Vận dụng quy trình giải toán của polya nâng cao kỹ năng giải bài tập tính quy luật của hiện tượng di truyền sinh học 12 cho học sinh phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINHPHẠM HỮU TÌNH VẬN DỤNG QUY TRÌNH GIẢI TOÁN CỦA POLYA NÂNG CAO KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN SINH HỌC 12 CHO HỌC S

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHẠM HỮU TÌNH

VẬN DỤNG QUY TRÌNH GIẢI TOÁN CỦA POLYA

NÂNG CAO KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN SINH HỌC 12 CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học Sinh học

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

VINH - 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

PHẠM HỮU TÌNH

VẬN DỤNG QUY TRÌNH GIẢI TOÁN CỦA POLYA

NÂNG CAO KĨ NĂNG GIẢI BÀI TẬP TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN SINH HỌC 12 CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học Sinh học

LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép

sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả Luận văn

Phạm Hữu Tình

LỜI CẢM ƠN



Hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo – người hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Vũ Đình Luận đã tận tình giúp đỡ

và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Sinh trường Trung học phổ thông Phạm Thành Trung, trường Cao Lãnh II, trường Thanh Bình I, cùng các thầy cô giáo một số trường Trung học phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp đã góp nhiều ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng chúng tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.

Vinh 2012

Phạm Hữu Tình

DANH MỤC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tìm cách giải quyết vấn đề 17

Sơ đồ 2.1 Dạy học theo Quy trình Polya 22

Sơ đồ 2.2 Sự chi phối của quy luật di truyền 27

Sơ đồ 2.3 Giải bài tập theo quy trình Polya (theo Đinh Thị Thu Hằng) 29

Sơ đồ 2.4 Các bước giải bài tập theo quy trình Polya (theo tác giả) 30

Sơ đồ 2.5: Tổng quan các quy luật di truyền 33

Sơ đồ 2.6: Quy luật Menđen 33

Sơ đồ 2.7: Tương tác gen phổ biến 34

Sơ đồ 2.8: Liên kết gen hoàn toàn (2 cặp) 34

Sơ đồ 2.9 : Hoán vị gen (2 cặp) 35

Sơ đồ 2.10: Di truyền liên kết giới tính 35

Sơ đồ 2.11: Di truyền NST 36

Bảng 3.1 Tổng hợp đối tượng thực nghiệm 62

Bảng 3.2 Nội dung kiến thức kiểm tra thực nghiệm 63

Bảng 3.3 Tần số điểm kiểm tra trường Phạm Thành Trung 65

Biểu đồ 3.4: Tần số kiểm tra trường Phạm Thành Trung 65

Biểu đồ 3.5 Tần suất hội tụ lùi trường Phạm Thành Trung 65

Biểu đồ 3.6 Tần suất hội tụ tiến trường Phạm Thành Trung 66

Bảng 3.7 Các tham số đặc trưng trường Phạm Thành Trung 66

Bảng 3.8 Tần số điểm kiểm tra trường Cao Lãnh 2 66

Biểu đồ 3.9 Tần số điểm kiểm tra trường Cao Lãnh 2 66

Biểu đồ 3.10 Tần suất hội tụ lùi trường Cao Lãnh 2 67

Biểu đồ 3.11 Tần suất hội tụ tiến trường Cao Lãnh 2 67

Bảng 3.12 Các tham số đặc trưng trường Cao Lãnh 2 67

Bảng 3.13 Tần số điểm kiểm tra Trường Thanh Bình 1 67

Biểu đồ 3.14 Tần số kiểm tra trường Thanh Bình 1 68

Biểu đồ 3.15 Tần suất hội tụ lùi trường Thanh Bình 1 68

Biểu đồ 3.1.6 Tần suất hội tụ tiến trường Thanh Bình 1 70

Bảng 3.17 Các tham số đặc trưng trường Thanh Bình 1 68

Bảng 3.18 Tần số điểm kiểm tra toàn đợt 69

Biểu đồ 3.19 Tần số kiểm tra toàn đợt 69

Biểu đồ 3.20 Tần suất hội tụ lùi toàn đợt 69

Biểu đồ 3.21 Tần suất hội tụ tiến toàn đợt 70

Bảng 3.22 Tổng hợp các thông số đặc trưng toàn đợt 70

Bảng 3.23 Tổng hợp kết quả định tính giờ dạy thực nghiệm 72

Lời cảm ơn iii

PHẦN I: MỞ ĐẦU 4

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 4

1.1 Xuất phát từ tình hình phát triển đất nước 4

1.2 Xuất phát từ sự phát triển của Di truyền học 4

1.3 Xuất phát từ thực tiễn yêu cầu giáo dục và dạy học 5

1.4 Xuất phát từ khả năng ứng dụng của quy trình Polya 6

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 7

III KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 7

3.1 Đối tượng nghiên cứu 7

3.2 Khách thể nghiên cứu 7

3.3 Đối tượng khảo sát 7

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 7

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 8

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

6.1 Nghiên cứu lý thuyết 8

6.2 Phương pháp điều tra 9

6.3 Phương pháp thực nghiệm 9

6.4 Phương pháp thống kê toán học 9

6.5 Phương pháp chuyên gia 9

VII KẾT QUẢ CỦA LUẬN VĂN 9

VIII CẤU TRÚC LUẬN VĂN 10

PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 11

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 11

1.1 Về dạy học Di truyền học và Tính quy luật của hiện tượng di truyền ở trường THPT 11

1.2 Quan niệm về dạy và giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền 11

1.3 Tư tưởng sư phạm của G.Polya về dạy học giải bài tập Toán 13

1.4 Sử dụng phương pháp tích cực trong dạy học giải bài tập Tính quy luật của hiện

tượng di truyền 16

1.5 Vận dụng tư tưởng sư phạm của G.Polya vào việc giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền 18

1.5.1 Liên môn Toán-Sinh 18

1.5.2 Vận dụng tư tưởng của G.Polya trong giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền 19

CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG QUY TRÌNH GIẢI TOÁN CỦA G.POLYA VÀO DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN 22

2.1 Mục tiêu kiến thức và kĩ năng cần đạt của HS trong quá trình học tập chương II Tính quy luật của hiện tượng di truyền 23

2.1.1 Quy luật phân li 23

2.1.2 Quy luật phân li độc lập 23

2.1.3 Sự tác động của nhiều gen và tính đa hiệu của gen 23

2.1.4 Di truyền liên kết 24

2.1.5 Di truyền liên kết với giới tính 24

2.1.6 Di truyền ngoài NST 25

2.2 Phân loại bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền 25

2.2.1 Bài toán hay bài tập là gì? 25

2.2.2 Phân loại bài tập Tính quy luật hiện tượng di truyền 26

2.3 Các bước khi dạy HS giải bài tập tính quy luật của hiện tượng di truyền theo quy trình G.Polya 28

2.3.1 Bước 1: Xác định yêu cầu – Phân tích yêu cầu và dữ kiện 30

2.3.2 Bước 2: Sơ đồ hóa bài toán– Giải chi tiết ra đáp số 30

2.3.3 Bước 3: Phân tích cách giải và dữ kiện ban đầu 31

2.3.4 Bước 4: Mở rộng bài toán 32

2.4 Vận dụng quy trình giải toán của G.Polya vào từng dạng bài tập 33

2.4.1 Dạng 1: Tìm quy luật di truyền 33

2.4.2 Dạng 2: Quy luật phân li và phân li độc lập 39

2.4.3 Dạng 3: Sự tác động của nhiều gen và tính đa hiệu của gen 43

2.4.4 Dạng 4: Di truyền liên kết (NST thường và NST giới tính) 48

2.4.5 Dạng 5: Di truyền ngoài NST 52

2.4.6 Dạng 6: Kết hợp các quy luật di truyền 56

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 60

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHAM 61

3.1 Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 61

3.1.1 Mục đích thực nghiệm 61

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 61

3.2 Phương pháp và nội dung thực nghiệm sư phạm 61

3.2.1 Phương pháp thực nghiệm 61

3.2.1.1 Đối tượng thực nghiệm 61

3.2.1.2 Tổ chức thực nghiệm 62

3.2.2 Nội dung thực nghiệm chính thức 63

3.2.3 Xử lí kết quả thực nghiệm 63

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 64

3.3.1 Định lượng: 64

3.3.2 Định tính: 71

3.4 Vận dụng giáo án dạy thực nghiệm 73

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 74

PHẦN BA KẾT LUẬN 75

3.1 KẾT LUẬN 75

3.2 KHUYẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

Phụ lục

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.1 Xuất phát từ tình hình phát triển đất nước.

