Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (sinh học 12 THPT)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NÔNG THÚY QUỲNH

VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠYHỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN
(SINH HỌC 12-THPT)
Chuyên nghành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học Sinh học
Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

Thái Nguyên - 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực chưa từng
được công bố trong một công trình khoa học nào khác.
Tác giả

Nông Thúy Quỳnh

XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI HƯỚNG

XÁC NHẬN CỦA KHOA SINH–

DẪN KHOA HỌC

KTNN
Trưởng khoa

PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

i




LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa
học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện để tác giả thực hiện luận văn.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô trong tổ bộ môn
phương pháp giảng dạy thuộc khoa Sinh – KTNN, khoa sau đại học Sư phạm
Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tác giả nghiên cứu, học tập và
hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thầy cô giáo tổ Sinh Hóa trường THPT Việt Bắc– TP Lạng Sơn, trường THPT Cao Lộc – Lạng Sơn
đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng chúng tôi trong suốt quá trình nghiên
cứu và TN đề tài.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn
thành luận văn này.

Tác giả luận văn

Nông Thúy Quỳnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

ii




MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa ..................................................................................................................
Lời cam đoan ................................................................................................................. i
Lời cảm ơn .................................................................................................................... ii
Mục lục......................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................. iv
Danh mục các bảng ...................................................................................................... v
Danh mục các hình ...................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ
THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY- HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI
TRUYỀN...................................................................................................................... 7
1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống .................................................. 7
1.1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống trên thế giới........................... 7
1.1.2. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống ở Việt Nam ........................... 8
1.2. Cơ sở lý thuyết của lý thuyết hệ thống ..................................................... 9
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản của lý thuyết hệ thống ................................... 9
1.2.2. Cơ cấu của hệ thống ............................................................................. 11

1.2.3. Chức năng và ngôn ngữ của hệ thống .................................................. 12
1.2.4. Môi trường của hệ thống ...................................................................... 12
1.2.5. Những nguyên lý của lý thuyết hệ thống ............................................. 13
1.2.6. Những tính chất cơ bản của cơ cấu hệ thống ...................................... 13
1.2.7. Phân loại hệ thống ................................................................................ 20
1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài ........................................................................ 21
1.3.1. Điều tra thực trạng dạy – học bài tập quy luật di truyền ở trường
phổ thông ....................................................................................................... 21
1.3.2. Khả năng giải bài tập quy luật di truyền của học sinh ở trường phổ thông . 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

iii




Chƣơng 2. VẬN DỤNG LÍ THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY-HỌC BÀI
TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN ............................................................................. 28
2.1. Phân tích cấu trúc nội dung di truyền học ở trường phổ thông .............. 28
2.2. Các dạng bài tập quy luật di truyền......................................................... 29
2.2.1. Các dạng bài tập về quy luật di truyền của Menđen ............................ 29
2.2.2. Bài tập về quy luật di truyền liên kết ................................................... 30
2.2.3. Bài tập về quy luật tác động qua lại giữa các gen ................................ 31
2.2.4. Bài tập về quy luật di truyền liên kết giới tính..................................... 33
2.3. Các bước giải các BT QLDT theo phương pháp thông thường.............. 34
2.4. Tiếp cận nghiên cứu hệ thống trong dạy- học bài tập quy luật di truyền .......34
2.4.1. Nguyên tắc tiếp cận hệ thống trong dạy - học bài tập quy luật di truyền .... 34
2.4.2. Các các tiếp cận hệ thống trong dạy - học bài tập quy luật di truyền .. 35
2.5. Phương pháp nghiên cứu hệ thống .......................................................... 39
2.5. 1. Phương pháp phân tích cấu trúc .......................................................... 39

2.5.2. Phương pháp tổng hợp hệ thống .......................................................... 41
2.5.3. Mối quan hệ giữa phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống. 41
2.6. Quy trình dạy - học bài tập quy luật di truyền bằng lý thuyết hệ thống . 45
2.7. Các ví dụ minh họa cho từng dạng bài tập quy luật di truyền ................ 48
2.7.1. Dạng tập về quy luật di truyền của Menđen ........................................ 48
2.7.2. Dạng bài tập di truyền liên kết ............................................................. 49
2.7.3. Dạng bài tập di truyền liên kết với giới tính ........................................ 51
2.7.4. Dạng bài tập tương tác gen: ................................................................ 53
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................................. 56
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ......................................... 56
3.1.1. Mục đích............................................................................................... 56
3.1.2. Nhiệm vụ .............................................................................................. 56
3.2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm .................................................. 56
3.2.1. Nội dung thực nghiệm .......................................................................... 56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

iv




3.2.2. Phương pháp thực nghiệm ................................................................... 57
3.3. Kết quả TN sư phạm ............................................................................... 59
3.3.1. Phân tích kết quả định lượng................................................................ 59
3.3.2. Kết quả phân tích định tính .................................................................. 68
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 70
...................................................................................... 72

