SỬ DỤNG bài TOÁN NHẬN THỨC PHÁT TRIỂN NĂNG lực GIẢI QUYẾT vấn đề ở học SINH TRONG dạy học PHẦN DI TRUYỀN học QUẦN THỂ, SI

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG PHỔ THÔNG NGUYỄN MỘNG TUÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “SỬ DỤNG BÀI TOÁN NHẬN THỨC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ, SINH HỌC 12” Người thực hiện: Trần Thị Lan Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường PT Nguyễn Mộng Tuân SKKN thuộc môn: Sinh học THANH HÓA, NĂM 2018 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Nghị Hội nghị TW khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, 29-NQ/TW, ngày 04/11/2013, Hà Nội nêu rõ: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ đồng yếu tố giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, lực người học”, “Tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, lực công dân, phát bồi dưỡng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, lực kĩ thực hành, vận dụng kiến thức thực tiễn Phát triển khả sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”; "Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc" Qua thời gian học tập nghiên cứu chuyên đề sở GD & ĐT Thanh Hóa tổ chức trình sinh hoạt chun mơn tổ mơn trường PT Nguyễn Mộng Tuân, tiếp cận với nhiều phương pháp dạy học mới, phương pháp dạy học theo hướng phát triển lực giải vấn đề học sinh dạy phù hợp với hoạt động giảng dạy mơn Sinh học, có tác dụng kích thích tư sáng tạo, tính chủ động, động học sinh Để kiểm chứng giá trị thực tiễn phương pháp, tổ chức thực nghiệm vận dụng phương pháp dạy học theo hướng phát triển lực giải vấn đề học sinh vào thực tiễn giảng dạy môn Sinh trường PT Nguyễn Mộng Tuân, huyện Đông Sơn với nhiều tiết dạy có thu kết tốt Qua buổi dạy, thao giảng, dự rút kinh nghiệm sau dạy đồng nghiệp tổ, nhận thấy tiết dạy có hứng thú, nhiệt tình thầy trò, tích cực chủ động việc tiếp thu kiến thức học Điều có ý nghĩa tiết dạy, góp phần tạo hứng thú, hài lòng học sinh Đối với mơn Sinh học, kiến thức phần Di truyền học quần thể khó mang tính trừu tượng cao Di truyền học quần thể kiến thức tảng, quan trọng chi phối kiến thức khác Di truyền học, học Di truyền học quần thể học sinh giải thích nhiều điều sống tính ứng dụng cao Vì dạy học phần Di truyền học quần thể dễ phát triển lực giải vấn đề cho học sinh Từ lí tơi định chọn đề tài: “Sử dụng toán nhận thức phát triển lực giải vấn đề học sinh dạy học phần Di truyền học quần thể, Sinh học 12” 2 Mục đích nghiên cứu Xác định biện pháp nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh thông qua việc dạy học phần Di truyền học quần thể, Sinh học 12 Đối tượng nghiên cứu Biện pháp phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần Di truyền học quần thể, Sinh học 12 Trường PT Nguyễn Mộng Tuân nói riêng bậc THPT nói chung Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Chương trình phổ thơng chuyên sâu Bộ giáo dục phần Di truyền học quần thể - Các tài liệu lý luận dạy học Sinh học, dạy học tiếp cận lực, lực giải vấn đề, sách giáo khoa, sách tham khảo Di truyền học quần thể … b Phương pháp quan sát sư phạm Trực tiếp dự giáo viên phổ thơng, quan sát q trình giải vấn đề học sinh theo nhóm, từ đánh giá lực giải vấn đề học sinh Phạm vi nghiên cứu Sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Di truyền quần thể thuộc phần Di truyền học, Sinh học 12 Những đóng góp đề tài - Làm sáng tỏ sở lý luận việc phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Sinh học nói chung, Di truyền học quần thể nói riêng - Xây dựng quy trình phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Sinh học - Đề xuất biện pháp sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần di truyền học quần thể, Sinh học 12 - Xây dựng tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học Sinh học THPT PHẦN II NỘI DUNG A Thực trạng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trường THPT Sử dụng phương pháp biện pháp dạy học dạy học Sinh học trường THPT chủ yếu sử dụng phương pháp dạy học truyền thống cũ chiếm ưu so với phương pháp dạy học tích cực Giáo viên thường xuyên sử dụng phương pháp thuyết trình, phương pháp giảng giải Một số phương pháp dạy học tích cực quan tâm sử dụng nhiều hỏi đáp tìm tòi; làm việc độc lập với SGK; dạy học theo nhóm; dạy học giải vấn đề Như có chuyển biến việc tăng cường sử dụng phương pháp dạy học tích cực mức độ thường xuyên hiệu chưa cao Hầu hết giáo viên đầu tư vận dụng hiệu phương pháp dạy học tích cực chủ yếu tiết dạy thao giảng, thi giáo viên giỏi cấp Trong công tác giảng dạy, giáo viên thường xuyên sử dụng câu hỏi, tập sách giáo khoa Giáo viên sử dụng biện pháp sơ đồ hóa, tập tình huống, toán nhận thức, đồ tư duy, dự án học tập Đặc biệt nhiều giáo viên q trình dạy học khơng sử dụng biện pháp tập tình tốn nhận thức; dự án học tập Nguyên nhân thực trạng ta đánh giá nhìn nhận cụ thể sau: Về giáo viên - Giáo viên có chuyển biến việc sử dụng phương pháp, biện pháp dạy học phát huy tính tích cực học sinh nhiên mang tính đối phó, trình diễn có người dự việc phát triển lực nói chung phát triển lực giải vấn đề cho học sinh nói riêng đòi hỏi q trình mang tính chất thường xun - Dạy học theo hướng tiếp cận lực hướng đổi từ dạy học theo hướng tiếp cận nội dung triển khai công tác tập huấn từ năm học 20142015 nên giáo viên bỡ ngỡ, khó khăn trình thực Nguồn tài liệu quy trình phát triển lực cho học sinh nói chung phát triển cho học sinh lực giải vấn đề nói riêng khơng có minh họa cụ thể để giáo viên tham khảo, học hỏi - Đa số giáo viên e ngại việc nghiên cứu tài liệu đầu tư cho công tác soạn giảng, sáng tạo hoạt động dạy học việc tự thiết kế câu hỏi, tập, toán nhận thức, tập tình huống, sơ đồ hóa, dự án học tập nhằm phát triển lực tốn công sức thời gian nên chủ yếu bám vào câu lệnh có sẵn sách giáo khoa - Để tổ chức dạy học theo hướng phát triển lực nói chung phát triển lực giải vấn đề cho học sinh nói riêng cách có hiệu để thiết kế câu hỏi, tập phát triển lực; tập tình huống; dự án học tập… phù hợp với nội dung, mục tiêu đào tạo, trình độ học sinh, kích thích tính tích cực em đòi hỏi giáo viên phải có hiểu biết sâu rộng tri thức khoa học, tri thức phương pháp tri thức thực tiễn Trên thực tế, số lượng giáo viên đạt yêu cầu nhiều Về học sinh - Học gắn với thi đại học phần lớn học sinh xem môn Sinh học môn học phụ nên chủ yếu học đối phó - Học chưa đôi với hành, chưa biết học để làm gì, học thụ động gặp tình sống liên quan đến mơn học chưa biết cách giải giải tình đạt mức thấp - Phần đơng học sinh nhận thức tầm quan trọng lực giải vấn đề, nhiên em khơng có điều kiện để rèn luyện kỹ năng lực giải vấn đề Ngoài việc đổi thành tố trình dạy học chưa đồng bộ, kịp thời sơ vật chất, thiết bị dạy học chưa đáp ứng được; nội dung chương trình nặng kiến thức mang tính lý thuyết đặc biệt kiểm tra đánh giá nặng mặt kiến thức đòi hỏi học sinh ghi nhớ, vận dụng góp phần khơng nhỏ dẫn đến thực trạng B Phương pháp cải tiến thực trạng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trường THPT qua chuyên đề di truyền học quần thể Các nội dung phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trường THPT qua chuyên đề di truyền học quần thể Kiến thức dựa Nội dung kiến thức biện pháp phát triển tảng nội lực giải vấn đề dung SGK Di Đặc trưng di truyền Bài tốn nhận thức: tính tần số alen, thành phần truyền quần thể kiểu gen quần thể học Quần thể tự phối Bài toán nhận thức: quần - Xác định cấu trúc di truyền quần thể tự phối thể qua hệ Chủ đề - Xây dựng công thức tổng quát cấu trúc di truyền