Với một số kinh nghiệm từng nhiều năm tham gia giảng dạy và ôn luyện HSG tham gia “ Giải bài tập về quy luật di truyền lai một cặp tính trạng của Men Đen ”đây là chuyên đề mở đầu của phầ
Trang 1A ĐẶT VẤN ĐỀ I.Lời nói đầu
Trong bối cảnh,nền khoa học kĩ thuật có tốc độ phát triển chóng mặt , cứkhoảng 3 – 5 năm khối tri thức lại tăng gấp đôi Trong sự phát triển chung đó thìSinh học có gia tốc phát triển nhanh nhất Sự gia tăng khối tri thức cùng với sựđổi mới khoa học sinh học, tất yếu phải đổi mới về phương pháp dạy học
Vấn đề đặt ra là “ Làm thế nào để giữ vững cán cân thăng bằng giữa một
bên là khối tri thức khổng lồ với một bên là thời lượng có hạn chỉ trong một tiết dạy ” Đổi mới SGK Đã Làm tăng tri thức nhưng thời lượng lại giảm đi,trong
khi đó cùng với sự phát triển nhanh của các phương tiện thông tin đại chúng khốitri thức của các em thu nhập ngày một nhiều ,đó đó đã thúc đẩy sự tò mò và khátkhao muốn khám phá tri thức ở các em qua từng bài học
Với môn sinh học 9 có nhiều khái niệm mang tính chất tư duy trìu tượnghóa rất cao như : quy luật di truyền, gen, nhiễm sắc thể, công nghệ tế bào, côngnghệ gen mà khi tiếp cận nhiều giáo viên, nhất là giáo viên dạy ở các trườngmiền núi vùng sâu,vùng xa gặp không ít khó khăn trong việc thực hiện các
phương pháp dạy học Làm thế nào để tích cực hoá việc dạy, để học sinh chủđộng tìm ra kiến thức khi mà các phương tiện dạy học còn thiếu, khi mà các emchưa có dịp làm quen với tin học,khả năng tư duy nhận thức ở các em có hạn,chưa một lần được ứng dụng các phần mềm hỗ trợ dạy học như: phần mềm
powerpoint, violet trong dạy học ở nhà trường Hơn nữa với bài tập phần ditruyền của Men Đen việc tiếp cận với của Giáo viên còn khó khăn , lúng túngcũng như việc tiếp thu kiến thức phần này của học sinh càng lại khó khăn hơn rấtnhiều
II.Thực trạng của vấn đề nghiên cứu:
Trang 21.Thực trạng:
Trong chương Di truyền-Biến dị SGK Mới sinh học 9 thì Biến dị và Di
truyền là 2 hiện tượng song song và gắn liền với quá trình sinh sản,liên quan tớicác cơ chế Di truyền và Biến dị xảy ra ở cấp độ phân tử(ADN-GEN) và cấp độ tếbào(NST):Thông tin di truyền được lưu trữ và bảo quản trong ADN ở trong nhân
tế bào.Sự tự nhân đôi của ADN là cơ sở dẫn tới sự nhân đôi của NST Sự tự nhânđôi và phân li của NST dẫn tới sự phân bào chính sự phân bào này là phươngpháp sinh sản của tế bào Nhờ đó tính trạng của thế hệ trước truyền lại cho thế hệsau
Với tính lôgíc kiến thức trừu tượng như thế học sinh chưa bao giờ từng đượcquan sát trong thực tế mà muốn thấy được phải nhờ kính hiện vi phóng đại vớinhiều thao tác kỉ thuật công phu mới thấy được nhưng cũng chỉ dừng lại ở đó màkhông thể giải thích đầy đủ bản chất của hiện tượng đó được