Nước ta vốn là một nước nông nghiệp đang trên đường công nghiệp hóa –hiện đại hóa Trước đây nông nghiệp chiếm tới 80% sản phẩm của nền kinh tế.Ngày nay đang diễn ra sự chuyển dịch trong cơ cấu nền kinh tế quốc dân Dự đoánđến năm 2015, tỉ lệ nhân lực cho nông nghiệp chỉ còn 50% Do vậy, việc ứng dụngcác thành tựu của khoa học kĩ thuật vào nông nghiệp ngày càng có ý nghĩa chiếnlượt, đặc biệt là Sinh học hiện đại

Nguồn nhân lực phục vụ cho nông nghiệp ngày càng phải nâng cao về kiếnthức lý thuyết lẫn thực tiễn Hiện nay, nước ta thiếu hẳn chương trình đào tạo nhữnglao động thành thạo kỹ năng nghề nghiệp, do vậy, đào tạo ra nguồn nhân lực phục

vụ cho yêu cầu đó là một nhiệm vụ cấp bách hiện nay Nguồn nhân lực có liên quanvới sử dụng kiến thức Sinh học nhiều hơn vì ngày nay Sinh học, đặc biệt là Ditruyền học có phạm vi ứng dụng rộng rãi, không chỉ trong các ngành Nông – Lâm –Ngư nghiệp mà cả trong các ngành công nghiệp chế biến, công nghệ thực phẩm, ydược[22]…

1.2 Xuất phát từ sự phát triển của Di truyền học.

Di truyền học ra đời đến nay đã hơn 110 tuổi Suốt thế kỉ XX, Di truyền học

đã phát triển nhanh như vũ bão: trong suốt 20 năm đầu, cứ 10 năm có một sự phátminh lớn và sau đó khoảng cách rút lại còn 2 năm Sự hiểu biết sâu sắc về bản chấtcủa tính di truyền đã có vai trò cách mạng hóa đối với sinh học Đặc biệt trongnhững năm vừa qua, kể từ khi phát minh ra kỹ thuật di truyền, những vấn đề sinhhọc trước đây tưởng chừng khó với tới thì nay đã có bước tiến quan trọng Nhờ đó,

sự thống nhất giữa các nghiên cứu sinh học: từ gen đến protein và tiếp theo là sinh –hóa, sinh – lí của tính trạng Chưa bao giờ sự hiểu biết về bộ gen của nhiều sinh vật

và nhất là của bộ gen người được chi tiết như hiện nay Sự tích lũy một khối lượngkiến thức khổng lồ đã đưa đến nhiều thay đổi căn bản trong tư duy và phương phápluận của Di truyền học nói riêng và Sinh học nói chung

Di truyền học có nhiều ứng dụng hết sức to lớn cho thực tiễn sản xuất của xãhội loài người như “cách mạng xanh” vào những năm 1960 và sự phát triển củacông nghệ sinh học hiện nay Các ứng dụng của công nghệ di truyền tạo nên hàngloạt chuyển đổi sâu sắc trong các chiến lược phát triển của y dược học, trồng trọt,chăn nuôi và nhiều lĩnh vực khác Sự kết hợp kĩ thuật di truyền với các lĩnh vựckhoa học hàng đầu như tin học và hóa học hiện đại sẽ cải biến sinh giới và mở ratriển vọng ứng dụng to lớn [9].

1.3 Xuất phát từ thực tiễn yêu cầu giáo dục và dạy học

Để nâng cao chất lượng giảng dạy, phục vụ sự nghiệp phát triển của đấtnước, trong những năm qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã kiên trì phát động cuộc vậnđộng đổi mới phương pháp nâng cao tính tích cực, sáng tạo của người học trong quátrình dạy học, đó chính là PPDH tích cực

Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạonhân lực, bồi dưỡng nhân tài, điều này chứng tỏ vai trò của giáo dục trong sựnghiệp phát triển đất nước ta trong thời kì hội nhập quốc tế Trong những năm quanền giáo dục nước ta đã đổi mới về mục tiêu, nội dung chương trình SGK, đổi mớiPPDH nhằm tăng tính chủ động và sáng tạo cho HS

Chương trình Sinh học phổ thông giữ nhiệm vụ quan trọng trong việc tạo ranguồn nhân lực cho nông, lâm, ngư nghiệp và y dược về lý thuyết lẫn kĩ năng Kiếnthức SGK bao gồm các kiến thức nền tảng lẫn nâng cao, các thành tựu đã, đang và

sẽ mở ra hướng đi mới cho nền kinh tế nước nhà

Kiến thức lý thuyết Di truyền học đối với học sinh khá hấp dẫn nhưng kiếnthức về bài tập lại khá nặng nề Học sinh thường giải bài tập Di truyền học một cáchngẫu hứng, dựa trên thói quen học vẹt Đa số các em đều bỡ ngỡ trước một bài toán

lạ Sở dĩ có thực trạng trên là do chưa có một quy trình cụ thể cho giải bài tập Ditruyền học

Có thể nói, việc đổi mới PPDH bài tập di truyền và sử dụng các PPDH cónhiều tiềm năng để phát huy cao độ tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS Dovậy, dạy học truyền thống chưa thể mang lại hiệu quả tích cực như trên

Chương II: Tính quy luật của hiện tượng di truyền yêu cầu HS phải nắmđược nhiều kiến thức quan trọng của chương trước – Cơ sở di truyền và biến dị,đồng thời phải hiểu được các quy luật di truyền và vận dụng sáng tạo vào từng dạng

bài tập cụ thể Do vậy, Tính quy luật của hiện tượng di truyền là một nội dung khó,cần được GV đầu tư kĩ lưỡng, HS cũng phải nỗ lực học tập.

Trong học tập, dạy HS suy nghĩ tốt hơn dạy cho HS suy nghĩ về cái gì vì tính chất chung của yêu cầu giải toán là sự sáng tạo [14, tr.3], đây là một cách rất tốt để

dạy bài tập Sinh học nói chung và bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền nóiriêng

1.4 Xuất phát từ khả năng ứng dụng của quy trình Polya.

Việc đổi mới phương pháp dạy và học theo hướng tích cực là cần thiết, nhằmhướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học thụ động, cụ thể là: pháthuy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của người học Đáp ứng được yêu cầu

về con người về tri thức trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước,bắt kịp xu thế đổi mới phương pháp hiện đại; hình thành và phát triển những giá trịnhân cách tích cực; năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hoạt động sáng tạo

Đã nhiều năm trôi qua, tư tưởng nhưng tư tưởng sư phạm của G.Polya(13/12/1888 – 7/9/1985) vẫn còn giá trị rất to lớn cho Toán học nói chung và các

ngành có vận dụng toán học nói riêng Theo ông, GV phải đặt lên hàng đầu việc rèn

luyện tư duy, phát triển kĩ năng sáng tạo [14, tr.3] cho HS Bộ 03 quyển sách của

G.Polya đã được xuất bản từ lâu:

- Giải một bài toán như thế nào? Xuất bản năm 1945

- Toán học và những suy luận có lý, Xuất bản năm 1953

- Sáng tạo toán học, Xuất bản năm 1964.

nhưng nó luôn cần thiết cho hầu kết các GV không những Toán học mà còn ở cácmôn học khác như Sinh học, Vật Lý, Hóa học, … Đặc biệt là GV dạy bậc THPT

Qua nghiên cứu ban đầu, quy trình giải toán của Polya có khả năng giúp HSgiải bài tập Di truyền học một cách nhanh chóng và khoa học Đặc biệt, sử dụngquy trình giải toán của Polya theo một cách thích hợp sẽ góp phần tích cực hóa hoạtđộng nhận thức, rèn luyện các kỹ năng tư duy như: phân tích, tổng hợp, so sánh,khái quát hóa của HS nhằm nâng cao chất lượng dạy và học cũng như khả năng vậndụng kiến thức di truyền học Sinh học 12 vào thực tiễn cuộc sống một cách có hiệuquả

Từ những nhận định trên, chúng tôi chọn đề tài “Vận dụng quy trình giải

toán của G.Polya nâng cao kĩ năng giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền Sinh học 12 cho học sinh phổ thông” nhằm nâng cao chất lượng dạy học Di

truyền học Sinh học 12

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Vận dụng quy trình giải toán của Polya vào giải bài tập Tính quy luật củahiện tượng di truyền Sinh học 12 Thiết kế giáo án phù hợp để dạy các bài thuộcchương II Tính quy luật của hiện tượng di truyền theo tư tưởng G.Polya

III KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình giải toán của Polya trong giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu vận dụng hợp lí quy trình giải toán của Polya để giải bài tập chương II:Tính quy luật của hiện tượng di truyền Sinh học 12 thì sẽ giúp học sinh học tập mộtcách chủ động, tích cực, sáng tạo hơn, qua đó phát triển tư duy, nâng cao kĩ nănggiải bài tập của HS và nâng cao chất lượng dạy học môn Sinh học ở trường phổthông

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

5.1 Nghiên cứu cấu trúc nội dung phần năm: Di truyền học Sinh học 12nâng cao, cơ sở của việc vận dụng quy trình Polya vào giải các dạng bài tập chươngII: Tính quy luật của hiện tượng di truyền Sinh học 12

5.2 Tìm hiểu thực trạng dạy và giải bài tập chương II: Tính quy luật của hiệntượng di truyền Sinh học 12 ở trường THPT hiện nay

5.3 Nghiên cứu các bài tập chương II: Tính quy luật của hiện tượng ditruyền đã cho ở các kì thi Đại học – Cao Đẳng, phân loại và giải chi tiết theo quytrình Polya

5.4 Xây dựng giáo án dạy học chương Tính quy luật của hiện tượng ditruyền để dạy lý thuyết thông qua dạy bài tập, rèn luyện HS sử dụng quy trình Polyavào giải bài tập chương một cách sáng tạo

5.5 Thực nghiệm vận dụng quy trình Polya vào giải bài tập chương II: Tínhquy luật của hiện tượng di truyền Sinh học 12 ở một số trường THPT trên địa bàntỉnh Đồng Tháp và Tiền Giang

5.6 Rút ra kết luận về tính khả thi của việc vận dụng quy trình Polya vào giảibài tập chương II: Tính quy luật của hiện tượng di truyền Sinh học 12

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện đề tài này chúng tôi sử dụng phối hợp các phương pháp sau:

6.1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu các loại tài liệu về chủ trương, đường lối của Đảng, chính sáchpháp luật của Nhà nước trong công tác giáo dục

Nghiên cứu tổng quan các tài liệu lý luận dạy học, các giáo trình, đặc biệt làcác tài liệu về quy trình Polya và vận dụng quy trình Polya vào dạy học

Nghiên cứu cấu trúc, nội dung phần Di truyền học Sinh học 12 và bài tậpchương II: Tính quy luật của hiện tượng di truyền

Nghiên cứu các luận án, luận văn, các bài báo khoa học có liên quan đến đềtài

6.2 Phương pháp điều tra

Điều tra thực trạng dạy học bài tập chương II: Tính quy luật của hiện tượng

di truyền Sinh học 12 và sử dụng quy trình Polya vào giải các dạng bài tập Sinh học

12, trao đổi trực tiếp với GV ở các trường THPT trong một số tỉnh để thu thậpthông tin về tình hình DH phần kiến thức nêu trên

6.3 Phương pháp thực nghiệm

Thực nghiệm vận dụng quy trình Polya vào giải bài tập chương II: Tính quyluật của hiện tượng di truyền Sinh học 12 ở một số trường THPT để xác định tính

khả thi của quy trình đồng thời điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp để quytrình có thể được vận dụng trên diện rộng.

6.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng các phép thống kê để xử lí số liệu thu được trong khảo sát và thựcnghiệm sư phạm (các công thức được trình bày cụ thể trong chương Thực nghiệm

sư phạm)

6.5 Phương pháp chuyên gia.

Khi thực hiện đề tài này chúng tôi trao đổi xin ý kiến với Thầy hướng dẫn,các chuyên gia cùng các đồng nghiệp có kinh nghiệm

VII KẾT QUẢ CỦA LUẬN VĂN

- Hệ thống hóa cách giải bài tập chương II: Tính quy luật của hiện tượng ditruyền Sinh học 12, bài tập thi Tốt nghiệp THPT và bài tập thi Đại học – Cao Đẳngphần Tính quy luật của hiện tượng di truyền theo quy trình giải toán của Polya

- Thiết kế giáo án dạy học bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền theo

tư tưởng sư phạm của Polya

- Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp sau vềdạy học lý thuyết thông qua dạy bài tập cho các nội dung liên quan đến bài tậpthuộc phần Di truyền học Sinh học 12

VIII CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Phần mở đầu

Phần nội dung gồm 3 chương:

Chương I: Cơ sở lý luận và thực tiễn.

Chương II: Vận dụng quy trình giải toán của G.Polya vào dạy học giải bài

tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

Chương III: Thực nghiệm sư phạm.

Phần kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Về dạy học Di truyền học và Tính quy luật của hiện tượng di truyền ở trường THPT.

Ở SGK Sinh học 12 nâng cao, phần năm Di truyền học được trình bày qua 5chương gồm 27 bài [1] Nội dung đề cập đến những vấn đề đã học trong chươngtrình lớp 9 và bổ sung nhiều vấn đề mới, đi sâu hơn vào bản chất quá trình Nộidung SGK biên soạn hướng đến các hoạt động của HS [8, tr.7] Cụ thể:

Chương I: Cơ chế di truyền và biến dị gồm 7 bài lý thuyết, 1 bài Bài tậpchương I và 2 bài thực hành

Chương II: Tính quy luật của hiện tượng di truyền gồm 7 bài lý thuyết, 1 bàiBài tập chương II và 1 bài thực hành

Chương III: Di truyền học quần thể gồm 2 bài

Chương IV: Ứng dụng di truyền học gồm có 3 bài

Chương V: Di truyền học người gồm có 3 bài

Việc trình bày như trên phù hợp với nội dung, đảm bảo tính kế thừa, pháttriển, tăng cường khả năng nhận thức của HS, đặc biệt biên soạn SGK lần này cónhiều đổi mới theo hướng tự học, trong mỗi bài đều có lệnh tạo tình huống suy nghĩcho HS, HS phải tự giải dưới sự hướng dẫn của GV

Trong quá trình giảng dạy, sau mỗi bài học, mỗi chương HS có thể vận dụngkiến thức bài học vào thực tế và rõ nhất vào các bài luyện tập để từ đó HS đạt đượckết quả cao trong học tập Trong những năm học gần đây việc kiểm tra đánh giá HS

đã được thay đổi theo hướng sử dụng trắc nghiệm khách quan nên trong quá trìnhdạy học chương “Tính quy luật của hiện tượng di truyền” nhận thấy cần phải có sựthay đổi PPDH thích hợp sao cho HS có thể phát triển, rèn luyện được nhiều kĩnăng đặc biệt là các kĩ năng tư duy

1.2 Quan niệm về dạy và giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

Thông qua nghiên cứu, trao đổi với nhiều giáo viên có kinh nghiệm, trongdạy học thực tế hiện nay, không ít giáo viên còn mắc một số quan niệm sai lầmtrong dạy học bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

- Dạy càng nhiều kiến thức, chất lượng càng cao Thực tế không phải vậy,

trong quá trình dạy học, cần thiết nhất là phải biết học HS những gì? GV hướng dẫn

HS những gì HS cần đạt chứ không phải hướng dẫn HS tìm hiểu những gì giáo viênbiết Tình trạng trên vẫn đang tồn tại trong GV rất nhiều vì tư tưởng “khoe” kiếnthức, dạy nhiều kiến thức khó để chứng tỏ GV giỏi.

- Tuy có sự đổi mới PPDH nhưng đa số vẫn sử dụng PPDH với GV là người

dạy, HS là người học đơn thuần, dẫn đến kiểu truyền thụ một chiều, học thụ động.