quần thể tự phối hệ thứ n Bài tốn nhận thức: - Tính đa dạng kiểu gen, kiểu hình quần thể ngẫu phối - Trạng thái cân Hardy - Weinberg cho trường hợp gen hai alen - Mở rộng định luật Hardy - Weinberg: Quần thể ngẫu phối + Trạng thái cân Hardy - Weinberg trường hợp dãy alen + Sự cân QT có khác tần số alen thể đực + Sự cân QT với gen NST giới tính - Tần số alen, thành phần kiểu gen quần thể ngẫu phối không thỏa mãn điều kiện cân Hardy - Weinberg - Xác suất xuất KG, KH hệ sau Xây dựng, quy trình phát triển lực giải vấn đề dạy học Sinh học trường THPT a Nguyên tắc xây dựng quy trình triển lực giải vấn đề: Xây dựng quy trình phát triển lực cho học sinh, dựa vào nguyên tắc sau: * Học sinh chủ động việc phát triển lực thân Giáo viên cần thơng báo cho học sinh biết cần phát triển lực cần phát triển lực đó, để học sinh chủ động hợp tác với giáo viên trình phát triển lực * Quá trình phát triển lực cần tuân theo bước tăng dần vai trò người học giảm dần vai trò giáo viên Phát triển lực cho người học trình Vì vậy, trình phát triển cần việc giáo viên đóng vai trò quan trọng để hướng dẫn người học thực thao tác lực trước Sau đó, giáo viên giảm dần vai trò tăng dần tính chủ động cho người học để đến bước cuối người học hoàn toàn chủ động việc phát triển NL thân * Bám sát vào cấu trúc lực Xây dựng cấu trúc NL với kỹ năng, thao tác giúp cho giáo viên học sinh tường minh thao tác cần có để hình thành nên NL Vì vậy, để phát triển NL cho HS cần rèn luyện kỹ năng/ thao tác, sau rèn luyện tổng hợp tất thao tác để hình thành lực tổng hợp học sinh * Phát triển NL gắn liền với hình thành phát triển kiến thức cho học sinh Việc phát triển NL khơng thể tách rời với việc hình thành phát triển kiến thức cho học sinh Vì vậy, song song với việc phát triển NL cho người học GV cần phải lưu ý việc hình thành củng cố kiến thức cho người học nội dung học tập Các nội dung kiến thức vừa công cụ để phát triển lực vừa kết trình học tập chủ động học sinh * Quá trình phát triển NL gắn liền với trình đánh giá tiến học sinh Phát triển NL cần phải tiến hành theo giai đoạn, sau giai đoạn cần có đánh giá điều chỉnh Mỗi giai đoạn cần có đánh giá sơ quy trình phát triển, công cụ phát triển, mức độ đạt học sinh theo tiêu chí lực b Quy trình phát triển lực giải vấn đề dạy học Sinh học Dựa quy trình chung phát triển lực cho người học GS.TS Lê Đình Trung - Phan Thị Thanh Hội chúng tơi xây dựng quy trình phát triển lực giải vấn đề cho HS gồm có bước sau: Bước 1: GV giới thiệu khái quát lực giải vấn đề Bước 2: GV hướng dẫn HS trải nghiệm hoạt động giải vấn đề Bước 3: HS lập kế hoạch thực giải pháp giải vấn đề Bước 4: Đánh giá kết hoạt động giải vấn đề phát triển lực Sơ đồ 1: Quy trình phát triển lực giải vấn đề Có thể cụ thể hóa cách chi tiết bước sau: * Bước 1: Giáo viên giới thiệu khái quát lực giải vấn đề Giáo viên giới thiệu khái quát lực giải vấn đề gồm thành tố 15 số hành vi cần đạt để học sinh chủ động nắm bắt trước Đây phần định hướng cho học sinh bước vào trình phát triển lực giải vấn đề * Bước 2: Giáo viên hướng dẫn học sinh trải nghiệm hoạt động giải vấn đề: Giáo viên phân tích nội dung học, xác định đơn vị kiến thức xây dựng thành công cụ câu hỏi, tập, tập tình huống, tốn nhận thức, dự án học tập, sơ đồ…kết hợp phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực hướng dẫn học sinh hoạt động giải vấn đề Bước 3: Học sinh lập kế hoạch thực giải pháp giải vấn đề học sinh thảo luận, tiến hành hoạt động giải vấn đề theo bước: Tìm hiểu vấn đề Giải phá p chư a Xác định cách thức GQVĐ, tìm giải pháp Giải pháp Thực hiện, trình bàylực giảigiải pháp cho vấn Sơ đồ Các bước hoạt động vấnđề đề Bước 4: Đánh giá hoạt động giải vấn đề phát triển lực Giáo viên học sinh đánh giá hoạt động giải vấn đề học sinh