1.4.1. Yêu cầu cấp bách của việc giáo dục môi trƣờng
Biến đổi khí hậu, ô nhiễm MT, ... hiện nay đã trở thành những vấn đề nóng bỏng không chỉ của một quốc gia nào mà là của toàn nhân loại. Nhân loại đã và đang phải đối mặt với những vấn đề cấp bách về tài nguyên, MT: tài nguyên suy giảm, sự biến đổi khí hậu, suy giảm đa dạng SH... do chính con ngƣời gây ra. Biến đổi khí hậu với biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu và mực nƣớc biển dâng đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ XXI. Đặc biệt là với Việt Nam, quốc gia đƣợc các mhà khoa học quốc tế đã nhận định là một trong 5 nƣớc sẽ chịu ảnh hƣởng nghiêm trọng nhất của biến đổi khí hậu. Hiện nay ở Việt Nam, biến đổi khí hậu đã đe dọa đến cuộc sống, sức khỏe của hàng chục triệu ngƣời dân, đặc biệt những ngƣời nghèo sinh sống ở những vùng dễ bị tổn hại do biến đổi khí hậu gây ra.
SH là môn khoa học nghiên cứu về vật chất sống ở CĐTCS khác nhau, đồng thời nghiên cứu mối quan hệ tƣơng hỗ giữa SV với SV và giữa SV với MT sống. Khi mỗi ngƣời thấu hiểu các hiện tƣợng và quy luật SH thì sẽ có thái độ văn hoá đối với SV, đối với thiên nhiên nhƣ khai thác hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ MT bền vững… Tuy nhiên, để bồi dƣỡng đƣợc thái độ "ứng xử" nhƣ vậy với MT tự nhiên ở mọi cấp độ (vùng - lãnh thổ, quốc gia, toàn cầu) thì nhà trƣờng phổ thông phải chú ý giáo dục văn hoá sinh học có kế hoạch thông qua các biện pháp, con đƣờng giáo dục thích hợp. Việc giảng dạy SH không phải chỉ cần nhen nhóm trong HS tình yêu thiên nhiên vì vẻ đẹp diệu kì và lợi ích to lớn của nó mà còn phải xây dựng cho đƣợc những thái độ, hành vi, thói quen bảo vệ MT sống, bảo đảm sự cân bằng sinh thái [15]. Trong dạy học môn SH cần phải giáo dục để mỗi HS ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trƣờng đã ý thức đƣợc mình là một thành viên xã hội thời đại toàn cầu hoá, “vì sao” và “làm nhƣ thế nào” để bảo vệ MT sinh thái “ngôi nhà toàn cầu”.
VSV có hai tác động đồng thời lên MT sống nói chung và với cuộc sống của con ngƣời riêng: khả năng chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh trƣởng, sinh sản với tốc độ rất nhanh, năng lực thích ứng mạnh, dễ phát sinh biến dị .. đều có thể có lợi hoặc có hại cho MT và đời sống con ngƣời. Trình độ ứng xử, điều tiết thế giới VSV thế nào để phục vụ lợi ích của con ngƣời và bảo vệ cân bằng sinh thái phụ thuộc vào trình độ nhận thức về VSV.
Quán triệt tốt quan điểm sinh thái trong dạy học SH nói chung và dạy học SH VSV nói riêng là một trong những con đƣờng hiệu quả để giáo dục bảo vệ MT.
1.4.2. Thực trạng việc quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá cũng nhƣ việc vận dụng tiếp cận hệ thống của giáo viên trong thực tiễn dạy học Sinh học
Chúng tôi đã tiến hành điều tra đối với 20 GV SH ở 5 trƣờng THPT của tỉnh Thái Nguyên (Trƣờng THPT Lƣơng Phú, THPT Phú Bình, THPT Điềm
Thuỵ, THPT Phú Lƣơng và THPT Phổ Yên). Kết quả thu đƣợc từ việc phân tích phiếu điều tra với 5 câu hỏi nhƣ sau:
Câu 1. Thầy (Cô) hãy cho biết những quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng trình Sinh học THPT hiện hành.
Với câu hỏi này, có 5/20 GV (25%) nêu đƣợc một quan điểm là: các kiến thức SH trong chƣơng trình THPT đƣợc trình bày theo các CĐTCS, từ các hệ
nhỏ đến các hệ trung lên các hệ lớn (tế bào, cơ thể, quần thể - loài quần xã, hệ sinh thái - sinh quyển). Có 7/20 GV (35%) nêu thêm đƣợc một
quan điểm nữa ngoài quan điểm trên là: các kiến thức đƣợc trình bày trong chƣơng trình THPT là những kiến thức sinh học đại cƣơng, chỉ ra những nguyên tắc tổ chức, những quy luật vận động chung cho giới SV. Có 8/20 GV (40%) nêu thêm đƣợc quan điểm thứ 3 là: quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá. Nhƣ vậy, nhiều giáo viên chƣa nắm đƣợc các quan điểm cơ bản xây dựng và phát triển chƣơng trình đã đƣợc nêu ra trong CTSHPT 2006.
