Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng Algorit sáng chế trong dạy học Di truyền học Sinh học 12

dụng kiến thức vào cuộc sống. Vì những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng Algorit sáng chế trong dạy học Di truyền học Sinh học 12” II. Mục đích nghiên cứu Vận dụng Algorit sáng chế để đề xuất quy trình dạy học di truyền học góp phần nâng cao hiệu quả dạy học Sinh học 12. III. Đối tượng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Qui trình dạy học di truyền học Sinh học 12 theo Algorit sáng chế. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Sinh học 12 – trung học phổ thông. IV. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được quy trình dạy học di truyền học Sinh học 12 theo Algorit sáng chế sẽ giúp học sinh thu nhận kiến thức nhanh, vững chắc, chủ động và tích cực hơn, qua đó nâng cao được hiệu quả dạy học phần di truyền học Sinh học 12. V. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết Algorit và việc chuyển hóa Algorit toán học thành Algorit dạy học. - Điều tra thực trạng vận dụng Algorit sáng chế trong quá trình dạy học ở trường trung học phổ thông. - Vận dụng Algorit sáng chế xây dựng quy trình dạy học phần di truyền học (Sinh học 12). - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các phương án đã đề xuất. VI. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Phương pháp điều tra sư phạm Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Phương pháp thực nghiệm sư phạm Phương pháp thống kê toán học NỘI DUNG I. Cơ sở lí luận của đề tài 1. Một số vấn đề chung về Algorit sáng chế 1.1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài 1.1.1. Algorit Algorit (tiếng Anh là Algorithm, tiếng Nga là Алгоритм) thường dịch sang tiếng Việt là thuật toán hay thuật giải. Trong luận án này xin để nguyên từ Algorit, không dùng từ tiếng Việt vì Algorit đã trở thành thuật ngữ quốc tế [Phan Dũng]. Thuật ngữ Algorit có nhiều cách hiểu khác nhau. Theo toán học, Algorit là tập hợp và thứ tự các phép tính cần thiết, được quy định một cách nghiêm ngặt dùng để giải các bài toán cụ thể nào đó. Với thời gian, cách hiểu thuật ngữ Algorit trở nên mở rộng hơn. Có thể định nghĩa “Algorit là hàng loạt các chỉ dẫn hoặc các bước tuần tự để giải quyết một vấn đề cụ thể” hay “Algorit là bộ các chỉ dẫn, cung cấp hàng loạt các bước cần thiết để tìm ra lời giải cho một vấn đề”. Ngày nay, thuật ngữ Algorit còn được hiểu rộng hơn: “Algorit là bất kì chương trình nào đủ rõ ràng gồm các hành động (thao tác) thực hiện một công việc nào đó”. 1.1.2. Algorit sáng chế (ARIZ) Algorit sáng chế là cách gọi tắt của thuật ngữ “Algorit giải các bài toán sáng chế”, tiếng Nga là Алгоритм Решения Изобретательких Задач viết tắt theo tiếng Nga là АРИЗ, chuyển sang ký tự la tinh là ARIZ. ARIZ được hiểu là chương trình logic mang tính định hướng, gồm nhiều bước nhằm tổ chức hợp lý và có hiệu quả quá trình suy nghĩ nhằm giải quyết các bài toán sáng chế. Khi sử dụng ARIZ, bằng những kinh nghiệm, tri thức của cá nhân, người học phân tích quy luật phát triển khách quan và tìm ra mối quan hệ của các sự vật, hiện tượng, quá trình để đưa ra lời giải và thể