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

v




DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Nghĩa của chữ viết tắt

1

BT

Bài tập

2

ĐC

Đối chứng

3

GV

Giáo viên

4

HS

Học sinh

5

KG

Kiểu gen

6

KH

Kiểu hình

7

LTHT

Lý thuyết hệ thống

8

NXB

Nhà xuất bản

9

NST

Nhiễm sắc thể

10

PLĐL

Phân li độc lập

11

PPDH

Phương pháp dạy học

12

QL

Quy luật

13

QLDT

Quy luật di truyền

14

TN

TN

15

TT

Tính trạng

16

THPT

Trung học phổ thông

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Nguyên nhân HS chưa đạt hiệu quả cao khi giải BT QLDT .................. 21
Bảng 1.2: Lý do HS cần học cách giải BT QLDT ................................................... 22
Bảng 1.3: Phương tiện giúp HS học cách giải BT QLDT ....................................... 23
Bảng 1.4: Thời gian dạy BT QLDT của GV phổ thông .......................................... 23
Bảng 1.5: Phương pháp giảng dạy BT QLDT của GV phổ thông .......................... 23
Bảng 1.6: Kết quả điều tra khả năng giải BT QLDT của HS phổ thông ................ 25
Bảng 2.1: So sánh các điểm đặc trưng của hai cách tiếp cận phân tích và tổng hợp... 38

Bảng 3.1: Kết quả chọn lớp TN và GV TN .............................................................. 59
Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm các bài kiểm tra TN ................................................ 60
Bảng 3.3: Bảng tần suất (f%): Số HS đạt điểm xi của hai nhóm TN và ĐC .......... 60
Bảng 3.4.Tần suất ( f%) hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra....................................... 61
Bảng 3.5. Kiểm định X điểm kiểm tra ...................................................................... 63
Bảng 3.6. Phân tích phương sai điểm kiểm tra ......................................................... 64
Bảng 3.7: Bảng tần số điểm bài kiểm tra sau TN ..................................................... 64
Bảng 3.8: Bảng tần suất (f%) điểm bài kiểm tra sau TN ......................................... 65
Bảng 3.9: Tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra sau TN......................................... 66
Bảng 3.10. Kiểm định X điểm kiểm tra sau TN ...................................................... 67
Bảng 3.11. Phân tích phương sai sau TN .................................................................. 67

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Sơ đồ - Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích - cấu trúc và tổng
hợp - hệ thống ............................................................................................................. 42
Hình 2.2: Quy trình dạy học BTQLDT bằng LTHT ................................................ 47
Hình 3.1:Biểu đồ tần suất (fi %) – Số HS đạt điểm xi trong TN.............................. 61
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn tần suất hội tụ tiến trong TN.......................................... 62
Hình 3.3: Biểu đồ tần suất (f%) sau TN .................................................................... 65
Hình 3.4: Đồ thị tần suất (f%) hội tụ tiến điểm kiểm tra sau TN ............................ 66

vi


MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới phƣơng pháp dạy học
Trong đường lối xây dựng và phát triển đất nước, Đảng và nhà nước ta rất
quan tâm đến sự nghiệp giáo dục, coi “Giáo dục – Đào tạo là quốc sách hàng
đầu” [8]. Trong đó, con người luôn được coi là nhân tố quan trọng nhất “vừa là
động lực, vừa là mục tiêu’’ cho sự phát triển bền vững của xã hội.
Nghị quyết Trung ương 8 khoá XI của Đảng cộng sản Việt Nam [8] đã
khẳng định: "Phải đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền
thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của học sinh (HS). Từng
bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình
dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS...".
Đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng nhằm nâng cao
chất lượng giáo dục, đào tạo ra những con người phát triển toàn diện đáp ứng nhu
cầu phát triển kinh tế hiện nay. Điều 28.2 của Luật Giáo dục có nêu: “Phương
pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng
tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng
phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận
dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng
thú học tập cho học sinh’’ [9].
Văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ IX của Đảng cộng sản Việt
Nam tiếp tục khẳng định quan điểm định hướng cho việc phát triển giáo dục và
yêu cầu “Phát huy tính độc lập suy nghĩ và sáng tạo của học sinh, sinh viên để
nâng cao năng lực tự học, tự hoàn thiện học vấn và tay nghề” [6].
Tiếp tục thực hiện nhiệm vụ phát triển giáo dục theo Nghị quyết Đại hội
lần thứ XI của Đảng [9], Kết luận số 51-KL/TW ngày 29/10/2012 của Ban
chấp hành TW Đảng và Chỉ thị số 02/CT-TTg ngày 22/01/2013 của Thủ tướng
chính phủ về đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT.
1