Thay vào đó, GV phải chuyển từ vai trò của người đơn thuần truyền thụ kiến thứcsang vai trò của người tổ chức nhận thức cho HS GV phải nắm bắt được nhu cầucủa HS và tổ chức để HS quản lý được thời gian của mình, có tính đến sự khác biệtmỗi HS, đồng thời động viên HS tích cực tham gia vào quá trình nâng cao năng lựcnhận thức và tư duy, chỉ dẫn và giúp đỡ HS phát triển các kỹ năng học tập độc lậpnhư tự quyết định, tự tìm kiếm và xử lý thông tin, tự đánh giá năng lực và chấtlượng học tập của mình để HS có thể là người tự học tiếp tục phát triển sau này

và suốt đời

- Thiếu khuyến khích tư duy độc lập, phê phán, sáng tạo Trước hết, GV phải

rèn luyện cho HS biết tư duy độc lập, khuyến khích HS dám tư duy độc lập, không

sợ sai, không sợ trái bài toán mẫu của GV Bên cạnh đó, GV hướng cho HS phảitránh tư duy rập khuôn vì tư duy rập khuôn tạo ra con người thụ động, dựa dẫm, cảntrở sự phát triển năng lực tự học, tự hoàn thiện của HS Chú trọng phát triển ở HS tưduy độc lập vì tư duy độc lập được hình thành vững chắc, không chấp nhận giới hạnbất biến của chân lý cũ, đó chính là sản phẩm mà giáo dục nước ta đang muốnhướng đến Thiếu phẩm chất này, HS dễ trở thành kẻ lệ thuộc, chỉ quen làm theo,kém sáng tạo Khuyến khích tư duy độc lập ở HS, đó phải xem là khâu đột phátrong đổi mới PPDH

- Trong dạy học, GV lẫn HS tốn nhiều thời gian để tìm hiểu những lý thuyết

suông, mang lại hiệu quả tư duy thấp, HS phải học học nhiều, nhớ ít GV không

mang nặng nhiệm vụ truyền thụ kiến thức mà làm nhiệm vụ tổ chức nhận thức cho

HS, nghĩa là HS tự tìm kiến thức cùng cách ứng dụng sáng tạo kiến thức để giảiquyết vấn đề được đặt ra

Bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền cần cung cấp cho HS nhữngkiến thức, kỹ năng, phương pháp phổ thông cơ bản và thiết thực HS kiến tạo trithức, rèn luyện kỹ năng, đó là cơ sở để thực hiện các mục tiêu về các phương diệnkhác Để đạt được mục tiêu quan trọng này, bài tập Tính quy luật của hiện tượng di

truyền cần trang bị cho học sinh một hệ thống vững chắc các kiến thức, kỹ năng vàphương pháp toán học phổ thông cơ bản, hiện đại, sát với thực tiễn, theo tinh thầngiáo dục tổng hợp; đồng thời bồi dưỡng cho HS khả năng vận dụng những hiểu biếtToán học vào việc giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền nói riêng, bàitập Sinh học nói chung.

Bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền trong dạy học Sinh học THPTchiếm vị trí quan trọng có khả năng truyền tải kiến thức mới, ôn tập củng cố hoànthiện kiến thức, nâng cao kiến thức vận dụng sáng tạo Hiện nay, bài tập Tính quyluật của hiện tượng di truyền thường dùng để củng cố, và kiểm tra, đánh giá

Nhưng dùng bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền để dạy học kiến thức mới trong chương Tính quy luật của hiện tượng di truyền thì chưa được chú ý tới Nếu vận dụng được dạng bài tập này vào dạy bài mới thì có thể tăng cường khả

năng tư duy, tính đột phá cao, chuyển từ dạy học truyền thống thành dạy học sángtạo

Bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền nếu xây dựng và sử dụng hợp

lý sẽ nâng cao được năng lực tự học phát huy được tính sáng tạo của HS là phươngtiện tốt giúp HS chủ động tích cực tiếp thu kiến thức mới, hình thành kiến thức có

hệ thống mặt khác giúp HS rèn luyện tư duy logic một cách có hiệu quả

1.3 Tư tưởng sư phạm của G.Polya về dạy học giải bài tập Toán

Nhìn chung tư tưởng chủ đạo của G.Polya là tập trung vào các hoạt động củatrò; trò tự nghiên cứu, tìm tòi, khám phá; tăng cường giao lưu trao đổi giữa trò vàtrò

Theo G.Polya [12], điều quan trọng nhất trong dạy học là dạy cách học Conngười cần không ngừng tự hoàn thiện bản thân, những điều học được ở trườngkhông thể đáp ứng được yêu cầu thực tế của xã hội, nên năng lực tự học là yếu tốquan trọng dẫn tới thành công Dạy cách nghĩ hơn là dạy nghĩ về cái gì, việc giúpngười học rèn luyện năng lực tư duy quan trọng hơn là dạy cách giải quyết một vấn

đề cụ thể

Việc dạy – học bài tập toán ở trường THPT phải nhấn mạnh tối đa mặtphương pháp của quá trình giải toán Algôrit hóa quá trình giải toán là tư tưởng cốtlõi của Polya trong quá trình dạy học giải bài tập toán [8, tr.12] Polya theo đuổimục đích cơ bản là xây dựng một hệ thống dạy học giải bài tập toán tạo khả năng

kích thích tính chủ động, sáng tạo của HS, lôi cuốn HS vào giải toán, thôi thúc HSsuy nghĩ về các phương pháp giải và cách sử dụng chúng

Theo G.Polya [12, tr.4], HS cũng có những thuận lợi đặc biệt Và tất nhiên,những thuận lợi này sẽ mất đi nếu HS xem toán học như là một môn học mà sau kìthi cuối cùng càng quên nhanh càng tốt [….] Chừng nào HS đã thích thú toán học

và khó mà quên nó thì rất có thể toán học đã chiếm một vị trí quan trọng trong đời

HS đó

Polya luôn ám ảnh bởi câu hỏi: “Cách giải này đúng thật, nhưng có một

cách giải khác không? […] Làm thế nào tự mình phát hiện ra được?”[12, tr.5] Sau

khi giải một bài toán cụ thể còn có một sự tò mò sâu sắc hơn, một mong muốn hiểuđược những đường lối và phương tiện, cách lập luận và quá trình dẫn đến cách giải

Theo tư tưởng đó, một HS sau khi giải xong một bài toán, sẽ nảy sinh ngaytrong đầu HS đó một bài toán khác, đó là: “Làm thế nào dùng bài toán vừa giải đểgiải bài toán khác khó hơn?” Thực sự HS khó mà biết được có bao nhiêu cách giảicho 1 bài toán và sẽ gặp một bài toán mới khi giải xong một bài toán; làm thế nàogiải được bài toán mới nảy sinh?

Để rèn luyện kĩ năng tư duy cho HS, cách tốt nhất là kích thích HS tư duychứ không phải dạy HS tư duy theo lối nào GV giúp đỡ HS là nhiệm vụ mà GVnhất thiết phải làm [12, tr.9] HS thu được càng nhiều càng tốt kinh nghiệm độc lậpthực hiện nhiệm vụ Tuy nhiên, nếu HS đứng trước một bài toán khó mà GV cứ bắt

HS phải suy nghĩ trong khi HS không nhận được bất kì giúp đỡ nào, hoặc giúp đỡquá ít thì sự suy nghĩ, khả năng tư duy của HS xem như “dã tràng xe cát”, nhiệm vụthất bại hoàn toàn GV phải là người giúp đỡ HS một cách vừa phải, không quánhiều, không quá ít và như vậy, GV để lại cho HS một công việc hợp lý Nếu nănglực của HS bị hạn chế GV ít nhất cũng phải làm cho HS đó có cảm giác rằng những

gì HS đó thu được chính là do HS đó tự làm lấy Do đó, sự giúp đỡ HS của GV phảikín đáo và có nghệ thuật Nghệ thuật đó thể hiện trong vấn đề nhiệm vụ mà mà GVnêu ra và không ép HS thực hiện theo ý mình [12, tr.9]

Theo Polya, giải một bài toán cần thực hiện qua 4 bước [12, tr.189]:

I Hiểu rõ bài toán

II Xây dựng một chương trình giải toán.

- Tìm hiểu sự liên hệ giữa các dữ kiện và cái chưa biết (ẩn)

- Có thể phải xét đến những bài toán phụ nếu chưa tìm được trực tiếp sự liên

hệ đó.

- Cuối cùng phải xây dựng một chương trình, một dữ kiện và cách giải III Thực hiện chương trình.

IV Khảo sát lời giải đã tìm được.

Nói cách khác, để giải một bài toán hoàn chỉnh, cần phải trả lời trong tư duynhững câu hỏi tương ứng với các bước của quy trình cụ thể như sau:

* Tìm hiểu bài toán

- Xác định ẩn số, dữ kiện, điều kiện của bài toán? Những yếu tố có thể thỏamãn điều kiện bài toán? Điều kiện có đủ để xác định ẩn, thừa, thiếu, hay mâuthuẫn?