theo hóa;tích mởđiểm rộngđạt vấnđược đề chưa đạt tiêu chí sau lần học sinh hoạtKhái động,quát phân trình giải vấn đề sở đánh giá việc rèn luyện kĩ giải vấn đề với mục đích vừa phản hồi thơng tin để điều chỉnh thao tác, vừa cho học sinh thấy tiến việc sử dụng kĩ năng, để có động lực thúc đẩy việc học phát triển lực Ví dụ minh họa: Phát triển lực giải vấn đề cho học sinh qua nội dung “Quần thể tự phối”, chủ đề quần thể (Bài 20, Sinh học 12 nâng cao, trang 82) Bước 1: Giáo viên giới thiệu khái quát lực giải vấn đề Giáo viên giới thiệu khái quát lực giải vấn đề gồm thành tố 15 số hành vi cần đạt để học sinh chủ động nắm bắt trước Đây phần định hướng cho học sinh bước vào rèn luyện lực giải vấn đề Bước 2: Giáo viên hướng dẫn học sinh trải nghiệm hoạt động giải vấn đề - Khi nghiên cứu học, giáo viên thấy nội dung quan trọng đặc điểm di truyền quần thể tự phối Với đơn vị kiến thức tạo vấn đề cần giải cho học sinh dạng toán nhận thức sau: Bài toán nhận thức: Một quần thể thực vật tự thụ phấn hệ xuất phát có 100% Aa a Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ Fn b Em có nhận xét từ kết trên? - Giáo viên chia lớp thành nhóm (mỗi nhóm 5-6 HS), tổ chức học sinh làm việc với sách giáo khoa, HS hoạt động nhóm hợp tác hồn thành nhiệm vụ - Giáo viên hướng dẫn học sinh hệ thống câu hỏi: Phân tích tốn nhận thức cho biết giả thiết yêu cầu cần thực gì? Thế quần thể tự thụ phấn? Trong quần thể có kiểu tự thụ phấn nào? Kết hệ kiểu tự thụ phấn đó? Rút nhận xét thành phần kiểu gen tần số alen qua hệ? Bước 3: HS lập kế hoạch thực giải pháp giải vấn đề * Tìm hiểu vấn đề - Đọc phân tích toán để hiểu rõ giả thiết yêu cầu tốn - Giải thích khái niệm quần thể tự thụ phấn - Xác định mâu thuẫn qua vấn đề với tri thức thân: em biết cách xác định kiểu gen, tỉ lệ kiểu gen hệ kiểu bố mẹ, đòi hỏi phải khái quát thành tỉ lệ kiểu gen hệ quần thể (tức hệ tất kiểu bố mẹ) * Xác định cách thức giải vấn đề, tìm giải pháp: Xác định kiểu tự thụ phấn quần thể kết kiểu tự thụ phấn đó: Bảng Kết kiểu tự thụ phấn quần thể Các kiểu tự thụ phấn AA x AA aa x aa Thế hệ AA aa 1 AA: Aa: aa 4 Aa x Aa - Tỉ lệ kiểu gen quần thể tự thụ phấn hệ tổng tỉ lệ kiểu gen hệ xét tất kiểu tự thụ phấn tạo - Xác định tỉ lệ kiểu gen quần hệ cụ thể từ khái qt thành cơng thức tổng quát cho hệ thứ n Qua rút xu hướng di truyền quần thể tự phối Thực hiện, trình bày giải pháp cho vấn đề : Trình bày lời giải cho tốn: Bảng Sự biến đổi thành phần kiểu gen QT tự thụ phấn qua hệ Thế hệ P F1 F2 F3 … Fn AA Tỉ lệ kiểu gen Aa 1 21 1 2 1 2 22 … … 21 1 2 1 2 21 1 1 23 2n … 2n 1 b) Nhận xét: n lớn giá trị aa 2 n 1 n nhỏ n lớn Như 1 qua hệ tự thụ phấn tỉ lệ kiểu gen dị hợp Aa giảm, đồng thời tỉ lệ kiểu gen đồng hợp (AA, aa) tăng Khái quát hóa; mở rộng vấn đề * Tổng hợp, khái quát hóa hình thành tri thức mới: + Q trình tự phối làm cho quần thể phân thành dòng có kiểu gen khác + Cấu trúc di truyền quần thể tự phối biến đổi qua hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ kiểu gen dị hợp tử tăng dần tỉ lệ đồng hợp tử + Q trình tự phối khơng làm thay đổi tần số tương đối alen + Một quần thể tự phối hệ xuất phát có 100%Aa Cấu trúc di truyền 10 quần thể hệ n là: 1 1 n n AA: n Aa: aa 2 1 * Mở rộng vấn đề, phát vấn đề mới: Xuất phát từ toán giải trên, GV hướng dẫn HS “thử” thay đổi, thêm bớt,… yếu tố hay điều kiện tốn để phát tốn tương tự tìm thấy tốn theo cách khái quát hóa, cá biệt hóa: (+) Thay đổi điều kiện toán từ hệ xuất phát 100% Aa thành hệ ban đầu có đủ kiểu gen AA, Aa, aa toán trở thành: (+) Dạng cụ thể: Một quần thể hệ ban đầu có cấu trúc di truyền là: 0,1AA: 0,4Aa: 0,5aa Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau hệ tự phối (+) Dạng tổng quát: Một quần thể hệ ban đầu có cấu trúc di truyền là: xAA: yAa: