Tích hợp một số kiến thức toán học trong dạy học sinh học 12 trung học phổ thông phần di truyền học và sinh thái học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ THUÝ LAN TÍCH HỢP MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (PHẦN DI TRUYỀN HỌC VÀ SINH THÁI HỌC) LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC HÀ NỘI - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ THUÝ LAN TÍCH HỢP MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (PHẦN DI TRUYỀN HỌC VÀ SINH THÁI HỌC) Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học (Bộ môn Sinh học) Mã số: 601410 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ HƢNG HÀ NỘI - 2011 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC: Đối chứng GV: Giáo viên HS: Học sinh NST: Nhiễm sắc thể PPDH: Phương pháp dạy học SGK: Sách giáo khoa THPT: Trung học phổ thông TN: Thực nghiệm MỤC LỤC Trang Mở đầu Lí chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu ĐỐi tượng khách thể nghiên cứu Giả thuyết nghiên cứu 6 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP 1.1 Cơ sở lý luận dạy học tích hợp 1.1.1 Khái niệm dạy học tich hợp 1.1.2 Mục tiêu dạy học tích hợp 10 1.1.3 Các quan điểm tích hợp dạy học 11 1.1.4 Vai trị tích hợp dạy học 13 1.1.5 Ý nghĩa tích hợp dạy học Sinh học 16 1.2 Cơ sở thực tiễn dạy học tích hợp 17 1.2.1 Lược sư nghiên cứu dạy học tich hợp Việt Nam 17 1.2.2 Xu hướng tích hợp chương trình SG Việt Nam 19 1.2.3 Một số định hướng dạy học Sinh học theo quan điểm tích hợp 21 1.2.4 THực trạng dạy học theo phương pháp tích hợp trường THPT 26 Chƣơng 2: TÍCH HỢP TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC SINH 28 HỌC 12 2.1 Phân tích chương trình Sinh học 12 28 2.1.1 Quan điểm xây dựng chương trình 28 2.1.2 Quan điểm xây dựng chương trình 28 2.1.3 Mục tiêu chương trình Sinh học 12 31 2.2 Tích hợp tốn học dạy học Sinh học 12 32 2.2.1 Quy trình dạy học tích hợp 32 2.2.2 Kiến thức toán học sử dụng dạy học Sinh học 12 33 2.2.3 Nội dung khả tích hợp tốn vào Sinh học 12 36 2.2.4 Các nguyên tắc sử dụng tích hợp 68 69 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệmvụ thực nghiệm sư phạm 69 3.2 Nội dung phương pháp thực nghiệm sư phạm 69 3.3 Kết thực nghiệm 81 92 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận 92 Khuyến nghị 93 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta sống thời đại phát triển kinh tế tri thức, xã hội đổi thay hàng ngày, lượng thông tin kiến thức bùng nổ hàng Vì vậy, trình giáo dục đào tạo tuý nơi truyền đạt cung cấp kiến thức, nâng cao chất lượng đào tạo chủ yếu dựa vào kinh nghiệm lượng kiến thức có từ sách tiến trình giáo dục ln ln rơi vào trạng thái bị động, đẩy người học ngập chìm biển thơng tin kiến thức, không đáp ứng mục tiêu giáo dục là: Đào tạo người động, sáng tạo có tri thức lĩnh, có lực giải vấn đề đa dạng tình thực tiễn hàng ngày sống Chính giáo dục nhà trường phải nơi đảm bảo tin cậy giá trị quan trọng xã hội Nhà trường không nơi có chức ưu tiên truyền đạt thơng tin kiến thức, mà cịn phải nơi dạy cho học sinh cách tìm kiếm thơng tin, cách xử lý quản lý thông tin, cách tổ chức kiến thức mà học sinh lĩnh hội thành sản phẩm khoa học Đồng thời, nhà trường phải nơi vừa trang bị cho học sinh kiến