hiện lời giải thành thao tác, quy trình. Theo cách này, người học có thể đơn giản hóa các vấn đề phức tạp, nhận thức được cái bản chất, quy luật vận động khách quan của đối tượng, đúc rút kinh nghiệm cho bản thân, sáng tạo ra phương thức nhận thức của chính mình. 1.2. Tổng quan về Algorit sáng chế Hoạt động sáng chế bắt đầu từ thời nguyên thủy. Quá trình hình thành và phát triển của loài người gắn liền với hoạt động sáng chế. Cùng với sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người, hoạt động sáng tạo không ngừng được thúc đẩy. Sáng chế luôn phải gắn liền với tư duy, chính tư duy sáng tạo với chủ thể là con người đã tạo ra các giá trị vật chất, tinh thần, các thành tựu vĩ đại về mọi mặt trong cuộc sống và tạo nên nền văn minh nhân loại. Nhà toán học Hy Lạp Pappop, sống ở thế kỉ thứ III là người đặt nền móng cho “khoa học tư duy sáng tạo”, ông gọi đó là Ơristic (Heuristics). Năm 1904, Alfred Binet cùng một nhóm các nhà tâm lý học người Pháp chuyên nghiên cứu tâm lý trẻ đã nghiên cứu thành công phương pháp nhận diện và đánh giá trí tuệ của học sinh. Công trình được được giới chức giáo dục Pháp đánh giá rất cao, các bài kiểm tra của Binet trở nên thông dụng trên khắp nước Mỹ và bùng phát mạnh vào năm 1917. Vào những năm 40 của thế kỉ XX, A. Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não. Trong vòng 20 – 30 phút, nhóm những người có khả năng tưởng tượng tốt liên tục đưa ra các phương án, kể cả những phương án viễn tưởng. Năm 1926, Kensue (Đức) đã đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm và phương pháp này đã được Ch. Vaiting (Mỹ) hoàn thiện vào những năm 50. Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic Alsule. Năm 1946, Alsule bắt đầu xây dựng lí thuyết giải các bài toán sáng chế (Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch viết tắt là TRIZ). TRIZ là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kĩ thuật mới. TRIZ kết hợp chặt chẽ bốn yếu tố: Tâm lí, logic, kiến thức, trí tưởng tượng. Về phương pháp sáng chế, G.S. Alsule đã đề xuất vào năm 1960 gần đây đã được phát triển mạnh mẽ và trở thành một lí thuyết, trong đó hạt nhân là Algorit giải các bài toán sáng chế. Ở nước ta, những hoạt động liên quan đến khoa học về tư duy sáng tạo mới thực sự bắt đầu vào cuối những năm 70 của thế kỉ XX những vẫn còn mang tính tự phát. Lớp học đầu tiên về tư duy sáng tạo được tổ chức vào năm 1977. Người có công lớn đưa khoa học sáng tạo vào Việt Nam đó là GS Phan Dũng với các tác phẩm như: Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kĩ thuật giải quyết vẫn đề và ra quyết định; Các nguyên tắc sáng tạo cơ bản; Thế giới bên trong con người sáng tạo; Tư duy logic biện chứng và hệ thống. Năm 1991, trung tâm sáng tạo Khoa học – Kĩ thuật được thành lập tại đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh với mục đích dạy cho người bình thường trở nên sáng tạo. Năm 1998, Nguyễn Văn Lê cùng với tác phẩm “Cơ sở khoa học của sự sáng tạo” đã trình bày một số cơ sở khoa học của việc giáo dục tính sáng tạo cho thanh thiếu niên như: Cơ sở tâm lí học của sáng tạo; Cơ sở sinh lí thần kinh của hoạt động sáng tạo; Bài học từ những