Phân tích nội dung, cấu trúc phần Di truyền học lớ- 123docz.net

Theo hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo thì nội dung bồi dưỡng HS giỏi mơn sinh học bậc THPT gồm các nội dung chính như sau: Giới thiệu chung về thế giới sống, sinh học tế bào, sinh học vi sinh vật, sinh lý học thực vật, sinh lý học động vật, di truyền học, tiến hĩa, sinh thái học.

Di truyền học (genetics) là một lĩnh vực mũi nhọn của Sinh học hiện đại đang phát triển nhanh, phát huy tác dụng mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống [35, tr. 95].

Di truyền học quần thể ( population genetics) là một lĩnh vực nghiên cứu rộng lớn

và cĩ tính ứng dụng cao.

DTH quần thể cũng là nội dung thường dùng để kiểm tra đánh giá trong các kì thi tốt nghiệp trung học phổ thơng, kì thi olympic 30 tháng 4, olympic quốc tế, kì thi HS giỏi tỉnh, quốc gia, quốc tế,…

Nội dung DTH quần thể ở bậc phổ thơng được trình bày trong một chương cĩ hai bài sau:

+ Cấu trúc di truyền của quần thể

+ Trạng thái cân bằng của quần thể giao phối ngẫu nhiên

Việc nghiên cứu cấu trúc di truyền quần thể cĩ giá trị về lý thuyết và thực tiễn [5, tr. 124]. Học sinh sẽ được nghiên cứu về định nghĩa quần thể nhưng khơng phải theo sinh thái học mà ở đây xét về mặt di truyền học, tần số tương đối của alen, tần số kiểu gen. Qua đĩ học sinh xác định được trạng thái của quần thể về mặt di truyền,

thấy được các đặc trưng di truyền của một quần thể như tần số alen, thành phần kiểu gen được biến đổi ra sao qua các thế hệ, nội dung định luật Hardy – Weinberg về sự cân bằng của tần số alen và thành phần kiểu gen trong quần thể ngẫu phối.

Ngồi ra nội dung DTH quần thể cũng thể hiện trong chương ứng dụng DTH, chương DTH người, chương Tiến hĩa ( các nhân tố ảnh hưởng tới DTH quần thể). Nên khi biên soạn module, khi dạy học giáo viên cần hệ thống lại kiến thức cĩ liên quan, sắp xếp theo chủ đề để giúp HS lĩnh hội trọn vẹn.

Khả năng module hĩa phần Di truyền học quần thể lớp 12: Qua phân tích mục tiêu,

cấu trúc nội dung phần Di truyền học quần thể chúng tơi nhận thấy rất phù hợp để thiết kế chương trình học theo module và thể hiện được yêu cầu của hoạt động bồi dưỡng HS giỏi. Module Di truyền học quần thể cĩ thể phân chia thành bốn tiểu module được trình bày trong chương 2. Module này cĩ khả năng độc lập và tương tác với những module khác trong phần Di truyền học, tạo thành một hệ thống kiến thức giúp HS lĩnh hội hiệu quả.

Tiểu kết chương 1

Từ quá trình nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài cho thấy:

- Module hĩa nội dung dạy học cĩ vai trị quan trọng trong việc bồi dưỡng HS giỏi. Module dạy học là một trong các cách thiết kế chương trình học phù hợp với phương pháp tự học cĩ hướng dẫn của HS giỏi. Khi module hĩa nội dung để bồi dưỡng HS giỏi sẽ nâng cao trình độ nhận thức; phát huy các kĩ năng quan sát, tư duy thực nghiệm, tư duy suy luận, tư duy khái quát, tư duy sáng tạo; kĩ năng học tập ( năng lực tự học, năng lực hoạt động nhĩm, năng lực tự nghiên cứu, năng lực tự mở rộng, năng lực tự đánh giá)...Đồng thời giúp người dạy phân hĩa được trình độ của HS, gĩp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả trong việc bồi dưỡng HS giỏi ở bậc THPT.

- Qua bước đầu khảo sát hiện trạng bồi dưỡng HS giỏi một số mơn, trong đĩ cĩ mơn Sinh học lớp 10, 11, 12 ở một số trường THPT cho thấy đa số giáo viên đã biết đến vai trị của việc biên soạn chương trình học khi bồi dưỡng HS giỏi. Nhưng đa số giáo viên chưa biên soạn chương trình học theo quy trình hợp lý, chưa phát huy tốt năng lực tự học, khả năng phân hĩa HS cịn thấp. Hầu hết HS đều muốn cĩ chương trình học giúp định hướng việc tự học, tự bồi dưỡng mà thực tế thì các module dạy học cịn thiếu nhiều. Mặt khác nhiều HS vẫn chưa quen với phương pháp dạy - học khi lĩnh hội các module.

