9. Cấu trúc của luận án
2.3. Dạy học vận dụng quan hệ nhân quả để phát triển năng lực nhận thức tính quy luật của hiện tƣợng di truyền thức tính quy luật của hiện tƣợng di truyền
2.3.1. Địn n tron ạy p ần D truyền ở S n 12-THPT Xác định theo góc độ sư phạm thì cấu trúc nội dung dạy học nói chung, phần DTH trong Sinh học 12 nói riêng, cho thấy trong SGK hiện hành đã thể hiện rõ nội dung cốt lõi, đó là cơ chế di truyền và biến dị với logic khoa học là từ cơ chế vận động của VCDT (gen, NST) là nguyên nhân cốt lõi gây ra xu thế biểu hiện tất yếu của các HTDT. Như vậy là từ nguyên nhân bên trong, bản chất gây ra những hiện tượng biểu hiện ra bên ngoài mà ta có thể quan sát, nhận diện được. Có 2 loại nguyên nhân mang tính cốt lõi và khái quát, đó là cơ chế truyền VCDT và tiếp theo là cơ chế tương tác của các VCDT với nhau và VCDT với môi trường. Từ 2 cơ chế nêu trên (2 nguyên nhân) mà tạo được một kết quả là xu thế biểu hiện tất yếu của HTDT. Trong 2 cơ chế nêu trên thì cơ chế truyền TTDT là cốt lõi nhất vì cơ chế này chi phối toàn bộ nội dung cốt lõi của các chủ đề. Như vậy nắm vững cơ chế truyền VCDT là HS có khả năng tự nghiên cứu, tự suy luận ra những nội dung khác.
Trong học tập, người học phải tuân theo logic của quá trình nhận thức, mà logic này có thể ngược với logic phát triển của khoa học, có nghĩa là có thể không phải từ nguyên nhân bản chất bên trong dẫn đến kết quả biểu hiện bên ngoài, mà bằng quan sát nhận ra được HTDT biểu hiện theo xu thế, rồi tìm nguyên nhân quy định nó. Phần DTH trong Sinh học 12, thì chủ đề 2 “Tính quy luật của HTDT” được diễn đạt theo kiểu này, tức là từ hiện tượng di truyền được biểu hiện theo xu thế qua thí nghiệm, sau đó giải thích nguyên nhân (cơ chế) gây ra hiện tượng biểu hiện.
Về cách dẫn dắt HS trong quá trình học tập phần DTH, tùy trường hợp mà GV có thể sử dụng con đường từ nguyên nhân dẫn đến hiện tượng biểu hiện hoặc ngược lại từ hiện tượng biểu hiện rồi tìm nguyên nhân để giải thích.
Dù dẫn dắt HS theo con đường nào thì kiến thức cốt lõi đều là xác định được cơ chế di truyền, trong đó đặc biệt là cơ chế truyền VCDT (nguyên nhân) và HTDT được biểu hiện theo xu thế tất yếu (kết quả). Mọi HTDT, dù ở cấp độ tổ chức nào cũng chỉ là trường hợp riêng của cơ chế truyền VCDT, do đó có thể hình thành các định hướng như sau:
- Định hướng đầu tiên trong dạy học phần DTH trong Sinh học 12-THPT là tổ chức hoạt động học tập để HS nắm vững cặp nhân-quả chung nhất, khái quát nhất, bản chất nhất chi phối mọi HTDT được đề cập trong SGK Sinh học 12, đó là cặp “Cơ chế di truyền-đặc điểm di truyền được biểu hiện theo xu thế nhất định”.
Trong cơ chế di truyền phải hướng vào 2 cơ chế nối tiếp, đó là cơ chế truyền TTDT (gen) để tạo được tổ hợp gen ở đời sau và tiếp đó là cơ chế tương tác giữa các TTDT (thực chất là các sản phẩm của gen) với nhau và với môi trường tạo được đặc điểm cơ thể ở đời sau.
- Định hướng thứ hai là vận dụng những kiến thức đã lĩnh hội được về cơ chế truyền TTDT và cơ chế tương tác giữa các gen với nhau và với môi trường để hướng dẫn HS tự khám phá các trường hợp cụ thể.
