QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

-------------***------------

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

-------------***-----------NGUYỄN THU TƢ

NGUYỄN THU TƢ

QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN
QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN

HÓA KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC
HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC

HÓA KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC

SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)

HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC
SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)

Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Sinh học
Mã số

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NHƢ ẤT

Thái Nguyên – 2010
Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2




LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

Trƣớc tiên, tác giả luận văn xin đƣợc bày tỏ lòng tri ân sâu sắc tới thầy
Nguyễn Nhƣ Ất, tuy đã 75 tuổi với 54 năm thâm niên nghề giáo dục, đạt học
vị Tiến sĩ Giáo dục học từ 1973 của Viện Hàn lâm Khoa học sƣ phạm Liên xô
(cũ) vẫn không quản tuổi cao sức yếu nhận hƣớng dẫn khoa học cho một học

trò mới bắt đầu học làm nghiên cứu khoa học. Thầy rất nghiêm khắc về mặt
khoa học nhƣng đã tận tâm dẫn dắt trò tiến dần từng bƣớc trong quá trình
nghiên cứu đề tài luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Thầy, Cô giảng viên khoa Sinh - KTNN
và khoa Sau đại học trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi trong thời gian học tập khóa học và nghiên cứu hoàn
thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu và các giáo viên trƣờng THPT
Lƣơng Phú, trƣờng THPT Phú Bình - huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực nghiệm đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã cổ vũ, động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Trang
MỞ ĐẦU ............................................................... .........................

5

Chƣơng 1. CƠ SỞ KHOA HỌC, SƢ PHẠM VÀ THỰC TIỄN CỦA
VIỆC QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA KẾT
HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG TRONG DẠY
HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ..........................................................

10

1.2. Cơ sở khoa học .......................................................................... 16
1.3. Cơ sở sƣ phạm ........................................................................... 25
1.4. Cơ sở thực tiễn ..........................................................................

28

Chƣơng 2. QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA
KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG TRONG
DẠY HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)
2.1. Phân tích vị trí và nội dung phần Sinh học vi sinh vật

33

2.2. Quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa..................................... 33
2.3. Những điểm cần lƣu ý về mặt kiến thức phần sinh học vi sinh vật 56
theo tiếp cận sinh học hệ thống ...........................................................
2.4. Phƣơng hƣớng tổ chức dạy học phần Sinh học vi sinh vật thực hiện 61
tiếp cận sinh thái và tiến hoá kết hợp tiếp cận sinh học hệ thống .............

NGUYỄN THU TƢ

Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm .............................................

83

3.2. Nội dung và phƣơng pháp thực nghiệm ........................................ 83

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3

3.3. Kết quả thực nghiệm ..................................................................

86

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................

96

Tài liệu tham khảo .................................................................... ......

98

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4




DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Xin đọc là

CĐTCS

Cấp độ tổ chức sống

CT- HT

Cấu trúc - hệ thống

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Chƣơng trình giáo dục phổ thông môn SH ban hành
CTSHPT 2006

kèm theo Quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05
tháng 5 năm 2006 của Bộ Giáo dục và Đào tạo

55

phần Sinh học VSV (Sinh học 10 - chƣơng trình chuẩn) ....................
Bảng 2.2. Thành phần cấu trúc của tế bào và vi sinh vật ...........................

58

Bảng 2.3. So sánh tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực ........................

59

Bảng 3.1. Các bài dạy thực nghiệm .......................................................

83

Bảng 3.2. Tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN ................................

86

Môi trƣờng

Bảng 3.3. Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trong TN ..............

87

Sách giáo khoa

Bảng 3.4. Kiểm định X điểm các bài kiểm tra trong TN......................

89

Sách giáo khoa Sinh học soạn theo chƣơng trình giáo

Bảng 3.5. Phân tích phƣơng sai điểm kiểm tra trong TN.......................

90

Bảng 3.6. Tần suất điểm các bài kiểm tra sau TN .................................

91

Bảng 3.7. Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra sau TN ...............

92

Bảng 3.8. Kiểm định X điểm kiểm tra sau TN........................................

93

Bảng 3.9. Phân tích phƣơng sai điểm kiểm tra sau TN..........................

94

ĐC

Đối chứng

ĐV

Động vật

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

MT
SGK
SGKSHPT 2006

Bảng 2.1. Kiến thức sinh thái, tiến hoá cần khai thác trong các bài

dục phổ thông môn Sinh học ban hành kèm theo Quyết
định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05 tháng 5 năm
2006 của Bộ Giáo dục và Đào tạo

SH

Sinh học

SHHT

Sinh học hệ thống

SV

Sinh vật

TB

Tế bào

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

TV

Thực vật

VK

Vi khuẩn

VSV

Vi sinh vật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6




MỞ ĐẦU
DANH MỤC CÁC HÌNH
I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trang
Hình 1.1. Sự thống nhất giữa hai phƣơng pháp phân tích - cấu trúc và

23

1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phƣơng pháp dạy học
Trong thời đại khoa học và công nghệ tiến nhanh nhƣ vũ bão, nhân loại
đang chuyển sang nền kinh tế tri thức với xu thế toàn cầu hóa sâu sắc và cạnh

tổng hợp - hệ thống ...................................................................................
Hình 3.1. Biểu đồ tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN ...................

87

Hình 3.2. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trong TN ....

88

Hình 3.3. Biểu đồ tần suất điểm các bài kiểm tra sau TN ......................

91

Hình 3.4. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra sau TN .......

92

tranh quốc tế khốc liệt thì việc tạo nguồn lực con ngƣời thích ứng với điều
kiện thế giới đổi thay phức tạp là điều kiện tiên quyết để tồn tại và phát triển
của mỗi quốc gia. Trong bối cảnh đó, mọi quốc gia đều coi công tác giáo dục
và đào tạo là lĩnh vực ƣu tiên hàng đầu. Ngày nay, với triết lý “giáo dục suốt
đời” và “giáo dục cho cho mọi ngƣời” theo xu thế toàn cầu hóa thì hệ thống
giáo dục phổ thông cần đƣợc hiện đại hóa về nội dung và thƣờng xuyên đổi
mới về phƣơng pháp dạy học.

Báo cáo chính trị của Đại hội Đảng Cộng sản Việt Nam lần thứ IX, tháng 4
năm 2001 đã xác định: “Phát triển giáo dục và đào tạo là một trong những
động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, là điều
kiện để phát huy nguồn lực con ngƣời - yếu tố cơ bản để phát triển xã hội,
tăng trƣởng kinh tế nhanh và bền vững. Tiếp tục nâng cao giáo dục toàn diện,
đổi mới nội dung phƣơng pháp dạy và học ... Phát huy tinh thần độc lập suy
nghĩ và sáng tạo của học sinh và sinh viên, để nâng cao năng lực tự học, tự
hoàn thiện học vấn và tay nghề” [7]. Định hƣớng đó đặt ra cho nhà trƣờng
phổ thông nhiệm vụ quan trọng là phải tích cực nghiên cứu đổi mới phƣơng
pháp dạy học nhằm nâng cao hơn nữa chất lƣợng dạy học.
Điều 24 Luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ: “Phƣơng 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 từng lớp học, môn học, bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, tự rèn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8




luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem
lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [19].

Qua trao đổi ý kiến và dự giờ một số GV ở một số trƣờng, tôi nhận thấy
rằng rất nhiều GV còn lúng túng trƣớc yêu cầu “quán triệt quan điểm sinh thái

2. Xuất phát từ quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng trình môn

và tiến hoá” trong dạy học SH nói chung và trong dạy học SH VSV nói riêng.
Nhiều GV còn chƣa hiểu yêu cầu đó nhƣ thế nào, vì vậy việc quán triệt quan

Sinh học phổ thông
CTSHPT 2006 đã nêu rõ các quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng

điểm này là vô cùng khó. Nguyên nhân của tình trạng này một phần do GV ít

trình: chƣơng trình phải thể hiện đƣợc những tri thức cơ bản, hiện đại trong

để ý, một phần là do GV chƣa có tài liệu hƣớng dẫn việc thực hiện yêu cầu

các lĩnh vực sinh học, ở các cấp độ tổ chức sống, đồng thời phải lựa chọn

này. Về việc vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH nói chung và dạy học

những vấn đề thiết yếu trong Sinh học có giá trị thiết thực cho bản thân học

SH VSV nói riêng cũng còn nhiều hạn chế. Có những GV còn chƣa hiểu thế

sinh và cộng đồng, ứng dụng vào đời sống, sản xuất, bảo vệ sức khoẻ, bảo vệ

nào là quan điểm hệ thống, tiếp cận SHHT nên việc vận dụng tiếp cận này

môi trƣờng,... Chƣơng trình cần quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa

còn ít đƣợc quan tâm. Những bất cập đó đã phần nào hạn chế chất lƣợng dạy

[3, tr. 7]. Các kiến thức sinh học trong chƣơng trình THPT đƣợc trình bày

học SH.

theo các cấp tổ chức sống từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn: tế bào
quần thể - loài

quần xã

cơ thể

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Quán

hệ sinh thái - sinh quyển [3, tr. 8]. Điều đó

triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá kết hợp vận dụng tiếp cận sinh học

nghĩa là đã thể hiện tiếp cận SHHT.

hệ thống trong dạy học Sinh học Vi sinh vật (Sinh học 10)”.

3. Xuất phát từ yêu cầu cấp bách về giáo dục môi trƣờng

II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Hiện nay con ngƣời đang phải chịu những hậu quả do việc ô nhiễm MT và

Nghiên cứu để tìm nguyên tắc chung và phƣơng pháp thực hiện việc quán

hiện tƣợng biến đổi khí hậu. Vì vậy cần phải giáo dục bảo vệ MT cho mọi

triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa cũng nhƣ vận dung tiếp cận SHHT vào

ngƣời, đặc biệt là cho thế hệ trẻ. Do tầm quan trọng cực kỳ lớn lao của nhiệm

quá trình dạy học nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học SH VSV (SH 10).

vụ giáo dục này, hiện nay các quốc gia đã nâng quan niệm từ giáo dục thái độ

III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

ứng xử lên mức “đạo đức” ứng xử có văn hóa với MT sống. Trong nhà trƣờng

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của các quan điểm sinh thái và tiến hóa, tiếp cận

phổ thông thì môn học SH là nguồn cung cấp tri thức khoa học quan trọng

hệ thống và SHHT làm cơ sở cho việc vận dụng vào dạy học.

nhất và chủ yếu cho HS để có cơ sở nhận thức văn hóa, để giáo dục về đạo

- Nghiên cứu chƣơng trình SH 10, nghiên cứu các các phƣơng pháp dạy học SH

đức ứng xử với MT sống. Vì vậy, quán triệt quan điểm sinh thái trở thành một

tìm ra các biện pháp dạy học cụ thể để thực hiện việc quán triệt quan điểm sinh thái

trong những quan điểm chỉ đạo dạy học chƣơng trình SH phổ thông hiện

và tiến hóa kết hợp vận dụng tiếp cận SHHT trong phần SH VSV (SH 10).
- Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học đã

hành.
4. Xuất phát từ thực trạng dạy học bộ môn Sinh học nhìn từ góc độ
quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá, vận dụng tiếp cận sinh học hệ

đƣa ra.
IV. ĐỐI TƢỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

thống
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10




- Đối tƣợng nghiên cứu: các giải pháp thực hiện việc quán triệt quan điểm
sinh thái và tiến hoá kết hợp vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học phần SH

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, nội dung chính của luận văn đƣợc

trình bày trong 3 chƣơng:
- Chƣơng I. Cơ sở khoa học, sƣ phạm và thực tiễn của việc quán triệt quan

VSV (SH 10).
- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học SH.

điểm sinh thái và tiến hóa kết hợp vận dụng tiếp cận sinh học hệ thống trong

V. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

dạy học Sinh học vi sinh vật (Sinh học 10).

Trên cơ sở nắm vững quan điểm xây dựng chƣơng trình và SGK SH, nếu
ngƣời GV tiếp tục phát triển chƣơng trình trong quá trình dạy học nhằm quán
triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá và theo tiếp cận SHHT thì sẽ có tác dụng

- Chƣơng II. Quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá kết hợp vận dụng
tiếp cận sinh học hệ thống trong dạy học Sinh học vi sinh vật (Sinh học 10).
- Chƣơng III. Thực nghiệm sƣ phạm.

nâng cao chất lƣợng học tập của HS đối với phần SH VSV (SH 10).
VI. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu các tài liệu, văn bản liên
quan đến đề tài làm cơ sở để xác định các nguyên tắc và biện pháp thực hiện
quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa kết hợp vận dụng tiếp cận SHHT
trong dạy học SH VSV (SH 10).
- Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn: dự giờ, trao đổi với giáo viên, thu thập
các thông tin liên quan đến nội dung nghiên cứu trong thực tiễn.
- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm: thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng phổ
thông nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.