thức bản, phương pháp nhận thức phương pháp tự học, vừa dạy học sinh nhân cách kĩ sống, khả thích ứng xử lý tình thực tiễn cách có hiệu có ý nghĩa Do để đáp ứng tốt mục tiêu giáo dục đất nước theo tinh thần nghị II trung ương Đảng khoá tiếp cận với đại hoá giáo dục nước phát triển giới, cần mạnh dạn đổi tư cách tổ chức quản lý giáo dục đào tạo Trong cần thay đổi cách nghĩ, cách làm công việc đổi nội dung chương trình giáo dục phổ thơng, đổi nội dung phương pháp dạy học, hướng tới kinh tế tri thức chuyển dịch theo hướng “xã hội thông tin”, “xã hội học tập” nhằm đáp ứng mục đích: phát triển bền vững dựa trụ cột theo lời khuyến cáo UNESCO là: Học để hiểu, học để làm, học để hợp tác chung sống học để làm người Để đạt mục tiêu này, cần phát động cách mạng học, để giải phóng nội lực tự học người học, đổi cách học, cách dạy cách quản lý tiến trình tổ chức giáo dục đào tạo Để góp phần thực tốt mục tiêu này, cần có nghiên cứu lý luận nghiên cứu thực nghiệm sư phạm cách học để có cách dạy tương ứng đáp ứng nhu cầu đối tượng học khác Đồng thời sở nghiên cứu lí luận vấn đề để triển khai nghiên cứu thiết kế tài liệu giảng dạy hướng dẫn cách học học sinh nhằm hoạt hố tính tích cực, tính chủ động phát huy nội lực người học, thông qua việc áp dụng phương pháp dạy học lấy người học làm trung tâm Nâng cao chất lượng dạy học vấn đề quan trọng giáo dục đào tạo Để đáp ứng u cầu đổi phương pháp dạy học cần thiết Hiện xu hướng chung giới chuyển từ phương pháp dạy học “lấy giáo viên làm trung tâm” sang phương pháp dạy học “lấy học sinh làm trung tâm” Chủ trương giáo dục nước ta là: Bỏ lối dạy truyền thống, thầy đọc- trị chép, kích thích học sinh suy nghĩ, tư duy, hạn chế phát triển nhận thức học sinh Thay vào phương pháp mới, trị chủ thể việc học, tự chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, thầy tác nhân hỗ trợ hướng dẫn nhằm phát huy tính động người học Xu phát triển khoa học ngày tiếp tục phân hố sâu, song song với tích hợp liên môn, liên ngành ngày rộng Việc giảng dạy môn khoa học nhà trường phải phản ánh phát triển đại khoa học, tiếp tục giảng dạy khoa học lĩnh vực tri thức riêng rẽ Mặt khác, nói khối lượng kiến thức khoa học gia tăng nhanh chóng mà thời gian học tập nhà trường lại có hạn, phải chuyển từ dạy học môn học riêng rẽ sang dạy học mơn học tích hợp giúp học sinh sáng tạo học tập hiểu dễ dàng Có thể nhiều người nói cách dạy chương trình theo tích hợp vậy, từ vấn đề ta phát triển rộng nhiều làm cịn thời gian dạy phần khác? Đúng thời gian hạn chế dạy theo cách thời gian nên ta tham dạy tất thứ Giáo viên phải biết chọn vấn đề quan trọng, mấu chốt để giảng dạy theo cách tích hợp, cịn phần kiến thức dễ hiểu nên để học sinh tự đọc sách giáo khoa tài liệu tham khảo Tốn học mơn khoa học sở, tiền đề mơn khoa học khác Tốn học môn khoa học nghiên cứu số, cấu trúc, khơng gian, phép biến đổi Nói cách khác, mơn học hình số Theo quan điểm thống mơn học nghiên cứu cấu trúc trừu tượng, định nghĩa từ tiền đề cách sử dụng logic học kí hiệu tốn học Các quan điểm khác mơ tả triết học tốn Do khả ứng dụng rộng rãi nhiều khoa học, toán học mệnh danh ngôn ngữ vũ trụ Hiện lý thuyết tốn học tích hợp vào nhiều mơn học nhằm góp phần nâng cao tính xác, khoa học, giúp