9. Cấu trúc của luận án
2.2. Xác định mối quan hệ nhân quả trong phần Di truyền học ở Sinh học 12-THPT học 12-THPT
2.2.1. Quy trình xá địn qu n ệ n ân quả tron p ần D truyền ở S n 12-THPT
2.2.1.1. Nguyên tắc xây dựng quy trình
Nguyên nhân, kết quả và mối quan hệ nhân quả trong DTH thể hiện ở các cấp độ mang mức khái quát khác nhau. Do đó nguyên tắc xác định quy trình phải giúp cho việc xác định quan hệ nhân quả đảm bảo đúng bản chất, đúng nội dung.
Các nguyên tắc phải thể hiện được những vấn đề sau:
- Phản ánh đúng cặp phạm trù “Nhân- Quả”: Trong thực tại khách quan, mối quan hệ nhân quả thể hiện đa trị, có thể một nhân cho ra nhiều quả, hoặc một nhân một quả, hay nhiều nhân cho ra một quả. Trong DTH, cần nhất quán mối quan hệ nhân quả. Khi xây dựng mối quan hệ nhân quả trong DTH phải đảm bảo đúng, đủ kiến thức DTH nhưng phản ánh đúng nội hàm của quan hệ nhân quả trên cơ sở chú trọng tới mục tiêu một nhân – nhiều quả. Để nhất quán một nhân cho ra nhiều quả thì cần phải tìm điều kiện đúng và đủ mới cho được quả tương ứng.
- Phản ánh mức độ đại cương, khái quát: Phần DTH trong chương trình Sinh
học 12, THPT là Di truyền học đại cương, phản ánh một loại đặc điểm sống quan trọng của sinh giới, không phản ánh cho một nhóm riêng nào, nên cặp phạm trù
“Nhân - Quả” phản phán ánh được tính khái quát đại cương. Ở mức độ đại cương, khái quát đó, khi áp dụng cho tất cả các cấp độ tổ chức sống, từ cấp độ phân tử đến cấp độ tế bào hay cấp độ cơ thể, đều đúng.
- Đảm bảo tính hệ thống, nghĩa là đưa vào quy trình mà xây dựng được quan hệ nhân quả theo các bậc cao thấp khác nhau và các dạng quan hệ ngang hàng trong mỗi bậc.
+ Xác định quan hệ nhân quả trong DTH mang tính hệ thống nhằm mục đích hướng tới hình thành kiến thức một cách có hệ thống. Do đó khi xây dựng mối quan hệ nhân quả phải đảm bảo tính hệ thống trong nội dung tri thức khoa học nhưng vẫn phản ánh được nội hàm của quan hệ nhân quả.
+ Đảm bảo tính hệ thống nhằm giúp cho quá trình định hướng và triển khai vận dung quan hệ nhân quả trong dạy học sẽ đi theo 1 logic xác định, có hệ thống.
2.1.1.2. Quy trình chung
Căn cứ vào nguyên tắc xây dựng quy trình, căn cứ vào nội dung của quan hệ nhân quả trong DTH- Sinh học 12 ở THPT, chúng tôi đề xuất quy trình gồm 4 bước thể hiện tại sơ đồ 2.4.
Sơ đồ 2.4. Quy trìn xá địn mố qu n ệ n ân quả tron DTH
2.1.1.3. Giải thích quy trình
B c 1: Xác định mục tiêu dạy học phần DTH
- Xác định mục tiêu dạy học phần DTH, Sinh học 12 ở THPT căn cứ vào mục tiêu đào tạo hiện nay được thể hiện trong tài liệu “Chuẩn kiến thức kĩ năng”
[31], đồng thời kết hợp với chuẩn phát triển năng lực người học được thể hiện trong chương trình giáo dục phổ thông mới [8, tr 40-47], để xác định các mục tiêu phải đạt được trong dạy học DTH ở Sinh học 12.
- Mục tiêu chung nhất là khám phá được tính quy luật vận động của VCDT và cơ chế gây ra tính quy luật; Tính quy luật biểu hiện các đặc điểm sinh học và nguyên nhân quy định xu hướng biểu hiện đó; Sử dụng được kiến thức vào học tập và giải quyết các vấn đề thực tiễn.
