Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC HỆ THỐNG HÓA KIẾN THỨC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA MÁY VI TÍNH 1. Lý thuyết hệ thống Lý thuyết hệ thống hiện đại (Modern systems Theory) được hình thành trong khoảng từ những năm 1940 đến 1975, trên cơ sở các nguyên lí của Triết học, Vật lí học, Sinh học và Kỹ thuật [32]. Lý thuyết hệ thống giúp chúng ta nhìn vấn đề dưới dạng tổng quát, do đó chúng ta nghiên cứu và giải quyết các vấn đề theo quan điểm toàn vẹn.
Khái niệm hệ thống được nhiều nhà khoa học định nghĩa theo nhiều cách khác nhau. Theo từ điển Tiếng Việt, hệ thống là toàn bộ những điều hiểu biết về một đối tượng trong đó mỗi thành phần chỉ tồn tại vì có những quan hệ với những thành phần khác và có một vị trí trong toàn bộ [17]. Theo quan điểm triết học, hệ thống được hiểu là một tổ hợp các yếu tố có 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].Bertalanffy, hệ thống là tập hợp các yếu tố liên kết với nhau tạo thành một chỉnh thể thống nhất và tương tác với môi trường. Ông nhấn mạnh hệ thống thực tế mở tương tác lẫn nhau và với môi trường, chúng có thể có thêm những thuộc tính định tính mới thông qua biểu hiện mới (emergence) là kết quả của sự tiến hoá liên tục.
Hơn là chia nhỏ một thực thể thành những thuộc tính, những phần hoặc những phần tử của nó (như là các bộ phận hay tế bào), lý thuyết hệ thống tập trung về sự sắp đặt và mối quan hệ giữa những phần kết nối chúng trong một tổng thể (holism). Tổ chức đặc biệt này xác định như một hệ thống gồm những phần tử độc lập cụ thể [1],[8]. Tuy có nhiều cách định nghĩa khác nhau nhưng có thể khái quát rằng: Hệ thống là một tập hợp các "phần tử" có liên kết chặt chẽ với nhau, có sự tác động chi phối lên nhau theo những quy luật nhất định, như các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) 11 liên kết với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự nhất định, để trở thành một chỉnh thể thống nhất làm xuất hiện những thuộc tính mới mà những thuộc tính này không thể có ở từng yếu tố riêng lẻ.2 Tư duy hệ thống Thế giới của tự nhiên và cuộc sống vốn phức tạp. Các nhà hiền triết Ðông Tây cổ xưa đã tìm cách thâm nhập vào cái phức tạp đó, bằng một thứ năng lực phát hiện mang tính trực cảm trí tuệ đã sáng tạo nên những triết thuyết đầy trí tưởng tượng huyền bí, chứa nhiều ý tưởng sâu sắc, được củng cố bởi niềm tin mà không phải va chạm với thử thách của những TN mà thời đó chưa có.
Rồi kỷ nguyên của khoa học "hiện đại" đã tới, với việc phát hiện các định luật của tự nhiên và với các phương pháp TN .Khoa học loại bỏ những gì không qua được thử thách của TN và không suy ra được từ các định luật. Cũng khởi đầu từ thế giới vật chất (những vấn đề của thế giới vi mô và của vũ trụ), nhưng rồi nhu cầu nhận thức cái phức tạp bản chất đó đã nhanh chóng lan sang mọi lĩnh vực khác của cuộc sống đời thường, của sinh học, của kinh tế, chính trị, xã hội. Thiên nhiên và cuộc sống có những đối tượng cũ đòi hỏi những nhận thức mới, nhưng cũng có rất nhiều những đối tượng đã qua nhiều biến động và phát triển mới. Cái phức tạp ở trong cái toàn thể không thể tách chia được.
Hiểu cái phức tạp là phải hiểu hệ thống trong tính toàn thể của nó. Tư duy hệ thống là cách tư duy theo tinh thần đó [4]. Triết học duy vật biện chứng luôn khẳng định rằng, tư duy con người phản ánh thực tại mà trước hết là thực tại khách quan - thế giới vật chất. Hình thức của tư duy không phải là cái tiên nghiệm, mà cũng không phải là cái chủ quan thuần tuý như các nhà triết học duy tâm thừa nhận.
Như vậy, hình thức của tư duy cũng phản ánh hiện thực, và do phản ánh hiện thực khách quan, có nguồn gốc từ hiện thực khách quan mà chúng cũng là một bộ phận thuộc về nội dung của tư duy [9]. Theo Peter Senge, tư duy hệ thống là sự theo đuổi những đáp án đơn giản cho những vấn phức tạp [34]. Theo Kambiz Maani, tư duy hệ thống giúp chúng ta hiểu thế giới qua các mối liên hệ (các động lực), và suy ra các hậu quả không lường trước được của các quyết định, hành động và chính sách của chúng ta [35]. Bản chất của tư duy hệ thống là cách tiếp cận hệ thống trong nhận thức và điều này có một vị trí chủ đạo trong nhận thức khoa học.
Hệ thống tồn tại một cách 12 khách quan nhưng tiếp cận hệ thống lại mang tính chủ quan nghĩa là phải phân tích cấu trúc từ cách nhìn toàn thể và tổng hợp hệ thống một cách khoa học trong một chỉnh thể trọn vẹn phù hợp với quy luật tự nhiên [8]. Mặc dầu chưa có ý kiến thống nhất về định nghĩa tư duy hệ thống, các tác giả đều thừa nhận rằng tư duy hệ thống là cách nhìn tổng thể về đối tượng, từ những hiểu biết riêng rẽ, mở rộng ra thành những hiểu biết chung. Tư duy hệ thống đưa nhận thức vượt qua ranh giới cảm tính hạn hẹp, xâm nhập sâu rộng vào thế giới xung quanh để thống trị tri thức đồ sộ làm cơ sở cho hoạt động thực tiễn, nhận biết cái mà giác quan con người bất lực. Trong những năm gần đây, lĩnh vực nghiên cứu "tư duy hệ thống" trong dạy học được phát triển để cung cấp kỹ thuật nghiên cứu hệ thống theo cách “tổng thể”, bổ sung cho phương pháp “chia nhỏ” truyền thống.
