Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12-THPT)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:120

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu lý thuyết hệ thống để ứng dụng vào trong dạy - học BT QLDT (Sinh học 12-THPT) nhằm nâng cao hiệu quả giải bài tập quy luật di truyền cho HS. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12-THPT)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NÔNG THÚY QUỲNH VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY- HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN (SINH HỌC 12-THPT) Chuyên nghành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Sinh học Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh Thái Nguyên - 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực chưa từng được công bố trong một công trình khoa học nào khác. Tác giả Nông Thúy Quỳnh XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI HƯỚNG XÁC NHẬN CỦA KHOA SINH– DẪN KHOA HỌC KTNN Trưởng khoa PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN i http://www.lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tác giả thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô trong tổ bộ môn phương pháp giảng dạy thuộc khoa Sinh – KTNN, khoa sau đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tác giả nghiên cứu, học tập và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thầy cô giáo tổ Sinh - Hóa trường THPT Việt Bắc– TP Lạng Sơn, trường THPT Cao Lộc – Lạng Sơn đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng chúng tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và TN đề tài. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn Nông Thúy Quỳnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN ii http://www.lrc.tnu.edu.vn
MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa .................................................................................................................. Lời cam đoan ................................................................................................................. i Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii Mục lục......................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................. iv Danh mục các bảng ...................................................................................................... v Danh mục các hình ...................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY- HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN...................................................................................................................... 7 1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống .................................................. 7 1.1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống trên thế giới........................... 7 1.1.2. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống ở Việt Nam ........................... 8 1.2. Cơ sở lý thuyết của lý thuyết hệ thống ..................................................... 9 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản của lý thuyết hệ thống ................................... 9 1.2.2. Cơ cấu của hệ thống ............................................................................. 11 1.2.3. Chức năng và ngôn ngữ của hệ thống .................................................. 12 1.2.4. Môi trường của hệ thống ...................................................................... 12 1.2.5. Những nguyên lý của lý thuyết hệ thống ............................................. 13 1.2.6. Những tính chất cơ bản của cơ cấu hệ thống ...................................... 13 1.2.7. Phân loại hệ thống ................................................................................ 20 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài ........................................................................ 21 1.3.1. Điều tra thực trạng dạy – học bài tập quy luật di truyền ở trường phổ thông ....................................................................................................... 21 1.3.2. Khả năng giải bài tập quy luật di truyền của học sinh ở trường phổ thông . 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN iii http://www.lrc.tnu.edu.vn
