(Luận văn thạc sĩ) vận dụng tiếp cận hệ thống để tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học sinh thái học cấp độ trên cơ thể, sinh học 12 trung học phổ thông
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2 MB, 121 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
TRƢƠNG VŨ THU HẰNG
VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG ĐỂ TÍCH HỢP GIÁO DỤC BẢO
VỆ MÔI TRƢỜNG TRONG DẠY HỌC SINH THÁI HỌC CẤP ĐỘ
TRÊN CƠ THỂ, SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC
Hà Nội - 2013
i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
TRƢƠNG VŨ THU HẰNG
VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG ĐỂ TÍCH HỢP GIÁO DỤC BẢO
VỆ MÔI TRƢỜNG TRONG DẠY HỌC SINH THÁI HỌC CẤP ĐỘ
TRÊN CƠ THỂ, SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC
Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN SINH HỌC)
Mã số: 60 14 10
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Đinh Quang Báo
Hà Nội - 2013
ii
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này tơi xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường,
các thầy cô trong phịng đào tạo và các thầy cơ giáo bộ mơn, trường đại học
Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện, giảng
dạy và đóng góp nhiều ý kiến, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian
học tập và nghiên cứu tại trường.
Xin cảm ơn Cục Quản lý Khoa học công nghệ và môi trường – Bộ
Công an đã tạo điều kiện cho tơi học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn.
Xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới GS.TS. Đinh Quang Báo đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong suốt q trình nghiên cứu.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng mơn đã có những ý
kiến góp ý cho tơi hồn chỉnh luận văn, ủng hộ tôi về mặt tinh thần và tạo
điều kiện tốt nhất cho tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Hà Nội, tháng 12 năm 2013
Học viên
Trƣơng Vũ Thu Hằng
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BVMT
Bảo vệ môi trường
DTST
Diễn thế sinh thái
ĐC
Đối chứng
GDMT
Giáo dục môi trường
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
HST
Hệ sinh thái
PPDH
Phương pháp dạy học
QT
Quần thể
QTSV
Quần thể sinh vật
QX
Quần xã
QXSV
Quần xã sinh vật
SGK
Sách giáo khoa
SQ
Sinh quyển
STH
Sinh thái học
SV
Sinh vật
TCHT
Tiếp cận hệ thống
TCS
Tổ chức sống
THPT
Trung học phổ thông
TN
Thực nghiệm
VC&NL
Vật chất và năng lượng
iv
MỤC LỤC
Lời cảm ơn ................................................................................................... i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ...................................................... iv
Danh mục các bảng ................................................................................... vii
Danh mục các hình ...................................................................................viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI................ 5
1.1. Cơ sở lí luận của đề tài. ........................................................................ 5
1.1.1. Khái niệm về hệ thống. ........................................................................... 5
1.1.2. Tiếp cận hệ thống .................................................................................... 8
1.1.3. Tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học ....................................... 11
1.1.4. Khái niệm giáo dục bảo vệ môi trường................................................. 16
1.1.5. Tích hợp giáo dục mơi trường trong dạy học Sinh học ........................ 18
1.2. Cơ sở thực tiễn của đề tài ................................................................... 19
1.2.1. Thực trạng giáo dục bảo vệ môi trường ở trường THPT hiện nay ....... 19
1.2.2. Thực trạng dạy học tiếp cận hệ thống ở trường THPT hiện nay ....... 25
1.2.3. Thực trạng vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh thái học ... 26
1.2.4. Nguyên nhân của thực trạng ................................................................. 28
Chƣơng 2: VẬN DỤNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG ĐỂ TÍCH HỢP
GIÁO DỤC BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG TRONG DẠY HỌC SINH THÁI
HỌC CẤP ĐỘ TRÊN CƠ THỂ, SINH HỌC 12 THPT ........................ 30
2.1. Chương trình Sinh học trung học phổ thông ....................................... 30
2.1.1. Đặc điểm chương trình Sinh học trung học phổ thơng ......................... 30
2.1.2. Phân tích nội dung Sinh thái học cấp độ trên cơ thể trong chương
trình và sách giáo khoa Sinh học 12 trung học phổ thơng. ......................... 32
2.2. Quy trình thiết kế và tổ chức bài học Sinh thái học tích hợp giáo dục
môi trường ................................................................................................ 41
2.2.1. Xác định mục tiêu ................................................................................. 41
2.2.2. Xác định nội dung và mức độ tích hợp giáo dục môi trường ............... 45
v
2.2.3. Xác định phương pháp dạy học để tổ chức hoạt động học tập ............. 49
2.2.4. Xác định hình thức dạy học khi tích hợp giáodục mơi trường .......... 53
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ............................................... 55
3.1. Mục đích thực nghiệm ........................................................................ 55
