Tài liệu Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học chương i chuyển hóa vật chất và năng lượng, sinh học 11 - trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THANH HÀ VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG, SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC HÀ NỘI - 2015 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THANH HÀ VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG, SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN SINH HỌC) MÃ SỐ: 60 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Đình Trung HÀ NỘI - 2015 ii LỜI CẢM ƠN .............. Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nổ lực cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và những người thân. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS. TS. Lê Đình Trung, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tận tình tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài! Xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của tập thể các Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sĩ, các nhà khoa học; xin cảm ơn các quý thầy, cô giáo trong trường Đại học Giáo dục đã nhiệt tình giảng dạy và có những ý kiến đóng góp quý báu cho đề tài! Chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô trong tổ sinh và học sinh Trường THPT Nguyễn Trãi đã tạo điều kiện và hợp tác cùng với tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài! Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên, khích lệ tôi để tôi có điều kiện học tập, nghiên cứu tốt! Do nguồn tài liệu, thời gian hạn chế và bản thân mới bước đầu nghiên cứu một đề tài khoa học, chắc chắn luận văn này khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn! Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Tác giả Trần Thanh Hà iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ST Chữ viết tắt Xin đọc là T 1 CHVC & NL Chuyển hóa vật chất và năng lượng 2 ĐC Đối chứng 3 ĐV Động vật 4 GV Giáo viên 5 HS Học sinh 6 NXB Nhà xuất bản 7 PGS Phó giáo sư 8 PPDH Phương pháp dạy học 9 SGK Sách giáo khoa 10 TCHT Tiếp cận hệ thống 11 TCS Tổ chức sống 12 THPT Trung học phổ thông 13 TN Thực nghiệm 14 TS Tiến sĩ 15 TV Thực vật iv MỤC LỤC Lời cảm ơn .......................................................................................................... i Danh mục các chữ viết tắt .................................................................................. ii Mục lục ............................................................................................................. iii Danh mục các bảng biểu, biểu đồ ....................................................................... v MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI................. 6 1.1. Lịch sử nghiên cứu ...................................................................................... 6 1.1.1. Trên thế giới ............................................................................................. 6 1.1.2. Ở Việt Nam .............................................................................................. 8 1.2. Cơ sở lý luận ............................................................................................... 9 1.2.1. Quá trình nhận thức .................................................................................. 9 1.2.2. Quá trình dạy học ................................................................................... 10 1.2.3. Khái niệm hệ thống ................................................................................ 13 1.2.4. Khái niệm tiếp cận hệ thống ................................................................... 14 1.2.5. Đặc điểm tiếp cận hệ thống..................................................................... 15 1.2.6. Nguyên tắc cơ bản của tiếp cận hệ thống ................................................ 16 1.2.7. Tính hệ thống của chương trình Sinh học THPT..................................... 17 1.2.8. Vai trò tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I “chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT ................................................................... 