(Luận văn thạc sĩ) vận dụng lý thuyết hệ thống vào dạy học một số phần kiến thức sinh lý học động vật chương trình sinh học lớp 11 trung học phổ thông (ban nâng cao)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRƢƠNG THỊ LÊ

VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG VÀO DẠY HỌC
MỘT SỐ PHẦN KIẾN THỨC SINH LÝ HỌC ĐỘNG VẬT
CHƢƠNG TRÌNH SINH HỌC LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
(BAN NÂNG CAO)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2010


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRƢƠNG THỊ LÊ

VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG VÀO DẠY HỌC
MỘT SỐ PHẦN KIẾN THỨC SINH LÝ HỌC ĐỘNG VẬT
CHƢƠNG TRÌNH SINH HỌC LỚP 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
(BAN NÂNG CAO)

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

Người hướng dẫn khoa hoc: TS. Mai Văn Hƣng

HÀ NỘI - 2010


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này tơi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến TS. Mai Văn Hƣng ngƣời đã trực tiếp giảng dạy và hƣớng dẫn tơi trong
suốt q trình làm luận văn.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn tập thể các cán bộ, giảng viên đã
giảng dạy giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành
luận văn
Tơi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiêu, các thầy cô giáo
trƣờng THPT A Thanh Liêm đã tạo điều kiện thuận lợi và có nhiều ý kiến
đóng góp cho tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hồn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã ln ở bên và
động viên tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
Tác giả luận văn

Trương Thị Lê


DANH MỤC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

DH

Dạy học

ĐC

Đối chứng

ĐCTH

Đối chứng tổng hợp

ĐHGD

Đại học giáo dục

ĐHQG

Đại học quốc gia

ĐV

Động vật

ĐG

Điểm giỏi

ĐK

Điểm khá

ĐTB

Điểm trung bình

GV

Giáo viên

HTH

Hệ tuần hồn

HS

Học sinh

KT

Kiểm tra

LTHT

Lý thuyết hệ thống

MT

Mơi trƣờng

Nxb

Nhà xuất bản

SGK

Sách giáo khoa

TB

Trung bình

TĐC

Trao đổi chất

TĐK

Trao đổi khí

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thơng

TN

Thực nghiệm

TNTH

Thực nghiệm tổng hợp

Tr

Trang

VTH

Vịng tuần hồn


DANH MỤC HÌNH
Hình

Trang

Hình 1.1. Sơ đồ tổng qt của các hệ thống thống

12

Hình 1.2. Sơ đồ liên hệ nối tiếp

13

Hình 1.3. Sơ đồ liên hệ song song

13

Hình 1.4. Sơ đồ liên hệ hỗn hợp

13

Hình 1.5. Sơ đồ liên hệ hình cây

13

Hình 1.6. Sơ đồ liên hệ mạng lƣới

14

Hình 1.7. Sơ đồ liên hệ có phản hồi trong các hệ thống sinh học,

14

kỹ thuật, xã hội
Hình 1.8. Biểu đồ hình tam giác mơ tả cấu trúc

14

Hình 1.9. Sơ đồ mối tƣơng tác giữa hệ thống với mơi trƣờng

15

Hình 2.1: Quy trình dạy học vận dụng lý thuyết hệ thống

32

Hình 2.2: Quy trình dạy học phần sinh lý động vật vận dụng

33

lý thuyết hệ thống
Hình 2.3. Hệ thống nội dung phần sinh lý học động vật

35

Hình 2.4. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 15, 16

39

Hình 2.5. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 17

39

Hình 2.6. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 18

40

Hình 2.7. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 19

40

Hình 2.8. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 20

41

Hình 2.9. Sơ đồ nội dung cơ bản bài 46

41

Hình 2.10. Sơ đồ khái niệm tiêu hố

44

Hình 2.11. Sơ đồ tiêu hố ở các nhóm ĐV

45

Hình 2.12. Sơ đồ tiêu hố ở ĐV ăn thịt và ăn tạp

46

Hình 2.13. Sơ đồ sự hấp thụ các chất dinh dƣỡng

46

Hình 2.14. Sơ đồ vận chuyển O2, CO2 trong cơ thể và TĐK ở tế bào

53

Hình 2.15. Sơ đồ các dạng HTH

57

Hình 2.16. Sơ đồ vịng tuần hồn ở cá

58

Hình 2.17. Sơ đồ vịng tuần hoàn lớn ở thú

59


Hình 2.18. Sơ đồ vịng tuần hồn nhỏ ở thú

59

Hình 2.19. Đồ thị biến động của vận tốc máu trong hệ mạch

64

Hình 2.20. Sơ đồ điều hịa phản xạ tim - mạch

66

Hình 2.21. Sơ đồ cơ chế chung đảm bảo cân bằng nội mơi

66

Hình 2.22. Sơ đồ chuyển hóa đƣờng

70

Hình 2.23. Sơ đồ điều hoà cân bằng áp suất thẩm thấu

72

Hình 2.24. Sơ đồ điều hồ cân bằng áp suất thẩm thấu

74

Hình 2.25. Sơ đồ điều hồ cân bằng nồng độ đƣờng huyết

74

Hình 2.26. Sơ đồ điều hồ cân bằng nồng độ đƣờng huyết

75

Hình 2.27. Sơ đồ điều hồ cân bằng nồng độ đƣờng huyết

75

Hình 2.28. Sơ đồ điều hồ cân bằng nồng độ đƣờng huyết

76

Hình 2.29. Sơ đồ điều hồ cân bằng nồng độ đƣờng huyết

77

Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn tỉ lệ phần trăm các mức điểm của lớp TN và ĐC

