SKKN Phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ TĨNH    SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: PHƯƠNG PHÁP DẠY THÍ NGHIỆM LAI HAI TÍNH TRẠNG CỦA MENĐEN BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO Năm học 2009 - 2010 LỜI NÓI ĐẦU ộ GD & ĐT nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, đổi mới về phương pháp giảng dạy, việc hỗ trợ của công nghệ giáo dục đặc biệt là công nghệ thông tin là rất quan trọng. Giáo viên có thể làm cho bài giảng của mình hay hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, làm cho học sinh học tập hiệu quả hơn, sáng tạo hơn, chủ động hơn bằng cách sử dụng các ứng dụng tin học vào giảng dạy như các phần mềm trình diễn (PowerPoint, Flash, Violet,…), các phần mềm hỗ trợ (Maple, Mathematica, Corel, Photoshop,…) hoặc thậm chí là các phòng thí nghiệm ảo (Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics,…). Các ứng dụng này nếu được sử dụng chọn lọc có hiệu quả thì sẽ mang lại kết quả cao trong quá trình dạy – học. Để góp phần nâng cao chất lượng dạy – học môn Sinh học, tôi đề xuất phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo. Mặc dù đã có sự đầu tư về thời gian, sự quan tâm đến vấn đề, song còn nhiều hạn chế và sai sót. Mong được sự đóng góp của các thầy, cô giáo và các em học sinh để đề tài được hoàn chỉnh hơn, từ đó có thể được triển khai ứng dụng vào thực tiễn giảng dạy Sinh học trong trường phổ thông. B PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xu thế đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay, hình thành và phát triển các kĩ năng thực hành là một trong những vấn đề trọng tâm, qua đó rèn luyện cho HS kĩ năng quan sát, từ đó phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa …, đặc biệt là kĩ năng nhận dạng và giải quyết các vấn đề gặp phải trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống. Tuy nhiên trong chương trình sinh học phổ thông hiện nay nói chung và sinh học 12 nói riêng thì các bài thực hành chỉ có một thời lượng rất hạn chế: 3 tiết thực hành/53 tiết trong chương trình 12 cơ bản (5,7%); trong chương trình 12 nâng cao là 6/70 (8,6%); trong thực tế giảng dạy, các bài thực hành thường không được thực hiện hoặc tiến hành không có hiệu quả vì điều kiện cơ sở vật chất còn hạn chế ở các trường phổ thông. Ngoài ra một số thí nghiệm quan trọng trong chương trình phổ thông không thể tiến hành trong thực tế vì đòi hỏi tốn nhiều công sức, chi phí và đặc biệt là phải tiến hành trong thời gian dài, ví dụ như các thí nghiệm lai giống ở cây đậu Hà Lan của Menđen, thí nghiệm lai giống ở ruồi giấm của Moocgan, Do đó việc thiết kế và sử dụng các phần mềm cho phép tiến hành các thí nghiệm sinh học như vậy bằng thí nghiệm mô phỏng có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hiện nay các thí nghiệm ảo được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các môn khoa học thực nghiệm như Vật lý, Hóa học, Sinh học. Tuy nhiên, việc vận dụng các thí nghiệm như vậy trong dạy học ở nước ta còn rất hạn chế. Nguyên nhân là do chưa có nhiều các phần mềm mô phỏng bằng tiếng Việt trong khi trình độ ngoại ngữ và tin học của nhiều giáo viên chưa thể khai thác được các phần mềm của nước ngoài, mặt khác việc phân bổ thời gian các tiết học trong phân phối chương trình phổ thông chưa thuận lợi cho việc áp dụng các thí nghiệm ảo trong dạy học. Vì vậy tôi thực hiện đề tài PHƯƠNG PHÁP DẠY THÍ NGHIỆM LAI HAI TÍNH TRẠNG CỦA MENĐEN BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO, nhằm bước đầu nghiên cứu ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học sinh học và góp phần phổ biến việc sử dụng các phần mềm mô phỏng trong dạy học ở trường phổ thông để nâng cao hiệu quả của các tiết thực hành. