Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC THEO VẤN ĐỀ
2.1. Phân tích cấu trúc, nội dung phần sinh học tế bào
Hiện nay, chương trình Sinh học ở THPT được xây dựng dựa trên quan điểm cấu trúc hệ thống. Các kiến thức sinh học được trình bày theo các cấp độ tổ chức sống, từ các hệ nhỏ lên các hệ trung rồi đến các hệ lớn: Tế bào cơ thể quần thể loài quần xã hệ sinh thái sinh quyển, cuối cùng tổng kết những đặc điểm chung của các tổ chức sống theo quan điểm tiến hóa sinh thái.
Chương trình Sinh học ở THPT có cấu trúc đồng tâm, mở rộng, phù hợp với trình độ kiến thức và năng lực tư duy của HS THPT, gồm có 7 phần cơ bản:
Phần 1: Giới thiệu chung về thế giới sống Phần 2: Sinh học tế bào
Phần 3: Sinh học vi sinh vật Phần 4: Sinh học cơ thể Phần 5: Di truyền học Phần 6: Tiến hóa Phần 7: Sinh thái học
Trong đó, chương trình Sinh học lớp 10 gồm 3 phần:
Là chương trình đầu cấp THPT nên SGK đã có bài khái quát hóa các kiến thức về sinh học đã học ở cấp THCS, vừa có tính ôn tập, củng cố kiến thức, vừa là cơ sở để HS dễ dàng tiếp thu các kiến thức mới của cấp THPT. Các kiến thức lớp 10 là cơ sở cho các kiến thức của lớp 11, 12 về các cấp độ tổ chức cao hơn.
Sinh học lớp 10 chủ yếu đề cập đến Sinh học tế bào nhưng cũng có phần Sinh học vi sinh vật. Thực chất Sinh học vi sinh vật cũng là Sinh học tế bào vì vi sinh vật chủ yếu tồn tại ở dạng đơn bào. Đồng thời, Vi sinh vật là những cơ thể nên có thể nói SGK sinh học 10 đã đề cập đến cấp độ cơ thể nguyên thủy là các cơ thể đơn bào.
Như vậy, quan điểm cấu trúc hệ thống đã được quán triệt trong toàn bộ nội dung chương trình. Định hướng quá trình nhận thức của HS đi theo con đường diễn dịch và quy nạp với logic: tổng hợp - phân tích - tổng hợp. Phần 1 giới thiệu chung về thế giới sống, là một bức tranh tổng thể khái quát hóa các đặc điểm của thế giới sống, đồng thời giới thiệu khái niệm về các cấp tổ chức của thế giới sống, để rồi những dấu hiệu bản chất của mỗi cấp tổ chức đó sẽ được cụ thể hóa dần trong các phần tiếp theo của chương trình. Có thể nói, phần một như một trục tọa độ định hướng cho việc nghiên cứu các cấp độ tổ chức sống từ tế bào đến sinh quyển sao cho luôn nhất quán trong việc làm sáng tỏ các dấu hiệu bản chất của hệ thống sống được thể hiện đặc trưng trong từng cấp độ tổ chức sống.
2.1.2. Cấu trúc, nội dung phần Sinh học tế bào
Nội dung phần sinh học tế bào được trình bày trong 4 chương, theo một logic chặt chẽ theo hướng từ cấu tạo, cấu trúc đến hoạt động, chức năng sinh lý của tế bào.
Chương I: Thành phần hóa học của tế bào.
Quán triệt quan điểm cấu trúc hệ thống, thành phần hóa học trong tế bào được trình bày theo cấp độ từ thấp đến cao (nguyên tử phân tử đại phân tử hữu cơ (cacbohidrat, lipit, protein, axit nucleic).
Sau khi học xong chương I, HS củng cố được tư duy hệ thống: HS nhận thức được thành phần cấu tạo nên tế bào là các nguyên tố hóa học, sự liên kết các nguyên tố hóa học đó tạo nên các đại phân tử mà chính sự tương tác của chúng trong tế bào đã tạo nên các hoạt động sống.