92

Hình 3.2. Đƣờng phân bố tần suất (lớp 11A1; 11A2 trƣ ờng

93

THPT Thanh Liêm A)
Hình 3.3. Đƣờng phân bố tần suất lũy tích (hội tụ lùi i () % (lớp 11A1; 11A2 trƣờng

93

THPT Thanh Liêm A)
Hình 3.4. Đƣờng phân bố tần suất (Lớp 11A1 và 11A2 trƣờng THPT

95

Thanh Liêm A)
Hình 3.5. Đƣờng phân bố tần suất lũy tích (hội tụ lùi i () % (lớp
11A1; 11A2 trƣờng THPT Thanh Liêm A)

95


DANH MỤC BẢNG

Bảng

Trang

Bảng 1.1. Kết quả điều tra về thái độ, phƣơng pháp và kết quả học
tập môn Sinh học của HS trƣờng THPT Thanh Liêm A.

27

Bảng 1.2. Kết quả thăm dò việc DH Sinh học 11 của GV trƣờng
THPT Thanh Liêm A.

30

Bảng 1.3. Kết quả điều tra hiểu biết của GV trƣờng THPT Thanh Liêm A
về lý thuyết hệ thống và việc vận dụng lý thuyết hệ thống trong dạy
học sinh học 11 phần sinh lý động vật
31
Bảng 2.1. Tiêu hoá ở ĐV ăn TV

47

Bảng 2.2. TĐK giữa cơ thể với MT ở các nhóm ĐV

51

Bảng 2.3. Tác động của Hoocmon

79

Bảng 3.1. Kết quả điểm số của HS qua 3 lần kiểm tra trong TN

89

Bảng 3.2. Các tham số đặc trƣng qua 3 lần kiểm tra trong TN

90

Bảng 3.3. Kết quả phân loại trình độ của HS qua 3 lần kiểm tra

10’ trong TN

91

Bảng 3.4. Phân phối tần số, tần suất và tần suất luỹ tích kết quả
kiểm tra cả ba lần

92

Bảng 3.5.Kết quả bài kiểm tra 45’

94

Bảng 3.6. Phân phối tần số, tần suất , tần suất luỹ tích kết quả
kiểm 45’ và giá trị các tham số đặc trƣng

94


MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài………………………………………………………..…..1
2. Lịch sử nghiên cứu……………………………………………………..…..2
3. Mục đích nghiên cứu…………………………………………………...…..4
4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu………………………………………...4
5. Giả thuyết khoa học…………………………………………………….......4
6. Nhiệm vụ nghiên cứu………………………………………………….…...5
7. Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………...……5

8. Những đóng góp mới của đề tài…………………………………...……….5
9. Cấu trúc của luận văn………………………………………………………6
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở lý luận về lý thuyết hệ thống…………………………………........7
1.1.1. Lịch sử ra đời lý thuyết hệ thống…………………………….................7
1.1.2. Đối tƣợng nghiên cứu của lý thuyết hệ thống……………….................7
1.1.3. Các khái niệm cơ bản của khoa học hệ thống……………….................7
1.1.4. Các phạm trù của lý thuyết hệ thống……………………….................11
1.1.5. Sơ đồ tổng quát của các hệ thống…………………………..................12
1.1.6. Đặc điểm của hệ thống……………………………………..................12
1.1.7. Phân loại hệ thống………………………………………….................12
1.1.8. Cấu trúc hệ thống…………………………………………..................13
1.1.9. Môi trƣờng của hệ thống……………………………………...............15
1.1.10. Quan điểm tồn thể…………………………………………..............15
1.2. Cơ sở lý luận về mơn sinh học, phần sinh lý học động vật……..............16
1.2.1. Môn Sinh học………………………………………………................16
1.2.2. Phần Sinh lý học động vật………………………………….................17


1.3. Mối quan hệ giữa lý thuyết hệ thống với môn Sinh học và phần sinh lý
học động vật …………………………………...............................................17
1.4. Cơ sở thực tiễn…………………………………………..………............21
1.4.1. Phân tích chƣơng trình Sinh học THPT………………....…................21
1.4.2. Phân tích chƣơng trình Sinh học 11 nâng cao…………...…...............24
1.4.3. Thực trạng dạy học môn sinh học 11 nâng cao ở trƣờng THPT
Thanh Liêm A.................................................................................................26
Chƣơng 2: VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG VÀO DẠY HỌC
MỘT SỐ PHẦN KIẾN THỨC SINH LÝ HỌC ĐỘNG VẬT CHƢƠNG TRÌNH
SINH HỌC 11 (BAN NÂNG CAO)…………………………………………..32
2.1. Quy trình dạy học vận dụng lý thuyết hệ thống………………….…….32