zaa Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau n hệ tự phối + Thay đổi điều kiện toán từ tự thụ phấn sang giao phối ngẫu nhiên + GV hướng dẫn học sinh tự đặt vấn đề thực tiễn sống như: Hôn nhân cận huyết với bệnh tật di truyền đồng bào dân tộc thiểu số Bước 4: Đánh giá hoạt động GQVĐ phát triển lực Các nhóm báo cáo kết nhóm, nhóm khác nhận xét, bổ sung cho nhóm bạn Giáo viên đánh giá kết hoạt động nhóm tập trung vào kỹ năng lực giải vấn đề là: tìm hiểu vấn đề, thiết lập khơng gian vấn đề, lập kế hoạch thực giải pháp, đánh giá phản ánh giải pháp Các biện pháp phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần Di truyền quần thể, Sinh học 12 Năng lực giải vấn đề thể qua hoạt động lực giải vấn đề hoạt động giải vấn đề làm bộc lộ, phát triển lực giải vấn đề Vì có nhiều biện lực giải vấn đề lực giải vấn đề cho học sinh Ở đây, chúng tơi sử dụng tốn nhận thức biện pháp nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trình dạy học phần Di truyền quần thể, Sinh học 12 Sử dụng tốn nhận thức dạng tập có mâu thuẫn điều biết điều chưa biết làm cho học sinh ý muốn khám phá, tìm tòi để giải vấn đề nêu Như toán nhận thức vừa có chức định hướng tìm tòi, vừa có 11 chức tổ chức hoạt động nhận thức, vừa mã hóa để tải dung lượng kiến thức, kĩ định Bài toán nhận thức gia cơng sư phạm hợp lí động lực tâm lí kích thích tìm tòi, tranh cãi tìm cách giải đáp, phát vấn đề qua rèn luyện lực giải vấn đề a Ví dụ minh họa: Sử dụng tốn nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy nội dung định luật Hardy - Weinberg - GV đưa toán nhận thức sau: Ở hệ xuất phát quần thể ngẫu phối có 0,4AA: 0,4Aa: 0,2aa Xác định thành phần kiểu gen hệ F 1, F2, Fn Từ rút nhận xét gì? - GV chia lớp thành nhóm (mỗi nhóm 5-6 HS), tổ chức học sinh làm việc với sách giáo khoa * Tìm hiểu vấn đề - GV hướng dẫn HS tìm hiểu vấn đề hệ thống câu hỏi: Thế quần thể ngẫu phối? Trong quần thể có kiểu giao phối nào? Kết hệ kiểu giao phối đó? Làm để tìm thành phần kiểu gen hệ tiếp theo? Có nhận xét tần số alen thành phần kiểu gen quần thể qua hệ? - HS nghiên cứu SGK trang 85 86, thảo luận nhóm + Định nghĩa quần thể ngẫu phối + Xác định kiểu ngẫu phối quần thể + Để tìm thành phần kiểu gen QT hệ cần tính tần số alen hệ trước Sự ngẫu phối hệ trước kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử đực tạo hệ * Xác định cách thức GQVĐ, tìm giải pháp - Xác định tần số alen hệ xuất phát, từ xác định thành phần kiểu gen hệ F1 tích tỉ lệ giao tử đực mang alen A, a với tỉ lệ giao tử mang alen A, a - Xác định tỉ lệ kiểu gen quần hệ cụ thể từ khái quát thành công thức tổng quát quần thể đạt trạng thái cân Qua rút xu hướng di truyền quần thể ngẫu phối * Thực hiện, trình bày giải pháp cho vấn đề Trình bày lời giải cho toán: Tần số tương đối alen hệ xuất phát: 12 pA = 0,4 + 0, = 0,6 qa = - 0,6 = 0,4 Thành phần kiểu gen F1: ♀ ♂ 0,6A 0,4a 0,6A (0,6)2AA 0,6 0,4 Aa 0,4a 0,6 0,4 Aa (0,4)2 aa Cấu trúc di truyền QT F1: (0,6)2AA + (2 0,6 0,4) Aa + (0,4)2 aa =1 Có dạng: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Tần số alen hệ F1: pA = (0,6)2 + 2.0, 6.0, = 0,6 qa = 1- 0,6 = 0,4 Tương tự ta có cấu trúc di truyền QT F2, Fn: (0,6)2AA + (2 0,6 0,4) Aa + (0,4)2 aa =1 Có dạng: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = Nhận xét: - Tần số alen không đổi qua hệ - Cấu trúc di truyền quần thể không đổi từ hệ F1 trở có dạng: p2AA + 2pq Aa + q2 aa = * Khái quát hóa; mở rộng vấn đề - Tổng hợp, khái qt hóa hình thành tri thức mới: + Thành phần kiểu gen tần số tương đối alen quần thể ngẫu phối ổn định qua hệ điều kiện định + Xét gen với alen, QT đạt trạng thái cân Hardy- Weinberg thỏa mãn đẳng thức: p2AA + 2pqAa + q2aa =1 Trong đó: p tần số alen A, q tần số alen a; p+q =1 + Nếu quần thể chưa đạt trạng thái cân