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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống 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. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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. 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.
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.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.
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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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]. Cơ sở lý thuyết của lý thuyết hệ thống 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 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. 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. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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.
Cơ cấu của hệ thống 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. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Chức năng và ngôn ngữ của hệ thống Các yếu tố cấu trúc tạo nên hệ thống cũng có những chức năng riêng thuộc hai nhóm cơ bản sau: - Chức năng kiểm soát (gây biến đổi yếu tố cấu trúc khác). - Chức năng bị kiểm soát (bị các yếu tố cấu trúc khác gây biến đổi). Muốn xác định chức năng của các yếu tố cấu trúc tạo nên hệ thống cần phải xác định được.
Ngôn ngữ của hệ thống là hình thức phản ánh chức năng của hệ thống. Chức năng của hệ thống đóng vai trò nội dung, còn ngôn ngữ của hệ thống đóng vai trò hình thức phản ánh nội dung. Nội dung chỉ có một nhưng hình thức phản ánh của nội dung đó thì có nhiều. Để thực hiện chức năng của mình, hệ thống phải thông qua các biến đổi hành vi riêng lẻ của các phần tử hoặc của các phân hệ trong hệ thống.
Các phân hệ, các phần tử có thể hiểu được nội dung thông tin tác động chứa trong nó, sau đó chuyển nội dung trên sang một ngôn ngữ khác sử dụng trong phạm vi nội bộ của mình [16].