2.2. Quy trình dạy học phần sinh lý động vật vận dụng lý thuyết hệ thống…….....32
2.2.1. Phân tích nội dung của chƣơng, tiết học…………………………...…33
2.2.2. Xây dựng mục tiêu tiết học……………………………………….…..42
2.2.3. Lựa chọn phƣơng tiện và phƣơng pháp…………………………..…..42
2.2.4. Dạy học trên lớp……………………………………………………...43
2.2.5. Kiểm tra đánh giá……………………………………………….…….43
2.3. Một số bài giảng phần sinh lý động vật vận dụng lý thuyết hệ thống………....44
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM……………………………………84
3.1. Mục đích TN…………………………………….……………………...84
3.2. Nội dung TN……………………………………….……………………84
3.3. Phƣơng pháp TN……………………………………..…………………84
3.3.1. Chọn trƣờng TN…………………………………….……...................84
3.3.2. Chọn HS TN…………………………………………….…………….85
3.3.3. Chọn GV dạy TN……………………………………………………..85
3.3.4. Phƣơng án TN……………………………………………..………….85


3.3.5. Bố trí thực nghiệm.................................................................................85
3.4. Xử lý kết quả thực nghiệm…………....…………………………….......86
3.4.1. Đánh giá định tính………………………..………………...................86
3.4.2. Đánh giá định lƣợng………………………..…………………............87
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ…………………………………….......98
1. Kết luận.......................................................................................................98
2. Khuyến nghị................................................................................................99
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………......100
PHỤ LỤC


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

1.1. Xuất phát từ tính cấp thiết của việc đổi mới phương pháp dạy học ở
trường THPT
Luật giáo dục ở khoản 2 điều 28: “Phƣơng pháp giáo dục phổ thơng
phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS, phù hợp với
đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học, rèn
luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem
lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS”. Vì thế đổi mới phƣơng pháp dạy học
là một đòi hỏi cấp thiết của ngành giáo dục là một trong những biện pháp hữu
hiệu để nâng cao chất lƣợng dạy học.
1.2. Xuất phát từ nội dung, đặc điểm của phần sinh lý học động vật
Dạy học là một nghệ thuật và trong quá trình giảng dạy giáo viên phải
sử dụng rất nhiều phƣơng pháp dạy học khác nhau để học sinh hiểu đƣợc nội
dung của bài học. Trên thực tế trong quá trình dạy học phần sinh lý động vật
giáo viên vẫn giảng dạy theo các phƣơng pháp nhƣ thuyết trình minh hoạ, hỏi
đáp, nêu vấn đề.
Các phƣơng pháp này không phải khơng hiệu quả nhƣng nó chƣa giúp
học sinh có đƣợc cái nhìn hệ thống về các phần kiến thức với nhau về mối
quan hệ giữa các cấp tổ chức trong cơ thể, chiều hƣớng tiến hoá của các cấp
tổ chức đó. Lý thuyết hệ thống là một hệ thống các lý thuyết tiếp cận theo
hƣớng hệ thống. Đối tƣợng nghiên cứu của lý thuyết hệ thống là những đặc
điểm chung nhất của các hệ thống có thể là hệ thống sinh học hoặc kỹ thuật.
Có thể nói lý thuyết hệ thống bắt nguồn từ sinh học vì vậy có thể “Vận dụng
lý thuyết hệ thống vào dạy học một số phần kiến thức sinh lý học động vật
chương trình sinh học 11 trung học phổ thông (Ban nâng cao)”. Việc vận
dụng này sẽ giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về bài học, giúp học sinh hiểu
sâu, rõ, chắc nội dung kiến thức của bài học

