Thiết kế một số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông

Tiếp cận lịch sử (TCLS) trong dạy học không đơn thuần là dạy về lịch sử khoa học mà là dạy học sinh logic khám phá của đối tượng sự vật, hiện tượng, xem xét các đối tượng này theo logic phát triển của nó, không xét đến diễn biến thực trong lịch sử. Bài viết này đã đề xuất các nguyên tắc, quy trình thiết kế và một số chủ đề Di truyền học theo TCLS.

HNUE JOURNAL OF SCIENCE Educational Sciences, 2021, Volume 66, Issue 4G, pp 138-149 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2021-0177 THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DI TRUYỀN HỌC THEO TIẾP CẬN LỊCH SỬ CẤP TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Đỗ Thùy Linh1* Lê Đình Trung Khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Tiếp cận lịch sử (TCLS) dạy học không đơn dạy lịch sử khoa học mà dạy học sinh logic khám phá đối tượng vật, tượng, xem xét đối tượng theo logic phát triển nó, khơng xét đến diễn biến thực lịch sử Nếu kiến thức Di truyền học xếp, tổ chức thành chủ đề theo TCLS vừa cung cấp cho học sinh kiến thức, vừa bồi dưỡng cho học sinh đường tư để tìm kiến thức Trong báo này, nhóm tác giả đề xuất nguyên tắc, quy trình thiết kế số chủ đề Di truyền học theo TCLS Từ khóa: tiếp cận lịch sử, chủ đề dạy học, phương pháp dạy học Mở đầu Tiếp cận lịch sử (TCLS) tiếp cận mà xuất từ lâu Tiếp cận lịch sử tập trung chủ yếu vào cách thức, đường hình thành, logic phát triển tri thức, từ giúp người học lĩnh hội tồn diện tri thức khoa học đường tìm tri thức [1] Các lí thuyết khoa học phải trải qua q trình tìm tịi, khám phá, phát triển lâu dài, phức tạp Q trình tiếp thu lí thuyết khoa học tách rời khỏi bối cảnh lịch sử liên quan Con người đơn đưa kết luận dựa ý tưởng, kiện, phát minh mà cần phải theo dõi nhận thức q trình tiến hóa, logic khoa học chúng trình phát triển [2] Về chất, hoạt động tư học sinh (HS) nhà khoa học có chất (chỉ khác mức độ không khác loại) Do vậy, vận dụng TCLS dạy học dạy cho người học tư nhà khoa học trước, giúp họ hiểu logic phát triển phát minh điểm ưu việt, điểm hạn chế, điều kiện nghiệm đúng,… lí thuyết khoa học Đồng thời, TCLS, người học thấy tương đồng, gần gũi quan điểm thân quan điểm nhà khoa học, làm tăng hứng thú nhận thức cho người học, từ kích thích hoạt động nhận thức rèn luyện tư logic [3], xây dựng cho người học lòng tơn trọng, biết ơn khoa học nói chung nhà khoa học nói riêng [4] Người học thảo luận nhiều đơn tiếp nhận kiến thức, tập trung nhiều vào trình, logic khám phá tri thức quan tâm tới sản phẩm khoa học, phương pháp chứng minh lập luận phương pháp luận khoa học [1, 3] Tại Việt Nam, hướng TCLS hướng tiếp cận mới, chưa có nhiều cơng trình thực nghiên cứu việc vận dụng hướng tiếp cận dạy học Theo Ngày nhận bài: 5/10/2021 Ngày sửa bài: 15/10/2021 Ngày nhận đăng: 3/11/2021 Tác giả liên hệ: Đỗ Thùy Linh Địa email: dothuylinh@vnu.edu.vn 138 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông số nhà khoa học, quan điểm lịch sử khoa học việc thực trình nghiên cứu đối tượng phương pháp lịch sử, tìm hiểu, phát nảy sinh, phát triển vấn đề thời gian, không gian hoàn cảnh, điều kiện cụ thể Việc thực quan điểm mặt giúp người học nhận thức tồn diện lí thuyết khoa học, mặt khác giúp người học phát đường tư để tìm lí thuyết [5, 6], phù hợp thiết kế dạy môn khoa học tự nhiên, đặc biệt môn học khoa học kĩ thuật [7] Cách thức để vận dụng TCLS q trình dạy học đa dạng: tích hợp kiến thức lịch sử (các phát minh khoa học liên quan, bối cạnh phát minh,…) vào nội dung học [8]; dạy học theo pha nhằm động viên, kích thích người học nảy sinh nhiều ý tưởng, cách nhìn nhận khác vấn đề dựa thông tin lịch sử vấn đề [3]; sử dụng kĩ thuật Đối đầu (Confrontation), Hội thoại (Dialogues), Kịch (Drama), cách thức minh họa (Vignettes), nghiên cứu tình (Case studies) Câu chuyện theo chủ đề (Thematic narrative)[9]; thảo luận tái lại thí nghiệm nhằm phát lí thuyết khoa học [10]; cấu trúc lại dạy theo phương pháp tư nhà kĩ thuật, sử dụng tập kiểu thiết kế kĩ thuật để dạy HS (HS) phương pháp tư nhà kĩ thuật, bồi dưỡng cho HS phương pháp nghiên