học tốt chương IV sinh học lớp 9, lý thuyết đầy đủ
Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 I. LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ : Biến dị là nội dung kiến thức chương IV phần I của chương trình Sinh học 9 hiện hành với nội dung cô đọng trong 5 tiết lý thuyết và 2 tiết thực hành. Đây là chương có nhiều khái niệm khó và hoàn toàn mới đối với học sinh. Đó là một thực tế. Song với nội dung sách giáo khoa trình bày đơn giản, hình ảnh minh họa rõ ràng lại là một ưu thế nếu giáo viên biết vận dụng có hiệu quả để đạt được mục tiêu giảng dạy là giúp học sinh Vẽ được sơ đồ phân loại biến dị. Phân biệt được biến dị di truyền và biến dị không di truyền; đột biến vói thường biến; đột biến gen với đột biến nhiễm sắc thể; đột biến cấu trúc với đột biến số lượng nhiễm sắc thể. Nêu được vai trò của từng loại biến dị. Hậu quả của đột biến. Phân tích được mối quan hệ giữa kiểu gen với môi trường và kiểu hình Như vậy, muốn vận dụng nội dung sách giáo khoa có hiệu quả, đạt được mục đích giảng dạy, phát huy tính tích cực chủ động của học sinh giúp các em lĩnh hội tri thức một cách nhẹ nhàng, biết vận dụng kiến thức một cách khoa học và sáng tạo vào thực tế cuộc sống…. đòi hỏi giáo viên đứng lớp phải tự trang bị cho mình một nền móng kiến thức vững chắc về biến dị, một hệ thống phương pháp giảng dạy khoa học sáng tạo và đặc biệt là vốn kinh nghiệm trong cuộc sống, trong giảng dạy của bản thân và của quý đồng nghiệp. Đó tất cả là nội dung, là tâm tư và nguyện vọng mà bản thân tôi muốn đạt được thông qua chuyên đề “Để dạy và học tốt chương Biến dị trong chương trình Sinh học 9”. II. CƠ SỞ NGHIÊN CỨU CHUYÊN ĐỀ Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 1 A. MỞ ĐẦU Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 Nội dung kiến thức từng bài trong chương “Biến dị” - Chương trình Sinh học 9. Định hướng phương pháp giảng dạy có hiệu quả, phù hợp với nội dung kiến thức của từng bài trong chương. Kỹ năng vận dụng nội dung kiến thức ứng dụng của chương vào thực tế cuộc sống của học sinh. I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức : Học sinh có một kiến thức bền vững về biến dị mà cụ thể là học sinh có thể khái quát và hệ thống kiến thức trọng tâm của chương biến dị : - Vẽ được sơ đồ phân loại biến dị - Phân biệt được : • Biến dị di truyền và biến dị không di truyền • Đột biến và thường biến • Đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể • Thể dị bội và thể đa bội - Nêu được vai trò của biến dị và những hậu quả của đột biến - Phân tích được mối quan hệ giữa kiểu gen, kiểu hình và môi trường 2. Kỹ năng : Học sinh có kỹ năng phân tích kênh hình và kênh chữ ở sách giáo khoa để xử lý các thông tin, các lệnh hoạt động theo yêu cầu kiến thức của từng bài học trong chương biến dị của chương trình sinh học 9. 3. Thái độ : Yêu thích môn học ,yêu thiên nhiên,biết giữ gìn và bảo vệ các loài sinh vật, bảo vệ nguồn nguyên liệu di truyền trong tự nhiên đã được thống nhất hài hoà và được duy trì từ lâu đời.Vận dụng những hiểu biết của mình trong nghiên cứu sinh học chọn giống và tiến hoá. II. NỘI DUNG KIẾN THỨC CÓ HỆ THỐNG VỀ BIẾN DỊ Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 2 B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 Biến dị là một mảng kiến thức lớn, quan trọng trong chương trình di truyền và biến dị. Là một thực tế luôn luôn được nghiên cứu và đề cập trong cuộc sống, đặc biệt là trong thời đại của công nghệ sinh học hiện