-1-

2. Lịch sử nghiên cứu
2.1. Trên thế giới
Khái niệm hệ thống và quan điểm hệ thống đã đƣợc hình thành và
nghiên cứu trong suốt tiến trình phát triển của lịch sử triết học. Sự phát triển
của tƣ tƣởng 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 đƣa 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 đƣợc chuyển sang giải quyết những vấn
đề kĩ thuật và quản lí xã hội.
Có nhiều cơng trình nghiên cứu về lí thuyết hệ thống nhƣ “General
Systerm the Foundaitions, Development, Applications” . “Nguyên tắc thứ 5:
tƣ duy hệ thống” . “Tƣ duy hệ thống trong lý luận và phƣơng pháp luận của
C.Mác” . “Tƣ duy hệ thống – quản lí hỗn độn và phức hợp” [1].
Lý thuyết hệ thống đã đƣợc vận dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ quản lý, kinh
doanh, tổ chức nhân sự, kinh tế, giáo dục…Trong lĩnh vực dạy học sinh học
cũng có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về lý thuyết hệ thống nhƣ: “Quan
điểm hệ thống - cấu trúc vận dụng vào giảng dạy Sinh học”, 1969 của tác giả
W.Voigt hay “Phƣơng pháp luận hệ thống và ý nghĩa của nó trong sinh học”,
1971 của tác giả P.I. Cupalo [1].
Một trong những ứng dụng phổ biến của lý thuyết hệ thống là lý thuyết
Graph. Lý thuyết Graph hiện đại đƣợc xem nhƣ ra đời vào năm 1736 khi ơle
đã đặt và giải bài toán rất nổi tiếng về bảy chiếc cầu Kiônhixbec [22, tr.56].
Lý thuyết Graph đã đƣợc ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực.
Claude Berge (1985) đã viết cuốn “Lý thuyết Graph và những ứng
dụng của nó”. Trong cuốn sách này tác giả đã trình bày những khái niệm và
định lí tốn học cơ bản của lý thuyết Graph, đặc biệt là những ứng dụng của lí
thuyết Graph trong nhiều lĩnh vực .

-2-

Trong DH lý thuyết Graph đƣợc vận dụng rất phổ biến: V.P.Garkumop
(1972) đã ứng dụng Graph để mơ hình hố các tình huống DH nêu vấn đề, từ
đó phân loại các tình huống có vấn đề của bài học []. Trong DH Sinh học lý
thuyết Graph đƣợc ứng dụng trong việc xây dựng giáo trình sinh học nhƣ:
“cải cách bộ môn sinh học trong trƣờng sƣ phạm” , “ Quan điểm hệ thống –
cấu trúc vận dụng vào dạy học sinh học” . “Thuyết cấu trúc và vị trí của nó
trong phƣơng pháp luận hệ thống” [1].
2.1. Ở Việt Nam
Lý thuyết hệ thống đã đƣợc vận dụng trong một số lĩnh vực nhƣ:
Hoàng Tụy đã tiếp cận và áp dụng lý thuyết hệ thống vào nghiên cứu toán học
hay Đào Thế Tuấn đã áp dụng lý thuyết hệ thống trong nghiên cứu xã hội học
nông thôn hay một số tác giả khác đã vận dụng lý thuyết hệ thống trong phân
tích kinh doanh hay trong việc phân tích tính cách cá nhân.
Trong dạy học đã có một số để tài nghiên cứu liên quan vấn đề này nhƣ
“ Xây dựng và sử dụng bảng hệ thống trong dạy học sinh học lớp 11 THPT”,
2003, luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Trần Hoàng Xuân hay Nguyễn
Thị Nguyệt Ánh. Xây dựng các bài tổng kết chƣơng Sinh học 11 theo quan
điểm cấu trúc - hệ thống. Luận văn thạc sĩ sƣ phạm sinh học. Trƣờng ĐHGD,
2008 [1].
Ứng dụng của lý thuyết hệ thống là lý thuyết Graph cũng rất phổ biến ở
Việt Nam đặc biệt là ứng dụng vào DH: Tác giả Nguyễn Chính Trung (1987)
đã nghiên cứu chuyển hóa Graph tốn học vào lĩnh vực giảng dạy quân sự
trong đề tài: “Dùng phƣơng pháp Graph lập chƣơng trình tối ƣu để dạy mơn
Sử dụng thơng tin trong chiến dịch ” hay đề tài: “Áp dụng phƣơng pháp
Graph và algorit hóa để nghiên cứu cấu trúc và phƣơng pháp giải, xây dựng
hệ thống bài tốn về lập cơng thức hóa học ở trƣờng phổ thơng” của tác giả
Trần Trọng Dƣơng (1980). Đề tài đã đã áp dụng phƣơng pháp Graph và
algorit hóa vào việc phân loại các kiểu bài tốn về lập cơng thức hóa học.

-3-


Phạm Tƣ (1983) nghiên cứu đề tài “ Dùng Graph nội dung của bài lên lớp để
dạy và học chƣơng Nitơ- Photpho ở lớp 11 trƣờng phổ thông trung học” [34]
Trong DH Sinh học, Tác giả Nguyễn Phúc Chỉnh (2005) nghiên cứu
một cách hệ thống về lí thyết Graph và ứng dụng lý thuyết Graph trong dạy
học phần Giả phẫu – sinh lý ngƣời trong đề tài “ Nâng cao hiệu quả dạy học
giải phẫu sinh lí ngƣời ở THCS bằng áp dụng phƣơng pháp Graph” [5].
Nhìn chung các nghiên cứu này đã phân tích những điểm tƣơng đồng
giữa lý thuyết hệ thống và đặc điểm của lĩnh vực nghiên cứu để vận dụng
đƣợc vào lĩnh vực nghiên cứu. Hiện nay chƣa có nghiên cứu nào vận dụng lý
thuyết hệ thống vào dạy học một số phần kiến thức sinh lý động vật trong
chƣơng trình Sinh học 11 ban nâng cao. Vì vậy chúng tơi đã chọn đề tài
nghiên cứu: “VẬN DỤNG LÝ THUYẾT HỆ THỐNG VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ PHẦN
KIẾN THỨC SINH LÝ HỌC ĐỘNG VẬT CHƢƠNG TRÌNH SINH HỌC 11 TRUNG HỌC
PHỔ THÔNG (BAN NÂNG CAO)”

3. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng lý thuyết hệ thống vào dạy học một số phần kiến thức sinh lý
học động vật chƣơng trình sinh học 11 THPT (ban nâng cao) để nâng cao chất
lƣợng dạy học môn sinh học
4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Việc vận dụng lý hệ thống vào dạy học một số phần kiến thức sinh lý
học động vật chƣơng trình sinh học 11 THPT (ban nâng cao)
4.2. Khách thể nghiên cứu
HS trƣờng THPT A Thanh Liêm
5. Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng lý thuyết hệ thống vào DH một số phần kiến thức sinh lý
học động vật chƣơng trình Sinh học lớp 11 THPT (Ban nâng cao) thì chất
lƣợng giảng dạy nội dung phần kiến thức sinh lý học động vật sẽ đạt hiệu quả
cao hơn.

-4-


6. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Làm rõ những nội dung tƣơng đồng giữa lý thuyết hệ thống với lý thuyết về
sinh lý học động vật
- Xây dựng cơ sở lý luận và kỹ năng vận dụng lý thuyết hệ thống vào giảng
dạy phần sinh lý động vật lớp 11 ban nâng cao
- Xây dựng quy trình vận dụng lý thuyết hệ thống vào giảng dạy phần sinh lý
động vật chƣơng trình sinh học 11 ban nâng cao
- Thử nghiệm dạy phần sinh lý động vật bằng lý thuyết hệ thống và đánh giá
kết quả
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu tài liệu: thu thập tài liệu (tài liệu trong ngành, ngồi ngành,
truyền thơng..) → phân tích tài liệu (hiểu đƣợc cái hay cái thiếu sót của tài
liệu) → tổng hợp tài liệu (xử lý kết quả phân tích tài liệu dùng cái hay của tài
liệu vào đề tài đang nghiên cứu)
7.2. Phương pháp điều tra sư phạm
Điều tra, quan sát : Thông qua dự giờ, trao đổi, thảo luận, nghiên cứu
lịch trình, giáo án, sổ điểm, nhất là các phƣơng tiện trực quan và cách sử dụng
chúng
7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Tiến hành giảng dạy theo tiến trình đã soạn thảo.
- Tiến hành giảng dạy theo tiến trình bình thƣờng (đối chứng).

- Dùng thống kê tốn học xử lí kết quả thu đƣợc rút ra những kết luận của đề tài.
7.4. Phương pháp thống kê toán học
Xử lý các số liệu thu đƣợc từ thực nghiệm sƣ phạm bằng toán thống kê
nhờ các phần mền nhƣ Excel
8. Những đóng góp mới của đề tài
Đề tài chỉ dừng lại ở việc thiết kế một số giáo án có vận dụng lý thuyết
ở một số phần kiến thức sinh lý học động vật chƣơng trình sinh học 11 THPT
(Ban nâng cao).

-5-


Đề tài cịn đề xuất quy trình vận dụng lý thuyết hệ thống trong quá
trình dạy học các kiến thức sinh lý động vật nói riêng và kiến thức sinh
học nói chung.
9. Cấu trúc của luận văn
Ngồi phần mở đầu và kết luận, phần nội dung luận văn đƣợc trình bày
trong ba chƣơng:
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
Chƣơng 2: Vận dụng lý thuyết hệ thống vào dạy học một số phần kiến
thức sinh lý học động vật chƣơng trình sinh học 11 (Ban nâng cao)

Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm

-6-


Chƣơng 1
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Cơ sở lý luận về lý thuyết hệ thống

