học 11 THPT.
2.1.3.1. Mục tiêu dạy học Chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng.
Về kiến thức
Chỉ ra được đặc điểm cơ bản của khái niệm chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cơ thể đa bào và những đặc điểm riêng biệt của chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cơ thể thực vật, động vật.
Phân biệt chuyển hóa vật chất và năng lượng ở mức cơ thể đa bào và tế bào.
Nêu được quá trình và giải thích cơ chế chung của Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở mức cơ thể và những điểm riêng ở thực vật và động vật.
Nêu và giải thích những nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở mức cơ thể và những điểm riêng ở thực vật và động vật.
Nêu và giải thích những nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cơ thể thực vật và động vật cùng các ứng dụng của nó.
Giải thích được sự phù hợp qua cấu trúc của các cơ quan với chức năng của chúng trong việc thực hiện chuyển hóa vật chất và năng lượng.
Về kỹ năng
Phân tích so sánh Tư duy logic tổng hợp Khái quát hóa
Vận dụng lí thuyết vào giải thích các hiện tượng thực tế. Sơ đồ hóa kiến thức.
Học sinh được phát triển tư duy logic, qui nạp và tư duy lí luận, được rèn các kĩ năng quan sát, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa.
Học sinh được rèn luyện kỹ năng HTHKT. Về thái độ
Học sinh có niềm tin, có căn cứ khoa học để giải thích Chuyển hóa vật chất và năng lượng vào cơ thể.
Củng cố niềm say mê tìm hiểu thiên nhiên kỳ thú. Có ý thức bảo vệ sự đa dạng sinh học.
Học sinh có niềm tin vào khoa học, có căn cứ khoa học để tin rằng: hiện tượng Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cơ thể phức tạp nhưng cũng là hình thức vận động vật chất theo những cơ chế xác định.
Học sinh nhận thức được các Cơ chế riêng ở động vật và thực vật luôn biến đổi trong mối liên hệ phức tạp với ngoại cảnh. Thế giới sinh vật ngày nay là sản
phẩm của một quá trình phát triển lịch sử từ một gốc chung theo hướng phân hoá ngày càng đa dạng, tổ chức ngày càng cao, thích nghi ngày càng hợp lý.
Học sinh thêm tăng niềm tin vào khả năng của con người, sức mạnh của khoa học. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, bằng các phương tiện hiện đại, con người ngày càng biết rõ hơn về bản chất và tính quy luật của những hiện tượng, quá trình sinh học của cơ thể sống. Từ đó, vận dụng vào thực tiễn để bảo vệ thiên nhiên, cải tạo thiên nhiên, phục vụ cho lợi Ých của con người.
2.1.3.2. Cấu trúc nội dung của Chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng
Tên chương là chuyển hóa vật chất và năng lượng, nhưng nội dung nghiên cứu ở cấp tổ chức cơ thể là cơ thể đa bào, trong cơ thể đa bào lại chỉ giới hạn ở cơ thể thực vật và động vật.
Trước hết phải làm rõ nghĩa chuyển hóa.Chuyển hóa được hiểu là sự biến đổi sang dạng này hay hình thái khác. Như vậy, có thể hiểu chuyển hóa vật chất và năng lượng là biến đổi vật chất và năng lượng sang các dạng năng lượng khác nhau. Kể từ dạng vật chất và năng lượng ban đầu được hấp thụ vào cơ thể, qua các cơ quan, hệ cơ quan, biến thành chất hữu cơ đặc trưng của cơ thể và lại được biến đổi tiếp để thải các chất cặn bã,chất độc hại cũng như năng lượng mà cơ thể không sử dụng được ra ngoài môi trường.
Như vậy, về quá trình chuyển hóa có 3 giai đoạn: - Hấp thụ: Từ môi trường ngoài vào cơ thể.
- Biến đổi: gồm dãy phản ứng sinh hóa tổng hợp và phân giải. - Bài xuất: Đào thải các chất từ cơ thể ra ngoài môi trường.
Quá trình chuyển hóa thực hiện phải qua cơ quan, hay hệ cơ quan chuyên biệt. Như vậy, sự chuyển hóa diễn ra nhanh hay chậm chắc chắn phải phụ thuộc yếu tố bên trong và bên ngoài cơ thể.
