Chương 1 : Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
2.2.2.Xõy dựng và sử dụng bài tập trong khõu củng cố bài học
1. 6 Sử dụng bảng biểu trong dạy học Sinh học
2.2.2.Xõy dựng và sử dụng bài tập trong khõu củng cố bài học
Việc xõy dựng bài tập trước hết phải thống nhất với mục tiờu dạy học. Vỡ vậy, khi xõy dựng bài tập người dạy cần phải bỏm sỏt vào chương trỡnh, nội dung bài học.
Vớ dụ: Một gen cú chiều dài 10200A0
a. Xỏc định số nucleotit từng loại của gen, nếu A - G = 15% số nucleotit của gen.
b. Xỏc định số liờn kết hidro trong gen và số liờn kết photphoeste giữa cỏc nucleotit trờn của gen .
c. Tớnh số axit amin tham gia giải mó để tổng hợp một chuỗi polipeptit được mó hoỏ từ gen trờn?
d. Xỏc định số phõn tử nước được giải phúng trong cả quỏ trỡnh sinh tổng hợp protein từ phõn tử mARN núi trờn, nếu trờn phõn tử mARN đú cú 8 riboxom cựng hoạt động khụng lặp lại
Đõy là một bài toỏn liờn quan đến nhiều kiến thức Di truyền học trong chương trỡnh Sinh học 12. Để giải quyết được bài toỏn này, người học cần nắm vững cỏc kiến thức về cấu tạo của gen, mARN và protein, mối quan hệ về cấu tạo giữa ADN (gen), ARN và Protein. Người dạy cú thể sử dụng bài toỏn này để ụn tập kiến thức toàn bộ phần di truyền phõn tử. Kiến thức cú thể củng cố cho người học như sau:
- Mối liờn quan giữa chiều dài và số lượng nucleotit của gen.
nucleotit với nhau, thụng qua việc nghiờn cứu nguyờn tắc bổ sung.
- Cần lưu ý rằng, nguyờn tắc bổ sung ở trờn mới chỉ là nguyờn tắc bổ sung ở hai mạch của ADN hoặc gen. Ngoài việc nguyờn tắc bổ sung thể hiện trong cấu trỳc của ADN, thỡ nguyờn tắc bổ sung cũn thể hiện trong cơ chế tự sao của ADN, cơ chế sao mó (để tạo mARN) và cơ chế giải mó (tổng hợp chuỗi polipeptit).
- ARN thụng tin (mARN) được tổng hợp từ một mạch đơn của gen theo chiều từ 3’-5’. mARN giữ vai trũ truyền đạt thụng tin di truyền.
- Chương trỡnh tổng hợp protein được mó hoỏ trong gen, nhưng quỏ trỡnh tổng hợp protein lại diễn ra trong tế bào chất. Như vậy, đũi hỏi phải cú yếu tố truyền thụng tin di truyền từ nhõn (trong gen) tới tế bào chất (nơi tổng hợp protein). Yếu tố đú chớnh là mARN.
- Người học thường khú phõn biệt số bộ ba mó hoỏ, bộ ba mó sao và số axit amin cần cung cấp, số axit amin tham gia giải mó, số phõn tử H2O được giải phúng và số axit amin trong trong chuỗi polipeptit sau khi tổng hợp xong. Để giỳp học sinh phõn biệt một cỏc rừ ràng quỏ trỡnh sinh tổng hợp Protein, người dạy cú thể xõy dựng sơ đồ giỳp học sinh tư duy một cỏch trực quan (Hỡnh 2.17).
Hỡnh 2.17: Mối quan hệ về số lượng cỏc thành phần của ADN, mARN và chuỗi polypeptit trongquỏ trỡnh sinh tổng hợp Protein
Gen mARN Protein Sao mó
Dựa trờn sơ đồ này, người dạy cú thể sỏng tạo ra nhiều dạng bài tập khỏc để giỳp người học xỏc định được mối liờn quan giữa ADN, ARN và chuỗi polypeptit. Yờu cầu của bài tập đối với người học cũng rất phong phỳ. Chẳng hạn:
- Xỏc định chiều dài của phõn tử mARN.