- Định hướng thứ ba là mỗi trường hợp cụ thể, dẫn dắt HS từ cơ chế dẫn đến kết quả biểu hiện theo xu thế tất yếu. Với định hướng này có cơ sở khoa học là thừa hướng kiến thức đã học ở phần di truyền và biến dị trong chương trình Sinh học lớp 9, kết hợp kiến thức về cơ chế di truyền trong chủ đề 1 của phần DTH ở Sinh học 12. Ngoài lợi ích là kết nối được kiến thức đã học trước làm cơ sở cho việc khám phá kiến thức sau, thì còn có lợi thế đặc biệt là HS nắm vứng logic vận động của kiến thức di truyền, đồng thời phát triển tốt năng lực khám phá kiến thức về tính quy luật của HTDT.
2.3.2. Quy trìn tổ ứ ạy 2.3.2.1. Nguyên tắc xây dựng quy trình
Mục tiêu của quy trình là phát triển NLNT tính quy luật của HTDT, do đó quy trình này cần đảm bảo một số nguyên tắc cơ bản sau:
- Thể hiện được một quá trình nhân thức: Đặc trưng của quá trình nhận thức là khởi đầu, chủ thể nhận thức phải xuất hiện được nhu cầu học tập, do đó GV phải khéo léo nêu được nhiệm vụ học tập, người học nhận ra sự cần thiết phải nghiên cứu và có khả năng nhận thức được. Nhờ sự hướng dẫn của GV mà HS tự khám phá điều cần học, tự kết luận và vận dụng kiến thức.
- Thể hiện được tính đặc trưng về phương pháp nhận thức của đối tượng cần khám phá:
+ Đối tượng cần khám phá trong quy trình này là quan hệ nhân quả, nên tính đặc trưng về phương pháp nhận thức cần thể hiện trong quy trình là có thể từ nhân suy ra quả, cá biệt có thể ngược lại, từ quả rồi tìm ra nhân, sau đó tập diễn đạt quan hệ nhân quả.
+ Tuy đối tượng nhận thức là cặp quan hệ nhân quả về tính quy luật của HTDT, nhưng trình tự nhận ra từng thành phần của cặp quan hệ lại có thể khác nhau, do đó quy trình cần thể hiện con đường ngắn nhất, thuận lợi cho HS.
- Thể hiện được mục tiêu rèn luyện NLNT tính quy luật của HTDT: NLNT tính quy luật của HTDT đã được nêu ở sơ đồ 1.2. Qua mỗi bước của quy trình phải góp phần hình thành từng năng lực và kết thúc bước cuối cùng thì các thành tố của NLNT sẽ hoàn thiện qua quá trình. Vận dụng quy trình vào tổ chức dạy học các chủ đề của phần DTH ở Sinh học 12-THPT thì HS hình thành được hệ thống quan hệ nhân quả từ khái quát đến một số trường hợp cụ thể.
- Thể hiện được tính hệ thống: Quy trình dạy học phải đảm bảo tính logic của hoạt động tư duy và tính hệ thống trong nội dung tri thức khoa học. Quy trình phải phản ánh được nội hàm của quan hệ nhân quả, từ đó định hướng hình thành và hoàn thiện kiến thức mới một cách có hệ thống dựa vào mối quan hệ nhân quả thể hiện trong tính quy luật của HTDT. Các bước của quy trình thể hiện được tính liên tục, kế thừa và phát triển tạo thành một hệ thống nội dung kiến thức cần lĩnh hội. Nếu thiết kế như vậy sẽ đảm bảo được tính hệ thống trong việc thiết lập một chuỗi hoạt động nhận thức của HS.
2.3.2.2. Quy trình chung
Quy trình tổ chức dạy học được xây dựng 5 bước, thể hiện tại sơ đồ 2.6.
Sơ đồ 2.6. Quy trìn ạy vận ụn qu n ệ n ân quả để p át tr ển NLNT tính quy luật ủ HTDT
2.3.2.3. Giải thích quy trình
Mục tiêu, nội dung va cách thực hiện trong mỗi bước của quy trinh được hiểu như sau:
B 1: Giao nhiệm vụ học tập
- Mục tiêu: Tạo động cơ, hứng thú, tăng cường tính tích cực, chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức và phát triển NLNT tính quy luật của hiện tượng di truyền.