Chƣơng 2. VẬN DỤNG LÍ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY-HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN ............................................................................. 28 2.1. Phân tích cấu trúc nội dung di truyền học ở trường phổ thông .............. 28 2.2. Các dạng bài tập quy luật di truyền......................................................... 29 2.2.1. Các dạng bài tập về quy luật di truyền của Menđen ............................ 29 2.2.2. Bài tập về quy luật di truyền liên kết ................................................... 30 2.2.3. Bài tập về quy luật tác động qua lại giữa các gen ................................ 31 2.2.4. Bài tập về quy luật di truyền liên kết giới tính..................................... 33 2.3. Các bước giải các BT QLDT theo phương pháp thông thường.............. 34 2.4. Tiếp cận nghiên cứu hệ thống trong dạy- học bài tập quy luật di truyền .......34 2.4.1. Nguyên tắc tiếp cận hệ thống trong dạy - học bài tập quy luật di truyền .... 34 2.4.2. Các các tiếp cận hệ thống trong dạy - học bài tập quy luật di truyền .. 35 2.5. Phương pháp nghiên cứu hệ thống .......................................................... 39 2.5. 1. Phương pháp phân tích cấu trúc .......................................................... 39 2.5.2. Phương pháp tổng hợp hệ thống .......................................................... 41 2.5.3. Mối quan hệ giữa phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống. 41 2.6. Quy trình dạy - học bài tập quy luật di truyền bằng lý thuyết hệ thống . 45 2.7. Các ví dụ minh họa cho từng dạng bài tập quy luật di truyền ................ 48 2.7.1. Dạng tập về quy luật di truyền của Menđen ........................................ 48 2.7.2. Dạng bài tập di truyền liên kết ............................................................. 49 2.7.3. Dạng bài tập di truyền liên kết với giới tính ........................................ 51 2.7.4. Dạng bài tập tương tác gen: ................................................................ 53 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................. 56 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ......................................... 56 3.1.1. Mục đích............................................................................................... 56 3.1.2. Nhiệm vụ .............................................................................................. 56 3.2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm .................................................. 56 3.2.1. Nội dung thực nghiệm .......................................................................... 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN iv http://www.lrc.tnu.edu.vn
3.2.2. Phương pháp thực nghiệm ................................................................... 57 3.3. Kết quả TN sư phạm ............................................................................... 59 3.3.1. Phân tích kết quả định lượng................................................................ 59 3.3.2. Kết quả phân tích định tính .................................................................. 68 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 70 ...................................................................................... 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN v http://www.lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Nghĩa của chữ viết tắt 1 BT Bài tập 2 ĐC Đối chứng 3 GV Giáo viên 4 HS Học sinh 5 KG Kiểu gen 6 KH Kiểu hình 7 LTHT Lý thuyết hệ thống 8 NXB Nhà xuất bản 9 NST Nhiễm sắc thể 10 PLĐL Phân li độc lập 11 PPDH Phương pháp dạy học 12 QL Quy luật 13 QLDT Quy luật di truyền 14 TN TN 15 TT Tính trạng 16 THPT Trung học phổ thông iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Nguyên nhân HS chưa đạt hiệu quả cao khi giải BT QLDT .................. 21 Bảng 1.2: Lý do HS cần học cách giải BT QLDT ................................................... 22 Bảng 1.3: Phương tiện giúp HS học cách giải BT QLDT ....................................... 23 Bảng 1.4: Thời gian dạy BT QLDT của GV phổ thông .......................................... 23 Bảng 1.5: Phương pháp giảng dạy BT QLDT của GV phổ thông .......................... 23 Bảng 1.6: Kết quả điều tra khả năng giải BT QLDT của HS phổ thông ................ 25 Bảng 2.1: So sánh các điểm đặc trưng của hai cách tiếp cận phân tích và tổng hợp... 38 Bảng 3.1: Kết quả chọn lớp TN và GV TN .............................................................. 