con người sáng tạo. Năm 2001, Nguyễn Minh Triết với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo” đã đề cập đến việc vận dụng 19 nguyên tắc sáng tạo vào giải quyết các bài toán cụ thể nhằm khắc phục tính ì tâm lí. Năm 2005, Nguyễn Cảnh Toàn với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vến đề về sáng tạo học như: khái niệm, nguồn gốc, cở sở thần kinh của hoạt động sáng tạo. Việc nghiên cứu, vận dụng TRIZ và ARIZ để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong nhà trường phổ thông còn chưa được đề cập nhiều trong các công trình nghiên cứu ở nước ta. Các nhà khoa học đã đã vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ và ARIZ để tạo ra những sản phẩm mới có ích, phục vụ cho đời sống. Còn giáo viên, có thể dựa trên lối tư duy của các nhà khoa học để dạy cho học sinh cách tư duy khoa học, sáng tạo để đào tạo nhiều hơn nữa những con người sáng tạo, đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Dưới cách nhìn của thời đại mới, sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người, nguồn tài nguyên đặc biệt mà theo như các nhà khoa học Mỹ: bạn càng sử dụng nó nhiều thì bạn càng có nó nhiều hơn. Sáng tạo là thứ có thể học được và dạy được vì vậy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ càng đóng vai trò quan trọng như John Dewey nhận xét: “Mục đích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị của quá khứ mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai”. 2. Cơ sở khoa học của việc vận dụng Algorit trong dạy học 2.1. Cơ sở toán học - Lý thuyết Algorit Algorit là từ viết tắt từ Algorithm. Algorithm dịch sang tiếng Việt có nghĩa là thuật toán. Thuật toán đòi hỏi tính logic và chính xác cao vì vậy việc nghiên cứu về thuật toán có vai trò rất quan trọng trong toán học và đặc biệt quan trọng trong khoa học máy tính vì máy tính chỉ giải quyết được vấn đề khi đã có hướng dẫn giải rõ ràng và đúng. Nếu hướng dẫn giải sai hoặc không rõ ràng thì máy tính không thể giải đúng được bài toán. Trong khoa học máy tính, thuật toán được định nghĩa là một dãy hữu hạn các bước không mập mờ và có thể thực thi được, quá trình hành động theo các bước này phải dừng và cho được kết quả như mong muốn. 2.2. Cơ sở tâm lí học sáng tạo Năm 1946, G.S Altshuller bắt đầu tìm ra các thủ thuật nhằm mục đích giúp cá nhân mình có thể sáng chế với năng suất và hiệu quả cao hơn. Đến năm 1970, đã có 40 thủ thuật sáng tạo cơ bản và được sử dụng cho đến nay. Tuy nhiên, vận dụng ARIZ và TRIZ vào dạy học như thế nào và các thủ thuật cơ bản nào là thiết thực đối với quá trình dạy học là một vấn đề khá khó khăn. Giải quyết vấn đề này, chúng tôi nghiên cứu hoạt động sáng tạo trong dạy học và hoạt động phát minh, sáng chế của các nhà khoa học, kỹ thuật. Trong 40 nguyên tắc sáng tạo mà G.S Altshuller đã đề xuất trong lĩnh vực khoa học, chúng tôi đã phân tích để lựa chọn các nguyên tắc có thể vận dụng vào quá trình dạy học. Các nguyên tắc mà chúng tôi đề xuất như sau: nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc đảo ngược, nguyên tắc kết hợp, nguyên tắc phẩm chất cục bộ, nguyên tắc liên tục tác động có ích, nguyên tắc thay đổi các thông số kĩ thuật,... 