19 1.3. Cơ sở thực tiễn .......................................................................................... 20 1.3.1. Thực trạng nhận thức lí luận và vận dụng lý thuyết hệ tiếp cận hệ thống của giáo viên trong dạy Sinh học nói chung và dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT nói riêng................................... 20 1.3.2. Thực trạng chất lượng học sinh học của học sinh ở trường THPT hiện nay... 25 Tiểu kết chương 1 ............................................................................................ 27 v CHƯƠNG 2. VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG I “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG”, SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG...................................................... 28 2.1. Đặc điểm nội dung chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT ................................................................................................. 28 2.2. Nguyên tắc, quy trình tiếp cận hệ thống để dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT.................................................. 33 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng quy trình dạy học theo tiếp cận hệ thống .............. 33 2.2.2. Quy trình vận dụng tiếp cận hệ thống để dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT.................................................. 35 2.3. Một số giáo án xây dựng dựa trên tiếp cận hệ thống để dạy học các bài chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT ............. 46 Tiểu kết chương 2: ........................................................................................... 52 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................. 53 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm........................................................... 53 3.1.1. Mục đích thực nghiệm ............................................................................ 53 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm ........................................................................... 53 3.2. Đối tượng và phạm vi địa bàn thực nghiệm ............................................... 53 3.3. Kế hoạch thực nghiệm ............................................................................... 53 3.4. Nội dung tổ chức thực nghiệm................................................................... 54 3.4.1. Trao đổi với giáo viên dạy thực nghiệm ................................................. 54 3.4.2. Tiến hành thực nghiệm ........................................................................... 54 3.4.3. Nội dung thực nghiệm ............................................................................ 54 3.5. Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 57 3.5.1. Kết quả phân tích định lượng các bài kiểm tra ........................................ 57 3.5.2. Kết quả phân tích định tính các bài kiểm tra ........................................... 63 Tiểu kết chương 3: ........................................................................................... 65 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 68 vi PHỤ LỤC ....................................................................................................... 70 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, BIỂU ĐỒ Bảng 1.1: Nhận thức của GV về tiếp cận hệ thống và vai trò của tiếp cận hệ thống trong dạy học TCS cấp độ cơ thể. ........................................................... 20 Bảng 1.2: Tình hình sử dụng phương pháp và biện pháp dạy học vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học TCS cấp độ cơ thể. ................................................ 22 Bảng 1.3. Kết quả điều tra chất lượng lĩnh hội kiến thức của HS về CHVC & NL sinh học 11. ...................................................................................................... 25 Bảng 1.4. Số lượng đạt điểm Xi của các bài kiểm tra như sau: ......................... 