Hầu hết các trường THCS các dụng cụ thí nghiệm,đồ dùng dạy học trang bịcòn chưa đầy đủ hoặc có nhưng chất lượng không cao đặc biệt ở những trườngvùng sâu vùng xa vùng đặc biệt khó khăn nơi chúng tôi đang công tác Vì vậykhi giảng dạy các bài tập di truyền ở chương này giáo viên gặp khó khăn liênquan đến đồ dùng dạy học Đối với phương pháp dạy học truyền thống thườngđược áp dụng khi giảng dạy các bài này là thuyết trình, giáo viên sử dụng cácbức tranh in sẵn cho các em quan sát – giáo viên diễn giảng rồi yêu cầu các emghi chép lại các ý cơ bản Với cách làm này không phát huy được cao độ tínhtích cực, chủ động sáng tạo trong học tập và học sinh cũng không thể làm tốtđược các bài tập phần Di truyền -Biến dị, nhất là trong việc bồi dưỡng, lựa chọnhọc sinh giỏi
2.Kết quả ,hiệu quả của thực trạng trên
Trang 3Là một giáo viên nhiều năm trực tiếp tham gia ôn luyện và bồi dưỡng độituyển học sinh giỏi lớp 9 của nhà trường và cũng đã thu được những kết quả nhấtđịnh học sinh tích cực tham gia bồi dưỡng và yêu thích môn học hơn Và quađây,tôi mong muốn trao đổi với đồng nghiệp để cùng nâng cao nghiệp vụ chuyênmôn, góp phần đào tạo các em học sinh yêu thích và học tốt hơn môn sinh họcnói chung và môn sinh học lớp 9 ở trường THCS nói riêng.
Với một số kinh nghiệm từng nhiều năm tham gia giảng dạy và ôn luyện
HSG tham gia “ Giải bài tập về quy luật di truyền lai một cặp tính trạng của
Men Đen ”đây là chuyên đề mở đầu của phần Di truyền -Biến dị.Để làm tốt các
bài tập ở phần này ngoài việc nắm vững các nội dung kiến thức lí thuyết các kháiniệm ,các quy luật di truyền ,giải thích được cơ sở tế bào học của quy luật,biếtbiện luận và xác định kiểu gen kiểu hình của bố mẹ của thế hệ lai từ đó viếtđược sơ đồ lai nhận định nhanh dạng toán lai thuận nghịch để từ đó có cách giảiquyết nhanh yêu cầu bài toán Muốn làm được điều đó thì phải có sự say mêhứng thú với bộ môn nói chung và tham gia bồi dưỡng trong đội tuyển học sinhgiỏi lớp 9 nói riêng
Làm thế nào để có thể khai thác ,xây dựng và hình thành kiến thức mới mởrộng và khắc sâu kiến thức gây hứng thú ở học sinh sự học tập giúp các em vậndụng tốt kiến thức vào giải thích các sự vật hiện tượng xảy ra trong cuộc sống
thường ngày như : “ Giỏ nhà ai, quai nhà nấy”, “ con nhà tông không giống
lông cũng giống cánh” Hay các vấn đề về bệnh và tật di truyền như: Bố mẹ
không bị bệnh bạch tạng nhưng sinh con ra lại bị bệnh bạch tạng và có thể hoànthành tốt các dạng bài tập di truyền - biến dị, giúp học sinh có thêm hứng thú vàsay mê trong học tập, ngày một yêu thích môn Sinh học hơn
Từ những thực trạng trên , để công việc dạy và ôn luyện học sinh giỏi đạt
hiệu quả cao tôi đã mạnh dạn đưa ra “ một số kinh nghiệm về Phương pháp
Trang 4giải bài tập quy luật di truyền lai một cặp tính trạng của Men Đen trong dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 9 ở trường THCS ”.