2.3. Cơ sở lý thuyết thông tin Như vậy, theo lí thuyết thông tin, quá trình dạy học tương ứng với một hệ thống bao gồm 3 giai đoạn: Truyền và nhận thông tin; Xử lý thông tin; Lưu trữ và vận dụng thông tin. Trong dạy học, quá trình truyền thông tin không chỉ đơn thuần là thầy truyền thụ, trò thụ động tiếp thu mà cần phải tạo ra sự liên hệ giữa trò với thầy (liên hệ ngược) hoặc giữa trò với các phương tiện dạy học (sách, đồ dùng dạy học...) hoặc giữa trò với trò. Để tạo được mối liên hệ giữa thày và trò, giữa trò với các phương tiện dạy học, giữa trò với trò có thể sử dụng các kênh như: kênh thị giác (kênh hình); kênh thính giác (kênh tiếng); kênh khứu giác Trong đó, kênh thị giác có năng lực chuyển tải thông tin nhanh nhất, hiệu quả nhất (từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng). Algorit có tác dụng mô hình hóa các đối tượng nghiên cứu và mã hóa các đối tượng đó bằng một loại “ngôn ngữ” vừa trực quan, vừa cụ thể và cô đọng. Do vậy, dạy học bằng Algorit làm cho quá trình truyền thông tin nhanh và chính xác hơn. II. Thực trạng vận dụng Algorit trong dạy học Sinh học ở trường trung học phổ thông * Về hoạt động dạy của giáo viên. Biện pháp Mức độ (%) Thường xuyên Đôi khi Không bao giờ - Giải thích, minh họa 5,4 90,9 3,6 - Sử dụng phương tiện trực quan 43,6 54,5 1,9 - Làm việc với SGK, tài liệu tham khảo 12,7 76,4 10,9 - Sử dụng hệ thống câu hỏi 36,4 58,2 5,4 - Sử dụng tình huống có vấn để 9,1 43,6 47,3 - Sử dụng các dạng sơ đồ 30,9 63,6 5,5 Bảng 1. Kết quả khảo sát về việc sử dụng các biện pháp chủ yếu trong dạy học Di Di truyền học Sinh học 12 của giáo viên Qua bảng 1 cho thấy, các biện pháp mà giáo viên tổ chức dạy học rất đa dạng, đã có những đổi mới theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh nhưng chưa thật sự sâu sắc. Các biện pháp thường xuyên được sử dụng trong dạy học di truyền học Sinh học 12 là sử dụng các phương tiện trực quan (43,6 %) kết hợp với việc sử dụng hệ thống câu hỏi (36,4%). Việc giáo viên sử dụng sơ đồ thường xuyên chưa nhiều (30,9 %). Khi trao đổi thêm, nhiều giáo viên cho rằng giáo viên thường sử dụng ngay các hình vẽ, sơ đồ và đồ thị có trong sách giáo khoa, hầu như không tự thiết kế. Cách thức Mức độ (%) Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ - Lập dàn ý 21,8 65,5 12,7 - Lập bảng 18,2 72,7 9,1 - Các dạng sơ đồ 30,9 63,6 5,5 Bảng 2. Cách thức giáo viên hướng dẫn học sinh hệ thống hóa kiến thức Qua bảng 2 cho thấy, một số ít giáo viên thường xuyên hướng dẫn học sinh sử dụng bảng hoặc lập dàn ý, đề cương. Số giáo viên thường xuyên sử dụng sơ đồ chiểm tỉ lệ khá lớn (30,9 %). Khi trao đổi thêm thì các giáo viên cho rằng các dạng sơ đồ hiện đang dùng thường là sơ đồ đơn giản nên việc hệ thống các kiến thức ở mức độ lớn thường gặp khó khăn. Hầu hết các giáo viên đều thấy được ưu điểm của các dạng sơ đồ trong quá trình dạy học và cho rằng nếu tạo cho học sinh thói quen hệ thống hóa kiến thức bằng sơ đồ thì giúp học sinh dễ ghi nhớ, dễ tái hiện kiến thức qua đó làm tăng hứng thú và tăng hiệu quả của việc học tập của học sinh. * Về hoạt động học của học sinh ( bảng 3) Qua kết quả ở bảng 3 kết hợp