di truyền cần qua ngẫu phối quần thể đạt trạng thái cân hệ b Một số toán nhận thức thiết kế phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần Di truyền quần thể, Sinh học 12 Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Tính tần số tương đối alen trường hợp sau: Trong nhóm 200 người, 160 người có nhóm máu MM, 36 người có nhóm máu MN người có nhóm máu NN Hãy tính tần số alen N, M tần số kiểu gen MM, MN, NN Một quần thể động vật giao phối có tỉ lệ kiểu gen: - Ở giới cái: 0,81AA: 0,18Aa: 0,01aa 13 - Ở giới đực: 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa Một quần thể động vật có vú có thành phần di truyền gen liên kết giới tính sau: Giới đực: 400 XAY, 600XaY Giới cái: 640XAXA, 320 XAXa, 40 XaXa Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Trong quần thể tự phối hệ xuất phát có 0,2AA: 0,4Aa: 0,4aa Tính tần số A, a Xác định thành phần kiểu gen hệ F1, F2, Fn Giả sử hệ ban đầu có cấu trúc di truyền là: xAA: yAa: zaa Hãy xác định cấu trúc di truyền quần thể sau n hệ tự phối Bài toán nhận thức (Chủ đề Di truyền học quần thể) Ở loài thực vật lưỡng bội sinh sản tự thụ phấn, gen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa trắng Thế hệ xuất phát quần thể lồi thực vật có 100% hoa đỏ Ở hệ F2 tỉ lệ hoa trắng 9% Xác định cấu trúc di truyền hệ xuất phát Xác định cấu trúc di truyền hệ F2 Nếu F2, cá thể giao phấn ngẫu nhiên theo lí thuyết tỉ lệ kiểu hình F3 nào? Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Bạch tạng người tính trạng lặn gen NST thường quy định tương đối gặp Trong quần thể người có tần số người bị bạch tạng 1/ 10.000 Giả sử quần thể cân di truyền số người bình thường có mang alen bạch tạng lại phổ biến (trong 50 người có người mang alen bạch tạng) Điều nói lên tần số alen quần thể dù nhỏ đến đâu, chúng không tự nhiên mà trì từ hệ sang hệ khác Tính tỉ lệ alen a người dị hợp so với alen a người bạch tạng Từ rút kết luận ? Tính xác suất để hai người bình thường quần thể lấy sinh người đầu lòng bị bệnh bạch tạng Muốn giảm số người bị bạch tạng quần thể xuống 1/ 1.000.000 phải cần tới hệ ? Khi tần số alen bạch tạng quần thể thấp tương quan tần số kiểu gen dị hợp đồng hợp lặn phản ánh điều ? Một cặp vợ chồng bị bạch tạng sinh đứa bình thường Hãy đề xuất cách khác giải thích tượng 14 Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Chứng mù màu alen lặn m liên kết NST giới tính X gây Cứ 10 người người có người nam mắc chứng mù màu Hãy cho biết: Tỉ lệ nữ bị mù màu Nếu số trẻ sinh giới tính bị mù màu tỉ lệ hôn nhân gây hậu bao nhiêu? Nếu tất trẻ sinh bình thường tỉ lệ nhân nào? Bài tốn nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Ở người, tính trạng hói đầu gen quy định, Gen B quy định kiểu hình hói đầu, alen b quy định kiểu hình bình thường Kiểu gen Bb quy định hói đầu nam bình thường nữ Trong quần thể cân di truyền, trung bình 10.000 người có 100 người bị hói Xác định cấu trúc di truyền quần thể Người vợ bị hói đầu kết với người chồng khơng bị hói quần thể Xác suất đứa đầu lòng họ bị hói đầu bao nhiêu? Người chồng bị hói đầu kết với người vợ bị hói đầu quần thể Xác suất đứa đầu lòng họ bị hói đầu bao nhiêu? Người chồng bị hói đầu kết với người vợ khơng bị hói đầu quần thể Xác suất đứa trai đầu lòng họ bị hói đầu bao nhiêu? Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Giả sử có quần thể Ong mắt đỏ (là lồi trùng ngẫu phối có tác dụng diệt sâu hại trồng) trạng thái cân di truyền Trong quần thể này, có locut gồm alen: alen A quy định tính trạng cánh có vết xẻ sâu, alen A2 qui định cánh có vết xẻ nơng, alen A quy định cánh khơng có vết xẻ Các alen có quan hệ trội, lặn hoàn toàn theo thứ tự A1 > A2 > A3 Ngồi ra, có mặt alen không làm thay đổi sức sống sinh sản vật Trong 1000 Ong mắt đỏ phân tích ngẫu nhiên từ quần thể, người ta thấy 250 cánh không xẻ, 10 cánh xẻ sâu Khi cho lai 10 cánh xẻ sâu với cánh không xẻ sinh tất cá thể có cánh xẻ sâu Tần số kiểu hình cánh xẻ nơng mong đợi quần thể ? Tính tần số khả kết cặp ngẫu nhiên hai cá thể có kiểu hình cánh xẻ mong đợi quần thể Từ quần thể Ong mắt đỏ trên, người ta chọn ngẫu nhiên 1000 cá thể cánh xẻ 15 nông đem đến nuôi vùng sinh thái vốn trước chưa có lồi ong Sau thời gian, chúng hình thành nên quần thể trạng thái cân di truyền có tỉ lệ kiểu hình cánh xẻ 84% Hãy cho biết tần số mong đợi alen quần thể bao nhiêu? Biết điều kiện khơng có đột biến xảy Bài tốn nhận thức (Chủ đề Di truyền học quần thể) Giả sử quần thể động vật giao phối ban đầu có tỉ lệ kiểu gen: - Ở giới cái: 0,36AA: 0,48Aa: 0,16aa - Ở giới đực: 0,64AA: 0,32Aa: 0,04aa Xác định cấu trúc di truyền quần thể hệ thứ thứ hai sau ngẫu phối Từ rút nhận xét cấu trúc di truyền quần thể? Sau quần thể đạt trạng thái cân di truyền, điều kiện sống thay đổi, cá thể có kiểu gen aa trở nên khơng có khả sinh sản Hãy xác định tần số alen quần thể sau ngẫu phối Bài toán nhận thức (Chủ đề: Di truyền học quần thể) Ở muỗi sốt xuất huyết Aedes aegypti, bọ gậy bình thường có màu trắng đục Tính trạng màu sắc thân bọ gậy gen NST thường quy định Một đột biến lặn gen làm cho bọ gậy có màu đen Trong phòng thí nghiệm, người ta cho giao phối ngẫu nhiên 100 cặp muỗi bố mẹ, thu 10.000 trứng cho nở thành 10.000 bọ gậy, số có 100 bọ gậy thân đen Do muốn loại bỏ đột biến khỏi quần thể, người ta loại tất số bọ gậy thân đen Giả sử khơng có đột biến xảy Xác định tần số alen quy định màu thân bọ gậy quần thể muỗi bố mẹ Tần số alen quần thể muỗi thay đổi sau loại bỏ bọ gậy thân đen? Bài toán nhận thức 10 (Chủ đề Di truyền học quần thể) Ở loài giao phối, gen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; B quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với b quy định hoa trắng; hai cặp gen nằm hai cặp NST khác Ở quần thể cân di truyền có tần số A 0,6; a 0,4 tần số B 0,7; b 0,3 Theo lý thuyết, kiểu gen aaBb đời có tỉ lệ %? Trong quần thể này, có kiểu hình thân cao hoa trắng có tỉ lệ %? C Thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm 16 Kiểm tra tính hiệu việc dạy học theo kiểu phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần Di truyền quần thể, Sinh học 12 Đối tượng thực nghiệm Thực nghiệm tiến hành lớp 12A1 (sĩ số 38) 12A4 (sĩ số 40), trường PT Nguyễn Mộng Tuân, lớp có trình độ tương đương, lớp 12A4 lớp dạy thực nghiệm, lớp 12A1 lớp đối chứng Lớp 12A4 dạy theo phát triển lực giải vấn đề cho học sinh, lớp 12A1 dạy theo giáo án truyền thống Kết thực nghiệm Sau dạy theo tiến trình dạy học giáo án lớp 12A4 dạy lớp 12A1 theo giáo án thông thường, thu kết sau: Về định tính Ở lớp thực nghiệm, học sinh cảm thấy hứng thú thấy bày tỏ quan điểm vấn đề nhận thức tốn thơng qua luận thảo luận nhóm Chính nhờ q trình tự tìm tòi, nghiên cứu viết luận, học sinh rèn luyện kĩ trình bày, tự tin nhiều kĩ khác Qua việc trình bày kết nghiên cứu, tìm tòi tổ, nhóm đồng thời qua thảo luận nhóm học sinh rèn luyện kĩ sống bản, cần thiết như: kĩ tự nhận thức, kĩ tìm kiếm xử lí thơng tin, kĩ lắng nghe tích cực, kĩ đảm nhận trách nhiệm, kĩ định, kĩ hợp tác, kĩ ứng phó với căng thẳng, kĩ kiểm soát cảm xúc, kĩ thể tự tin, kĩ thương lượng, kĩ thể thông cảm Từ đó, học sinh nhận thức sâu sắc vấn đề di truyền quần thể quần thể tự phối, quần thể giao phối; cách xác định quần thể tự phối, giao phối, định luật Hacdi-Vanbec từ học sinh xác định tần số alen, kiểu gen, kiểu hình…… Còn lớp đối chứng, học sinh trình bày thiếu tự tin, khơng mạnh dạn, thiếu đốn thể quan điểm vấn đề di truyền quần thể Trong thảo luận nhóm, kĩ lắng nghe tích cực, hợp tác, thương lượng thể khơng rõ thành viên nhóm Sự