- Vẽ sơ đồ hoặc hình vẽ để phản ánh bài toán

- Sử dụng các kí hiệu thích hợp, có thể biểu diễn các điều kiện, dữ kiện thànhcông thức được không? Phân biệt rõ các phần của điều kiện

* Tìm tòi lời giải bài toán

- Bạn đã gặp bài toán nào tương tự thế này chưa? Hay ở một dạng hơi khác?

- Bạn có biết một định lý, một bài toán liên quan đến bài toán này không?

- Hãy xét kỹ cái chưa biết, và thử nhớ xem có bài toán nào có cùng cái chưabiết không?

- Đây là bài toán mà bạn đã có lần giải nó rồi, bạn có thể áp dụng được gì ởnó? Phương pháp? Kết quả? Hay phải đưa thêm yếu tố phụ vào mới áp dụng được?

- Hãy xét kỹ các khái niệm có trong bài toán và nếu cần hãy quay về các địnhnghĩa

- Nếu bạn chưa giải được bài toán này, hãy thử giải một bài toán phụ dễ hơn

có liên quan, một trường hợp riêng, tương tự, tổng quát hơn? Hãy giữ lại một phầngiả thiết khi đó ẩn được xác định đến chừng mực nào? Từ các điều đó bạn có thể rút

ra được điều gì có ích cho việc giải bài toán? Với giả thiết nào thì bạn có thể giảiđược bài toán này?

- Bạn đã tận dụng hết giả thiết của bài toán chưa?

* Giải bài toán

Thực hiện lời giải mà bạn đã đề ra Bạn có nghĩ rằng các bước là đúng? Bạn

có thể chứng minh nó đúng?

* Khai thác bài toán

- Bạn có nghĩ ra một hướng khác để giải bài toán? Lời giải có ngắn hơn, đặcsắc hơn

- Bạn đã áp dụng cách giải đó cho bài toán nào chưa?

- Bạn có thể áp dụng bài toán này để giải các bài toán khác đã biết?

- Mở rộng bài toán như thế nào?

1.4 Sử dụng phương pháp tích cực trong dạy học giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

Với bản chất của bài tập toán Tính quy luật của hiện tượng di truyền là dùngthuật toán để mô hình hóa mối quan hệ logic giữa các đặc điểm, tính chất của đốitượng sao cho khi tìm đáp số, HS phải phân tích làm rõ các mối quan hệ đó bằngcác đại lượng cụ thể và các nguyên tắc cơ bản của việc giải bài toán

Dạy học theo phương pháp tích cực có nhiều ưu điểm:

HS được đặt vào tình huống có vấn đề chứ không phải được thông báo trithức có sẵn Do vậy, HS hoạt động tự giác, tích cực, … tận lực huy động tri thức

và khả năng của mình để phát hiện và giải quyết vấn đề chứ không phải chỉ nghe

GV giảng một cách thụ động Để làm được điều này, HS phải tự lực nghiên cứu tàiliệu liên quan đến nội dung bài toán để nhận thức rõ giả thiết, mỗi giả thiết là mộtnội dung tri thức cần học, Bên cạnh đó, HS cũng huy động được những kiến thức đã

có ở những lớp trước hay bài trước, dựa vào kinh nghiệm bản thân để thiết lập nênmối quan hệ giữa các giả thiết và giải bài toán

Mâu thuẫn giữa yêu cầu nhận thức với tri thức kinh nghiệm đã có là động lựcthúc đẩy HS tham gia vào hoạt động Điều này không chỉ làm cho HS lĩnh hội đượctri thức từ kết quả của quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề mà còn làm cho HSphát triển khả năng tư duy

Quá trình HS phát hiện và giải quyết vấn đề theo Đinh Thị Thu Hằng[8,tr.10] có thể khái quát thành 4 bước sau:

Bước 1: Phát hiện – Thâm nhập vấn đề

- Phát hiện vấn đề từ một tình huống (thường GV nêu bằng câu hỏi, bài tập)

- Giải thích tình huống để hiểu đúng vấn đề đặt ra

- Phát biểu vấn đề và đặt mục đích giải quyết vấn đề đó

Đối với quá trình dạy học giải bài tập, việc Phát hiện – Thâm nhập vấn đềcòn xuất hiện trong nhiều tình huống:

- Phát hiện cấu trúc của bài toán, vấn đề: Điều gì đã có, được sử dụng? Điều

gì cần phải tìm, phải xác định?

- Phát hiện con đường giải quyết bài toán

- Phát hiện sai lầm, nhược điểm trong lời giải

Bước 2: Tìm giải pháp, tìm cách giải quyết vấn đề:

Việc này thường được thực hiện theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.1: Sơ đồ tìm cách giải quyết vấn đề

Có thể nói, bước này là giai đoạn định hướng tìm kiếm giải pháp cụ thể có thể có, từ đó làm cơ sở tìm giải pháp đúng và phù hợp

Bước 3: Trình bày giải pháp

HS trình bày lại toàn bộ giải pháp từ việc phát hiện vấn đề cho tới trình bày nội dung các giải pháp để từ đó làm cơ sở để tìm ra giải pháp phù hợp

Bước 4: Nghiên cứu sâu giải pháp:

- Sau khi đã tìm ra giải pháp, có thể tiếp tục tìm thêm những giải pháp khác,

so so sánh chúng với nhau để tìm giải pháp hợp lý nhất

- Đề xuất những vấn đề có mối liên quan nhờ xét tương tự, khái quát, lật ngược vấn đề và giải pháp cụ thể nếu có

- Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả

1.5 Vận dụng tư tưởng sư phạm của G.Polya vào việc giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

1.5.1 Liên môn Toán - Sinh

Trong giai đoạn giáo dục hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệthông tin và công nghệ sinh học đã tạo nên một nền kinh tế tri thức Nhu cầu của xãhội cũng như nhu cầu của nền kinh tế tri thức đòi hỏi con người phải có năng lực ởnhiều lĩnh vực, phải làm việc đa ngành Do vậy, trong dạy học, vấn đề liên môntrong dạy học càng phải được quan tâm nhiều hơn, chú trọng hơn Theo nghiên cứucủa một số tác giả [8, tr.16], có 3 mức độ liên môn là kết hợp, tổ hợp và tích hợphoàn toàn

Hình thức kết hợp là hình thức đưa ra nội dung chung cho 2 hay nhiều mônhọc khác nhau, đồng thời vẫn duy trì các quá trình học tập riêng lẽ nhằm giúp cho

HS lập được những mối liên hệ giữa các kiến thức đã lĩnh hội

Hình thức tổ hợp là hình thức phối hợp các quá trình học tập của 2 hay nhiềumôn học khác nhau, đặc biệt có sự kết hợp chặc chẽ giữa các nội dung môn học dầndần dẫn đến sự hợp nhất giữa các môn học

Hình thức tích hợp hoàn toàn là hình thức mà các môn học hòa vào nhauhoàn toàn, không còn môn riêng

Căn cứ vào tình hình dạy – học hiện nay, việc giải Tính quy luật của hiện

tượng di truyền theo chúng tôi nên thực hiện liên môn theo hình thức kết hợp và tư

tưởng của Polya không chỉ là cầu nối mà còn là phương thức tốt nhất để thực hiệnquá trình dạy học liên môn Toán – Sinh [8]

Có nhiều tài liệu dùng cho việc dạy học môn Sinh học đã đề cặp đến cáccông thức toán học dùng để giải bài tập Sinh học [8], [9], [10], [19]… Tuy nhiên,việc hướng dẫn HS sử dụng từng phép toán cho từng dạng bài tập cụ thể còn rời rạc,chủ yếu là công nhận công thức Một số dạng bài tập chưa nêu rõ công thức giải,

HS chưa vận dụng được các công thức vào đúng chỗ của nó Vì vậy, trong quá trìnhliên môn Toán - Sinh, cần khuyến khích HS dựa trên cơ sở của quy trình sinh học,kết hợp với suy luận toán học để tự tìm lấy công thức, phương pháp giải phù hợp,hay nói cách khác, cần rèn luyện và phát triển tư duy liên môn Toán-Sinh cho HS