với việc trao đổi trực tiếp với một số học sinh, cho thấy phần lớn học sinh chưa thật sự chủ động và tích cực trong học phần di truyền học, số học sinh hiểu sâu kiến thức; có phương pháp học tập chủ động sáng tạo chiếm tỉ lệ rất thấp; phần lớn vẫn là phương pháp học thụ động. Số học sinh thường xuyên sử dụng sơ đồ; bảng không nhiều, chủ yếu là học sinh học khá; giỏi. Hầu hết các em cho rằng nếu được rèn luyện cách học bằng lập sơ đồ thường xuyên thì sẽ rút ngắn được thời gian trong quá trình học tập và tăng khả năng ghi nhớ bài. Bảng 3. Kết quả khảo sát việc học tập phần Di truyền học của học sinh lớp 12 Tiêu chí Các mức độ Tỉ lệ % 1. Cách thức Em học các kiến thức phần di truyền học - Học thuộc lòng những gì giáo viên cho ghi để chuẩn bị cho sự kiểm tra của giáo viên 44,8 - Học bằng cách thiết kế đề cương, lập bảng 15 - Vẽ hình 0,5 - Học bằng cách thiết kế và sử dụng các dạng sơ đồ 39,8 2. Mức độ nắm vững các kiến thức di truyền học - Không thuộc và không hiểu bản chất khái niệm 10 - Học thuộc lòng nhưng không hiểu bản chất khái niệm 46,8 - Hiểu nhưng không vận dụng được các khái niệm 29,8 - Hiểu rõ và vận dụng được các khái niệm Sinh học 13,4 Như vậy, có thể thấy việc phát huy tính tích cực chủ động của học sinh trong học tập còn nhiều hạn chế, việc tiếp thu kiến thức của học sinh còn mang tính thụ động, vì vậy rất dễ hiểu là hiệu quả của giờ học không cao. 56,8% số học sinh không học hoặc học thuộc lòng một cách máy móc nhưng không nắm được bản chất kiến thức, do vậy gặp rất nhiều khó khăn trong việc sử dụng kiến thức đã học để tư duy hay tiếp thu kiến thức mới. Chỉ có 29,8% số học sinh hiểu nhưng không vận dụng được các kiến thức, còn số học sinh hiểu rõ và vận dụng được các kiến thức Sinh học trong bài học chỉ chiếm 13,4% . Tóm lại, qua kết quả điều tra thực trạng cho thấy, việc dạy học bộ môn Sinh học nói chung và phần di truyền học nói riêng còn một số tồn tại sau: - Trong quá trình giảng dạy, các giáo viên hầu hết chủ yếu quan tâm đến dạy cho hết kiến thức có trong bài chứ chưa thực sự đầu tư rèn luyện cho học sinh các kĩ năng học tập như kĩ năng hệ thống hóa kiến thức; kĩ năng ghi tóm tắt và ghi nhớ kiến thức - Trong dạy học phần di truyền học, các giáo viên thường quan tâm đến từng kiến thức, chưa thực sự chú trọng đến hệ thống các kiến thức có liên quan, nghĩa là chủ yếu cho học sinh nhìn thấy “cây” mà không thấy “rừng” nên học sinh còn bị động trong quá trình học tập. - Học sinh còn chưa thật sự chủ động tích cực học bộ môn, nhiều học sinh gặp nhiều khó khăn trong học tập các kiến thức phần di truyền học. III. Vận dụng Algorit trong dạy học Di truyền học Sinh học 12 1. Chuyển hóa Algorit toán học thành Algorit dạy học Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, trong nhận thức khoa học, có thể phân loại các phương pháp khoa học thành ba nhóm: Phương pháp triết học; phương pháp riêng rộng và phương pháp đặc thù. Phương pháp dạy học ở nhà trường Hệ thống các phương pháp khoa học gắn bó với nhau, thâm nhập vào nhau và sinh thành ra nhau, các phương pháp khoa học có thể chuyển hoá cho nhau để hình thành những nhóm phương pháp mới phù hợp với mục tiêu