cứu kĩ thuật – cơng nghệ để họ có phương pháp nghiên cứu nhà kĩ thuật [6] Mặc dù tồn số bất cập vận dụng TCLS dạy học, nhiên, phủ nhận ưu điểm tiếp cận dạy học Vận dụng TCLS dạy học, “lịch sử, tích hợp cách thơng minh, hợp lí vào khóa học khoa học, hồn thiện lực nhận thức khoa học, vai trò nhà khoa học phát minh xã hội, mà không làm ảnh hưởng tới lượng tri thức khoa học truyền đạt cho người học” [11] Đặc biệt, phần Di truyền học (Sinh học 12), kiến thức di truyền đánh giá khó tiếp thu “khơ cứng” Để giúp HS vừa phát triển lực nhận thức kiến thức Di truyền, vừa tăng cường hứng thú học tập, ý thức tị mị khám phá, tạo động lực hình thành hoạt động nhận thức tích cực Ở nghiên cứu trước, tổng hợp số công trình nghiên cứu tiêu biểu hướng TCLS dạy học nước [12] Trong nghiên cứu này, chúng tơi đề xuất quy trình thiết kế chủ đề dạy học phần Di truyền học cấp Trung học phổ thông số chủ đề cụ thể Nội dung nghiên cứu 2.1 Phương pháp đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp lí thuyết để thu thập thơng tin từ báo khoa học, sách, kỷ yếu Hội thảo,… có uy tín ngồi nước kết hợp với tham khảo ý kiến chuyên gia thuộc lĩnh vực Lí luận phương pháp dạy học Các tài liệu lựa chọn theo hướng nghiên cứu định tính, định lượng kết hợp, để từ phân tích, xác định thành vấn đề, mạch nội dung nghiên cứu chủ đề theo hướng TCLS 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu - Khái niệm TCLS; chủ đề di truyền; mơ hình di truyền; - Dạy học theo chủ đề di truyền theo hướng TCLS 2.2 Kết nghiên cứu 2.2.1 Chủ đề Di truyền học theo tiếp cận lịch sử Chủ đề vấn đề mang tính cốt lõi đối tượng mà người học, người nghiên cứu cần tìm hiểu, có mối liên hệ đa chiều phù hợp với quy luật vận động tự nhiên, đảm bảo tính khách quan Trong dạy học, hiểu chủ đề đơn vị kiến thức trọn vẹn mà kết thúc tìm hiểu 139 Đỗ Thùy Linh* Lê Đình Trung chất chủ đề đó, người học có lượng kiến thức để hiểu đối tượng cách khách quan [13] Các chủ đề xây dựng thành “mơ hình” (models) – thường sử dụng dạy khoa học Các mơ hình khoa học quan sát, tổng hợp tượng tự nhiên thành giả thuyết khoa học, sau thơng qua thảo luận, so sánh, thử nghiệm, đạt thống nhà khoa học trở thành mơ hình thức, thừa nhận rộng rãi [14] Trong Di truyền học, coi gene “sợi đỏ” xuyên suốt, từ cấp độ di truyền phân tử, tới cấp độ di truyền nhiễm sắc thể cấp độ di truyền quần thể Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, khám phá gene mở rộng tập trung nghiên cứu chất nghiên cứu tượng Các chủ đề Di truyền học theo TCLS chủ đề tìm hiểu gene giai đoạn khám phá khác nhau, theo logic phát triển (historical models of gene) [14] Mỗi chủ đề, bên cạnh việc phân tích khái niệm, chức năng, hoạt động gene, bổ sung kiến thức bối cảnh lịch sử thiếu sót, sai lầm cịn tồn đọng, chưa giải thích được, giải chủ đề Mỗi chủ đề mơ hình Di truyền học, có liên hệ mật thiết với nhau, xếp theo logic phát triển khám phá gene Trong trình tổ chức dạy học chủ đề Di truyền học theo TCLS, giáo viên (GV) cần giới thiệu mâu thuẫn nảy sinh trình khám phá gene, yêu cầu học sinh phải vận dụng cách tư duy, suy luận nhà khoa học để tìm phương án giải Qua đó, HS vừa tiếp thu kiến thức Di truyền học, vừa bồi dưỡng phương pháp tư duy, phương pháp nghiên cứu khoa học 2.2.2 Nguyên tắc thiết kế chủ đề Di truyền học theo hướng tiếp cận lịch sử Quy trình thiết kế chủ đề Di truyền học theo TCLS cần phải tuân thủ đầy đủ nguyên tắc sau: 1) Trong trình lựa chọn đơn vị kiến thức, cần tập trung vào vấn đề khoa học phải chương trình, sách giáo khoa hành; đảm bảo thời lượng triển khai Bất kể học thiết kế theo cách nào, đơn vị kiến thức cần đáp ứng đủ Dạy học theo TCLS coi phương pháp dạy học, đó, GV tổ chức hoạt động nhằm định hướng, hỗ trợ HS khám phá kiến thức góc độ tư nhà khoa học giải vấn đề - mâu thuẫn khoa học Do vậy, nhiệm vụ trì khối lượng kiến thức song song với việc đưa vào kiến thức bổ trợ cần phải đảm bảo Bên cạnh đó, GV phải cân nhắc yếu tố thời gian để tổ chức hoạt động học tập cách hợp lí 2) Lựa chọn kiến thức tích hợp vào giảng cần phải cân nhắc dựa tri thức HS mức độ cần thiết phải tích hợp, mức độ khơi gợi trí tị