Qua đĩ chúng tơi nhận thấy việc nghiên cứu thiết kế module Di truyền học quần thể và việc sử dụng module là rất cần, giúp nâng cao hiệu quả bồi dưỡng HS giỏi mơn Sinh học.

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MODULE DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ ĐỂ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI BẬC THPT 2.1. Thiết kế module dạy học

2.1.1. Cấu trúc module Di truyền học quần thể

 Bước 1: Phân tích chương trình học

- Phần Di truyền học quần thể đã được xác định mục tiêu ở mục ‘‘1.3.4. Mục tiêu bồi dưỡng HS giỏi mơn Sinh học hiện nay” và phân tích nội dung ở mục ‘‘1.3.5. Phân tích nội dung, cấu trúc phần Di truyền học lớp 12 ”.

 Bước 2: Biên soạn module

- Lập đề cương: Dựa trên cơ sở phân tích chương trình học, module Di truyền học quần thể cĩ thể chia thành các tiểu module sau:

Chương 2 Chương 2 CÁC TIỂU MODULE CÁC TIỂU MODULE

DTHQT01. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN DTHQT01. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN DTHQT02. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ PHỐI VÀ GIAO PHỐI GẦN DTHQT02. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ PHỐI VÀ GIAO PHỐI GẦN

DTHQT03. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ NGẪU PHỐI

DTHQT04.

CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TRẠNG THÁI CÂN BẰNG DI TRUYỀN

DTHQT04.

CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TRẠNG THÁI CÂN BẰNG DI TRUYỀN THÂN

THÂN HỆ VÀO HỆ VÀO

KT02.Bài kiểm tra trước KT02.Bài kiểm tra trước

KT01.Bài kiểm tra đầu vào

KT01.Bài kiểm tra đầu vào Giới thiệu module Giới thiệu module

Hình 2.1.1. Sơ đồ module Di truyền học quần thể

- Biên soạn chi tiết module Di truyền học quần thể: được trình bày ở mục 2.1.2  Bước 3: Thực nghiệm và đánh giá module

- Module Di truyền học quần thể sau khi được biên soạn sẽ thực nghiệm và đánh giá. Đồng thời cĩ sự chỉnh sửa module để đảm bảo chất lượng, chính xác, phù hợp, cập nhật kiến thức,...Phần này được thể hiện trong chương 3.

2.1.2. Nội dung module Di truyền học quần thể

A.1. Giới thiệu module

Di truyền học quần thể (population genetics) nghiên cứu thành phần di truyền của các quần thể sinh vật và những quá trình ảnh hưởng tới các tần số gen của quần thể.

DTH04.

DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

DTH04.

DI TRUYỀN HỌC QUẦN THỂ

A. HỆ VÀO CỦA MODULE

Đặt nền mĩng cho di truyền học quần thể nhờ G.Hardy và W.Weinberg đã chứng minh tính di truyền tự nĩ khơng làm thay đổi tần số alen (allele) trong quần thể. Sau này gọi là nguyên lý Hardy- Weinberg (Hardy - Weinberg principle ). Các nghiên cứu của R.A.Fisher, J.B.S. Haldane, S.Wright đưa ra những mơ hình tốn học giúp di truyền học quần thể phát triển mạnh.

Di truyền học quần thể trở thành nền tảng của các thuyết tiến hĩa hiện đại.

A.2. Mục tiêu A.2.1. Kiến thức

- Hiểu được các khái niệm cơ bản của di truyền học quần thể. - Hiểu được nội phối và sự gia tăng tần số thể đồng hợp.

- Hiểu được nguyên lý Hardy- Weinberg, mối quan hệ giữa các tần số alen và kiểu gen trong những trường hợp khác nhau.

- Hiểu được vai trị của nhân tố tác động tới thành phần di truyền quần thể.

A.2.2. Kĩ năng

- Rèn luyện khả năng phát hiện, quan sát sự vật, hiện tượng. Phát triển kĩ năng tư duy so sánh, phân tích, tổng hợp, suy luận. Phát huy năng lực tư duy sáng tạo, năng lực vận dụng, năng lực tự học, tự đánh giá.

- Biết khai thác tài liệu theo phương pháp tự học. - Phát huy khả năng làm việc độc lập, làm việc nhĩm.

A.2.3. Thái độ

- Tích cực học tập, nghiên cứu, cĩ tinh thần tự học, sáng tạo.