Một trong những giải pháp đề xuất của Chiến lược phát triển giáo dục

2011- 2020 là: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục. Chuyển từ việc
truyền đạt tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ
động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp
tự học, tự thu thập thông tin một cách hệ thống và có tư duy phân tích, tổng
hợp; phát triển được năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tích
cực tự chủ của học sinh” [17].
Hiệu quả của việc lĩnh hội tri thức của học sinh phụ thuộc vào các yếu tố
của quá trình dạy học: Mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức
tổ chức dạy học, đánh giá… Trong đó, một trong những yếu tố quyết định hiệu
quả dạy - học đó là phương pháp dạy học. Sử dụng những phương pháp dạy học
để học sinh phát huy được “Khả năng độc lập suy nghĩ, giúp cho cái thông minh
của học sinh làm việc chứ không phải giúp cho họ có trí nhớ. Phải có trí nhớ,
nhưng chủ yếu là phải giúp cho họ phát triển trí thông minh sáng tạo” [9].
Do yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học, đòi hỏi người GV phải tìm tòi
sáng tạo trong quá trình dạy học từ khâu thiết kế bài dạy đến khâu dạy học.
Hiện nay, công nghệ thông tin (CNTT) đang phát triển với tốc độ rất nhanh..
Chính vì vậy, việc ứng dụng CNTT vào Giáo dục đã trở thành mối ưu tiên của
nhiều quốc gia [4], “Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học và bậc
học, kết hợp tốt học với hành, gắn nhà Trường với xã hội. Áp dụng những
phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh những năng lực tư
duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”[9].
Như vậy, đổi mới phương pháp giáo dục là một vấn đề thời sự và cần đặc
biệt quan tâm để sự nghiệp giáo dục của nước ta ngày càng phát triển.
1.2. Xuất phát từ thực trạng dạy - học bài tập quy luật di truyền ở trƣờng
phổ thông
Phần Di truyền học (Sinh học 12) [2] là chương trình khó, đặc biệt là
phần kiến thức về các QLDT và BT QLDT. Các dạng BT QLDT trong
2

chương trình Sinh học 12 đa dạng và phức tạp. Điều đó, đòi hỏi người học
phải nắm vững lý thuyết về QLDT để vận dụng vào giải các BT. Đồng thời,
GV cần rèn luyện cho HS khả năng tư duy logic để giúp các em tư duy có hệ
thống trong quá trình giải BT [12].
Tuy nhiên, việc phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS ở các trường
phổ thông hiện nay chưa thực sự đạt hiệu quả cao. Đặc biệt là trong quá trình
dạy – học cách giải các BT di truyền. Nguyên nhân chủ yếu là do GV chọn lựa,
phối hợp các phương pháp, biện pháp giảng dạy chưa phù hợp, chưa tạo được
nhu cầu học cho HS, phát huy tính sáng tạo để nâng cao khả năng nhận thức và
tư duy của bản thân. Về phía học sinh nhiều em chưa có phương pháp học tập
phù hợp, học theo kiểu thụ động hoặc xem môn sinh là môn học phụ điều đó đã
ảnh hưởng không ít đến chất lượng học bộ môn.
Như vậy để có thể nâng cao chất lượng dạy và học môn sinh nói chung và
BT QLDT nói riêng đòi hỏi cần phải có nhưng biện pháp cụ thể nhất là hình
thành cho học sinh khả năng tư duy, logic và kỹ năng giải BT QLDT để khắc
phục những hạn chế của học sinh hiện nay.
1.3. Xuất phát từ đặc điểm của việc vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học
LTHT được đề xướng năm 1940 bởi nhà sinh vật học Ludwig von
Bertallanffy. Ngay từ khi hình thành, các nhà sáng lập đã đưa ra một hệ thống
các các quan niệm và các vấn đề cơ bản như tính toàn thể, tính nổi trội, tính
mở, tính nội cân bằng, tính tổ chức và tự tổ chức của hệ thống…
Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ
thống đã sản sinh ra phương pháp tiếp cận cấu trúc hệ thống. Tiếp cận cấu
trúc hệ thống là cách thức xem xét đối tượng như một hệ toàn vẹn tự sinh
thành và phát triển thông qua giải quyết mâu thuẫn nội tại do sự tương tác
hợp QL của các thành tố, là cách phát hiện ra logic phát triển của đối tượng
từ lúc sinh thành đến lúc trở thành một hệ toàn vẹn mang một chất lượng
toàn vẹn thích hợp.