1.1.1. Lịch sử ra đời lý thuyết hệ thống
Những ngƣời đặt nền tảng cho lý thuyết hệ thống
Ludwib von Bertalanffy: Là nhà sinh học ngƣời Áo (1901 – 1972). Ông
đề ra tƣ tƣởng “ Lý thuyết hệ thống về cơ thể” vào thập niên 1930, chính thức
viết về lý thuyết hệ thống năm 1949 sau đó trở thành cốt lõi cho lý thuyết hệ
thống tổng quát. Năm 1968, ông xuất bản tác phẩm “Lý thuyết hệ thống tổng
quát’’ (General system theory) và trở thành cha đẻ của ngành lý thuyết hệ
thống.
Nobert Wiener: Sinh 1894 tại Mỹ mất 1964 tại Thụy Điển. Ông học
ngành Mathematical Philosophy. Năm 1948 trở thành cha đẻ của ngành Điều
khiển học
Điều khiển học (cybernetics) là khoa học về việc điều khiển, thu thập,
truyền và xử lý thông tin, thƣờng bao gồm liên hệ điều chỉnh ngƣợc trong các
cơ thể sống, trong máy móc và các tổ chức và các kết hợp của chúng (thí dụ
hệ thống kỹ thuật xã hội, các máy móc do máy tính điểu khiển, chẳng hạn
robot).Vào khoảng những năm 1940, điều khiển học hiện đại bắt đầu với vai
trò một ngành nghiên cứu kết hợp giữa các lĩnh vực hệ thống điều khiển, thần
kinh học, lý thuyết mạng điện, và mô hình logic.
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu của lý thuyết hệ thống
Là những đặc điểm chung nhất của các hệ thống, bất kể là hệ thống kỹ
thuật , hệ thống sinh học hay hệ thống xã hội..
1.1.3. Các khái niệm cơ bản của khoa học hệ thống.
- Hệ thống (System): Tập hợp các phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau
tác đơng qua lại nhau một cách có quy luật để tạo thành một chỉnh thể, từ đó
xuất hiện những thuộc tính mới gọi là tính trồi, đảm bảo thực hiện những

-7-


Chƣơng 1

chức năng nhất định (từng phần tử riêng lẻ khơng có hoặc có nhƣng chƣa
đáng kể)
Hay hệ thống là tập hợp các phần tử có liên hệ tƣơng tác nhằm thực
hiện một mục tiêu định trƣớc trong môi trƣờng xác định [6, tr.9]
- Đơn vị hệ thống, phần tử (System units, elements): Bộ phận của hệ
thống các tiểu hệ tƣơng tác một cách hệ thống trong suốt thời gian. Phần tử
mang tính độc lập tƣơng đối, thực hiện chức năng nhất định và không thể
phân chia đƣợc nữa dƣới góc độ hoạt động của hệ thống. Để hiểu hệ thống
không những hiểu các phần tử trong hệ thống mà còn phải hiểu các mối liên
hệ giữa chúng (liên hệ cơ học, liên hệ năng lƣợng, liên hệ thông tin...)
- Cấu trúc hay cơ cấu hệ thống (Structure):
Là hình thức cấu tạo của hệ thống, phản ánh sự sắp đặt có trật tử của
các phân hệ, các phần tử của hệ thống và các quan hệ giữa chúng theo một
dấu hiệu nhất định. Mối quan hệ giữa các đơn vị hệ thống với nhau, mẫu
dạng/hình thức của các mối quan hệ giữa các thành phần hệ thống. Hiểu cơ
cấu hệ thống tức là hiểu biết quy luật sinh ra của các phần tử và các mối quan
hệ giữa chúng xét trong không gian, thời gian.
- Hành vi của hệ thống: Là tập hợp các đầu ra có thể có của hệ thống
trong một khoảng thời gian nhất định. Về thực chất hành vi của hệ thống
chính là cách xử sự tất yếu mà trong mỗi giai đoạn phát triển của mình hệ
thống sẽ chọn để thực hiện.
- Quỹ đạo của hệ thống: là chuỗi các trạng thái nối hệ thống từ trạng
thái đầu về trạng thái cuối (tức mục tiêu) trong một khoảng thời gian nhất
định. Nhƣ vậy quỹ đạo vạch ra con đƣờng đi của hệ thống để đến đƣợc mục
tiêu. Đối với các tổ chức, quỹ đạo cần phải đƣợc xác định từ chức năng lập kế
hoạch. Thực hiện kế hoạch chính là đƣa tổ chức chuyển dịch từ trạng thái này
sang trạng thái khác dọc theo quỹ đạo định trƣớc để đến đƣợc mục tiêu.
- Đầu vào (Input): Các loại tác động có thể mà hệ thống nhận đƣợc từ môi