3.2. Nội dung thực nghiệm ........................................................................ 55
3.3. Phương pháp thực nghiệm .................................................................. 55
3.3.1. Chọn trường thực nghiệm ................................................................ 55
3.3.2. Chọn học sinh thực nghiệm ............................................................. 56
3.3.3. Chọn giáo viên dạy thực nghiệm ..................................................... 56
3.3.4. Phương án thực nghiệm ................................................................... 56
3.4. Kết quả thực nghiệm .......................................................................... 56
3.4.1. Phân tích định lượng ............................................................................. 56
3.4.2. Phân tích định tính .......................................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .......................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 73
PHỤ LỤC ................................................................................................. 77
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1
So sánh các điểm đặc trưng của hai cách tiếp cận phân
11
tích và tổng hợp
Bảng 1.2
Kết quả khảo sát dành cho giáo viên về thực trạng giáo
20
dục môi trường ở trường THPT
Bảng 1.3
Kết quả khảo sát dành cho học sinh về thực trạng giáo
23
dục môi trường ở trường THPT
Bảng 1.4
Kết quả điều tra thực trạng dạy học tiếp cận hệ thống ở
25
trường THPT
Bảng 1.5
Kết quả khảo sát dành cho giáo viên về thực trạng vận
26
dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh thái học
Bảng 2.1
Mức độ tích hợp giáo dục mơi trường trong chương trình
46
Sinh thái học cấp độ trên cơ thể, Sinh học 12 THPT
Bảng 2.2
Các đặc điểm cấu trúc quần xã
50
Bảng 2.3
Các khuynh hướng trong sự phát triển của quần xã
51
Bảng 2.4
So sánh các loại diễn thế sinh thái
52
Bảng 3.1
Thống kê điểm các bài kiểm tra trong thực nghiệm
58
Bảng 3.2
Tần suất điểm các bài kiểm tra lần 1 trong thực nghiệm
59
Bảng 3.3
Tần suất điểm các bài kiểm tra lần 2 trong thực nghiệm
60
Bảng 3.4
Kiểm định
điểm các bài kiểm tra trong thực nghiệm lần 1
62
Bảng 3.5
Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra trong thực
62
X
nghiệm lần 1
Bảng 3.6
Kiểm định
điểm các bài kiểm tra trong thực nghiệm lần 2
63
Bảng 3.7
Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra trong thực
64
X
nghiệm lần 2
Bảng 3.8
Tổng hợp điểm các bài kiểm tra độ bền kiến thức sau
64
thực nghiệm
Bảng tần suất các bài kiểm tra độ bền kiến thức số 1
65
Bảng 3.10 Bảng tần cuất các bài kiểm tra độ bền kiến thức số 2
66
Bảng 3.9
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1
Sắp xếp dạng khơng gian
7
Hình 1.2
Sắp xếp dạng cành cây
7
Hình 1.3
Mối quan hệ giữa hệ thống và mơi trường
14
Hình 1.4
Các thành tố của hệ thống sống
15
Hình 2.1
Sơ đồ cấu trúc chương trình Sinh học ở trường THPT
30
Hình 2.2
Sơ đồ cấu trúc nội dung Sinh thái học 12 THPT
33
Hình 3.1
Đồ thị điểm trung bình các bài kiểm tra lần 1 trong thực nghiệm
59
Hình 3.2
Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra lần 1 trong thực nghiệm
59
Hình 3.3
Đồ thị điểm trung bình các bài kiểm tra lần 2 trong thực nghiệm
60
Hình 3.4
Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra lần 2 trong thực nghiệm
61
Hình 3.5
Đồ thị điểm trung bình các bài kiểm tra sau thực nghiệm
65
Hình 3.6
Đồ thị tần suất các bài kiểm tra độ bền kiến thức số 1
65
Hình 3.7
Đồ thị tần suất các bài kiểm tra độ bền kiến thức số 2
66
viii
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Xã hội ngày càng phát triển, kinh tế ngày càng đi lên thì mơi trường
càng ngày càng bị ảnh hưởng nặng nề. Chỉ trong thời gian vài thập kỉ, nhân
loại đã phá hủy môi trường sống của các lồi SV và của chính con người một
cách mạnh mẽ. Những khu rừng rậm rạp ngày càng thu hẹp thay vào đó là đất
trống đồi trọc. Những nhà máy với những ống khói đen ngịm chiếm dần chỗ
của những cánh đồng xanh mướt. Môi trường hiện tại đang có những thay đổi
bất lợi cho con người: hạn hán, lũ lụt, sóng thần, động đất... diễn ra ngày càng
phức tạp. Mực nước biển dâng cao, tầng ozon bị thủng đe dọa đời sống của
con người trên khắp hành tinh. Trước khi quá muộn, chúng ta phải có những
biện pháp BVMT. Một trong những biện pháp đó là giáo dục ý thức BVMT
cho thế hệ trẻ, những chủ nhân tương lai của đất nước. Giáo dục BVMT cho
HS là việc làm có tác dụng rộng lớn, sâu sắc và bền vững. Nó cung cấp cho
HS những kiến thức cơ bản về môi trường, tăng cường sự hiểu biết về mối
quan hệ tác động qua lại giữa con người với tự nhiên trong sinh hoạt và lao
động sản xuất, góp phần hình thành ở HS ý thức thái độ và hành động đúng
đắn để BVMT.
Từ những năm cuối của thế kỉ 20, Sinh học phát triển ngày càng mạnh
mẽ, người ta nói thế kỉ 21 được xem là thế kỉ của công nghệ sinh học. Khối
lượng kiến thức sinh học ngày càng tăng lên một cách nhanh chóng. Để HS có
thể tiếp thu được kiến thức ngày càng nhiều, địi hỏi GV và HS phải có những
cách tiếp cận kiến thức hiệu quả. Một trong những cách tiếp cận đó là quan
điểm cấu trúc hệ thống. Tuy nhiên, việc giảng dạy và học tập mơn Sinh học
hiện nay cịn nhiều hạn chế, chưa phát huy được năng lực tư duy hệ thống,
chưa phát huy được khả năng sáng tạo của HS để giải quyết các vấn đề trong
thực tiễn cuộc sống nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực.