B.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.các giải pháp thực hiện:
Để học sinh giải tốt các bài tập di truyền tôi đưa ra một số giải pháp sau:
1.1:Bồi dưỡng niềm say mê hứng thú môn học:
Đây là công việc hết sức cần thiết đặc biệt là trong bối cảnh hiện nay khi
mà môn học này ít được quan tâm và coi trọng như các môn học chính nhưToán,Lí ,Hoá,Văn là động lực để học sinh tích cực chủ động tiếp thu kiến thứcbiến học sinh thành chủ thể nhận thức kiến thức một cách chủ động.Đồng thờicũng là một quá trình cung cấp ,bổ sung các kĩ năng cần có ở học sinh giỏi mônsinh học
Để tạo niềm say mê hứng thú ban đầu cho học sinh, tôi cố gắng chuẩn bịchu đáo đồ dùng dạy học như: Tranh ảnh, máy chiếu, băng hình về cơ sở tế bàohọc của các quy luật di truyền để các em hiểu rõ được bản chất của các phép lai:
Vì sao khi lai 2 cặp bố mẹ thuần chủng thì F1 lại đồng tính và F2 lại phân li, vìsao khi lai giữa hoa màu đỏ với hoa màu trắng lại xuất hiện hoa màu hồng Từ
đó phát triển tư duy lôgic, ý chí quyết tâm chịu khó tham gia tìm hiểu và tiếpnhận kiến thức
1.2: Chuẩn bị hệ thống các dạng bài tập :
Một hệ thống bài tập chi tiết vừa sức với mức độ khó tăng dần, bài tập tôiphân chia thành các dạng khác nhau, mỗi một dạng có một cách giải riêng Saukhi học sinh đã thành thạo các dạng bài tập, tôi ra dạng bài tập tổng hợp nhằmrèn luyện cho các em các kĩ năng nhận biết các dạng bài tập và cách giải phù
hợp, 1.3:Thường xuyên kiểm tra đánh giá kịp thời uốn nắn động viên :
Trang 5Thường xuyên chấm bài bồi dưỡng, phát hiện và khuyến khích động viên sựtiến bộ của các em để qua mỗi buổi bồi dưỡng các em ngày càng tiến bộ và quyếttâm hơn.
2.Các biện pháp tổ chức thực hiện:
Thông thường trong các giờ luyện tập, học sinh thường làm các bài tập đãcho sẵn trong SGK sinh học 9 có bài tập 4 trang 10,bài tập 4 trang 13 là nhữngbài tập còn đơn giải chỉ là cũng cố lại những kiến thức vốn có của học sinh,cònbài tập chương I chỉ là bài tập mang tính chất trắc nghiệm khó đáp ứng việc học
và giải các bài toán khó và phức tạp hơn ở học sinh Vì vậy, giáo viên phải tổchức “bài toán nhận thức” cho học sinh Đó là phương pháp thiết lập giải bàitoán quy luật di truyền dưới dạng sơ đồ lai từ P® F1® F2 hoặc F2® F1® P
“Bài toán nhận thức” là một hệ thống thông tin xác định gồm hai tập hợp gắn
bó chặt chẽ với nhau và tác động qua lại với nhau
Một là, Những điều kiện của bài toán: Là các dữ kiện về kiểu gen và kiểu hìnhcủa P hay kiểu gen, kiểu hình và tỉ lệ phân li của chúng ở F1, F2
Hai là, Yêu cầu xác định kiểu gen, kiểu hình của P hoặc của F1, F2
“Bài toán nhận thức” dùng để luyện tập, phản ánh mối quan hệ giữa các quyluật di truyền, đặc biệt là quy luật di truyền chi phối một cặp tính trạng vớinhiều cặp tính trạng Thông qua đó học sinh càng nhận thức sâu sắc hơn bảnchất của các quy luật di truyền Đối với quy luật di truyền Men Đen giáo viên tổchức “ bài toán nhận thức” thông qua việc thiết lập mối quan hệ giữa kiểu gen,kiểu hình của P, F1, F2 Từ đó học sinh lĩnh hội được các tri thức mới
cụ thể như sau:
2.1.Hệ thống hóa kiến thức
Trang 6Trước khi thực hiện giáo viên cần khắc sâu cho các em các khái niệm:Cặp tính trạng tương phản, phép lai thuận nghịch, phương pháp phân tích cơ thểlai, giải thích được cơ sở tế bào học của định luật.
*Nội dung quy luật phân li tính trạng (Lai một cặp tính trạng)
Để học sinh nắm được nội dung của định luật 1 và 2 (Gọi chung là quy luậtphân li tính trạng) của Men Đen, giáo viên có thể ra bài tập bằng thí nghiệm củaMen Đen theo sơ đồ lai sau, cho học sinh nghiên cứu để trả lời câu hỏi:
Thí nghiệm ở cây đậu Hà Lan
Trang 7F2: gồm 7324 Thân ( có 5474 Thân cao + 1850 Thân thấp )
Hãy so sánh 2 phép lai trên ? có nhận xét gì về kết quả của 2 phép lai từ F1 đến F2?