- Nội dung: Giao nhiệm vụ học tập, thực chất là nêu ra được vấn đề học tập hay vấn đề nhận thức mới, dựa trên vốn kiến thức cũ đã có bằng cách nêu chung cho cả lớp hoặc GV khéo léo gợi ý để HS tự nêu ra.
- Cách thức: Về hình thức diễn đạt nhiệm vụ học tập, có thể là bài tập, có thể là câu hỏi hay một yêu cầu cần thực hiện. Điều quan trọng trong nhiệm vụ được nêu ra là có chứa đựng mâu thuẫn, mâu thuẫn cần được giải quyết và HS có khả năng giải quyết được. Trong luận án này chúng tôi sử dụng bài tập để nêu nhiệm vụ học tập.
B 2: Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ được giao
- Mục tiêu: Hướng dẫn cho HS nhận ra được điều cần tìm và kiến thức đã có làm cơ sở hướng dẫn HS nhận ra được cách thức hay phương pháp giải quyết nhiệm vụ đã nêu. Sử dụng phương pháp phù hợp để tìm được vấn đề nêu ra.
- Nội dung: Sau khi HS nhận thức được nhiệm vụ học tập được giao, GV cần hướng dẫn để HS nhận ra được vấn đề cần giải quyết hay cần tìm là gì? Điều đã biết để dựa vào đó là gì?
+ Trong trường hợp là bài tập thì có thể hướng dẫn HS tìm giả thiết, kết luận.
Sau khi HS xác định đúng những điều đã cho và những điều cần tìm, GV hướng dẫn suy nghĩ là từ những điều đã biết, sử dụng đại lượng trung gian nào để nối liền với điều cần tìm. Xác định được các đại lượng trung gian gắn liền điều đã cho với điều cần tìm sẽ dẫn đến kết quả.
+ Trong trường hợp là câu hỏi hay một yêu cầu cần thực hiện thì tùy vào nội dung câu hỏi hay yêu mà từ đó hướng dẫn HS vận dụng những kiến thức đã biết để xác định vấn đề cần giải quyết.
- Cách thức: Có thể GV đưa ra các câu hỏi gợi ý hoặc những gợi ý để HS tự thực hiện.
B c 3: Tổ chức cho HS khám phá kết quả, nguyên nhân từ kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập
- Mục tiêu: Mục tiêu của bước này là HS nhận ra được HTDT biểu hiện có tính quy luật, HS xác định được nguyên nhân gây ra HTDT biểu hiện có tính quy luật đó từ những kết quả giải quyết nhiệm vụ được nêu ra.
- Nội dung: Dựa vào kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập ở bước 2, GV sử dụng hệ thống câu hỏi, gợi ý để HS bằng tư duy của bản thân tự nhận ra được hiện tượng trong những hiện tượng chứa đựng ở kết quả giải bài tập là kết quả cần tìm. Từ kết quả cần tìm đã xác định đúng, nhận ra được nguyên nhân nào là nguyên nhân tương ứng với kết quả. Sau đó nêu được nguyên nhân và tên kết quả tương ứng.
- Cách thức: GV có thể tổ chức cho HS hoạt động nhóm để thảo luận, tranh luận, tự xác định các cặp quan hệ nhân quả có thể có từ kết quả giải quyết vấn đề.
B 4: Tổ chức cho HS diễn đạt kết luận theo quan hệ nhân quả
- Mục tiêu: Mục tiêu của bước này là HS diễn đạt được mối quan hệ giữa nguyên nhân và kết quả bằng mệnh đề phù hợp mục tiêu bài học.
- Nội dung:
+ Tổ chức HS diễn đạt kết luận theo quan hệ nhân- quả, nghĩa là GV nêu ra những gợi ý để HS có thể viết thành cặp quan hệ nhân quả có dấu nối (-) từ tên gọi của nguyên nhân, của kết quả tương ứng. Sau đó, theo gợi ý của GV diễn đạt xu hướng biểu hiện tất yếu của kết quả bằng mệnh đề khoa học.
+ Nội dung của bước 4 là cần tổ chức cho HS tập dượt để nâng dần khả năng diễn đạt nội dung học tập bằng nhận thức của riêng mình.