học sinh dễ tiếp thu, tăng khả tư lơgic Việc sử dụng tốn học dạy học trở thành xu phổ biến Nội dung kiến thức sinh học 12 trung học phổ thơng, đặc biệt phần tính quy luật tượng di truyền phần sinh thái học mang tính lơgic cao, sử dụng kiến thức tốn học vào phần giúp học sinh hệ thống hoá kiến thức cách dễ dàng hơn, hiểu nhanh Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn, phát huy tính chủ động tích cực học sinh, nghiên cứu đề tài “Tích hợp số kiến thức tốn học dạy học sinh học 12 – Trung học phổ thông (Phần Di truyền học Sinh thái học)” Lịch sử nghiên cứu Trên giới có nhiều nhà nghiên cứu giáo dục nghiên cứu quan điểm tích hợp có Xavier Roegiers (1996), với cơng trình nghiên cứu “Khoa sư phạm tích hợp hay cần làm để phát triển lực trường học” Trong cơng trình nghiên cứu mình, ơng nhấn mạnh cần đăth tồn q trình học tập vào tình có ý nghĩa HS Đồng thời với việc phát triển mục tiêu đơn lẻ cần tích hợp q trình học tập tình có ý nghĩa với HS Mục tiêu tích hợp nhằm hình thành cho HS lực thực tiễn - khả HS đối phó với tình cụ thể xảy sống Dạy học tích hợp có soi sáng nhiều mơn học, mơn học có đóng góp nhiều mơn học khác Nhưng cần lưu ý đến việc chọn lọc thông tin phù hợp với tình huống, mục đích học đặt X.Roegiers cho cần thiết phải có vượt lên nội dung học tập Các kiến thức học thực có ý nghĩa chúng huy động vào tình cụ thể kiến thức HS ghi nhớ lâu Học để biết, để nhớ giải vấn đề học chưa đủ, HS phải biết vận dụng sáng tạo kiến thức học vào tình xảy thực tiễn Ở Việt Nam có nhiều nhà nghiên cứu giáo dục nghiên cứu sở lý luận tích hợp biện pháp nhằm vận dụng tích hợp vào trình giảng dạy: Đào Trọng Quang với bài: “Biên soạn SGK theo quan điểm tích hợp, sử lý luận số kinh nghiệm” đề cập chất sư phạm tích hợp, quan điểm tích hợp số nguyên tắc đạo tích hợp, số ký thuật tích hợp 10 Đỗ Ngọc Thống nêu hệ thống quan điểm tích hợp dạy học theo hướng tích hợp Vũ Xuân Thuỷ (2008), “Dùng phương pháp tiếp cận tích hợp để phát triển chương trình đào tạo nghề hàn từ trình độ trung cấp lên trình độ cao đẳng trường trung cấp nghề điện xây dựng Bắc ninh” Cao Kiều Thanh (2007), “Dạy học thao tác lập luận phân tích cho học sinh lớp 11 theo quan điểm tích hợp tích cực” Nguyễn Hữu Tâm (2003), “Vận dụng quan điểm tích hợp học tác phẩm tự Nam Cao nhà trường THPT” Nguyễn Đăng Trung (2004), “Vận dụng quan điểm sư phạm tích hợp dạy học môn giáo dục học trường cao đẳng sư phạm” Trong cơng trình”Vận dụng tích hợp giáo dục dân số qua dạy học giải phẫu sinh lý người lớp THCS”, tác giả Lê Trọng Sơn nhấn mạnh giáo dục dân số vấn đề quan trọng, việc tích hợp giáo dục dân số vào mơn Sinh học thích hợp với nội dung mơn học nư độ tuổi HS Khi nghiên cứu sư phạm tích hợp có nhiều cơng trình công bố, nhiều hội thảo tổ chức Từ năm 1960 đến năm 1974 có 208 chương trình tổng số 392 điều tra coi tích hợp nhiều mức độ khác Từ năm 1990 trở lại đây, vấn đề tích hợp phổ biến rộng rãi quốc gia khu vực, với nhiều mức độ khác Như việc vận dụng quan điểm tích hợp vào giảng dạy thu hút quan tâm nhà giáo dục GV Những cơng trình nghiên cứu nhiều nhà giáo dục GV khẳng định việc vận dụng quan điểm tích hợp vào dạy học xu hướng dạy học tất yếu Chương trình SGK theo hướng tích hợp xây dựng xuyên suốt