Qua so sánh 2 phép lai về dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong cách bố tríthí nghiệm và kết quả, học sinh sẽ rút ra được:
+ Khác nhau: Là phép lai thuận và phép lai nghịch.
+ Giống nhau: Kết quả phép lai thuận và phép lai nghịch giống nhau
F1: Đồng tính ( F1 giống một bên bố hoặc mẹ)
F2: Phân tính với tỉ lệ 3:1
Nhận xét: Khi thay đổi vai trò của cây làm bố,cây làm mẹ ở P thì vẫn thu được
kết quả ở F1 và F2 giống nhau Từ nhận xét của học sinh, Giáo viên có thể
hướng cho học sinh hiểu được khái niệm phép lai thuận nghịch: “là phép lai thay
đổi vị trí làm bố, làm mẹ” Ở các bài học sau phép lai thuận nghịch được sử
dụng nhiều, vì vậy giáo viên cần cho học sinh hiểu, nắm được khái niệm phép laithuận nghịch
Mặt khác, khẳng định cho học sinh ở thí nghiệm của Men Đen chỉ xét gentrên NST thường, trong di truyền qua NST thường thì vai trò của tế bào sinh dụcđực và tế bào sinh dục cái là ngang nhau Học sinh rút ra được sự giống nhau củahai phép lai trên chính là cơ sở để tự phát triển nội dung định luật 1 và 2 củaMen Đen Sau khi học sinh phát biểu nội dung Định luật, giáo viên tiếp tục nêucâu hỏi:
- Vì sao định luật 1 của Men Đen gọi là định luật tính trội ?
- Vì sao định luật 2 của Men Đen gọi là định luật phân li ?
Học sinh có thể giải quyết được câu hỏi trên
Trang 8- Định luật 1: Gọi là định luật tính trội vì F1 chỉ biểu hiện tính trạng của 1 bên
bố hoặc mẹ Tính trạng nào được biểu hiện ở F1 gọi là tính trạng trội, còn tínhtrạng không được biểu hiện ở F1 gọi là tính trạng lặn
- Định luật 2: Gọi là định luật phân li vì F2 không chỉ biểu hiện tính trạng trội
mà còn biểu hiện tính trạng lặn
Giáo viên: Cho học sinh rút ra nhận xét định tính và định lượng từ định luật
phân li và nhấn mạnh cả 2 định luật trên được gộp lại là quy luật phân li tínhtrạng , qua đó học sinh khắc sâu được nội dung định luật phân li tính trạng
+ Nhận xét định tính: F2 có hiện tượng phân li, tính trạng lặn được biểu hiện
bên cạnh tính trạng trội
+ Nhận xét định lượng: Sự phân li diễn ra theo tỉ lệ gần đúng 3 trội : 1 lặn.
Trên cơ sở đó,để cố cố giáo viên đặt câu hỏi cho tình huống tiếp theo:
- Nếu có một phép lai khác, thu được F1 đồng tính ta có thể rút ra được tínhtrạng ở F1 là tính trạng trội được không ?
Đa số các học sinh sẽ nêu tính trạng ở F1 là tính trạng trội ( dựa vào địnhluật đồng tính F1) Giáo viên hướng dẫn học sinh nghiên cứu thí nghiệm trongsách giáo khoa về trường hợp trội không hoàn toàn để tự kiểm tra giả thuyết củamình đúng hay sai
Ví dụ : Lai giữa hai thứ hoa loa kèn thuần chủng
Trang 9Qua thí nghiệm này, học sinh sẽ phát hiện, không phải cứ trường hợp nào F1đồng tính thì F1 đều sẽ là tính trạng trội, điều này là một lưu ý quan trọng đểhọc sinh tiếp thu kiến thức những quy luật di truyền sau:
GV hỏi: Khi nào có thể xác định được tính trạng ở F1 là tính trạng trội?