Trong nghiên cứu và giảng dạy môn Sinh học nói chung, đặc biệt là Tínhquy luật của hiện tượng di truyền nói riêng, sự tham gia của Toán học ngày càng

sâu sắc và quan trọng Theo Ănghen “Mọi khoa học chỉ trở thành khoa học thực sựkhi có sự thâm nhập của toán học”, Sinh học cũng không thể là ngoại lệ Chẳng hạn,người đặt nền móng cho cơ sở di truyền học là G.Menđen (1809-1882) cũng đã dựatrên các tính toán xác suất để giúp ông tìm ra các quy luật di truyền Hay Hardy vàVanbec đã dùng Toán học độc lập tìm ra định luật cơ bản trong di truyền quần thể

mà sau này được gọi là định luật Hardy-Vanbec

Đối với HS, Toán học là một môn học trí tuệ, giúp HS rất nhiều trong việcrèn luyện tư duy, phương pháp suy luận, nâng cao năng lực trí tuệ Ngoài ra Toánhọc còn giúp HS rèn luyện tính cần cù, siêng năng, ý chí vượt khó, … Những vấn

đề trên càng cho thấy sự cần thiết của Toán học cho Sinh học trong trường THPThiện nay

1.5.2 Vận dụng tư tưởng của G.Polya trong giải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền

Vận dụng tư tưởng sư phạm của G.Polya trong việc dạy học giải bài tập Sinhhọc hiện nay là một phương thức vận dụng các mối quan hệ liên môn trong dạy học.Đặc biệt, đối với bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền là một nội dung bàitập dựa trên quy luật di truyền, do vậy, hiểu về quy luật (Sinh học) và áp dụng đúngcác suy luận (Toán học) thì mới có thể giải bài tập một cách chính xác và đơn giản

Ví dụ 1: Tìm số loại giao tử tối đa có thể được tạo ra khi cơ thể có kiểu gen

AaBBDdee giảm phân, biết rằng các gen nằm trên NST, không phát sinh đột biến

và phân li độc lập nhau (bài tập Phân li độc lập)

Phân tích – Lên kế hoạch – Giải – Mở rộng:

Yêu cầu (ẩn số): Tìm số loại giao tử tối đa

Dữ kiện: của kiểu gen AaBBDdee

Dữ kiện giới hạn: các gen nằm trên NST, không phát sinh đột biến và phân liđộc lập nhau

Kiến thức cơ sở (đã biết): quy luật phân li “Mỗi giao tử chỉ chứa 01 alen củacặp”

Kiến thức cần khám phá (chưa biết): Kiểu gen có 4 cặp alen, các cặp phân liđộc lập, kiểu gen mỗi giao tử phải chứa 1 alen của cặp  Phát thảo dựa trên kiếnthức đã biết: Theo sơ đồ Aurbac ta có:

Vậy có tối đa 4 loại giao tử.

Mở rộng: Các giải này đã thỏa đáng chưa? Phù hợp với bài toán này nhưng

có phù hợp với bài toán khác không? Chẳng hạn kiểu gen AaBbDdEe?

Suy luận nâng cao: Theo sơ đồ Aurbac ta có:

Kiểu gen Aa (1 cặp di hợp) tạo 2 loại giao tử hay 21 = 2 giao tử

Kiểu gen AaBb (2 cặp di hợp) tạo 4 loại giao tử hay 22 = 4 giao tử

Khái quát: Kiểu gen có n cặp di hợp tạo 2n giao tử

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền có sự kết hợp liên môn Toán –Sinh nên là một dạng bài tập đặc thù Về dạy học bài tập hiện nay chưa được chútrọng do nhiều nguyên nhân khác nhau, bài tập Tính quy luật của hiện tượng ditruyền lại có vai trò rất quan trọng trong quá trình hình thành kiến thức của HS Bêncạnh đó, quy trình Polya có vai trò rất to lớn trong việc hình thành kĩ năng giải bàitập Sinh học cho HS Qua khảo sát bước đầu, việc vận dụng quy trình Polya vàogiải bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyền cho HS là một việc cấp thiết cótác dụng nâng cao kĩ năng giải bài tập cho HS Bên cạnh đó, HS có thể tránh xuhướng toán học hoá các kiến thức Sinh học vì Sinh học là một ngành khoa học đặcthù

CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG QUY TRÌNH GIẢI TOÁN CỦA G.POLYA

VÀO DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP TÍNH QUY LUẬT CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN

Để có thể vận dụng hợp lí quy trình Polya vào dạy học giải bài tập Tính quyluật của hiện tượng di truyền, chúng tôi thiết kế và sử dụng quy trình thực hiệnnghiên cứu như sau:

Sơ đồ 2.1 Dạy học theo Quy trình Polya

Theo sơ đồ 2.1, để thiết kế giáo án dạy học hợp lí, chúng tôi dựa vào các căn

cứ chính là: Mục tiêu kiến thúc, kĩ năng của chương II “Tính quy luật của hiệntượng di truyền”, các dạng bài tập của chương và Quy trình Polya

Sau khi thiết kế được giáo án chúng tôi vận dụng giáo án vào dạy thựcnghiệm Trong quá trình dạy thực nghiệm, nếu có phát sinh vấn đề mới, chúng tôichỉnh sửa giáo án lần 1

Tiến hành kiểm tra sau khi dạy thực nghiệm để kiếm chứng hiệu quả dạy họctheo Quy trình Polya Từ kết quả kiểm tra, thông qua phân tích định tính và địnhlượng, chúng tôi đưa ra các kết luận Trên cơ sở các kết luận đó, chúng tôi tiến hànhđiều chỉnh giáo án để dạy học lần 2, điều chỉnh dạy thực nghiệm và các kiểm trađánh giá hợp lí hơn cho các đối tượng HS

Dạy thực nghiệm

Các dạng bài tập Mục tiêu

2.1 Mục tiêu kiến thức và kĩ năng cần đạt của HS trong quá trình học tập chương II Tính quy luật của hiện tượng di truyền

2.1.1 Quy luật phân li.

a Về kiến thức:

Hiểu và vận dụng được nội dung quy luật phân li

Biết được đối tượng, phương pháp nghiên cứu của Menđen

Giải thích được cơ sở tế bào học của quy luật và tính đa dạng về kiểu hìnhcủa loài

Hiểu và vận dụng được phép lai phân tích

Phân biệt được trội hoàn toàn và trội không hoàn toàn

b Về kĩ năng:

Viết được sơ đồ lai phép lai 1 tính

Tính được kiểu gen, kiểu hình đời sau theo quy luật Phân li

Tính được xác suất hình thành kiểu hình đời sau của phép lai 1 tính

Biện luận tìm kiểu gen và kiểu hình của P

2.1.2 Quy luật phân li độc lập

a Về kiến thức:

Hiểu và vận dụng được nội dung quy luật phân li độc lập

Giải thích được cơ sở tế bào học của quy luật

Vận dụng được các công thức do Menđen khái quát

b Về kĩ năng:

Viết được sơ đồ lai phép lai 2 tính

Kết hợp được các phép lai nhiều tính với nhiều phép lai 1 tính

Tính được kiểu gen, kiểu hình đời sau theo quy luật Phân li độc lập

Tính được xác suất hình thành kiểu hình đời sau của phép lai hai và nhiềutính

Biện luận tìm kiểu gen và kiểu hình của P

2.1.3 Sự tác động của nhiều gen và tính đa hiệu của gen

a Về kiến thức:

Hiểu được sự phức tạp trong mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình

Hiểu và trình bày được sự tác động của nhiều gen không alen lên 1 tínhtrạng

Biết được tác động của 1 gen lên nhiều tính trạng

Hệ thống được các kiểu tương tác gen phổ biến

Biện luận tìm kiểu gen và kiểu hình của các phép lai theo các quy luật tươngtác không alen

Viết được sơ đồ lai di truyền liên kết hoàn toàn và không hoàn toàn

Hoàn thiện được phép lai phân tích trong các trường hợp di truyền đã học:phân li, phân li độc lập, tác động nhiều gen không alen, liên kết hoàn toàn và khônghoàn toàn

Tính được kiểu gen và kiểu hình của đời sau trong phép lai kết hợp phân liđộc lập với di truyền liên kết

Biện luận tìm được kiểu gen và kiểu hình của các phép lai phức tạp

2.1.5 Di truyền liên kết với giới tính

a Về kiến thức:

Biết được sự di truyền liên kết với giới tính

Giải thích được kết quả di truyền màu mắt của ruồi giấm, bệnh mù màu vàbệnh máu khó đông

Trình bày được đặc điểm di truyền của các tính trạng liên kết với NST giớitính X và Y.