B c 2: Xác định nội dung cốt lõi của phần DTH
- Nội dung cốt lõi là nội dung khái quát, chi phối các nội dung khác.
- Để xác định được nội dung cốt lõi của DTH, cần tiến hành xác định: Nội dung từng chủ đề, từ đó khái quát mạch nội dung lớn của từng chủ đề trong phần DHT; Từ mạch nội dung từng chủ đề xác định mạch nội dung của cả phần DTH.
Trên cơ sở đó xác định được kiến thức cốt lõi của cả phần DTH. Thực chất kiến thức cốt lõi của phần DTH ở Sinh học 12 là xu thế truyền đạt VCDT của bố mẹ cho đời con và xu thế hiểu hiện TTDT có trong VCDT.
B c 3: Xác định nguyên nhân-kết quả theo cặp
Xác định nguyên nhân, kết quả theo cặp nghĩa là xác định được “cơ chế này thì gây ra kết quả nào”.
- Phân tích mỗi nội dung cốt lõi của phần DTH để xác định được yếu tố gây ra (nguyên nhân) và xác định được kết quả tạo ra biểu hiện theo xu thế xác định, hoặc cũng có thể ngược lại, từ cái biểu hiện theo xu thế và xác định nguyên nhân của nó.
- Sau khi xác định được cặp nguyên nhân- kết quả trong mỗi nội dung cốt lõi, từ đó khái quát thành cặp nguyên nhân- kết quả và sắp xếp chúng theo một hệ thống các cặp quan hệ nhân quả.
B c 4: Diễn đạt mối quan hệ giữa nguyên nhân và kết quả
Từ mỗi cặp nguyên nhân- kết quả, ta diễn đạt bằng mệnh đề kết nối được nguyên nhân, kết quả thành mối quan hệ nhân quả.
2.1.1.4. Ví dụ minh họa
Quy trình xác định mối quan hệ nhân quả trong chủ đề 2 “Chương II. Tính quy luật của HTDT”.
B c 1: Xác định mục tiêu dạy học chương II
Mục tiêu dạy học phần DTH đã được nêu ra trong tài liệu “Chuẩn kiến thức kĩ năng”[31, tr 17-18], có thể tóm tắt như sau:
- Về kiến thức:
+ Trình bày được cơ chế di truyền, bao gồm cơ chế truyền VCDT qua các thế hệ và cơ chế hình thành đặc điểm di truyền ở thế hệ sau theo một xu hướng nhất định, hoặc nêu được xu thế biểu hiện tất yếu của đặc điểm di truyền và nguyên nhân của nó.
+ Nêu được các thí nghiệm chứng minh cơ chế di truyền.
- Về kĩ năng:
+ Viết được các sơ đồ lai từ P -> F1 -> F2
+ Có kĩ năng giải một vài dạng bài tập về quy luật di truyền.
B c 2: Xác định nội dung cốt lõi của chương II
Nội dung cốt lõi của của chương II là cơ chế truyền TTDT và cơ chế biểu hiện TTDT có tính quy luật.
B c 3: Xác định nguyên nhân-kết quả theo cặp
Trong DTH, các HTDT được biểu hiện có tính quy luật, nghĩa là các HTDT được biểu hiện theo xu thế tất yếu, mà xu thế tất yếu trong thực tại khách quan cũng như trong DTH được quy định bởi mối quan hệ bản chất, tất yếu, lặp đi lặp lại, bền vững. Do vậy cái tác động có tính bản chất, tất yếu, lặp đi lặp lại là nguyên nhân, cái thể hiện theo xu thế tất yếu là kết quả.
Từ 2 nội dung cốt lõi của chương II, có thể xác định:
- “Cơ chế truyền đạt TTDT” là nguyên nhân, còn “TTDT được truyền đến thế hệ kế tiếp và biểu hiện theo một xu thế tất yếu” là kết quả.
- “Cơ chế biểu hiện TTDT” là nguyên nhân, còn “TTDT được biểu hiện theo một xu thế tất yếu” là kết quả.