- Phƣơng pháp thống kê toán học: các số liệu trong thực nghiệm sƣ phạm
đƣợc xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel, xác định các tham số
đặc trƣng mang tính khách quan.
VII. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN VĂN
- Góp phần làm rõ cơ sở khoa học của việc quán triệt quan điểm sinh thái
và tiến hoá, vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH.
- Đề xuất giải pháp thực hiện việc quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá
kết hợp vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học phần SH VSV (SH 10).
VIII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Chƣơng I
CƠ SỞ KHOA HỌC, SƢ PHẠM VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC
QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA KẾT HỢP
VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12




TRONG DẠY HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)

trên thế giới phát triển hoàn thiện thành lý thuyết về các cấp tổ chức sống. Và

1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu

trong SH hiện đại, ngƣời ta vận dụng đồng thời hai tiếp cận nghiên cứu là

1.1.1. Trên thế giới

phƣơng pháp phát triển lịch sử và phƣơng pháp CT - HT để nghiên cứu các

K.Marx và S.Darwin là những ngƣời có công lao to lớn và thành công

hiện tƣợng, các quá trình sống, từ đó phát hiện ra các quy luật của sự sống.

trong việc vận dụng phƣơng pháp tiếp cận hệ thống vào nghiên cứu các đối

Một trong những mô phỏng đầu tiên trong SH đƣợc xuất bản năm 1952 bởi

tƣợng phức tạp về xã hội và tự nhiên. Tập “Tƣ bản” của K.Marx đƣợc coi là

các nhà bệnh học thần kinh của Anh và là những ngƣời đoạt giải Nobel là

mẫu mực kinh điển nghiên cứu hệ thống xã hội tƣ bản nhƣ là một chỉnh thể và

Alan Lloyd Hodgkin và Andrew Fielding Huxley, ngƣời đã xây dựng nên mô

các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội, thể hiện trong đó các nguyên lý

hình tính toán để giải thích việc lan truyền dọc theo trục thần kinh của một TB

nghiên cứu sự toàn vẹn hữu cơ (bắt nguồn từ trừu tƣợng đến cụ thể, sự thống

thần kinh [31]. Vào những năm 2000, nhân loại chứng kiến sự xuất hiện trƣớc

nhất của phân tích và tổng hợp, làm sáng tỏ những mối liên hệ đa dạng và sự

tiên tại Mỹ và Nhật một ngành SH non trẻ là SHHT.

tƣơng tác giữa chúng, sự tổng hợp những hiểu biết cấu trúc - chức phận...).

Ngày nay, ngƣời ta sử dụng các khái niệm có nội hàm gần nhau là “tiếp

S.Darwin không chỉ là ngƣời đã sử dụng phƣơng pháp tiếp cận phát triển lịch

cận cấu trúc - hệ thống sinh học”, “tiếp cận các cấp độ sự sống hay “tiếp cận

sử nghiên cứu giới tự nhiên mà còn là ngƣời đầu tiên đƣa ra quan niệm về sự

sinh học hệ thống”.

tồn tại và biến đổi của “loài sinh học” - vừa là đơn vị tiến hóa SH, vừa là một
cấp độ tồn tại độc lập của hệ thống sinh giới. Điều đó có nghĩa là chính
Đacuyn đã sử dụng tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu khoa học, tạo tiến đề
cho sự hình thành lý thuyết hệ thống nhƣ một khoa học mà về sau ngƣời có
công đầu là nhà SH Mỹ Ludwig von Bertalanffy.

Tiếp cận CT-HT SH sau khi chính thức ra đời và trở thành phƣơng pháp
nghiên cứu SH thì từ những năm 60 thế kỷ trƣớc đã đƣợc các nhà sƣ phạm
tìm cách vận dụng, phối hợp với quan điểm tiến hóa sinh giới đã trở thành
quan điểm chỉ đạo để xây dựng nội dung và logic của chƣơng trình SH phổ

thông. Cụ thể nhƣ: “Cải cách bộ môn Sinh học trong trƣờng sƣ phạm” (Ph. L‟

Lý thuyết hệ thống đƣợc đề xƣớng năm 1940 bởi Ludwig von Bertalanffy

Héritier và G. Rizet. Pa- ri, Báo cáo OCDE, tr.77, 1963); “Những tƣ tƣởng

và bắt nguồn từ Ross Ashby. Ngay từ buổi đầu hình thành lý thuyết tổng quát

xây dựng bộ môn Sinh học trong trƣờng trung học” (P. Duvignau. Pa - ri.

về hệ thống, bằng trực cảm và bằng thực nghiệm, các nhà sáng lập nhƣ

OCDE, 1963); “Vấn đề liên quan giữa sự tổ chức và tiến hoá của các hệ thống

Bertalanffy, Ashby... đã đƣa ra một hệ thống các quan niệm và các vấn đề cơ

sống” (K. M. Khai-lôp, Tạp chí “Những vấn đề triết học”, số 4, 1966); “Quan

bản nhƣ tính toàn thể, tính trội, tính mở... của các hệ thống; hành vi hƣớng

điểm hệ thống - cấu trúc vận dụng vào giảng dạy Sinh học” (W. Voigt. Béc-

đích và cơ chế phản hồi, tính nội cân bằng, tính tổ chức và tính nội tổ chức

lin, Sinh học trong nhà trƣờng, số 3, 1969); “Thuyết cấu trúc và vị trí của nó

của các hệ thống...[18]. Với “Lý thuyết những hệ thống chung - General

trong phƣơng pháp luận hệ thống” (A.A. Ma-li-rôp-xki - trong quyển “Những

Systems Theory” (1968), Ludwig von Bertalanffy đƣợc xem là ngƣời đi đầu

vấn đề nghiên cứu hệ thống”, Nxb “Khoa học”, Mat-xcơ-va, 1970); “Phƣơng

trong việc vận dụng tiếp cận hệ thống, đã đƣa ra quan niệm về các cấp hệ

pháp luận hệ thống và ý nghĩa của nó trong sinh học” (P. I. Cu-pa-lô, Sinh

thống mang tính thứ bậc của sinh giới, về sau đƣợc các nhà SH và triết học
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14




học trong nhà trƣờng, số 2, 1971); “Mối tƣơng quan giữa hai phƣơng pháp

quy luật tiến hoá của những mối cân bằng trong tự nhiên”. Tác giả luận án đã

luận lịch sử và cấu trúc - hệ thống nhằm nghiên cứu bản chất và các mức độ

đề xuất cấu trúc chung của giáo trình SH phổ thông nƣớc Việt Nam dân chủ

tổ chức của sự sống” (V.A. Alếc-xây-ép, trong cuốn “Phát triển những khái

Cộng hoà gồm các chƣơng tƣơng ứng với các nội dung cơ bản là: tế bào - đơn

niệm mức độ cấu trúc”, Nxb “Khoa học”, Mat-xcơ-va, 1972) [1].

vị cấu trúc và chức phận của sự sống; những quy luật cơ bản của hệ thống cơ

Chƣơng trình, SGK SH của nhiều nƣớc trên thế giới đƣợc xây dựng trên

thể đa bào; những quy luật cơ bản của các hệ thống lớn (quần thể - loài, hệ

quan điểm sinh thái và tiến hoá, theo các CĐTCS. Ví dụ, bộ sách Biological

sinh thái, sinh quyển); sự tiến hoá của sinh giới; con ngƣời và tự nhiên (SH

Sciences Curriculum Study (gọi tắt là BSCS) của tổ chức “Nghiên cứu

ứng dụng) [1].

chƣơng trình sinh học” của Mỹ đƣợc tiến hành từ năm 1958 và dạy thí điểm

Chƣơng trình SH phổ thông đổi mới của nƣớc ta đƣợc thực nghiệm từ năm

từ năm học 1960 – 1961 đƣợc biên soạn theo cách tiếp cận CĐTCS và theo

học 2000 - 2001, áp dụng đại trà từ năm học 2001 – 2002 (ở cấp THCS) và từ

quan điểm sinh thái. Từ những năm 1974 - 2005 Liên Bang Nga đã cải cách

năm học 2006 - 2007 (ở cấp THPT) là một tiến bộ rất quan trọng trong nền

chƣơng trình SH phổ thông tiến bộ xa hơn so với chƣơng trình SH thời giáo

giáo dục nƣớc nhà. Chƣơng trình đã đƣợc xây dựng trên quan điểm sinh thái

dục Xô viết, coi quan điểm sinh thái - tiến hóa và tiếp cận các cấp tổ chức

và tiến hoá, các kiến thức SH đƣợc trình bày theo các CĐTCS từ các hệ nhỏ

sống là quan điểm chỉ đạo chƣơng trình và SGK SH. Chƣơng trình và SGK

đến các hệ lớn [2].

môn SH ở trƣờng THPT Australia (1999 - 2004) đƣợc biên soạn theo quan
điểm sinh thái [2].

Một hƣớng nghiên cứu tiếp theo là căn cứ vào chƣơng trình, SGK đã đƣợc
xây dựng theo các tiếp cận nêu trên nghiên cứu tìm ra những giải pháp để thể
hiện các tiếp cận trên vào thực tiễn dạy học môn học.

1.1.2. Ở Việt Nam
Năm 1973, trong luận án Phó tiến sĩ khoa học sƣ phạm “Những vấn đề cải

Năm 1999, trong luận án tiến sĩ khoa học giáo dục “Giáo dục môi trƣờng

cách giáo trình Sinh học đại cƣơng trƣờng phổ thông nƣớc Việt Nam dân chủ

qua dạy học Sinh thái học lớp 11 phổ thông trung học”, tác giả Dƣơng Tiến

Cộng hoà”, tác giả Nguyễn Nhƣ Ất đã cho rằng sự vận dụng đồng thời hai tƣ

Sỹ đã vận dụng tiếp cận CT-HT vào việc phân tích nội dung, xây dựng các

tƣởng lớn là tƣ tƣởng tiến hoá và tƣ tƣởng cấu trúc - hệ thống sẽ cho phép thể

nguyên tắc tích hợp giáo dục MT qua dạy học Sinh thái học ở toàn chƣơng

hiện trong nội dung dạy học SH phổ thông những vấn đề trọng tâm của SH

trình và từng bài học, từng khái nhiệm cụ thể theo hƣớng phát huy tính tích

hiện đại - đó là sự tiến hoá của các mức độ tổ chức vật chất sống. Tác giả cho

cực của HS, từ đó cho phép tích hợp hữu cơ giữa dạy học Sinh thái học với

rằng: “chỉ trên cơ sở cơ sở vận dụng đồng thời hai tƣ tƣởng đó mới có thể mở

giáo dục MT [20].

ra trƣớc mắt học sinh những mối quan hệ phức tạp và khăng khít của sinh

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Nguyễn Phúc Chỉnh (2004)

quyển trong quá trình phát triển lịch sử, mối quan hệ giữa con ngƣời và sinh

“Nâng cao hiệu quả dạy học Giải phẫu sinh lý và vệ sinh ngƣời ở THCS bằng

quyển. Đó là cơ sở để giáo dục cho học sinh thái độ của con ngƣời có văn hoá

áp dụng phƣơng pháp Grap” tuy cũng sử dụng phƣơng pháp tiếp cận hệ thống

đối với tự nhiên, vũ trang cho họ những tri thức khoa học đúng đắn về những

vào dạy học SH nhƣng theo một khía cạnh khác. Ở đây, phƣơng pháp hệ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15



16




thống trở thành phƣơng pháp luận để chuyển hoá Grap toán học thành Grap

đối chiếu, so sánh tìm các dấu hiệu tƣơng đồng về bản chất SH, hình thành

dạy học SH. Căn cứ vào đặc thù của phƣơng pháp tiếp cận CT-HT là hƣớng

các khái niệm SH đại cƣơng cấp độ cơ thể [18].

nghiên cứu vào việc khám phá tính chỉnh thể đó. Vận dụng tiếp cận CT-HT

Luận án tiến sĩ giáo dục học “Hình thành và phát triển các khái niệm về

để phân tích đối tƣợng thành các yếu tố cấu trúc, xác định các đỉnh của Grap

cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở trƣờng THPT”

trong một hệ thống mang tính logic khoa học, qua đó thiết lập các mối quan

(2009) của tác giả Đặng Thị Dạ Thuỷ đã quán triệt logic vận dụng tiếp cận

hệ của các yếu tố cấu trúc trong một chỉnh thể [4].

CT-HT để phân tích logic của các khái niệm về các CĐTCS trên cơ thể (quần

Tác giả Dƣơng Tiến Sỹ trong bài viết “Quán triệt tƣ tƣởng cấu trúc - hệ

thể, quần xã, sinh quyển). Đồng thời tác giả luận án đã xác định đƣợc biện

thống và tƣ tƣởng tiến hoá sinh giới trong dạy học sinh học ở trƣờng phổ

pháp logic trên cơ sở vận dụng tiếp cận CT-HT là công cụ để định hƣớng tổ

thông” (2006) đã cho rằng việc quán triệt đầy đủ và vận dụng đồng thời hai tƣ

chức các hoạt động học tập của HS thông qua câu hỏi, bài tập để hình thành

tƣởng CT-HT và tƣ tƣởng tiến hoá sinh giới trong quá trình dạy học SH cho

và phát triển có hiệu quả các khái niệm về CĐTCS trên cơ thể [26].

phép dễ dàng phân tích nội dung SH về các CĐTCS, khắc phục đƣợc sự tách

Nhƣ vậy, các công trình trên mới khai thác theo cách phân tích từng quan

rời giữa cấu trúc và chức năng, giữa cấu trúc - chức năng với MT. Từ đó giúp

điểm chỉ đạo trong CTSHPT 2006 nhƣ quan điểm sinh thái, quan điểm các

cho việc xác định các phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học theo hƣớng tích cực

cấp tổ chức sống để nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn dạy học. Chƣa có

hoá hoạt động của HS. Khi tổ chức cho HS nghiên cứu mỗi CĐTCS dù đơn

công trình nào tại Việt Nam nghiên cứu một cách tổng hợp, vận dụng đồng

giản hay phức tạp đều phải tuân thủ theo các nguyên tắc chính là nguyên tắc

thời các quan điểm mà CTSHPT 2006 đã nêu ra là quán triệt quan điểm sinh

tổ chức, nguyên tắc hệ thống, nguyên tắc hoạt động. Quá trình dạy học SH về

thái và tiến hóa kết hợp vận dụng tiếp cận SHHT vào trong thực tiễn dạy học

các CĐTCS theo tƣ CT-HT và tƣ tƣởng tiến hoá đƣợc tiến hành theo hƣớng

SH. Đề tài nghiên cứu của chúng tôi mạnh dạn đi theo hƣớng mới này, tuy

tổng - phân - hợp [21].

nhiên chỉ vận dụng vào một phần nội dung cụ thể là phần SH VSV (SH 10,

chƣơng trình chuẩn).