Ở lớp 10 đã học về chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cấp độ tế bào và cơ thể đơn bào, còn ở cấp cơ thể đa bào tuy bản chất cũng như trong tế bào nhưng xét mức độ biểu hiện lại khác nhau, nghĩa là xét sự hấp thụ, biến đổi, bài xuất ở cơ quan hay hệ cơ quan, còn các phản ứng sinh hóa diễn ra trong tế
bào không học lại nữa mà sử dụng các kiến thức đã có ở lớp 10. Do vậy ở lớp 11 tập trung nghiên cứu các vấn đề cơ bản sau:
- Quá trình thu nhận, biến đổi, hấp thụ các chất cần thiết từ môi trường vào cơ thể.
-Quá trình biến đổi từ các chất mới hấp thụ thành các chất kiến tạo và hoạt động sống của cơ thể, cũng như tạo các dạng năng lượng khác nhau.
- Quá trình đào thải, bài xuất các chất và dạng năng lượng không cần cho cơ thể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mỗi quá trình nêu trên đều được nghiên cứu ở các khía cạnh khác nhau như: tính đặc trưng, tính thích ứng của cơ quan hay hệ cơ quan, các chất tham gia và cơ chế biến đổi các chất và năng lượng, những yếu tố bên trong và bên ngoài ảnh hưởng đến quá trình biến đổi vật chất và năng lượng trong cơ thể. Cũng vì vậy mà ở quá trình chuyển hóa nào đó thực hiện được nhờ có cấu trúc phù hợp,c ần giới thiệu rõ cấu trúc phù hợp đó, còn những cấu trúc nào được học ở lớp dưới một cách rõ ràng thì không giới thiệu lại nữa. Như vậy nội dung kiến thức ở Sinh học 11, nghiên cứu thiên về các hoạt động sống ở cấp cơ quan hay hệ cơ quan cũng như sự phối hợp giữa các cơ quan để thực hiện được hoạt động sống.
Hoạt động sống ở cấp cơ thể,Học sinh được học riêng biệt từng loại như lớp 6 học về cơ thể thực vật, lớp 7 học về cơ thể động vật, lớp 8 học về cơ thể người. Nhưng lớp 11 học một cách khái quát về hoạt động sống ở cấp cơ thể đà bào nói chung. Nên trong quá trình hướng dẫn học sinh cần hướng tới cái chung của chuyển hóa vật chất và năng lượng ở mức cơ thể, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, động vật chỉ là trường hợp riêng, tránh khuynh hướng dạy trao đổi vật chất và năng lượng ở thực vật, trao đổi vật chất và năng lượng ở động vật.
Do SGK hiện nay còn viết thực vật riêng, động vật riêng nên khi dạy có thể theo trình tự các bài, mục như SGK, nhưng phải nhấn mạnh đặc điểm chung và những đặc điểm riêng và sau mỗi chương khi ôn tập, hệ thống hóa
kiến thức có điều kiện chỉ ra những điểm chung và riêng.
Mỗi hoạt động sống ở mức cơ thể thường gắn liền với cấu trúc của mô, hệ cơ quan, nên khi dạy cần sử dụng kênh hình để tạo thuận lợi việc học tập của học sinh. Bằng hệ thống phương tiện trực quan, bằng hệ thống câu hỏi hướng dẫn tạo cho học sinh tự lực tìm ra kiến thức và những ứng dụng của nó.
Quá trình hấp thụ vật chất và năng lượng của cơ thể
Trong phần sinh học tế bào ở lớp 10 đã nêu rõ, mọi tế bào sống được tạo thành từ các nguyên tố hóa học giống như vật không sống. Trong đó, có 4 loại nguyên tố chiểm tỷ lệ lớn nhất đó là C, H, O, N. Các nguyên tố này được kết hợp theo những cách thức khác nhau mà tạo nên hợp chất hữu cơ đặc trưng cho mỗi loại cơ thể. Các nguyên tố hóa học mà cơ thể lấy từ môi trường ngoài vào ở những dạng khác nhau như: thực vật hấp thụ nguyên tố hóa học ở dạng ion và hợp chất vô cơ ( Na+, NH4+, CO2, H2O). động vật hấp thụ các nguyên tố khoáng ở dạng hợp chất hữu cơ. Dù ở dạng nào, khi vào cơ thể c ũng được biến đổi tọa thành chất cơ bản để tổng hợp thành hợp chất đặc trưng cho cơ thể.
Còn về năng lượng, cơ thể cũng thu nhận từ môi trường ngoài dưới dạng quang năng hay hóa năng.