Biết được sự di truyền theo tế bào chất

Giải thích được sự di truyền theo dòng mẹ

Nêu được sự khác nhau giữa di truyền NST và di truyền ngoài NST

b Về kĩ năng:

Phân biệt được sự di truyền NST và di truyền ngoài NST

So sánh được sự khác nhau trong các quy luật di truyền

2.2 Phân loại bài tập về Tính quy luật của hiện tượng di truyền

2.2.1 Bài toán hay bài tập là gì?

Theo Polya [14, tr119], bài toán đặt ra sự cần thiết phải tìm kiếm một cách ý

thức phương tiện thích hợp để đạt tới một mục đích trông thấy rõ ràng nhưng không thể thấy được ngay Giải bài toán tức là tìm ra phương tiện đó.

Theo Polya, có nhiều cách phân loại bài toán, nhưng cách phân loại tổng quá

nhất là cách phân loại thành 2 bài toán là bài toán tìm tòi và bài toán chứng minh

Theo chúng tôi, trong một bài toán Tính quy luật của hiện tượng di truyền,

thường chứa các thành phần đặc trưng của nó Ẩn hay yêu cầu của bài toán có thể

được phân tích thành các yếu tố mà khi thỏa mãn được các yếu tố đó, tức là bài toánđược giải

Ví dụ:

Ẩn hay yêu cầu Thành phần của ẩn cần thỏa mãn

Tính tỉ lệ kiểu hình X nào đó ở thế hệ F1

(1) Quy luật di truyền nào chi phối tínhtrạng đang xét?

(2) Phép lai đang xét?

(3) Tỉ lệ kiểu gen F1 như thế nào?

2.2.2 Phân loại bài tập về Tính quy luật hiện tượng di truyền.

Căn cứ theo sự phân tích trên, tham khảo một số cách phân loại bài tập ditruyền trong chương Tính quy luật của hiện tượng di truyền trong chương trình Sinhhọc 12 và các kì thi Đại học, cao đẳng [3], [10], [19], chúng tôi nhận thấy có thể xétđược 2 dạng bài tập:

Dạng 1: Bài tập đã biết quy luật di truyền

Dạng 2: Bài tập chưa biết quy luật di truyền

* Nếu theo yêu cầu về sự tìm tòi, có thể chia thành 4 dạng:

Dạng 1: Xác định kiểu gen, kiểu hình đời P

Dạng 2: Xác định kiểu gen, kiểu hình đời F1 hoặc F2 hoặc FB,

Dạng 3: Tính tỉ lệ kiểu gen, kiểu hình đời F1 hoặc F2 hoặc FB,

Dạng 4: Tính xác suất biểu biện kiểu gen, kiểu hình đời F1 ; F2 hoặc FB,

* Đinh Thị Thu Hằng [8] đã phân bài tập Tính quy luật của hiện tượng di truyềnthành 4 dạng bài tập sau:

Dạng 1: Lai một cặp tính trạng do 1 cặp gen chi phối

Dạng 2: Lai một cặp tính trạng do 2 gen chi phối (tương tác gen)

Dạng 3: Lai hai cặp tính trạng, mỗi cặp tính trạng do 1 cặp gen chi phối, trộilặn hoàn toàn, mỗi cặp gen tồn tại trên 1 cặp NST

Dạng 4: Di truyền liên kết hoàn toàn và không hoàn toàn

Theo chúng tôi nghiên cứu và áp dụng thực tiễn, sự phân loại bài tập về Tínhquy luật của hiện tượng di truyền càng chi tiết bao nhiêu thì càng khó đối với HSbấy nhiêu Lý do chính là ở chỗ, HS càng thấy rõ chi tiết, càng dễ nghĩ rằng nộidung của Tính quy luật của hiện tượng di truyền tách biệt nhau Thực tế kiến thức

về Tính quy luật của hiện tượng di truyền đan xen, bổ sung cho nhau Do vậy ở đây,theo chúng tôi không khuyến khích HS phải học thuộc các phương pháp giải bài

tập, không yêu cầu HS thuộc tất cả các dạng, mà phải thấy được sự liên hệ giữa các

kiến thức quy luật với nhau.

Dựa trên tinh thần “dạy học sinh suy nghĩ, chứ không phải dạy học sinh suynghĩ về cái gì”[14, tr.3], quan trọng nhất GV cần luyện tập cho HS tư duy tích cực,hiểu vấn đề và giải quyết vấn đề Nói một cách khác đối với HS khi học cách giảibài tập, bước đầu, HS cần trả lời cho các câu hỏi đơn giản sau:

(1) Yêu cầu tính cái gì?

(2) Đề đã cho dữ kiện gì?

(3) Giải bài toán này bằng cách nào?

(4) Bài toán được mở rộng hơn như thế nào?

Xét thấy, trong chương Tính quy luật của hiện tượng di truyền, các quy luật

di truyền chi phối các phép lai và các yêu cầu tính toán:

Sơ đồ 2.2 Sự chi phối của quy luật di truyền

Theo đó, nổi bậc lên tầm quan trọng của quy luật di truyền Và vì vậy, chúngtôi căn cứ vào các quy luật di truyền để thiết kế các bài tập, các giáo án dạy họcthích hợp với quy luật chứ không dạy HS cách phân chia dạng bài tập như một sốtác giả khác trình bày

Do vậy, chúng tôi chia Bài tập về Tính quy luật của hiện tượng di truyềnthành 6 dạng:

Dạng 1: Tìm quy luật di truyền

Dạng 2: Quy luật phân li và Phân li độc lập

Dạng 3: Sự tác động của nhiều gen và tính đa hiệu của gen

Dạng 4: Di truyền liên kết (NST thường và NST giới tính)

Dạng 5: Di truyền ngoài NST

Quy luật di truyền

Phân li ở F1

Lai phân tích

Kiểu gen và kiểu hình

Kiểu gen và kiểu hình

Kiểu gen và kiểu hìnhPhân li ở F2

Phép lai P

Dạng 6: Kết hợp các quy luật di truyền.

Các bài tập tính toán tỉ lệ phân li kiểu gen và kiểu hình được ẩn chứa trongcác dạng trên

2.3 Các bước khi dạy HS giải bài tập tính quy luật của hiện tượng di truyền theo quy trình G.Polya

Tham khảo nghiên cứu của Đinh Thị Thu Hằng [8], về vận dụng tư tưởng sưphạm của Polya trong việc dạy học bài tập di truyền cho HS THPT Chúng tôi nhậnthấy sự phân tích 4 bước [8, tr.23-tr.32] là rất hợp lí và có ý nghĩa thực tiễn rất cao.Tuy nhiên, quy trình đưa ra tóm tắt 4 bước giải [8, tr.33] chưa được rõ ở nhiều điểmquan trọng (được đánh số (1)  (6))

Sơ đồ 2.3 Giải bài tập theo quy trình Polya

(theo Đinh Thị Thu Hằng)

Theo đó, chúng tôi thiết kế quy trình giải bài tập gồm 4 bước theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 2.4 Các bước giải bài tập theo quy trình Polya

(theo tác giả)

2.3.1 Bước 1: Xác định yêu cầu – Phân tích yêu cầu và dữ kiện

Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình giải một bài toán, bởi vì nếuxác định, phân tích sai hướng, công việc giải toán sẽ trở nên rất khó khăn, đôi khi bếtắc Trong khi xác định yêu cầu, GV hướng dẫn cho HS cách đặt và trả lời một sốcâu hỏi quan trọng, chẳng hạn:

(1) Đề yêu cần tìm vấn đề gì?

(2) Yêu cầu có được thỏa mãn khi đáp ứng được những điều kiện gì?

(3) Những dữ kiện đề cho có đủ đáp ứng được những điều kiện không?Thông qua đặt và trả lời các câu hỏi trên, HS có thể khái quát được các “conđường đi đến đích” Vấn đề sẽ nhanh chóng được tìm ra khi HS phát thảo đượchướng giải hay sơ đồ hóa được bài toán

2.3.2 Bước 2: Sơ đồ hóa bài toán– Giải chi tiết ra đáp số

Bước này đòi hỏi HS phải phân tích, tổng hợp những dữ kiện, những điềukiện của bài toán đã cho, từ đó hệ thống theo một trật tự nhất định theo yêu cầu của

đề Sau khi sơ đồ hóa được những điều kiện, dữ kiện có thể thỏa mãn yêu cầu bàitoán, HS tiến hành giải chi tiết theo sơ đồ đã có Nói cách khác, để thỏa mãn yêu

cầu A, HS vẽ sơ đồ từ A  A1  A2   B, sau đó đi ngược lại từ B  

A2  A1  A và bài toán được giải

Ở bước này, HS phải trả lời được cho câu hỏi:

(1) Những dữ kiện đề cho có mối quan hệ gì với nhau?