B c 4: Diễn đạt mối quan hệ giữa nguyên nhân và kết quả
Với cặp quan hệ “Cơ chế truyền đạt TTDT” là nguyên nhân, còn “TTDT được truyền đến thế hệ kế tiếp và biểu hiện theo một xu thế tất yếu” là kết quả, thì có một số cặp quan hệ nhân quả, có thể ví dụ cách diễn đạt 2 cặp quan hệ nhân quả như sau:
- Với nguyên nhân là cơ chế giảm phân khi 1 cặp gen trên 1 cặp NST thì kết quả là mỗi alen của gen về một giao tử Diễn đạt mối quan hệ nhân quả là “Khi giảm phân, các alen cùng cặp phân li đồng đều về các giao tử, nên mỗi giao tử chỉ chứa 1 alen của cặp”.
- Với nguyên nhân là cơ chế giảm phân khi các cặp alen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau thì kết quả là các gen alen phân li độc lập về các giao tử
Diễn đạt mối quan hệ nhân quả là “Do các cặp alen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau nên chúng phân li độc lập về các giao tử”.
2.2.2. Kết quả xá địn mố qu n ệ n ân quả
2.2.2.1. Quan hệ nhân quả trong phần Di truyền học ở Sinh học 12-THPT nói chung
Với lí luận về nguyên nhân, kết quả mang tính triết học được nêu ở Chương I, thì trong DTH ở Sinh học 12, chúng tôi thấy có rất nhiều loại nguyên nhân và tương ứng với mỗi loại nguyên nhân lại có kết quả tương ứng. Trong luận án này chỉ tập trung chủ yếu vào nguyên nhân của HTDT và kết quả tương ứng của nó là xu thế biểu hiện tất yếu (tính quy luật) của HTDT. Vậy nguyên nhân ở đây chính là cơ chế, còn kết quả chính là xu thế biểu hiện do cơ chế tương ứng gây ra.
Trong cơ chế di truyền bao gồm cơ chế truyền TTDT ở mức độ phân tử (gen), mức độ tế bào (NST) và tiếp đó là cơ chế hình thành các đặc điểm của cơ thế, kết quả được tạo ra là xu thế biểu hiện tất yếu các đặc điểm của bố mẹ ở đời con. Có thể công thức hóa điều nói trên như sau: Cơ chế di truyền = Cơ chế truyền TTDT +
Cơ chế tương tác các gen trong kiểu gen với nhau và các gen trong kiểu gen với môi trường Gây nên xu thế biểu hiện tất yếu đặc điểm của bố mẹ ở đời con.
Trong cơ chế di truyền (Nguyên nhân lớn), thì cơ chế truyền TTDT (Nguyên nhân nhỏ) là cốt lõi vì từ cơ chế này cho phép suy luận ra rất nhiều dạng kiến thức khác được đề cập ở các chủ đề 2,3,4,5.
Về quan hệ nhân quả trong triết học cũng như trong DTH, có thể biểu hiện thành chuỗi nhân quả, ví dụ như quan hệ giữa gen (một đoạn của phân từ ADN) và tính trạng, cũng có thể biểu hiện thành cặp quan hệ nhân quả, ví dụ như cơ chế giảm phân - mỗi alen trong cặp gen về một giao tử. Biểu hiện theo chuỗi hay cặp là tùy từng phạm vi ta xét. Trong luận án này, chúng tôi thiên về xét cặp quan hệ nhân quả trong truyền TTDT qua các thế hệ.
Trong di truyền cũng có trường hợp nhiều nhân gây nên một quả như cơ chế truyền TTDT và cơ chế tương tác giữa các gen trong kiểu gen với nhau và các gen với môi trường tạo được một kết quả là biểu hiện kiểu hình cụ thể. Có thể một nhân cho nhiều quả như cùng một cơ chế giảm phân cho các gen phân li độc lập, phân li cùng nhau, các gen vừa phân li cùng nhau, vừa không phân li cùng nhau.
Xét theo quan hệ một nhân-một quả, chúng tôi thấy trong phần DTH ở Sinh học 12-THPT có các cặp nhân quả chủ yếu từ mức độ khái quát nhiều (cấp 1) đến mức khái quát ít hơn (cấp 2, 3), ví dụ như:
- Cấp 1: Cơ chế di truyền - Xu thế biểu hiện tất yếu đặc điểm của bố mẹ ở đời sau.
- Cấp 2:
+ Cơ chế truyền TTDT từ nhân ra tế bào chất- Xu thế biểu hiện tất yếu là trình tự các axít amin trên phân tử prôtêin được tạo ra ngoài tế bào chất đúng như thông tin của gen trong nhân quy định.
