SKKN Phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo

Giáo viên có thể làm cho bài giảng của mình hay hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, làm cho học sinh học tập hiệu quả hơn, sáng tạo hơn, chủ động hơn bằng cách sử dụng các ứng dụng tin họ

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ TĨNH

LỜI NÓI ĐẦU

ộ GD & ĐT nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học Bên cạnh việc đổi mới nội dung, đổi mới về phương pháp giảng dạy, việc hỗ trợ của công nghệ giáo dục đặc biệt là công nghệ thông tin là rất quan trọng Giáo viên có thể làm cho bài giảng của mình hay hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, làm cho học sinh học tập hiệu quả hơn, sáng tạo hơn, chủ động hơn bằng cách sử dụng các ứng dụng tin học vào giảng dạy như các phần mềm trình diễn (PowerPoint, Flash, Violet,…), các phần mềm hỗ trợ (Maple, Mathematica, Corel, Photoshop,…) hoặc thậm chí là các phòng thí nghiệm ảo (Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics,…) Các ứng dụng này nếu được sử dụng chọn lọc có hiệu quả thì sẽ mang lại kết quả cao trong quá trình dạy – học

Để góp phần nâng cao chất lượng dạy – học môn Sinh học, tôi đề xuất phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo Mặc dù đã có sự đầu

tư về thời gian, sự quan tâm đến vấn đề, song còn nhiều hạn chế và sai sót Mong được

sự đóng góp của các thầy, cô giáo và các em học sinh để đề tài được hoàn chỉnh hơn, từ

đó có thể được triển khai ứng dụng vào thực tiễn giảng dạy Sinh học trong trường phổ thông

B

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong xu thế đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay, hình thành và phát triển các

kĩ năng thực hành là một trong những vấn đề trọng tâm, qua đó rèn luyện cho HS kĩ năng quan sát, từ đó phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa …, đặc biệt là kĩ năng nhận dạng và giải quyết các vấn đề gặp phải trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống Tuy nhiên trong chương trình sinh học phổ thông hiện nay nói chung và sinh học 12 nói riêng thì các bài thực hành chỉ có một thời lượng rất hạn chế: 3 tiết thực hành/53 tiết trong chương trình 12 cơ bản (5,7%); trong chương trình 12 nâng cao là 6/70 (8,6%); trong thực tế giảng dạy, các bài thực hành thường không được thực hiện hoặc tiến hành không có hiệu quả vì điều kiện cơ sở vật chất còn hạn chế ở các trường phổ thông Ngoài ra một số thí nghiệm quan trọng trong chương trình phổ thông không thể tiến hành trong thực tế vì đòi hỏi tốn nhiều công sức, chi phí

và đặc biệt là phải tiến hành trong thời gian dài, ví dụ như các thí nghiệm lai giống ở cây đậu Hà Lan của Menđen, thí nghiệm lai giống ở ruồi giấm của Moocgan, Do đó việc thiết kế và sử dụng các phần mềm cho phép tiến hành các thí nghiệm sinh học như vậy bằng thí nghiệm mô phỏng có ý nghĩa hết sức quan trọng

Hiện nay các thí nghiệm ảo được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các môn khoa học thực nghiệm như Vật lý, Hóa học, Sinh học Tuy nhiên, việc vận dụng các thí nghiệm như vậy trong dạy học ở nước ta còn rất hạn chế Nguyên nhân

là do chưa có nhiều các phần mềm mô phỏng bằng tiếng Việt trong khi trình độ ngoại ngữ và tin học của nhiều giáo viên chưa thể khai thác được các phần mềm của nước ngoài, mặt khác việc phân bổ thời gian các tiết học trong phân phối chương trình phổ thông chưa thuận lợi cho việc áp dụng các thí nghiệm ảo trong dạy học Vì vậy tôi thực

hiện đề tài PHƯƠNG PHÁP DẠY THÍ NGHIỆM LAI HAI TÍNH TRẠNG CỦA MENĐEN BẰNG THÍ NGHIỆM ẢO, nhằm bước đầu nghiên cứu ứng dụng thí

nghiệm ảo trong dạy học sinh học và góp phần phổ biến việc sử dụng các phần mềm mô phỏng trong dạy học ở trường phổ thông để nâng cao hiệu quả của các tiết thực hành Đối tượng nghiên cứu của đề tài là học sinh lớp 12 trường học tôi đang công tác Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là tiến hành bài lên lớp với các phương pháp dạy học tích cực; thực nghiệm thu thập số liệu so sánh giữa các lớp; số liệu được phân tích bằng phần mềm xử lí số liệu thống kê SPSS Đề tài nghiên cứu trong phạm vi thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen – Bài 9 – Chương trình lớp 12 cơ bản.