Để hấp thụ vật chất và năng lượng từ môi trường vào tế bào cở thể, thì mỗi loại cơ thể phải có cấu tạo các cơ quan phù hợp. Như vậy, khi dạy quá trình hấp thụ vật chất và năng lượng của cơ thể, cần hướng dẫn học sinh vào 4 vấn đề cơ bản bằng cách trả lời 4 loại câu hỏi sau đây:
-Vật chất và năng lượng mà cơ thể lấy từ môi trường là ở dạng nào? -Vật chất và năng lượng mà tế bào của cơ thể được hấp thụ là ở dạng nào?
-Vật chất mà cơ thể lấy vào chưa phù hợp với dạng vật chất mà tế bào hấp thụ thì chúng biến đổi như thế nào?
-Có những cơ quan nào thực hiện biến đổi và vận chuyển các chất đến tế bào?
Quá trình thu nhận vật chất và năng lượng ở cơ thể thực vật và động vật có khác ở một số chi tiết nhưng vẫn có những mặt tương đồng.
Vật chất cơ thể thu nhận từ môi trường có thể dưới dạng khác nhau như: + Dạng ion như: K+, Na+, NH+4, NO3¯...
+ Dạng phân tử vô cơ như: CO2, H2O, O2...
+ Dạng hợp chất cao phân tử như tinh bột, xenlulozo, protein và những mẩu vật chất từ cơ thể sống.
Ở thực vật, cơ quan biến đổi hợp chất có cấu trúc phức tạp như mẩu vật chất từ cơ thể sống không có cơ quan chuyển hóa trừ một số loại đặc biệt như cây bắt mồi. Do phần lớn thực vật chỉ lấy được một số vật chất từ môi trường ngoài vào cơ thể dưới dạng ion, hợp chất đơn giản. Còn ở động vật, cơ quan thực hiện chức năng phân giải mẩu vật chất hữu cơ phức tạp thành những hợp chất đơn giản như hàm răng nghiền nát thức ăn, dạ dày co bóp chà sát thức ăn, biến các mẩu lớn thành các mẩu nhỏ, tiếp đó các dịch trong hệ thống cơ quan tiêu hóa tiết enzim biến đổi về mặt hóa học làm biến đổi các phân tử lớn cắt thành các phân tử nhỏ có khả năng hấp thụ qua ống tiêu hóa.
Vật chất từ môi trường vào cơ thể thực vật nhờ các cơ quan thực hiện chức năng hấp thụ và vận chuyển như ion khoáng, O2 và nước qua dòng xuyên các tế bào, gian bào từ lông hút đến mạch gỗ của rễ rồi vào mạch gỗ của thân lên lá và các bộ phận khác để tham gia vào quá trình tổng hợp hợp chất hữu cơ của cơ thể; CO2 và O2 qua khí khổng vào lá đến cơ quan tổng hợp chất hữu cơ của cơ thể. Còn ở động vật thì vật chất (thức ăn) từ môi trường vào cơ thể qua ống tiêu hóa, O2 qua đường hô hấp vào mạch máu và mạch bạch huyết đến các bộ phận tổng hợp chất hữu cơ đặc trưng của cơ thể.
Ta có thể sơ đồ hóa quá trình hấp thụ vật chất và năng lượng từ môi trường vào cơ thể bằng sơ đồ sau:
Sơ đồ 2.1. Quá trình hấp thụ vật chất và năng lượng từ môi trường
Dạng vật chất và năng lượng từ môi
trường Cơ quan thu nhận Rễ , lá Hệ tiêu hóa và hệ hô hấp Cơ quan vận chuyển
Qua sơ đồ trên ta thấy đặc điểm chung của quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng ở cấp cơ thể đa bào là:
Cơ thể thu nhận vật chất và năng lượng từ môi trường ngoài vào cơ thể ở dạng nhất định, bằng cơ quan nhất định, theo cơ chế nhất định, vật chất và năng lượng được biến đổi một phần trong cơ thể thu nhận và được chuyển hóa tiếp trong cơ quan chuyển hóa (tế bào).
Cơ thể thực vật, động vật khác nhau về đặc điểm của cơ quan thu nhận và cơ quan vận chuyển và cơ chế chuyển hóa cũng có đặc điểm khác nhau, sự khác nhau coi là đặc điểm riêng biệt đáng được lưu ý, không nên coi việc chuyển hóa vật chất năng lượng ở động vật và thực vật là hai đối tượng tách biệt nhau.