đại.Nói một cách tổng quát nội dung chương IV : “Biến dị” ở chương trình Sinh học 9 là nghiên cứu cơ sở vật chất và cơ chế của hiện tượng biến dị ở mức phân tử và tế bào, bao gồm các nội dung sau : 1.Các loại biến dị Biến dị là một đặc tính của sinh vật có khả năng phát sinh những biến đổi kiểu hình hoặc biến đổi kiểu vật chất di truyền do nguyên nhân bên trong và bên ngoài đã làm xuất hiện kiểu hình mới hoặc mất đi, thêm vào một hay một số tính trạng. Khả năng biến dị của các cá thể phụ thuộc vào tính di truyền của loài, vào thời gian sinh trưởng, phát triển, vào loại tác nhân và cường độ tác nhân gây ra các biến đổi đó. Hiện tượng biến dị là những sai khác thường xuyên gặp phải giữa các cá thể. Biến dị, di truyền là hai mặt đối lập mâu thuẫn nhưng thống nhất, trong quá trình di truyền đã phát sinh biến dị, còn những biến dị phát sinh duy trì được cho các thế hệ sau sẽ trở thành các đặc điểm di truyền mới. Vì vậy, theo quan điểm sinh học hiện đại biến dị được phân làm hai loại : Biến dị di truyền và biến dị không di truyền (gọi là thường biến). sự phân loại này dựa vào khả năng biến dị đó có di truyền được cho đời sau hay không, biến dị đó có đụng chạm đến vật chất di truyền hay không. Biến dị di truyền : Bao gồm biến dị tổ hợp và biến dị đột biến • Biến dị tổ hợp : là những biến dị nảy sinh do quá trình giao phối, do sự khác biệt về nguồn gốc các alen, của các nhóm gen liên kết tồn tại trong các giao tử. Đó là sự tổ hợp lại các gen qua phân ly độc lập, tổ hợp ngẫu nhiên, đó là sự tái tổ hợp gen qua cơ chế trao đổi đoạn xảy ra ở kỳ trước I của giảm phân. Sự tổ hợp lại các gen đã dẫn đến tổ hợp lại các tính trạng đã có hoặc xuất hiện các kiểu hình mới do sự tương tác qua lại giữa các gen. Biến dị tổ hợp xuất hiện tần số cao, Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 3 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 thường xuyên qua các thế hệ. Biến dị tổ hợp ít ảnh hưởng đến sự tồn tại phát triển cá thể. • Biến dị đột biến :Là những biến đổi đột ngột do tác nhân đột biến bên ngoài và những rối loạn bất thường của trao đổi chất nội bào dẫn tới những biến đổi về số lượng, về cấu trúc của vật chất di truyền. Biến dị đột biến bao gồm đột biến số lượng nhiễm sắc thể, đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể và đột biến gen. Đột biến là những biến đổi di truyền không phải gây ra do tổ hợp lại gen, là những biến đổi đột ngột, gián đoạn ở kiểu hình, mang tính chất cá thể, vô hướng, phần lớn có hại cho cơ thể mang đột biến. Biến dị đột biến gồm Đột biến gen : là những biến đổi đột ngột xảy ra trong cấu trúc phân tử của gen, làm thay đổi số lượng, thành phần và trình tự phân bố các nuclêôtit tạo nên những alen mới, thay đổi khả năng biểu hiện tính trạng. Đột biến gen gồm các dạng mất, thêm, thay đổi hoặc đảo vị trí của một hoặc một số cặp nuclêôtit Đột biến NST : là những biến đổi trong cấu trúc hoặc số lượng của NST • Đột biến cấu trúc NST : là những biến đổi xảy ra trong cấu trúc của nhiễm sắc thể, làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể ở mức độ khác nhau. Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể xảy ra trong giới hạn một nhiễm sắc thể gồm lặp đoạn, đảo đoạn, chuyển vị trí một đoạn nhiễm sắc thể, mất đoạn. Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể có thể xảy ra ngoài giới hạn một nhiễm sắc thể gồm: chuyển đoạn, lặp đoạn do trao đổi chéo không cân xảy ra giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng. + Mất đoạn : là hiện tượng NST bị đứt một đoạn, đoạn đứt ra lìa khỏi phần nhiễm sắc thể chứa tâm động, không có khả năng đính vào thoi phân bào. Mất đoạn có thể là mất đoạn ngoài hay mất đoạn trong nhiẽm sắc thể. Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 4 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 + Lặp đoạn : là hiện tượng một đoạn nhiễm sắc thể được lặp lại một hay một số lần trên nhiễm sắc thể hoặc do trao đối chéo không cân giữa hai crômatit chị em hay không chị em thuộc hai nhiễm sắc thể tương đồng + Đảo đoạn : là hiện tượng đứt đoạn trong, rồi đoạn đứt đó quay 180 0 nối lại làm thay đổi trật tự các gen trên nhiễm sắc thể + Chuyển đoạn : là một kiểu cấu trúc lại nhiễm sắc thể mà đoạn bị đứt ra chuyển đến vị trí mới trong cùng một nhiễm sắc thể hoặc chuyển sang nhiễm sắc thể khác hoặc trao đổi đoạn giữa các nhiễm sắc thể tương đồng và không tương đồng • Đột biến số lượng NST : là những biến đổi số lượng xảy ra ở một hoặc một số cặp NST nào đó hoặc ở tất cả bộ NST + Hiện tượng đa bội thể : là hiện tượng đột biến theo hướng tăng số lượng nhiễm sắc thể ở tất cả các cặp trong tế bào. Bộ nhiễm sắc thể trong các tế bào sinh dưỡng là bội số của n và lớn hơn 2n bình thường, như 3n, 4n, 5n…, còn cơ thể mà trong tế bào sinh dưỡng có bộ nhiễm sắc thể là 3n, 4n, 5n… gọi là thể đa bội. Tế bào đa bội có số lượng nhiễm sắc thể tăng gấp bội, số lượng ADN cũng tăng tương ứng, vì thế quá trình tổng hợp các chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ hơn, dẫn tới kích thước tế bào của thể đa bội lớn, cơ quan sinh dưỡng to, sinh trưởng phát triển mạnh và chống chịu tốt. Hiện tượng đa bội thể khá phổ biến ở thực vật và đã được ứng dụng có hiệu quả trong chọn giống cây trồng + Thể dị bội : là cơ thể có thêm, mất đi từng nhiễm sắc thể riêng rẽ trong bộ nhiễm sắc thể của loài. Do tác nhân đột biến làm cắt đứt dây tơ vô sắc hoặc ức chế việc hình thành dây tơ vô sắc ở một hay một số cặp nhiễm sắc thể nào đó tạo nên giao tử dị bội không bình thường, khi thụ tinh kết hợp với giao tử bình thường tạo nên thể dị bội (2n + 1) hay (2n -1) Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 5 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 a.Biến dị không di truyền (thường biến) là những biến đổi kiểu hình của cùng một kiểu gen, phát sinh trong quá trình phát triển cá thể dưới ảnh hưởng trực tiếp của môi trường, hay có thể nói thường biến là sự phản ứng khác nhau của cùng một kiểu gen đối với những điều kiện môi trường khác nhau 2. Tác nhân gây đột biến a. Tác nhân vật lý • Các tia phóng xạ : như tia X, tia gamma, tia anpha, tia bêta… khi xuyên qua các mô, chúng tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên ADN hoặc nhiễm sắc thể để gây đột biến gen hay đột biến nhiễm sắc thể • Tia tử ngoại : Đặc điểm của loại tia này không có khả năng xuyên sâu vào các mô nên chỉ dùng để xử lý vi sinh vật, bào tử và hạt phấn, chủ yếu là gây đột biến gen • Sốc nhiệt : Sự thay đổi đột ngột nhiệt độ của môi trường làm cho cơ chế tự bảo vệ sự cân bằng của cơ thể không khởi động kịp, gây chấn thương trong bộ máy di truyền hoặc làm tổn thương thoi phân bào, gây rối loạn trong phân bào, làm phát sinh đột biến số lượng nhiễm sắc thể. b. Tác nhân hóa học : Các hóa chất được xem là siêu tác nhân gây đột biến : Êtyl mêtan sunphônat (EMS), Nitrôzô mêtyl urê (NMU), Nitrôzô êtyl urê (NEU)… các hóa chất này thường gây cấu trúc lại nhiễm sắc thể ở mức crômatit là chủ yếu Dung dịch Côsixin thường được dùng để tạo thể đa bội ở cây trồng Các loại hóa chất bảo vệ thực vật : thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Các loại phân bón hóa học, chất tăng trưởng… đều có thể được xem là tác nhân gây đột biến nếu lạm dụng và dùng với liều lượng quá nhiều. 