mò sáng tạo nơi HS Nhằm xây dựng giảng có vận dụng TCLS, cần phải lưu ý tới việc lựa chọn kiến thức đưa vào bài, đảm bảo bám sát chương trình nội dung sách giáo khoa, phục vụ cho mục đích phát triển lực cho HS Dạy học theo TCLS không dừng lại việc dạy kiến thức, mà dạy phương pháp để chiếm lĩnh tri thức, tìm đường tốt để nhận thức đối tượng sinh học Do vậy, thiết kế giảng cần phải ý phù hợp với lực mức độ nhận thức HS để vừa đảm bảo khả thực phát triển lực hứng thú, thái độ học tập tích cực 3) Khi vận dụng TCLS để cấu trúc lại dạy, GV cần vào việc phân tích logic khoa học nội dung kiến thức dạy Việc phân tích logic khoa học kiến thức dạy nguyên tắc quan trọng đòi hỏi tập trung ý lực chuyên môn vững vàng người thiết kế dạy Việc phân tích logic khoa học nhằm mục đích xây dựng phương án khác để giải vấn đề mà dạy đặc ra, từ dẫn dắt, định hướng tư cho HS trình giải vấn đề Mục đích việc vận dụng TCLS vào việc tái cấu trúc dạy cho HS thấy 140 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông chất, quy luật trình phát triển đối tượng Khái niệm TCLS dùng với ý nghĩa nghiên cứu đối tượng sở hướng dẫn trình nhận thức HS theo tư nhà sinh học, từ khái quát tri thức gợi mở tư sáng tạo khơng hồn tồn bám sát theo dịng diễn biến kiện lịch sử 4) Bài dạy có vận dụng TCLS cần phải làm bật đặc tính kế thừa kiến thức Sinh học nói chung phần Di truyền học nói riêng Kiến thức Sinh học có tính kế thừa, đặc biệt phần Di truyền học Tri thức khám phá dựa sở phát minh trước đó, có tìm tịi mở rộng thêm khắc phục hạn chế/sai sót Các tri thức thuộc phần Di truyền học phát triển song song với tiến xã hội, chí trước thực tiễn Do vậy, dạy vận dụng TCLS phải đảm bảo gắn kết kiến thức/phát minh để giúp HS nhận logic vận động quy luật tự nhiên, từ tiếp thu phương pháp nhận thức logic khoa học 5) Khi thiết kế dạy theo hướng TCLS, nên bao gồm mâu thuẫn (mâu thuẫn quan điểm nhà khoa học/thất bại nhà khoa học/hạn chế học thuyết – định luật – định lí – phát minh) để yêu cầu HS phải suy nghĩ giải Mỗi học thuyết có q trình phát sinh phát triển Nhiều trình phát triển phức tạp, quanh co, có lúc tiến bộ, có lúc thụt lùi, bế tắc Tuy nhiên, xét mặt logic khoa học người ta xây dựng tiến trình phát triển học thuyết theo logic hợp lí, khơng xét đến diễn biến lịch sử thực Q trình thực nhiệm vụ học theo hướng TCLS chuỗi hành động giải vấn đề Nếu việc cấu trúc lại dạy theo tiếp cận mở đầu mâu thuẫn, mâu thuẫn nhà khoa học vấn đề nghiên cứu hay thất bại/hạn chế khứ học thuyết kích thích hứng thú nhận thức, từ tích cực hóa tồn hoạt động nhận thức HS bồi dưỡng phương pháp nhận thức cho HS 6) Khi xây dựng nghiên cứu tình cụ thể (case study) hay thí nghiệm sử dụng dạy, cần lựa chọn cải tiến cho liên kết chặt chẽ với nội dụng dạy điều kiện thực tế sở Vận dụng TCLS dạy học không đơn việc tổ chức dạy theo diễn biến kiện lịch sử thực mà thông qua phương pháp tiếp cận này, GV tìm hiểu vật, tượng theo tư logic nhà khoa học Mục đích tiếp cận vừa cung cấp cho HS kiến thức vừa bồi dưỡng cho họ đường tư để tìm kiến thức Sinh học mơn khoa học thực nghiệm Để tìm học thuyết sinh học, nhà khoa học phải trải qua chuỗi thử nghiệm/thí nghiệm nhằm kiểm định giả thuyết Nếu cho HS trực tiếp tái lại thí nghiệm gây hứng thú ý cho HS, phát huy tinh sáng tạo, kích thích tìm tịi sâu sắc Tuy nhiên, để tránh việc lạm dụng thí nghiệm tránh tiêu tốn nhiều thời gian tiết học, cần phải cân nhắc kĩ hiệu việc thực thí nghiệm điều kiện sở vật chất thực tế sở Nếu có thể, GV cố gắng cải tiến thí nghiệm cho phù hợp với điều kiện sở vật chất trình độ nhận thức HS 2.2.3 Quy trình thiết kế chủ đề vận dụng TCLS 2.2.3.1 Quy trình tổng quát thiết kế chủ đề Di truyền học vận dụng TCLS Xuất phát từ ngun tắc nói trên, chúng tơi đưa quy trình thiết kế chủ đề Di truyền học theo TCLS trường phổ thơng Bước 1: Phân tích nội dung phần Di truyền học Căn vào chương trình nội dung phần Di truyền học Trung học phổ thơng, GV phải phân tích để xác định nội dung kiến thức tổ chức lại theo hướng TCLS Những nội dung kiến thức nên có liên quan logic chặt chẽ với nhau, chứa đựng nhiều mâu thuẫn, yêu cầu HS phải đặt vào