3

Tiếp cận hệ thống khách quan tức là phải phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ
thống một cách khoa học, phù hợp với QL tự nhiên. Tiếp cận hệ thống định
hướng phương pháp luận của nhận thức khoa học chuyên hóa mà cơ sở của nó
là xem đối tượng nghiên cứu là các hệ thống , hướng vào khám phá tính chỉnh
thể của đối tượng và các cơ chế đảm bảo tính chỉnh thể đó, vào việc làm sảng
tỏ các mối liên hệ đa dạng của các đối tượng phức tạp. Đó chính là bản chất đặc
thù phương pháp luận của tiếp cận hệ thống.
Như vậy, tiếp cận hệ thống là phương pháp luận để nghiên cứu hệ sống
trên cơ sở phân tích những dấu hiệu bản chất của hệ sống.
Vận dụng tiếp cận hệ thống để lựa chọn con đường logic hợp lý, tổ chức
cho học sinh hệ thống hóa, khái quát hóa các kiến thức sinh học chuyên khoa
để hình thành các khái niệm, quá trình …sinh học.
Xuất phát từ những lý do nêu trên mà tôi đã lựa chọn đề tài “ Vận
dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh
học 12-THPT)”.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu LTHT để ứng dụng vào trong dạy - học BT QLDT (Sinh học
12-THPT) nhằm nâng cao hiệu quả giải BT QLDT cho HS.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU
* Đối tƣợng nghiên cứu
Dạy bài tập quy luật di truyền theo lý thuyết hệ thống
* Khách thể nghiên cứu
Quá trình dạy các bài tập quy luật di truyền (sinh học 12)
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu vận dụng những nguyên tắc và quy trình dạy – học BT QLDT theo
LTHT mà đề tài đề xuất, sẽ giúp học sinh hình thành khả năng tư duy, logic và
kỹ năng giải BT QLDT, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu cơ sở LTHT
- Nghiên cứu LTHT, vận dụng LTHT vào dạy học BT QLDT (Sinh học 12)

4


- Tổ chức TN sư phạm và xử lí kết quả TN sư phạm để kiểm chứng
phương án đề ra
6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu những văn bản có tính pháp lý cao của Đảng và Nhà nước,
Bộ giáo dục và Đào tạo liên quan đến đề tài luận văn.
- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK sinh học 12, các sách tham
khảo khác và các tài liệu có liên quan đến đề tài.
6.2. Phương pháp điều tra, quan sát
- Điều tra thực trạng về vận dụng LTHT trong dạy học BT QLDT (SH
12) tại một số trường THPH Tỉnh Lạng Sơn. Dự giờ, tổng kết rút kinh nghiệm.
- Tham khảo ý kiến đồng nghiệp, học sinh về việc vận dụng LTHT trong
dạy học sinh học nhằm nâng cao chất lượng dạy học và đạt hiệu quả, chất
lượng học tập của học sinh THPT.
6.3. Phương pháp TN sư phạm
- Dạy thử nghiệm một số tiết trên lớp trong đó có vận dụng LTHT trong
dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học và đạt hiệu quả, chất lượng học tập
đối với học sinh đã đề xuất trong luận văn nhằm đánh giá tính khả thi và tính
hiệu quả của đề tài.
- Dùng phiếu điều tra đánh giá tính hiệu quả của đề tài thông qua ý kiến
đánh giá của GV, phiếu trưng cầu ý kiến của học sinh.
6.4. Phương pháp thống kê toán học
Dùng phương pháp thống kê toán học bằng phần mềm Microsoft Exel để
xử lý số liệu trước và sau khi TN sư phạm.

7. GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Giới hạn nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu, vận dụng lý thuyết hệ thống
trong dạy học bài tập quy luật di truyền– Sinh học 12 – THPT.

5


8. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở LTHT và một số nguyên tắc vận dụng
LTHT trong dạy học bài tập QLDT.
- Đề xuất quy trình dạy – học BT QLDT bằng LTHT gồm 4 bước
Bước 1: Mô hình hoá hệ thống
Bước 2: Phân tích cấu trúc
Bước 3: Tổng hợp hệ thống
Bước 4: Đưa ra phương án tối ưu
- Giúp HS biết cách nhận dạng bài tập QLDT và định hướng cho HS
phương pháp tự giải bài tập có hệ thống và sáng tạo.
9. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu, kết luận và đề nghị, nội dung luận văn gồm ba chương:
Chương 1: Cơ sở khoa học của việc vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài
tập quy luật di truyền.
Chương 2: Vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy học bài tập quy luật di truyền
(SH 12- THPT)
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

6


Chƣơng 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÝ
THUYẾT HỆ THỐNG TRONG DẠY- HỌC BÀI TẬP
QUY LUẬT DI TRUYỀN
1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống
1.1.1. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống trên thế giới
Khái niệm hệ thống và quan điểm hệ thống đã được hình thành và nghiên
cứu trong suốt tiến trình phát triển của lịch sử triết học. Sự phát triển của tư
tưởng hệ thống gắn liền với sự phát triển của thế giới triết học, phù hợp với sự
tiến bộ của khoa học và thực tiễn xã hội.
Năm 1940 L.V. Bertalanffy đưa ra “lý thuyết chung của các hệ thống”, để
mô tả các hệ thống mở và các trạng thái cân bằng động. Từ lĩnh vực sinh học
các nguyên tắc của lý thuyết này được chuyển sang giải quyết những vấn đề kĩ
thuật và quản lí xã hội.
Vào đầu những năm 1970, Lý thuyết Nhiễu loạn (chaos) xuất hiện góp
phần cho "Lý thuyết chung về hệ thống" của Bertalanffy phát triển. Đó là khoa
học về các quá trình chứ không phải về các trạng thái cụ thể, về cái sắp hình
thành chứ không phải của cái đã xác lập . Lý thuyết Nhiễu loạn được coi là
cuộc cách mạng khoa học lớn sau thuyết Tương đối và Cơ học lượng tử.
Thuyết Tương đối phá bỏ quan niệm về không gian, thời gian tuyệt đối; thuyết
Cơ học lượng tử phá bỏ quan niệm về thế giới vật chất có thể cân, đong, đo
đếm; còn thuyết Nhiễu loạn phá bỏ quan niệm về tính bất định trong tiến hóa
của các hệ thống.
Như vậy, lý thuyết Nhiễu loạn đánh dấu việc chấm dứt sự phân cách
giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau, nó đòi hỏi cách nhìn thế giới như một
tổng thể, đó chính là lí thuyết cơ bản dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của
LTHT sau này.