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

II 1 GIỚI THIỆU

II 1 1 Thí nghiệm ảo

Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng

học tập nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm Nó giúp giảm thiểu việc học chay hay dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm

của giáo dục hiện đại (Nguồn Wikipedia)

Hiện nay các thí nghiệm ảo được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc

biệt là các môn khoa học thực nghiệm như Vật lý (Crocodile Physics, Interactive Physics, PhyLab, …), Hóa học (Crocodile Chemistry, ChemLab, Virtual Chemistry

Lab, …), Sinh học (Drosophila Genetics Lab, Pea Plant Genetics Lab, Enzyme Lab, ScienceMatrix, …)

Điểm mạnh của thí nghiệm ảo

- Dễ dùng, trực quan sinh động

Giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh và hình ảnh trực quan sinh động, học sinh không chỉ được nhìn, xem, còn có cơ hội tham gia thực sự các thí nghiệm ảo qua các thao tác đã được trực quan hóa với những thiết bị ảo, đây chính là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng PowerPoint truyền thống

- Tăng hứng thú và tính chủ động tự học của học sinh

Tính chủ động của học sinh, sinh viên tăng lên do có thể tự học ở nhà trên đĩa CD hay các trang web trong khi giáo viên có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng, do đó khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu thiết bị,

nguyên vật liệu thí nghiệm như hiện nay qua đó tạo hứng thú và tính chủ động học tập

của học sinh

- Hiệu quả đạt được

Do kết hợp BÀI GIẢNG + tương tác THỰC HÀNH: Thí nghiệm mô phỏng góp vai trò vào 2/3 yếu tố làm tăng tính chủ động học tập, mang tính trực quan, tương tác cao Các thí nghiệm ảo cho phép thử nghiệm các tình huống giả định, khó thu được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí nguyên vật liệu, giảm sai hỏng thiết bị do thao tác sai Đây là một ưu điểm của phần mềm so với cách giảng bài kiểu cũ Một điều tra đã cho thấy mức độ sinh động bài giảng thí nghiệm ảo tăng lên 26% so với bài giảng trên PowerPoint Tính thân thiện tăng 19%, độ khó hiểu giảm 4%

Như vậy áp dụng phần mềm đã thực sự tăng hiệu quả, chất lượng bài giảng (Nguồn Trí

Tuệ Viêt Nam)

II 1 2 Phần mềm Pea Plant Genetics Lab

“Pea Plant Genetics Lab” là phần mềm được thiết kế bởi công ty Newbyte

Educational Software (Australia) Chương trình và các tài liệu hướng dẫn cho phép giáo viên và học sinh có thể tiến hành các thí nghiệm lai giống ở cây đậu Hà Lan bằng phần mềm mô phỏng trong thời gian ngắn, mang tính trực quan nhưng kết quả thu được hoàn toàn giống như các thí nghiệm thực tế phải tiến hành trong hàng tháng, đòi hỏi nhiều công sức và cơ sở vật chất

II 1 3 Sơ lược về Menđen

Menđen (G J Mendel) sinh ngày 22 - 7 - 1822 Ông đã tiến hành những thí nghiệm lai tạo giống trên đậu Hà Lan, từ đó ông đã phát hiện được các quy luật di truyền Tuy nhiên đến năm 1900, các quy luật di truyền của Menđen mới được thừa nhận Menđen được coi là cha đẻ của Di truyền học không chỉ vì đã phát hiện ra các quy luật di truyền

cơ bản mà ông còn mở ra một cách tiếp cận mới trong nghiên cứu di truyền, cách tiếp cận thực nghiệm và định lượng mà ngày nay các nhà di truyền học vẫn dùng

Sự thành công của Menđen còn thể hiện ở cách chọn đối tượng nghiên cứu phù hợp của ông Đậu Hà Lan là giống cây dễ trồng, vòng đời ngắn nên nhanh chóng thu được kết quả lai, có nhiều cặp tính trạng tương phản, khả năng tự thụ phấn rất cao

Phương pháp nghiên cứu di truyền của Menđen bao gồm các bước theo trình tự sau:

- Bước 1: Tạo các dòng thuần chủng về từng tính trạng bằng cách cho cây tự thụ phấn liên tiếp qua nhiều thế hệ

- Bước 2: Lai các dòng thuần chủng khác biệt nhau bởi một hoặc nhiều tính trạng rồi phân tích kết quả lai ở đời F1, F2, F3

- Bước 3: Dùng toán xác suất và thống kê để phân tích kết quả lai, sau đó đưa ra giả thuyết giải thích kết quả