+ Bằng những gợi ý của GV theo định hướng tìm nguyên nhân, kết quả như ở bước 3 và tập diễn đạt bằng ngôn ngữ của mình, HS sẽ được nâng dần khả năng tự lực trong học tập. Với những nội dung tương tự thì HS có thể độc lập nghiên cứu được.
- Cách thức: GV có thể tổ chức cho HS hoạt động nhóm hoặc cá nhân để tự tập được với việc diễn đạt quan hệ nhân quả bằng ngôn ngữ của riêng mình.
B 5: HS vận dụng kiến thức
- Mục tiêu: Đảm bảo các kiến thức được vận dụng tối đa vào việc giải quyết các tính huống di truyền trong thực tiễn và làm công cụ khám phá kiến thức khác.
- Nội dung: Vận dụng kiến thức ở bước này bao gồm một trong các dạng sau:
+ Vận dụng quan hệ nhân-quả vừa học để tìm quan hệ nhân-quả do GV nêu ra thuộc cùng dạng, chỉ khác nhau hình thức diễn đạt.
+ Diễn đạt tính quy luật của hiện tượng được biểu hiện, tuy cùng loại nhưng hình thức có khác nhau.
+ Vận dụng quan hệ nhân quả vừa học để giải quyết vấn đề thực tiễn.
- Hình thức: GV giao bài tập hoặc thí nghiệm thực tiễn mà các nhà khoa học đã thực hiện hoặc giao nhiệm vụ để HS tự làm thí nghiệm ở nhà.
* Lưu ý:
- Trong bước 5 này, tùy sự phát triển năng lực học tập của HS mà GV có thể nêu ra những vấn đề, hoặc cho bài tập, đòi hỏi có mức tư duy khác nhau.
- Cũng trong bước 5 này, có thể sử dụng các dạng bài tập về nhà, vừa mang
tính vận dụng kiến thức cũ, nhưng có yếu tố mới mang tính sáng tạo, loại bài tập này lại có thể là bài tập khám phá quan hệ nhân quả thuộc nội dung mới. Cứ như vậy, ta có thể tổ chức cho HS tự học được nhiều nội dung thuộc các chủ đề của phần DTH trong Sinh học 12 ở THPT.
2.3.2.4. Ví dụ minh họa - Khi dạy “Quy luật phân li”.
- Trước khi dạy học “Chương II. Tính quy luật của hiện tượng di truyền”, GV đã cho HS ôn tập lại cơ chế nguyên phân và giảm phân nói chung, đặc biệt nhấn mạnh về cơ chế giảm phân tạo giao tử. Do đó khi bắt đầu dạy quy luật phân li trong chương II, GV có thể dẫn dắt HS theo các bước như sau:
B 1: Giao nhiệm vụ học tập
- Sau khi ghi đầu bài lên bảng, GV nêu vấn đề “Để nghiên cứu bài học hôm nay, HS thực hiện giải bài tập sau”.
- GV ghi đầu bài lên bảng: Xét sự di truyền 1 cặp gen thuộc 1 cặp NST thường.
Nếu mẹ có kiểu gen AA, bố có kiểu gen aa thì ở F1, F2 có kiểu gen như thế nào? (Nếu cho F1 lai với nhau). Nếu giả thiết gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với a quy định thân thấp thì kiểu hình của F1, F2 như thế nào?
B 2: Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ được giao
- GV nêu yêu cầu: Theo bài tập thì giả thiết đã cho là những gì? Cần tìm những gì? Có thể tóm tắt bài này như thế nào?
- HS tự tóm tắt bằng cách ghi các điều đã cho thành giả thiết, nhưng điều cần tìm thành kết luận.
- GV hướng dẫn bằng cách ghi các câu hỏi gợi ý sau: Từ giả thiết và kết luận, kết hợp với kiến thức giảm phân đã ôn tập, có thể giải bài tập này bằng cách lập sơ đồ lai như thế nào? Ở F1 và F2 có kiểu gen thế nào? Kiểu hình thế nào?
- HS tự giải bài tập và ghi kết quả theo các câu hỏi gợi ý đã nêu. Trong lúc đó GV gọi một số HS khá lên bảng để giải bài tập.
- GV quan sát những HS còn lại đang giải bài tập trên giấy nháp, hướng dẫn, nhắc nhở.
