Luận án Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học di truyền học (Sinh học 12 – Trung học phổ thông)

g dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu nghiên cứu là khách quan, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Trương Mộng Diện LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quí báu của các cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học, người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái nguyên đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo trường THPT Phù Cừ đã tạo điều kiện, giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận án của tôi được hoàn thiện. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, những người đã luôn động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Thái nguyên, tháng 5 năm 2020 Nghiên cứu sinh Trương Mộng Diện MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Viết tắt Xin đọc là 1 BTST Bài tập sáng tạo 2 ĐC Đối chứng 3 ĐB Đột biến 4 DH Dạy học 5 DTH Di truyền học 6 GV Giáo viên 7 HS Học sinh 8 KG Kiểu gen 9 KH Kiểu hình 10 NTST Nguyên tắc sáng tạo 11 NXB Nhà xuất bản 12 PPDH Phương pháp dạy học 13 SGK Sách giáo khoa 14 SH Sinh học 15 TDST Tư duy sáng tạo 16 THPT Trung học phổ thông 17 TN Thực nghiệm 18 F Kết quả phép lai 19 x Kí hiệu phép lai 20 P Bố mẹ DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 3.1. Các bài thực nghiệm có khảo sát kết quả học tập 100 Bảng 3.2. Danh sách các trường tiến hành thực nghiệm 101 Bảng 3.3. Phân bố TN ở các trường THPT qua các năm 102 Bảng 3.4. Bảng đánh giá các mức độ sáng tạo trong TN 109 Bảng 3.5. Bảng tần số điểm bài kiểm tra 15 phút 110 Bảng 3.6. Bảng phân phối tần suất (fi%) điểm các bài kiểm tra 15 phút 110 Bảng 3.7. Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) điểm các bài kiểm tra 15 phút 111 Bảng 3.9. Kiểm định điểm bài kiểm tra 15 phút 113 Bảng 3.10. Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 15 phút 113 Bảng 3.11. Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 45 phút 114 Bảng 3.12. Bảng phân phối tần suất (fi%) ở các bài kiểm tra 45 phút 114 Bảng 3.13. Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) ở các bài kiểm tra 45 phút 115 Bảng 3.14. Bảng các tham số đặc trưng bài kiểm tra 45 phút 116 Bảng 3.15. Kiểm định X điểm bài kiểm tra 45 phút 117 Bảng 3.16. Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 45 phút 118 Bảng 3. 17. Tần số các mức độ TDST của HS trong TN 119 Bảng 3.18. Tần suất các mức độ TDST của HS trong TN 119 Bảng 3.19. Ý kiến của GV TN về ưu, nhược điểm của phương pháp algorit DH 120 Bảng 3.20. Bảng thống kê ý kiến của HS về những ưu điểm của algorit sáng chế trong học DTH 122 Bảng 3.21. Bảng thống kê ý kiến HS về những tiến bộ sau khi học xong phần DTH có vận dụng algorit sáng chế 123 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1. Nhận thức của GV về khái niệm algorit 28 Biểu đồ 1.2. Nhận thức của GV về phân loại algorit trong DH 28 Biểu đồ 1.3. Nhận thức của GV về vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH 29 Biểu đồ 1.4. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong DH 29 Biểu đồ 1.5. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong các khâu của quá trình DH 30 Biểu đồ 1.6. Nhận thức của GV về khả năng kết hợp algorit với các phương tiện DH khác 30 Biểu đồ 1.7. Mức độ sử dụng algorit của GV trong DH DTH 31 Biểu đồ 1.8. Thực tiễn sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH (SH 12 - THPT) 31 Biểu đồ 1.9. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV 32 Biểu đồ 1.10. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động học của HS 32 Biểu đồ 1.11. Những khó khăn khi vận dụng algorit trong DH DTH 33 Biểu đồ 1.12. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS trong DH DTH 33 Biểu đồ 1.13. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong DH DTH 34 Biểu đồ 3.1. Tần suất điểm các bài kiểm tra 15 phút 110 Biểu đồ 3.2. Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra 15 phút 111 Biểu đồ 3.3. Tần suất điểm bài kiểm tra 45 phút 114 Biểu đồ 3.4. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra 45 phút 115 Biểu đồ 3.5. Mức độ TDST của HS trong TN 119 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Algorit chia số nhị phân 13 Hình 1.2: Cơ chế định hướng trong tư duy 15 Hình 1.3. Sơ đồ dạy và học tối ưu hóa 25 Hình 2.1. Các hệ thống tham gia giải bài toán có sử dụng algorit sáng chế 46 Hình 2.2. Quy trình xây dựng algorit nhận biết 47 Hình 2.3. Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen 49 Hình 2.4. Quy trình thiết kế algorit biến đổi phần Di truyền học 50 Hình 2.5. Algorit nhận biết khái niệm gen 54 Hình 2.6 Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen 57 Hình 2.7. Algorit nhận biết khái niệm đột biến số lượng NST 59 Hình 2.8. Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen 61 Hình 2.9. Algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen 62 Hình 2.10. Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết giới tính 64 Hình 2.11. Algorit nhận biết quy luật di truyền trong nhân 66 Hình 2.12. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền MenĐen 67 Hình 2.13. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen 68 Hình 2.14. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen 69 Hình 2.15. Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối gần 70 Hình 2.16. Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối ngẫu nhiên 70 Hình 2.17. Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ 71 Hình 2.18. Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH 73 Hình 2.19. Quy trình vận dụng algorit trong DH bài tập DTH 85 Hình 2.20. Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo 92 Hình 2.21. Quy trình giải các bài tập sáng tạo 95 Hình 3.1. Mô hình sáng tạo khoa học 107 MỞ ĐẦU 1. Lí do lựa chọn đề tài Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp DH Tại Hội nghị Trung ương 8, khóa XI, ngày 04 tháng 11 năm 2013, ban Chấp hành Trung ương Đảng đã ban hành Nghị Quyết số 29-NQ/TƯ về việc Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1]. Với quan điểm chỉ đạo: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân; đổi mới căn bản toàn diện Giáo dục và Đào tạo là đổi mới những vấn đề cốt lõi, cấp thiết từ quan điểm, tư tưởng chỉ đạo đến mục tiêu, nội dung, phương pháp, cơ chế chính sách, điều kiện bảo đảm thực hiện [1]. Theo Nghị quyết 29-NQ/TƯ, mục tiêu đổi mới của giáo dục phổ thông là tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh (HS). Nâng cao giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời. Ngày 28 tháng 11 năm 2014, Quốc hội khóa XIII đã ban hành Nghị quyết số 88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [2]. Thực hiện Nghị quyết của Quốc hội, ngày 27 tháng 3 năm 2015 Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 404/QĐ-TTg, phê duyệt đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [3]. Như vậy, các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Chính phủ đã thể hiện quyết tâm đổi mới hệ thống giáo dục để thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hội nhập quốc tế. Xuất phát từ những ưu điểm của algorit sáng chế Phương pháp algorit cùng với phương pháp Graph và tiếp cận môđun là những công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học (DH) thành quy trình công nghệ. Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp algorit DH là cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Phương pháp algorit có nhiều ưu điểm trong DH, vì đây là một phương pháp tư duy. Nếu sử dụng phương pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho HS một phong cách học tập khoa học để học suốt đời. Thuật ngữ “algorit” thường được hiểu theo hai nghĩa. Theo toán học, “algorit” là một trình tự các thao tác cần thiết để giải một bài toán. Theo nghĩa rộng, “algorit” là một chương trình bao gồm các thao tác tư duy có định hướng và đủ rõ ràng [8]. Chương trình giải các bài toán sáng chế được gọi là algorit sáng chế. Khác với algorit toán học, algorit sáng chế có tính mềm dẻo, linh hoạt hơn, cùng một vấn đề có thể được giải quyết theo nhiều hướng khác nhau, tùy vào năng lực của người thực hiện. Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH là hướng đi mới, nhiều triển vọng, phù hợp với mục tiêu đổi mới giáo dục hiện nay vì algorit sáng chế khuyến khích sử dụng tối đa những phẩm chất tích cực của người học. HS có thể thực hiện các thao tác tư duy để giải quyết vấn đề tùy theo hiểu biết, kinh nghiệm, khả năng của mình, tìm ra lời giải theo con đường của riêng mình. Algorit sáng chế không phải là bản ghi có sẵn, rập khuôn để người học sử dụng một cách máy móc mà đó là sự tìm tòi, sáng tạo của mỗi cá nhân để tìm ra bản ghi algorit hợp lí nhất cho việc giải quyết một vấn đề nào đó. Dưới sự hướng dẫn của giáo viên (GV), thông qua hợp tác nhóm, HS sẽ phân tích vấn đề, tìm ra quy luật phát triển khách quan của vấn đề, tìm ra các bước để giải quyết vấn đề và sắp xếp, bố trí từng bước để tìm ra mối liên hệ giữa chúng. Algorit sáng chế giúp người học giải quyết vấn đề nhanh hơn, chính xác hơn và ngắn gọn hơn, tránh mò mẫm, mất thời gian. Vận dụng algorit sáng chế trong quá trình DH giúp HS hình thành thao tác tư duy logic, phát huy tính tích cực, sáng tạo, tinh thần làm việc tập thể qua đó củng cố niềm tin, hứng thú học tập cho người học. Xuất phát từ đặc điểm kiến thức Di truyền học (Sinh học 12) Di truyền học (DTH) là một trong những lĩnh vực mũi nhọn của Sinh học (SH). Những kiến thức DTH là cơ sở nhận thức cơ chế tiến hóa, đồng thời là nền tảng để giải thích các vấn đề của Sinh thái học. Chương trình SH phổ thông hiện nay nói chung và phần DTH (SH 12) nói riêng được xây dựng theo quan điểm hệ thống, các nội dung kiến thức được trình bày một cách khoa học, có logic, phù hợp với trình độ nhận thức của HS ở từng cấp học, bậc học. Với cách bố trí như thế này, GV có thể tổ chức các hoạt động học tập cho HS dựa trên các kiến thức, kinh nghiệm đã có để giải quyết các vấn đề mới, rèn luyện kĩ năng và phát triển tư duy vững chắc, có khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống. Tính quy luật của hiện tượng di truyền giúp HS có thể vận dụng algorit một cách hiệu quả trong việc giải thích hiện tượng di truyền cũng như giải các bài tập toán di truyền. Vì những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - Trung học phổ thông)” 2. Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng algorit sáng chế để xây dựng và sử dụng các algorit DH phần DTH (SH 12 – THPT) nhằm phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: DH DTH (SH 12 - THPT) theo algorit sáng chế. Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH SH 12. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng algorit một cách hợp lí vào các khâu trong DH DTH (SH 12 - THPT) thì sẽ phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS. 5. Giới hạn của đề tài Luận án nghiên cứu vận dụng lí thuyết algorit sáng chế trong DH phần DTH (SH 12 - THPT). 6. Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Nghiên cứu lý thuyết algorit sáng chế và việc vận dụng algorit trong DH. (2) Điều tra thực trạng vận dụng algorit trong quá trình DH ở trường THPT. (3) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT). (4) Xây dựng quy trình sử dụng các algorit đã xây dựng trong DH DTH (SH 12 - THPT) (5) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các phương án đã đề xuất. 7. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Thu thập, phân tích, đánh giá các tài liệu liên quan tới nội dung đề tài theo các nội dung đề ra như sau: - Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Chính phủ và của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới giáo dục để xác định lý do chọn đề tài. - Nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài có liên quan tới lý thuyết algorit sáng chế làm cơ sở khoa học của đề tài luận án. - Nghiên cứu các tài liệu về nội dung DTH; tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Sinh học làm cơ sở cho việc xây dựng nội dung dạy học phần DTH. - Nghiên cứu tài liệu về algorit trong dạy học làm cơ sở lí luận cho việc xây dựng và sử dụng các algorit dạy học DTH. - Nghiên cứu các tài liệu về năng lực; tài liệu tâm lý học về nhận thức; tài liệu về các khái niệm, định nghĩa quy luật, tính quy luật làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống các algorit dạy học cũng như việc đề xuất quy trình tổ chức dạy học phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo cho HS. Phương pháp điều tra sư phạm Dùng phiếu điều tra thực trạng DH nói chung và DH SH nói riêng ở trường THPT để xác định cơ sở thực tiễn của đề tài luận án. Chúng tôi đã thiết kế phiếu tham khảo ý kiến của GV về các lĩnh vực: Nhận thức lí luận của GV về algorit; thực tiễn sử dụng algorit của GV trong DH DTH ở trường THPT và việc rèn luyện năng lực nhận thức, năng lực vận dụng kiến thức cho HS trong DH DTH. Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia - Các chuyên gia được xác định là các nhà khoa học nghiên cứu về lý luận và phương pháp DH hoặc nghiên cứu về DTH; những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy SH. - Những nội dung cần tham vấn là: + Mục tiêu DH DTH ở THPT. + Quy trình thiết kế các algorit DH phần DTH SH 12-THPT. + Quy trình DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng algorit sáng chế. + Tiêu chí và công cụ đánh giá kết quả DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng algorit sáng chế. - Việc thu thập ý kiến của các chuyên gia được thực hiện bằng phương pháp phỏng vấn trực tiếp hoặc xin ý kiến đánh giá nhận xét bằng phiếu thẩm định về những lĩnh vực và vấn đề liên quan đến luận án. Tất cả những ý kiến đóng góp của chuyên gia đều được chúng tôi phân tích, nghiên cứu kỹ lưỡng, làm căn cứ để điều chỉnh, bổ sung cho nội dung nghiên cứu luận án. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm (TN) sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các quy trình DH DTH theo algorit sáng chế, qua đó khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu đã đề ra trong đề tài luận án. Quá trình TN được tiến hành theo hai giai đoạn là TN khảo sát và TN chính thức. TN được tiến hành ở 05 trường trên địa bàn tỉnh Hưng Yên: THPT Nam Phù Cừ, THPT Phù Cừ, THPT Tiên Lữ, THPT Nghĩa Dân. HS trong khối 12 ở mỗi trường TN, chúng tôi chọn các lớp TN và lớp ĐC tương đương nhau về học lực, về phong trào thi đua học tập. GV thực hiện TN sư phạm là những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, thâm niên công tác tương đương nhau, có nhiều thành tích trong giảng dạy, yêu nghề, say mê chuyên môn. TN được bố trí theo cách “TN có ĐC”, nghĩa là lớp TN và lớp ĐC chỉ khác nhau ở một yếu tố tác động, đó chính là đối tượng nghiên cứu của luận án, tất cả các yếu tố còn lại đều giống nhau. Chúng tôi tiến hành TN khảo sát vào năm 2015 và TN chính thức vào năm 2016, thu số liệu của đợt 2, đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp và rút ra kết luận về tính khả thi của các phương pháp mà luận án đang nghiên cứu. Căn cứ vào giả thuyết khoa học của luận án, chúng tôi xác định nội dung cần đo chính là năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH, chúng tôi đã xây dựng công cụ đo là các bài kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH. Phương pháp thống kê toán học Các số liệu thu được trong thực nghiệm sư phạm có tính định lượng sẽ được xử lí bằng thống kê toán học nhờ phần mềm Microsoft Exel với các tham số