Có thể nói, tư duy hệ thống trong dạy học là hoạt động tư duy có trật tự, có logic nhất định giúp HS thấu hiểu về các liên kết tồn tại giữa các hiện tượng, giữa sự vật với môi trường, giúp HS chú trọng vào mối quan hệ giữa các đơn vị kiến thức hơn là từng đơn vị kiến thức riêng lẻ. Từ đó HS có thể "bước ra" khỏi vấn đề riêng lẻ để "nhìn lại" hệ thống. Dựa trên tầm nhìn có tính hệ thống HS sẽ tự đặt ra những câu hỏi hồi tiếp để đi đến tận cùng vấn đề và suy nghĩ ngược lại để xác định những phương thức có tiềm năng dẫn đến kết quả mong muốn đó. Với những thay đổi mới, vòng lặp sẽ tiếp tục được lập lại để kiểm tra, điều chỉnh theo những phản hồi từ hệ thống.
Hệ thống hoá và hệ thống hoá kiến thức 1.Hệ thống hoá HTH là hình thành một logic nào đó thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố (sự vật, hiện tượng.) để từ đó có một hiểu biết về các sự vật đó [28]. HTH là một hoạt động của nhận thức được thực hiện nhằm thu lượm tri thức (các hệ thống các sự kiện, hiện tượng, khái niệm, quy luật, nguyên lí .) và liên kết chúng thành một hệ thống [8]. Theo từ điển Tiếng Việt, HTH là quá trình biến đổi, sắp xếp làm cho có mạch lạc rõ ràng, cho thành hệ thống xác định [17]. 13 HTH được nhìn nhận một cách chủ quan, đó là gia công và sắp xếp lại cho có hệ thống, buộc phải theo một hệ thống nghĩa là bản thân nó đã là một hệ thống làm thế nào để đối tượng nhận thức được nó là một hệ thống, từ đó rèn luyện tư duy hệ thống.
Vậy HTH là một kĩ năng của hoạt động nhận thức, nhằm liên kết các sự kiện, hiện tượng, khái niệm.một cách logic thành một hệ thống, hoặc khi nó là một hệ thống nhưng nó không phản ánh cho ta hiểu một cách tường minh rằng nó là một hệ thống thì hoạt động nhận thức phải làm thế nào để phản ánh được các thuộc tính của đối tượng đó thành một hệ thống.Hệ thống hoá kiến thức Trong dạy học, khi tiếp cận với một nguồn thông tin nào đó người ta thường sắp xếp, xâu chuỗi các nội dung lại theo những quan hệ nhất định và đặt nó vào đúng toạ độ trong mối quan hệ nhất định đó để tạo thành một hệ thống logic gọi là HTHKT [10]. Trong dạy học Vật lí tuỳ theo mục đích sư phạm mà người GV có thể HTHKT theo các logic khác nhau nhằm biến các thông tin thô và trừu tượng trở nên cô đọng và dễ hiểu. Chương trình Vật lí lớp 12 có thể HTH theo các logic sau: HTHKT theo bài. HTHKT theo chương.
HTHKT theo chủ đề. Sau khi học xong một chương thì các em HS khó hình dung đâu là kiến thức cần phải nhớ, những kiến thức nào chỉ cần biết và đâu là những kiến thức có thể biết. Muốn các đơn vị kiến thức được lột tả hết những mạch lập luận của logic khoa học của tài liệu giáo khoa thì người GV phải HTHKT cho HS. Điều kiện áp dụng hệ thống hoá kiến thức HTH có thể áp dụng trong mọi điều kiện khác nhau.
Tuy nhiên, điều kiện để áp dụng HTHKT cũng như điều kiện cần có cho các phương pháp khác hiện nay. Trong HTHKT, điều quan trọng là khi giải quyết một vấn đề nhất định, phải xác định thật đúng nó nằm trong hệ thống nào, chịu tương tác của những yếu tố nào. 14 Vì ảnh hưởng của một yếu tố này, đến yếu tố khác chỉ nảy sinh khi giữa chúng có mối quan hệ và chất lượng của ảnh hưởng phụ thuộc vào chất lượng của các mối quan hệ, vị trí của nó trong hệ thống. Để áp dụng HTHKT cho HS trong dạy học đạt kết quả tốt thì về phía GV phải thích ứng với những thay đổi về chức năng, nhiệm vụ rất đa dạng và phức tạp của mình, phải nhiệt tình, phải có kiến thức chuyên môn sâu rộng, biết ứng xử tinh tế, biết định hướng phát triển của HS theo mục tiêu giáo dục nhưng vẫn đảm bảo được HS suy nghĩ và hành động một cách độc lập trong hoạt động nhận thức.
Còn về phía HS phải có những phẩm chất và năng lực thích ứng như: sẵn sàng hợp tác, chăm chỉ, tự giác học tập để nắm vững hệ thống kiến thức cơ bản, phát triển tư duy biện chứng và tư duy logic. Ở góc độ nhà trường, cán bộ quản lí có sự khuyến khích GV đổi mới phương pháp dạy học, tổ chức các hội thảo về lí thuyết dạy học mới. Tập huấn biên soạn giáo trình, bài giảng.