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” (2009) của tác giả Nguyễn Thị
Nghĩa đã vận dụng tiếp cận hệ thống định hƣớng tổ chức hoạt động nhận thức
của HS bằng gia công trí tuệ tài liệu SH chuyên khoa TV, ĐV theo logic tổng
- phân - hợp để cuối cùng khái quát hoá, trừu tƣợng hoá, hình thành các khái
niệm đại cƣơng về SH cấp độ cơ thể. Tác giả luận án cũng đã xây dựng đƣợc
ba con đƣờng logic tổ chức dạy học SH cơ thể phù hợp với cách biên soạn nội
dung từng chƣơng của SGK, năng lực của GV và trình độ của HS, giúp HS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17



1.2. Cơ sở khoa học
1.2.1. Quan điểm sinh thái
Thuật ngữ “sinh thái” đƣợc Ernst Haeckel, nhà bác học ngƣời Đức đề
xƣớng năm 1866 chỉ mối quan hệ tƣơng hỗ giữa SV với MT.
Sinh thái học là khoa học nghiên cứu về quan hệ tƣơng hỗ giữa SV với SV
và SV với MT. Đối tƣợng nghiên cứu của Sinh thái học là mối quan hệ tƣơng
hỗ giữa SV với SV và SV với MT ở mọi cấp độ tổ chức sống từ cá thể, quần
thể, loài, quần xã - hệ sinh thái, sinh quyển. Vì vậy, Sinh thái học là cơ sở
khoa học cho việc bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và MT.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18

Ngƣời ta phân chia Sinh thái học thành sinh thái học đại cƣơng và sinh thái
học chuyên biệt. Sinh thái học đại cƣơng nghiên cứu những nguyên tắc cơ bản

tồn tại và phát triển luôn có sự biến đổi theo quy luật phát triển và tiến hoá
qua các giai đoạn khác nhau.

về tổ chức và chức năng của các hệ thống trên cơ thể. Sinh thái học đại cƣơng

Quy luật tác động qua lại giữa SV và MT: MT thƣờng xuyên tác động lên

đƣợc phân thành các phân môn là sinh thái học cá thể, sinh thái học quần thể,

cơ thể SV làm chúng không ngừng biến đổi, ngƣợc lại SV cũng tác động trở

sinh thái học quần xã. Sinh thái học chuyên biệt chỉ giới hạn nghiên cứu

lại MT là cải biến MT.

những đối tƣợng cụ thể nhƣ: Sinh thái học thực vật, Sinh thái học động vật,
Sinh thái học vi khuẩn, Sinh thái học côn trùng... Về mặt ứng dụng còn có
Sinh thái học nông nghiệp nghiên cứu đối tƣợng vật nuôi, cây trồng.

Quy luật hình tháp sinh thái: SV mắt lƣới nào càng xa vị trí của SV sản
xuất thì có sinh khối trung bình càng nhỏ.
Quy luật lƣợng tối thiểu: khi MT đã đƣợc đảm bảo đủ tất cả các nhân tố cần

Sinh thái học có ý nghĩa trong nhiều lĩnh vực. Trong lĩnh vực bảo vệ sức

thiết cho sự sinh trƣởng của SV, nhƣng nếu chỉ thiếu một nhân tố, mà nếu

khoẻ, vấn đề sinh thái trọng tâm là nghiên cứu phát hiện các ổ dịch bệnh đối

nhân tố đó đảm bảo cho sự sinh trƣởng của SV thì dù chỉ thiếu với một lƣợng

với con ngƣời và vật nuôi; tìm phƣơng pháp vệ sinh phòng trừ dịch bệnh.

tối thiểu cũng sẽ hạn chế sự phát triển của loài SV đó

Trong lĩnh vực này, vấn đề sinh thái cốt lõi và đặc biệt phức tạp là đấu tranh

Con ngƣời là một thành phần sống trong hệ sinh thái cũng nhƣ tất cả những

chống ô nhiễm MT bởi chất thải từ các hoạt động của con ngƣời. Trong lĩnh

loài khác, bị các quy luật tự nhiên chi phối nhƣng lại vừa là chủ thể điều

vực bảo vệ tính đa dạng SH, vấn đề cấp thiết hiện nay là bảo tồn quỹ gen. Do

khiển tự nhiên. Muốn tồn tại bền vững, con ngƣời phải ý thức đƣợc mình là

đó, phải thiết lập các vƣờn quốc gia, các khu bảo vệ và khôi phục các loài quý

một bộ phận của thiên nhiên, phục tùng các quy luật tự nhiên chứ không đơn

hiếm. Đó là hình mẫu của tự nhiên và là những phòng thí nghiệm sinh thái

thuần một chiều là chỉ biết khai thác, cải tạo biến đổi nó phục cho nhu cầu của

học ngoài trời. Trong lĩnh vực bảo vệ MT, sinh thái học là cơ sở cho công tác

mình bất chấp cả sự cân bằng tự nhiên. Tri thức bảo vệ MT thực chất là sự

nghiên cứu các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm MT. Cần phải nghiên cứu các

hiểu biết giá trị của các quy luật sinh thái thể hiện trong các nguyên lí cân

nguyên lý sinh thái đảm bảo thiết lập mối quan hệ giữa con ngƣời và thiên

bằng tự nhiên để vừa khai thác sử dụng tài nguyên thiên nhiên, vừa phải có

nhiên theo hƣớng bảo tồn tính đa dạng SH và phát triển MT bền vững.

trách nhiệm duy trì và phát triển MT bền vững.

Mỗi cơ thể SV trong quá trình tồn tại và phát triển luôn luôn chịu tác động
tổng hợp của cả phức hệ nhân tố sinh thái và theo những quy luật sinh thái cơ
bản:

Để bảo vệ MT, trƣớc hết con ngƣời cần nắm vững các quy luật tồn tại, phát
triển của tự nhiên để hình thành văn hoá ứng xử đối với tự nhiên [22], [24].
Trong CTSHPT 2006, quan điểm sinh thái đƣợc hiểu theo nghĩa “Các đối

Quy luật giới hạn sinh thái: mỗi loài SV có một giới hạn đặc trƣng về mỗi
nhân tố sinh thái. Ngoài giới hạn sinh thái thì SV không thể tồn tại đƣợc.
Quy luật tác động không đồng đều của nhân tố sinh thái: mỗi nhân tố sinh

tƣợng tìm hiểu đƣợc đặt trong mối quan hệ mật thiết giữa cấu tạo và chức

năng, giữa cơ thể với MT”.
1.2.2. Quan điểm tiến hóa

thái tác động không giống nhau lên cùng một chức phận sống ở các giai đoạn

Thuật ngữ “tiến hoá” ngày nay đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành

phát triển khác nhau. Đối với các CĐTCS cao hơn mức cá thể, trong quá trình

khoa học. Ngƣời ta nói tới sự tiến hoá của các nguyên tử, các phân tử, sự tiến

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19



20




hoá của trái đất, của xã hội... với nghĩa chung là sự biến đổi có kế thừa trong

kỷ XIX và nửa đầu thế kỷ XX. Học thuyết tiến hoá ra đời không chỉ gây ảnh

thời gian dẫn tới sự hoàn thiện trạng thái ban đầu và sự nảy sinh cái mới.

hƣởng đến sự phát triển của các chuyên ngành SH mà còn là mối liên hệ gắn

Sự tiến hoá SH (tiến hoá hữu cơ) dựa trên quá trình tự nhân đôi, tự đổi mới
của các đại phân tử hữu cơ, sự sinh sản của các cơ thể sống, sự biến đổi thành

kết các ngành SH riêng lẻ thành một khối thống nhất biện chứng. Trong SH
đã xuất hiện một tƣ duy chung là tƣ duy „tiến hoá”.

phần kiểu gen của quần thể dẫn tới sự biến đổi của các loài SV. Quá trình này

Trong các thập niên 30 đến 50 của thế kỷ XX đã hình thành thuyết tiến hoá

chứa đựng khả năng cải biến vô hạn của các hệ sống, từ cấp độ phân tử - tế

tổng hợp là thuyết tiến hoá hiện đại. Đây là sự tổng hợp các thành tựu lí

bào đến cấp độ sinh quyển. Dấu hiệu nổi bật nhất của sự tiến hoá SH là sự

thuyết trong nhiều lĩnh vực SH nhƣ phân loại học, cổ SV học, sinh thái học,

thích nghi của các hệ sống đang phát triển với các điều kiện tồn tại của chúng.

học thuyết về sinh quyển, đặc biệt là di truyền học quần thể. Thuyết tiến hoá

Tƣ tƣởng thừa nhận sự biến đổi, phát triển của giới hữu cơ đã có mầm

tổng hợp đã làm sáng tỏ cơ chế tiến hoá. Ngày nay, ngƣời ta phân biệt quá

mống từ lâu nhƣng mãi đến nửa đầu thế kỷ XIX với đóng góp to lớn của

trình tiến hóa nhỏ (microevolution) với quá trình tiến hóa lớn (macroevolution).

J.B.Lamac và S.R. Đacuyn, học thuyết tiến hoá mới ra đời.

Tiến hóa nhỏ là sự biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể, bao gồm sự phát

J.B.Lamac (1809) là ngƣời đầu tiên nêu ra một học thuyết tƣơng đối có hệ

sinh đột biến, sự phát tán đột biến qua giao phối, sự chọn lọc các đột biến có

thống về sự phát triển liên tục của giới hữu cơ có tính quy luật theo hƣớng

lợi, sự cách li sinh sản giữa quần thể đã biến đổi với quần thể gốc, kết quả là

hoàn thiện dần về tổ chức - từ giản đơn đến phức tạp. Tuy nhiên, cách giải

sự hình thành loài mới. Tiến hóa lớn là sự hình thành các nhóm phân loại trên

thích cơ chế tiến hoá bằng sử dụng hay không sử dụng các cơ quan và do tác

loài nhƣ chi, họ, bộ, lớp, ngành. Quá trình tiến hoá SH bao gồm tiến hoá nhỏ

động trực tiếp của điều kịên MT là không phù hợp với thực tế và không đƣợc

và tiến hoá lớn đƣợc chi phối bởi các quy luật SH. Thích nghi là một dấu hiệu

mọi ngƣời chấp nhận.

cơ bản của tiến hoá SH. Hƣớng tiến hoá chung của toàn bộ giới hữu cơ là

Ngƣời đặt nền móng vững chắc cho học thuyết tiến hoá là S.R. Đacuyn
(1959). Căn cứ vào những bằng chứng trong thiên nhiên và trong thực tiễn

phân hoá ngày càng đa dạng, tổ chức ngày càng cao, thích nghi ngày càng
hoàn thiện [14], [25].

chọn giống, tổng hợp các thành tựu SH đƣơng thời, Đacuyn đã chứng minh

1.2.3. Tiếp cận sinh học hệ thống

rằng toàn bộ sinh giới ngày nay là kết quả của quá trình lịch sử lâu dài theo

1.2.3.1. Khái niệm hệ thống

những quy luật SH, loài mới đƣợc xuất hiện từ loài cũ thông qua đấu tranh
sinh tồn và chọn lọc tự nhiên. Có những loài mới xuất hiện, đồng thời có loài

Lý thuyết hệ thống nghiên cứu đối tƣợng nhƣ một hệ toàn vẹn, bao gồm các
thành tố có mối liên hệ, tác động qua lại lẫn nhau.

cũ bị diệt vong. Kết quả tiến hóa các loài trong tự nhiên làm cho số lƣợng loài

Khái niệm “hệ thống” đã đƣợc Von Bertalanffy xác định nhƣ sau: “Hệ

ngày càng đa dạng, có nhiều loài khác nhau có nguồn gốc chung, đặc tính

thống là một tổng thể các phần tử có quan hệ, có tương tác với nhau”. Hay

thích nghi của các loài ngày càng hoàn thiện qua quá trình tiến hóa. Sự ra đời

định nghĩa của Miller: “Hệ thống là tập hợp các yếu tố cùng với những mối

của học thuyết tiến hoá của Đacuyn là bƣớc ngoặt lớn, là cái mốc tạo nên

quan hệ tương tác giữa chúng với nhau” [20], [21].

cuộc cách mạng trong khoa học tự nhiên và trong triết học, văn hoá ở cuối thế
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22




Theo từ điển Bách khoa Việt Nam, “Hệ thống là một tập hợp những yếu tố,

dƣới là đơn vị cấu trúc cơ sở để xây dựng tổ chức sống cấp trên, sự ổn định

bộ phận có mối liên hệ qua lại với nhau, tác động lẫn nhau và tạo thành một

của tổ chức sống cấp trên là điều kiện tồn tại của tổ chức sống cấp dƣới. Mỗi

chỉnh thể nhất định”[28].

cấp tổ chức sống có cấu tạo và chức năng sống nhất định nhƣng chịu sự lệ

1.2.3.2. Khái niệm hệ thống sống

thuộc vào các cấp tổ chức cao hơn và cấp thấp hơn, cùng phối hợp hoạt động

Thế giới sống vô cùng đa dạng, SH xem tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã,

thống nhất theo một cơ chế điều hoà chung. Tổ chức sống cao hơn không chỉ

hệ sinh thái, sinh quyển là những hệ thống sống ở các cấp độ khác nhau. Hệ

có những đặc điểm nổi trội mà tổ chức sống thấp hơn không có mà còn thừa

thống sống khác với hệ thống vô sinh ở những đặc điểm chủ yếu là có tính tổ

hƣởng các đặc điểm của các tổ chức sống ở cấp thấp hơn. Những đặc tính nổi

chức cao, trao đổi chất, sinh trƣởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng.