từ cấp tiểu học đến THPT Theo tác giả biên soạn SGK 11 vàng, trơn: vàng, nhăn: 3xanh, trơn: 1xanh, nhăn= (3hạt vàng: 1hạt xanh)(3 hạt trơn:1 hạt nhăn) Chính từ nhận xét trên, Menden khẳng định cặp tính trạng di truyền độc lập với Sự khẳng định Menden dựa sở tốn xác suất Theo lí thuyết xác suất, hai kiện A B coi độc lập với nếu: P(AB)=P(A).P(B) Công thức diễn giải là: xác suất đồng thời hai kiện độc lập (A B) tích xác suất kiện Những phân tích xác suất hay tỉ kệ kiểu hình F2 thí nghiệm Menden hồn tồn dựa sở lí thuyết xác suất Ngồi việc lập khung pennet để xác định tỉ lệ kiểu gen F2 cịn xác định thơng qua việc nhân trực tiếp tỉ lệ loại giao tử đực cái, thực chất tính xác suất đồng thời hai loại giao tử đực gặp tích xác suất loại giao tử (sự thụ tinh loại giao tử đực diễn hoàn toàn ngẫu nhiên) Cách xác định sau: AaBbCc  AaBbCc (1/4AB+1/4Ab+1/4aB+1/4ab)(1/4AB+1/4Ab+1/4aB+1/4ab) =1/16AABB+2/16AABb+1/16Aabb+2/16AaBB+4/16AaBb+2/16Aabb+1/16 aaBB+2/16aaBb+1/16aabb IV Tiến trình tổ chức học Kiểm tra cũ - Hãy nêu sở tế bào học quy luật phân li độc lập? - Trong phép lai tính trạng, đời sau có tỉ lệ phân li kiểu hình xấp xỉ trội: 1lặn cần có điều kiện gì? Bài Hoạt động thầy trò Nội dung -GV: yêu cầu HS quan sát sơ đồ thí I Thí nghiệm lai hai tính trạng: 106 nghiệm lai tính trạng phân tích Sơ đồ thí nghiệm: SGK cách giải thích Menđen Nội dung định luật: -Lưu ý: Menđen làm thí nghiệm Các cặp nhân tố di truyền quy định nhiều lần nhiều đối tượng, tiến tính trạng khác phân li độc hành hai phép lai thuận nghịch lập trình hình thành giao tử kết giống Nhận xét kết thí nghiệm: -HS quan sát sơ đồ giải thích -Tỉ lệ phân li kiểu hình chung F2 dựa kiểu hình F2 9:3:3:1 Menđen lại suy cặp nhân tố -Tỉ lệ phân li kiểu hình xét riêng di truyền quy định cặp tính trạng cho cặp tính trạng xấp xỉ 3:1 khác phân li độc lập -Nhận xét mối quan hệ tỉ lệ trình hình thành giao tử? kiểu hình chung riêng -GV hướng dẫn: (Menđen quan sát tính trạng: tỉ lệ kiểu hình chung tỉ lệ phân li kiểu hình tính tính tích kiểu hình riêng(quy trang riêng biệt) luật nhân xác suất) Tỉ lệ kiểu gen F2 : VD: Một có kiểu gen AaBbCcDd 1:2:1:2:4:2:1:2:1 tự thụ phấn đời có kiểu hình trội Tỉ lệ kiểu hình F2 là: tất gen chiếm %? vàng trơn: vàng nhăn: xanh trơn: Một dị hợp cặp alen tự xanh nhăn thụ phấn ch ¾ số có kiểu -GV hướng dẫn HS áp dụng quy tắc hình trội Với dị hợp cặp nhân xác suất thông qua ví dụ: alen tự thụ phấn cho Hãy sử dụng quy luật xác suất để tính 3/4.3/4.3/4.3/4=81/256 số có tỉ lệ kiểu genvà kiểu hình kiểu hình trội tính trạng trường hợp sau: +Xác định tỷ lệ phần trăm có kiểu gen đồng hợp trội tất cặp alen cho có kiểu gen 107 AaBbCcDd tự thụ phấn +Tỉ lệ cá thể đời có kiểu hình trội tính trạng bao nhiêu? Bao nhiêu % cá thể có kiểu gen đồng hợp lặn tất cặp gen? Biết cặp gen quy định tính trạng khác nằm cặp NST tương đồng khác II.Cơ sở tế bào học: -HS quan sát Hình 12 (trang 49.SGk) -Các gen quy định tính trạng khác Hình vẽ thể điều gì? nằm cặp NST tương (Chú ý hoạt động NST mang gen đồng khác Khi giảm phân giảm phân) cặp NST tương đồng phân li Sự phân li NST cặp giao tử cách độc lập tổ hợp tự tương đồng tổ hợp tự do với NST khác cặp kéo theo NST khác cặp có ý nghĩa gì? phân li độc lập tổ hợp tự Tại tỷ lệ loại giao tử F1 gen lại ngang nhau? -Sự phân li NST theo hai trường -GV hướng dẫn HS quay trở lại với thí hợp với xác suất ngang nên tạo nghiệm Menđen Hãy nhận xét số loại giao tử với tỉ lệ ngang KH KH xuất F2 so với -Sự kết hợp ngẫu nhiên loại KH bố mẹ? giao tử q trình thụ tinh làm (F2 có KH có hai kiểu hình xuất nhiều tổ hợp gen khác giống bố mẹ, Kh khác KH bố mẹ) Các KH khác bố mẹ có khác hồn tồn khơng? (khơng khác hoàn toàn mà tổ 108 hợp lại tính trạng bố mẹ theo cách khác, gọi biến dị tổ hợp) III Công thức tổng quát cho phép -HS dựa vào bảng SGK thảo lai nhiều tính trạng: luận, tính tốn đưa CTTQ cho Từ bảng SGK xây dựng cơng phép lai nhiều cặp tính trạng thức tổng qt để tính tỉ lệ kiểu hình GV dẫn dắt việc xác định thông số cá thể đời lai phép theo mục cột bảng lai nhiều tính trạng là: (3:1)n xét cặp tính trạng dị hợp, sau HS điền nốt vào bảng kẻ sách (GV hướng dẫn HS đưa số bảng dạng luỹ thừa) IV.Ý nghĩa quy luật Menđen: -HS suy nghĩ rút ý nghĩa -Tạo nhiều biến dị tổ hợp, quy luật phân li độc lập biến dị gây nên tổ hợp lại gen sẵn có bố mẹ, gen nằm nhiễm sắc thể khác - Căn vào phép lai, người ta dự đốn kết phân li kiểu hình đời sau Củng cố - Xác định điều kiện nghiệm quy luật phân li độc lập Menđen? (Mỗi gen quy định tính trạng gen nằm nhiễm sắc thể khác nhau, phân ly độc lập, tô hợp tự do) 109 Chƣơng: Di truyền học quần thể Di truyền học Menđen cho thấy quy luật vận động vật chất di truyền từ bố mẹ cho cháu thể qua di truyền tính trạng Di truyền học quần thể nghiên cứu khả phân bố tần số kiểu gen kiểu hình qua hàng loạt hệ tiếp quy luật Menđen phổ biến khơng cặp lai mà với cặp lai có quần thể Bài 20: Cấu trúc di truyền quần thể I Mục tiêu học - Nêu khái niệm quần thể đặc trưng quần thể mặt di truyền - Nêu khái niệm tính tần số tương đối alen kiểu gen quần thể giao phối - Trình bày đặc điểm di truyền quần thể tự phối - Phát triển lực tư lý thuyết kĩ giải tập cách tính tần số tương đối alen kiểu gen II Thiết bị dạy học cần thiết Các tranh ảnh, bảng biểu đề cập đến biến đổi cấu trúc di truyền quần thể tự phối qua hệ Chuẩn bị bảng: Sự biến đổi thành phần kiểu gen quần thể tự thụ phấn qua hệ (Bảng 20- SGK): Thế hệ Tỉ lệ KG đồng hợp (%) Tỉ lệ KG dị hợp (%) Kiểu gen 0 100(1) Aa 50(1-1/2) 50(1/2) …… 110 75 25 87,5 12,5 … … … n ……… ……… … …… III Nội dung cần lƣu ý Tần số tương đối alen tần số kiểu gen: Trên thực tế việc tính tần số alen kiểu gen dựa kiểu hình, vậy, công thức SGK vận dụng chủ yếu vào trường hợp tính trội khơng hồn tồn Cịn trường hợp trội hồn tồn việc xác định tần số gen xác định dựa vào q2 để xác đinh q, từ tính p=1-q W.Johansen người gnhiên cứu cấu trúc quần thể phương pháp di truyền vào năm 1903 Đối tượng nghiên cứu ông đậu tự thụ phấn Phascolus vulgaris Johansen theo dõi di truyền khối lượng hạt phân lập thành hai dòng: dòng hạt nặng dịng hạt nhẹ Điều chứng tỏ quần thể gồm khác mặt di truyền Theo dõi tiếp di truyền riêng rẽ dịng khơng thấy dịng có khác biệt khối lượng hạt trường hợp khác khối lượng hạt bên dòng khơng di truyền Như rút quần thể thực vật tự thụ phấn gồm dịng có kiểu gen khác Khi thể dị hợp tự thụ phấn, tỉ lệ dị hợp thể giảm dần qua hệ quần thể dần đồng hợp tử hoá Nếu gọi Ho phần dị hợp tử quần thể ban đầu Hn