Quan điểm hệ thống đã được đưa vào trong giáo dục từ lâu, đặc biệt đã
được quán triệt trong xây dựng chương trình và SGK THPT. Tuy nhiên, nhiều
1
GV còn lúng túng trong vấn đề nhận thức logic của các hệ thống sống từ cấp
độ tế bào → cơ thể → QT → QX → HST. Đặc biệt, phần STH lớp 12 theo
chương trình mới có nhiều đổi mới cả về cấu trúc chương trình và nội dung
kiến thức, vì vậy, nhiều GV cịn lúng túng trong cách soạn giáo án và dạy
học. Việc thiết kế và dạy học theo cách TCHT sẽ giúp GV khắc phục được
các nhược điểm nêu trên, giúp HS rèn luyện và phát triển tư duy hệ thống.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài :Vận dụng tiếp cận
hệ thống để tích hợp giáo dục bảo vệ mơi trường trong quá trình dạy học
phần Sinh thái học cấp độ trên cơ thể chương trình Sinh học lớp 12 Trung
học phổ thơng.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng TCHT trong dạy học STH cấp độ trên cơ thể, Sinh học 12
THPT nhằm tích hợp giáo dục BVMT, phát triển năng lực nhận thức cho HS
và năng lực giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống.
3. Khách thể, đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học phần STH cấp độ trên cơ
thể, Sinh học 12 THPT.
- Đối tượng nghiên cứu: Vận dụng TCHT để tích hợp giáo dục BVMT
trong dạy học STH cấp độ trên cơ thể, Sinh học 12 THPT.
4. Giả thuyết khoa học
Bằng việc vận dụng TCHT có thể tích hợp giáo dục BVMT và góp
phần nâng cao năng lực nhận thức, rèn luyện kĩ năng giải quyết vấn đề
trong thực tiễn cho HS trong quá trình dạy học STH cấp độ trên cơ thể,
Sinh học 12 THPT.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài: Nghiên cứu bản chất TCHT cấp độ
tổ chức sống, giáo dục BVMT, dạy học tích hợp, phương pháp, biện pháp dạy
học phần STH cấp độ trên cơ thể - Sinh học 12 THPT.
- Điều tra thực trạng dạy - học theo TCHT, giáo dục BVMT, việc tích
2
hợp giáo dục BVMT trong dạy học Sinh học và việc vận dụng TCHT để tích
hợp giáo dục BVMT trong dạy học STH – Sinh học 12 THPT.
- Nghiên cứu nội dung chương trình STH – Sinh học 12 THPT từ đó đề
xuất nội dung và các hướng tích hợp GDMT.
- Vận dụng TCHT để tích hợp GDMT trong dạy học phần STH cấp độ
trên cơ thể - Sinh học 12 THPT.
- Tổ chức TN sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của đề tài.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu và những biện pháp thu thập thông tin
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu tổng quan lý thuyết về hệ thống, TCHT hệ thống sống, giáo
dục BVMT, dạy học tích hợp làm cơ sở để vận dụng TCHT tích hợp giáo dục
BVMT trong dạy học phần STH cấp độ trên cơ thể - Sinh học 12 THPT.
Nghiên cứu, phân tích nội dung, chương trình SGK phần STH - Sinh học
12 THPT để xác định được những kiến thức, kỹ năng, thái độ mà HS cần đạt
được, khả năng tích hợp giáo dục BVMT.
6.2. Phương pháp điều tra
- Thiết kế và sử dụng phiếu điều tra, phỏng vấn GV, HS nhằm tìm hiểu
nhận thức của GV về TCHT, giáo dục BVMT, tích hợp giáo dục BVMT trong
dạy học Sinh học và vận dụng TCHT để tích hợp giáo dục BVMT trong dạy
học Sinh học.
6.3. Phương pháp TN sư phạm
- TN có ĐC.
6.4. Phương pháp thống kê tốn học
- Xử lý số liệu bằng phương pháp thống kê toán học để đánh giá các kết
quả thu được với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel.
7. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn
được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài
3
Chương 2: Vận dụng tiếp cận hệ thống để tích hợp giáo dục bảo vệ môi
trường trong dạy học Sinh thái học cấp độ trên cơ thể, Sinh học 12 trung học
phổ thông
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
4
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở lí luận của đề tài
1.1.1. Khái niệm về hệ thống
1.1.1.1. Định nghĩa hệ thống
Ngày nay thuật ngữ hệ thống được sử dụng rất nhiều trong khoa học,
trong thực tiễn đời sống và sản xuất. Thuật ngữ này được định nghĩa trong
cơng trình “Học thuyết chung về hệ thống” xuất bản năm 1954 của Ludwig
von Bertalanffy, nhà sinh vật học người Áo. Theo ông “Hệ thống là một tổng
thể duy trì sự sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó”. [33]
Cịn theo Miler thì “hệ thống là tập hợp các yếu tố cùng với những mối
quan hệ tương tác giữa chúng với nhau” [32]. Như vậy Miler đã coi mối quan
hệ giữa các thành tố cấu tạo là một trong những thành phần của hệ thống.
Trong cuốn “Phân tích hệ thống và ứng dụng”, Hoàng Tụy cho rằng
“Hệ thống là một tổng thể gồm nhiều yếu tố, bộ phận quan hệ và tương tác
với nhau và với môi trường xung quanh một cách phức tạp” [38 ]. Định nghĩa
này đề cập đến cả mối quan hệ giữa các yếu tố với môi trường.
Theo từ điển tiếng Việt thì “Hệ thống là tập hợp nhiều yếu tố, đơn vị
cùng loại hoặc cùng chức năng có quan hệ với nhau chặt chẽ làm thành một
thể thống nhất”.[31]
Như vậy, mặc dù có nhiều cách định nghĩa về hệ thống nhưng chung quy
lại có thể hiểu: hệ thống là tập hợp các yếu tố có sự liên hệ, tác động qua lại lẫn
nhau và với môi trường bên ngoài theo những quy luật nhất định tạo thành một
chỉnh thể thống nhất với những đặc tính nổi trội, đặc trưng cho hệ thống.