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là học sinh lớp 12 trường học tôi đang công tác. Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là tiến hành bài lên lớp với các phương pháp dạy học tích cực; thực nghiệm thu thập số liệu so sánh giữa các lớp; số liệu được phân tích bằng phần mềm xử lí số liệu thống kê SPSS. Đề tài nghiên cứu trong phạm vi thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen – Bài 9 – Chương trình lớp 12 cơ bản. PHẦN II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ II. 1. GIỚI THIỆU II. 1. 1. Thí nghiệm ảo Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm. Nó giúp giảm thiểu việc học chay hay dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại (Nguồn Wikipedia). Hiện nay các thí nghiệm ảo được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các môn khoa học thực nghiệm như Vật lý (Crocodile Physics, Interactive Physics, PhyLab, …), Hóa học (Crocodile Chemistry, ChemLab, Virtual Chemistry Lab, …), Sinh học (Drosophila Genetics Lab, Pea Plant Genetics Lab, Enzyme Lab, ScienceMatrix, …). Điểm mạnh của thí nghiệm ảo - Dễ dùng, trực quan sinh động Giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh và hình ảnh trực quan sinh động, học sinh không chỉ được nhìn, xem, còn có cơ hội tham gia thực sự các thí nghiệm ảo qua các thao tác đã được trực quan hóa với những thiết bị ảo, đây chính là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng PowerPoint truyền thống. - Tăng hứng thú và tính chủ động tự học của học sinh Tính chủ động của học sinh, sinh viên tăng lên do có thể tự học ở nhà trên đĩa CD hay các trang web trong khi giáo viên có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng, do đó khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu thiết bị, nguyên vật liệu thí nghiệm như hiện nay qua đó tạo hứng thú và tính chủ động học tập của học sinh. - Hiệu quả đạt được Do kết hợp BÀI GIẢNG + tương tác THỰC HÀNH: Thí nghiệm mô phỏng góp vai trò vào 2/3 yếu tố làm tăng tính chủ động học tập, mang tính trực quan, tương tác cao. Các thí nghiệm ảo cho phép thử nghiệm các tình huống giả định, khó thu được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí nguyên vật liệu, giảm sai hỏng thiết bị do thao tác sai. Đây là một ưu điểm của phần mềm so với cách giảng bài kiểu cũ. Một điều tra đã cho thấy mức độ sinh động bài giảng thí nghiệm ảo tăng lên 26% so với bài giảng trên PowerPoint. Tính thân thiện tăng 19%, độ khó hiểu giảm 4%. Như vậy áp dụng phần mềm đã thực sự tăng hiệu quả, chất lượng bài giảng (Nguồn Trí Tuệ Viêt Nam). II. 1. 2. Phần mềm Pea Plant Genetics Lab “Pea Plant Genetics Lab” là phần mềm được thiết kế bởi công ty Newbyte Educational Software (Australia). Chương trình và các tài liệu hướng dẫn cho phép giáo viên và học sinh có thể tiến hành các thí nghiệm lai giống ở cây đậu Hà Lan bằng phần mềm mô phỏng trong thời gian ngắn, mang tính trực quan nhưng kết quả thu được hoàn toàn giống như các thí nghiệm thực tế phải tiến hành trong hàng tháng, đòi hỏi nhiều công sức và cơ sở vật chất. II. 1. 3. Sơ lược về Menđen Menđen (G. J. Mendel) sinh ngày 22 - 7 - 1822. Ông đã tiến hành những thí nghiệm lai tạo giống trên đậu Hà Lan, từ đó ông đã phát hiện được các quy luật di truyền. Tuy nhiên đến năm 1900, các quy luật di truyền của Menđen mới được thừa nhận. Menđen được coi là cha đẻ của Di truyền học không chỉ vì đã phát hiện ra các quy luật di truyền cơ bản mà ông còn mở ra một cách tiếp cận mới trong nghiên cứu di truyền, cách tiếp cận thực nghiệm và định lượng mà ngày nay các nhà di truyền học vẫn dùng. Sự thành công của Menđen còn thể hiện ở cách chọn đối tượng nghiên cứu phù hợp của ông. Đậu Hà Lan là giống cây dễ trồng, vòng đời ngắn nên nhanh chóng thu được kết quả lai, có nhiều cặp tính