3.Tính chất biểu hiện của các loại biến dị Xuất hiện các tổ hợp tính trạng khác bố mẹ (biến dị tổ hợp) Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 6 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 Tương tác của gen có trong kiểu gen của cơ thể, làm xuất hiện tính trạng mới chưa có ở bố mẹ hoặc không biểu hiện tính trạng đã có ở bố mẹ (biến dị tổ hợp) Biến đổi đột ngột, gián đoạn về kiểu hình, cá biệt, vô hướng, thường lặn và có hại (đột biến) Biến đổi đồng loạt, theo một hướng xác định phù hợp với môi trường (thường biến) 4.Vai trò của biến dị Là nguyên liệu phong phú cho tiến hóa và chọn giống Giải thích sự đa dạng sinh học trong tự nhiên Trên đây là nội dung kiến thức tối thiểu mà giáo viên cần có được khi giảng dạy chương biến dị hoặc có thể tìm hiểu và đọc kỹ phần thông tin bổ sung trong sách giáo viên, giáo viên cần chuẩn bị thật kỹ, thật chu đáo trước khi lên lớp. Tuy nhiên không phải đưa hết các thông tin đó đến với học sinh để dẫn đến kết quả quá tải, nhàm chán và mệt mỏi cho cả giáo viên lẫn học sinh. Nội dung sách giáo viên là nguồn cung cấp tri thức quan trọng mà đa số học sinh đều có. Nó vừa là nội dung vừa là phương tiện để liên kết giáo viên và học sinh trong các hoạt động dạy và học trên lớp. Kiến thức trong đầu giáo viên là nền tảng để thiết kế bài dạy của mình theo một kết cấu logic, có hệ thống, còn nội dung từng bài trong sách giáo khoa là phương tiện để giáo viên gợi mở, dẫn dắt học sinh lĩnh hội kiến thức cơ bản của chương biến dị. Cụ thể là : Nắm bắt được mạch kiến thức của hầu hết các bài trong chương biến dị : • Khái niệm Phân loại từng loại biến dị • Nguyên nhân, cơ chế phát sinh từng loại biến dị • Vai trò, hậu quả của từng loại biến dị trong chọn giống và tiến hóa. Hệ thống hóa kiến thức toàn chương bằng sơ đồ phân loại biến dị Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 7 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 II. ĐỊNH HƯỚNG PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY PHÙ HỢP VÀ ĐẠT HIỆU QUẢ - CÁCH THỨC THỰC HIỆN 1. Dạy học sinh cách tư duy logic Là cách dạy mà giáo viên không truyền đạt kiến thức dưới dạng thực đơn có sẵn mà truyền đạt dưới hình thức đặt các em vào vị trí của nhà khoa học, cũng tìm tòi, quan sát, suy nghĩ… để hình thành các khái niệm, khám phá các quy luật và tự rút ra kiến thức cơ bản cần tiếp thu về các loại biến dị. Là cách dạy mà giáo viên hướng học sinh biết vận dụng những kiến thức đã học để khám phá kiến thức mới, bởi vì theo cấu trúc chương trình sinh học 9 thì chương biến dị được sắp xếp ở hàng thứ tư (chương IV), trên cơ sở các em đẵ có những hiểu biết cơ bản về cơ sở vật chất của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử và cấp độ tế bào (gen, ADN, NST); Hiểu rõ bản chất của sự di truyền thông qua các quá trình tự sao của ADN, quá trình tổng hợp ARN (phiên mã), quá trình tổng hợp Prôtêin (dịch mã)… đó chính là kim chỉ nam để giáo viên vận dụng, dẫn dắt học sinh lĩnh hội tri thức một cách lôgic, khoa học và có hiệu quả Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh Biến dị Biến dị di truyền Biến dị tổ hợp Đột biến Đột biến gen Biến dị không di truyền Thường biến Đột biến