Module hóa nội dung di truyền học quần thể để bồi dưỡng học sinh giỏi bậc trung học phổ thông luận văn thạc sỹ giáo dục học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -------²------- NGUYỄN VŨ THẮNG MODULE HÓA NỘI DUNG DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC SINH HỌC Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Đình Nhâm VINH, 2012 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu của luận văn là khách quan, trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Nguyễn Vũ Thắng 2 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS. TS. Nguyễn Đình Nhâm đã giúp đỡ và hướng dẫn tôi tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Sinh trường Đại học Vinh, Đại học Sư phạm Huế, Đại học Thủ Dầu Một, Đại học Sư phạm Hà Nội, Cao đẳng Sư phạm Cần Thơ đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, đồng nghiệp, các em học sinh trường THPT chuyên Thăng Long, THPT chuyên Long An, gia đình, người thân, bạn bè đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! 3 Taực giaỷ Nguyeón Vuừ Thaộng MC LC Trang Ph bỡa i Li cam oan .ii Li cm n .iii Mc lc .iv Danh mc cỏc ch vit tt vi Danh mc cỏc hỡnh vii Danh mc cỏc bng viii M U .1 NI DUNG NGHIấN CU .4 Chng 1. C S Lí LUN V THC TIN CA MODULE HểA 4 1.1. Lc s vn nghiờn cu 4 1.1.1. Trờn th gii 4 1.1.2. Trong nc 7 1.2. C s lý lun ca vic xõy dng v s dng module trong dy hc .8 1.2.1. Chng trỡnh dy hc theo module .8 1.2.2. Khỏi nim module .14 1.2.3. c trng ca module dy hc 14 1.2.4. Cu trỳc ca module dy hc 15 1.2.5. Vai trũ ca module dy hc .17 1.2.6. Nguyờn tc thit k module dy hc .18 1.2.7. Quy trỡnh thit k module dy hc 18 1.2.8. Nng lc v phng phỏp t hc cú hng dn theo module .20 1.3. C s thc tin ca vic bi dng HS gii v xõy dng, s dng module trong dy hc bc THPT 21 1.3.1. Hin trng bi dng HS gii mt s trng THPT 21 1.3.2. Hin trng hc tp ca HS mt s trng THPT .22 4 1.3.3. Nguyên nhân của hiện trạng bồi dưỡng HS giỏi của giáo viên và học tập của HS trong đội tuyển 23 1.3.4. Mục tiêu bồi dưỡng HS giỏi môn Sinh học hiện nay 23 1.3.5. Phân tích nội dung, cấu trúc phần Di truyền học lớp 12 .24 Tiểu kết chương 1 26 Chương 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MODULE DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BẬC THPT 27 2.1. Thiết kế module dạy học 27 2.1.1. Cấu trúc module Di truyền học quần thể .27 2.1.2. Nội dung module Di truyền học quần thể .28 DTH04. Di truyền học quần thể 28 A. Hệ vào của module .28 B. Thân của module .30 B.1. Tiểu module: DTHQT01. Một số khái niệm cơ bản 30 B.2. Tiểu module: DTHQT02. Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối và giao phối gần .37 B.3. Tiểu module: DTHQT03. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối 49 B.4. Tiểu module: DTHQT04. Các nhân tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng di truyền .71 C. Hệ ra của module 80 2.2. Sử dụng module phần Di truyền học quần thể để bồi dưỡng HS giỏi 81 Tiểu kết chương 2 84 Chương 3. Thực nghiệm sư phạm .85 3.1. Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm .85 3.2. Nội dung thực nghiệm 85 3.3. Phương pháp thực nghiệm 85 3.4. Phân tích kết quả thực nghiệm .86 Tiểu kết chương 3 89 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .90 TÀI LIỆU THAM KHẢO .91 PHỤ LỤC 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT ĐỌC LÀ DTH Di truyền học DTHQT Di truyền học quần thể GV Giáo viên HS Học sinh KT Kiểm tra KTTG Kiểm tra trung gian NST Nhiễm sắc thể NXB Nhà xuất bản THPT Trung học phổ thông TLKG Tỉ lệ kiểu gen TLKH Tỉ lệ kiểu hình TPKG Thành phần kiểu gen 6 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc một module dạy học .15 Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc một module dạy học .15 Hình 1.3. Cấu trúc hệ ra của module .17 Hình 1.4. Quy trình thiết kế module dạy học .19 Hình 1.5. Quy trình thiết kế module dạy học .19 Hình 2.1.1. Sơ đồ module Di truyền học quần thể .27 Hình 2.1.2.1.a. Quần thể Ong mật .31 Hình 2.1.2.1.b. Quần thể Lúa mì 31 Hình 2.1.2.2. Bản đồ một số khái niệm Di truyền học quần thể 35 Hình 2.1.2.3. Phả hệ minh họa sự kết hôn anh (chị) em bán đồng huyết .41 Hình 2.2.1. Quy trình tự học có hướng dẫn theo hướng tiếp cận module 81 Hình 2.2.2. Sơ đồ quy trình sử dụng module để bồi dưỡng HS giỏi .82 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Kết quả điều tra thực trạng bồi dưỡng HS giỏi của GV 22 Bảng 1.2. Kết quả điều tra thực trạng học tập của HS .22 Bảng 2.1.2.1. Dấu hiệu đặc trưng của quần thể 32 Bảng 2.1.2.2. Vốn gen của quần thể 32 Bảng 2.1.2.3. Tần số gen và kiểu gen của alen bình thường CCR5 và alen đột biến  CCR5 .34 Bảng 2.1.2.4. Tỉ lệ kiểu gen ở các thế hệ của quần thể tự phối 38 Bảng 2.1.2.5. Sự biến đổi tần số kiểu gen và hệ số nội phối tương ứng trong quần thể dị hợp tự thụ qua nhiều thế hệ .40 Bảng 2.1.2.6. Kí hiệu kiểu gen và tần số của quần thể sóc 52 Bảng 2.1.2.7. Tần số của các kiểu giao phối ngẫu nhiên .53 Bảng 2.1.2.8. Định luật Hardy – Weinberg với hai alen 55 Bảng 2.1.2.9. Khảo sát trạng thái cân bằng về nhóm máu ở quần thể người .56 Bảng 2.1.2.10. Số lượng cá thể tương ứng với số kiểu gen của ba alen 57 Bảng 2.1.2.11. Tần số alen của quần thể có gen gồm ba alen .57 Bảng 2.1.2.12. Công thức tổng quát tính số loại kiểu gen, tần số alen bất kì .57 Bảng 2.1.2.13. Các kiểu gen của hệ nhóm máu ABO ở quần thể người 58 Bảng 2.1.2.14. Tần số alen ở 2 giới .58 Bảng 2.1.2.15. Tổ hợp các giao tử .58 Bảng 2.1.2.16. Công thức tính tần số các alen của quần thể 59 Bảng 2.1.2.17. Kí hiệu tần số kiểu gen 59 Bảng 2.1.2.18. Công thức tính tần số một alen 59 Bảng 2.1.2.19. Bảng xác định tỉ lệ kiểu gen của quần thể ngô 61 Bảng 2.1.2.20. Tỉ lệ kiểu gen của quần thể ruồi giấm .62 Bảng 2.1.2.21. Tỉ lệ kiểu gen của quần thể ruồi giấm .63 Bảng 2.1.2.22. Tỉ lệ kiểu gen ở quần thể Sóc ban đầu .64 Bảng 2.1.2.23. Giá trị thích nghi của các kiểu gen 73 Bảng 3.1. Kết quả bài KT module DTH04 của trường THPT chuyên Thăng Long .86 Bảng 3.1. Kết quả bài KT module DTH04 của trường THPT chuyên Long An. 87 8 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1. Xuất phát từ chủ trương của Đảng và Nhà nước Theo Nghị quyết số 40/2000/QH10, ngày 9 tháng 12 năm 2000 của Quốc hội khóa X đã khẳng định mục tiêu của việc đổi mới chương trình giáo dục phổ thông là “ tăng cường tính thực tiễn, kĩ năng thực hành, năng lực tự học, bổ sung những thành tựu khoa học và công nghệ hiện đại phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh” [7]. Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược phát triển giáo dục 2001 - 2010” có 7 nhóm giải pháp lớn, trong đó có 3 nhóm đầu nhằm thực hiện đổi mới: (1) Đổi mới mục tiêu, nội dung chương trình giáo dục; (2) Phát triển đội ngũ nhà giáo, đổi mới phương pháp giáo dục; (3) Đổi mới quản lý giáo dục. Phương hướng đổi mới giáo dục là “Đổi mới theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới; đồng thời thích ứng với các nhu cầu nguồn nhân lực cho các lĩnh vực kinh tế - xã hội của đất nước .” [8]. 1.2. Xuất phát từ việc đổi mới phương pháp dạy học Sinh học ở trường phổ thông Một trong những trọng tâm của đổi mới chương trình dạy và học Sinh học bậc phổ thông là tập trung vào đổi mới phương pháp dạy học, tăng cường hoạt động tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh cùng với sự hướng dẫn phù hợp của giáo viên để dần hình thành, phát triển phương pháp tư duy, khả năng tự học, tinh thần hợp tác và tạo niềm tin, hứng thú học tập của học sinh. 1.3. Xuất phát từ thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh bậc phổ thông Lĩnh vực sinh học ngày càng phát triển, kiến thức mới luôn được tăng cường, cập nhật. Nhưng thực tế nguồn tài liệu cho giáo viên, học sinh chưa nhiều, chưa phù hợp với phương pháp bồi dưỡng học sinh giỏi. 1.4. Xuất phát từ ưu điểm của chương trình dạy học theo module Chương trình dạy học theo module có cấu trúc phù hợp với xu hướng tự học, tự đánh giá, định hướng cá thể hóa. Mỗi học sinh có thể lựa chọn module có nội dung tương xứng với năng lực bản thân. 1.5. Xuất phát từ nội dung kiến thức Di truyền học ở trường phổ thông 9 Thông qua chương trình sách giáo khoa, chuẩn kiến thức - kĩ năng, cấu trúc đề thi, nhu cầu thực tiễn,…Chúng tôi thấy vai trò của kiến thức Di truyền học không nhỏ, cũng là nội dung tương đối khó học. Xuất phát từ những quan điểm trên, để góp phần nâng cao hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi bậc trung học phổ thông, chúng tôi đã chọn đề tài luận văn là “Module hóa nội dung Di truyền học quần thể để bồi dưỡng học sinh giỏi bậc trung học phổ thông” . 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết kế và sử dụng module Di truyền học quần thể, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học nói chung và bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng ở trường trung học phổ thông. 3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học phần Di truyền học quần thể ở trường phổ thông. - Đối tượng nghiên cứu: Module hóa nội dung Di truyền học quần thể bậc THPT. 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu thiết kế và sử dụng mô đun phần Di truyền học quần thể hợp lý sẽ phát huy năng lực tự học và góp phần nâng cao chất lượng dạy và học phần Di truyền học quần thể ở bậc THPT. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lý luận của của việc sử dụng module trong dạy học. - Nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát thực tế việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường trung học phổ thông. - Phân tích cấu trúc nội dung Di truyền học quần thể lớp 12 nâng cao và cơ bản. - Thiết kế và sử dụng module Di truyền học quần thể. - Website hóa nội dung module đã thiết kế. - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng, đánh giá tính hiệu quả của việc sử dụng module Di truyền học quần thể khi bồi dưỡng HS giỏi. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu, phân tích và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến đề tài để tổng quan tình hình nghiên cứu, từ đó xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài. 10