Học sinh: Trả lời được câu hỏi này chính là học sinh đã hiểu được quy luật di
truyền trội – lặn ở Định luật đồng tính của Men Đen
Học sinh suy nghĩ vận dụng kiến thức vừa học cho F1 lai với nhau nếu kết quả ởkiểu hình F2 là 3 : 1 thì có thể kết luận tính trạng ở F1 là tính trạng trội Cònkhác tỉ lệ 3 : 1 thì chưa thể kết luận được gì?
Vậy trong trường hợp F1 đồng tính thì cần biết tỉ lệ phân li kiểu hình ở F2 nhưthế nào mới có thể suy luận về quy luật di truyền và mối quan hệ trội – lặn củacác gen alen ở thế hệ xuất phát quy định tính trạng đó
Qua đó so sánh 2 khái niệm trội hoàn toàn và trội không hoàn toàn để khắcsâu kiến thức và tự rút ra điều kiện nghiệm đúng với định luật 1 và 2 (Định luậtphân li tính trạng) của Men Đen Trên cơ sở đó học sinh củng cố lại phươngpháp phân tích các thế hệ lai để nhận định các quy luật di truyền
*.Giải thích quy luât phân li tính trạng(Định luật 1,2)của MenĐen.
Để học sinh giải thích được định luật phân li tính trạng trong lai một cặp
tính trạng, giáo viên cần cho học sinh nắm được thuyết “ giao tử thuần khiết ”,
giả thuyết này được xác nhận bởi kiến thức về cơ chế giảm phân
Ở đây giáo viên cần đưa ra thông tin về hoạt động của NST trong giảm phân
để từ đó học sinh giải thích được cơ sở tế bào học ( vì phần kiến thức về NST
sẽ học ở chương sau).GV lưu ý học sinh “Giao tử thuần khiết” sau này khoa học chứng minh là”Gen”.
GV hỏi: NST tồn tại trong tế bào sinh dưỡng và tế bào sinh dục như thế nào?
Trang 10+ Trong tế bào sinh dưỡng NST tồn tại thành từng cặp tương đồng và genquy định tính trạng cũng tồn tại thành từng cặp gen tương ứng
+ Trong tế bào sinh dục ( giao tử ) NST tồn tại thành từng chiếc trong cặp,vậy gen chỉ tồn tại thành từng gen ( alen )
+ Hoạt động của cặp NST tương đồng trong giảm phân và trong thụ tinh là:
Sự nhân đôi, phân li của cặp NST tương đồng trong giảm phân và sự tổ hợp củachúng trong thụ tinh dẫn đến sự nhân đôi, phân li và tổ hợp của cặp gen tươngứng Đây chính là cơ sở tế bào học của định luật 1 và 2 (Định luật phân li tínhtrạng) của Men Đen Qua đó học sinh tự viết được sơ đồ lai của định luật phân
* Điều kiện nghiệm đúng của định luật đồng tính:
- Thế hệ xuất phát (P) phải thuần chủng về cặp tính trạng đem lai
- Mỗi gen quy định một tính trạng
- Tính trội phải là trội hoàn toàn
* Điều kiện nghiệm đúng của định luật phân tính:
- Thế hệ xuất phát (P) phải thuần chủng về cặp tính trạng đem lai
- Mỗi gen quy định một tính trạng
- Tính trội phải là trội hoàn toàn
Trang 11- Số lượng cá thể thu được ở F2 phải đủ lớn thì tỉ lệ phân tính mới gần đúngvới 3 trội: 1 lặn
Tuy nhiên về ý nghĩa của định luật phân li tính trạng học sinh sẽ khó trảlời, vì các em sẽ gặp khái niệm mới về phép lai phân tích và phải hiểu được vìsao phép lai phân tích là ứng dụng của định luật phân li tính trạng của MenĐen
Để hình thành được khái niệm và rút ra được kết luận về phép lai phân tích,giáo viên có thể dùng bài tập sau:
Có hai phép lai ở đậu Hà Lan
- Dựa vào định luật đồng tính F1, học sinh rút ra được tính trạng cao ở trườnghợp phép lai 1 là thuần chủng ( AA ), còn dựa vào định luật phân tích thì cao ởphép lai 2 là không thuần chủng ( Aa ) Qua xác định kiểu gen của cây thân cao ở
Fa ta thấy trường hợp trội hoàn toàn thì tính trạng trội có thể có kiểu gen đồnghợp tử ( AA) hoặc kiểu gen dị hợp ( Aa) Muốn xác định kiểu gen của cơ thểmang tính trạng trội thì ta phải dùng phép lai phân tích
Vậy phép lai phân tích là gì ?