59 Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm các bài kiểm tra TN ................................................ 60 Bảng 3.3: Bảng tần suất (f%): Số HS đạt điểm xi của hai nhóm TN và ĐC .......... 60 Bảng 3.4.Tần suất ( f%) hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra....................................... 61 Bảng 3.5. Kiểm định X điểm kiểm tra ...................................................................... 63 Bảng 3.6. Phân tích phương sai điểm kiểm tra ......................................................... 64 Bảng 3.7: Bảng tần số điểm bài kiểm tra sau TN ..................................................... 64 Bảng 3.8: Bảng tần suất (f%) điểm bài kiểm tra sau TN ......................................... 65 Bảng 3.9: Tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra sau TN......................................... 66 Bảng 3.10. Kiểm định X điểm kiểm tra sau TN ...................................................... 67 Bảng 3.11. Phân tích phương sai sau TN .................................................................. 67 v
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Sơ đồ - Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích - cấu trúc và tổng hợp - hệ thống ............................................................................................................. 42 Hình 2.2: Quy trình dạy học BTQLDT bằng LTHT ................................................ 47 Hình 3.1:Biểu đồ tần suất (fi %) – Số HS đạt điểm xi trong TN.............................. 61 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn tần suất hội tụ tiến trong TN.......................................... 62 Hình 3.3: Biểu đồ tần suất (f%) sau TN .................................................................... 65 Hình 3.4: Đồ thị tần suất (f%) hội tụ tiến điểm kiểm tra sau TN ............................ 66 vi
MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới phƣơng pháp dạy học Trong đường lối xây dựng và phát triển đất nước, Đảng và nhà nước ta rất quan tâm đến sự nghiệp giáo dục, coi “Giáo dục – Đào tạo là quốc sách hàng đầu” [8]. Trong đó, con người luôn được coi là nhân tố quan trọng nhất “vừa là động lực, vừa là mục tiêu’’ cho sự phát triển bền vững của xã hội. Nghị quyết Trung ương 8 khoá XI của Đảng cộng sản Việt Nam [8] đã khẳng định: "Phải đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của học sinh (HS). Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS...". Đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo ra những con người phát triển toàn diện đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế hiện nay. Điều 28.2 của Luật Giáo dục có nêu: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh’’ [9]. Văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng cộng sản Việt Nam tiếp tục khẳng định quan điểm định hướng cho việc phát triển giáo dục và yêu cầu “Phát huy tính độc lập suy nghĩ và sáng tạo của học sinh, sinh viên để nâng cao năng lực tự học, tự hoàn thiện học vấn và tay nghề” [6]. Tiếp tục thực hiện nhiệm vụ phát triển giáo dục theo Nghị quyết Đại hội lần thứ XI của Đảng [9], Kết luận số 51-KL/TW ngày 29/10/2012 của Ban chấp hành TW Đảng và Chỉ thị số 02/CT-TTg ngày 22/01/2013 của Thủ tướng chính phủ về đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT. 1
Một trong những giải pháp đề xuất của Chiến lược phát triển giáo dục 2011- 2020 là: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc truyền đạt tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu thập thông tin một cách hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp; phát triển được năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tích cực tự chủ của học sinh” [17]. Hiệu quả của việc lĩnh hội tri thức của học sinh phụ thuộc vào các yếu tố của quá trình dạy học: Mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học, đánh giá… Trong đó, một trong những yếu tố quyết định hiệu quả dạy - học đó là phương pháp dạy học. Sử dụng những phương pháp dạy học để học sinh phát huy được “Khả năng độc lập suy nghĩ, giúp cho cái thông minh của học sinh làm việc chứ không phải giúp cho họ có trí nhớ. Phải có trí nhớ, nhưng chủ yếu là phải giúp cho họ phát triển trí thông minh sáng tạo” [9]. Do yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học, đòi hỏi người