7

Các khái niệm hệ thống lý giải cái tổng thể, cái nhiễu loạn... Đó là một
thách thức với người đọc, bởi vì "tư duy hệ thống là tư duy phi truyền thống
dành cho những độc giả phi truyền thống" [23] .
Có nhiều công trình nghiên cứu về LTHT như “Thuyết cấu trúc và vị trí
của nó trong phương pháp luận hệ thống” [21]. “Vấn đề liên quan giữa sự tổ
chức và tiến hoá của các hệ thống sống” [24]. “Nguyên lý tính hệ thống trong
lý luận và phương pháp luận của C.Mác” [27].
LTHT đã được vận dụng trong nhiều lĩnh vực như quản lý, kinh doanh, tổ
chức nhân sự, kinh tế, giáo dục…
Một trong những ứng dụng phổ biến của LTHT là lý thuyết Graph. Lý
thuyết Graph hiện đại được xem như ra đời vào năm 1736 khi Leonhard đã đặt
và giải bài toán rất nổi tiếng về bảy chiếc cầu Konigburg. Lý thuyết Graph đã
được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Claude Berge (1985) đã viết cuốn “Lý
thuyết Graph và những ứng dụng của nó” [22]. Trong cuốn sách này tác giả đã
trình bày những khái niệm và định lí toán học cơ bản của lý thuyết Graph, đặc
biệt là những ứng dụng của lí thuyết Graph trong nhiều lĩnh vực .
Trong dạy học lý thuyết Graph được vận dụng rất phổ biến:
V.P.Garkumop (1972) đã ứng dụng Graph để mô hình hoá các tình huống dạy
học nêu vấn đề, từ đó phân loại các tình huống có vấn đề của bài học . Trong
dạy học Sinh học lý thuyết Graph được ứng dụng trong việc xây dựng giáo
trình sinh học như: “cải cách bộ môn sinh học trong trường sư phạm” , “ Quan
điểm hệ thống – cấu trúc vận dụng vào dạy học sinh học” [29] . “Mối tương
quan giữa hai phương pháp luận lịch sử và cấu trúc - hệ thống nhằm nghiên
cứu bản chất và các mức độ tổ chức của sự sống” [28]
1.1.2. Tình hình nghiên cứu lý thuyết hệ thống ở Việt Nam
Phan Dũng (1996) người đầu tiên vận dụng LTHT để nghiên cứu "Về hệ
thống và tính ì hệ thống". Đây là tập tài liệu mỏng không được phát hành rộng

8

rãi đã sử dụng LTHT làm cơ sở của sáng tạo khoa học chứ chưa nhằm ứng
dụng vào các hệ thống thực tiễn.
Dương Tiến Sỹ người đầu tiên vận dụng LTHT vào xây dựng cơ sở lí luận
tiếp cận hệ thống để tích hợp hữu cơ việc dạy Sinh thái học với Giáo dục môi
trường. Nghiên cứu đã đem lại cho GV một chỉ dẫn phương pháp luận đảm bảo
thực hiện tốt nhiệm vụ Giáo dục môi trường qua dạy học Sinh thái học ở trường
phổ thông, cho phép dạy một nội dung đạt hai mục tiêu [13], [14], [15], [16].
Nguyễn Đình Hoè (2005) người đầu tiên vận dụng LTHT vào các hệ
thống thực tiễn như nghiên cứu tiếp cận hệ thống và kiến tạo chỉ số trong quản
lí môi trường nuôi trồng thủy sản ven biển.
LTHT đã được vận dụng trong một số lĩnh vực như: Hoàng Tụy đã tiếp
cận và áp dụng LTHT vào nghiên cứu toán học [19] hay Đào Thế Tuấn đã áp
dụng LTHT trong nghiên cứu xã hội học nông thôn [18]. Một số tác giả khác
đã vận dụng LTHT trong phân tích kinh doanh hay hiện nay còn có các tài liệu
về tư duy hệ thống ứng dụng vào quản trị doanh nghiệp
Trong dạy học đã có một số để tài nghiên cứu liên quan vấn đề này như
“Xây dựng và sử dụng bảng hệ thống trong dạy học sinh học lớp 11 THPT”,
luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Trần Hoàng Xuân (2003) hay Nguyễn
Thị Nguyệt Ánh (2008) “Xây dựng các bài tổng kết chương Sinh học 11 theo
quan điểm cấu trúc - hệ thống”, luận văn thạc sĩ sư phạm sinh học - Trường
ĐHGD [1].
1.2. Cơ sở lý thuyết của lý thuyết hệ thống
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản của lý thuyết hệ thống
Để vận dụng một cách có hiệu quả “Lý thuyết hệ thống” trong các lĩnh
vực hoạt động của cuộc sống, cần hiểu rõ những vấn đề cơ bản của hệ thống để
từ đó có những cách tiếp cận hợp lý.