phần dị hợp tử quần thể thứ n, tỉ lệ dị hợp tử sau hệ nửa tỉ lệ dị hợp tử hệ truớc đó, nghĩa là: Hn=1/2H(n-1), cịn H(n-1)=1/2H(n-2) suy ra: Hn=(1/2)nHo 111 Khi n→ Hn→0 lim(1/2)n=0 Số hệ Tỷ lệ dị hợp tử P Aa H0=1 F1 Aa H1=(1/2)1 F2 Aa H2= (1/2)2=1/4 F3 Aa H3=(1/2)3=1/8 ……………………… Fn-1 Hn-1=(1/2)n-1 Fn Hn =(1/2)n Hình 20.1 Sự biến đổi thành phần kiểu gen quần thể Trong quần thể, thành phần dị hợp tử Aa qua tự phối diễn phân li, thể đồng hợp trội AA đồng hợp lặn aa tạo với tần số ngang hệ, quần thể khởi đầu với cấu trúc di truyền AA:Aa:aa = d:h:r chuyển thành AA:aa = d+1/2h: r+1/2h, nghĩa thành cấu trúc (p,q) Qua ta thấy tần số alen quần thể tự phối không thay đổi qua hệ, nghĩa hệ thống giao phối khơng làm thay đổi tần số alen, có ảnh hưởng đến thành phần dị hợp tử Trong quần thể nội phối thành phần dị hợp tử bị triệt tiêu Việc nghiên cứu cấu trúc di truyền quần thể có giá trị lí thuyết thực tiễn Nó cho phép xác định trạng thái quần thể mặt di truyền đồng thời xác định tần số alen, từ biết quần thể trạng thái ổn định hay biến động, quần thể chịu tác động nhân tố tiến hoá nào… IV Tiến trình học Hoạt động thầy trò Nội dung 112 -Gv yêu cầu Hs nêu khái niệm quần I Quần thể đặc trưng di truyền thể học sinh học Sau quần thể: xác khái niệm quần thể Khái niệm quần thể: số đặc trưng quần thể, GV sơ -VD: mối sống tổ phân loại quần thể: quần thể tự phối, mối góc vườn quần thể giao phối Phân biệt quần thể -KN: quần thể tổ chức cá với quần tụ cá thể ngẫu nhiên thể lồi, sống khoảng khơng gian xác định, vào thời điểm xác định (?) Quần thể có đặc trưng gì? Các đặc trưng di truyền quần (?) Vốn gen gì? Các đặc điểm thể: vốn gen? -Vốn gen: Là tập hợp tất alen (?) Cách tính tần số alen tần số có quần thể thời điểm xác kiểu gen? định -Các đặc điểm vốn gen thể qua thông số tần số alen tần số kiểu gen Khái niệm cấu trúc di truyền hay -Tần số alen: Tỉ lệ giao tử mang thành phần kiểu gen? alen tổng số giao tử quần thể VD: cấu trúc di truyền quần thể tạo 0,3AA: 0,5Aa: 0,2aa -Tần số kiểu gen: Tỉ lệ số cá thể Quần thể 0,48Aa: 0,42Aa: 0,1aa có kiểu gen tổng số cá thể Nhận xét cấu trúc di truyền đặc quần thể điểm vốn gen quần thể Những đặc điểm tần số kiểu gen quần thể gọi cấu trúc di truyền hay thành phần kiểu gen 113 -GV: Thế tự thụ phấn thực II Cấu trúc di truyền quần thể tự vật? (vẽ sơ đồ thể thụ phấn thụ phấn quần thể giao phối cận giao phấn thực vật lên bảng để Hs huyết phân biệt) Quần thể tự thụ phấn: -GV nêu ví dụ phát bảng đến -VD: Quần thể ban đầu cá thể bàn HS có kiểu gen Aa tự thụ phấn Các em kết hợp với bảng 20 (qua việc điền bảng) SGK, phân tích điền tiếp vào bảng -Thành phần kiểu gen quần thể tự thụ phấn qua hệ thay đổi Từ bảng hoàn thành đưa theo hướng tăng dần số kiểu gen đồng cơng thức tổng qt tính tần sô kiểu hợp tử, giảm dần số kiểu gen dị hợp tử gen đồng hợp dị hợp hệ -Quần thể tự thụ phấn thường bao (n)? gồm dòng chủng kiểu -GV nhận xét thành phần kiểu gen gen khác quần thể tự phối qua hệ HS: tăng số kiểu gen đồng hợp, giảm dần tần số kiểu gen dị hợp Tần số kiểu gen kiểu gen đồng trội với đồng lặn -GV: Thế giao phối cận huyết? Quần thể giao phối cận huyết: Giao phối cận huyết có giống tự thụ -Khái niệm: Là giao phối cáccá phấn khơng? thể có quan hệ huyết