và nội dung đặc thù của từng hoạt động. Chuyển hoá các phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học, thông qua xử lý sư phạm là một trong những hướng của chiến lược đổi mới và hiện đại hoá phương pháp dạy học. Phương pháp khoa học Chuyển hoá Theo quy trình trên, những năm cuối thế kỷ XX, trên thế giới đã xuất hiện xu hướng chuyển hoá Algorit của toán học thành phương pháp dạy học nhiều bộ môn không phải là toán học, nhằm cung cấp cho học sinh một phương pháp tư duy và tự học có hiệu quả. Trong dạy học, lý thuyết Algorit cung cấp một phương pháp khoa học thuộc loại khái quát, nó thuộc nhóm “phương pháp riêng rộng”, đã được một số nhà lý luận dạy học cải biến theo những quy luật tâm lý và lý luận dạy học để sử dụng vào dạy học với tư cách là một phương pháp dạy học. Như vậy, có thể chuyển hoá Algorit toán học thành Algorit dạy học. 2. Chuyển hóa Algorit toán học thành Algorit dạy học sinh học Chuyển hóa Algorit toán học thành Algorit dạy học sinh học thực chất là dùng Algorit để mô tả nội dung sinh học và mô tả các bước giảng dạy một nội dung sinh học. Quy trình chuyển hóa Algorit toán học thành Algorit dạy học sinh học được mô tả như sau: Algorit toán học Algorit dạy học sinh học Áp dụng Chuyển hoá Sử dụng Algorit trong dạy học học sinh Hệ thống tri thức Sinh học mà học sinh lĩnh hội được trong chương trình phổ thông thực chất là một hệ thống các khái niệm, các quy luật và quá trình Sinh học. Việc thiết kế chương trình Sinh học phổ thông dựa trên quan điểm cấu trúc - hệ thống. Sinh giới là một hệ thống mở và hoàn chỉnh, phát triển từ thấp đến cao. Mỗi đối tượng được nghiên cứu trong chương trình phổ thông có thể là một toàn thể hoặc là một bộ phận của một hệ lớn hơn và đều có những dấu hiệu bản chất. Do đó, việc xác định các dấu hiệu bản chất, các mối quan hệ giữa các bộ phận cấu thành trong một hệ thống nhất định sẽ giúp cho việc nhận thức các kiến thức Sinh học thuận lợi hơn. Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng các bản ghi Algorit để mô tả các dấu hiệu bản chất và các mối quan hệ giữa dấu hiệu đó sẽ có nhiều thuận lợi. Trên cơ sở Algorit toán học, trong dạy học có hai loại Algorit thường được sử dụng đó là: Algorit nhận biết và Algorit biến đổi. 3. Thiết kế một số Algorit dạy học di truyền học Sinh học 12 3.1. Algorit nhận biết Đó là Algorit dẫn tới kết quả là sự phán đoán kiểu x thuộc A (x: đối tượng nhận biết. A: một loại nào đó). Ví dụ 1: Xây dựng Algorit nhận biết qui luật di truyền của MenĐen Trước hết ta mô tả Algorit các dấu hiệu bản chất của định luật di truyền của Menđen bằng graph sau: QL Menđen Do gen trong nhân TB chi phối Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Kết quả lai thuận – nghịch giống nhau Một gen quy định một tính trạng Mỗi gen nằm trên một NST Tính trội – lặn hoàn toàn Có thể viết Algorit nhận biết quy luật di truyền của MenĐen theo hai cách: Cách 1: Dùng lời Bước 1: Tính trạng có phải do gen trong nhân TB chi phối không? Đúng => bước 2. Sai => Không phải quy luật Men Đen Bước 2: Kết quả phép lai thuận – nghịch có giống nhau không? Đúng => bước 3. Sai => Không phải quy luật Men Đen Bước 3: Sự biểu hiện