Câu 2. Thầy (Cô) hiểu nhƣ thế nào về tiếp cận sinh học hệ thống? Việc vận dụng tiếp cận này đƣợc thể hiện nhƣ thế nào trong chƣơng trình Sinh học THPT hiện hành?
Có 13/20 GV (65%) trả lời một cách chung chung: tiếp cận SHHT là sự sắp xếp các kiến thức trong chƣơng trình một cách logic, việc vận dụng tiếp cận này thể hiện trong chƣơng trình SH THPT là chƣơng trình gồm 7 phần lần lƣợt từ phần I - giới thiệu chung về thế giới sống ... đến phần 7 - sinh thái học. Có 7/20 GV (35%) nêu đƣợc gần đúng đáp án: tiếp cận SHHT là vận dụng quan điểm hệ thống để nghiên cứu hệ thống sống; trong chƣơng trình SH THPT thì các kiến thức đƣợc trình bày từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn, SH 10 chủ yếu nghiên cứu sự sống ở cấp TB, sinh học 11 nghiên cứu cấp cơ thể, SH 12 chủ yếu nghiên cứu các cấp trên cơ thể.
Câu 3. Thầy (Cô) hiểu nhƣ thế nào về yêu cầu “quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá” trong chƣơng trình Sinh học phổ thông?
Có 12/20 GV (60%) trả lời không biết đây là một trong những quan điểm xây dựng chƣơng trình, có lẽ điều này nói đến mối quan hệ giữa SV với MT và sự tiến hoá của thế giới SV. Có 8/20 GV (40%) trả lời gần đúng đáp án: các đối tƣợng tìm hiểu đƣợc đặt trong mối quan hệ giữa cấu tạo và chức năng, giữa cơ thể và MT, các nhóm SV về cơ bản đƣợc trình bày theo hệ thống tiến hoá từ nhóm có tổ chức đơn giản đến nhóm có tổ chức phức tạp.
Câu 4. Theo Thầy (Cô), có thể coi phần Sinh học vi sinh vật (Sinh học 10) là phần giới thiệu về các quá trình sống ở cấp độ nào trong hệ thống sống? Khi dạy phần này các Thầy (Cô) có lƣu ý học sinh về điều đó không? Nếu có thì cách làm nhƣ thế nào?
Có 11/20 GV (55%) cho rằng phần SH VSV là SH TB, có 9/20 GV (35%) cho rằng SH VSV vừa là SH TB vừa là SH cơ thể (đơn bào). Có 8/20 GV (40%) đƣợc hỏi trả lời là khi dạy phần này chỉ dạy theo kiến thức ở có trong SGK, không lƣu ý gì về việc phần này nghiên cứu sự sống ở cấp nào. Có 12/20 GV (60%) trả lời là có chỉ ra cho HS là phần VSV nghiên cứu về cấp TB.
Câu 5. Theo Thầy (Cô), nếu quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá, vận dụng tiếp cận sinh học hệ thống thì sẽ có ý nghĩa nhƣ thế nào trong dạy học Sinh học ở trƣờng THPT nói chung và dạy học phần sinh học vi sinh vật nói riêng?
Có 13/20 GV (65%) trả lời là chƣa rõ vấn đề này, có lẽ sẽ giáo dục đƣợc HS ý thức bảo vệ MT và giúp HS thấy đƣợc sự tiến hoá của thế giới SV. Có 7/20 GV (35%) cho rằng điều này giúp HS hiểu đƣợc các đặc trƣng của các CĐTCS và sự tiến hoá của thế giới sống, giáo dục HS ý thức bảo vệ MT, rèn luyện các kĩ năng tƣ duy hệ thống; trong phần SH VSV thì giúp HS hiểu ý nghĩa của việc vận dụng các quá trình sống của VSV trong việc bảo vệ MT, bảo vệ sức khoẻ con ngƣời.