- Số axit amin tham gia giải mó để tổng hợp một chuỗi polipeptit - Số bộ ba mó hoỏ trờn gen.
- Số bộ ba mó sao trờn mARN. - Số axit amin tham gia giải mó
- Số axit amin của chuỗi plypeptit sau khi hoàn tất quỏ trỡnh tổng hợp. - Số phõn tử nước được giải phúng trong quỏ trỡnh tổng hợp chuỗi polypeptit. mARN … … Số aa trong chuỗi Polipeptit
sau khi được tổng hợp xong
…
aa1 aa2 … aan-1 aan
Met aa1 aa2 … aan-1 aan
…
Met aa1 aa2 aan-1
11------- -- 111111 aan Gen Axit amin mở đầu Metionin tách khỏi chuỗi polypeptit Số aa tham gia dịch mã
Thụng qua việc giải bài toỏn trờn, người dạy cú thể giỳp người học hiểu thấu đỏo hơn về nguyờn tắc bổ sung (nguyờn tắc bổ sung thể hiện ở cấu trỳc khụng gian của ADN, trong qỳa trỡnh sinh tổng hợp ADN, ARN. Trong thực tế, nguyờn tắc bổ sung cũn thể hiện trong quỏ trỡnh sinh tổng hợp protein.
Bài toỏn ở Vớ dụ 1 cú thể dựng để tổng hợp kiến thức cơ bản cho toàn bộ phần di truyền phõn tử. Giỏo viờn cú thể sử dụng bài toỏn này trong tiết ụn tập. Tuy nhiờn, do bài tập dài và liờn quan đến nhiều kiến thức, nờn thời gian để giỏo viờn vừa chữa bài tập và khắc sõu kiến thức là khụng đủ trong khõu củng cố bài học. Vỡ vậy, người dạy cú thể cho người học làm trước bài tập ở nhà cũng như chỉ cần gợi ý để học sinh tự hoàn thành bài tập ở nhà.
Đối với những bài tập nhằm củng cố, khắc sõu và nõng cao nhận thức về nguyờn phõn, giảm phõn (bỡnh thường và khụng bỡnh thường), nhằm dẫn tới sự di truyền ổn định và sỏng tạo ra những nguồn vật chất di truyền mới ở mức tế bào, thỡ người dạy cần lưu ý tới cơ chế hoạt động của nhiễm sắc thể trong cỏc hỡnh thức phõn bào để xõy dựng bài tập.
Chẳng hạn, để củng cố, khắc sõu, nõng cao nhận thức về cơ chế di truyền, cần đi sõu khai thỏc cỏc cơ chế hoạt động của nhiễm sắc thể: sự nhõn đụi của nhiễm sắc thể, cơ chế phõn ly độc lập tổ hợp tự do của nhiễm sắc thể, cơ chế trao đổi chộo xảy ra ở kỳ trước của Giảm phõn I là cơ sở giải quyết hàng loạt cỏc nội dung kiến thức về quy luật di truyền và biến đổi của bộ nhiễm sắc thể. Ngoài ra, cú thể cũn khắc sõu kiến thức về cấu trỳc hiển vi của nhiễm sắc thể.
Một số nội dung kiến thức cụ thể để vận dụng trong giải cỏc bài tập.
- Cỏc khỏi niệm nhiễm sắc thể kộp, cromatit và nhiễm sắc thể đơn. Sự biến đổi về mặt hỡnh thỏi và số lượng nhiễm sắc thể ở cỏc kỳ phõn bào.
- Cơ chế phỏt sinh giao tử ở thực vật và động vật (Quỏ trỡnh phỏt sinh tiểu bào tử, đại bào tử; quỏ trỡnh phỏt sinh tiểu giao tử, đại giao tử ở thực vật. Quỏ trỡnh phỏt sinh trứng và tinh trựng ở động vật).