26 Bảng 1.5. Tỷ lệ đạt điểm Xi của các bài kiểm tra như sau: ............................... 26 Bảng 2.1: Nội dung kiến thức cơ bản của Chương I - Sinh học 11 ................... 28 Bảng 2.2: Thu nhận vật chất và năng lượng ở TV và ĐV ................................ 37 Bảng 2.3: CHVC&NL ở TV và ĐV ................................................................ 37 Bảng 2.4: Quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng ở TV......................... 41 Bảng 2.5: So sánh quá trình thu nhận vật chất ở ĐV và TV............................. 42 Bảng 2.6: Chuyển hoá vật chất và năng lượng ở TV và ĐV ............................ 43 Bảng 3.1: Tổng hợp điểm các bài kiểm tra của nhóm TN và ĐC ...................... 57 Bảng 3.2: Tỷ lệ % điểm các bài kiểm tra của nhóm TN và ĐC......................... 58 Bảng 3.3: Bảng phân loại trình độ học sinh giữa nhóm TN và ĐC ................... 59 Bảng 3.4: So sánh kết quả của đợt kiểm tra giữa nhóm TN và ĐC ................... 60 Bảng 3.5: Kết quả bài kiểm tra sau TN của nhóm TN và nhóm ĐC.................. 62 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ so sánh kết quả kiểm tra của nhóm TN và nhóm ĐC ....... 62 vii MỞ ĐẦU 1. Lý do nghiên cứu 1.1. Xuất phát từ yêu cầu phát triển đất nước, hội nhập Đảng và Nhà nước ta đã quyết định đẩy mạnh Công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. “Muốn tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá thắng lợi phải phát triển giáo dục đào tạo, phát huy nguồn lực con người, yếu tố cơ bản của sự phát triển nhanh và bền vững” (Nghị quyết hội nghị lần thứ 2 Ban chấp hành TW Đảng khoá VIII). Về mục tiêu phát triển giáo dục từ nay đến năm 2020 Nghị quyết TW 2 cũng chỉ rõ: “Nâng cao chất lượng toàn diện”. Với giải pháp chủ yếu là quy định rõ mục tiêu, kế hoạch, chương trình và sách, yêu cầu cơ bản về kiến thức kỹ năng các môn học, quy định các chuẩn đánh giá, đánh giá giáo viên, đánh giá kết quả học tập của học sinh. Vì những đổi mới giáo dục đòi hỏi phải đổi mới giáo dục tất cả các môn học ở bậc THPT nhằm phục vụ mục tiêu giáo dục là vừa phải chuẩn bị cho số đông học sinh học lên đại học, vừa phải chuẩn bị cho một bộ phận học sinh đã học tập thành công ở bậc THPT có thể bước vào cuộc sống lao động. 1.2. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học Mặc dù giáo dục đã đổi mới nhiều về quy mô và hình thức phát triển, nhưng phương pháp dạy học – khâu trọng yếu trong đào tạo thì vẫn còn nhiều tồn tại. Tình trạng học sinh bị động trong quá trình học vẫn còn phổ biến. Để đáp ứng mục tiêu đào tạo con người mới có năng lực hành động cao hơn thì việc bồi dưỡng cho học sinh năng lực phát hiện, đặt và giải quyết các vấn đề trong học tập và thực tiễn là rất quan trọng. Trong quá trình dạy học, sự chỉ đạo của giáo viên không có tính trực tiếp mà là sự hướng ý nghĩ của học sinh vào đối tượng, vạch ra các vấn đề tồn tại trong đối tượng hoặc phát huy cao độ tính tích cực của học sinh giúp các em tự nhìn thấy được vấn đề. Muốn đạt được mục đích trên trong quá trình dạy học giáo viên phải tổ chức để học sinh tìm tòi trí tuệ khi thu nhận tri thức thông qua cách giải quyết 1 các vấn đề. Quá trình đổi mới giáo dục môn Sinh học phải đồng thời đổi mới về mục tiêu, nội dung, phương pháp, thiết bị về cách đánh giá dạy và học. 1.3. Xuất phát từ thực trạng dạy và học môn Sinh học hiện nay Hiện nay thực trạng dạy học sinh ở trường trung học phổ thông cho thấy còn có những hạn chế nhất định trong nhận thức, trong việc sử dụng phương pháp và biện pháp dạy ở giáo viên cũng như chất lượng học tập ở học sinh. Giáo viên chưa thực sự nắm vững quan điểm tiếp cận cấu trúc hệ thống trong nghiên cứu các tổ chức sống, chưa thấy rõ tính hệ thống, đặc điểm chung và các “chỉ số vàng”của hệ thống sống. Vì vậy, giáo viên có xu hướng giảng dạy tách riêng từng phần của chương trình một cách máy móc, còn học sinh học tập thụ động, kiến thức lĩnh hội rời rạc, do đó học sinh chưa hứng thú với môn sinh học và kết quả học tập chưa cao. Việc xác định logic vận dụng tiếp cận cấu trúc hệ thống trong nghiên cứu các cấp tổ chức của thế giới sống là việc làm cần thiết, cần được quan tâm như là một định hướng nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. 