trội ở mỗi cấp tổ chức sống đƣợc hình thành do sự tƣơng tác giữa các bộ phận

Hệ thống sống là hệ mở, tự điều chỉnh, cân bằng động bảo đảm thích ứng
với MT và hệ liên tục tiến hoá.

cấu thành. Vì vậy khi nghiên cứu một cấp tổ chức sống nào đó phải xem xét
trong mối quan hệ tƣơng tác giữa các cấp với nhau và với MT. Trong mỗi

Hệ thống sống là hệ mở, có tính tổ chức cao, đặc tính này của hệ sống vừa

CĐTCS đều thể hiện mối liên quan mật thiết giữa cấu trúc và chức năng và

là đặc điểm phân biệt với hệ vô cơ nhƣng đồng thời cũng là cơ sở để hiểu

với MT sống. Quan hệ giữa cấu trúc và chức năng đƣợc hình thành dƣới tác

đƣợc các đặc tính khác của hệ sống nhƣ chuyển hoá vật chất và năng lƣợng,

dụng của chọn lọc tự nhiên làm cho mỗi tổ chức sống thực hiện các chức năng

sinh trƣởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng.

chuyên biệt trong một MT nhất định. Chính sự tổ chức của các thành phần

Hệ thống sống gồm nhiều yếu tố thành phần cấu tạo nên, khi một yếu tố
thành phần bị tổn thƣơng thì có thể dẫn đến hệ thống bị phá huỷ.

cấu tạo và sự tƣơng tác giữa chúng đã làm phát sinh những đặc tính nổi trội
của hệ. Trong một hệ thống, các thành phần cấu trúc của hệ thống có mối

Hệ thống sống có khả năng tự điều chỉnh, duy trì sự cân bằng. Nếu mất cân

quan hệ tƣơng tác qua lại và toàn bộ hệ thống luôn luôn có mối quan hệ tƣơng

bằng nội môi sẽ dẫn đến rối loạn hoạt động của các thành phần cấu trúc bên

hỗ với MT thông qua quá trình trao đổi vật chất, năng lƣợng và thông tin. Các

trong, làm cho hệ tổn thƣơng, thậm chí bị huỷ diệt. Trong hệ thống sống,

đặc trƣng của một hệ thống sống đƣợc duy trì nhờ quá trình tự điều chỉnh về

entropi có xu hƣớng giảm, độ trật tự của hệ đƣợc tăng cao, lƣợng thông tin

thành phần cấu trúc, về tốc độ trao đổi chất và năng lƣợng với MT trong quá

của hệ ngày càng tăng, vì vậy mà hệ sống tồn tại và phát triển. Tuy nhiên, sự

trình phát triển và tiến hoá; tính ổn định tƣơng đối trong không gian qua thời

tự điều chỉnh của các hệ sống có giới hạn nhất định, nếu sự thay đổi vƣợt quá

gian đƣợc gọi là trạng thái cân bằng sinh thái của hệ thống [21].

giới hạn các hệ sống sẽ mất khả năng tự điều chỉnh.

1.2.3.3. Tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Hệ thống sống có tổ chức phức tạp gồm nhiều cấp độ lệ thuộc nhau và

Tiếp cận là cách đến gần một đối tƣợng để nghiên cứu, là hệ phƣơng pháp

tƣơng quan với MT. Ngƣời ta chia hệ sống thành các cấp tổ chức cơ bản từ

để nghiên cứu một đối tƣợng. Theo quan niệm của khoa học hiện đại thì bất

thấp đến cao là: tế bào

hệ sinh

kỳ một khách thể nào trong thế giới hiện thực cũng là một hệ thống. Việc

thái - sinh quyển. Trong mỗi cấp tổ chức chính còn có các cấp phụ. Các tổ

nghiên cứu khách thể với tính cách là một hệ thống đã dẫn đến sự hình thành

chức sống tồn tại và phát triển theo nguyên tắc thứ bậc lệ thuộc. Tổ chức sống

một phƣơng pháp mới gọi là tiếp cận CT-HT. Tiếp cận CT-HT là một phƣơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

cơ thể

quần thể - loài

23

quần xã



24




pháp của triết học duy vật biện chứng, có thể vận dụng vào mọi lĩnh vực nhận

thức và thực tiễn.

tổng hợp - hệ thống
Sự thống nhất giữa hai phƣơng pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ

Quan niệm CT-HT chính là phép suy rộng quan niệm biện chứng về mối

thống đã sản sinh ra phƣơng pháp tiếp cận CT-HT. Tiếp cận CT-HT là xem

quan hệ giữa bộ phận và toàn thể. Trong SH, quá trình tìm hiểu mối quan hệ

xét một đối tƣợng nghiên cứu nhƣ là một hệ thống lớn bao gồm những hệ con.

giữa bộ phận của toàn thể đã sản sinh ra 4 khái niệm: thành phần, cấu tạo, cấu

Hệ con gồm những hệ nhỏ hơn, giữa các bộ phận trong một hệ con và giữa các

trúc và hệ thống.

hệ con với nhau cũng nhƣ giữa hệ lớn với MT cũng có mối tƣơng tác xác định.



Khái niệm thành phần: Theo phƣơng pháp phân tích hệ thống thì thành

Nhờ mối tƣơng tác này mà hệ thống có những thuộc tính mới, những chất

phần là những bộ phận cấu tạo nên một toàn thể, những bộ phận này đƣợc xác

lƣợng mới vốn không có ở các bộ phận riêng lẻ, chƣa từng có trƣớc đó và

định bằng con đƣờng phân tích một toàn thể thành những bộ phận khác nhau.

không phải là số cộng các tính chất của các bộ phận. Đó là những chất lƣợng

 Khái niệm cấu tạo: Nói tới những bộ phận (thành phần) có quan hệ với
nhau tạo nên một toàn thể về mặt không gian. Ví dụ: cấu tạo của tim gồm tâm
thất, tâm nhĩ; một quần xã SV gồm các quần thể thuộc những loài khác nhau.

mới mang tính toàn vẹn hay tính tích hợp của hệ thống. Toàn hệ thống là một
chỉnh thể có khả năng tự điều chỉnh, tự thân vận động và phát triển [21].
SHHT là một lĩnh vực nghiên cứu, cụ thể tập trung vào tìm hiểu các tƣơng

 Khái niệm cấu trúc: Nói tới những mối liên hệ bên trong của sự vật,

tác của các thành phần của các hệ thống SH, những sự tƣơng tác này sẽ đƣa

những mối liên hệ này là bền vững, quy định đặc điểm của sự vật. Sẽ không

đến chức năng cũng nhƣ hành vi nhƣ thế nào của hệ thống đó. SHHT nghiên

một yếu tố nào của cấu trúc có thể hiểu đƣợc nếu tách ra khỏi hệ thống. Trong

cứu sự sống ở tất cả các CĐTCS. Mục tiêu cuối cùng của SHHT là mô hình

khái niệm cấu trúc, cái toàn thể nổi lên so với cái bộ phận, vì thế mà ngƣời ta

hoá cách thức hoạt động của mọi hệ thống SH. Các mô hình chính xác giúp

chú ý tới mối quan hệ giữa các bộ phận.

các nhà SH dự đoán sự thay đổi trong một hay nhiều bộ phận gây ảnh hƣởng

 Khái niệm hệ thống: Nói đến một tập hợp các đối tƣợng hoặc các yếu tố

lên các bộ phận khác và toàn hệ thống nhƣ thế nào? Ví dụ, nồng độ canxi

nằm trong mối liên hệ tƣơng tác xác định. Một hệ lớn có thể bao gồm những

trong TB cơ chỉ tăng lên một chút cũng sẽ gây ảnh hƣởng lên hoạt tính của

hệ con, hệ con cấp I lại gồm những hệ con cấp II, hệ con cấp II lại gồm những

hàng chục protein tham gia vào sự điều chỉnh hoạt động co cơ nhƣ thế nào?

hệ con cấp III...

Một loại thuốc hạ áp sẽ gây ảnh hƣởng đến các chức năng của các cơ quan

Khái niệm CT-HT ra đời là hệ qủa của phƣơng pháp tổng hợp đi từ cái bộ

tăng cao từ từ nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển làm biến đổi các hệ sinh

phận đến cái toàn thể theo sơ đồ hình 1.1.

thái và sinh quyển ra sao? Các nhà khoa học nghiên cứu các hệ sinh thái đã đi

cấu tạo

Thành phần

TOÀN THỂ

BỘ PHẬN
Hệ thống

trong cơ thể và có thể gây ra các tác dụng phụ nguy hiểm nhƣ thế nào? Sự

tiên phong trong việc áp dụng tiếp cận hệ thống từ năm 1960 để xây dựng các
mô hình sơ đồ hoá mạng lƣới các tƣơng tác giữa các loài và thành phần vô cơ

Cấu trúc

trong các hệ sinh thái đầm lầy và các hệ sinh thái khác. Ngày nay, SHHT tập
Hình 1.1. Sự thống nhất giữa hai phƣơng pháp phân tích - cấu trúc và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

25



trung nghiên cứu sự sống ở các cấp độ TB và phân tử một phần do tích luỹ dữ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

26




liệu về việc giải trình tự các hệ gen cũng nhƣ chức năng đã biết của hệ protein

CTSHPT 2006 đƣợc xây dựng theo trình tự tổ chức của thế giới sống, tức
là theo tiếp cận SHHT, bắt đầu từ TB đến cơ thể rồi quần thể, quần xã, hệ sinh

[2], [31].
Vận dụng tiếp cận SHHT chính là vận dụng tiếp cận hệ thống vào để
nghiên cứu sinh giới theo các CĐTSC.

thái và sinh quyển. Vì vậy, các kiến thức đƣợc bố trí theo mạch nội dung gồm
7 phần cơ bản.

Trong SH cũng cần lƣu ý để tránh nhầm lẫn giữa “tiếp cận SHHT” và
“ngành khoa học SHHT”. Ngày nay đã xuất hiện một ngành khoa học mới

Lớp 10 gồm phần I, II, III:
 Phần I. Giới thiệu chung về thế giới sống

của SH, đó là ngành Sinh học hệ thống. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu khá

Giới thiệu các cấp tổ chức của sự sống và những đặc trƣng của hệ thống sống.

mới mẻ tập trung vào việc nghiên cứu một cách có hệ thống các tƣơng tác

Phần này cũng điểm qua hệ thống phân loại sinh giới, nguyên tắc phân loại các

phức tạp trong các hệ thống SH. SHHT chính thức ra đời từ những năm 2000
và nay đang rất phát triển tại Mỹ và nhiều nƣớc khác. Vào những năm 2000,
khi Viện SHHT (Institutes of Systems Biology) đƣợc thành lập ở Seattle và
Tokyo, SHHT phát triển mạnh nhờ vào sự hoàn thành các dự án bản đồ gen
khác nhau, sự ra đời của lƣợng lớn dữ liệu từ họ omics và sự phát triển tin
sinh học [31].

Trong dạy học SH, khi giúp HS nghiên cứu mỗi CĐTCS theo tiếp cận

giới SV, đặc điểm chung của mỗi giới trong hệ thống phân loại 5 giới.
 Phần II. Sinh học tế bào
Phần này đề cập đến TB nhƣ một hệ cấu trúc - chức năng thông qua phân
tích cấu trúc - chức năng của các bộ phận cấu trúc của TB. TB đƣợc xem là
một CĐTCS nên có các đặc điểm chủ yếu nhƣ chuyển hoá vật chất và năng
lƣợng, sinh trƣởng và phát triển, sinh sản thông qua quá trình nguyên phân.

SHHT dù đơn giản hay phức tạp đều phải tuân thủ các nguyên tắc chính sau

 Phần III. Sinh học vi sinh vật

đây:

Đề cập đến TB nhƣ một quá độ từ cấp CĐTCS TB lên CĐTCS cơ thể, đề

 Nguyên tắc tổ chức: Yêu cầu phân tích các đối tƣợng nghiên cứu ra các
yếu tố cấu thành. Tìm hiểu cấu trúc và chức năng của tất cả các yếu tố cấu
thành ấy.

cập đến các quá trình sống nhƣ chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh
trƣởng, sinh sản các VSV - các cơ thể đơn bào.
 Phần IV - Sinh học cơ thể (Lớp 11)

 Nguyên tắc hoạt động: Yêu cầu tìm hiểu các mối quan hệ qua lại giữa
các yếu tố cấu thành ở bên trong hệ, dựng đƣợc sơ đồ cấu trúc của đối tƣợng.
 Nguyên tắc hệ thống: Yêu cầu xem xét đối tƣợng nhƣ là một hệ mở toàn
vẹn tƣơng tác với MT.
Trên cơ sở lôgíc sinh thành và phát triển của các CĐTCS giúp điều khiển

Nội dung đề cập đến SH cơ thể đa bào (TV, ĐV) biểu hiện ở các quá trình
SH cơ bản là chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh trƣởng và phát triển,
sinh sản, cảm ứng.
Lớp 12 gồm phần V, VI, VII:

nguyên lý vận hành của hệ sống đó theo quy luật của nó theo hƣớng đảm bảo

 Phần V. Di truyền học

sự cân bằng sinh thái [21].

Nội dung bao gồm những vấn đề về cơ sở vật chất, cơ chế di truyền ở cấp
độ phân tử, TB. Các quy luật di truyền, biến dị, ứng dụng di truyền và biến dị

1.3. Cơ sở sƣ phạm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

27



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

28




 Phần VI. Tiến hoá

năng, giữa cơ thể và môi trƣờng. Các nhóm sinh vật về cơ bản đƣợc trình bày

Đề cập đến các bằng chứng tiến hoá, nguyên nhân và cơ chế tiến hoá, sự

theo hệ thống tiến hóa từ nhóm có tổ chức đơn giản đến nhóm có tổ chức
phức tạp.

phát sinh và phát triển của sự sống.