1.1.1.2. Chức năng của hệ thống
Một hệ thống là một tập hợp các thành tố tương tác với nhau. Sự thay
đổi một thành tố sẽ dẫn đến sự thay đổi một thành tố khác, từ đó dẫn đến thay
đổi thành tố thứ ba... Bất cứ một tương tác nào trong hệ thống cũng vừa có
5
tính ngun nhân, vừa có tính điều khiển. Rất nhiều tương tác có thể liên kết
với nhau thành chuỗi tương tác nguyên nhân - kết quả[22].
Một hệ thống thường có nhiều chức năng, trong đó có ít nhất một chức
năng chính và nhiều chức năng phụ. Các thành tố tạo nên hệ thống cũng có
những chức năng riêng thuộc hai nhóm cơ bản:
- Chức năng kiểm sốt (gây biến đổi thành tố khác).
- Chức năng bị kiểm soát (bị các thành tố khác gây biến đổi).
1.1.1.3. Tính chất của hệ thống
Hệ thống rất đa dạng về hình thức cấu trúc, qui mơ và chức năng, song,
chúng có những tính chất cơ bản sau:
- Tính tƣơng tác: Những bộ phận - phân hệ hay phần tử của hệ thống
có tác động tương hỗ với nhau. Nếu tác động vào một phân hệ, một phần tử
làm cho nó biến động, thay đổi sẽ gây ra những biến đổi của những phần tử
khác, phân hệ khác. Những tác động đó là trực tiếp hay gián tiếp, lớn hay nhỏ
phụ thuộc vào vai trò và chức năng của các phần tử và phân hệ.
Do tính chất cơ bản của hệ thống các phần tử có quan hệ và có tác
động qua lại lên bất kỳ một thay đổi nào về chất hay về lượng của một
phần tử hoặc một phân hệ khác và toàn hệ thống. Ngược lại, mọi sự thay
đổi về lượng cũng như về chất của hệ thống cũng tác động đến các phân
hệ và các phần tử của hệ thống thông qua những mối quan hệ tương tác
này mà hệ thống ln có tính thống nhất, hồn chỉnh. Điều này có nghĩa
là phải coi hệ thống là một thực thể vận động. Thay đổi trong những thành
phần của hệ thống và những hoạt động của các phần tử trong hệ thống sẽ
được xem xét từ quan điểm hoạt động bao quát của hệ thống.
- Tính thống nhất của hệ thống với mơi trƣờng bên ngồi: Mơi
trường ngồi là tất cả những gì bên ngồi hệ thống có tác động đến hệ thống
và cũng chịu những tác động ngược lại từ hệ thống. Khi nghiên cứu phân tích
một hệ thống khơng những phải chú ý đến tính chất thống nhất bên trong của
6
chúng, mà cịn phải quan tâm thích đáng đến tính thống nhất và tác động qua
lại của hệ thống với mơi trường bên ngồi.
- Tính ổn định: Hệ thống có tính ổn định tương đối. Nói chung, các hệ
thống càng phức tạp, các hệ phản hồi càng đan xen thì các hệ thống càng bền
vững và có khả năng chống lại sự biến đổi tốt hơn. Theo đó, các hệ thống
phức tạp thường có tính ổn định cao hơn.
1.1.1.4. Phân loại hệ thống
Khi nghiên cứu hệ thống cần nghiên cứu toàn diện các phần tử của hệ
thống trong mối quan hệ tương tác với nhau, nghiên cứu phân tích vị trí của
mỗi phần tử trong hệ thống. Do đó cần nghiên cứu về phân loại các kiểu cấu
trúc, các kiểu hệ thống nhằm sử dụng một cách hiệu quả nhất. Trên cơ sở
phân tích nhiều thể loại tổng thể, phân tích các hình thức sắp xếp của các
phần tử tạo thành tổng thể, phân tích các dạng tương tác của các phần tử có
thể phân loại chúng thành nhiều dạng cơ bản như sau:
- Dạng cấu trúc phân loại: Đây là dạng cấu trúc gồm nhiều thành phần,
trong đó thành phần nào bao gồm trong mình các thành phần khác thì nó chiếm vị
trí cao hơn, thang bậc cao hơn trong hệ thống. Cấu trúc này có hai hình thức sắp
xếp: Sắp xếp dạng khơng gian (hình 1.1) và sắp xếp dạng cành cây (hình 1.2)
I2
I
I1
II1
II
III1
III
II2
III2
Hình 1.1. Sắp xếp dạng khơng gian
7
Hình 1.2. Sắp xếp dạng cành cây
- Dạng cấu trúc quan hệ: Mỗi cấu trúc đều có các phần tử và các mối
quan hệ giữa chúng. Do đó khi nghiên cứu cần phải nghiên cứu đầy đủ các
phần tử và các mối quan hệ giữa chúng, phải kết hợp phương pháp quy nạp,
trừu tượng hoá, khái qt hố nội dung nhằm tìm ra cấu trúc, các phần tử và
các mối quan hệ qua lại giữa chúng, đủ làm cơ sở khái quát hệ thống.
- Hệ thống kín và hệ thống mở: Theo L. Bertalanffy: Hệ thống kín là hệ
thống chỉ có quan hệ năng lượng với mơi trường. Đó là trạng thái cân bằng
động hoặc cân bằng liên tục.
Hệ thống mở là hệ thống có tiếp nhận các dịng vật chất, năng lượng và
dịng thơng tin từ mơi trường, tự mình xử lí các dịng đó rồi lại chuyển tiếp trở
lại môi trường. Như thế, ở hệ thống mở ln có q trình chuyển hố và đổi tiếp.
1.1.2. Tiếp cận hệ thống
1.1.2.1. Khái niệm tiếp cận hệ thống
Tiếp cận được hiểu là cách tiến đến đối tượng, nghiên cứu đối tượng
theo cách như thế nào.