1.4. Xuất phát từ đặc trưng cơ bản của chương trình Sinh học THPT Kiến thức Sinh học là một hệ thống quay quanh hai tọa độ đồng tâm, đó là vận động đứng yên: chứng minh tính nguồn gốc của sinh giới và vận động biến đổi: chứng minh quá trình tiến hóa của sinh giới. Chương trình SGK ở bậc THPT được xây dựng theo quan điểm hệ thống – các cấp tổ chức của thế giới sống. Các kiến thức trong chương trình THPT được trình bày theo trình tự từ cấp tổ chức nhỏ đến lớn: cấp độ phân tử → cấp tế bào→ cấp cơ thể→ cấp quần thể → cấp quần xã → cấp hệ sinh thái → cấp sinh quyển. Do đó, việc sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học sinh học một cách đáng kể. 1.5. Xuất phát từ ưu điểm của phương pháp tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học THPT Môn sinh học nói chung và chương I “chuyển hóa vật chất và năng lượng”, sinh học 11 – THPT nói riêng được xây dựng theo quan điểm hệ thống. 2 Vì vậy, việc vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học sinh học sẽ phát huy được năng lực sáng tạo của học sinh để giải quyết các vấn đề tiếp thu được từ tài liệu SGK và thực tiễn cuộc sống, rèn cho HS tư duy khái quát, so sánh, tổng hợp làm tiền đề cho việc học tập và nghiên cứu sau này. Với những lí do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: ‘‘Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I ‘‘Chuyển hóa vật chất và năng lượng’’, sinh học 11 – THPT’’. 2. Mục đích nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu với mục đích vận dụng phương pháp tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT nhằm giúp HS chủ động, tích cực trong học tập, từ đó nâng cao chất lượng dạy học. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: vận dụng lý thuyết hệ thống vào dạy học chương I Sinh học 11 – THPT. - Khách thể nghiên cứu: phương pháp dạy học sinh học trên đối tượng học sinh lớp 11. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận tiếp cận hệ thống và vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I Sinh học 11 – THPT. - Nghiên cứu thực trạng dạy học theo hướng tiếp cận hệ thống ở nhà trường phổ thông qua điều tra khảo sát. - Cấu trúc hóa nội dung chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT theo hướng tiếp cận hệ thống. - Xây dựng qui trình vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT thông qua các giáo án lên lớp. - Thực nghiệm sư phạm, thống kê xử lý các số liệu, phân tích định tính và định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm. 3 5. Phạm vi nghiên cứu - Về nội dung: Vận dụng phương pháp tiếp cận hệ thống vào dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT - Về địa bàn thực nghiệm sư phạm: ở một số lớp 11 ở trường THPT Nguyễn Trãi, Ba Đình, Hà Nội. - Về thời gian: học kì I năm học 2014 – 2015. 6. Giả thuyết khoa học Nếu vận dụng tiếp cận hệ thống một cách hợp lí trong việc thiết kế nội dung các bài lên lớp chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT thì sẽ góp phần nâng cao được chất lượng nhận thức cho học sinh về CHVC & NL ở cấp độ cơ thể. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phân tích tài liệu: Phân tích các nguồn tư liệu đã có về việc vận dụng phương pháp tiếp cận hệ thống vào dạy học nói chung và dạy học sinh học nói riêng. - Phỏng vấn sâu: Tiến hành phỏng vấn sâu một số giáo viên và học sinh ở trường phổ thông về việc vận dụng TCHT vào dạy học sinh học 11 – THPT. 7.2. Phương pháp điều tra khảo sát - Điều tra tình hình dạy học của giáo viên sinh học theo hướng tiếp cận cấu trúc hệ thống qua phiếu hỏi. - Khảo sát một số giờ dạy của giáo viên về các bài chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT theo hướng TCHT. 7.3. Phương pháp chuyên gia Lấy ý kiến chuyên gia khi đánh giá thực trạng và chất lượng các giáo án thực nghiệm trước khi đưa vào sử dụng. 7.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở 2 lớp 11 với các giáo án đã soạn. 4 7.5. Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lí số liệu thực nghiệm. 