- Yêu thích sinh học, cĩ tinh thần trách nhiệm, năng động, siêng năng.

A.3. Phương pháp dạy – học

- Các phương pháp hoạt động hĩa người học, tự học cĩ hướng dẫn, e-learning.

A.4. Phương tiện dạy – học

- Tài liệu: SGK, bộ đề thi HS giỏi, nội dung module DTHQT, website. - Thiết bị: máy chiếu, máy tính,...

A.5. Điều kiện tiên quyết để học module

- Học sinh cĩ thể học module Di truyền học quần thể cần phải cĩ kiến thức cơ bản sau: Hiểu được khái niệm quần thể, vốn gen, tần số alen, tần số kiểu gen, tần số kiểu hình, nội phối, ngẫu phối; cấu trúc di truyền của quần thể; trạng thái cân bằng của quần thể giao phối ngẫu nhiên; các nhân tố ảnh hưởng tới trạng thái cân bằng của quần thể.

- Để kiểm tra điều kiện tiên quyết, xác định mức độ nhận thức của học sinh về module Di truyền học quần thể. Chúng tơi biên soạn KT01: Bài kiểm tra đầu vào ( xem phụ lục 6, 9).

KT02: Bài kiểm tra trước ( Xem phụ lục 7, 9)

Phần thân của module Di truyền học quần thể gồm bốn tiểu module. Mỗi tiểu module gồm cĩ : Giới thiệu tiểu module; mục tiêu; phương pháp dạy – học; phương tiện dạy – học; đặt vấn đề; hoạt động để HS tự giải quyết hoặc cĩ hướng dẫn; nội dung tổng hợp lý thuyết để HS ơn tập và mở rộng kiến thức, luyện tập để HS củng cố, hệ thống hĩa kiến thức và rèn luyện kĩ năng; bài kiểm tra trung gian giúp HS tự kiểm tra, đánh giá xem đã đạt được các mục tiêu hay chưa đạt. Nội dung cụ thể như sau:

B. THÂN CỦA MODULE

Lưu ý: Sau khi HS thực hiện bài kiểm tra đầu vào (KT01) nếu chưa đạt thì HS cần ơn tập lại, nếu đạt thì HS cĩ thể vào lĩnh hội các tiểu module và nghiên cứu xem cần phải học nội dung nào. Sau đĩ HS làm bài kiểm tra trước (KT02) để đánh giá xem mình đã đạt được những mục tiêu nào. Từ đĩ giúp HS cĩ định hướng học module hiệu quả hơn.

Lưu ý: Sau khi HS thực hiện bài kiểm tra trước (KT02) sẽ cĩ sự phân hĩa HS. Nếu HS làm bài KT02 đạt các mục tiêu thì cĩ thể chuyển sang học module khác của chuyên đề Di truyền học. Nếu HS làm bài KT02 chưa đạt tất cả các mục tiêu thì học lại tồn bộ module. Nếu chưa đạt mục tiêu nào thì học lại tiểu module tương ứng và thực hiện các bài kiểm tra trung gian của module Di truyền học quần thể.

B.1. Tiểu module

B.1.1. Giới thiệu tiểu module

Một số khái niệm cơ bản của di truyền học quần thể là nền tảng để hiểu các đặc

điểm, cấu trúc, quy luật, quá trình, nhân tố ảnh hưởng của quần thể.

B.1.2. Mục tiêu B.1.2.1. Kiến thức

- Hiểu được khái niệm quần thể, biết xác định đâu là một quần thể. - Hiểu được khái niệm vốn gen của quần thể.

- Hiểu được khái niệm tần số tương đối các alen (tần số alen), tần số kiểu gen, tần số kiểu hình của quần thể.

B.1.2.2. Kĩ năng

- Cĩ kĩ năng xác định các tiêu chí, dấu hiệu cơ bản của một quần thể.

- Rèn luyện các kĩ năng quan sát, phát hiện, giải quyết tình huống cĩ vấn đề. Phát huy kĩ năng tư duy phân tích, tổng hợp, khả năng tư duy sáng tạo.

- Rèn luyện phương pháp tính vốn gen, tần số alen, tần số kiểu gen, tần số kiểu hình.

B.1.2.3. Thái độ

- Cĩ tinh thần tự học, tích cực hoạt động cá nhân và hoạt động nhĩm.

B.1.3. Phương pháp dạy – học

- Các phương pháp hoạt động hĩa người học, tự học cĩ hướng dẫn, e-learning.