nhìn nhận vấn đề di truyền quần thể quần thể tự phối, quần thể giao phối chưa toàn diện dẫn đến khơng thống ý kiến thảo luận nhóm, ý kiến rời rạc trái ngược Như vậy, không chuẩn bị trước luận ngắn kiến thức liên mơn hiệu học tập thấp Về định lượng 17 Qua xử lí số liệu chúng tơi thu kết sau: Trước thực nghiệm Sau thực nghiệm Số HS trả lời Số HS trả lời Số HS trả lời Số HS trả lời lớp 12 A1 lớp 12A4 lớp 12A1 lớp 12A4 VD 76.7% 79.1% 86.0% 98.0% VD 62.8% 60.5% 72.1% 90.1% Bảng phần trăm số HS trả lời trước sau thực nghiệm Qua bảng trên, thấy: Tỉ lệ phần trăm số học sinh trả lời sau thực nghiệm lớp 12A1 12A4 cao so với trước thực nghiệm Tuy nhiên, lớp 12A4, sau thực nghiệm tỉ lệ học sinh trả lời cao nhiều so với lớp đối chứng Điều chứng tỏ thiết kế giáo án theo hướng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học giúp học sinh lĩnh hội tri thức hiệu PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Thực nhiệm vụ đề tài, đạt kết sau: 1.1 Cơ sở lý luận đề tài làm rõ: khái niệm lực, lực giải vấn đề; cấu trúc lực giải vấn đề; vai trò tốn nhận thức, dự án học tập việc phát triển lực giải vấn đề Cơ sở thực tiễn đề tài khẳng định việc phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Sinh học THPT chưa trọng, hạn chế vấn đề phát triển lực giải vấn đề cho học sinh quan trọng đáp ứng mục tiêu, chương trình giáo dục theo hướng tiếp cận lực 1.2 Phân tích cấu trúc, nội dung phần Di truyền học quần thể, từ xác định nội dung kiến thức thiết kế toán nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 1.3 Xây dựng quy trình phát triển lực giải vấn đề dạy học Sinh học bao gồm bước: (1) Giáo viên giới thiệu khái quát lực giải vấn đề; (2) Giáo viên hướng dẫn học sinh trải nghiệm hoạt động giải vấn đề; (3) Học sinh lập kế hoạch thực giải pháp giải vấn đề; (4) Đánh giá kết hoạt động giải vấn đề phát triển lực 1.4 Hoạt động giải vấn đề bao gồm bước: (1) Tìm hiểu vấn đề; (2) Xác định cách thức giải vấn đề, tìm giải pháp; (3) Thực hiện, trình bày giải pháp cho vấn đề; (4) Khái quát hóa, mở rộng vấn đề 1.5 Thiết kế toán nhận thức thuộc chủ đề để dạy học phần Di truyền học quần thể nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 18 1.6 Xây dựng tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học Sinh học phần Di truyền học nói riêng Sinh học THPT nói chung 1.7 Tổ chức thực nghiệm sư phạm trường PT Nguyễn Mộng Tuân kết thu bước đầu đánh giá hiệu biện pháp sử dụng toán nhận thức, dự án học tập phát triển lực giải vấn đề cho học sinh, khẳng định tính đắn giả thuyết khoa học đề tài nghiên cứu KIẾN NGHỊ 2.1 Cần có kế hoạch bồi dưỡng kỹ sử dụng biện pháp, phương pháp dạy học nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh nói riêng phát triển lực học sinh nói chung cho giáo viên mơn Sinh học THPT để nâng cao lực chun mơn, góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học 2.2 Do hạn chế thời gian điều kiện, đề tài sâu vào biện pháp sử dụng toán nhận thức để phát triển lực giải vấn đề cho học sinh phạm vi chủ đề phần Di truyền học quần thể, Sinh học 12 Hy vọng thời gian tới có nghiên cứu bổ sung triển khai ứng dụng đại trà kết nghiên cứu theo hướng 19 ... trình phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Sinh học - Đề xuất biện pháp sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần di truyền học quần thể, Sinh học. .. trình giải vấn đề học sinh theo nhóm, từ đánh giá lực giải vấn đề học sinh Phạm vi nghiên cứu Sử dụng toán nhận thức nhằm phát triển phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học Di truyền quần. .. lực giải vấn đề cho học sinh Ở đây, sử dụng toán nhận thức biện pháp nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trình dạy học phần Di truyền quần thể, Sinh học 12 Sử dụng toán nhận thức dạng tập