trạng tương phản, khả năng tự thụ phấn rất cao. Phương pháp nghiên cứu di truyền của Menđen bao gồm các bước theo trình tự sau: - Bước 1: Tạo các dòng thuần chủng về từng tính trạng bằng cách cho cây tự thụ phấn liên tiếp qua nhiều thế hệ. - Bước 2: Lai các dòng thuần chủng khác biệt nhau bởi một hoặc nhiều tính trạng rồi phân tích kết quả lai ở đời F 1 , F 2, F 3 . - Bước 3: Dùng toán xác suất và thống kê để phân tích kết quả lai, sau đó đưa ra giả thuyết giải thích kết quả. - Bước 4: Tiến hành thí nghiệm chứng minh cho giả thuyết của mình. II. 2. PHƯƠNG PHÁP Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là tiến hành bài lên lớp với các phương pháp dạy học tích cực như quan sát ghi chép số liệu, thảo luận nhóm, hoàn thành phiếu học tập; thực nghiệm so sánh giữa các lớp. Bài học được bố trí 2 tiết liên tục trên phòng học có máy chiếu đa năng (1 tiết chính khóa, 1 tiết tự chọn). II. 2. 1. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ẢO Trong thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen trên đậu Hà Lan, sách giáo khoa giới thiệu tính trạng màu sắc và hình dạng hạt. Trên đậu Hà Lan, tính trạng màu sắc và hình dạng hạt bao gồm các dạng sau: Hạt vàng, trơn Hạt vàng, nhăn Hạt xanh, trơn Hạt xanh, nhăn Giáo viên dẫn dắt và giới thiệu thí nghiệm mô phỏng thí nghiệm của Međen, quy trình thí nghiệm ảo trên lớp được tiến hành như sau: Khi khởi động, chương trình sẽ đưa ra một số lựa chọn và nhắc người dùng. Click chuột chọn “If you are evaluating this software - click here to continue” (Hình 1): Hình 1 Trong cửa sổ hiện ra, Click chọn “Click mouse to continue” (Hình 2): Hình 2 Trong cửa sổ tiếp theo, Click chọn “Construction Kit” (Hình 3): Hình 3 Cửa sổ tiếp theo sẽ cho phép lựa chọn kiểu hình, kiểu gen của các cây ở thế hệ P: - Chọn tính trạng hình dạng hạt và tính trạng màu sắc hạt. - Chọn cây đồng thời có tính trạng hạt màu vàng (1) dạng hạt trơn (2) thuần chủng. Sau đó chọn “Use As Parent #1” (3) (Hình 4). Hình 4 Click chọn “OK” trong cửa sổ tiếp theo: Hình 5 Click vào cây đã được chọn (Hình 6): Hình 6 Trong cửa sổ tiếp theo (Hình 6) sẽ cho phép nhìn thấy kiểu hình của cây đã được chọn (1). Click để chọn làm thế hệ bố mẹ (2). (HS ghi lại kiểu hình và kiểu gen của các cây bố mẹ vào phiếu học tập số 1 trong phần thảo luận). Hình 7 Tiếp tục chọn “Construction Kit” (Hình 8): Hình 8 Chọn cây thứ hai làm thế hệ bố mẹ đồng thời có tính trạng hạt màu xanh (1) dạng hạt nhăn (2) thuần chủng. Sau đó chọn “Use As Parent #1” (4) (Hình 9). Hình 9 Click chọn “OK” trong cửa sổ tiếp theo (Hình 10): Hình 10 Click vào cây đã được chọn (Hình 11): [...]... độ tin cậy cao Phương pháp đánh giá kết quả của đề tài: - Ra đề kiểm tra đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh ngay sau bài học với cùng một câu hỏi: Em hãy viết sơ đồ lai giải thích thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của Menđen - Ra đề kiểm tra khả năng ghi nhớ và tái hiện kiến thức của học sinh trước tiết học tiếp theo: Câu 1 Hãy xác định số lượng và tỉ lệ các loại giao tử của các cây có... và các loại giao tử của các cây bố mẹ và thế hệ F1 - Viết được sơ đồ lai giải thích thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen - Làm quen với các phương pháp nghiên cứu khoa học - Rèn luyện và phát triển các kĩ năng thực hành, kĩ năng quan sát, từ đó phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa, … SKKN này có thể triển khai và áp dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay vì... THIỆU 3 II 1 1 Thí nghiệm ảo 3 II 1 2 Phần mềm Pea Plant Genetics Lab 3 II 1 3 Sơ lược về Menđen 4 II 2 PHƯƠNG PHÁP 4 II 2 1 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ẢO 4 II 2 2 THẢO LUẬN 18 II 2 3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 