8. Những đóng góp mới của đề tài 8.1. Làm sáng tỏ thêm cơ sở lí luận và thực tiễn việc vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học nói chung và dạy học sinh học nói riêng ở nhà trường phổ thông hiện nay. 8.2. Cấu trúc hóa lại nội dung chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT theo hướng TCHT để làm cơ sở triển khai xây dựng các bài lên lớp theo hướng nghiên cứu. 8.3. Xây dựng được quy trình vận dụng tiếp cận hệ thống tổ chức các bài lên lớp nội dung chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” Sinh học 11 – THPT. 9. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu Chương 2: Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học chương I “Chuyển hóa vật chất và năng lượng”, Sinh học 11 – THPT Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 5 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lịch sử nghiên cứu 1.1.1. Trên thế giới Vào những năm 1920 là một mốc thời gian quan trọng nhất trong lịch sử tư duy hiện đại, kể từ khi Albert Einstein khởi xướng Lý thuyết trường thống nhất (Unified Field Theory). Hậu duệ của Einstein đã tiếp tục phát triển tư tưởng của ông theo những hướng mới, với niềm tin cốt lõi rằng trước sau thể nào cũng khám phá ra Lý thuyết cuối cùng (Final Theory), hay còn gọi là Lý thuyết về mọi thứ (Theory of Everything), cho phép “giải thích được mọi khía cạnh của hiện thực”. Bài báo của Hawking và Mlodinow cho chúng ta biết liệu có thể có một lý thuyết như thế hay không. Câu trả lời là KHÔNG – không thể có một lý thuyết duy nhất mô tả đầy đủ thế giới hiện thực. Nói rõ hơn, không thể có một lý thuyết cuối cùng hoặc một lý thuyết về mọi thứ. Thay vào đó, có nhiều lý thuyết khác nhau cùng mô tả hiện thực, mỗi lý thuyết chỉ có thể mô tả một khía cạnh nào đó của hiện thực. Thế giới khách quan ngày nay trên Trái Đất chỉ bao gồm toàn là các hệ thống có cấu trúc, tính chất và quy mô rất khác nhau, từ những hệ thống vô cơ đơn giản cho đến các hệ xã hội nhân văn phức tạp. Các hệ thống xuất hiện, tiến hóa, suy thoái, tan rã... theo những quy luật riêng. Tuy nhiên, con người nhận diện và hiểu biết về hệ thống lại rất muộn. Sự nhận diện các hệ thống khá muộn màng là hệ quả của một quá trình lâu dài mà khoa học đã chia nhỏ sự vật để nhận thức (tư duy phân tích), từ đó mà hình thành ra các lĩnh vực chuyên ngành và các chuyên gia có chuyên môn sâu về một lĩnh vực hẹp. Các hệ thống thì ngược lại – đó là những tổng thể, chỉ có thể nhận diện trên cơ sở phân tích liên ngành, đa ngành và gian ngành. Năm 1956 đánh dấu sự xuất hiện của Tiếp cận hệ thống với công trình “Lý thuyết chung về hệ thống” của nhà sinh vật học người Áo có tên là Ludwig von Bertalanffy. Hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương tác 6 giữa các yếu tố cấu trúc tạo nên nó. Lý thuyết của Bertalanffy chỉ rõ cách thức đúng đắn mà con người xây dựng khái niệm về thực tại xung quanh mình, đồng thời cũng là một tiếp cận sắc sảo để giải quyết các vấn đề được đặt ra. Tiếp cận hệ thống không chỉ sử dụng kiến thức chuyên sâu của một ngành khoa học, mà còn sử dụng kiến thức đa ngành và liên ngành. Ở đâu có sự đa dạng kiến thức khoa học được sử dụng chồng chéo trong cùng một hệ phương pháp để giải quyết cùng một vấn đề thì ở đó Tiếp cận hệ thống được ứng dụng và phát triển. Điều đó giải thích tại sao Tiếp cận hệ thống lại phát triển mạnh khi nó gắn với lĩnh vực nghiên cứu phức tạp, đa dạng đòi hỏi của các kiến thức liên ngành và đa ngành. Vào đầu những năm 1970, một số nhà khoa học Âu, Mỹ bắt đầu chú ý đến hiện tượng mất trật tự của khí quyển, đặc tính sóng gió của mặt nước, sự tăng giảm số lượng cá thể trong các quần thể sinh vật hoang dã... Đây là những hệ động lực mà sự tiến hóa của nó không thể xác định được bằng các định luật vật lý. Các hệ thống này có tính chất nhiễu loạn hoặc hỗn độn (chaos), tức là tính chất đặc trưng cho một hệ động lực mà hành vi của nó phụ thuộc một cách cực kỳ nhạy cảm vào các điều kiện rất mờ nhạt, rất tản mạn ban đầu. Lý thuyết Nhiễu loạn (chaos) xuất hiện góp phần cho "Lý thuyết