của tính trạng có biểu hiện đều ở hai giới không? Đúng => bước 4. Sai => Không phải quy luật Men Đen Bước 4: Có phải mỗi gen quy định một tính trạng không? Đúng => bước 5. Sai => Không phải quy luật MenĐen Bước 5: Có phải mỗi gen nằm trên một NST không? Đúng => bước 6. Sai => Không phải quy luật Men Đen Bước 6: Tính trội – lặn có hoàn toàn không? Đúng => Tính trạng di truyền theo quy luật MenĐen. Sai => Không phải quy luật MenĐen Cách 2: Dùng sơ đồ Tính trạng do gen trong nhân chi phối Đ S Kết quả phép lai thuận – nghịch giống Đ S Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Đ S Một gen quy định một tính trạng Đ S Mỗi gen nằm trên một NST Đ S Tính trội – lặn hoàn toàn Đ S Không phải quy luật MenĐen Quy luật MenĐen Ví dụ 2: Algorit nhận biết khái niệm “Quần thể”. Quần thể Nhóm các cá thể cùng loài Cùng chung sống trong một không gian Cùng trải qua một thời gian nhất định Các cá thể có khả năng sinh sản tạo thế hệ mới Sau khi đã mô tả Algorit, ta tiến hành lập bản ghi Algorit nhận biết Quần thể như sau: Nhóm cá thể Cùng loài Đ S Cùng sống trong một không gian xác định Đ S Cùng trải qua một thời gian nhất định Đ S Có khả năng sinh sản tạo ra thế hệ mới Đ S Không phải quần thể Là một quần thể Ví dụ 3: Algorit nhận biết quá trình đột biến gen: Không đột biến Tác nhân gây đột biến Quá trình nhân đôi ADN Thể khảm/thể đột biến Tiền đột biến Không dịch sửa Dịch sửa Ví dụ 4: Algorit phân biệt các quy luật di truyền trong nhân Kết qủa lai thuận nghịch Khác nhau Giống nhau Biểu hiện của tính trạng ở 2 giới Đều nhau Liên kết gen Không đều nhau Liên kết giới tính Biểu hiện của tính trạng ở 2 giới Không đều nhau Đều nhau Số gen trên một NST Nhiều gen Một gen Số cặp gen quy định một cặp tính trạng Nhiều cặp Di truyền tương tác gen Di truyền Menđen Một cặp Di truyền theo các quy luật chặt chẽ Ví dụ minh họa: Bài tập: Phép lai giữa 2 cơ thể dị hợp về 2 cặp gen (Aa, Bb) trên nhiễm sắc thể thường có thể cho đời con có số kiểu hình là bao nhiêu nếu không có đột biến xảy ra? Với bài tập này, đòi hỏi học sinh phải có tư duy logic và có kiến thức tốt mới có thể giải đáp được. Với những học sinh được dạy học có vận dụng Algorit sáng chế, các em đã được rèn luyện tư duy sáng tạo và tư duy logic trong quá trình tự thiết kế và sử dụng các Algorit nên các em có thể giải bài tập này theo bản ghi Algorit phía dưới (trang 21). Đáp án: 2 hoặc 3 hoặc 4 hoặc 5 hoặc 6 hoặc 9 loại kiểu hình. Hai cặp gen Aa, Bb Đ Tính trội lặn hoàn toàn Đ Mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng Đ Nằm trên hai cặp NST khác nhau Tỉ lệ: 9:3:3:1 (4 KH) Phân ly độc lập S S S Tỉ lệ: (3:1).(1:2:1) hoặc (1:2:1).(1:2:1) (6 KH hoặc 9 KH) Nhiều cặp gen cùng quy định một cặp tính trạng Di truyền liên kết gen Đa hiệu gen S Tỉ lệ: 3:1 (2 KH) Đ Hạn chế biến dị Đ Liên kết gen Tương tác gen Bổ sung: 9:3:3:1/ 9:6:1/ 9:7 Át chế: 12:3:1/ 13:3/ 9:3:4 Cộng gộp: 15: 1/ 1:4:4:4:1 (4 KH hoặc 3 KH hoặc 2 KH hoặc 5 KH) Tỉ lệ: 3:1 (2 KH) Hoán vị gen S 4 KH không bằng nhau 3.2. Algorit biến đổi Tất cả những Algorit không phải là Algorit nhận biết đều là Algorit biến đổi. Trong một Algorit biến đổi có thể chứa đựng những thao