vị trí nhà khoa học để suy nghĩ giải quyết, sở kế thừa, phân tích, mở rộng kiến thức học Bước 2: Xác định tên, thời lượng dạy chủ đề 141 Đỗ Thùy Linh* Lê Đình Trung Dựa việc phân tích nội dung chương trình, nội dung phần Di truyền học, GV cần xác định nội dung kiến thức cốt lõi, có liên quan chặt chẽ, mâu thuẫn hay bổ sung lẫn nhau, làm rõ logic phát triển Di truyền học nói chung logic khám phá gene nói riêng Từ đó, GV xác định tên chủ đề cho bao quát toàn nội dung chủ yếu chủ đề Các chủ đề xây dựng cần đảm bảo vừa tích hợp thông tin kiến thức theo TCLS vừa đáp ứng tính logic mặt nội dung chương trình, tránh việc lắp ghép học nội dung chủ đề cách khiên cưỡng thông tin lịch sử lựa chọn không phù hợp với logic nội dung Một yếu tố quan trọng, cần lưu ý dạy học vận dụng tiếp cận lịch sử, thời lượng dạy chủ đề Với chủ đề theo hướng tiếp cận lịch sử, cần tổ chức hoạt động nhận thức HS khám phá kiến thức theo tư nhà khoa học nhằm giúp HS tiếp nhận kiến thức cách toàn diện, tổng quát Do vậy, xây dựng chủ đề vận dụng tiếp cận lịch sử, dựa số lượng đơn vị kiến thức mức độ phức tạp nội dung kiến thức, GV cần phải cân đối thời gian dành cho hoạt động học tập để tránh tượng lan man, lạc đề mà chưa đáp ứng mục tiêu kiến thức Bước 3: Xây dựng mục tiêu cho chủ đề Một lưu ý tổ chức dạy học chủ đề theo TCLS phải giúp HS nhận logic phát triển đối tượng mà chủ đề hướng tới Nguyên tắc xây dựng mục tiêu cho dạy học chủ đề theo TCLS tuân theo nguyên tắc chung mục tiêu cần cụ thể lượng hóa Trong đó, cần ý xây dựng mục tiêu thuộc cấp độ nhận thức bậc cao theo thang đo Bloom (Vận dụng, Phân Tích, Đánh giá Sáng tạo) Bước 4: Xác định kiến thức trọng tâm kiến thức lịch sử bổ trợ Dựa ý tưởng chung chủ đề, cần xác định nội dung kiến thức cần đưa vào chủ đề Các chủ đề cần giúp cho HS chiếm lĩnh kiến thức trọng tâm, đồng thời rèn luyện tư logic – đường mà nhà khoa học tìm kiến thức logic phát triển Có hai loại kiến thức cần quan tâm xây dựng nội dung cho chủ đề: (1) Kiến thức trọng tâm: kiến thức cốt lõi chủ đề, yêu cầu HS phải chiếm lĩnh Trong chủ đề Di truyền học theo TCLS, kiến thức trọng tâm kiến thức khái niệm, đặc điểm, hoạt động vai trò gene giai đoạn khám phá khác (2) Kiến thức lịch sử bổ trợ: kiến thức hỗ trợ HS tiếp thu kiến thức trọng tâm chủ đề cách toàn diện, đầy đủ Các kiến thức lịch sử bổ trợ lựa chọn chương trình ngồi chương trình Những kiến thức là: phát minh khoa học liên quan, ưu/nhược điểm định luật/định lí/khái niệm học, điểm cịn tồn đọng nhà khoa học sau giải nào,… HS yêu cầu suy nghĩ góc độ nhà khoa học sử dụng kiến thức bổ trợ để nhận thức kiến thức trọng tâm Những thông tin kiến thức lịch sử bổ trợ giúp cho HS tiếp cận không tri thức mơn học mà cịn đường để tìm tri thức Khi lựa chọn kiến thức lịch sử bổ trợ, cần phải cân nhắc vừa đáp ứng mục tiêu làm rõ kiến thức trọng tâm vừa bám sát nội dung chương trình, xếp cách hợp lí, khoa học Bước 5: Xây dựng tiến trình dạy học Dựa mục tiêu, nội dung chủ đề, GV tiến hành xây dựng tiến trình dạy học bao gồm chuỗi hoạt động dạy hoạt động học, kèm theo công cụ để vận hành hoạt động học tập đó, câu hỏi, tập, sơ đồ, mơ hình, hình ảnh, video clip,… Các hoạt động cần thể phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực lựa chọn, đồng thời đảm bảo tính logic, nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo HS Bước 6: Xây dựng công cụ kiểm tra, đánh giá Với định hướng phát triển phẩm chất, lực HS chương trình Giáo dục phổ thơng 2018, GV cần kết hợp nhiều phương pháp, hình thức kiểm tra, đánh giá, sử dụng hệ thống câu 142 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông hỏi, tập kiểm tra, đánh giá mức độ nhận thức kiến thức khoa học HS lực quy định chương trình tổng thể chương trình mơn Sinh học Sau tổ chức dạy học chủ đề Di truyền học theo TCLS, GV cần đánh giá khía cạnh sau nhằm kịp thời nhận biết ưu nhược điểm đưa biện pháp điều chỉnh: - Sự phù hợp thiết kế chủ đề với thời lượng dự kiến; - Mức độ đạt mục tiêu HS (về kiến thức, kĩ năng, thái độ, lực); - Sự hứng thú HS chủ đề Có thể khái quát quy trình vận dụng hình sau: Phân tích nội dung phần Di truyền học