- GV chỉnh sửa bài giải của HS ở trên bảng.
- HS tự ghi bài tập và bài giải vào vở.
B 3: Tổ chức cho HS khám phá kết quả, nguyên nhân từ kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập
- GV nêu vấn đề “Từ trình tự kết quả giải bài tập của các nhóm và kết quả thể hiện qua sơ đồ lai đã ghi trên bảng. Yêu cầu HS cho biết quá trình xác định được kiểu hình ở F2 phải qua những giai đoạn nào? Mỗi giai đoạn đó cho kết quả như thế nào?
- HS tự xác định và GV cho HS tự báo cáo loại kết quả thể hiện trong sơ đồ lai.
- GV chỉnh lí, bổ sung cho chính xác về 3 loại kết quả cần xác định, đó là:
+ Loại giao tử ở F1 và tỉ lệ mỗi loại + Loại kiểu gen ở F2 và tỉ lệ mỗi loại + Loại kiểu hình ở F2 và tỉ lệ mỗi loại
- GV nêu vấn đề tiếp: Dựa vào cơ sở nào mà HS xác định được loại giao tử của F1? Số tổ hợp gen ở F2 ? Số loại kiểu hình ở F2 ?
- HS tự tìm ý trả lời, GV tổng hợp, chỉnh lí, bổ sung cho chính xác về từng cơ sở, đó là:
+ Do cơ chế giảm phân hình thành giao tử.
+ Do cơ chế thụ tinh hình thành kiểu gen và tỉ lệ kiểu gen ở F1 và F2.
+ Do cơ chế tương tác của các gen alen (thực chất là sự tương tác giữa các sản phẩm của gen) hình thành nên các loại kiểu hình ở F1, F2.
* Lưu ý: Trong quá trình GV hướng dẫn HS vận dụng kiến thức giảm phân để xác định và giải thích tỉ lệ giao tử. GV nhấn mạnh đến cơ chế nhân đôi 1 lần của NST và 2 lần phân li của NST dẫn đến mỗi giao tử chỉ chứa 1 alen. Đặc biệt lưu ý ở lần phân bào 1 có 2 NST kép trong cặp tương đồng bắt buộc tách nhau ra và đi về 2 tế bào con dẫn đến tỉ lệ các giao tử mang các alen khác nhau của cặp gen có tỉ lệ bằng nhau.
B 4: Tổ chức cho HS diễn đạt kết luận theo quan hệ nhân quả - Từ các kết quả và cơ chế đã nêu ở bước 3, GV gợi ý:
+ Cơ chế nào tạo ra 2 loại giao tử có tỉ lệ bằng nhau ở F1?
+ Cơ chế nào tạo ra 3 loại kiểu gen với tỉ lệ 1AA; 2 Aa; 1aa ở F2?
+ Cơ chế nào tạo ra 2 loại kiểu hình với tỉ lệ 3 trội; 1 lặn ở F2? - HS tự tìm ý trả lời, GV tổng hợp, chính lí cho chính xác.
- GV gợi ý: Từ các cơ chế và kết quả đã xác định được, HS hãy viết thành cặp nhân (cơ chế)-quả?
- HS tự do viết, GV quan sát bài làm của HS, yêu cầu 1 HS đại diện lên bảng để diễn đạt thành cặp cơ chế-kết quả (nhân-quả).
- GV bổ sung, hoàn thiện và viết bảng:
+ Cơ chế phân li Kết quả là mỗi giao tử chỉ chứa một alen của cặp.
+ Cơ chế tổ hợp Kết quả là hình thành tổ hợp các kiểu gen ở đời sau.
+ Cơ chế tương tác các gen alen trong kiểu gen và với môi trường Kết quả là xuất hiện kiểu hình ở F2.
- GV gợi ý: Từ cặp nhân quả về sự hình tành giao tử nêu trên, có thể khái quát như thế nào để nói lên được nguyên nhân và kết quả tất yếu?
- HS tự do diễn đạt theo gợi ý của GV, GV tổng kết và cho ghi kết luận lên bảng “ Do sự phân li đồng đều của các cặp alen trong giảm phân, nên mỗi giao tử chỉ chứa một alen của cặp”.