9

1.2.1.1. Khái niệm hệ thống
Khái niệm “hệ thống” là khái niệm cơ bản nhất của LTHT. Hiện nay có
nhiều cách định nghĩa khác nhau về khái niệm hệ thống.
Theo quan điểm triết học: Hệ thống là một tổ hợp các yếu tố cấu trúc liên
quan chặt chẽ với nhau trong một chỉnh thể, trong đó mối quan hệ qua lại giữa
các yếu tố cấu trúc đã làm cho đối tượng trở thành một chỉnh thể trọn vẹn.
Quan điểm lý thuyết này đã được L.V Bertalanffy - nhà sinh vật học sử
dụng cho các lĩnh vực nghiên cứu được gọi là "Lý thuyết chung về hệ thống"
như một lĩnh vực đa ngành. Theo L.V. Bertalanffy: Hệ thống là một tổng thể
các phần tử có quan hệ, có tương tác với nhau [25].
Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hệ thống là một tập hợp những yếu
tố, những bộ phận có mối quan hệ qua lại với nhau, tác động lẫn nhau và tạo
thành một chỉnh thể nhất định.
Như vậy, có thể hiểu một cách khái quát: Hệ thống là tổ hợp các yếu tố
cấu trúc có mối quan hệ, tác động tương hỗ lẫn nhau theo những QL

trong mối quan hệ qua lại ở hệ thốn

những tính chất khác nhau của các hệ thống.
1.2.1.2. Phần tử

đơn vị chức năng của hệ thống.. Để hiểu về hệ thống, cần phải biết trạng thái
của các phần tử và trạng thái của mối liên hệ giữa chúng.

10


Ví dụ, nếu coi tế bào là một hệ thống thì các bào quan là phần tử của hệ
thống tế bào.

Khái niệm hệ thống và phần tử mang tính chất chủ quan và tương đối.
Lênin đã quan niệm hệ thống là cái toàn thể còn phần tử là cái bộ phận và
“trong điều kiện nhất định toàn thể là bộ phận, bộ phận là toàn thể” [16]. Ví dụ,
nếu xét cơ thể là một hệ thống thì các hệ cơ quan là các phần tử. Nhưng hệ cơ
quan lại là hệ thống bao gồm các phần tử là các cơ quan …
1.2.2. Cơ cấu của hệ thống
1.2.2.1. Khái niệm cơ cấu hệ thống
Cơ cấu của hệ thống là sự sắp xếp trật tự của các bộ phận, các phần tử và
các quan hệ giữa chúng theo cùng một dấu hiệu nào đó

.
1.2.2.2. Các kiểu cơ cấu hệ thống
- Cơ cấu cơ học
Là sự liên kết của các phần tử trong hệ thống về mặt cơ học hoặc về mặt
không gian. Xét theo cơ cấu này, chúng ta thường sử dụng khái niệm cấu trúc
tức là những bộ phận có quan hệ với nhau tạo nên một toàn thể về mặt không
gian. Ví dụ, một Nucleotit gồm đường, axit photphoric và bazo nito tương ứng.
- Cơ cấu chức năng
Là xem xét mối quan hệ của các phần tử trong hệ thống một cách toàn
diện hơn, không chỉ bao gồm quan hệ về cấu trúc, mà cả mối quan hệ chức
năng, tức là những mối liên hệ bên trong của sự vật, những mối liên hệ này là
bền vững, quy định đặc điểm của sự vật. Ví dụ, gen cấu trúc gồm 3 vùng cơ
bản: vùng điều hòa, vùng mã hóa, vùng kết thúc. Mỗi vùng có một chức năng
riêng nhưng có liên quan chặt chẽ với nhau.