- Quỏ trỡnh nhõn đụi, phõn ly, tổ hợp và trao đổi chộo của nhiễm sắc thể trong giảm phõn và quỏ trỡnh tổ hợp cỏc nhiễm sắc thể trong thụ tinh.
- Những rối loạn phõn bào trong nguyờn phõn và trong giảm phõn trờn toàn bộ nhiễm sắc thể hoặc từng cặp nhiễm sắc thể riờng rẽ.
Từ những nội dung kiến thức trờn, phải xỏc định được bộ nhiễm sắc thể trong tế bào sinh dưỡng, trong cỏc giao tử. Nguồn gốc cỏc nhiễm sắc thể trong từ loại bộ nhiễm sắc thể được tạo ra trong cỏc giao tử.
- Cơ chế xuất hiện và sự di truyền của cỏc thể đa bội, dị bội trong nguyờn phõn và giảm phõn.
- Nếu gọi số lần nguyờn phõn là k, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội là 2n, thỡ số lượng nhiễm sắc thể cung cấp bằng (2k - 1)2n
- Mỗi tế bào sinh tinh trựng (hoặc sinh trứng) khi giảm phõn xảy ra một lần tỏi bản nhiễm sắc thể. Vậy nguyờn liệu mụi trường cung cấp để tạo nờn cỏc nhiễm sắc thể đơn mới đỳng bằng số lượng nhiễm sắc thể đơn cú trong bộ nhiễm sắc thể 2n của loài.
Nếu số tế bào sinh dục đú nguyờn phõn k lần và tất cả cỏc tế bào con đều giảm phõn thỡ số nguyờn liệu cần tương đương với số nhiễm sắc thể ở 2k tế bào lưỡng bội: 2k.2n.
Từ đõy, cú thể suy ra cụng thức xỏc định số lượng nhiễm sắc thể cung cấp cho cỏc tế bào đa bội, di bội nguyờn phõn hoặc giảm phõn:
Tế bào dị bội thể (2n-1) nguyờn phõn (2k - 1)(2n-1) Tế bảo 4n giảm phõn: 2k .4n
Tế bào (2n -1) giảm phõn: 2k(2n-1).
Trong trường hợp cỏc NST phõn li độc lập, tổ hợp tự do, khụng trao đổi đoạn và đột biến, thỡ số loại giao tử tối đa được tạo ra là 2n (n là số cặp nhiễm sắc thể lưỡng bội của loài, mỗi nhiễm sắc thể trong một cặp đều cú cấu trỳc khỏc nhau).
Trong trường hợp cú trao đổi đoạn tại kỳ trước của Giảm phõn I. Nếu cú i cặp NST mà mỗi cặp trao đổi tại một điểm trong n cặp NST của loài (n > i), thỡ số loại giao tử là 2n+i
Từ đú giỏo viờn hướng dẫn học sinh xõy dựng bảng kết quả của quỏ trỡnh nguyờn phõn (Bảng 2.6).
Bảng 2.6: Nguyờn liệu và sản phẩm của quỏ trỡnh nguyờn phõn Số lần
nguyờn phõn
Số tế bào con được tạo
thành
Số NST trong cỏc tế bào con
Mụi trường cung cấp nguyờn liệu tương đương số
NST đơn 1 21 2N. 21 2N. (21-1) 2 22 2N. 22 2N. (22-1) 3 23 2N. 23 2N. (23-1) … … … … n 2n 2N. 2n 2N. (2n-1)
Bài tập trờn đũi hỏi học sinh phải hiểu một cỏch thấu đỏo bản chất của hiện tượng nguyờn phõn. Trong đú sự nhõn đụi của ADN (gen) là cơ sở của sự nhõn đụi của nhiễm sắc thể, Trong quỏ trỡnh nguyờn phõn, vật chất di truyền được phõn chia đều về cỏc tế bào con.