 Các kiến thức sinh học trong chƣơng trình THPT đƣợc trình bày theo các

 Phần VII. Sinh thái học
Bao gồm những nội dung về mối quan hệ giữa SV với SV và SV với MT
từ cấp độ cá thể đến quần thể, quần xã và hệ sinh thái, sinh quyển. Phần này
là khái quát những dấu hiệu bản chất của tổ chức sống cấp độ trên cơ thể:

Nhƣ vậy, việc xây dựng chƣơng trình và SGK đã quán triệt các quan điểm
tiến hoá và sinh thái cũng nhƣ vận dụng tiếp cận SHHT. Nhiệm vụ quán triệt
và vận dụng các quan điểm trên tiếp theo là của ngƣời GV trong giảng dạy.
Thông qua quá trình giảng dạy của GV để chuyển đến HS những tƣ tƣởng đó,
hình thành ở HS kiến thức, kĩ năng, thái độ đúng đắn. Để làm đƣợc nhƣ vậy,
bản thân ngƣời GV phải nắm vững vấn đề, trên cơ sở đó lựa chọn nội dung,
phƣơng pháp phù hợp với từng chƣơng, từng bài trong quá trình dạy học để
hình thành ở HS kiến thức, kĩ năng, thái độ cần thiết theo yêu cầu của mục
tiêu đề ra, trong đó thái độ rất quan trọng của văn hoá SH là ý thức bảo vệ MT
sinh thái.
CTSHPT 2006 đã nêu rõ các quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng
trình:
 Chƣơng trình phải thể hiện đƣợc những tri thức cơ bản, hiện đại trong

các lĩnh vực sinh học, ở các cấp độ tổ chức sống, đồng thời phải lựa chọn
những vấn đề thiết yếu trong Sinh học có giá trị thiết thực cho bản thân học
sinh và cộng đồng, ứng dụng vào đời sống, sản xuất, bảo vệ sức khoẻ, bảo vệ
môi trƣờng,...
 Chƣơng trình cần quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa. Các đối
tƣợng tìm hiểu đƣợc đặt trong mối quan hệ mật thiết giữa cấu tạo và chức

29

loài

quần xã

cơ thể

quần thể -

hệ sinh thái - sinh quyển [3, tr. 7,8].

Sau khi học xong môn SH trong nhà trƣờng phổ thông, HS cần đạt đƣợc
một trong các mục tiêu về kiến thức là: có những hiểu biết phổ thông, cơ bản,

quần thể, quần xã, hệ sinh thái - sinh quyển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

cấp tổ chức sống từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn: tế bào

hiện đại, thực tiễn về các cấp tổ chức sống, từ tế bào, cơ thể đến các cấp trên
cơ thể nhƣ quần thể - loài, quần xã, hệ sinh thái - sinh quyển. Có một số hiểu
biết về các quá trình và quy luật sinh học cơ bản ở cấp TB và cơ thể nhƣ trao
đổi chất và năng lƣợng, sinh trƣởng và phát triển, cảm ứng và vận động, sinh
sản và di truyền, biến dị [3, tr. 6].
1.4. Cơ sở thực tiễn
1.4.1. Yêu cầu cấp bách của việc giáo dục môi trƣờng
Biến đổi khí hậu, ô nhiễm MT, ... hiện nay đã trở thành những vấn đề
nóng bỏng không chỉ của một quốc gia nào mà là của toàn nhân loại. Nhân
loại đã và đang phải đối mặt với những vấn đề cấp bách về tài nguyên, MT:
tài nguyên suy giảm, sự biến đổi khí hậu, suy giảm đa dạng SH... do chính
con ngƣời gây ra. Biến đổi khí hậu với biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu
và mực nƣớc biển dâng đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất đối
với nhân loại trong thế kỷ XXI. Đặc biệt là với Việt Nam, quốc gia đƣợc các
mhà khoa học quốc tế đã nhận định là một trong 5 nƣớc sẽ chịu ảnh hƣởng
nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu. Hiện nay ở Việt Nam, biến đổi khí
hậu đã đe dọa đến cuộc sống, sức khỏe của hàng chục triệu ngƣời dân, đặc
biệt những ngƣời nghèo sinh sống ở những vùng dễ bị tổn hại do biến đổi khí
hậu gây ra.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

30




SH là môn khoa học nghiên cứu về vật chất sống ở CĐTCS khác nhau,
đồng thời nghiên cứu mối quan hệ tƣơng hỗ giữa SV với SV và giữa SV với
MT sống. Khi mỗi ngƣời thấu hiểu các hiện tƣợng và quy luật SH thì sẽ có

thái độ văn hoá đối với SV, đối với thiên nhiên nhƣ khai thác hợp lý nguồn tài

Thuỵ, THPT Phú Lƣơng và THPT Phổ Yên). Kết quả thu đƣợc từ việc phân
tích phiếu điều tra với 5 câu hỏi nhƣ sau:
Câu 1. Thầy (Cô) hãy cho biết những quan điểm xây dựng và phát triển
chƣơng trình Sinh học THPT hiện hành.

nguyên thiên nhiên, bảo vệ MT bền vững… Tuy nhiên, để bồi dƣỡng đƣợc

Với câu hỏi này, có 5/20 GV (25%) nêu đƣợc một quan điểm là: các kiến

thái độ "ứng xử" nhƣ vậy với MT tự nhiên ở mọi cấp độ (vùng - lãnh thổ,

thức SH trong chƣơng trình THPT đƣợc trình bày theo các CĐTCS, từ các hệ

quốc gia, toàn cầu) thì nhà trƣờng phổ thông phải chú ý giáo dục văn hoá sinh

nhỏ đến các hệ trung lên các hệ lớn (tế bào, cơ thể, quần thể - loài

học có kế hoạch thông qua các biện pháp, con đƣờng giáo dục thích hợp. Việc

quần xã, hệ sinh thái - sinh quyển). Có 7/20 GV (35%) nêu thêm đƣợc một

giảng dạy SH không phải chỉ cần nhen nhóm trong HS tình yêu thiên nhiên vì

quan điểm nữa ngoài quan điểm trên là: các kiến thức đƣợc trình bày trong

vẻ đẹp diệu kì và lợi ích to lớn của nó mà còn phải xây dựng cho đƣợc những

chƣơng trình THPT là những kiến thức sinh học đại cƣơng, chỉ ra những

thái độ, hành vi, thói quen bảo vệ MT sống, bảo đảm sự cân bằng sinh thái

nguyên tắc tổ chức, những quy luật vận động chung cho giới SV. Có 8/20 GV

[15]. Trong dạy học môn SH cần phải giáo dục để mỗi HS ngay từ khi ngồi

(40%) nêu thêm đƣợc quan điểm thứ 3 là: quán triệt quan điểm sinh thái và

trên ghế nhà trƣờng đã ý thức đƣợc mình là một thành viên xã hội thời đại toàn

tiến hoá. Nhƣ vậy, nhiều giáo viên chƣa nắm đƣợc các quan điểm cơ bản xây

cầu hoá, “vì sao” và “làm nhƣ thế nào” để bảo vệ MT sinh thái “ngôi nhà toàn

dựng và phát triển chƣơng trình đã đƣợc nêu ra trong CTSHPT 2006.

cầu”.

Câu 2. Thầy (Cô) hiểu nhƣ thế nào về tiếp cận sinh học hệ thống? Việc

VSV có hai tác động đồng thời lên MT sống nói chung và với cuộc sống
của con ngƣời riêng: khả năng chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh

vận dụng tiếp cận này đƣợc thể hiện nhƣ thế nào trong chƣơng trình Sinh học
THPT hiện hành?

trƣởng, sinh sản với tốc độ rất nhanh, năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh

Có 13/20 GV (65%) trả lời một cách chung chung: tiếp cận SHHT là sự

biến dị .. đều có thể có lợi hoặc có hại cho MT và đời sống con ngƣời. Trình

sắp xếp các kiến thức trong chƣơng trình một cách logic, việc vận dụng tiếp

độ ứng xử, điều tiết thế giới VSV thế nào để phục vụ lợi ích của con ngƣời và

cận này thể hiện trong chƣơng trình SH THPT là chƣơng trình gồm 7 phần

bảo vệ cân bằng sinh thái phụ thuộc vào trình độ nhận thức về VSV.

lần lƣợt từ phần I - giới thiệu chung về thế giới sống ... đến phần 7 - sinh thái

Quán triệt tốt quan điểm sinh thái trong dạy học SH nói chung và dạy học SH
VSV nói riêng là một trong những con đƣờng hiệu quả để giáo dục bảo vệ MT.
1.4.2. Thực trạng việc quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá cũng
nhƣ việc vận dụng tiếp cận hệ thống của giáo viên trong thực tiễn dạy
học Sinh học
Chúng tôi đã tiến hành điều tra đối với 20 GV SH ở 5 trƣờng THPT của
tỉnh Thái Nguyên (Trƣờng THPT Lƣơng Phú, THPT Phú Bình, THPT Điềm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

31



học. Có 7/20 GV (35%) nêu đƣợc gần đúng đáp án: tiếp cận SHHT là vận
dụng quan điểm hệ thống để nghiên cứu hệ thống sống; trong chƣơng trình
SH THPT thì các kiến thức đƣợc trình bày từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn, SH
10 chủ yếu nghiên cứu sự sống ở cấp TB, sinh học 11 nghiên cứu cấp cơ thể,

SH 12 chủ yếu nghiên cứu các cấp trên cơ thể.
Câu 3. Thầy (Cô) hiểu nhƣ thế nào về yêu cầu “quán triệt quan điểm sinh
thái và tiến hoá” trong chƣơng trình Sinh học phổ thông?
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

32




Có 12/20 GV (60%) trả lời không biết đây là một trong những quan điểm

Qua việc phân tích kết quả phiếu điều tra, qua trao đổi ý kiến và dự giờ một

xây dựng chƣơng trình, có lẽ điều này nói đến mối quan hệ giữa SV với MT

số GV, chúng tôi thấy rằng nhận thức về việc quán triệt quan điểm sinh thái

và sự tiến hoá của thế giới SV. Có 8/20 GV (40%) trả lời gần đúng đáp án:

và tiến hoá cũng nhƣ vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH nói chung và

các đối tƣợng tìm hiểu đƣợc đặt trong mối quan hệ giữa cấu tạo và chức năng,

trong dạy học phần SH VSV nói riêng của GV còn nhiều hạn chế. Tình trạng

giữa cơ thể và MT, các nhóm SV về cơ bản đƣợc trình bày theo hệ thống tiến

này do nhiều nguyên nhân. Trƣớc hết, bản thân GV chƣa nhận thức đƣợc tinh

hoá từ nhóm có tổ chức đơn giản đến nhóm có tổ chức phức tạp.

thần chỉ đạo đã viết trong văn bản chỉ thị của trong CTSHPT 2006, thứ hai do

Câu 4. Theo Thầy (Cô), có thể coi phần Sinh học vi sinh vật (Sinh học 10)

thiếu văn bản hƣớng dẫn cụ thể hóa yêu cầu đó từ phía các cơ quan quản lý

là phần giới thiệu về các quá trình sống ở cấp độ nào trong hệ thống sống?

giáo dục. Từ đó dẫn đến tình trạng GV không biết cách tìm tòi các biện pháp

Khi dạy phần này các Thầy (Cô) có lƣu ý học sinh về điều đó không? Nếu có

dạy học để vận dụng có cơ sở khoa học nhằm quán triệt đồng thời cả hai quan

thì cách làm nhƣ thế nào?

điểm xây dựng và phát triển chƣơng trình là quan điểm sinh thái và tiến hoá.

Có 11/20 GV (55%) cho rằng phần SH VSV là SH TB, có 9/20 GV (35%)

Còn một tình trạng phổ biến là đông đảo GV còn chƣa đƣợc bồi dƣỡng cập

cho rằng SH VSV vừa là SH TB vừa là SH cơ thể (đơn bào). Có 8/20 GV

nhật tri thức mới về SHHT. Do đó, họ không hiểu thế nào là “tiếp cận hệ

(40%) đƣợc hỏi trả lời là khi dạy phần này chỉ dạy theo kiến thức ở có trong

thống” và “tiếp cận SHHT” nên cũng không hiểu đƣợc tinh thần viết trong

SGK, không lƣu ý gì về việc phần này nghiên cứu sự sống ở cấp nào. Có

văn bản pháp quy: “Các kiến thức sinh học trong chƣơng trình THPT đƣợc

12/20 GV (60%) trả lời là có chỉ ra cho HS là phần VSV nghiên cứu về cấp

trình bày theo các cấp tổ chức sống từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn: tế bào

TB.

thể

quần thể - loài

quần xã

cơ

hệ sinh thái - sinh quyển”. Khi dạy học

Câu 5. Theo Thầy (Cô), nếu quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá, vận

phần SH VSV, nhìn chung GV thiên về truyền đạt cho HS tri thức chuyên sâu

dụng tiếp cận sinh học hệ thống thì sẽ có ý nghĩa nhƣ thế nào trong dạy học

về VSV mà không biết khai thác theo hƣớng giúp HS tìm hiểu tri thức SH

Sinh học ở trƣờng THPT nói chung và dạy học phần sinh học vi sinh vật nói

VSV nhìn từ góc độ là một hệ thống tổ chức sống cấp cơ thể dạng đơn bào

riêng?

đặc thù của hệ thống sống. Do đó, sau khi học xong phần này HS không biết

Có 13/20 GV (65%) trả lời là chƣa rõ vấn đề này, có lẽ sẽ giáo dục đƣợc
HS ý thức bảo vệ MT và giúp HS thấy đƣợc sự tiến hoá của thế giới SV. Có

có thể coi VSV ở CĐTCS nào? Có liên hệ gì với SH TB và SH cơ thể (SH
11) cũng nhƣ với các phần khác.