11


1.2.3. 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].
1.2.4. Môi trƣờng của hệ thống
Môi trường của hệ thống là tập hợp các hệ thống khác không thuộc hệ
thống đang xét, nhưng có quan hệ tác động qua lại với hệ thống.
, hệ thống có thể phát triển
hoặc bị diệt vong. Môi trường cũng có thể tác động bất lợi lên hệ thống làm cho
các phần tử trong hệ thống bị rối loạn về cấu trúc và chức năng đó là hiện
tượng nhiễu hệ thống.
Môi trường thường xuyên tác động lên hệ thống vì vậy khi xét mối quan
hệ của hệ thống và môi trường phải dựa trên quan điểm lịch sử.
Mối quan hệ qua lại của hệ thống và môi trường của hệ thống được xác
định bằng đầu vào và đầu ra của hệ thống. Đầu vào của hệ thống là tất cả
12


những gì mà môi trường tác động vào hệ thống; còn đầu ra của hệ thống là
phản ứng của hệ thống trở lại môi trường.

Hiệu quả hoạt động của hệ thống phụ thuộc vào:
- Xác định hợp lý đầu vào và đầu ra của hệ thống.
- Khả năng biến đổi nhanh, chậm các yếu tố đầu vào để cho yếu tố đầu ra.
- Các hình thức biến đổi những yếu tố đầu vào cho ra các yếu tố đầu ra.
Tập hợp các đầu ra của hệ thống trong khoảng thời gian nhất định tạo
thành hành vi của hệ thống. Khả năng kết hợp giữa đầu vào và đầu ra của hệ
thống xét ở một thời điểm nhất định tạo thành trạng thái của hệ thống.
1.2.5. Những nguyên lý của lý thuyết hệ thống
- Nguyên lý tính chỉnh thể - thống nhất.
- Nguyên lý tính phức thể, tương tác đa biến
- Nguyên lý cân bằng nội tại.
- Nguyên lý hướng đích cân bằng .
- Nguyên lý tự điều chỉnh/tự phân hoá.
- Nguyên lý tính trồi.
- Nguyên lý cấu trúc hành vi, phân cấp.
1.2.6. Những tính chất cơ bản của cơ cấu hệ thống
Các phần tử trong hệ thống đã tác động qua lại với nhau tạo nên những
tính chất cơ bản của hệ thống [16], đó là :
- Tính đa dạng
Một hệ thống thực tế có rất nhiều cơ cấu khác nhau, tuỳ theo từng dấu
hiệu quan sát, đó là sự chồng chất cơ cấu của hệ thống.
- Tính ổn định tƣơng đối
Cơ cấu của hệ thống có tính ổn định tương đối trong một thời điểm
xác định. Trong một phạm vi nhất định, tính ổn định này sẽ tạo ra một trật
tự bên trong của các phần tử, điều đó làm cho cơ cấu được coi như một tổ

13


chức, một trật tự của các phần tử - một chỉnh thể thống nhất tạo ra “thế

năng của hệ thống”.
, các hệ thống phản hồi
càng đan xen, thì các hệ thống càng bền vững và càn

đó là một số hệ thống phức tạp (như các hệ thống sinh học) sử dụng các cách
kiểm soát đa diện chứ không phải cách đơn giản, và vì thế có nhiều cơ hội
sống sót hơn. Tương tự như vậy, sự đa dạng gen tạo cho hệ sinh thái có khả
năng thích ứng tốt hơn đối với sức ép môi trường, đa dạng văn hóa cũng giúp
cho xã hội bền vững hơn.
Các hệ phức tạp thường thường tiến hóa từ các hệ đơn giản hơn. Tính
phức tạp sẽ phát triển nếu tạo ra sự thích ứng ưu thế hơn thế hệ đi trước. Các hệ
thống phức tạp hơn chỉ có khả năng sinh tồn nếu hệ thực sự bền vững, vì thực
tế chúng phải chịu đựng nhiều can thiệp hơn trong quá trình tồn tại.
- Tính cân bằng động
Sự tác động của các phần tử tạo ra sự cân bằng của hệ thống. Nhưng cơ
cấu của hệ thống luôn luôn biến đổi, tạo ra “động năng” của hệ thống, bắt đầu
từ sự thay đổi của các quan hệ giữa các phần tử, các bộ phận, các phân hệ trong
khuôn khổ của cơ cấu cũ; đến một mức độ nào đó sẽ làm cho cơ cấu thay đổi,
nó chuyển sang một trạng thái khác về chất hoặc trở thành một cơ cấu khác.
Sự kết hợp giữa tính ổn định tương đối và tính cân bằng động trong hệ
thống đã đảm bảo cho hệ thống không ngừng vận động phát triển theo xu thế
tối ưu hoá, hợp lý hoá các mối quan hệ trong một tổng thể chung.
Khi nói cấu trúc của hệ thống đã thay đổi tức là hệ đã chuyển từ trạng
thái ổn định này sang trạng thái ổn định khác, các thay đổi cấu trúc có ý nghĩa
hết sức quan trọng: đó là những thay đổi về chất và những thay đổi không thể
đảo ngược được.