Qua việc phân tích kết quả phiếu điều tra, qua trao đổi ý kiến và dự giờ một số GV, chúng tôi thấy rằng nhận thức về việc quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hoá cũng nhƣ vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH nói chung và trong dạy học phần SH VSV nói riêng của GV còn nhiều hạn chế. Tình trạng này do nhiều nguyên nhân. Trƣớc hết, bản thân GV chƣa nhận thức đƣợc tinh thần chỉ đạo đã viết trong văn bản chỉ thị của trong CTSHPT 2006, thứ hai do thiếu văn bản hƣớng dẫn cụ thể hóa yêu cầu đó từ phía các cơ quan quản lý giáo dục. Từ đó dẫn đến tình trạng GV không biết cách tìm tòi các biện pháp dạy học để vận dụng có cơ sở khoa học nhằm quán triệt đồng thời cả hai quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng trình là quan điểm sinh thái và tiến hoá. Còn một tình trạng phổ biến là đông đảo GV còn chƣa đƣợc bồi dƣỡng cập nhật tri thức mới về SHHT. Do đó, họ không hiểu thế nào là “tiếp cận hệ thống” và “tiếp cận SHHT” nên cũng không hiểu đƣợc tinh thần viết trong văn bản pháp quy: “Các kiến thức sinh học trong chƣơng trình THPT đƣợc trình bày theo các cấp tổ chức sống từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn: tế bào cơ thể quần thể - loài quần xã hệ sinh thái - sinh quyển”. Khi dạy học phần SH VSV, nhìn chung GV thiên về truyền đạt cho HS tri thức chuyên sâu về VSV mà không biết khai thác theo hƣớng giúp HS tìm hiểu tri thức SH VSV nhìn từ góc độ là một hệ thống tổ chức sống cấp cơ thể dạng đơn bào đặc thù của hệ thống sống. Do đó, sau khi học xong phần này HS không biết có thể coi VSV ở CĐTCS nào? Có liên hệ gì với SH TB và SH cơ thể (SH 11) cũng nhƣ với các phần khác.
Nhƣ vậy, mâu thuẫn giữa một bên là quan điểm, nhiệm vụ của chƣơng trình với một bên là thực tiễn GV chƣa nhận thức đƣợc nhiệm vụ và chƣa nắm đƣợc cơ sở của việc quán triệt các quan điểm sinh thái và tiến hoá cũng nhƣ vận dụng tiếp cận SHHT trong dạy học SH nên chất lƣợng dạy học SH VSV còn hạn chế.
Từ thực trạng đó, chúng tôi thấy rất cần tìm ra những biện pháp dạy học phù hợp với nội dung từng chƣơng, bài nhƣng quán triệt đƣợc các quan điểm xây dựng và phát triển chƣơng trình bộ môn để nâng cao chất lƣợng dạy học SH VSV.
Chƣơng 2
QUÁN TRIỆT QUAN ĐIỂM SINH THÁI VÀ TIẾN HÓA KẾT HỢP VẬN DỤNG TIẾP CẬN SINH HỌC HỆ THỐNG TRONG DẠY HỌC SINH HỌC VI SINH VẬT (SINH HỌC 10) 2.1. Phân tích vị trí và nội dung phần Sinh học vi sinh vật
Trong chƣơng trình SH cấp THPT, phần SH VSV là phần thứ 3 đƣợc bố trí ở lớp 10 ngay sau phần SH TB. Phần hai - SH TB đề cập đến TB nhƣ một hệ cấu trúc - chức năng thông qua phân tích cấu trúc và chức năng của từng bộ phận cấu trúc nên TB nhân sơ và nhân thực. Đồng thời, nghiên cứu các đặc trƣng của cấp tổ chức TB, đó là chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh trƣởng và phát triển, sinh sản thông qua quá trình nguyên phân. Phần ba giới thiệu với HS về thế giới của những SV vô cùng nhỏ bé, phần lớn là SV đơn bào, có kích thƣớc ở mức độ hiển vi - đó là các VSV. Có thể nói, phần ba giới thiệu các quá trình SH đặc trƣng ở cấp cơ thể (đơn bào) nhƣ chuyển hoá vật chất và năng lƣợng, sinh trƣởng và sinh sản cùng với những ứng dụng của các quá trình đó. Ngoài ra, phần này còn giới thiệu về virut, tuy chúng chƣa đƣợc xem là một cơ thể SV hoàn chỉnh (vì chƣa có cấu tạo TB) nhƣng có vai trò quan trọng trong thế giới sống nói chung và đối với con ngƣời nói riêng.
2.2. Quán triệt quan điểm sinh thái và tiến hóa 2.2.1. Quan điểm sinh thái
VSV có vai trò vô cùng quan trọng trong tự nhiên cũng nhƣ đối với đời sống con ngƣời. Nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn trong các hệ sinh thái, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tự làm sạch các môi trƣờng tự nhiên. VSV còn tham gia tích cực vào việc phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải đô thị, chất thải công nghiệp do đó có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ môi trƣờng. Tất nhiên, các VSV gây bệnh lại tham gia vào việc làm ô nhiễm MT ở những nơi có điều kiện vệ sinh kém. VSV có ý nghĩa lớn đối với đời sống con ngƣời. Vì vậy, nếu con ngƣời biết khai thác những mặt có ích và có biện pháp hạn chế tác hại của VSV sẽ mang lại lợi ích cho sự phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ MT và sức khoẻ con ngƣời.