Học sinh trả lời: Phép lai tích là phép lai giữa cá thể mang tính trạng trội
với cá thể mang tính trạng lặn để xác định kiểu gen của cá thể mang tính trạng trội Từ đó nắm được ý nghĩa của phép lai phân tích là gì?
Trang 12Như vậy bằng cách thắt và mở các mắt xích theo trật tự logic nhất định, họcsinh sẽ đóng vai trò là trung tâm tìm tòi, lĩnh hội tri thức một cách thành thạotheo từng dạng khác nhau.
Sau khi học sinh đã nắm được các kiến thức về nội dung của định luật tronglai một cặp tính trạng, giáo viên bắt đầu phân chia từng dạng bài tập và phươngpháp giải để học sinh rèn luyện các kĩ năng giải bài tập một cách thành thạo vànhanh chóng
2.2 Các phương pháp giải các bài tập di truyền MenĐen lai một cặp tính trạng
Dạng 1 Vận dụng định luật tính trội và phân tính của Men Đen
Loại 1 :Bài toán thuận :
Là dạng bài toán đã biết tính trội, tính lặn, kiểu hình của P từ đó xác địnhkiểu gen, kiểu hình của P và lập sơ đồ lai
Cách giải: có 3 bước:
Bước 1: Dựa vào đề bài, quy ước gen trội, gen lặn (có thể không có bước này
nếu như đề bài đã quy ước sẵn).Khi quy ước cần lưu ý gen trội kí hiệu chữ cái inhoa A,B,C gen lặn kí hiệu chữ cái thường a,b,c )
Bước 2: Từ kiểu hình của bố, mẹ biện luận để xác định kiểu gen của bố, mẹ(P) Bước 3: Lập sơ đồ lai, xác định kết quả kiểu gen, kiểu hình ở con lai(F1,F2 ) và
giải quyết các yêu cầu của đề bài
* GV Lưu ý: Nếu bài tập chưa cho biết tương qua trội lặn thì phải xác định
tương quan trội – lặn trước khi quy ước gen
Học sinh nắm được các bước giải và phân tích bài toán để tiến hành giải Ởphần ứng dụng này giáo viên đưa một số ví dụ từ đơn giản đến khó để kích thích
Trang 13Ví dụ 1 Ở cà chua, tính trạng thân cao là trội hoàn toàn so với tính trạng thân
thấp Cho cây cà chua thân cao thuần chủng lai với cây cà chua thân thấp thuđược F1.Cho F1 tự thụ phấn thu được F2
a.Xác định kết quả thu được ở F1 và F2
b.Cho cây cà chua F1 lai với cây cà chua thân cao F2 thì kết quả như thế nào?
Giáo viên: Yêu cầu một học sinh đứng dậy phân tích dữ liệu bài toán® nêu lạiphương pháp giải ® thiết lập cách giải ® giáo viên cùng học sinh tiến hànhgiải
Gv đặt câu hỏi ?
Theo giả thiết, em quy ước gen như thế nào?
Bước 1: HS 1: Gen A : Thân cao
Gen a : Thân thấp
Bước 2: Hãy xác định kiểu gen của P?
HS 2: Cây cà chua Thân cao thuần chủng có kiểu gen: AA
Cây cà chua Thân thấp có kiểu gen: aa
Bước 3: Dựa vào kiểu gen của P hãy thiết lập sơ đồ lai?
HS 3: P : Thân cao Thân thấp