14

- Tính kiểm soát thứ bậc
Thứ bậc là các cấp độ phức tạp của một hệ thống. Một hệ thống luôn
luôn được tạo thành từ các hệ thống con (bậc dưới), và chính nó lại là thành tố
của một hệ thống lớn hơn (hệ cao hơn nó - bậc cao hơn). Vì thế hệ thống luôn
có tính thứ bậc. Kiểm soát thứ bậc là sự áp đặt chức năng mới, ứng với mỗi thứ
bậc, so với các thứ bậc thấp hơn. Sự kiểm soát có tính kích động (khi một số
hoạt động được hoạt hóa), hoặc có tính kìm hãm (khi một số hoạt động trở
nên trì trệ).
Một trong những thách thức của các hệ thống môi trường là sự tự kìm hãm
quá đáng (tạo ra khả năng thích ứng kém trước những hoàn cảnh mới và sự tự
kiểm soát hời hợt (giảm năng suất của hệ thống, có thể tạo ra rủi ro do các quá trình
nội lực của hệ thống vượt ra khỏi ranh giới hệ thống, gây tan rã hệ).
- Tính lan truyền thông tin
Lan truyền thông tin nhằm gây tác động điều chỉnh và phản hồi. Thông
tin được lan truyền từ tác nhân điều khiển đến tác nhân bị điều khiển để thực
hiện chức năng kiểm soát của tác nhân điều khiển. Thông tin cũng lan truyền
ngược từ tác nhân bị điều khiển đến tác nhân điều khiển làm cho tác nhân điều
khiển có khả năng giám sát sự phục tùng của tác nhân bị điều khiển, từ đó có
thể điều chỉnh hoạt động giám sát trong tương lai. Mạng phản hồi kích động và
kìm hãm, do đó, là cốt lõi của quá trình lan truyền. Nếu tác nhân bị điều khiển
không tạo được sự đáp ứng phù hợp trước tín hiệu cuối cùng phát ra từ tác nhân
điều khiển, thì tác nhân điều khiển phải phát lại tín hiệu hoặc tăng cường tín
hiệu. Nếu tác nhân bị điều khiển đáp ứng thái quá thì tác nhân điều khiển có thể
phải gửi những tín hiệu điều chỉnh để kìm hãm bớt.
- Tính ì và tính hỗn loạn
Tính ì là sự ổn định của một trạng thái giúp hệ thống tách khỏi các
trạng thái khác. Khi ở trong trạng thái ì. Một hệ thống có xu thế duy trì
nguyên trạng cho đến khi có một tác động bên ngoài đủ mạnh hoặc một biến

15

đổi bên trong đủ mạnh để chuyển hệ thống ra khỏi trạng thái ì ban đầu. Lực ì
có thể rất mạnh hoặc rất yếu. Một hệ thống có thể vận hành qua một loạt
trạng thái ì, lần lượt vượt qua từng trạng thái một (mỗi trạng thái ì đòi hỏi hệ
phải dừng một khoảng thời gian).
Tính hỗn loạn là hành vi hỗn loạn không thể dự báo được xảy ra bên
trong một hệ xác định. Những hành vi như vậy cực kỳ nhạy cảm với các thay
đổi nhỏ, khiến cho chỉ có thể dự báo được các hành vi dài hạn của hệ một
cách không mấy chính xác.
Bertalanfyy (1968) [25] là người đầu tiên xây dựng các khái niệm về hệ
cô lập và hệ mở. Sự phân biệt giữa hệ cô lập và hệ mở phụ thuộc vào tính chất
nhiệt động lực học. Ở đây cần phải nhắc lại một trong những QL vật lý quan
trọng nhất, đó là định luật thứ hai về nhiệt động lực học. Định luật này cho
rằng: "
". Đây là một định luật cốt lõi
của LTHT. Rõ ràng là, trong số tất cả các cách có thể dùng để sắp xếp các yếu
tố cấu trúc tạo ra hệ thống, bất kể hệ thống đó là một bông hoa hay một chiếc
máy tính, thì các dạng hình thái - vốn là cấu trúc có trật tự nhất và tạo ra các hệ
thống con có chức năng riêng biệt - lại là không điển hình nhất, và phần lớn các
dạng hình thái thực ra chẳng có gì hơn là những mớ hỗn độn của các phần tử
riêng biệt. Định luật thứ hai chỉ rõ rằng, theo thời gian, ngay cả các hệ thống có
trật tự cao cũng sẽ bị xuống cấp thành các hệ thống có trật tự thấp hơn. Lượng
"vô trật tự” trong một hệ thống có thể được đo lường và được gọi là entropy
của hệ thống". Định luật thứ hai nói rằng, entropy (đại lượng đo nhiễu loạn
trong một hệ thống) của bất cứ hệ thống nào không được cung cấp năng lượng,
chắc chắn sẽ tăng theo thời gian. Điều đó giải thích tại sao vật gì rồi cũng sẽ bị
phân hủy và bị tiêu vong.
Sự sống là một quá trình giảm entropy. Hệ thống sống có khả năng xây
dựng, tái sinh và tạo ra trật tự, lý do cho rằng sự sống có thể tồn tại là bởi vì

16