20 II 2 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 21 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 ... Vàng, Nhăn : Xanh, Trơn : Xanh, Nhăn được dự đoán từ khung Pennet trên đây với tỉ lệ quan sát được trong thí nghiệm 9) Em hãy giải thích tại sao có sự khác nhau giữa hai tỉ lệ đó II 2 3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Phương pháp bố trí thực nghiệm: Để kiểm tra hiệu quả, đề tài được áp dụng vào thực tế giảng dạy với các lớp 12B2, 12B9, 12B10; các lớp đối chứng là 12B5, 12B8 Các lớp trên có kết quả học tập năm... thu được ở F2 trong thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của Menđen Đánh giá theo thang điểm 10; xếp loại theo 4 bậc: điểm 8 – 10: loại giỏi, điểm 7 – cận 8: loại khá, điểm 5 – cận 7: loại trung bình, điểm < 5: loại yếu II 2 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Số liệu kiểm tra thu được như sau (tính trung bình 2 lần kiểm tra): Giỏi Loại Lớp Khá Trung bình Yếu SL % SL % SL % SL % 12 B2 Không áp dụng SKKN 52 6 11.5% 25... 25): Hình 25 Click để lai giữa các cây F1 lần tiếp theo (Hình 26): Hình 26 Tiếp tục click (1) để kiểm tra kiểu hình (2) và kiểu gen (3) của các cây F2 như trên (Hình 27): Hình 27 II 2 2 THẢO LUẬN Sau khi tiến hành thí nghiệm ảo, học sinh đã ghi chép được số liệu trong các phiếu học tập sau: Phiếu học tập số 1: Đặc điểm của thế hệ bố mẹ: Cây thứ nhất: Kiểu hình: …………… Cây thứ hai: Kiểu hình: …………… Kiểu... máy vi tính, máy chiếu đa năng,…; về thời gian chuyên môn hoàn toàn có thể bố trí thêm 1 tiết học tự chọn trong buổi học chính khóa nên việc thực hiện thí nghiệm ảo là rất thuận lợi Vì thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế, số lớp được áp dụng chưa nhiều vì vậy tôi đề nghị: - Tiếp tục áp dụng đề tài trong thực tiễn giảng dạy ở trường phổ thông để kiểm tra tính hiệu quả và ý nghĩa thực tiễn của SKKN. .. dụng SKKN 38 3 7.9% 16 42.1% 15 39.5% 4 10.5% 12 B5 54 2 3.7% 17 31.5% 31 57.4% 4 7.4% 12 B8 53 1 1.9% 21 39.6% 28 52.8% 3 5.7% Số liệu được phân tích bằng phần mềm SPSS 16.0 Phương pháp phân tích dựa vào phép kiểm định giá trị trung bình của hai mẫu phối hợp từng cặp, nó cho phép đánh giá sự chênh lệch có ý nghĩa thống kê về tỉ lệ học sinh ở mỗi loại giữa các lớp có áp dụng sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) ... Như vậy việc áp dụng SKKN có ý nghĩa thực tiễn giảng dạy; cụ thể đã làm tăng tỉ lệ học sinh có kết quả học tập khá và giỏi (59,4% / 38,3%), giảm tỉ lệ học sinh loại trung bình và yếu (40,6% / 61,7%); thực tế giảng dạy cho thấy việc áp dụng SKKN đã làm tăng hứng thú, tăng cường tính tích cực và chủ động trong học tập của học sinh PHẦN III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy về... thứ hai 2) Hãy hoàn thành khung Pennet sau khi lai giữa hai cây bố mẹ thuần chủng (P): 3) Từ kết quả trên, em hãy dự đoán loại kiểu hình được hình thành và tỉ lệ giữa loại kiểu hình đó với các kiểu hình khác như thế nào? _ : _ (Kiểu hình xuất hiện là hạt vàng, trơn; tỉ lệ so với các kiểu hình khác là 100% : 0%) 4) Hãy so sánh tỉ lệ đó với tỉ lệ thu được trong thí nghiệm đã tiến hành Hãy giải thích . Vì vậy tôi thực hiện đề tài PHƯƠNG PHÁP DẠY THÍ NGHIỆM LAI HAI TÍNH TRẠNG CỦA MENĐEN BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO, nhằm bước đầu nghiên cứu ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học sinh học và góp phần. – học. Để góp phần nâng cao chất lượng dạy – học môn Sinh học, tôi đề xuất phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo. Mặc dù đã có sự đầu tư về thời gian,. TẠO HÀ TĨNH    SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: PHƯƠNG PHÁP DẠY THÍ NGHIỆM LAI HAI TÍNH TRẠNG CỦA MENĐEN BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO Năm học 2009 - 2010