-8-

Chƣơng 1
trƣờng. Nó là sự đóng góp hay kết quả của môi trƣờng hoặc môi trƣờng tiểu
hệ thống, tới hệ thống dƣới sự xem xét.
- Đầu ra (Output): Kết quả của quá trình hoặc hoạt động của hệ thống.
Là cái phản ứng trở lại từ hệ thống đến với môi trƣờng. Tập hợp những đầu ra
của hệ thống gọi là tƣơng tác của hệ thống với mơi trƣờng; có thể có nhiều
loại tƣơng tác khác nhau nhằm trao đổi năng lƣợng, vật chất, thông tin.
- Môi trƣờng (Enviroment): Mọi thứ bên ngồi khơng thuộc hệ thống đang
xét, nhƣng lại có quan hệ, tác động với hệ thống: tác động lên hệ thống và
chịu tác động của hệ thống. Những điều kiện và ảnh hƣởng ngồi đến thao
tác, bảo trì và thay đổi của hệ thống.
- Phản hồi (Feedback): Thông tin về đầu ra của hệ thống truyền thông
trở lại hệ thống. Điều này giúp cho hệ thống tự học từ môi trƣờng hoặc từ môi
trƣờng của các tiểu hệ thống.
- Mục đích, mục tiêu (Goal, Purpose, Objective): Mục tiêu của hệ thống
là trạng thái hệ thống mong đợi, dự định đạt tới, cần có và có thể có sau một
thời gian nhất định bằng hoạt động của nó.
- Chức năng của hệ thống (Function): Là những nhiệm vụ mà hệ thống
phải thực hiện, là khả năng của hệ thống trong việc biến đầu vào thành đầu ra.
Nhƣ vậy chức năng của hệ thống là lý do tồn tại của hệ thống, là khả năng tự
biến đổi trạng thái của hệ thống.
- Động lực của hệ thống: Những kích thích đủ lớn để gây ra sự biến đổi
hành vi của các phần tử hoặc của cả hệ thống. Động lực có 2 loại động lực
bên trong và động lực bên ngoài. Động lực bên trong là động lực do chính các
phần tử, các phân hệ đƣợc cấu trúc hợp lý tạo ra những hoạt động cùng chiều.
Động lực bên ngoài là lực tác động của mơi trƣờng bên ngồi tác động vào.
Động lực chủ yếu quyết định sự phát triển của hệ thống là động lực bên trong.
- Cơ chế của hệ thống: Phƣơng thức hoạt động hợp với quy luật khách quan

-9-


Chƣơng 1
vốn có của hệ thống. Cơ chế tồn tại đồng thời với cơ cấu của hệ thống, là điều
kiện để cơ cấu phát huy tác dụng đƣa hệ thống đến mục tiêu.
- Nhiễu hệ thống: Những tác động bất lợi từ môi trƣờng hoặc sự rối
loạn trong nội bộ hệ thống, làm lệch quỹ đạo hoặc làm chậm sự biến đổi của
hệ thống đến mục tiêu.
- Entropy: Xu hƣớng của 1 hệ thống để mất năng lƣợng hay thông tin
tới môi trƣờng cho những phần để trả lại trạng thái nguyên thuỷ. Xu hƣớng 1
hệ thống để mất tổ chức để quay về trƣớc, khi không bị ngăn trở entropy làm
hƣớng về phía cực đại lộn xộn, phá vỡ tổ chức.
- Vịng đời:là q trình vận động của các hệ thống từ lúc xuất hiện hệ
thống cho đến lúc hệ thống tiêu vong.
- Tƣơng tác: Trong vòng đời của mình các hệ thống tƣơng tác lẫn nhau.
Qua tƣơng tác này, các hệ thống trao đổi nhau với nhau dƣới các dạng hợp
khác nhau từ 3 thành phần căn bản là: năng lƣợng, thông tin, vật chất.
- Phân loại hệ thống: Tuỳ thuộc vào các dấu hiệu phân loại khác nhau
có thể phân chia các hệ thống thành các loại sau đây:
+ Hệ đóng và hệ mở: theo mức độ quan hệ với môi trƣờng
+ Hệ đơn giản và hệ phức tạp: là hệ có độ đa dạng nhỏ hay lớn (mức độ
quan hệ nội bộ). Các tổ chức bao giờ cũng là hệ phức tạp.
+ Hệ phản xạ đơn hay hệ phản xạ phức tạp: Hệ mà cứ mỗi tác động của
mơi trƣờng chỉ có một vài cách phản ứng đơn trị, nhất định theo quy luật thì
đƣợc gọi là hệ phản xạ đơn. Hệ phản xạ phức tạp là hệ mà trƣớc mỗi tác động
của môi trƣờng, các phản ứng của hệ là không lƣờng hết đƣợc và không theo
một quy luật nhất định.
+ Hệ thứ bậc và hệ phi thứ bậc: hệ có cơ cấu phân cấp hay khơng phân

cấp. Cơ cấu của hệ thứ bậc có nhiều cấp khác nhau - cấp trên và một hay
nhiều cấp dƣới. Các tổ chức chính thức thƣờng là những hệ thứ bậc. Có

- 10 -


Chƣơng 1
những tổ chức không phân cấp. Nguyên tắc hoạt động của các tổ chức phi thứ
bậc là dựa trên tinh thần hợp tác chứ không dựa trên quyền lực.
+ Hệ động và hệ tĩnh: Hệ có trạng thái biến đổi theo thời gian là hệ
động, ngƣợc lại, hệ có trạng thái không biến đổi theo thời gian đƣợc gọi là hệ
tĩnh. Việc phân chia các hệ thống thành động và tĩnh hồn tồn mang tính
tƣơng đối. Trên thực tế việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác của
hệ thống bao giờ cũng cần một thời gian nhất định gọi là quá trình chuyển
đổi. Nếu quá trình này là đáng kể, hệ thống đƣợc coi là tĩnh. Nếu q trình
chuyển đổi q ngắn, lúc đó có thể coi hệ thống thay đổi trạng thái một cách
tức thời và đƣợc gọi là hệ động. Ví dụ, cơ cấu tổ chức đƣợc coi là hệ tĩnh
trong khi cơ chế là một hệ động.
+ Hệ điều khiển đƣợc và không điều khiển đƣợc: Hệ điều khiển đƣợc là hệ
thống mà trạng thái hoặc hành vi của nó có thể đƣợc định hƣớng tới mục tiêu
cho trƣớc.
+ Hệ tự điều chỉnh và hệ không tự điều chỉnh đƣợc. Khi cơ chế nội tại của hệ
thống có khả năng làm cho hệ thống thích nghi đƣợc với những biến đổi của
mơi trƣờng để giữ cho trạng thái của nó ln nằm trong một miền giá trị ổn
định thì hệ thống đƣợc gọi là hệ tự điều chỉnh.
1.1.4. Các phạm trù của lý thuyết hệ thống
Mọi hệ thống đều có những quy luật chung xoay quanh bốn phạm trù sau:
- Cấu trúc của hệ thống
- Động thái của hệ thống
- Điều khiển hệ thống