NST Đột biến cấu trúc NST Đột biến số lượng NST Thể dị bội Thể đa bội 8 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 Ví dụ : Khi dạy bài “Đột biến gen” bài đầu tiên của chương “biến dị”, để hình thành khái niệm đột biến gen, giáo viên nên đặt học sinh vào vị trí của người nghiên cứu, quan sát, tìm hiểu hình 21.1 sgk trang 62 . Với yêu cầu đặt ra là So sánh sự khác nhau trong cấu trúc của đoạn gen b, đoạn gen c và đoạn gen d với cấu trúc của đoạn gen a Học sinh dễ dàng quan sát và nhận ra sự sai khác đó. Cụ thể là : + Đoạn gen a mất đi 1 cặp nuclêôtit (G – X) đoạn gen b + Đoạn gen a thêm 1 cặp nuclêôtit (T – A) đoạn gen c + Đoạn gen a có cặp nuclêôtit A – T được thay thế bằng cặp nuclêôtit G – X đoạn gen d Giáo viên tiếp tục đặt vấn đề : Giả sử đoạn gen a mang thông tin quy định màu sắc trên cánh bướm, vậy khi cấu trúc của đoạn gen a thay đổi thành đoạn gen b, gen c hoặc gen d thì màu sắc biểu hiện trên cánh bướm có thay đổi không? Tại sao? Với kiến thức đã học về mối quan hệ giữa gen và tính trạng mà các em đã học ở tiết 19 thì các em có kết luận gì về giả thuyết trên? Giáo viên tiếp tục hướng dẫn học sinh lập luận : Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 9 Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 • Gen quy định tính trạng (gen tính trạng) • Cấu trúc gen thay đổi tính trạng do gen quy định cũng thay đổi • Tính trạng biểu hiện thay đổi hay nói cách khác đó là biểu hiện của biến dị và loại biến dị này do những biến đổi đột ngột trong cấu trúc của gen nên gọi là đột biến gen. Vậy đột biến gen là gì? Đột biến gen có di truyền không? Tại sao? Dạy học sinh biết cách tư duy logic thực chất là một chuỗi các hoạt động dạy và học được phối hợp nhịp nhàng giữa giáo viên và học sinh và để đạt được điều đó giáo viên khi đứng lớp giảng dạy sinh học nói chung và giảng dạy phần biến dị nói riêng cần thực hiện tốt những yêu cầu sau : Dạy học sinh kỹ năng đọc và phân tích thông tin trên kênh hình và kênh chữ Sử dụng hệ thống câu hỏi tìm tòi, câu hỏi định hướng phù hợp với nội dung bài học và trình độ của học sinh để phát huy tính tích cực của học sinh. Dạy học nêu và giải quyết vấn đề. Đây là phương pháp tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Khi giáo viên nêu vấn đề là đã biến nội dung học tập thành một chuỗi tình huống có vấn đề. Giải quyết vấn đề này xong lại nảy sinh vấn đề mới, do đó thường xuyên gây hứng thú học tập ở học sinh Tóm lại, bằng phương pháp dạy học tích cực, giáo viên sẽ giúp học sinh giải mã được kiến thức trong sách giáo khoa bằng ngôn từ riêng của chính bản thân các em, do đó các em học sinh vừa chủ động lĩnh hội kiến thức, vừa nhớ bài lâu hơn, khả năng vận dụng sáng tạo hơn và quan trọng hơn là kích thích được tính tích cực trong hoạt động học tập, phát triển tư duy logic. 2. Dạy học sinh cách thiết lập sự liên hệ giữa các khái niệm : Các nhà khoa học giáo dục đã cho chúng ta thấy rằng học tập sẽ dễ dàng hơn nếu học sinh biết cách liên hệ các khái niệm với nhau. Đó là liên hệ những khái niệm mới với các khái niệm đã biết, khái niệm đã học ở chương này được liên hệ với khái Gv : Nguyễn Hữu Xuân Lam – THCS Lương Thế Vinh 10 . Để dạy và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 Nội dung kiến thức từng bài trong chương “Biến dị” - Chương trình Sinh học 9. Định. và học tốt chương “ Biến dị ” trong chương trình Sinh học 9 I. LÝ DO CHỌN CHUYÊN ĐỀ : Biến dị là nội dung kiến thức chương IV phần I của chương trình Sinh