7/20 GV (35%) cho rằng điều này giúp HS hiểu đƣợc các đặc trƣng của các

Nhƣ vậy, mâu thuẫn giữa một bên là quan điểm, nhiệm vụ của chƣơng trình

CĐTCS và sự tiến hoá của thế giới sống, giáo dục HS ý thức bảo vệ MT, rèn

với một bên là thực tiễn GV chƣa nhận thức đƣợc nhiệm vụ và chƣa nắm

luyện các kĩ năng tƣ duy hệ thống; trong phần SH VSV thì giúp HS hiểu ý

đƣợc cơ sở của việc quán triệt các quan điểm sinh thái và tiến hoá cũng nhƣ

nghĩa của việc vận dụng các quá trình sống của VSV trong việc bảo vệ MT,

vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH nên chất lƣợng dạy học SH VSV

bảo vệ sức khoẻ con ngƣời.

còn hạn chế.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

33



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

34




Từ thực trạng đó, chúng tôi thấy rất cần tìm ra những biện pháp dạy học

VSV có vai trò vô cùng quan trọng trong tự nhiên cũng nhƣ đối với đời

phù hợp với nội dung từng chƣơng, bài nhƣng quán triệt đƣợc các quan điểm

sống con ngƣời. Nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn trong các hệ sinh

xây dựng và phát triển chƣơng trình bộ môn để nâng cao chất lƣợng dạy học

thái, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tự làm sạch các môi trƣờng tự

SH VSV.

nhiên. VSV còn tham gia tích cực vào việc phân giải các phế thải nông
nghiệp, phế thải đô thị, chất thải công nghiệp do đó có vai trò hết sức quan
trọng trong việc bảo vệ môi trƣờng. Tất nhiên, các VSV gây bệnh lại tham gia
Chƣơng 2

vào việc làm ô nhiễm MT ở những nơi có điều kiện vệ sinh kém. VSV có ý

QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA

nghĩa lớn đối với đời sống con ngƣời. Vì vậy, nếu con ngƣời biết khai thác

KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG

những mặt có ích và có biện pháp hạn chế tác hại của VSV sẽ mang lại lợi ích

TRONG DẠY HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10)

cho sự phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ MT và sức khoẻ con ngƣời.
Quán triệt quan điểm sinh thái trong dạy học SH VSV cần hình thành ở HS

2.1. Phân tích vị trí và nội dung phần Sinh học vi sinh vật

các kiến thức về vai trò của VSV trong các hệ sinh thái, ý nghĩa của các quá

Trong chƣơng trình SH cấp THPT, phần SH VSV là phần thứ 3 đƣợc bố

trình tổng hợp và phân giải ở VSV; các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng

trí ở lớp 10 ngay sau phần SH TB. Phần hai - SH TB đề cập đến TB nhƣ một

và sinh sản của VSV; virut gây bệnh và ứng dụng của virut. Qua đó hình

hệ cấu trúc - chức năng thông qua phân tích cấu trúc và chức năng của từng

thành ở HS ý thức, thói quen bảo vệ MT sống nhờ vai trò của VSV, phòng

bộ phận cấu trúc nên TB nhân sơ và nhân thực. Đồng thời, nghiên cứu các đặc

tránh những ảnh hƣởng xấu của VSV, góp phần bảo vệ cân bằng sinh thái.

trƣng của cấp tổ chức TB, đó là chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh

Những hiểu biết về vai trò của VSV trong các hệ sinh thái và ý nghĩa của các

trƣởng và phát triển, sinh sản thông qua quá trình nguyên phân. Phần ba giới

quá trình sống của VSV đối với khoa học, sản xuất và đời sống cũng là cơ sở

thiệu với HS về thế giới của những SV vô cùng nhỏ bé, phần lớn là SV đơn

cho HS tìm hiểu các kiến thức sẽ đƣợc học ở các lớp sau.

bào, có kích thƣớc ở mức độ hiển vi - đó là các VSV. Có thể nói, phần ba giới
thiệu các quá trình SH đặc trƣng ở cấp cơ thể (đơn bào) nhƣ chuyển hoá vật

Để quán triệt quan điểm sinh thái, GV cần lƣu ý những nội dung kiến
thức VSV về mặt sinh thái nhƣ sau: [8], [9], [17], [23], [27], [29]

chất và năng lƣợng, sinh trƣởng và sinh sản cùng với những ứng dụng của các

* Vai trò của VSV trong các vòng tuần hoàn vật chất

quá trình đó. Ngoài ra, phần này còn giới thiệu về virut, tuy chúng chƣa đƣợc

Chu trình sinh, địa hóa các chất (vòng tuần hoàn vật chất) là chu trình vận

xem là một cơ thể SV hoàn chỉnh (vì chƣa có cấu tạo TB) nhƣng có vai trò

động của các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo con đƣờng từ ngoại cảnh

quan trọng trong thế giới sống nói chung và đối với con ngƣời nói riêng.

chuyển vào cơ thể SV, rồi từ cơ thể SV chuyển trở lại ngoại cảnh. Vòng tuần

2.2. Quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa

hoàn vật chất là một trong những cơ chế cơ bản trong sự duy trì sự cân bằng

2.2.1. Quan điểm sinh thái

trong sinh quyển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

35



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

36




Trong các khâu của các chu trình chuyển hóa vật chất, VSV đóng vai trò vô
cùng quan trọng. Các nhóm VSV khác nhau tham gia vào các khâu chuyển

trên thành các disaccarit; enzim thứ 4 là β-glusidaza tiến hành thủy phân
xenlobioza thành glucoza.

hóa khác nhau. Nếu nhƣ vắng mặt một nhóm nào đó thì tất cả quá trình

- Trong tự nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy xenluloza nhờ

chuyển hóa sẽ bị dừng lại, điều này sẽ ảnh hƣởng đến toàn bộ hệ sinh thái vì

có hệ enzim xenlulaza ngoại bào. Trong đó, vi nấm là nhóm có khả năng phân

sự tồn tại của các loài SV trong hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn thức ăn có

giải mạnh vì nó tiết ra MT một lƣợng lớn enzim đầy đủ các thành phần. Các

trong MT.

nấm mốc có hoạt tính phân giải xenluloza đáng chú ý là Tricoderma. Hầu hết

Vai trò của VSV trong vòng tuần hoàn của cacbon

các loài thuộc chi Tricoderma sống hoại sinh trong đất và đều có khả năng

Các hợp chất cacbon hữu cơ chứa trong cơ thể ĐV, TV, VSV; khi các SV

phân hủy xenluloza. Nhiều loại VK cũng có khả năng phân giải xenluloza, tuy

này chết đi sẽ để lại một lƣợng chất hữu cơ khổng lồ trong đất. Nhờ hoạt động

nhiên cƣờng độ không mạnh bằng vi nấm do lƣợng enzim của vi khuẩn tiết ra

của nhóm VSV dị dƣỡng cacbon sống trong đất, các chất hữu cơ này dần dần

MT nhỏ và thành phần không đầy đủ. Nhóm VK hiếu khí bao gồm

đƣợc phân hủy tạo thành CO2. CO2 đƣợc TV và VSV quang tự dƣỡng sử dụng

Pseudomonas xenllulomonas, Achromobacter. Nhóm vi khuẩn kị khí bao gồm

trong quá trình quang hợp tạo nên các hợp chất cacbon của cơ thể TV và

Clostridium và nhóm VK sống trong dạ cỏ của ĐV nhai lại. Ngoài ra, xạ

VSV. ĐV và con ngƣời sử dụng cacbon hữu cơ của thực vật tạo thành cacbon

khuẩn cũng có khả năng phân hủy xenluloza. ngƣời ta thƣờng sử dụng xạ

hữu cơ của ĐV và ngƣời. Ngƣời, ĐV, TV, VSV đều thải CO 2 trong quá trình

khuẩn, đặc biệt là chi Streptomyces trong việc phân hủy rác thải sinh hoạt.

sống, đồng thời khi chết đi để lại trong đất lƣợng lớn chất hữu cơ, VSV lại

Những xạ khuẩn này thuộc nhóm ƣa nóng, sinh trƣởng phát triển tốt nhất ở

phân hủy nó. Cứ nhƣ vậy, trong thiên nhiên các hợp chất chứa cacbon đƣợc

nhiệt độ 45-500C nên rất thích hợp với quá trình ủ rác thải.

chuyển hóa liên tục. Sau đây ta xét đến một số quá trình chuyển hóa cacbon

+ Sự phân giải tinh bột nhờ VSV

mà VSV tham gia.

- Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu của TV, bởi vậy nó chiếm một tỷ lệ lớn

+ Sự phân giải xenluloza nhờ VSV

trong cơ thể TV, đặc biệt là những cây có củ. Khi TV chết đi, tàn dƣ TV tích

- Xenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào TV. Hàng ngày, hàng

lũy trong đất một lƣợng lớn tinh bột. Nhóm VSV phân hủy tinh bột sống

giờ, một lƣợng lớn xenluloza đƣợc tích lũy lại trong đất do do các sản phẩm

trong đất sẽ tiến hành phân hủy chất hữu cơ này thành các hợp chất đơn giản,

của TV thải ra, một phần không nhỏ do con ngƣời thải ra dƣới dạng các giấy

chủ yếu là đƣờng và axit hữu cơ. VSV phân giải tinh bột có khả năng tiết ra

vụn, mùn cƣa, ... Xenluloza là chất khó phân giải. Bởi vậy, VSV phân hủy

MT hệ enzim amilaza bao gồm 4 loại: α-amilaza, β-amilaza, amilo 1,6

xenluloza phải có một hệ enzim xenlulaza bao gồm 4 enzim khác nhau: enzim

glucosidaza và glucoamilaza. α-amilaza có khả năng tác động vào bất kì mối

thứ nhất là Xenlobiohydrolaza cắt đứt liên kết hidro, biến dạng xenluloza tự

liên kết 1,4 glucozit nào trong phân tử tinh bột. Dƣới tác dụng của enzim này,

nhiên có cấu hình không gian thành dạng vô định hình; enzim thứ 2 là

phân tử tinh bột đƣợc cắt thành những đoạn ngắn gọi là sự dịch hóa tinh bột

Endoglucanuza có khả năng cắt đứt các liên kết β-1,4 bên trong phân tử thành

mà sản phẩm là đƣờng mantotrioza. β-amilaza chỉ có khả năng cắt đứt mối

những chuỗi dài; enzim thứ 3 là Exo-gluconaza tiến hành phân giải các chuỗi

liên kết 1,6 glucosit ở cuối phân tử tinh bột. Sản phẩm của sự phân cắt này

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

37



38




thƣờng là disaccazit mantoza. Amilo 1,6 glucosidaza có khả năng cắt đứt mối

tạo thành axit pyruvic, sau đó axit pyruvic bị khử thành axit lăctic. Quá trình

liên kết 1,6 glucosit tại những chỗ phân nhánh của amilopectin. Glucoamilaza

này đƣợc thực hiện bởi nhóm vi khuẩn Lactobacterium và Streptococcus. Ở

phân giải tinh bột thành glucoza và các oligosaccarit. Dƣới tác dụng của 4 loại

sự lên men lactic dị hình, glucoza bị phân giải theo con đƣờng

enzim trên, phân tử tinh bột đƣợc phân giải thành glucoza.

pentozophotphat, sản phẩm ngoài axit lactic còn có rƣợu etylic, axit axetic và

- Trong đất có nhiều loại VSV có khả năng phân giải tinh bột, trong đó có

glyxerin.

một số VSV có khả năng tiết ra MT đầy đủ 4 loại enzim trong hệ enzim

VK lactic thƣờng đòi hỏi nhiều loại chất sinh trƣởng, chúng thƣờng phân

amilaza. Ví dụ nhƣ một số vi nấm (bao gồm một số loài trong các chi

bố trên TV hoặc xác TV, trong sữa và các sản phẩm của sữa, trong ruột ngƣời

Aspergillus, Fusarius, Rhizopus... Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc

và ĐV.

chi Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas... Trong sản xuất ngƣời ta sử dụng

Sự phân giải đƣờng nhờ các quá trình oxi hoá: Đó là các nhóm VSV hiếu

khá rộng rãi các nhóm VSV phân giải tinh bột. Ví dụ: các loại nấm mốc

khí có khả năng phân huỷ triệt để đƣờng glucoza thành CO 2 và H2O qua chu

thƣờng đƣợc dùng ở giai đoạn đầu của quá trình làm rƣợu (giai đoạn thủy

trình Crebs.

phân tinh bột thành đƣờng). Trong chế biến rác thải hữu cơ ngƣời ta cũng sử

Nhƣ vậy, các chất hữu cơ trong đất đƣợc các nhóm VSV khác nhau phân

dụng những chủng VSV có khả năng phân giải tinh bột để phân hủy tinh bột

hủy, cuối cùng thành CO2 và H2O, sau đó CO2 và H2O lại đƣợc nhóm VSV

có trong thành phần của rác thải hữu cơ.

quang tự dƣỡng và TV đồng hóa thành chất hữu cơ khép kín vòng tuần hoàn

+ Sự phân giải đƣờng đơn nhờ VSV

cacbon. Nếu nhƣ không có sự hoạt động của VSV thì vòng tuần hoàn cacbon

Có 2 nhóm VSV phân giải đƣờng: nhóm hiếu khí và nhóm lên men.

không thể khép kín, các chất hữu cơ không đƣợc phân hủy sẽ gây ra tai họa

Sự phân giải đƣờng nhờ quá trình lên men: sản phẩm là những chất hữu cơ

sinh thái và dẫn đến khủng hoảng sinh thái toàn cầu.

chƣa đƣợc ôxy hóa triệt để.