TCHT là xem xét một đối tượng nghiên cứu như là một hệ thống lớn
bao gồm những hệ con. Hệ con gồm những hệ nhỏ hơn, giữa các bộ phận
trong một hệ con và giữa các hệ con với nhau cũng như giữa hệ lớn với mơi
trường cũng có mối tương tác xác định. Nhờ mối tương tác này mà hệ thống
có những thuộc tính mới, những chất lượng mới vốn khơng có ở các bộ phận
riêng lẻ, chưa từng có trước đó và khơng phải là số cộng các tính chất của các
bộ phận (ngun lý tính trồi - Emergence). Đó là những chất lượng mới mang
tính tồn vẹn hay tính tích hợp của hệ thống. Tồn hệ thống là một chỉnh thể
có khả năng tự điều chỉnh tự thân vận động và phát triển không ngừng.
TCHT trong học thuyết của Benalanffy là sự kết hợp giữa phương pháp
phân tích và tổng hợp. Bertalanffy cho rằng tất cả các hệ thống được các nhà
vật lý nghiên cứu là hệ thống cô lập - hệ thống khơng có tương tác gì (trao đổi
VC&NL) với mơi trường bên ngồi.[42]
8
Tuy nhiên, là một nhà sinh học, Bertalanffy biết rằng những giả thuyết
như vậy là không thể áp dụng cho hầu hết các hiện tượng tự nhiên. Tách rời
khỏi môi trường xung quanh, SV sống sẽ nhanh chóng đi đến cái chết vì thiếu
ơxy, nước và thức ăn. Các cấp TCS là những hệ thống mở: chúng không thể
tồn tại nếu thiếu sự trao đổi liên tục VC&NL với môi trường. Điểm đặc trưng
của hệ thống mở là sự tương tác với các hệ thống bên ngoài khác. Sự tương
tác này có hai thành phần: đầu vào - những gì từ bên ngoài đi vào hệ thống và đầu ra - những gì từ bên trong rời khỏi hệ thống ra mơi trường. Khi nói đến
bên trong và bên ngồi của một hệ thống, chúng ta cần phân biệt được hệ
thống và mơi trường của nó. Hệ thống và mơi trường được phân biệt bởi một
ranh giới được gọi là ranh giới của hệ thống.
TCHT là phương pháp luận để nghiên cứu hệ sống trên cơ sở phân tích
những dấu hiệu bản chất của hệ sống: hệ có tổ chức trong mối quan hệ mật
thiết giữa cấu trúc – cấu trúc và cấu trúc - chức năng. Hệ mở có khả năng tự
điều chỉnh duy trì những hằng số sinh học ổn định tương đối, mang các đặc
trưng cơ bản của sự sống và hệ luôn vận động để phát triển, được thể hiện
trong mỗi cấp độ TCS.
Nguyễn Đình Hịe và Vũ Văn Hiếu đã phát biểu khái niệm TCHT một
cách ngắn gọn như sau: TCHT là cách nhìn nhận thế giới qua cấu trúc hệ thống,
thứ bậc và động lực của chúng, đó là một cách tiếp cận tồn diện và động.[22]
1.1.2.2. Phương pháp tiếp cận hệ thống
Có hai hướng tiếp cận vấn đề khi thực hiện các nghiên cứu trong thực
tế: tiếp cận dựa trên các thành tố và tiếp cận dựa trên tổng thể, thực chất đây
là phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp. Sự thống nhất giữa hai
phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống đã sản sinh ra phương
pháp TCHT.
Tiếp cận phân tích và tiếp cận tổng hợp khơng những khơng đối lập
nhau, hay loại trừ nhau mà cịn bổ sung cho nhau. Tiếp cận phân tích phân
9
chia hệ thống thành các thành tố cơ bản nhằm nghiên cứu các chi tiết và tìm
hiểu các loại quan hệ tồn tại giữa chúng. Thông qua việc biến đổi từng yếu tố,
tiếp cận phân tích tìm ra các quy luật chung cho phép người phân tích dự đốn
các tính chất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Để có thể dự đốn
thì cần phải tìm ra được các quy luật về sự tổ hợp của các thuộc tính cơ bản.
Khi đó các quy luật thống kê có thể được áp dụng, cho phép nhà phân tích
hiểu được hành vi của một tập hợp đơn giản [22].
Quy luật về sự tổ hợp các thuộc tính cơ bản khơng áp dụng được với
các hệ thống có tính phức tạp cao, cấu thành bởi các thành tố đa dạng liên
kết với nhau thông qua các tương tác mạnh mẽ. Các hệ thống đó phải được
tiếp cận bằng các phương pháp mới trong TCHT. Mục đích của các phương
pháp mới nhằm nghiên cứu hệ thống dựa trên tính tổng thể, phức tạp và luôn
vận động của hệ thống. Thông qua mô phỏng hệ thống, nhà nghiên cứu có
thể quan sát các tác động của các loại hình tương tác khác nhau giữa các
thành tố của hệ thống trong một khoảng thời gian. Nghiên cứu về hành vi
theo thời gian giúp xác định các quy luật để thay đổi hệ thống hoặc thiết kế
các hệ thống.
Cách tiếp cận tổng hợp về cơ bản khác với cách tiếp cận phân tích bộ
phận. Phân tích đối tượng tập trung vào việc tách bạch từng phần của đối
tượng được nghiên cứu. Ngược lại tiếp cận tổng hợp tập trung vào cách đối
tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác của hệ thống chứa
nó. Điều này có nghĩa là thay vì cơ lập những phần ngày càng nhỏ hơn của hệ
thống được nghiên cứu thì tiếp cận tổng hợp làm việc bằng cách mở rộng góc
nhìn, tính tới sự tương tác giữa các thành phần và mơi trường. Chính sự tương
tác này làm nảy sinh những kết luận đáng chú ý so với những kết luận do
phân tích thành phần mang lại.
10
Bảng 1.1. So sánh các điểm đặc trưng của hai cách tiếp cận phân tích
và tổng hợp [22]
Tiếp cận phân tích
Cơ lập, tập trung vào từng thành tố
Tiếp cận hệ thống
Hợp nhất và tập trung vào tương tác
giữa các thành tố
Nghiên cứu bản chất của tương tác
Nghiên cứu các tác động của tương tác
Nhấn mạnh vào tính chính xác của Nhấn mạnh vào nhận thức chung
chi tiết
Thay đổi từng yếu tố
Thay đổi đồng thời một nhóm các yếu
tố
Khơng phụ thuộc vào thời gian; các Hợp nhất với thời gian và khơng thể
hiện tượng được xem như có thể đảo đảo ngược
ngược
Xác nhận sự kiện thơng qua các thí Xác nhận sự kiện thông qua so sánh
nghiệm kiểm chứng trong phạm vi hành vi của mơ hình vẫn thực tế khách
một học thuyết
quan
Sử dụng các mơ hình chính xác và chi Sử dụng các mơ hình thiếu chặt chẽ để
tiết ít có ứng dụng trong thực tế
có thể được sử dụng như nền tảng của
tri thức nhưng hữu ích trong việc ra
quyết định và hành động
Là cách tiếp cận hiệu quả nếu các Là cách tiếp cận hiệu quả nếu các
tương tác tuyến tính và yếu
tương tác khơng tuyến tính và mạnh
Dẫn tới giáo dục chuyên ngành hẹp Dẫn tới giáo dục đa ngành
(đơn ngành)
Dẫn tới hành động được lập trình chi Dẫn tới hành động được xác định
tiết
thông qua các mục tiêu
Sở hữu các chi tiết ít xác định mục Sở hữu các kiến thức về mục tiêu, các
tiêu
chi tiết không thể hiện rõ ràng
1.1.3. Tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học
1.1.3.1. Tính hệ thống của sinh giới
Tính hệ thống của sinh giới được trình bày lần đầu tiên trong tác phẩm “Lí
thuyết hệ thống sống của James Grier Miler. Theo Miler, một “hệ thống sống”
phải chứa 20 hệ thống con quan trọng, từ các tế bào đơn giản đến các SV, các
quốc gia và xã hội. Ông đã xây dựng một lí thuyết chung của hệ thống sống bằng
cách tạp trung cụ thể vào các hệ thống khơng ngẫu nhiên tích lũy năng lượng vật
chất trong khơng gian – thời gian, tổ chức thành các tương tác, hệ thống con
hoặc các thành phần liên quan đến nhau. Hơn 10 năm sau, ông lại bổ sung cho
11
quan niệm ban đầu về sinh giới. Ông cho rằng: Hệ thống sống được cấu tạo theo
các cấp độ nhỏ đến lớn theo phương thức lồng nhau, tức là mỗi cấp độ cao hơn
có các cấp độ thấp hơn. Tám cấp độ lồng nhau bao gồm: tế bào, cơ quan, SV,
nhóm, tổ chức, cộng đồng, xã hội và hệ thống siêu quốc gia.[44]
Về sau, những nghiên cứu về tính hệ thống của sinh giới càng được
phát triển và hoàn thiện.
Hiện nay, có nhiều quan điểm phân chia hệ thống sinh giới nhưng đều
tuân theo những nguyên tắc nhất định.
Hệ thống sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc gồm nhiều cấp
TCS từ nhỏ đến lớn. TCS cấp dưới làm nền tảng để xây dựng nên TCS cấp
trên. Người ta chia hệ thống sống thành những cấp độ cơ bản bao gồm: phân
tử-tế bào -> Cơ thể -> QT - loài -> QX -> HST – SQ. Đan xen giữa các cấp tổ
chức cơ bản là những cấp tổ chức trung gian. Các cấp tổ chức cơ bản tồn tại
như một đơn vị sống, biểu hiện các đặc tính sống. Các cấp tổ chức trung gian
không tồn tại độc lập mà phụ thuộc vào cấp tổ chức chính, các đặc trưng sống
chỉ biểu hiện khi tồn tại trong tế bào.
Một cấp tổ chức vừa được cấu thành từ cấp tổ chức thấp hơn vừa là
thành phần cấu tạo nên tổ chức cấp cao hơn. Ví dụ, cơ thể được cấu thành từ
các tế bào nhưng đồng thời cũng là đơn vị cấu thành nên QT. Cấp tổ chức cao
hơn không những có các đặc điểm của các cấp tổ chức thấp hơn cấu thành mà
cịn có những đặc tính nổi trội mà cấp tổ chức thấp hơn khơng có. Đặc tính
này được hình thành do sự tương tác giữa các bộ phận cấu thành nên cấp tổ
chức đó.