GV phải tìm tòi sáng tạo trong quá trình dạy học từ khâu thiết kế bài dạy đến khâu dạy học. Hiện nay, công nghệ thông tin (CNTT) đang phát triển với tốc độ rất nhanh.. Chính vì vậy, việc ứng dụng CNTT vào Giáo dục đã trở thành mối ưu tiên của nhiều quốc gia [4], “Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học và bậc học, kết hợp tốt học với hành, gắn nhà Trường với xã hội. Áp dụng những phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh những năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”[9]. Như vậy, đổi mới phương pháp giáo dục là một vấn đề thời sự và cần đặc biệt quan tâm để sự nghiệp giáo dục của nước ta ngày càng phát triển. 1.2. Xuất phát từ thực trạng dạy - học bài tập quy luật di truyền ở trƣờng phổ thông Phần Di truyền học (Sinh học 12) [2] là chương trình khó, đặc biệt là phần kiến thức về các QLDT và BT QLDT. Các dạng BT QLDT trong 2
chương trình Sinh học 12 đa dạng và phức tạp. Điều đó, đòi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết về QLDT để vận dụng vào giải các BT. Đồng thời, GV cần rèn luyện cho HS khả năng tư duy logic để giúp các em tư duy có hệ thống trong quá trình giải BT [12]. Tuy nhiên, việc phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS ở các trường phổ thông hiện nay chưa thực sự đạt hiệu quả cao. Đặc biệt là trong quá trình dạy – học cách giải các BT di truyền. Nguyên nhân chủ yếu là do GV chọn lựa, phối hợp các phương pháp, biện pháp giảng dạy chưa phù hợp, chưa tạo được nhu cầu học cho HS, phát huy tính sáng tạo để nâng cao khả năng nhận thức và tư duy của bản thân. Về phía học sinh nhiều em chưa có phương pháp học tập phù hợp, học theo kiểu thụ động hoặc xem môn sinh là môn học phụ điều đó đã ảnh hưởng không ít đến chất lượng học bộ môn. Như vậy để có thể nâng cao chất lượng dạy và học môn sinh nói chung và BT QLDT nói riêng đòi hỏi cần phải có nhưng biện pháp cụ thể nhất là hình thành cho học sinh khả năng tư duy, logic và kỹ năng giải BT QLDT để khắc phục những hạn chế của học sinh hiện nay. 1.3. Xuất phát từ đặc điểm của việc vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học LTHT được đề xướng năm 1940 bởi nhà sinh vật học Ludwig von Bertallanffy. Ngay từ khi hình thành, các nhà sáng lập đã đưa ra một hệ thống các các quan niệm và các vấn đề cơ bản như tính toàn thể, tính nổi trội, tính mở, tính nội cân bằng, tính tổ chức và tự tổ chức của hệ thống… Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống đã sản sinh ra phương pháp tiếp cận cấu trúc hệ thống. Tiếp cận cấu trúc hệ thống là cách thức xem xét đối tượng như một hệ toàn vẹn tự sinh thành và phát triển thông qua giải quyết mâu thuẫn nội tại do sự tương tác hợp QL của các thành tố, là cách phát hiện ra logic phát triển của đối tượng từ lúc sinh thành đến lúc trở thành một hệ toàn vẹn mang một chất lượng toàn vẹn thích hợp. 3
Tiếp cận hệ thống khách quan tức là phải phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với QL tự nhiên. Tiếp cận hệ thống định hướng phương pháp luận của nhận thức khoa học chuyên hóa mà cơ sở của nó là xem đối tượng nghiên cứu là các hệ thống , hướng vào khám phá tính chỉnh thể của đối tượng và các cơ chế đảm bảo tính chỉnh thể đó, vào việc làm sảng tỏ các mối liên hệ đa dạng của các đối tượng phức tạp. Đó chính là bản chất đặc thù phương pháp luận của tiếp cận hệ thống. Như vậy, tiếp cận hệ thống là phương pháp luận để nghiên cứu hệ sống trên cơ sở phân tích những dấu hiệu bản chất của hệ sống. Vận dụng tiếp cận hệ thống để lựa chọn con đường logic hợp lý, tổ chức cho học sinh hệ thống hóa, khái quát hóa các kiến thức sinh học chuyên khoa để hình thành các khái niệm, quá trình …sinh học. Xuất phát từ những lý do nêu trên mà tôi đã lựa chọn đề tài “ Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12-THPT)”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu LTHT để ứng dụng vào trong dạy - học BT QLDT (Sinh học 12-THPT) nhằm nâng cao hiệu quả giải BT QLDT cho HS. 3. ĐỐI TƢỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU * Đối tƣợng nghiên cứu Dạy bài tập quy luật di truyền theo lý thuyết hệ thống * Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy các bài tập quy luật di truyền (sinh học 12) 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu vận dụng những nguyên tắc và quy trình dạy – học BT QLDT theo LTHT mà đề tài đề xuất, sẽ giúp học sinh hình thành khả năng tư duy, logic và kỹ năng giải BT QLDT, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở LTHT - Nghiên cứu LTHT, vận dụng LTHT vào dạy học BT QLDT (Sinh học 12) 4