Vai trò của VSV trong VTH của nitơ
Trong cơ thể SV, nitơ tồn tại chủ yếu dƣới dạng các hợp chất đạm hữu cơ

- Quá trình lên men etylic
Sản phẩm là rƣợu etylic và CO2. Quá trình này diễn ra dƣới tác dụng của
một hệ thống enzim do VSV tiết ra và có sự tham gia của photphat vô cơ:
2 C6H12O6 + 2 H3PO4

2 CO2 + 2 CH3CH2OH + 2 H2O

nhƣ protein, axit amin. Khi cơ thể SV chết đi, lƣợng nitơ hữu cơ này tồn tại

trong đất. Dƣới tác dụng của các nhóm VSV hoại sinh, protein đƣợc phân giải
thành các axit amin. Các axit amin lại đƣợc một nhóm VSV phân giải thành
NH3 và NH4+ gọi là nhóm VK amon hoá (quá trình khoáng hoá). NH4+ sẽ

+ fructoza 1,6 diphotphat
Nhiều loại VSV có khả năng lên men rƣợu, trong đó mạnh nhất và có ý
nghĩa kinh tế nhất là nấm men Saccharomyces cerevisiae.

đƣợc chuyển hoá thành NO3- nhờ nhóm VK nitrat hoá. NH4+ và NO3- đƣợc
TV và một số VSV sử dụng làm nguồn dinh dƣỡng. Một phần nitrat lại đƣợc

- Quá trình lên men lactic

chuyển thành nitơ phân tử do quá trình phản nitrat. Khí nitơ sẽ đƣợc cố định

Có 2 loại lên men lăctic là lên men đồng hình và lên men dị hình. Ở sự lên

trong TB VSV và TV sau đó chuyển hoá thành nitơ hữu cơ nhờ nhóm VK cố

men lactic đồng hình, glucoza bị phân giải theo con đƣờng Embden-Mayerhof

định nitơ. Nhƣ vậy, vòng tuần hoàn nitơ đƣợc khép kín.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

39

40




Trong thiên nhiên tồn tại nhiều dạng hợp chất nitơ hữu cơ nhƣ protein, axit

Sau quá trình amôn hóa, NH3 đƣợc hình thành một phần đƣợc cây trồng

amin, axit nucleic, urê ... Các hợp chất này đi vào đất từ nguồn xác ĐV, TV

hấp thụ, một phần phản ứng với các amoni trong đất tạo thành các muối

(bao gồm cả các loại phân chuồng, phân xanh, rác). TV không thể đồng hóa

amôn. Một phần muối amôn cũng đƣợc cây trồng và VSV hấp thụ, phần còn

đƣợc dạng nitơ hữu cơ phức tạp đó, nó chỉ sử dụng sau quá trình amon hóa để

lại đƣợc oxi hóa thành dạng nitrat gọi là quá trình nitrat hóa. Nhóm VSV tiến

chuyển các dạng nitơ hữu cơ thành NH4+ và NH3. Urê có trong thành phần

hành quá trình này gọi chung là nhóm VK nitrat hóa, đó là các loài VK và xạ

của nƣớc tiểu của ngƣời và ĐV, chứa tới 46,6% nitơ, vì thế nó là một nguồn

khuẩn thuộc các chi Nitrobacte, Nitrospira, Nitrococcus, Pseudomonas,

dinh dƣỡng đạm tốt với cây trồng. Quá trình amon hóa urê chia 2 giai đoạn:

Streptomyces...

giai đoạn đầu dƣới tác dụng của enzim ureaza do VSV tiết ra, urê bị thủy

Nhiều loài VSV có khả năng cố định nitơ phân tử. Chúng gồm 3 nhóm

phân thành muối amoni; giai đoạn 2, các muối amoni chuyển hóa thành NH3,

chính: nhóm VK cố định nitơ cộng sinh, nhóm VK cố định nitơ sống tự do và

CO2 và H2O. Trong nƣớc tiểu còn có axit uric, tồn tại trong đất một thời gian

nhóm vi tảo cố định nitơ. Nhóm VK cố định nitơ cộng sinh với cây họ đậu

axit uric sẽ bị phân giải thành ure và axit tactronic, sau đó tiếp tục bị phân giải

(VK nốt sần) hình thành những nốt sần ở rễ cây, đôi khi ở cả thân cây rồi cƣ

thành NH3.

trú trong đó và tiến hành quá trình cố định nitơ. VK này thuộc loại háo khí, ƣa

Nhiều loài VK có khả năng amôn hóa urê do chúng có khả năng tiết enzim

pH trung tính hoặc hơi kiềm, thích hợp với nhiệt độ 28 - 30oC.

ureaza, trong đó có một số loài có hoạt tính phân giải cao nhƣ Planosarcina

* Môi trƣờng sống của VSV và sự thích nghi của VSV với môi trƣờng

ureae, Bacillus amylovorum, proteus vulgaris... Đa số VK phân giải urê thuộc

VSV có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không khí, trong đất, trên

nhóm háo khí hoặc kỵ khí không bắt buộc, chúng ƣa pH trung tính hoặc hơi

núi cao, dƣới biển sâu, trên cơ thể, ngƣời, động vật, thực vật, trong thực

kiềm. Bởi vậy, khi sử dụng phân bón urê ngƣời ta thƣờng kết hợp với bón vôi

phẩm, trên mọi đồ vật...VSV tham gia tích cực vào việc thực hiện các vòng

hoặc tro, đồng thời xới xáo làm thoáng đất.

tuần hoàn vật chất nhƣ vòng tuần hoàn cacbon, vòng tuần hoàn nitơ, vòng

Protein là thành phần quan trọng của TB SV, khi ĐV, TV chết đi, nguồn

tuần hoàn photpho... Trong nƣớc, VSV có nhiều ở vùng duyên hải, vùng nƣớc

protein có trong TB đƣợc tích lũy trong đất. Nhờ các VSV phân hủy protein

nông và ngay cả ở vùng nƣớc sâu, vùng đáy ao hồ. Trong không khí thì càng

mà protein sẽ đƣợc phân giải thành các chuỗi polypeptit và oligopeptit. Sau

lên cao số lƣợng VSV càng ít. Số lƣợng VSV trong không khí ở các khu dân

đó dƣới tác dụng của các enzim do VSV tiết ra, polypeptit và oligopeptit sẽ

cƣ đông đúc cao hơn rất nhiều so với không khí trên mặt biển và nhất là trong

đƣợc phân giải thành các axit amin. Một phần axit amin sẽ đƣợc TB VSV hấp

không khí ở Bắc cực, Nam cực... VSV phân bố rộng rãi nhất trong đất. Sự

thu làm chất dinh dƣỡng, phần khác sẽ thông qua quá trình khử amin tạo

phân bố của VSV trong đất vô cùng phong phú cả về số lƣợng cũng nhƣ thành

thành NH3 và nhiều sản phẩm trung gian khác. Nhiều VSV có khả năng amôn

phần. Sở dĩ nhƣ vậy vì trong đất nói chung và trong đất trồng trọt nói riêng có

hóa protein, trong đó có VK Bacillus mycoides, B. subtilis, Pseudomonas

một khối lƣợng lớn chất hữu cơ. Đó là nguồn thức ăn cho các nhóm VSV dị

fluorescens ... do chúng có khă năng tiết enzim proteaza và peptidaza.

dƣỡng, ví dụ nhƣ nhóm VSV các hợp chất các bon hữu cơ, nhóm VSV phân
huỷ các hợp chất nitơ hữu cơ ...

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

41

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

42




Năng lực thích ứng của VSV vƣợt rất xa so với ĐV và TV. Phần lớn VSV
o

Do tốc độ sinh trƣởng, tổng hợp sinh khối và phân giải các chất cao nên

có thể giữ nguyên sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (- 196 ), thậm chí ở nhiệt

VSV trở thành nguồn tài nguyên khai thác của con ngƣời. Quá trình tổng hợp

độ của hidro lỏng (-253oC). Một số VSV có thể sinh trƣởng ở nhiệt độ 250 oC,

và phân giải các chất đƣợc ứng dụng để sản xuất thực phẩm cho ngƣời và

o

thậm chí 300 C. Một số VSV có thể thích nghi với nồng độ 32% NaCl. vi

thức ăn cho gia súc, chất xúc tác SH, gôm SH, cung cấp chất dinh dƣỡng cho

khuẩn Thiobaccilus thioxidans có thể sinh trƣởng ở độ pH = 0,5 trong khi vi

cây trồng... Nhƣng quan trọng nhất về mặt sinh thái là ứng dụng trong bảo vệ

khuẩn Thiobaccilus denitrificans lại thích hợp phát triển ở pH = 10,7. Vi

MT.

khuẩn Micrococus radiodurans có thể chịu đƣợc cƣờng độ bức xạ tới 750.000

+ Xử lí chất thải

rad. Ở nơi sâu nhất trong đại dƣơng (11034 m) nơi có áp lực tới 1103,4 atm

Hiện nay rác thải và nƣớc thải sinh hoạt, phế thải và nƣớc thải trong chế

vẫn thấy có VSV sinh sống. Nhiều VSV thích nghi với điều kiện sống hoàn

biến, sản xuất nông công nghiệp là một cản trở rất lớn đối với sự phát triển

toàn thiếu oxi. Một số nấm sợi có thể phát triển thành váng dày ngay trong bể

mạnh mẽ của mỗi quốc gia cũng nhƣ toàn thế giới. Phế thải không những chỉ

ngâm xác có nồng độ phenol rất cao.

làm ô nhiễm MT, gây độc hại cho con ngƣời, vật nuôi và cây trồng mà còn

* Quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật và vi sinh vật với các nhóm sinh

làm mất đi cảnh quan văn hoá đô thị và nông nghiệp nông thôn. Rác thải có
thể đƣợc xử lí bằng nhiều cách nhƣ chôn lấp, đốt, ... nhƣng những biện pháp

vật khác
Trong MT đất, nƣớc, không khí cũng nhƣ MT SV thƣờng tồn tại nhiều loài

đó vừa không triệt để vừa gây ô nhiễm MT. Chỉ có biện pháp SH (xử lí nhờ

VSV. Trong quá trình sống chung nhƣ vậy chúng có mối quan hệ tƣơng hỗ rất

VSV) là tối ƣu nhất nên hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi. Cơ sở khoa học của

chặt chẽ. Các VSV có thể sống cộng sinh (ví dụ nhƣ tảo và nấm cộng sinh

biện pháp này là một số chủng VSV có khả năng phân giải những hợp chất

thành địa y), hợp tác (ví dụ nhƣ nấm mốc phân huỷ tinh bột thành đƣờng sống

khó phân giải và độc hại trong các sản phẩm thải của sản xuất và đời sống.

hợp tác với loại VK phân giải đƣờng, hợp tác giữa VK phân giải photpho và

Các biện pháp SH bao gồm nhiều phƣơng pháp nhƣng hiệu quả cao là phƣơng

VK phân giải protein) hoặc đối kháng (ví dụ điển hình là xạ khuẩn kháng sinh

pháp sản xuất khí SH (Bioga). Nhờ sự hoạt động của VSV mà các chất khó

và nhóm VK mẫn cảm với kháng sinh), kí sinh (ví dụ nhƣ virut kí sinh trong

tan đƣợc chuyển thành chất dễ tan sau đó lại đƣợc chuyển thành các chất khí

VK, VK kí sinh trên nấm).

chủ yếu là metan. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là các chất khí có thể sử

Quan hệ giữa VSV với các nhóm SV khác (ĐV, TV) có thể là quan hệ kí

dụng làm chất đốt, phế thải sau khi lên men đƣợc chuyển hoá thành phân hữu

sinh hoặc cộng sinh,... Trong đó đáng chú ý là việc sống kí sinh gây bệnh cho

cơ có hàm lƣợng chất dinh dƣỡng cao, không gây ô nhiễm môi trƣờng. Với

ngƣời, vật nuôi và cây trồng. Quan hệ cộng sinh giữa VSV với TV mang lại

nƣớc thải, trƣớc khi đi vào làm sạch nƣớc thải, có một hiện tƣợng rất đƣợc

lợi ích lớn trong trồng trọt: VK Rhizobium cộng sinh với cây họ đậu hình

quan tâm trong tự nhiên là quá trình tự làm sạch nƣớc thải do các yếu tố SH

thành nốt sần cố định nitơ, VK lam sống cộng sinh với bèo hoa dâu cũng có

mà trong đó VSV đóng vai trò chủ chốt. Các ao, hồ, sông, suối, biển luôn

tác dụng cố định nitơ.

trong tình trạng nhiễm bẩn ở các mức độ khác nhau nhƣng nhờ quá trình tự

* Ứng dụng của quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

43



làm sạch mà các chất bẩn bị loại ra. Tham gia vào quá trình tự làm sạch SH
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

44




có nhiều nhóm SV, từ cá cho đến các VSV. Tại chỗ nƣớc thải đổ ra thƣờng tụ

chứa nhiều VSV giúp cho đất thêm màu mỡ, tạo điều kiện cho cây trồng sinh

tập nhiều loài chim, cá, chúng sử dụng các sản phẩm trong nƣớc thải làm thức

trƣởng và phát triển để nâng cao năng suất. Một số phân bón VSV đã đƣợc

ăn; tiếp đó là các ĐV bậc thấp sử dụng các hạt cực nhỏ. Song vai trò của VK

chế tạo và sử dụng trong nông nghiệp nhƣ: nitragin, azôgin, phôtphobacterin.

và nấm men có tính quyết định, chúng chuyển hoá các chất hữc cơ phức tạp

- Một số VSV là tác nhân gây bệnh cho sâu bọ phá hoại cây trồng, sử dụng

thành chất đơn giản và cuối cùng là thành các muối vô cơ và CO 2. Ngoài ra,

chúng để diệt sâu bọ sẽ không gây ô nhiễm MT và dễ sản xuất. Trong nông

tảo cũng tiết các chất ức chế sự phát triển của các mầm bệnh có trong nƣớc

nghiệp có nhiều chế phẩm VSV bảo vệ cây trồng nhƣ: chế phẩm BT trừ sâu,

thải. Trong xử lí nƣớc thải bằng biện pháp SH do sự phân giải của VSV có thể

chế phẩm virut N.P.V trừ sâu, chế phẩm nấm Beauveria bassiana trừ sâu.

xử lí bằng biện pháp hiếu khí hoặc kị khí, nguồn nƣớc sau khi đƣợc xử lí sẽ

* Sinh trƣởng của quần thể vi sinh vật

đƣợc tái sử dụng vào nhiều hoạt động.