Chương II: Cấu trúc của tế bào
Theo tiếp cận cấu trúc hệ thống: sự liên kết các thành phần hóa học tạo nên các bào quan của tế bào, tế bào như một hệ câu trúc - chức năng thông qua phân tích cấu trúc - chức năng của các bào quan cấu trúc nên tê bào cũng như sự phù hợp giũa cấu trúc và chức năng của các bào quan.
Chương III: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào
Nội dung của chương đề cập đến sự vận động của các hợp chất vô cơ, hữu cơ. Đó chính là quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào với sự tham gia của protein (thành phần cấu tạo nên tế bào) đóng vai trò là các enzim tham gia xúc tác các phản ứng trong tế bào.
Chương IV: Phân bào
Tế bào được xem là một cấp độ tổ chức sống nên thể hiện đầy đủ dấu hiệu của thế giới sống: ngoài dấu hiệu chuyển hóa vật chất và năng lượng, tế bào còn có dấu hiệu sinh trưởng và phát triển, sinh sản thông qua quá trình nguyên phân và giảm phân.
2.1.3. Cấu trúc, nội dung chương chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào Chương này gồm 5 bài, 4 bài lý thuyết và 1 bài thực hành với các thành phần kiến thức cơ bản sau:
Thành phần kiến thức cơ bản nhất của chương trình là một hệ thống các khái niệm phản ánh những cấu trúc, hiện tượng, quá trình, quan hệ cơ bản của sự sống ở cấp độ tế bào.
a. Kiến thức về khái niệm
- Năng lượng: là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công. Gồm động năng và thế năng
+ Động năng: là dạng năng lượng sẵn sàng sinh ra công.
+ Thế năng: là loại năng lượng dự trữ có tiềm năng sinh công.
- Chuyển hóa năng lượng: là sự chuyển đổi qua lại giữa các dạng năng lượng.
- Hô hấp: Là quá trình phân giải nguyên liệu hữu cơ thành các chất đơn giản và giải phóng năng lượng cho các hoạt động sống.
- Quang hợp: là quá trình tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ đơn giản nhờ năng lượng ánh sáng với sự tham gia của các hệ sắc tố.
- Hóa tổng hợp: là con đường đồng hóa CO2 nhờ năng lượng của các phản ứng ôxi hóa để tổng hợp thành các chất đặc trưng của cơ thể.
b. Kiến thức về các tổ chức, cấu trúc - ATP:
+ ATP (Ađênôzin triphôtphat) gồm 1 bazơ nitơ Ađênin liên kết với 3 nhóm phôtphat, trong đó có 2 liên kết cao năng và đường ribôzơ. Mỗi liên kết cao năng bị phá vỡ giải phóng 7.3kcal.
+ Chức năng:
Tổng hợp nên các chất hóa học cần thiết cho tế bào.
Vận chuyển các chất qua màng ngược vơi građien nồng độ.
Sinh công cơ học.
- Enzim
+ Enzim: là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, xúc tác các phản ứng sinh hóa trong điều kiện bình thường của cơ thể sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng.
+ Cấu trúc: gồm 2 loại enzim 1 thành phần và enzim 2 thành phần (ngoài protein còn liên kết với các chất khác không phải protein).
Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt liên kết với cơ chất được gọi là trung tâm hoạt động. Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động cuả enzim tương thích với cấu hình không gian của cơ chất, nhờ vậy mà cơ chất liên kết tạm thời với enzim và bị biến đổi tạo thành sản phẩm.
c. Kiến thức phản ánh cơ chế của các hiện tượng, quá trình.
- Qúa trình quang hợp: gồm pha sáng, pha tối.
- Quá trình hô hấp: đường phân, chu trình Crep, chuỗi vận chuyển điện tử.
- Cơ chế hoạt động của enzim: E + S phức hợp E-S E + P
Như vậy, nội dung của chương được bố trí theo một trật tự: Từ khái quát về năng lượng, enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất, tiếp theo là hô hấp tế bào và quang hợp. Qua đó, đầu tiên HS sẽ được tìm hiểu các khái niệm cơ bản, yếu tố tham gia, sau đó mới đi nghiên cứu cơ chế của các quá trình trao đổi chất.