(2) Để đáp ứng yêu cầu thì những điều kiện của yêu cầu được thỏa mãn nhưthế nào?

(3) Trình bày chi tiết con đường từ B   A2  A1  A

Với lộ trình “lội ngược dòng” HS sẽ hình dung được “con đường ngắn nhất”[14, tr.74], không phải tiến hành mò mẫm để hoàn thành bài toán, như thế sẽ tốnnhiều thời gian và không theo quy trình hợp lí, gây mơ hồ trong kiến thức

2.3.3 Bước 3: Phân tích cách giải và dữ kiện ban đầu.

Đây là bước quan trọng trong quá trình dạy học bằng bài tập theo quy trìnhPolya, từ mỗi kết luận của bài tập sau khi giải, đều đưa đến một khái quát kiến thứcnhất định Những kiến thức này rất quan trọng vì đó là sản phẩm của HS thực hiện,

và vì thế HS sẽ hiểu sâu, vận dụng tốt kiến thức này Bên cạnh đó, ngoài vấn đề họctập được kiến thức lí thuyết, HS cũng rèn luyện nhiều thao tác tư duy như: phântích, tổng hợp, so sánh,…

(1) Nếu dữ kiện thay đổi, ta cần điều chỉnh cách giải trên ở chổ nào?

(2) So sánh cách giải ban đầu và cách giải sau khi đổi dữ kiện có điểm chungnào không?

(3) Cách giải trên có phù hợp với các dạng toán tương tự?

(4) Có cách nào giải nhanh hơn, đơn giản hơn?

(5) Có cách nào tổng quát hơn không?

Trong bài toán, có chứa một hay nhiều kiến thức, tùy theo năng lực lĩnh hộicủa HS mà kiến thức đó có được HS lĩnh hội tốt hay không? Do vậy, để tối ưu hóaviệc lĩnh hội kiến thức GV cần có những câu hỏi khái quát hóa bài toán sau khi giải.Những câu hỏi này chỉ mang tính chất định hướng, khơi gợi khả năng khái quát hóacủa HS chứ không dùng những câu hỏi mang tính chất nhận biết, dễ thấy, kém tưduy

2.3.4 Bước 4: Mở rộng bài toán

Từ mỗi kiến thức được khái quát ở trên, có thể hình thành nên một vấn đềmới cần giải đáp Xây dựng một bài toán mới từ các kết luận của một bài toán trước

là bước phát triển bài toán và hiểu sâu hơn về bài toán ban đầu Cứ như vậy, kiếnthức sẽ được khái quát hơn và phương pháp giải được hoàn thiện hơn HS có thểứng phó được với các bài toán sau này bởi vì các bài toán mới đều được xây dựngdưa trên các bài toán đã giải.

Tóm lại, để giải được bài tập thì bước thứ nhất trong quy trình 2.4 là quantrọng nhất Bài tập vừa là đích cần đạt tới, vừa là cổng gợi mở, vừa là công cụ cho

tư duy HS Thông qua sự phân tích trên và kết quả các công trình nghiên cứu trước[8], [12], [13], [14], cho thấy bài tập có nhiều chức năng sư phạm quan trọng khôngchỉ ở rèn luyện kĩ năng cho HS mà còn có tác dụng kiến tạo kiến thức ở tất cả cácbước giải bài tập theo sơ đồ 2.4

Thứ nhất, bài tập là công cụ tổ chức HS lĩnh hội những tri thức cơ bản nhất,cốt lõi nhất về một vấn đề nào đó của HS thông qua quá trình thực hiện các thao tác

tư duy trong khi giải bài tập

Thứ hai, bài tập góp phần tạo nên mối liên hệ đa dạng giữa các đơn vị kiếnthức cơ bản, thông qua đó, sắp xếp lại một cách ngăn nắp, có hệ thống những kiếnthức rời rạc mà HS được trang bị trong khi học lý thuyết khó chuyển tải thành trithức của riêng mình và sử dụng nó vào những tình huống cụ thể để biết được mộtnội dung sinh học nào đó, là công cụ để HS hệ thống hóa kiến thức Tính quy luậtcủa hiện tượng di truyền trong quá trình học tập

Thứ ba, bài tập là công cụ cơ bản giúp HS định hướng tìm tòi chương trìnhgiải theo chủ đề của từng quy luật Cùng với các thao tác tư duy, HS có thể chuyểnhóa ngôn ngữ bài tập thành con đường tìm ra kiến thức, tìm ra cốt lõi về một nộidung kiến thức nào đó Tập cho HS suy nghĩ và suy nghĩ đa chiều, tránh cho suynghĩ 1 chiều cụ thể, hạn chế tư duy Hay nói cách khác, GV dạy HS cách học quantrọng hơn dạy học sinh học về cái gì

Thứ tư, thông qua bài tập, HS ngày càng được hoàn thiện kiến thức, khảnăng tư duy, rèn luyện được tư duy độc lập, sáng tạo [8]

2.4 Vận dụng quy trình giải toán của G.Polya vào từng dạng bài tập

2.4.1 Dạng 1: Tìm quy luật di truyền

Quy luật di truyền trong chương Tính quy luật của hiện tượng di truyền đượckhái quát theo các sơ đồ sau:

Sơ đồ 2.5: Tổng quan các quy luật di truyền

Sơ đồ 2.6: Quy luật Menđen

Liên kết không hoàn toàn

Liên kết hoàn toàn

Phân li độc lập Tác động qua lại

Phân li độc lập Tác động riêng lẽ

Gen trên NST thường

1 gen trên 1 NST

Di truyền ngoài nhân

Di truyền

qua nhân

Gen quy định tính trạng thường

Gen quy định tính trạng giới tính Gen trên

NST Giới tính

Nhiều gen trên 1 NST

Quy luật Menđen

Quy luật Tương tác

Di truyền giới tính

Di truyền Liên kết giới tính

P thuần chủng tương phản

Sơ đồ 2.7: Tương tác gen phổ biến

Sơ đồ 2.8: Liên kết gen hoàn toàn (2 cặp)

Tương tác

bổ sung

Tương táccộng gộp15:1

Tương tác bổ trợ9:79:6:19:3:3:1

Trương tác át chế12:3:113:39:3:4Tương tác gen

Quy luật liên kết hoàn toàn (2 cặp trên cùng NST)

AB ab

Sơ đồ 2.9 : Hoán vị gen (2 cặp)

Sơ đồ 2.10: Di truyền liên kết giới tính

Quy luật liên kết không hoàn toàn (2 cặp trên cùng NST)

AB ab

Lai phân tích

Hoán vị 1 bên

Tự thụ

Hoán vị 2 bên Tần số như nhau

Tỉ lệ đồng hợp lặn?

Di truyền liên kết giới tính

Biểu hiện khi

có gen trội

100% dị giao tử biểu hiện

Biểu hiện khi

- đồng hợp lặn

- dị giao tử

Sơ đồ 2.11: Di truyền NST

Tùy theo từng phép lai cụ thể mà tỉ lệ phân li kiểu hình có thay đổi Khi thựchiện giải bài tập, tìm quy luật di truyền là công việc đầu tiên cần thực hiện Nhưngnếu nhớ tất cả các quy luật di truyền thì tương đối khó khăn, HS có thể nắm đượcbản chất của quy luật di truyền thì có thể khái quát được các quy luật Trong chươngTính quy luật của hiện tượng di truyền thì quy luật phân li và phân li độc lập chiphối các quy luật khác Do vậy, khi so sánh kết quả các phép lai với kết quả củaphân li độc lập tương ứng, ta có thể tìm ra quy luật di truyền chi phối tính trạngđang xét

Vận dụng:

Bài tập 1: Ở bí ngô, hình dạng bí được chi phối bởi 2 cặp gen không alen,

khi lai hai cây bí tròn với nhau người ta thu được F 1 gồm 100% cây bí dẹt Khi cho

F 1 tự thụ phấn, thu được F 2 phân li kiểu hình theo tỉ lệ 1125 cây bí dẹt, 750 cây bí tròn và 125 cây bí dài Tìm quy luật tương tác chi phối hình dạng bí.

Bước 1: Xác định yêu cầu – Phân tích yêu cầu và dữ kiện

Yêu cầu và dữ kiện Phân tích

(1) hình dạng bí được chi phối bởi 2

cặp gen không alen

(2) lai hai cây bí tròn

(1) tác động qua lại giữa hai cặp genkhông alen

(2) Kiểu gen giống hay khác nhau