Từ đú học sinh thấy được ý nghĩa của quỏ trỡnh nguyờn phõn + Ổn định vật chất di truyền trong sinh sản vụ tớnh
+ Ổn định vật chất di truyền trong cỏc thế hệ tế bào của cơ thể đa bào + Làm tăng kớch thước cơ thể
Về mặt nội dung, bài tập cần đảm bảo việc phỏt triển tớch cực, độc lập nhận thức của học sinh. Bài tập phải tạo ra cho học sinh sự hấp dẫn về mặt kiến thức.
Vớ dụ: Đem tiến hành lai phõn tớch cơ thể dị hợp tử 3 cặp gen, cỏc gen
nằm trờn NST thường. a. Viết sơ đồ lai
b. Xỏc định kiểu hỡnh cú thể cú
Để giải quyết được bài tập trờn, đũi hỏi học sinh phải nắm được kiến thức toàn bộ cỏc quy luật va hiện tượng di truyền (Quy luật di truyền độc lập, hiện tượng di truyền trội khụng hoàn toàn, quy luật liờn kết gen, hoỏn vị gen, quy luật tương tỏc gen…)
Để giỳp cho học sinh dễ dàng tổng kết, củng cố giỏo viờn cú thể xõy dựng sơ đồ về cỏc quy luật và hiện tượng di truyền (Hỡnh 2.18)
Người dạy sử dụng trờn sơ đồ trờn để hướng dẫn học sinh viết sơ đồ lai cho từng trường hợp cụ thể.
Như vậy, thụng qua việc giải quyết bài toỏn dưới sự hướng dẫn của người dạy, người học được vận dụng gần như toàn bộ kiến thức phần cỏc quy luật di truyền. Khụng những vậy, học sinh cũn cú điều kiện để so sỏnh giữa cỏc quy luật di truyền, thấy rừ ý nghĩa của cỏc hiện tượng di truyền mà nếu như chỉ giảng lý thuyết đơn thuần học sinh khụng thể nhận ra được.
Người dạycú thể sử dụng trong giờ ụn tập để tổng kết toàn bộ phần cỏc quy luật di truyền. Tuy nhiờn, nếu thời gian gian khụng đủ thỡ người dạy cú thể tiến hành theo cỏc cỏch sau đõy:
+ Cỏc nhiệm vụ của bài tập củng cố được chia cho nhiều nhúm. + Mỗi quy luật di truyền chỉ yờu cầu lấy một vớ dụ để viết sơ đồ lai
+ Người dạy yờu cầu người học hoàn thành bài tập, hoặc sử dụng trong nhiều tiết để hoàn thành bài tập này.
Cỏc gen nằm trờn cỏc NST khỏc nhau
Quy luật và hiện tượng di truyền
Tỏc động qua lại giữa cỏc gen Quy luật phõn
ly độc lập
Liờn kết gen
hoàn toàn Hoỏn vị gen Cỏc gen nằm trờn một NST Hai gen trờn một NST Hai gen trờn một NST Ba gen trờn một NST Ba gen trờn một NST Tương tỏc cộng gộp Tương tỏc kiểu ỏt chế Tương tỏc kiểu bổ trợ Trao đổi chộo kộp Trao đổi chộo đơn Gen trội lặn hoàn toàn Gen trội khụng hoàn toàn Hiện tượng đồng trội
Cơ chế tự nhõn đụi của ADN là một trong những kiến thức khỏ phức tạp. Tuy vậy, vấn đề sẽ trở thành đơn giản hơn, nếu cỏc em làm cỏc bài tập củng cố:
Vớ dụ: Một gen tỏi bản n lần liờn tiếp. Hóy xỏc định trong quỏ trỡnh tỏi
bản của nú:
a. Bao nhiờu gen con cú hai mạch đơn được tổng hợp từ những nucleotit tự do lấy từ mụi trường nội bào?
b. Bao nhiờu gen con cú một mạch đơn được tổng hợp từ những nucleotit tự do lấy từ mụi trường nội bào?
c. Bao nhiờu gen con khụng cú mạch đơn mới được tổng hợp từ những nucleotit tự do lấy từ mụi trường nội bào?