Mỗi cấp TCS từ tế bào, cơ thể, QT, QX đến hệ SQ đều là các hệ thống
mở và tự điều chỉnh. Hệ thống mở có nghĩa là chúng ln ln có sự tương
tác với môi trường, cụ thể là luôn trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin
với môi trường. Các hệ thống sống chỉ có thể tồn tại khi có sự liên hệ thường
xuyên với các hệ vô cơ và hữu cơ bao quanh nó. Khả năng tự điều chỉnh của
các cấp TCS là khả năng phản ứng lại các tác nhân bất lợi làm cho tổ chức đó
12
trở lại trạng thái cân bằng. Bất kì hệ thống sống nào cũng có khả năng tự điều
chỉnh để tạo ra trạng thái cân bằng tương đối trong môi trường xác định vào
những thời điểm nhất định gọi là sự cân bằng động. Các đặc trưng của một hệ
thống sống được duy trì nhờ quá trình tự điều chỉnh về thành phần cấu trúc,
về tốc độ trao đổi chất và năng lượng với mơi trường trong q trình phát
triển và tiến hố. Ví dụ: Ở cơ thể động vật, cơ chế duy trì cân bằng nội mơi có
sự tham gia phối hợp của thể dịch và hệ thần kinh, hệ tuần hồn; các cơ quan:
gan, thận. Nhờ đó, áp suất thẩm thấu, độ pH trong cơ thể luôn ổn định đảm
bảo cho sự tồn tại và hoạt động chức năng của cơ thể.
Trong mỗi cấp TCS đều thể hiện mối liên quan mật thiết giữa cấu trúc
và chức năng, giữa TCS với môi trường. Thông qua mối quan hệ tương hỗ với
môi trường phức tạp, đa dạng mà các hệ thống khác nhau biểu hiện những đặc
điểm riêng biệt về cấu trúc, phương thức trao đổi chất và năng lượng, trao đổi
thơng tin trong q trình phát triển và tiến hố. Các đặc trưng của hệ thống
sống được chương trình hố trong vật chất di truyền. Nhờ đó nó được duy trì
qua các thế hệ nhờ đặc tính sinh sản.
1.1.3.2. Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học
Quán triệt quan điểm hệ thống trong nghiên cứu và dạy học Sinh học
chính là sử dụng phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống.
Tiếp cận (approach) là cách đến gần một đối tượng để nghiên cứu đối
tượng theo cách như thế nào, là hệ phương pháp để nghiên cứu một đối tượng.
Cấu trúc là những mối liên hệ bền vững bên trong của một sự vật,
quy định đặc tính của sự vật đó. Trong khái niệm cấu trúc cái toàn thể nổi
lên so với bộ phận.
Tiếp cận cấu trúc - hệ thống là việc nghiên cứu khách thể với tư cách là
một hệ thống bằng một hệ thống phương pháp. Hệ thống phương pháp này có
bản chất là sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng
hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với quy luật tự nhiên.
13
Phương pháp phân tích cấu trúc là thao tác tư duy đi từ cái tồn thể đến
cái bộ phận thơng qua xác định thành phần và cấu tạo của hệ thống. Cách tiếp
cận này giúp ta nghiên cứu sâu hơn, chi tiết hơn các thơng số và đặc tính của
hệ thống.
Phương pháp tổng hợp hệ thống là thao tác tư duy đi từ cái bộ phận đến
cái tồn thể thơng qua việc xác định cấu trúc và hệ thống. Phương pháp này
xem xét đối tượng trong hệ thống như một hệ tồn vẹn, thơng qua giải quyết
những mâu thuẫn bên trong, do sự tương tác hợp quy luật giữa các thành phần
trong hệ thống từ đó tìm ra bản chất tồn vẹn của hệ thống.
Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống luôn gắn liền với nhau đem lại
cách nhận thức biện chứng về mối quan hệ giữa bộ phận và tồn thể. Điều này
có nghĩa là trong một hệ thống các yếu tố luôn được xem xét trong một chỉnh
thể thống nhất, thống nhất giữa các yếu tố trong hệ thống, thống nhất giữa các
yếu tố của hệ thống với mơi trường (hình 1.3).
Mơi trường
Hình 1.3. Mối quan hệ giữa hệ thống và mơi trường
Phân tích cấu trúc giúp ta đi sâu vào nghiên cứu các bộ phận của chỉnh
thể còn tổng hợp hệ thống lại chỉ ra phương hướng cho sự phân tích tiếp theo,
giống như người đi rừng nếu chỉ mải mê với từng cây trong rừng mà không
chú ý tới việc xác định lại phương hướng thì bị lạc lối hoặc dù khơng lạc lối
cũng sẽ khó bao quát hết được cả khu rừng.
Cách TCHT khơng chỉ là tổng hợp và phân tích thuần t mà cịn là
phân tích sâu. Nếu như phân tích thuần tuý (phân tích bộ phận) chỉ tập trung
14
vào việc tách bạch từng phần của đối tượng được nghiên cứu thì TCHT tập
trung vào cách đối tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác
của hệ thống có chứa nó. Phân tích thuần t bị hạn chế là thấy cây mà không
thấy rừng, tổng hợp thuần tuý thì bị hạn chế là thấy rừng mà quên cây. Chỉ có
tiếp cận cấu trúc - hệ thống mới khắc phục được những hạn chế của hai
phương pháp trên đồng thời còn khắc phục được sự tương tác giữa cấu trúc và
chức năng của hệ thống. Vì muốn hiểu được chức năng phải hiểu được sự
tương tác giữa các bộ phận cấu trúc, mặt khác qua sự tương tác bộ phận đó
mỗi bộ phận cấu trúc sẽ bộc lộ chức năng của nó. Sự tương tác giữa các bộ
phận trong hệ thống sẽ tạo cho hệ thống những thuộc tính nổi trội vốn khơng
có ở các bộ phận riêng lẻ.
Vận dụng TCHT khi nghiên cứu các cấp độ TCS cần làm rõ: Thành
phần, cấu trúc, cấu tạo, toàn thể (hình 1.4)
Tồn Thể
Thành phần
Cấu Tạo
Hệ thống
Cấu trúc
Bộ Phận
Hình 1.4. Các thành tố của hệ thống sống
sống
- Thành phần: Theo phương pháp phân tích hệ thống thì thành phần là
những bộ phận cấu tạo nên toàn thể, những bộ phận này được xác định bằng
con đường phân tích tồn thể thành những bộ phận khác nhau. Khi nghiên
cứu cấp độ TCS ta phải xác định đầy đủ các bộ phận cấu thành đồng thời phải
chú ý mối liên hệ giữa các bộ phận bên trong của cấp độ TCS và mối liên hệ
giữa hệ thống sống với môi trường.