+ Cơ chế truyền TTDT qua các thế hệ - Xu hướng biểu hiện tất yếu là bộ gen ở đời con giống bố mẹ về lượng nhưng có sự tổ hợp mới.
+ Cơ chế tương tác giữa các gen trong kiểu gen với nhau và các gen với môi
trường- Tùy từng dạng tương tác mà xuất hiện đặc điểm cụ thể của cơ thể có cùng kiểu gen.
- Cấp 3:
+ Cơ chế giảm phân - Mỗi NST trong cặp tương đồng phân li về một giao tử nên mỗi alen cũng phân li về một giao tử.
+ Cơ chế giảm phân- Các cặp NST tương đồng phân li về các giao tử một cách độc lập dẫn đến phân li độc lập của các cặp alen.
+ Cơ chế xác định giới tính- Tỉ lệ đực cái của mỗi loài xấp xỉ bằng nhau do NST ở giới đồng giao tử chỉ cho 1 loại giao tử, còn giới dị giao tử luôn cho 2 loại giao tử với tỉ lệ xấp xỉ nhau, nên tạo được 2 loại tổ hợp kiểu gen có tỉ lệ xấp xỉ như nhau.
Xét theo quan hệ nhiều nhân-một quả, ví dụ một số quan hệ sau:
- Cơ chế truyền TTDT qua các thế hệ và cơ chế tương tác giữa các gen trong kiểu gen và các gen với môi trường xuất hiện đặc điểm cụ thể trên cơ thể có cùng kiểu gen.
- Cơ chế tự sao ADN cùng với cơ chế tự chỉnh sửa Các ADN con giống nhau và giống ADN mẹ.
- Cơ chế phiên mã, dịch mã cũng với cơ chế điều hòa hoạt động gen Phân tử prôtêin có trình tự axít amin do gen trong nhân quy định.
Xét theo quan hệ một nhân-nhiều quả, ví dụ một số quan hệ sau:
- Cơ chế giảm phân:
+ Mỗi NST thường trong cặp tương đồng về một giao tử Mỗi alen trong cặp về một giao tử; Các alen trên 1 NST cùng nhau về một giao tử.
+ Mỗi NST giới tính trong cặp NST giới tính về một giao tử (Nếu giới dị giao) Mỗi alen trong cặp gen ở vùng tương đồng phân li về một giao tử; Alen trên vùng không tương đồng phân li về các giáo tử không đều nhau; Mỗi NST về một giao tử; Các alen trên 1 NST cùng nhau về một giao tử.
Xét theo chuỗi nguyên nhân- kết quả, ví dụ như:
Từ những hiểu biết về quan hệ nhân quả và các dạng quan hệ nhân quả trong phần DTH ở Sinh học 12-THPT đã xác định ở trên, có thể kết luận về mặt sư phạm là:
- Kiến thức cốt lõi mà HS cần lĩnh hội được, đó là “Cơ chế di truyền và biến dị” như tên của chủ đề 1 mà trong SGK hiện hành đã nêu. Trong cơ chế di truyền thì chủ yếu là cơ chế truyền TTDT và kết quả tạo ra có tính quy luật là vấn đề luận án đặc biệt quan tâm, coi đó là quan hệ nhân quả khái quát, cơ bản, chi phối các quan hệ cơ bản khác, cần được chú ý.
- Quan hệ nhân quả trong phần DTH ở Sinh học 12 –THPT được thể hiện ở nhiều dạng. Trong mỗi chủ đề, tùy thuộc vào mục tiêu cần đạt mà chọn dạng quan hệ nhân quả cho phù hợp, cụ thể hóa mục tiêu cho phù hợp, chọn cách tổ chức cho HS hoạt động học tập phù hợp, đặc biệt đặt quan hệ nhân quả đang xét đúng vị trí trong hệ thống của nó.
- Trong xu thế biểu hiện tính trạng của bố mẹ ở đời con là kết quả cuối cùng, nhưng trong đó đã diễn ra theo hai giai đoạn nối tiếp nhau, mỗi giai đoạn là một loại cơ chế: Giai đoạn đầu tiên là cơ chế truyền được VCDT (gen) của bố mẹ cho con để tạo được kiểu gen ở đời con. Đó là cơ chế truyền gen từ thế hệ trước cho thế hệ sau (nguyên nhân), mà kết quả là đời con có được tổ hợp gen từ bố mẹ; Giai đoạn thứ hai là từ tổ hợp gen ở đời con, các gen alen và không alen trong kiểu gen tương tác
với nhau và tương tác giữa các gen với môi trường theo những kiểu khác nhau, tùy thuộc vào kiểu tương tác mà kết quả là mỗi cơ thể biểu hiện thành kiểu hình cụ thể.
- Xu thế biểu hiện tính trạng ở đời con được chi phối bởi kết quả hình thành kiểu gen, có được kiểu gen mới, xuất hiện kiểu tương tác, nên trong dạy học cần tập trung vào cơ chế truyền VCDT (gen), còn cơ chế hình thành tính trạng, HS chỉ cần dựa vào kiểu tương tác là có thể suy luận được kiểu hình.
Có thể tóm tắt các quan hệ nhân quả theo cặp trong phần DTH ở Sinh học 12-THPT bằng sơ đồ 2.5.
Sơ đồ 2.5. Hệ thống các cặp quan hệ nhân quả ơ bản trong phần DTH ở Sinh h c 12-THPT
*Ghi chú về một số kí hiệu tron sơ đồ:
- Vế trên của dấu gạch đứng ( | ) có cụm từ “Cơ chế” là nguyên nhân, còn vế sau của dấu là kết quả.
- Mũi tên liền xuất phát từ đâu thì đó là nhân tố gây ra cơ chế và vế mũi tên chỉ vào là nội dung cơ chế.
- Mũi tên nét đứt biểu thị loại truyền TTDT do gen trong nhân
Cơ chế di truyền gen trong tế bào chất là hệ thống riêng và đơn giản, có thể tóm tắt như sau:
2.2.2.2. Quan hệ nhân quả thể hiện trong “Chương II. Tính quy luật của hiện tượng di truyền” nói riêng
Dựa vào việc phân tích kiến thức cốt lõi ở chủ đề 2 tại mục 2.1.2. cho thấy, kiến thức cốt lõi ở “Chương II. Tính quy luật của hiện tượng di truyền” là cơ chế truyền VCDT từ bố mẹ cho con cháu và cơ chế tương tác giữa các VCDT trong tế bào với nhau và giữa chúng với môi trường. Do đó quan hệ nhân quả thể hiện trong chương 2 chính là hai loại quan hệ kế tiếp nhau. Loại thứ nhất là giữa cơ chế truyền VCDT từ thế hệ trước với kết quả là VCDT được tạo thành ở thế hệ sau. Loại thứ hai là cơ chế tương tác giữa các alen trong kiểu gen với nhau và với môi trường, kết quả là kiểu hình cụ thể được biểu hiện theo một xu thế tất yếu.
Trong truyền TTDT thì quan hệ nhân quả thể hiện trong cơ chế truyền TTDT từ trong nhân ra tế bào chất, cơ chế truyền TTDT từ bố mẹ đến con cái (ở loại sinh sản hữu tính), cơ chế tương tác giữa các gen trong kiểu gen với nhau và các gen với môi trường. Thì trong Chương II đề cập chủ yếu 2 mối quan hệ nhân quả là cơ chế truyền TTDT qua các thế hệ và cơ chế biểu hiện TTDT.
- Quan hệ nhân quả thể hiện trong cơ chế truyền TTDT qua các thế hệ:
+ Cơ chế truyền đạt TTDT qua các thế hệ là nguyên nhân, còn TTDT được truyền đến thế hệ kế tiếp theo xu thế tất yếu là kết quả.
+ TTDT truyền từ thế hệ bố mẹ đến thế hệ con cháu thông qua quá trình giảm phân tạo giao tử, quá trình thụ tinh tạo hợp tử, quá trình nguyên phân hình thành nên cơ thế.
+ Với quá trình giảm phân: Nguyên nhân là cơ chế phân li NST 2 lần thì kết quả là tạo ra các tế bào con có bộ NST giảm đi một nửa.
+ Với quá trình thụ tinh: Nguyên nhân là cơ chế tổ hợp NST qua thụ tinh thì kết quả là tái tổ hợp bộ NST, khôi phục lại bộ NST giống bố me ban đầu.