Để giải được bài tập này, học sinh phải vận dụng được kiến thức đó học ở 3 cấp độ khỏc nhau:
- Nhớ được cơ chế của quỏ trỡnh tự sao của ADN (Quỏ trỡnh tự sao chộp của ADN theo nguyờn tắc bỏn bảo tồn…)
- Qua việc nhớ được cơ chế của quỏ trỡnh tự sao của ADN, học sinh cú thể xỏc định được số lượng phõn tử ADN con được hỡnh thành, số mạch đơn mới được tổng hợp từ cỏc Nucleotit trong mụi trường nội bào khi một phõn tử ADN sao chộp một lần.
- Ở mức độ cao hơn, học sinh phải tỡm ra được mối quan hệ giữa quỏ trỡnh tự sao chộp của ADN n lần với cỏc vấn đề mà bài yờu cầu (Bao nhiờu gen con cú
hai mạch đơn mới được tổng hợp? Bao nhiờu gen con cú một mạch đơn được tổng hợp từ những nucleotit tự do lấy từ mụi trường nội bào? Bao nhiờu gen con khụng cú mạch đơn mới được tổng hợp từ những nucleotit tự do lấy từ mụi trường nội bào?)
Khi hướng dẫn học sinh giải cỏc bài tập, tốt nhất là giỏo viờn gợi ý, giỳp cỏc em xõy dựng được sơ đồ minh hoạ về quỏ trỡnh tự sao chộp nhiều lần của ADN (Hỡnh 2.19). Điều đú đồng nghĩa với việc đó dạy cỏc em thao tỏc tư duy để thiết lập được mối liờn hệ giữa cỏc kiến thức riờng lẻ của từng bài, từng phần trong một tổng thể kiến thức lớn hơn.
Hỡnh 2.19: Sơ đồ tự nhõn đụi của ADN
Từ sơ đồ tự sao của ADN, giỏo viờn cú thể hướng dẫn học sinh tự rỳt ra kết quả của quỏ trỡnh sao chộp (Bảng 2.7):
Bảng 2.7: Kết quả của qỳa trỡnh tự nhõn đụi của ADN Số lần tự sao Số phõn tử ADN con Nguyờn liệu cần cung cấp tương đương với số gen Số phõn tử ADN cú 1 mạch đơn của mẹ Số phõn tử ADN con cú 2 mạch đơn của mẹ Số phõn tử ADN con cú mạch đơn mới hoàn toàn 1 1 gen 2 2 0 0 2 3 gen 4 2 0 2 3 7 gen 8 2 0 5 … … … … … … Số phõn tử ADN con = 21 Số phõn tử ADN con = 22 Số phõn tử ADN con = 23
n (2n-1) gen 2n 2 0 2n-2
Túm lại, mặc dự tỏc dụng của bài tập tổng kết và củng cố kiến thức phần di truyền học là khỏ lớn. Tuy nhiờn, trong nhiều sỏch tham khảo cỏc tỏc giả mặc dự đó đưa ra rất nhiều bài tập cho học sinh nhưng chủ yếu vẫn là cỏc bài tập với cỏc ý rời rạc, tớnh liờn kết và tớnh khỏi quỏt hoỏ chưa cao. Một số bài tập chỉ đi sõu vào khai thỏc một khớa cạnh nào đú của vấn đề. Vỡ vậy, trong quỏ trỡnh củng cố, người dạy phải sỏng tạo ra cỏc bài tập phự hợp với việc hệ thống húa kiến thức và phỏt huy được tớnh tớch cực của người học.