tác (thậm chí cả Algorit) nhận biết. Ngược lại, một algorit nhận biết có thể bao gồm những thao tác (hoặc algorit) biến đổi. Để giải bài toán, học sinh tiến hành thao tác theo các bước của Algorit (kiểu Algorit biến đổi) nhưng trong quá trình đó học sinh phải tiến hành thao tác phân tích nhận biết sản phẩm hoặc dữ kiện đề bài, đây là một thao tác trong Algorit nhận biết. Ví dụ 6: Xây dựng Algorit giải bài tập quy luật Di truyền MenĐen Bước 1: Biện luận và xác định qui luật di truyền Bước 2: Qui ước gen Bước 3: Xác định kiểu gen của thế hệ P Biện luận và xác định quy luật di truyền Bước 4: Viết sơ đồ lai để kiểm chứng Quy ước gen S Xác định KG của bố mẹ Đ S Viết SĐL và kiểm chứng Đ Kết luận Ví dụ 7: Algorit giải bài tập di truyền liên kết gen Bước 1: Xét sự di truyền riêng của từng tính trạng Bước 2: Quy ước gen Bước 3: Xét sự di truyền chung, xác định kiểu liên kết gen Hoán vị gen Liên kết gen hoàn toàn Xác định tần số HVG Bước 4: Xác định các kiểu gen Bước 5: Viết sơ đồ lai Bước 6: Tìm các yêu cầu của bài toán Ví dụ 8: Algorit giải bài tập tương tác gen Bước 1: Phân tích bài toán, xác định kiểu tương tác Bước 2: Quy ước gen Bước 3: Xác định các kiểu gen Bước 4: Viết sơ đồ lai Bước 5: Tìm các yêu cầu của bài toán Ví dụ 9: Algorit giải bài tập liên kết giới tính Bước 1: Phân tích bài toán, xác định tính trội – lặn Bước 3: Xác định dạng liên kết với giới tính Bước 4: Xác định các kiểu gen Bước 5: Viết sơ đồ lai Bước 6: Tìm các yêu cầu của bài toán Bước 2: Quy ước gen Ví dụ minh họa: Ở một loài thực vật, alen A quy định thân cao trội hoàn toàn so với alen a quy định thân thấp; alen B quy định quả tròn trội hoàn toàn so với alen b quy định quả dài. Cho giao phấn hai cây thuần chủng cùng loài (P) khác nhau về hai cặp tính trạng tương phản, thu được F1 gồm toàn cây thân cao, quả tròn. Cho F1 tự thụ phấn, thu được F2 gồm 4 kiểu hình, trong đó 54% cây thân cao, quả tròn. Xác định kiểu gen và cơ chế di truyền của tính trạng trên? Với bài tập này, đầu tiên học sinh phải nhận biết quy luật di truyền chi phối tính trạng trên (dựa vào Algorit nhận biết các quy luật di truyền trong nhân trang 21): F2 cho được 4 phân lớp kiểu hình trong đó kiểu hình mang 2 tính trạng trội khác tỉ lệ 9/16 nên đã xảy ra hiện tượng di truyền hoán vị gen. Sau đó lập bản ghi Algorit giải bài tập này như sau: Xác định tần số hoán vị gen Xác định các kiểu gen của P S Kiểm tra Đ Tìm các yêu cầu của bài toán F2 có 4 phân lớp kiểu hình trong đó kiểu hình mang hai tính trạng trội chiếm 54% => tỉ lệ kiểu hình mang hai tính trạng lặn () chiếm 4%. Trường hợp 1: 4% = 20% ab x 20% ab tần số hoán vị gen ở cả hai giới f = 40%. Kiểu gen của P: x . Trường hợp 2: 4% = 40% ab x 10% ab tần số hoán vị gen ở cả hai giới là: f = 20%. Kiểu gen của P: x Trường hợp 3: 4% = 50% ab x 8% ab. Một giới liên kết gen hoàn toàn, một giới xảy ra hoán vị gen với tần số f = 16%. Kiểu gen của P: x IV. Thực nghiệm sư phạm Phát triển năng lực giải quyết vấn đề là một trong những mục tiêu quan trọng của đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. Để đánh giá hiệu quả vận dụng Algorit sáng chế trong dạy học nhằm nâng cao năng lực giải