chung về hệ thống" của Bertalanffy phát triển. Đó là khoa học về các quá trình chứ không phải về các trạng thái cụ thể, về cái sắp hình thành chứ không phải của cái đã xác lập [4]. Lý thuyết Nhiễu loạn được coi là cuộc cách mạng khoa học lớn sau thuyết Tương đối và Cơ học lượng tử. Thuyết Tương đối phá bỏ quan niệm về không gian, thời gian tuyệt đối; thuyết Cơ học lượng tử phá bỏ quan niệm về thế giới vật chất có thể cân, đong, đo đếm; còn thuyết Nhiễu loạn phá bỏ quan niệm về tính bất định trong tiến hóa của các hệ thống. Như vậy, lý thuyết Nhiễu loạn đánh dấu việc chấm dứt sự phân cách giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau, nó đòi hỏi cách nhìn thế giới như một tổng thể, đó chính là lí thuyết cơ bản dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của lý thuyết hệ thống sau này. 7 Các khái niệm hệ thống lý giải cái tổng thể, cái nhiễu loạn... Đó là một thách thức với người đọc, bởi vì "tư duy hệ thống là tư duy phi truyền thống dành cho những độc giả phi truyền thống" [21]. 1.1.2. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, Phan Dũng (1996) người đầu tiên vận dụng lí thuyết hệ thống để nghiên cứu "Về hệ thống và tính ì hệ thống". Đây là tập tài liệu mỏng không được phát hành rộng rãi đã sử dụng lý thuyết Hệ thống làm cơ sở của sáng tạo khoa học chứ chưa nhằm ứng dụng vào các hệ thống thực tiễn [3]. Dương Tiến Sỹ (1999) người đầu tiên vận dụng lí thuyết hệ thống vào xây dựng cơ sở lí luận Tiếp cận hệ thống để tích hợp hữu cơ việc dạy Sinh thái học với Giáo dục môi trường. Nghiên cứu đã đem lại cho giáo viên một chỉ dẫn phương pháp luận đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ Giáo dục môi trường qua dạy học Sinh thái học ở trường phổ thông, cho phép dạy một nội dung đạt hai mục tiêu [12]. Trong luận án tiến sĩ giáo dục học ‘‘Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học sinh học cơ thể lớp 11 THPT phân ban” năm 2009 của tác giả Nguyễn Thị Nghĩa đã vận dụng phương pháp tiếp cận hệ thống định hướng tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh bằng gia công trí tuệ tài liệu Sinh học chuyên khoa thực vật, động vật theo logic tổng – phân - hợp để cuối cùng khái quát hóa, trừu tượng hóa hình thành các khái niệm đại cương về sinh học cấp độ cơ thể. Tác giả luận án cũng xây dựng được ba con đường logic tổ chức dạy học cơ thể phù hợp với cách biên soạn nội dung từng chương của SGK, năng lực của giáo viên và trình độ của học sinh, giúp học sinh đối chiếu, so sánh tìm các dấu hiệu tương đồng về bản chất sinh học, hình thành các khái niệm sinh học đại cương cấp độ cơ thể [10]. Luận án tiến sĩ giáo dục học ‘‘Hình thành và phát triển các khái niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở trường THPT” (2006) của Đặng Thị Dạ Thủy đã quán triệt logic vận dụng tiếp cận cấu trúc - hệ thống để phân tích logic của các khái niệm về các cấp độ tổ chức sống trên cơ thể 8 (quần thể, quần xã, sinh quyển). Đồng thời tác giả luận án đã xác định được biện pháp logic trên cơ sở vận dụng tiếp cận cấu trúc - hệ thống là công cụ để đinh hướng tổ chức các hoạt động học tập của học sinh thông qua câu hỏi, bài tập để hình thành và phát triển có hiệu quả các khái niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể [14]. Nguyễn Đình Hoè (2005) người đầu tiên vận dụng lí thuyết hệ thống vào các hệ thống thực tiễn như nghiên cứu Tiếp cận hệ thống và kiến tạo chỉ số trong quản lí môi trường nuôi trồng thủy sản ven biển [8]. Ngoài ra, hiện nay còn có các tài liệu về tư duy hệ thống ứng dụng vào quản trị doanh nghiệp. Như vậy, vào những năm cuối thế kỷ XX ở nước ta đã xuất hiện những nghiên cứu đánh dấu sự phát triển ứng dụng Tiếp cận hệ thống vào các lĩnh vực sáng tạo khoa học, giáo dục đào tạo và sản xuất, đời sống... Mỗi bước phát triển đòi hỏi lý thuyết hệ thống phải được hoàn thiện thêm cả về lí luận và thực tiễn. 1.2. Cơ sở lý luận 1.2.1. Quá trình nhận thức 1.2.1.1. Bản chất của quá trình nhận thức Theo quan điểm duy vật biện chứng, bản chất của quá trình nhận thức được thể hiện ở các nội dung cơ bản sau: - Thế giới vật chất tồn tại một cách khách quan, không phụ thuộc vào ý thức chủ quan của con người. Nhận thức là sự phản ánh thế giới khách quan vào bộ óc con người. - Nhận thức không phải là sự phản ánh một cách đơn giản, máy móc mà là quá trình phát triển một cách biện chứng, quá trình không ngừng nảy sinh và giải quyết các mâu thuẫn. - Nhận thức không phải là kết quả sự tác động một chiều của các sự vật hiện tượng vào các giác quan của con người mà nó được hình thành, phát triển trên cơ sở tác động một cách tích cực của con người vào các sự vật hiện tượng. 