thống So sánh hai kết -Kết quả: làm biến đổi cấu trúc di -GV:Tại cấm kết hôn gần? (trong truyền quần thể theo hướng tăng vòng đời) ần số kiểu gen đồng hợpvà giảm dần Trong thực tế lai huyết số kiểu gen dị hợp thống thường biểu tính trạng tốt -Con lai huyết thống thường ó 114 hay xấu lai khơng huyết biểu giảm sức sống: sinh trưởng thống? phát triển kém, dị tật, giảm tuổi VD: gà thọ…Nguyên nhân tỉ lệ gen lặn -Vậy ứng dụng chăn ni phải tăng biểu tính trạng xấu… sử dụng trống mái khác huyết thống Thực vật tự thụ phấn có tượng không? Củng cố: - Nêu đặc trưng quàn thể mặt di truyền? -Tại nhà chọn giống thường gặp nhiều trở ngại việc trì dịng thuần? -Quần thể khởi đầu có tần số kiểu gen dị hợp tử Aa 0,48 Sau hệ tự phối tần số kiểu gen dị hợp tử bao nhiêu? - Một quần thể P có cấu trúc di truyền là: 0,6AA: 0,2Aa: 0,2aa Tính tần số tương đối alen quần thể? Quần thể P có trạng thái cân di truyền không? Tại sao? Nếu xảy trình ngẫu phối quần thể nói cấu trúc di truyền quần thể F1 nào? Nêu nhận xét cấu trúc di truyền quần thể F1 Hướng dẫn: + Tần số tương đối alen: A (p)=0,6 +0,2/2 = 0,7 A (q)=0,2 +0,2/2 = 0,3 q=1-p=0,3 +Xác đinh trạng thái di truyền quần thể P: Nếu quần thể P cân di truyền cấu trúc thoả mãn cơng thức: 115 p2 AA + 2pqAa + q2 aa =1 (0,7)2 AA: (2.0,7.0,3)Aa: (0,3)2 aa= 0,49AA: 0,42Aa:0,09aa Như cấu trúc di truyền quần thể P cho chưa thoả mãn phương trình HacdiVanbec nên chưa cân di truyền  Cấu trúc di truyền quần thể F1 thoả mãn cơng thức HacdiVanbec nên trạng thái cân di truyền Bài 21: Trạng thái cân di truyền quần thể giao phối: Định luật Hacdi-Vanbec I Mục Tiêu - Nêu đặc trưng di truyền quần thể giao phối - Phát biểu nội dung định luật Hacdi-Vanbec - Chứng minh ổn định tần số tương đối alen kiểu gen quần thể ngẫu phối - Viết công thức khái quát quần thể ỏ trạng thái cân di truyền - Giải thích điều kiện nghiệm định luật HacdiVanbec Nêu ý nghĩa định luật lấy ví dụ chứng minh - Phát triển lực tư lí thuyết kĩ giải tập xác định cấu trúc di truyền quần thể II Chuẩn bị Các tranh ảnh bảng biểu cần thiết đề cập đến trạng tháo cân di truyền quần thể ngẫu phối qua hệ III Nội dung cần lƣu ý Định luật Hacdi-Vanbec: Xét gen với hai alen A a, quần thể có kiểu gen AA, Aa, aa với tần số tương đối tương ứng là: d,h,r Trong quần thể, ngẫu phối 116 diễn cá thể có hay khác kiểu gen với Như vậy, quần thể có nhiều cặp lai khác Tần số kiểu lai tích tần số hai kiểu gen cặp lai Ví dụ: AA AA = dd= d2 Kết ngẫu phối quần thể phản ánh Bảng 21.1: Từ bảng ta thấy, hệ sinh từ kiểu lai (do có kiểu lai trùng nhau) tương ứng với tần số kiểu lai, ví dụ, Aa Aa=h2 hệ lai có kiểu gen AA, Aa, aa với tần số tương ứng: h2(1/4AA:1/2Aa:1/4aa) = 1/4h2: 1/2h2: 1/4h2 AAAA AAAa AaAA AAaa AaAA Aa  Aa Aa  aa aa  Aa aa  aa Tổng Thế hệ Tần số Kiểu lai kiểu lai AA d2 d2 2dh dh Aa dh 2dr h2 2dr 1/4 h2 2hr 1/2 h2 1/4 h2 hr hr r2 (d+h+r)2 aa r2 (d+1/2h)2=p2 2(d+1/2h)(r+1/2h)=2pq (r+1/2h)2=q2 Qua bảng cho thấy hệ con, tỉ lệ AA p2, Aa 2pq, aa q2 Như vậy, qua ngẫu phối, tần số kiểu gen quần thể ban đầu d,r, h thành p2, 2pq, q2 tương ứng hệ sau Từ tần số kiểu gen xác định tần số alen hệ sau Giả thiết p1 tần số A hệ thì: 117 P1=p2+ 1/2(2pq)= p2+pq=p(p+q)=p Với tần số gen a xác định tương tự quần thể p2:2pq:q2 