- Môi trƣờng trong tƣơng tác với hệ thống
Trong phạm vi của luận văn chỉ áp dụng phạm trù cấu trúc hệ thống và
điều khiển học hệ thống

- 11 -


Chƣơng 1
1.1.5. Sơ đồ tổng quát của các hệ thống
Hình 1.1. Sơ đồ tổng quát của các hệ thống thống

Vào

Đối tƣợng bị
điều khiển

Điều
khiển

Ra ( nục tiêu)

Phản
hồi

Chủ thể

1.1.6. Đặc điểm của hệ thống
- Tính trồi
- Tính phân đẳng
- Tính chia phân hệ

- Tính mở
- Phần tử ln mang thuộc tính của hệ thống
1.1.7. Phân loại hệ thống
Theo đặc trƣng vật chất hoặc tinh thần
- Hệ thống kỹ thuật/ sinh học/ xã hội
- Hệ thống tri thức/ tƣ tƣởng/ triết học
Theo đẳng cấp
- Hệ thống mẹ/ con
- Hệ thống trên/ dƣới
Theo quy mơ
Hệ thống/ hệ thống lớn/ hệ thống rất lớn
Theo tính phức tạp
Hệ đơn giản (cơ học)/ hệ phức tạp (sinh học)/ hệ rất phức tạp (xã hội)

- 12 -


Chƣơng 1
Theo tính điều khiển
Hệ thống điều khiển đƣợc/ khơng điều khiển đƣợc/ tự điều chỉnh
1.1.8. Cấu trúc hệ thống
1.1.8.1. Cấu trúc hữu hình
Cấu trúc có thể vẽ thành sơ đồ về các liên hệ hoặc tỷ lệ giữa các bộ phận cấu
thành hệ thống

Hình 1.2. Sơ đồ liên hệ nối tiếp

Hình 1.3. Sơ đồ liên hệ song song

Hình 1.4. Sơ đồ liên hệ hỗn hợp

Hình 1.5. Sơ đồ liên hệ hình cây

- 13 -


Chƣơng 1

Hình 1.6. Sơ đồ liên hệ mạng lƣới

Hình 1.7. Sơ đồ liên hệ có phản hồi trong các hệ
thống sinh học, kỹ thuật, xã hội…..

Hình 1.8. Biểu đồ hình tam giác mơ tả cấu trúc
1.1.8.2. Cấu trúc vơ hình
Là cấu trúc không thể vẽ bằng sơ đồ: chức năng, quan hệ, trạng thái của
hệ thống

- 14 -


Chƣơng 1
1.1.9. Môi trường của hệ thống
Môi trƣờng là tập hợp các phần tử thuộc những hệ thống nằm ngoài hệ
thống đƣợc xem xét và có quan hệ tƣơng tác với hệ thống đƣợc xem xét.
Vào

Đối tƣợng bị
điều khiển

Ra ( nục tiêu)

Điều
khiển

Phản
hồi

Chủ thể

Mơi trƣờng

Hình 1.9. Sơ đồ mối tƣơng tác giữa hệ thống với mơi trƣờng
1.1.10. Quan điểm tồn thể
Là quan điểm nghiên cứu của lý thuyết hệ thống:
- Khi nghiên cứu các sự vật và hiện tƣợng phải tôn trọng mối quan hệ
biện chứng giữa vật chất và tinh thần: vật chất có trƣớc tinh thần, tinh thần tác
động trở lại vật chất
- Các sự vật, hiện tƣợng luôn tồn tại trong mối liên hệ qua lại với nhau,
luôn có sự tác động qua lại và chi phối lẫn nhau. Sự tác động giữa các sự vật
bao giờ cũng mang tính đối ngẫu, tính nhân quả.
- Các sự vật luôn vận động, không ngừng biến đổi cũng nhƣ môi trƣờng
xung quanh nó.
- Động lực chủ yếu quyết định sự phát triển của các hệ thống nằm bên
trong hệ thống, do phần điều khiển của sự vật quyết định.

- 15 -