Xác định tên, thời lượng dạy chủ đề Xây dựng mục tiêu cho chủ đề Xác định kiến thức trọng tâm kiến thức lịch sử bổ trợ Xây dựng tiến trình dạy học Xây dựng công cụ kiểm tra, đánh giá Sơ đồ Quy trình thiết kế chủ đề Sinh học theo TCLS 2.2.3.2 Ví dụ vận dụng quy trình để thiết kế chủ đề dạy học: Vận dụng quy trình sáu bước trình bày mục trên, vận dụng để xây dựng chủ đề “Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel”, phần Di truyền học theo hướng TCLS sau: Bước 1: Phân tích nội dung phần Di truyền học Dựa vào logic cấu trúc nội dung kiến thức Di truyền học, nội dung phần Di truyền học bao gồm có năm chương: (1) Cơ chế di truyền, biến dị; (2) Tính quy luật tượng di truyền; (3) Di truyền học quần thể; (4) Ứng dụng di truyền học; (5) Di truyền học người Trong phần “Tính quy luật tượng di truyền”, HS tìm hiểu học thuyết di truyền bản, quan trọng thời kỳ nghiên cứu Di truyền học cổ điển (Classical Genetics) Gene đơn vị cấu trúc chức di truyền học, trải qua thời gian dài nghiên cứu nhiều nhà khoa học Trong đó, nói, Mendel (1865) người đưa khái niệm nhân tố di truyền – khái niệm “sơ khai” “gene” – đánh dấu đời ngành khoa học nghiên cứu Di truyền học Các quy luật di truyền Mendel quan trọng, sở tiền đề để HS tiếp tục khám phá quy luật di truyền Bước 2: Xác định tên, thời lượng dạy chủ đề Từ kiến thức quy luật Mendel số quy luật ngồi Mendel (khơng tn theo quy luật Mendel), giúp HS tìm hiểu nghiên cứu gene thời điểm Mendel định nghĩa tìm hiểu hoạt động Quy luật di truyền Mendel áp dụng cho di truyền gene nằm nhiễm sắc thể khác nhau, vậy, trường hợp tương tác gene (sự tương tác gene nằm nhiễm sắc thể khác nhau) di truyền nhân (sự di truyền gene không nằm nhiễm sắc thể) trường hợp bổ sung/ngoại lệ cho quy luật di truyền Mendel Từ đó, khái qt hóa thành tên chủ đề: Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel 143 Đỗ Thùy Linh* Lê Đình Trung Đối với tiếp cận lịch sử, yêu cầu GV cần cung cấp thêm kiến thức lịch sử bổ trợ để HS có nhận thức đầy đủ, toàn diện vấn đề Thời lượng dạy cho chủ đề “Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel” kéo dài 03 tiết Bước 3: Xây dựng mục tiêu cho chủ đề - Mục tiêu kiến thức chun mơn: Mơ tả thí nghiệm lai Mendel thí nghiệm lai Correns; Phát biểu nội dung quy luật Mendel tượng tương tác gene, gene đa hiệu, di truyền nhiễm sắc thể; Chứng minh học thuyết nhiễm sắc thể (do Boveri Sutton phát hiện) hoạt động nhiễm sắc thể trình giảm phân sở quy luật phân ly phân ly độc lập; Chứng minh tương tác gene trường hợp mở rộng quy luật di truyền Mendel; Giải thích ngun nhân thành cơng Mendel ý nghĩa, tầm quan trọng Mendel việc đặt móng cho nghiên cứu Di truyền học - Mục tiêu phương pháp chiếm lĩnh kiến thức: Thông qua việc giới thiệu mâu thuẫn, tình thí nghiệm nhà khoa học nghiên cứu Di truyền học, HS yêu cầu đặt thân vào vị trí nhà khoa học để đề xuất biện pháp giải tình huống, từ giúp hình thành nên tư khoa học tiếp thu đường tư để tìm lí thuyết khoa học Bước 4: Xác định kiến thức trọng tâm kiến thức lịch sử bổ trợ Các kiến thức trọng tâm chủ đề là: (1) quy luật Mendel, bao gồm: quy luật phân ly quy luật phân ly độc lập; (2) trường hợp mở rộng quy luật Mendel: quy luật tương tác gene tác động đa hiệu gene; (3) trường hợp ngoại lệ di truyền nhiễm sắc thể Bên cạnh đó, để đảm bảo rèn luyện tư logic cho HS, cần đưa vào nội dung kiến thức lịch sử bổ trợ để hỗ trợ cho việc tiếp thu kiến thức trọng tâm chủ đề Với chủ đề “Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel”, số nội dung kiến thức lịch sử bổ trợ tích hợp vào sau: - Một số nghiên cứu di truyền trước thời điểm Mendel phát minh quy luật di truyền mâu thuẫn với quan điểm nhân tố di truyền hoạt động nhân tố di truyền quy luật Mendel; - Một số quan điểm chất nhân tố di truyền; - Lí quy luật Mendel khơng công nhận năm 1900 (nhờ phát nhiễm sắc thể, hoạt động nhiễm sắc thể trình nguyên phân/giảm phân tế bào; phát học thuyết di truyền nhiễm sắc thể); - Các đóng góp Mendel cho lĩnh vực nghiên cứu Di truyền học Bước 5: Xây dựng tiến trình dạy học Dựa mục tiêu, nội dung chù đề, GV tiến hành xây dựng tiến trình dạy học Trong