Quán triệt quan điểm sinh thái trong dạy học SH VSV cần hình thành ở HS các kiến thức về vai trò của VSV trong các hệ sinh thái, ý nghĩa của các quá trình tổng hợp và phân giải ở VSV; các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và sinh sản của VSV; virut gây bệnh và ứng dụng của virut. Qua đó hình thành ở HS ý thức, thói quen bảo vệ MT sống nhờ vai trò của VSV, phòng tránh những ảnh hƣởng xấu của VSV, góp phần bảo vệ cân bằng sinh thái. Những hiểu biết về vai trò của VSV trong các hệ sinh thái và ý nghĩa của các quá trình sống của VSV đối với khoa học, sản xuất và đời sống cũng là cơ sở cho HS tìm hiểu các kiến thức sẽ đƣợc học ở các lớp sau.
Để quán triệt quan điểm sinh thái, GV cần lƣu ý những nội dung kiến thức VSV về mặt sinh thái nhƣ sau: [8], [9], [17], [23], [27], [29]
* Vai trò của VSV trong các vòng tuần hoàn vật chất
Chu trình sinh, địa hóa các chất (vòng tuần hoàn vật chất) là chu trình vận động của các chất vô cơ trong hệ sinh thái theo con đƣờng từ ngoại cảnh chuyển vào cơ thể SV, rồi từ cơ thể SV chuyển trở lại ngoại cảnh. Vòng tuần hoàn vật chất là một trong những cơ chế cơ bản trong sự duy trì sự cân bằng trong sinh quyển.
Trong các khâu của các chu trình chuyển hóa vật chất, VSV đóng vai trò vô cùng quan trọng. Các nhóm VSV khác nhau tham gia vào các khâu chuyển hóa khác nhau. Nếu nhƣ vắng mặt một nhóm nào đó thì tất cả quá trình chuyển hóa sẽ bị dừng lại, điều này sẽ ảnh hƣởng đến toàn bộ hệ sinh thái vì sự tồn tại của các loài SV trong hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn thức ăn có trong MT.
Vai trò của VSV trong vòng tuần hoàn của cacbon
Các hợp chất cacbon hữu cơ chứa trong cơ thể ĐV, TV, VSV; khi các SV này chết đi sẽ để lại một lƣợng chất hữu cơ khổng lồ trong đất. Nhờ hoạt động của nhóm VSV dị dƣỡng cacbon sống trong đất, các chất hữu cơ này dần dần đƣợc phân hủy tạo thành CO2. CO2 đƣợc TV và VSV quang tự dƣỡng sử dụng trong quá trình quang hợp tạo nên các hợp chất cacbon của cơ thể TV và VSV. ĐV và con ngƣời sử dụng cacbon hữu cơ của thực vật tạo thành cacbon hữu cơ của ĐV và ngƣời. Ngƣời, ĐV, TV, VSV đều thải CO2 trong quá trình sống, đồng thời khi chết đi để lại trong đất lƣợng lớn chất hữu cơ, VSV lại phân hủy nó. Cứ nhƣ vậy, trong thiên nhiên các hợp chất chứa cacbon đƣợc chuyển hóa liên tục. Sau đây ta xét đến một số quá trình chuyển hóa cacbon mà VSV tham gia.
+ Sự phân giải xenluloza nhờ VSV
- Xenluloza là thành phần chủ yếu của thành tế bào TV. Hàng ngày, hàng giờ, một lƣợng lớn xenluloza đƣợc tích lũy lại trong đất do do các sản phẩm của TV thải ra, một phần không nhỏ do con ngƣời thải ra dƣới dạng các giấy vụn, mùn cƣa, ... Xenluloza là chất khó phân giải. Bởi vậy, VSV phân hủy xenluloza phải có một hệ enzim xenlulaza bao gồm 4 enzim khác nhau: enzim thứ nhất là Xenlobiohydrolaza cắt đứt liên kết hidro, biến dạng xenluloza tự nhiên có cấu hình không gian thành dạng vô định hình; enzim thứ 2 là Endoglucanuza có khả năng cắt đứt các liên kết β-1,4 bên trong phân tử thành những chuỗi dài; enzim thứ 3 là Exo-gluconaza tiến hành phân giải các chuỗi
trên thành các disaccarit; enzim thứ 4 là β-glusidaza tiến hành thủy phân xenlobioza thành glucoza.
- Trong tự nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy xenluloza nhờ