B.1.4. Phương tiện dạy – học

- Tài liệu: SGK, bộ đề thi HS giỏi, nội dung tiểu module DTHQT01, website. - Thiết bị: máy chiếu, máy tính, bàn, ghế,...

B.1.5. Đặt vấn đề

- Trong thực tế sinh vật cĩ tồn tại như những cá thể riêng lẻ khơng?

- Các cá thể cĩ mối quan hệ với nhau và với mơi trường sống như thế nào ?

B.1.6. Hoạt động

B.1.6.1. Hoạt động 1: Quần thể là gì ?

* Tình huống 1: Một nhĩm HS đang quan sát các hình và đưa ra một số dấu hiệu nhận biết quần thể trong bảng 2.1.2.1, nhưng chưa biết đúng hay sai. Em hãy giúp họ hồn thành bảng báo cáo ?

DTHQT01.

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

DTHQT01.

Hình 2.1.2.1.a. Quần thể Ong mật Hình 2.1.2.1.b. Quần thể Lúa mì

Dấu hiệu Đúng Sai

Tập hợp cá thể cùng lồi Tập hợp cá thể khác lồi

Khơng gian sống khơng xác định Tồn tại qua thời gian nhất định Khơng cĩ khả năng sinh ra thế hệ sau

Bảng 2.1.2.1. Dấu hiệu đặc trưng của quần thể

* Tình huống 2: Một HS chưa hiểu tại sao quần thể là đơn vị tiến hĩa cơ sở nhưng cá thể thì khơng. Em hãy giải thích giúp bạn vì sao ?

* Tình huống 3: Một nhĩm HS đang phân loại quần thể, nhưng chưa biết nên phân biệt các loại quần thể nào với nhau và chưa xác định được đặc trưng của từng loại quần thể. Em giúp họ thực hiện nội dung này như thế nào ?

B.1.6.2. Hoạt động 2: Vốn gen là gì ?

* Tình huống : Một HS đang phân vân chưa biết vốn gen của quần thể trong bài tập thầy đưa như sau: Khi nghiên cứu một quần thể, sinh viên đã thu thập được một số dữ kiện là: quần thể cĩ 6 gen và bảng sau

Bảng 2.1.2.2. Vốn gen của quần thể

Tên gen Nội dung

Gen I Cĩ 3 alen A1, A2, A3

Gen II Cĩ các kiểu gen BB, Bb, bb

Gen III Cĩ 3 alen, kiểu gen là D1D1, D1D2,... Gen IV và gen V Cĩ kiểu gen là FFHH, FfHh, ffhh,...

Gen VI Cĩ kiểu gen XM XM, XM Xm, Xm Xm, XMY, XmY Em hãy giúp bạn xác định vốn gen của quần thể trên?

B.1.6.3. Hoạt động 3: Tần số tương đối của alen và tần số tương đối của kiểu gen là gì ?

* Tình huống 1: Các HS của một lớp trong giờ thực hành Sinh học đã đếm được 2000 cây trong một quần thể cây đậu Hà Lan. Biết gen quy định màu hạt chỉ cĩ 2

alen là: alen B quy định hạt vàng, alen b quy định hạt xanh. Trong đĩ cĩ 1000 cây cĩ kiểu gen BB, 600 cây cĩ kiểu gen Bb. Một số HS đã xác định tần số alen B = 0,625 và b = 0,375. Em giải thích xem kết quả tính tần số alen đĩ đúng khơng ?

* Tình huống 2: Trong một vườn trồng hoa Antirrhinum, các HS đã đếm được 218 cây cĩ hoa màu đỏ, 548 cây hoa màu hồng, 234 cây hoa màu trắng. Biết tính trạng màu hoa là do di truyền trội khơng hồn tồn của alen A và alen lặn a. Một số HS đã tính tần số kiểu gen AA = 0,2845 và Aa = 0,7061, aa=0,3054 . Em giải thích xem kết quả tính tần số kiểu gen đĩ đúng khơng ?

B.1.7. Nội dung tổng hợp

B.1.7.1. Lý thuyết

1. Khái niệm quần thể (population)

- Là một tổ chức cá thể cùng lồi, sống trong cùng một khoảng khơng gian xác định, ở vào một thời điểm xác định và cĩ khả năng sinh ra các thế hệ con cái để duy trì nịi giống.

2. Các hệ thống giao phối (mating systems): cĩ 3 kiểu giao phối

- Giao phối ngẫu nhiên ( random mating) hay ngẫu phối ( panmixia): là kiểu

Phân tích nội dung, cấu trúc phần Di truyền học lớp 12

Cấu trúc module Di truyền học quần thể

Phân tích kết quả thực nghiệm