- Cấu trúc: Cấu trúc của hệ chính là tổ chức bên trong bao gồm các bộ
phận và cách thức tương tác giữa chúng. Sự tác động qua lại giữa các yếu tố
cấu trúc đã sinh ra động lực tự thân vận động, phát triển của hệ thống. Khi nói
đến cấu trúc là nói đến các bộ phận có quan hệ với nhau tạo nên một hệ thống
về mặt không gian.
15
- Cấu tạo: Là nói tới những bộ phận có quan hệ với nhau tạo nên một
toàn thể về mặt khơng gian.
- Tồn thể: Các bộ phận của hệ kết hợp và tương tác với nhau làm phát
sinh những thuộc tính mới khơng có ở bộ phận thành phần của hệ. Mức độ
toàn vẹn của một cấp độ TCS cao bao giờ cũng cao hơn so với mức toàn vẹn
của một cấp độ TCS thấp hơn. Sự tồn tại, phát triển của mỗi hệ thống được
vận động điều hoà bởi sự phân huỷ và kiến tạo của các hệ cấu thành của cấp
độ thấp hơn.
1.1.4. Khái niệm giáo dục bảo vệ mơi trường
Thuật ngữ “mơi trường” (environment) đã có từ lâu và khái niệm mơi
trường được hình thành, phát triển theo sự phát triển của nền kinh tế, văn hoá,
xã hội của mỗi dân tộc, mỗi quốc gia trong từng thời kỳ lịch sử khác nhau. Có
rất nhiều định nghĩa về mơi trường nhưng ta có thể hiểu một cách khái quát:
Môi trường là một hệ thống bao gồm tất cả các nhân tố vô sinh (nhiệt độ, đất,
nước, ánh sáng, khơng khí...); và các nhân tố hữu sinh (thực vật, động vật, vi
sinh vật) có tác động tương hỗ với nhau và ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống
của con người. Mặt khác môi trường là nơi sinh sống và chịu tác động các
hoạt động của con người.
Môi trường có tác động rất lớn tới sự tồn tại, phát triển của các SV nói
chung và của con người nói riêng. Tuy nhiên, môi trường đang ngày càng
biến đổi theo hướng suy thoái do sự thiếu ý thức của con người. Những biến
đổi của môi trường quay trở lại tác động tới con người và các lồi SV. Vì vậy,
việc cần thiết hiện nay là giáo dục ý thức BVMT cho mọi người.
BVMT, theo GS.Đinh Quang Báo thực chất là việc duy trì sự phát triển
tự nhiên những QX, HST, SQ. Khái niệm BVMT được hiểu là một hệ thống
tri thức khoa học và những biện pháp thực tiễn nhằm sử dụng hợp lí nguồn tài
nguyên thiên nhiên, là việc BVMT tự nhiên khỏi bị ô nhiễm và bảo vệ các đối
tượng quý hiếm đặc hữu của thiên nhiên. BVMT là việc làm giàu thêm các
nguồn tài nguyên thiên nhiên và việc cải tạo môi trường hiện nay.[6]
16
BVMT thực chất là hoạt động của con người được biểu hiện ở hai mặt:
con người vừa khai thác, sử dụng HST, vừa duy trì tính ổn định bền vững của
chúng. Như vậy, tri thức BVMT phải được xây dựng trên cơ sở sự hiểu biết
các quy luật tự nhiên để thực hiện đồng thời hai dạng hoạt động trên, sao cho
những tác động của con người phải phù hợp với các quy luật tồn tại và phát
triển của HST tự nhiên.
Một số định nghĩa về GDMT:
Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hoá thế giới (UNESCO) (Belgrade,
Nam tư, 1975): “Mục tiêu của GDMT là phát triển một thế giới mà mọi người
nhận thức và quan tâm về môi trường cũng như các vấn đề liên quan và có
kiến thức, kỹ năng, thái độ, tình cảm và cam kết hành động cá nhân hay tập
thể hướng đến các giải pháp cho các vấn đề hiện tại và ngăn chặn các vấn đề
mới phát sinh”.[41]
Báo cáo kết luận, hội nghị liên Chính phủ về GDMT (Tbilisi, USSR,
1977): “GDMT nhằm tiếp tục làm cho mỗi cá nhân và cả cộng đồng hiểu tính
phức tạp của mơi trường tự nhiên và xã hội trong sự tác động lẫn nhau giữa
các phương diện vật lý, sinh học, xã hội, kinh tế và văn hoá; thu được kiến
thức, giá trị, thái độ và các kỹ năng thực hành để tham gia với tinh thần trách
nhiệm và hiệu quả, nhằm giải quyết các vấn đề về môi trường trong việc quản
lý nâng cao chất lượng môi trường”.[41]
Theo IUCN (International Union for Conservation of Nature – Liên
minh quốc tế bảo tồn thiên nhiên): “GDMT là quá trình nhận biết và làm sáng
tỏ các giá trị, các khái niệm nhằm làm hình thành và phát triển kĩ năng và thái
độ cần thiết để thấu hiểu và trân trọng mối quan hệ hữu cơ giữa con người,
văn hóa lồi người và mơi trường xung quanh. GDMT bao gồm cả việc thực
hành ra quyết định và tự hình thành hành vi ứng xử đối với các vấn đề môi
trường”.[41]
Tất cả các quan niệm thông thường về khái niệm GDMT có thể tóm tắt
trên một số điểm sau đây:
17