- Bước 4: Tiến hành thí nghiệm chứng minh cho giả thuyết của mình

II 2 PHƯƠNG PHÁP

Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là tiến hành bài lên lớp với các phương pháp dạy học tích cực như quan sát ghi chép số liệu, thảo luận nhóm, hoàn thành phiếu học tập; thực nghiệm so sánh giữa các lớp Bài học được bố trí 2 tiết liên tục trên phòng học

có máy chiếu đa năng (1 tiết chính khóa, 1 tiết tự chọn)

II 2 1 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ẢO

Trong thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen trên đậu Hà Lan, sách giáo khoa giới thiệu tính trạng màu sắc và hình dạng hạt Trên đậu Hà Lan, tính trạng màu sắc và hình dạng hạt bao gồm các dạng sau:

Hạt vàng, trơn Hạt vàng, nhăn Hạt xanh, trơn Hạt xanh, nhăn

Giáo viên dẫn dắt và giới thiệu thí nghiệm mô phỏng thí nghiệm của Međen, quy trình thí nghiệm ảo trên lớp được tiến hành như sau:

Khi khởi động, chương trình sẽ đưa ra một số lựa chọn và nhắc người dùng Click

chuột chọn “If you are evaluating this software - click here to continue” (Hình 1):

Hình 1

Trong cửa sổ hiện ra, Click chọn “Click mouse to continue” (Hình 2):

Hình 2 Trong cửa sổ tiếp theo, Click chọn “Construction Kit” (Hình 3):

Hình 5

Click vào cây đã được chọn (Hình 6):

Hình 6

Trong cửa sổ tiếp theo (Hình 6) sẽ cho phép nhìn thấy kiểu hình của cây đã được

chọn (1) Click để chọn làm thế hệ bố mẹ (2) (HS ghi lại kiểu hình và kiểu gen của các

cây bố mẹ vào phiếu học tập số 1 trong phần thảo luận)

Hình 7 Tiếp tục chọn “Construction Kit” (Hình 8):

Hình 8 Chọn cây thứ hai làm thế hệ bố mẹ đồng thời có tính trạng hạt màu xanh (1) dạng hạt nhăn (2) thuần chủng Sau đó chọn “Use As Parent #1” (4) (Hình 9)

Hình 9 Click chọn “OK” trong cửa sổ tiếp theo (Hình 10):

Hình 10

Click vào cây đã được chọn (Hình 11):

Hình 11 Trong cửa sổ tiếp theo (Hình 12) sẽ thấy kiểu hình của cây thứ hai (1) Click để chọn làm thế hệ bố mẹ (2) HS ghi lại kiểu hình và kiểu gen vào phiếu học tập số 1

Hình 12

Click để đưa các cây bố mẹ vào khay chuẩn bị lai (Hình 13):

Hình 15

Các cây ở thế hệ F1 sẽ xuất hiện trong khay tiếp theo (Hình 16) Click để kiểm tra và ghi lại kiểu hình của các cây F1 vào phiếu học tập số 1 trong phần thảo luận:

Hình 16

F1 đều có kiều hình đồng tính hạt vàng, trơn (1); kiểu gen AaBb (2) Trong quá trình

kiểm tra, click chọn hai cây để chuẩn bị cho lai giữa các cây F1 với nhau (3) (Hình 17):

Hình 17

Sau khi kiểm tra từ 50 – 100 cây thì click để đưa các cây F1 vào khay chuẩn bị lai (Hình 18):

Hình 18 Click chọn “Use Future Parents” :

Hình 21

Tiến hành kiểm tra kiểu hình (1) và kiểu gen (2) của các cây ở thế hệ F2 và ghi kết quả phiếu học tập số 2 (Hình 22 - 24) Ví dụ một số kết quả thu được như sau: F2 có kiểu hình: xanh, trơn; kiểu gen: aaBB (Hình 22):

Hình 22

F2 có kiểu hình: vàng, trơn; kiểu gen: AaBb (Hình 23):

Hình 25

Click để lai giữa các cây F1 lần tiếp theo (Hình 26):

Hình 26 Tiếp tục click (1) để kiểm tra kiểu hình (2) và kiểu gen (3) của các cây F2 như trên (Hình 27):

Hình 27

II 2 2 THẢO LUẬN

Sau khi tiến hành thí nghiệm ảo, học sinh đã ghi chép được số liệu trong các phiếu học tập sau:

Đặc điểm của các cây F 1 đem lai:

Cây thứ nhất: Kiểu hình: ……… Kiểu gen: ………Cây thứ hai: Kiểu hình: ……… Kiểu gen: ………

Kiểu hình F 2

Hạt vàng, trơn Hạt vàng, nhăn Hạt xanh, trơn Hạt xanh, nhăn

Tỉ lệ: _ : _ : _ : _

Giáo viên tổ chức, hướng dẫn học sinh thảo luận theo nội dung sau:

1) Hãy hoàn thành bảng sau với thế hệ bố mẹ thuần chủng theo phiếu học tập số 1:

Các cây bố mẹ (P) Kiểu hình Kiểu gen Giao tử

Cây thứ nhất

Cây thứ hai

2) Hãy hoàn thành khung Pennet sau khi lai giữa hai cây bố mẹ thuần chủng (P):

3) Từ kết quả trên, em hãy dự đoán loại kiểu hình được hình thành và tỉ lệ giữa loại kiểu hình đó với các kiểu hình khác như thế nào?