dạy học theo tiếp cận lịch sử, HS hoạt động chủ yếu theo nhóm, sử dụng kĩ thuật động não (Brainstorming) để huy động ý kiến, cách giải nhiều cá nhân [15] Chủ đề “Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel” tổ chức thành 03 tiết: Tiết 1: Quy luật phân ly, học thuyết nhiễm sắc thể Tiết 2: Quy luật phân ly độc lập Tiết 3: Mở rộng học thuyết Mendel (tương tác gene, gene đa hiệu); ngoại lệ quy luật di truyền Mendel: Hiện tượng di truyền nhiễm sắc thể Trong tiết học, GV xây dựng hệ thống hoạt động học, đó, hoạt động khởi động, tìm hiểu kiến thức mới, vận dụng/thực hành, mở rộng bắt đầu tình huống, mâu thuẫn phát sinh trình nghiên cứu “nhân tố di truyền - gene” Ví dụ: mở đầu học “Quy luật phân ly”: 144 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông - Hoạt động khởi động: GV bắt đầu số nghiên cứu di truyền chấp nhận rộng rãi trước thời kỳ Mendel: Thuyết di truyền hòa hợp, Thuyết di truyền mầm Darwin, Thuyết di truyền tính trạng tập nhiễm Lamark Nói chung lại, nhà khoa học thời kỳ xác định có tồn nhân tố đó, phát sinh thể bố mẹ truyền cho hệ sau Tuy nhiên, nhân tố thừa hưởng yếu tố di truyền hay tính trạng tập nhiễm điều tranh cãi - Hoạt động hình thành kiến thức: sử dụng kĩ thuật Think - Pair - Share yêu cầu HS nêu lí Mendel lại thành công phát quy luật phân ly phân ly độc lập; Huy động kiến thức di truyền tế bào học sinh học để giải thích sở tế bào quy luật phân ly - Hoạt động vận dụng mở rộng kiến thức: yêu cầu HS suy nghĩ giải tình nêu phần hoạt động khởi động Bước 6: Xây dựng công cụ kiểm tra, đánh giá Sau tổ chức dạy học, cần đánh giá yếu tố sau: - Sự phù hợp thiết kế chủ đề với thời lượng dự kiến: chủ đề “Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel” dự kiến dạy thời lượng 03 tiết học - Mức độ đạt mục tiêu HS: đánh giá kết học tập HS thông qua công cụ câu hỏi tự luận trắc nghiệm khách quan, đó, cần kiểm tra toàn diện lực nhận thức quy luật di truyền Mendel, quy luật tương tác gen, tác động đa hiệu gene, đường, cách thức để khám phá quy luật đó; lực khác, điển hình tư phản biện HS - Sự hứng thú HS việc tìm hiểu quy luật di truyền Mendel, tương tác gene, tác động đa hiệu gene 2.2.4 Các chủ đề Di truyền học vận dụng tiếp cận lịch sử Mỗi chủ đề chứa đựng thông tin kiến thức trọng tâm Di truyền học hiểu sai, nhầm lẫn tồn đọng hạn chế nhận thức công nghệ, kĩ thuật hỗ trợ HS cần nhận thức mâu thuẫn kiến thức chủ đề chủ đề với Chúng đề xuất chủ đề Di truyền học theo mơ hình di truyền sau: Bảng Một số chủ đề Di truyền học theo tiếp cận lịch sử STT Chủ đề Nội dung trọng tâm Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel - Các quy luật di truyền Mendel, sở tế bào học ý nghĩa: quy luật phân ly, quy luật phân ly độc lập; - Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể; - Mở rộng quy luật Mendel: quy luật tương tác gene (polygeny) tác động đa hiệu gene (pleiotropy); - Hiện tượng di truyền nhiễm sắc thể - di truyền ngồi nhân (thí nghiệm Carl Correns); Mơ hình di truyền theo quy luật Morgan - Thí nghiệm, sở tế bào học ý nghĩa quy luật di truyền liên kết Morgan: di truyền liên kết hoàn toàn di truyền liên kết khơng hồn tồn – hốn vị gene; - Phương pháp lập đồ di truyền dựa tần số hoán vị gene Sturtevant ý nghĩa việc lập đồ di truyền; - Thí nghiệm, sở tế bào học ý nghĩa quy luật di truyền giới tính quy luật di truyền liên kết giới tính Morgan; - Các đột biến cấu trúc, đột biến số lượng nhiễm sắc thể vai trò đột biến nhiễm sắc thể; - Thành tựu chọn, tạo giống phương pháp lai hữu tính Mơ hình di truyền quần thể - Khái niệm, đặc trưng di truyền quần thể; 145 Đỗ Thùy Linh* Lê Đình Trung - Cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn giao phối gần; - Cấu trúc di truyền quần thể ngẫu phối; - Định luật Hardy – Weinberg Mơ hình di truyền hóa sinh - Điều hịa biểu gene (thí nghiệm điều hịa biểu gene operon Lac E coli); - Thuyết “một gene – enzyme” Tatum Mơ hình di truyền phân tử Mơ hình di truyền học đại - Cấu trúc chức DNA; gene; - Các trình liên quan tới gene/DNA: tái bản, phiên mã, dịch mã; - Đột biến gene; - Mối quan hệ kiểu gene – mơi trường – kiểu hình - Cơng nghệ gene; - Khái niệm hệ gene Dự án giải mã gene người (Human Geneome Project); - Di truyền học người: di truyền y học, y học tư vấn liệu pháp gene Sau tìm hiểu tồn kiến thức Di truyền học theo mơ hình, HS cần nhận thức số kiến thức mơ hình, ưu điểm/hạn chế mơ hình, hạn chế mơ hình khắc phục khám phá sau Mơ hình Mơ hình di truyền theo quy luật Mendel Mơ hình di truyền theo quy luật Morgan Mơ hình di truyền quần thể Gene nhìn nhận là: Nhân tố di truyền lí thuyết, giả định Tồn thực dạng vật chất, phân bố nhiễm sắc thể Tồn thực dạng chất, phân nhiễm thể vật bố Mơ hình di truyền hóa sinh Mơ hình di truyền phân tử Mơ hình di truyền học đại Tồn thực dạng vật chất, phân bố nhiễm sắc thể Vật chất di truyền cấu tạo từ sợi DNA, quy định mã hóa cho sản phẩm độc lập Là trình tự nucleotide hệ gene (có chất DNA RNA), mã hóa cho sản phẩm có chức tổ hợp sản phẩm (của gene trùng lặp) sắc Gene nghiên cứu từ: Tính trạng Tính trạng Tính trạng Một sản phẩm hóa sinh cụ thể (enzyme) Cấu trúc đoạn DNA mang thông tin mã hóa Hoạt động gene: gene tồn trình hoạt động Đa số DNA tế bào người khơng mã hóa mà làm nhiệm vụ điều hịa biểu gene cụ thể Chức gene xác định cấp độ Biểu tính trạng Biểu tính trạng Biểu tính trạng Biểu tính trạng (qua sản phẩm enzyme) Cấp độ phân tử (chuỗi polypeptide RNA) Cấp độ phân tử (chuỗi polypeptide RNA) cấp độ nghiên cứu tin sinh học (giải mã trình tự gene) 146 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thơng Các hạn chế quan trọng mơ hình Khái niệm gene hoàn toàn khái niệm giả định Các chức gene trình di truyền cịn mơ hồ, khơng cụ thể Chưa xác định ảnh hưởng nhân tố môi trường tới hoạt động biểu gene Chưa giải thích cho hoạt động gene tế bào Chưa xác định ảnh hưởng nhân tố môi trường tới hoạt động biểu gene Chưa giải thích cho hoạt động gene tế bào Chưa xác định ảnh hưởng nhân tố môi trường tới hoạt động biểu gene Chức gene xác định mức độ đơn giản mã hóa cho enzyme Chưa xác định chế hoạt động cấp độ phân tử gene Chưa xác định ảnh hưởng nhân tố môi trường tới hoạt động biểu gene Chưa xác định giải thích trình liên quan tới gene tế bào nhân thực (như tượng gene phân mảnh, trình cắt ghép đoạn mã hóa (exon) đoạn khơng mã hóa (intron), gene trùng lặp,… Nghiên cứu cấp độ phân tử, chưa sâu vào ứng dụng tin học sinh học Dự án giải mã hệ gene người giải mã toàn hệ gene Tuy nhiên, chức tồn gene cần tìm hiểu nghiên cứu thêm Nhờ dự án ENCODE, quy luật gene chức chúng cần chỉnh sửa lại Các vấn đề quan trọng nảy sinh mơ hình trước mơ hình sau giải Mendel xác định “nhân tố di truyền” truyền từ đời trước cho đời sau Johannsen gọi tên nhân tố di truyền “Gene” Xác định gene cấu trúc tồn thực nhiễm sắc thể Kiểu gene kiểu hình tách biệt rõ ràng Đồng thời, nhân tố di truyền quy luật Mendel xác định allele Sự di truyền gene gắn liền với di truyền nhiễm sắc thể trình Đã kết nối quy luật di truyền Mendel với thuyết tiến hóa Darwin, mở hướng nghiên cứu mới: di truyền quần thể Nghiên cứu di truyền quần thể đặt móng cho Xác định sản phẩm cụ thể gene sản phẩm sinh hóa (enzyme) Sau này, sản phẩm gene mở rộng chuỗi polypeptide Xác định rõ cấu trúc gene (là đoạn phân tử DNA), mã hóa cho sản phẩm cụ thể (chuỗi polypeptide phân tử RNA) Các trình liên quan tới gene làm sáng tỏ: nhân đôi, phiên mã, dịch mã, đột biến Chức gene nghiên cứu sâu tồn diện Gene khơng cấu trúc tĩnh, mã hóa cho sản phẩm cụ thể mà cịn nghiên cứu nhiều q trình khác tượng gene trùng lặp, gene lồng, trình cắt nối đoạn mã hóa (exon) khơng mã hóa (intron) gene tế bào nhân thực,…Gene mở rộng nghiên cứu lĩnh vực công nghệ (công nghệ gene) lĩnh vực tin sinh học, ứng dụng hiệu 147 Đỗ Thùy Linh* Lê Đình Trung phân bào nghiên cứu tiến hóa dược-y học Kết luận Quan điểm tiếp cận lịch sử số nhà nghiên cứu giới Việt Nam thử nghiệm dạy học, kết cho thấy khả quan việc nâng cao lực nhận thức, cải thiện thái độ khoa học, tích cực học, tiếp thu cách tư nhà khoa học Khi tìm hiểu chủ đề Di truyền học theo TCLS, HS ln đặt vị nhà khoa học để suy nghĩ, phân tích, đưa kết luận đối mặt với mâu thuẫn Mâu thuẫn nguồn gốc vận động phát triển Các kết nghiên cứu cho lí thuyết hay sản phẩm kế thừa