Quá trình biến đổi vật chất và năng lượng trong cơ thể
Sau khi vật chất được hấp thu vào tế bào cơ thể sẽ tham gia vào các phản ứng sinh hóa, nghĩa là biến đổi thành những hợp chất hữu cơ cần thiết cho cơ thể nhờ có các enzim xúc tác. Mặt khác cũng trong tế bào, các hợp chất hữu cơ cũng được chuyển hóa theo hướng phân giải để giải phóng năng lượng dùng trong các hoạt động sống.
Sự chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào đã được học kỹ ở phần sinh học tế bào thuộc lớp 10.
Quá trình đào thải các chất không cần cho cơ thể
Các chất được chuyển hóa để sử dụng, phần còn lại không cần thiết Cơ quan (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chuyển hóa Tế bào
Vật chất và năng lượng được biến đổi
Vật chất và năng lượng đặc trưng cho cơ thể sống Mạch dẫn (mạch gỗ, mạch rây) Hệ tuần hoàn
được thải ra ngoài cơ thể bằng các cơ quan chuyển hóa như cơ quan tuần hoàn,bài tiết, hô hấp ở động vật,qua hệ mạch dẫn tới lá, rễ, ở thực vật.
Tóm lại, trong chương Chuyển hóa vật chất và năng lượng cần làm rõ các vấn đề quan trọng:
Cơ chế của quá trình hấp thụ, biến đổi, đào thải vật chất và năng lượng như thế nào?
Cơ thể lấy vật chất năng lượng từ môi trường ở dạng nào và bằng cơ quan nào?
Trong tế bào, vật chất và năng lượng chuyển hóa như thế nào?
Vật chất, năng lượng không sử dụng được đào thải ra ngoài ở dạng nào, bằng cơ quan nào?
Trong chƣơng I có 22 bài trong đó có 1 bài ôn tập, 4 bài thực hành, 17 bài hình thành kiến thức lý thuyết thuộc ba chủ đề lớn.
Thu nhận vật chất và năng lƣợng vào cơ thể.
Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng trong cơ thể.
Đào thải vật chất và năng lƣợng ra ngoài cơ thể. Trong mỗi chủ đề trên có 3 nội dung quan trọng là:
Dạng vật chất, năng lƣợng lấy vào,chuyển hóa, đào thải.
Cơ quan thực hiện thu nhận, chuyển hóa, đào thải.
Cơ chế của quá trình thu nhận, chuyển hóa, đào thải.
Qua phần tìm hiểu về cấu trúc của Chương chúng ta nhận thấy: Kiến thức của Chương đã mang tính hệ thống của cơ chế Chuyển hóa vật chất và năng lượng.
Như vậy Chuyển hóa vật chất và năng lượng đã mang tính hệ thống. Những kiến thức về Chuyển hóa đang được tiếp tục kế thừa và phát triển theo hướng phát triển mạnh mẽ của khoa học.
2.2. Các nhóm kỹ năng hệ thống hóa kiến thức Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng cần hình thành.
2.2.1. Kỹ năng xác định các kiến thức cơ bản.
Kỹ năng xác định kiến thức cơ bản là xác định rõ nội dung trong một giới hạn kiến thức được giao. Đó có thể là một hay nhiều khái niệm, nội dung của khái niệm, một hay nhiều hiện tượng, cơ chế cụ thể... nội dung kiến thức là những điều kiện cần có để HTHKT.
HTH nhằm đạt tới kiến thức về một nội dung trong bài học, nhằm củng cố ôn tập cuối bài học, ôn tập chương, hay ôn tập kiểm tra cuối kì, cuối năm. Kỹ năng này có thể thực hiện bằng cách lựa chọn chi tiết, hoặc giữ lại kiến thức chính nhất, sau đó trình bày nội dung kiến thức theo một bố cục rõ ràng.
Ví dụ 1: Khi học xong mục I. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng (trang 6-7 SGK), các nội dung kiến thức cơ bản:
Hình thái của rễ cây trên cạn thích nghi với chức năng hướng tới nguồn nước, hấp thụ nước và ion khoáng.
Nước luôn thâm nhập thụ động theo cơ chế thẩm thấu từ đất vào rễ nhờ sự thoát hơi nước từ lá và hoạt động trao đổi chất của cây.
Các ion khoáng xâm nhập vào rễ cây theo hai cơ chế thụ động và chủ động.