_ : _

(Kiểu hình xuất hiện là hạt vàng, trơn; tỉ lệ so với các kiểu hình khác là 100% : 0%)

4) Hãy so sánh tỉ lệ đó với tỉ lệ thu được trong thí nghiệm đã tiến hành Hãy giải thích hiện tượng đó

5) Hãy hoàn thành bảng sau:

Các cây bố mẹ (F 1 ) Kiểu hình Kiểu gen Giao tử

Cây thứ nhất

Cây thứ hai

6) Hãy hoàn thành khung Pennet khi lai giữa các cây F1 với nhau:

Loại Lớp

Từ khung Pennet trên, em hãy dự đoán tỉ lệ các loại kiểu hình thu được ở F2 như thế nào?

7) Từ bảng 2, tỉ lệ các loại KH Vàng, Trơn : Vàng, Nhăn : Xanh, Trơn : Xanh, Nhăn

thu được trong thí nghiệm như thế nào?

_ : _ : _ : _

8) So sánh tỉ lệ các loại KH Vàng, Trơn : Vàng, Nhăn : Xanh, Trơn : Xanh, Nhăn

được dự đoán từ khung Pennet trên đây với tỉ lệ quan sát được trong thí nghiệm

9) Em hãy giải thích tại sao có sự khác nhau giữa hai tỉ lệ đó

II 2 3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

Phương pháp đánh giá kết quả của đề tài:

Loại Lớp

- Ra đề kiểm tra đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh ngay sau bài học

với cùng một câu hỏi: Em hãy viết sơ đồ lai giải thích thí nghiệm lai hai cặp tính

II 2 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Số liệu kiểm tra thu được như sau (tính trung bình 2 lần kiểm tra):

Từ kết quả trên cho thấy có sự khác nhau về kết quả học tập của học sinh Loại giỏi ở các lớp có áp dụng SKKN / các lớp không áp dụng SKKN là 11,2% / 2,8% ; loại khá: 48,3% / 35,5% ; loại trung bình: 37,1% / 55,1% ; loại yếu: 3,5% / 6,5% Như vậy việc

áp dụng SKKN có ý nghĩa thực tiễn giảng dạy; cụ thể đã làm tăng tỉ lệ học sinh có kết quả học tập khá và giỏi (59,4% / 38,3%), giảm tỉ lệ học sinh loại trung bình và yếu (40,6% / 61,7%); thực tế giảng dạy cho thấy việc áp dụng SKKN đã làm tăng hứng thú, tăng cường tính tích cực và chủ động trong học tập của học sinh

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy về mặt định lượng việc áp dụng SKKN làm tăng tỉ lệ học sinh có kết quả học tập khá và giỏi (59,4% / 38,3%), giảm tỉ lệ học sinh loại trung bình và yếu (40,6% / 61,7%) Ngoài ra đề tài còn có ý nghĩa làm tăng hứng thú học tập, rèn luyện và phát triển các kĩ năng thực hành, kĩ năng quan sát và các thao tác tư duy cho học sinh Như vậy sau khi tiến hành thí nghiệm và thảo luận, học sinh đã thực hiện được các mục tiêu của mục I – Bài 9:

- Xác định được số lượng và các loại giao tử của các cây bố mẹ và thế hệ F1

- Viết được sơ đồ lai giải thích thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen

- Làm quen với các phương pháp nghiên cứu khoa học

- Rèn luyện và phát triển các kĩ năng thực hành, kĩ năng quan sát, từ đó phát triển các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa, …

SKKN này có thể triển khai và áp dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay vì ở các trường phổ thông đều đã được trang bị máy vi tính, máy chiếu đa năng,…; về thời gian chuyên môn hoàn toàn có thể bố trí thêm 1 tiết học tự chọn trong buổi học chính khóa nên việc thực hiện thí nghiệm ảo là rất thuận lợi

Vì thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế, số lớp được áp dụng chưa nhiều vì vậy tôi

đề nghị:

- Tiếp tục áp dụng đề tài trong thực tiễn giảng dạy ở trường phổ thông để kiểm tra tính hiệu quả và ý nghĩa thực tiễn của SKKN

- Áp dụng đề tài để dạy các bài khác như bài “Quy luật Menđen: Quy luật phân li”

và sử dụng các phần mềm mô phỏng khác trong dạy học ở các trường phổ thông

để nâng cao chất lượng dạy và học