- Tổ chức TN sư phạm và xử lí kết quả TN sư phạm để kiểm chứng phương án đề ra 6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu những văn bản có tính pháp lý cao của Đảng và Nhà nước, Bộ giáo dục và Đào tạo liên quan đến đề tài luận văn. - Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK sinh học 12, các sách tham khảo khác và các tài liệu có liên quan đến đề tài. 6.2. Phương pháp điều tra, quan sát - Điều tra thực trạng về vận dụng LTHT trong dạy học BT QLDT (SH 12) tại một số trường THPH Tỉnh Lạng Sơn. Dự giờ, tổng kết rút kinh nghiệm. - Tham khảo ý kiến đồng nghiệp, học sinh về việc vận dụng LTHT trong dạy học sinh học nhằm nâng cao chất lượng dạy học và đạt hiệu quả, chất lượng học tập của học sinh THPT. 6.3. Phương pháp TN sư phạm - Dạy thử nghiệm một số tiết trên lớp trong đó có vận dụng LTHT trong dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học và đạt hiệu quả, chất lượng học tập đối với học sinh đã đề xuất trong luận văn nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của đề tài. - Dùng phiếu điều tra đánh giá tính hiệu quả của đề tài thông qua ý kiến đánh giá của GV, phiếu trưng cầu ý kiến của học sinh. 6.4. Phương pháp thống kê toán học Dùng phương pháp thống kê toán học bằng phần mềm Microsoft Exel để xử lý số liệu trước và sau khi TN sư phạm. 7. GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Giới hạn nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu, vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền– Sinh học 12 – THPT. 5
8. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở LTHT và một số nguyên tắc vận dụng LTHT trong dạy học bài tập QLDT. - Đề xuất quy trình dạy – học BT QLDT bằng LTHT gồm 4 bước Bước 1: Mô hình hoá hệ thống Bước 2: Phân tích cấu trúc Bước 3: Tổng hợp hệ thống Bước 4: Đưa ra phương án tối ưu - Giúp HS biết cách nhận dạng bài tập QLDT và định hướng cho HS phương pháp tự giải bài tập có hệ thống và sáng tạo. 9. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận và đề nghị, nội dung luận văn gồm ba chương: Chương 1: Cơ sở khoa học của việc vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền. Chương 2: Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (SH 12- THPT) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 6
Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY- HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN 1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống 1.1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống trên thế giới Khái niệm hệ thống và quan điểm hệ thống đã được hình thành và nghiên cứu trong suốt tiến trình phát triển của lịch sử triết học. Sự phát triển của tư tưởng hệ thống gắn liền với sự phát triển của thế giới triết học, phù hợp với sự tiến bộ của khoa học và thực tiễn xã hội. Năm 1940 L.V. Bertalanffy đưa ra “lý thuyết chung của các hệ thống”, để mô tả các hệ thống mở và các trạng thái cân bằng động. Từ lĩnh vực sinh học các nguyên tắc của lý thuyết này được chuyển sang giải quyết những vấn đề kĩ thuật và quản lí xã hội. Vào đầu những năm 1970, 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 . 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 LTHT 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" [23] . Có nhiều công trình nghiên cứu về LTHT như “Thuyết cấu trúc và vị trí của nó trong phương pháp luận hệ thống” [21]. “Vấn đề liên quan giữa sự tổ chức và tiến hoá của các hệ thống sống” [24]. “Nguyên lý tính hệ thống trong lý luận và phương pháp luận của C.Mác” [27]. LTHT đã được vận dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý, kinh doanh, tổ chức nhân sự, kinh tế, giáo dục… Một trong những ứng dụng phổ biến của LTHT là lý thuyết Graph. Lý thuyết Graph hiện đại được xem như ra đời vào năm 1736 khi Leonhard đã đặt và giải bài toán rất nổi tiếng về bảy chiếc cầu Konigburg. Lý thuyết Graph đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Claude Berge (1985) đã viết cuốn “Lý thuyết Graph và những ứng dụng của nó” [22]. Trong cuốn sách này tác giả đã trình bày những khái niệm và định lí toán học cơ bản của lý thuyết Graph, đặc biệt là những ứng dụng của lí thuyết Graph trong nhiều lĩnh vực . Trong dạy học lý thuyết Graph được vận dụng rất phổ biến: V.P.Garkumop (1972) đã ứng dụng Graph để mô hình hoá các tình huống dạy học nêu vấn đề, từ đó phân loại các tình huống có vấn đề của bài học . Trong dạy học Sinh học lý thuyết Graph được ứng dụng trong việc xây dựng giáo trình sinh học như: “cải cách bộ môn sinh học trong trường sư phạm” , “ Quan điểm hệ thống – cấu trúc vận dụng vào dạy học sinh học” [29] . “Mối tương quan giữa hai phương pháp luận lịch sử và cấu trúc - hệ thống nhằm nghiên cứu bản chất và các mức độ tổ chức của sự sống” [28] 1.1.2. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống ở Việt Nam Phan Dũng (1996) người đầu tiên vận dụng LTHT để nghiên cứu "Về hệ thống và tính ì hệ thống". Đây là tập tài liệu mỏng không được phát hành rộng 8
rãi đã sử dụng LTHT làm cơ sở của sáng tạo khoa học chứ chưa nhằm ứng dụng vào các hệ thống thực tiễn. Dương Tiến Sỹ người đầu tiên vận dụng LTHT 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 GV 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 [13], [14], [15], [16]. Nguyễn Đình Hoè (2005) người đầu tiên vận dụng LTHT 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. LTHT đã được vận dụng trong một số lĩnh vực như: Hoàng Tụy đã tiếp cận và áp dụng LTHT vào nghiên cứu toán học [19] hay Đào Thế Tuấn đã áp dụng LTHT trong nghiên cứu xã hội học nông thôn [18]. Một số tác giả khác đã vận dụng LTHT trong phân tích kinh doanh hay hiện nay còn có các tài liệu về tư duy hệ thống ứng dụng vào quản trị doanh nghiệp Trong dạy học đã có một số để tài nghiên cứu liên quan vấn đề này như “Xây dựng và sử dụng bảng hệ thống trong dạy học sinh học lớp 11 THPT”, luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Trần Hoàng Xuân (2003) hay Nguyễn Thị Nguyệt Ánh (2008) “Xây dựng các bài tổng kết chương Sinh học 11 theo quan điểm cấu trúc - hệ thống”, luận văn thạc sĩ sư phạm sinh học - Trường ĐHGD [1]. 1.2. Cơ sở lý thuyết của lý thuyết hệ thống 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản của lý thuyết hệ thống Để vận dụng một cách có hiệu quả “Lý thuyết hệ thống” trong các lĩnh vực hoạt động của cuộc sống, cần hiểu rõ những vấn đề cơ bản của hệ thống để từ đó có những cách tiếp cận hợp lý. 9
1.2.1.1. Khái niệm hệ thống Khái niệm “hệ thống” là khái niệm cơ bản nhất của LTHT. 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. 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 phần tử có quan hệ, có tương tác với nhau [25]. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hệ thống là một tập hợp những yếu tố, những bộ phận có mối quan hệ qua lại với nhau, tác động lẫn nhau và tạo thành một chỉnh thể nhất định. Như vậy, có thể hiểu một cách khái quát: Hệ thống là tổ hợp các yếu tố cấu trúc có mối quan hệ, tác động tương hỗ lẫn nhau theo những QL trong mối quan hệ qua lại ở hệ thốn những tính chất khác nhau của các hệ thống. 1.2.1.2. Phần tử đơn vị chức năng của hệ thống.. Để hiểu về hệ thống, cần phải biết trạng thái của các phần tử và trạng thái của mối liên hệ giữa chúng. 10
Ví dụ, nếu coi tế bào là một hệ thống thì các bào quan là phần tử của hệ thống tế bào. Khái niệm hệ thống và phần tử mang tính chất chủ quan và tương đối. Lênin đã quan niệm hệ thống là cái toàn thể còn phần tử là cái bộ phận và “trong điều kiện nhất định toàn thể là bộ phận, bộ phận là toàn thể” [16]. Ví dụ, nếu xét cơ thể là một hệ thống thì các hệ cơ quan là các phần tử. Nhưng hệ cơ quan lại là hệ thống bao gồm các phần tử là các cơ quan … 1.2.2. Cơ cấu của hệ thống 1.2.2.1. Khái niệm cơ cấu hệ thống Cơ cấu của hệ thống là sự sắp xếp trật tự của các bộ phận, các phần tử và các quan hệ giữa chúng theo cùng một dấu hiệu nào đó . 1.2.2.2. Các kiểu cơ cấu hệ thống - Cơ cấu cơ học Là sự liên kết của các phần tử trong hệ thống về mặt cơ học hoặc về mặt không gian. Xét theo cơ cấu này, chúng ta thường sử dụng khái niệm cấu trúc tức là những bộ phận có quan hệ với nhau tạo nên một toàn thể về mặt không gian. Ví dụ, một Nucleotit gồm đường, axit photphoric và bazo nito tương ứng. - Cơ cấu chức năng Là xem xét mối quan hệ của các phần tử trong hệ thống một cách toàn diện hơn, không chỉ bao gồm quan hệ về cấu trúc, mà cả mối quan hệ chức năng, tức là những mối liên hệ bên trong của sự vật, những mối liên hệ này là bền vững, quy định đặc điểm của sự vật. Ví dụ, gen cấu trúc gồm 3 vùng cơ bản: vùng điều hòa, vùng mã hóa, vùng kết thúc. Mỗi vùng có một chức năng riêng nhưng có liên quan chặt chẽ với nhau. 11