9 Nhận thức của con người diễn ra trên cơ sở thực tiễn và không ngừng vận động, phát triển. Sự vận động và phát triển của quá trình nhận thức diễn ra một cách biện chứng: Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn – đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lý, của sự nhận thức thực tại khách quan. Trực quan và tư duy trừu tượng là hai giai đoạn của một quá trình nhận thức thống nhất và nhận thức của con người đến giai đoạn tư duy trừu tượng chưa dừng lại mà nó lại tiếp tục vận động trở về với thực tiễn. Như vậy, từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn là logic của quá trình nhận thức. Điểm kết thúc của vòng khâu này là điểm mở đầu của vòng khâu khác làm cho nhận thức của con người phát triển không ngừng, ngày càng phản ánh sâu sắc bản chất, quy luật của thế giới khách quan. 1.2.1.2. Mối quan hệ giữa quá trình học tập và quá trình nhận thức Về bản chất, sự học là một quá trình nhận thức. Học tập là một hoạt động nhận thức đặc biệt của con người. Sự học cũng diễn ra các quá trình: Cảm giác, tri giác, tư duy, tưởng tượng và trí nhớ. Quá trình học tập làm cho nhận thức của con người ngày càng trở nên sâu sắc, không chỉ phát hiện ra các thuộc tính bên ngoài, mà cả những thuộc tính bên trong, bản chất của các sự vật, hiện tượng, làm cho nội dung nhận thức phong phú, đa dạng và tăng hiệu quả chất lượng nhận thức, làm cơ sở vững chắc cho việc định hướng, chỉ đạo hành động của con người. 1.2.2. Quá trình dạy học Dạy học là tổ chức quá trình nhận thức. Quá trình dạy học gồm hai mặt có quan hệ hữu cơ với nhau: Hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh. 1.2.2.1. Hoạt động học Học là thu nhận kiến thức, luyện tập kỹ năng do người khác truyền lại [7]. Học là quá trình phát triển nội tại, trong đó chủ thể tự thể hiện mình, tự làm 10 phong phú giá trị của mình bằng cách thu nhận, xử lí và biến đổi thông tin bên ngoài thành tri thức bên trong con người của mình [7]. Theo tâm lý học, hoạt động học là hoạt động nhận thức được điều khiển một cách có ý thức nhằm tiếp thu tri thức, kỹ năng, kỹ xảo hướng tới làm thay đổi chính bản thân người học, nội dung tri thức thường không mới với nhân loại, nhưng khi chủ thể hoạt động chiếm lĩnh được thì nhờ sự chiếm lĩnh này tâm lý của chủ thể đã có sự thay đổi và phát triển. Sự tiếp thu này có tính tự giác cao sẽ hình thành phương pháp tự học cho người học, nó có vai trò quan trọng giúp người học biết tự học suốt đời. Như vậy, học là quá trình thu nhận thông tin, xử lý thông tin đã thu nhận, tích hợp thông tin đó vào vốn tri thức tích luỹ của cá nhân và vận dụng thông tin vào tình huống mới của thực tiễn học tập và cuộc sống, từ đó điều chỉnh để có cách học cho phù hợp. 1.2.2.2. Hoạt động dạy Dạy là hoạt động truyền lại kiến thức hoặc kỹ năng một cách ít nhiều có hệ thống, có phương pháp [7]. Dạy là toàn bộ hoạt động của giáo viên nhằm làm cho học sinh nắm vững kiến thức, kỹ năng trên cơ sở đó phát triển ở họ năng lực nhận thức và hình thành thế giới quan duy vật biện chứng. Hay nói cách khác, dạy là sự điều khiển tối ưu hoá quá trình học sinh chiếm lĩnh tri thức, phát triển năng lực nhận thức và hình thành nhân cách. Như vậy, dạy không đơn thuần là truyền thụ tri thức mà dạy cách học, dạy cách thu nhận thông tin, xử íí thông tin, lưu trữ thông tin và vận dụng thông tin vào tình huống mới của thực tiễn học tập và cuộc sống. 1.2.2.3. Phương pháp dạy học tích cực và quá trình dạy học tích cực * Phương pháp dạy học tích cực là thuật ngữ dùng để chỉ những PPDH theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học. PPDH tích cực hướng tới việc hoạt động hoá, tích cực hoá hoạt động nhận thức của người học. Những dấu hiệu đặc trưng cơ bản của phương pháp dạy học tích cực: 11 - Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động của HS, giúp HS tự khám phá kiến thức. Nhờ vậy, HS không chỉ lĩnh hội được kiến thức, kĩ năng mới, mà còn nắm được phương pháp tìm ra kiến thức, kĩ năng đó. - Dạy học chú trọng đến rèn luyện phương pháp tự học của HS. Việc dạy học không chỉ chú trọng đến kiến thức mà còn chú trọng đến cách học kiến thức đó; giúp HS không chỉ tự học có hướng dẫn của GV mà tự học ngay cả khi không có sự hướng dẫn của GV, chuẩn bị cho HS năng lực tự học suốt đời. - Tăng cường học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác giúp HS rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng hoạt động tập thể. Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến của mỗi cá nhân được điều chỉnh, qua đó HS năng mình lên một trình độ mới. - Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò để HS tự điều chỉnh cách học, rèn luyện năng lực tự học. * Quá trình dạy học tích cực, lấy người học làm trung tâm thực chất là tổ chức quá trình dạy học thành một hệ thống tác động cộng hưởng giữa chu trình học của trò và chu trình dạy của thầy. Chu trình học: thực chất là con đường nghiên cứu khoa học, con đường xoắn ốc ơristic “kiểu học trò” dẫn dắt HS đến tri thức khoa học, đến chân lí và chỉ có thể diễn ra dưới tác động hợp lí của chu trình dạy của thầy. Chu trình học gồm 3 thời kì tuần tự như sau: - Tự nghiên cứu: Người học tự thu thập và xử lí thông tin qua quan sát, tra cứu, sưu tầm từ các nguồn tài liệu…phát hiện được vấn đề mới với bản thân. Kiến thức thu được ở thời kì này mang tính cá nhân, chủ quan, có thể hoàn toàn chưa đúng. - Tự thể hiện: Người học tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân của mình, tự thể hiện qua hợp tác, giao tiếp, trao đổi với các bạn và thầy, tạo ra sản phẩm có tính chất xã hội (lớp học). 12 - Tự kiểm tra, điều chỉnh: Sau khi tự thể hiện mình, qua hợp tác với bạn với thầy, người học tự thấy được những thiếu sót trong sản phẩm của mình; từ đó tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học. Chu kỳ dạy của giáo viên tác động hợp lý và phù hợp, cộng hưởng với chu kỳ học của học sinh. Chu kỳ đó gồm ba thời kỳ: - Hướng dẫn: Thầy hướng dẫn cho từng học sinh về các nhiệm vụ học tập, về các nhiệm vụ phải thực hiện trong tập thể HS; để học sinh nhận ra được rồi tự nghiên cứu, tự tìm tòi và kiến thức đó là sản phẩm mang tính cá nhân. - Tổ chức: Thầy nêu ra cách tổ chức hoạt động để mỗi học sinh được trao đổi, tranh luận, cùng hoạt động như làm việc theo nhóm học sinh, hoạt động tập thể ngoài giờ học. Như vậy, nhờ tổ chức của thầy mà học sinh được tự thể hiện mình qua việc hợp tác trò với trò hoặc trò với thầy. Thầy luôn là người đạo diễn, người dẫn chương trình làm việc. Kết quả là kiến thức được bổ sung, hoàn chỉnh hơn và mang tính chất xã hội của cộng đồng lớp học. - Trọng tài, cố vấn: Thầy gợi ý về cách tự kiểm tra, tự đánh giá, thầy là người kết luận về vấn đề còn tranh cãi giữa trò với trò. Thầy khẳng định về mặt khoa học của kiến thức do người học tự tìm ra. Qua khẳng định của thầy, người học điều chỉnh lại cách hiểu và cách học của mình. 1.2.3. Khái niệm hệ thống Ở thế kỷ XIX, Hegel đã giải thích một cách biện chứng lịch sử phát triển của sự vật và hiện tượng như là một quá trình năng động. Khái niệm “hệ thống” là khái niệm cơ bản nhất của lý thuyết hệ thống. Hiện nay có nhiều cách định nghĩa khác nhau về khái niệm hệ thống. Theo quan điểm triết học: Hệ thống là một tổ hợp các yếu tố cấu trúc liên quan chặt chẽ với nhau trong một chỉnh thể, trong đó mối quan hệ qua lại giữa các yếu tố cấu trúc đã làm cho đối tượng trở thành một chỉnh thể trọn vẹn [9]. Quan điểm lý thuyết này đã được L.V Bertalanffy - nhà sinh vật học sử dụng cho các lĩnh vực nghiên cứu được gọi là "Lý thuyết chung về hệ thống" như một lĩnh vực đa ngành. Theo L.V. Bertalanffy: Hệ thống là một tổng thể các 13