ngẫu phối (pA+qa) (pA+qa)=p2 (AA): 2pq(Aa): q2 (aa) Từ cho thấy tần số tương đối alen kiểu gen có khuynh hướng khơng đổi qua hệ có ngẫu phối diễn Đó nội dung định luật Hacdi-Vanbec Tất nhiên định luật phải có điều kiện định IV Tiến trình học Kiểm tra cũ: - Những đặc trưng quần thể giao phối? - Đặc điểm cấu trúc di truyền quần thể tự thụ phấn giao phối cận huyết? - Cách tính tần số alen tần số kiểu gen quần thể giao phối? Bài mới: Hoạt động thầy trò Nội dung HS đọc mục I SGK để tìm nội I Định luật Hacdi-Vanbec dung định luật Nội dung định luật: Trong quần thể lớn, khơng có yếu tố làm thay đổi tần số alen thành phần gen giao phố ngẫu nhiên cá thể quần thể trì tần số alen thành phần kiểu gen quần thể cách không đổi từ hệ sang hệ khác -Chỉ mối quan hệ p q Bài toán: -Các kiểu gen có với alen 118 Nếu quần thể, locut gen A gen? có hai alen A a nằm NST -GV hướng dẫn HS dựa vào sơ đồ thường hình 17 để tính tần số alen thành -Gọi tần số alen A p, tần số alen a phần gen quần thể q -P tính nào? (Số alen A -Ta ln có p+q=1 vốn gen/ tổng số alen -Các kiểu gen có: AA, Aa, aa vốn gen) -Giả sử thành phần gen quần thể -q tính nào? (số alen a ban đầu là: 0,64AA: 0,32Aa: 0,04aa vốn gen/tổng số alen vốn Hãy tính tần số alen quần thể bố gen) mẹ quần thể đời Từ hình 17.b đưa cơng thức p= 0,8; q=0,2 tổng quát chung tính thành phần kiểu Thành phần kiểu gen quần thể gen quần thể? con: (p2 AA: 2pqAa:q2 aa=1) 0,64 AA: 0,32Aa: 0,04aa Trong p2 tần số kiểu gen AA, 2pq tần số kiểu gen Aa, q2 tần số kiểu gen aa) Nhận xét: tần số alen thành phần Một quần thể thoả mãn công kiểu gen không đổi qua hệ thức thành phần kiểu gen Điều kiện nghiệm định quần thể cân luật: -HS đọc tiếp mục I SGK -Quần thể phải có kích thước lớn thảo luận nhóm theo với nội dung: -Các cá thể quần thể phải có sức Giải thích điều kiện nghiệm sống khả sinh sản định luật Hacdi- Vanbec (khơng có chọn lọc tự nhiên) -Khơng xảy đột biến, có tần số đột biến thuận tần số đột biến đảo - GV: Hãy đề xuất cách tính tần số -Khơng có di nhập gen 119 alen tần số kiêu gen II Ý nghĩa định luật: quần thể giao phối? -Khi quần thể trạng thái cân bằng, từ HS làm tập mục củng cố tần số cá thể có kiểu hình lặn tính tần số alen tần số loại kiểu gen quần thể -Giải thích tồn lâu dài, ổn định quần thể tự nhiên Củng cố: Một quần thể trùng có tần số trùng cánh cụt 1/10000 Giả sử quần thể cân di truyền, (Tính trạng cánh cụt alen lặn quy định, tính trạng cánh bình thường alen trội tương ứng quy định) a) Hãy tính tần số alen thành phần kiểu gen quần thể? b) Tính xác suất để hai trùng cánh bình thường quần thể giao phối với sinh tr.ùng có cánh cụt? 120 ... dung khả tích hợp số kiến thức toán học vào dạy học Sinh học lớp 12 Trong giới hạn luận văn này, tập trung nghiên cứu khả tích hợp kiến thức toán học vào phần Di truyền học Sinh thái học chương...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ THUÝ LAN TÍCH HỢP MỘT SỐ KIẾN THỨC TOÁN HỌC TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (PHẦN DI TRUYỀN HỌC VÀ SINH THÁI HỌC) Chuyên... phát huy tính chủ động tích cực học sinh, chúng tơi nghiên cứu đề tài ? ?Tích hợp số kiến thức toán học dạy học sinh học 12 – Trung học phổ thông (Phần Di truyền học Sinh thái học) ” Lịch sử nghiên