mặt tích cực lí thuyết/sản phẩm trước đồng thời phủ định mặt hạn chế lí thuyết/sản phẩm trước để giải yêu cầu đặt mà trước chưa giải Từ đó, HS vừa nắm vững tri thức môn học, vừa tiếp thu đường để tìm tri thức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] De Mello Forato, T.C., R de Andrade Martins, and M Pietrocola, 2012 History and nature of science in high school: Building up parameters to guide educational materials and strategies Science & Education, 21(5): p 657-682 [2] Albulescua, I and M Albulescub, 2016 Historical Perspective in Educational Research The European Proceedings of Social & Behavioural Sciences eISSN: 2357 – 1330 [3] Monk, M and J Osborne, 1997 Placing the history and philosophy of science on the curriculum: A model for the development of pedagogy Science Education, 81(4): p 405424 [4] Irwin, A.R., 2000 Historical case studies: Teaching the nature of science in context Science education 84(1): p 5-26 [5] Nguyễn, V.T., 1995 Phương pháp lịch sử phương pháp logic Viện Sử học xuất [6] Nguyễn, T.T.H., 2001 Phương pháp dạy học kĩ thuật công nghiệp phổ thông theo cách tiếp cận lịch sử Luận án tiến sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội [7] Lê, N.H., 2012 Vận dụng phương pháp tiếp cận lịch sử - logic dạy học kĩ thuật Journal of Science of HNUE, 57(4): p 57 - 64 [8] Mamlok, R., Science: An ever-developing entity 1995, Rehovot, Israel: Weizmann Institute of Science (in Hebrew) [9] Metz, D and A Stinner, 2007 A role for historical experiments: capturing the spirit of the itinerant lecturers of the 18th century Science & Education 16(6): p 613-624 [10] Ho-Ttecke, D , 2000 How and what can we learn from replicating historical experiments? A case study Science & Education 9(4): p 343-362 [11] Brush, S.B., 1969 The role of history in the teaching of physics The physics teacher 7(5): p 271-280 [12] Đỗ, T.L and Đ.T Lê, 2019 Cách thức vận dụng tiếp cận lịch sử để tổ chức dạy học trường phổ thông HNUE Journal of Science [13] Đình Trung, L and N Văn Luận, 2019 Phát triển lực giải vấn đề thông qua dạy học chủ đề Sinh trưởng Phát triển (Sinh học 11) cho học sinh Trung học phổ thơng Tạp chí Giáo dục Số đặc biệt tháng 7/2019: p 246 - 249 148 Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông [14] Gericke, N.M and M Hagberg, 2007 Definition of historical models of gene function and their relation to students’ understanding of genetics Science Education 16(7): p 849-881 [15] Nussbaum, J and S Novick, 1981 Brainstorming in the classroom to invent a model: a case study School Science Review, 62(221): p 771-778 ABSTRACT Design several topics in teaching genetics following historical approach at high school level Do Thuy Linh1* and Le Dinh Trung2 Faculty of Pedagogy, VNU University of Education, Vietnam National University Faculty of Biology, Hanoi National University of Education Historical approach in teaching is not simply teaching about the history of science, but teaching students the logic of discovering objects and phenomena, considering these objects in their development logic, regardless of actual events of history If the knowledge of Genetics is appropriately arranged and organized into topics according to the historical approach, it will both provide students with knowledge and foster a thinking path to discover that knowledge In this paper, the authors have proposed principles, design process and some historical Genetic topics Keywords: historical approach, teaching topics, teaching methods 149 ... thức chủ đề chủ đề với Chúng đề xuất chủ đề Di truyền học theo mơ hình di truyền sau: Bảng Một số chủ đề Di truyền học theo tiếp cận lịch sử STT Chủ đề Nội dung trọng tâm Mô hình di truyền theo. .. Khái niệm TCLS; chủ đề di truyền; mơ hình di truyền; - Dạy học theo chủ đề di truyền theo hướng TCLS 2.2 Kết nghiên cứu 2.2.1 Chủ đề Di truyền học theo tiếp cận lịch sử Chủ đề vấn đề mang tính cốt.. .Thiết kế số chủ đề di truyền học theo tiếp cận lịch sử cấp trung học phổ thông số nhà khoa học, quan điểm lịch sử khoa học việc thực q trình nghiên cứu đối tượng phương pháp lịch sử, tìm