Trong nuôi cấy không liên tục

+ Sản xuất thức ăn cho gia súc: Lợi dụng khả năng tổng hợp và phân giải
các chất với tốc độ cao của VSV, chất thải từ các xí nghiệp chế biến rau, quả,

Trong suốt quá trình nuôi cấy không thêm MT mới và cũng không rút sinh
khối ra khỏi bình nuôi cấy. Quần thể VSV sinh trƣởng theo 4 pha:

bột, sữa,... có thể đƣợc dùng để nuôi cấy nấm men có khả năng đồng hoá tinh

- Pha tiềm phát: tính từ khi cấy VSV cho đến khi quần thể bắt đầu sinh

bột nhằm thu nhận sinh khối làm thức ăn cho gia súc. Nhƣ vậy, việc sản xuất

trƣởng. Trong pha này VSV đang ở thời kì thích ứng với MT sống, chƣa phân

sinh khối VSV vừa có giá trị kinh tế vừa góp phần giảm nhẹ ô nhiễm MT.

chia nhƣng thể tích và khối lƣợng TB tăng lên rõ rệt do quá trình tổng hợp các

+ Phân giải các chất độc: Muốn tăng năng xuất cây trồng, ngƣời ta phải sử
dụng các chất trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm. Đây là các chất do con ngƣời tổng
hợp ra và thƣờng độc đối với ngƣời ĐV. Rất may, nhiều VK và nấm có khả
năng phân giải các hoá chất độc nói trên còn tồn đọng trong đất, nhờ vậy mà
giảm ô nhiễm MT đất.

chất diễn ra mạnh mẽ.
- Pha luỹ thừa: VSV phân chia mạnh mẽ, số lƣợng TB tăng theo luỹ thừa
và đạt đến cực đại, quá trình trao đổi chất diễn ra mạnh nhất.
- Pha cân bằng: tốc độ ST cũng nhƣ trao đổi chất của VSV giảm dần. Số
lƣợng TB đạt cực đại và không đổi theo thời gian, kích thƣớc TB nhỏ hơn

+ Cải thiện công nghiệp thuộc da: Để tẩy sạch lông ở bộ da ĐV, trƣớc đây
ngƣời ta phải sử dụng các hóa chất, việc làm này vừa kém hiệu quả vừa gây ô
nhiễm MT. Việc sử dụng các enzim proteaza và lipaza từ VSV thay cho hoá
chất không những làm tăng chất lƣợng của da mà còn tránh đƣợc các ảnh

trong pha luỹ thừa. Nguyên nhân do chất dinh dƣỡng bắt đầu cạn, nồng độ ôxi
giảm, các chất độc tích luỹ, pH thay đổi,...
- Pha suy vong: số lƣợng TB chết vƣợt quá số lƣợng TB mới đƣợc tạo
thành do chất dinh dƣỡng cạn kiệt, chất độc hại tích luỹ.

hƣởng xấu đến MT sống.
+ Chế phẩm VSV bảo vệ thực vật, làm phân bón và cải tạo đất

Trong nuôi cấy liên tục

- Một số VSV có những đặc tính quý nhƣ cố định nitơ phân tử, phân giải

Các điều kiện của MT đƣợc duy trì ổn định nhờ việc bổ sung thƣờng

dạng phân lân khó hấp thụ đối với cây trồng thành dạng dễ hấp thụ, kích thích

xuyên chất dinh dƣỡng và loại bỏ không ngừng các chất thải. Trong một hệ

sự sinh trƣởng của cây trồng ... Vì vậy, ngƣời ta đã chế tạo hỗn hợp phân bón
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

45



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

46




thống nhƣ vậy, quần thể VSV có thể ST ở pha luỹ thừa trong một thời gian

cấy VSV ngƣời ta thƣờng dùng KH2PO4 và K2HPO4 làm nguồn cung cấp

dài. Vì vậy sẽ thu đƣợc nhiều sinh khối hoặc sản phẩm của VSV.

photpho.

Trong điều kiện tự nhiên, sự ST của các quần thể VSV sống tự do không
diễn ra pha luỹ thừa do thiếu chất dinh dƣỡng, sự cạnh tranh với các SV

Các nguyên tố khoáng khác nhƣ Fe, Mg, Ca, Zn... cũng rất cần thiết đối
với VSV, thiếu chúng VSV không thể sinh trƣởng bình thƣờng đƣợc.

khác... Nhƣng với các VSV sống kí sinh, khi gặp điều kiện thích hợp và khi

Ôxi cần cho quá trình phân giải chất hữ cơ tạo năng lƣợng cho hoạt động

sức đề kháng của cơ thể vật chủ kém thì sự sinh trƣởng của quần thể sẽ rất

sống của VSV. Dựa vào nhu cầu ôxi cần cho sinh trƣởng, VSV đƣợc chia

mạnh, tƣơng tự nhƣ pha luỹ thừa. Vì vậy, khi điều kiện vệ sinh phòng dịch

thành các nhóm sau:

kém sẽ là cơ hội cho các dịch bệnh bùng phát và lây trên diện rộng.
* Các yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của vi sinh vật và ứng dụng

- Hiếu khí bắt buộc
Thuộc nhóm này là các VSV chỉ có thể sinh trƣởng đƣợc khi có mặt ôxi

Cũng nhƣ các SV, sinh trƣởng và trao đổi chất của VSV liên quan chặt chẽ

phân tử. Chúng có chuỗi hô hấp hoàn chỉnh, dùng O2 làm chất nhận hidro

với các điều kiện của MT bên ngoài. Các điều kiện này bao gồm hàng loạt các

cuối cùng. Trong TB có chứa enzim SOD và peroxidaza. Tuyệt đại đa số vi

yếu tố khác nhau, tác động qua lại với nhau. Đa số các yếu tố đó có một đặc

nấm và số đông vi khuẩn thuộc nhóm này.

tính tác dụng chung biểu hiện ở ba điểm hoạt động: tối thiểu, tối thích và cực
đại. Ảnh hƣởng của các yếu tố MT lên VSV có thể thuận lợi hoặc bất lợi.

- Hiếu khí không bắt buộc
Thuộc nhóm này là các VSV có thể sinh trƣởng đƣợc cả trong điều kiện có

Các yếu tố hoá học

ôxi và điều kiện không có ôxi. Trong TB có chứa enzim SOD và peroxidaza.

+ Các chất dinh dƣỡng

Khi có ôxi chúng sinh trƣởng tốt hơn. Phần lớn nấm men và nhiều VK thuộc

Ngoài nƣớc, cacbon là yếu tố dinh dƣỡng quan trọng nhất đối với sinh

nhóm này.

trƣởng của VSV. Cacbon là bộ khung cấu trúc của chất sống, cần cho tất cả

- Vi hiếu khí

các hợp chất hữu cơ cấu tạo nên TB. VSV có thể nhận cacbon từ CO 2 hoặc từ

Thuộc nhóm này là các VSV chỉ có thể sinh trƣởng đƣợc ở điều kiện áp

chất hữu cơ. Các nguồn cacbon dễ hấp thu đối với đa số VSV là các loại

lực ôxi rất thấp. Chúng cũng thông qua chuỗi hô hấp và dùng ôxi làm chất

đƣờng, sau đó là tinh bột, glyxerin và một số axit hữu cơ. Khi nuôi các VSV

nhận hidro cuối cùng.

dị dƣỡng ngƣời ta thƣờng sử dụng MT chứa đƣờng, tinh bột hoặc một số axit

- Kị khí bắt buộc

hữu cơ làm nguồn cacbon.

Thuộc nhóm này là những VSV chỉ có thể sinh trƣởng khi không có mặt ôxi.

Nitơ chiếm khoảng 14% khối lƣợng khô của TB vi khuẩn, lƣu huỳnh và
photpho chiếm khoảng 4%. VSV sử dụng nitơ chủ yếu từ các axit amin hấp
thụ đƣợc, số khác sử dụng nitơ từ

NH4+

hoặc NH3, một số khác có khả năng

sử dụng N2 trực tiếp từ khí quyển thông qua quá trình cố định nitơ. Khi nuôi

Chúng chỉ sinh trƣởng đƣợc ở lớp dịch thể sâu, ở nơi không có oxi. Trong TB
của nhóm này không có enzim SOD, phần lớn không có peroxidaza.
- Kị khí không bắt buộc
Các VSV thuộc nhóm này có thể sử dụng oxi để hô hấp hiếu khí, nhƣng
khi không có ôxi chúng có thể tiến hành lên men hoặc hô hấp kị khí.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

47



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

48




+ Các chất sinh trƣởng

ARN và sự phá hoại màng sinh chất. Nhiệt độ thấp có thể làm bất hoạt quá

Đây là các chất hữu cơ quan trọng mà một số VSV không tổng hợp đƣợc

trình vận chuyển các chất qua màng do thay đổi hình không gian của một số

và phải thu nhận trực tiếp từ MT, chẳng hạn nhƣ các vitamin, axit amin, các

enzim chứa trong màng hoặc ảnh hƣởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP

bazơ purin và pirimidin. Một số chủng VSV không có khả năng tự tổng hợp

cần cho quá trình vận chuyển chủ động các chất dinh dƣỡng. Giới hạn giữa

các yếu tố sinh trƣởng trên (gọi là VSV khuyết dƣỡng), vì vậy khi nuôi cấy

nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại là vùng nhiệt sinh trƣởng của VSV. Giới

cần phải bổ sung thêm.

hạn này rất khác nhau giữa các loài VSV. Dựa trên phạm vi nhiệt độ ƣa thích,

Các chất ức chế sinh trưởng

VSV đƣợc chia thành 4 nhóm chủ yếu:

ST của VSV có thể bị ức chế bởi nhiều loại hoá chất tự nhiên cũng nhƣ

- VSV ƣa lạnh: sinh trƣởng tốt nhất ở nhiệt độ dƣới 20 oC, thƣờng gặp

nhân tạo. Con ngƣời đã lợi dụng các hoá chất này để bảo quản thực phẩm và

trong nƣớc biển, các hố sâu và suối nƣớc lạnh. Hoạt tính trao đổi chất ở các

các vật phẩm khác cũng nhƣ để phòng trừ các VSV gây bệnh, chẳng hạn:

VSV này rất thấp.

+ Các hợp chất phenol: có tác dụng chủ yếu lên các loại màng TB, phá

- VSV ƣa ấm: cần nhiệt độ trong khoảng 20oC - 40oC. Ngoài các dạng hoại

hoại tính bán thấm của màng sinh chất và làm biến tính protein. Bào tử của

sinh ta còn gặp các loài kí sinh gây bệnh cho ngƣời và ĐV, chúng sinh trƣởng

VSV kháng với tác dụng của phenol. Tuỳ nồng độ mà phenol có tác dụng diệt

tốt nhất ở 37oC ứng với nhiệt độ cơ thể ngƣời và ĐV.

khuẩn hoặc ức khuẩn. Phenol đƣợc dùng để khử trùng trong phòng thí nghiệm

- VSV ƣa nhiệt: sinh trƣởng tốt ở 55oC- 56oC, nhiệt độ sinh trƣởng cực đại
của các VSV này dao động giữa 75oC - 80oC. Thuộc nhóm này chủ yếu là các

hoặc bệnh viện.
+ Các halogen: gây biến tính protein làm phá huỷ các thành phần của TB.
Các halogen thƣờng đƣợc dùng sát trùng tẩy uế và làm sạch nƣớc.
+ Các kim loại nặng: gây biến tính protein, dùng để diệt bào tử đang nảy
mầm và các TB sinh dƣỡng.

một số nấm và tảo, thƣờng gặp trong suối nƣớc nóng và trong phân ủ.
- VSV siêu nhiệt: có nhiệt độ sinh trƣởng tối ƣu 85 - 100oC, chúng sống ở
các vùng nóng bỏng của biển hoặc đáy biển.
Trong sản xuất và đời sống, vận dụng ảnh hƣởng của nhiệt độ đến của

+ Các chất kháng sinh: diệt khuẩn có tính chọn lọc, có tác dụng lên thành

VSV ngƣời ta sử dụng nhiệt độ cao để thanh trùng và nhiệt độ thấp để kìm

TB và màng sinh chất, kìm hãm việc tổng hợp axit nucleic và protein; dùng

hãm sự sinh trƣởng của VSV. Trong nuôi cấy VSV cần điều chỉnh nhiệt độ

trong y tế, thú y.

cho phù hợp với sự sinh trƣởng của từng nhóm VSV.

Các yếu tố vật lí

Hiện nay, có rất nhiều bệnh truyền nhiễm ở con ngƣời, TV và ĐV đang

+ Nhiệt độ

bùng phát và gây hậu quả nghiêm trọng. Một trong những nguyên nhân gây

Nhiệt độ ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá trong TB nên ảnh hƣởng

nên tình trạng này là do biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên làm cho nhiều loài

đến tốc độ sinh trƣởng của VSV. Hầu hết TB sinh dƣỡng của VSV bị chết ở

VSV ƣa ấm phát triển mạnh, biến đổi gen hình thành nên những chủng mới.

nhiệt độ cao do protein bị biến tính hoặc hàng loạt enzim bị bất hoạt. Sự chết

Đó là một trong những thách thức mà con ngƣời phải đối mặt và cần có

của vi khuẩn ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của sự bất hoạt hoá

những biện pháp mang tính toàn cầu để ngăn chặn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

49



50