thống kê đặc trưng gồm: - Giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về năng lực của HS nhóm lớp ĐC và nhóm lớp TN. - Độ lệch chuẩn: nhằm xác định mức độ phân tán các số liệu quanh giá trị trung bình. - Mode: nhằm xác định giá trị có tần số xuất hiện nhiều nhất trong tập hợp các giá trị của dữ liệu. - Sử dụng phép kiểm định T – test độc lập, T – test theo cặp để kiểm chứng ý nghĩa thống kê. 8. Những đóng góp mới của luận án (1) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT). (2) Đề xuất quy trình sử dụng một số algorit trong DH DTH (SH 12 - THPT). (3) Đề xuất thang đánh giá hiệu quả vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH (SH 12 - THPT). 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận án được trình bày trong ba chương: Chương 1. Cơ sở lí luận, thực tiễn. Chương 2. Vận dụng algorit sáng chế trong dạy hoc Di truyền học (Sinh học 12 – THPT). Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit 1.1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới Khoa học tư duy sáng tạo trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu. 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). Heuristic được hiểu là các kỹ thuật dựa trên kinh nghiệm để giải quyết vấn đề học tập hay khám phá nhằm đưa ra một giải pháp mà không được đảm bảo là tối ưu. Với việc nghiên cứu khảo sát không có tính thực tế, các phương pháp Heuristic được dùng nhằm tăng nhanh quá trình tìm kiếm với các giải pháp hợp lý thông qua các suy nghĩ rút gọn để giảm bớt việc nhận thức vấn đề khi đưa ra quyết định [62]. Có thể thấy, theo quan niệm lúc bấy giờ, Ơristic là khoa học về sự sáng chế, phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, văn hóa, nghệ thuật, Do cách tiếp cận quá chung chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách nên Ơristic đã không được nhìn nhận. Cho đến thời gian gần đây, Ơristic đã được nghiên cứu và phát triển. Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra IQ thực tế đầu tiên [61]. Năm 1904, Bộ Giáo dục Pháp đã sử dụng các bài kiểm tra IQ Alfred Binet nhận diện và đánh giá trí tuệ của HS. Năm 1908 và 1911 Binet công bố phiên bản thử nghiệm của mình. Sau đó, bài kiểm tra của Binet trở nên thông dụng trên khắp nước Mỹ và bùng phát mạnh vào năm 1917 [58]. Tuy là cha đẻ của “chỉ số thông minh - IQ” nhưng Binet cũng nhìn nhận rằng bài kiểm tra IQ cũng bộc lộ một số hạn chế. Ông cho rằng rằng trí thông minh không hẳn chỉ do di truyền, bởi các gene cấu thành, mà còn do môi trường giáo dưỡng tác động. Trong suốt 21 năm nghiên cứu, Binet đã xuất bản hơn 200 cuốn sách, bài báo, những công trình nghiên cứu của Binet sau này có ảnh hưởng rất lớn đến Jean Piaget [57]. Cuối thế kỉ IXX, các nhà tâm lí học đã phát hiện ra phương pháp thử sai. Thử và sai là một phương pháp cơ bản giải quyết vấn đề [54]. Thử sai được đặc trưng bởi sự lặp đi lặp lại những nỗ lực đến khi thành công, hoặc cho đến khi không thể thực hiện được nữa [69]. Theo W.H. Thorpe, thuật ngữ thử sai được đưa ra bởi C. Lloyd Morgan sau khi ông đã sử dụng các cụm từ tương tự như "thử và thất bại" và "thử nghiệm và thực tiễn" [68]. Sau này, Edward Thorndike đã tiến hành thí nghiệm nổi tiếng với một con mèo đã được đặt trong một loạt các hộp với các điều kiện khác nhau để hoạt động của con mèo gắn với quá trình học tập, rút kinh nghiệm [67]. Thí nghiệm của Edward Thorndike sau này được B.F. Skinner hoàn thiện. Như vậy có thể thấy việc lựa chọn các phương án trong phương pháp thử sai được tiến hành theo kiểu mò mẫm. Tuy nhiên, cùng với phương pháp thử sai, các nhà tâm lí học đã xác định được vai trò của nhiều yếu tố tâm lí như: tính lí tưởng, trí tưởng tượng, trực giác, tính ì tâm lí, trong quá trình tư duy sáng tạo. Năm 1939 A. Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay còn gọi là động não, công não, (tiếng Anh: brainstorming). Ông đã miêu tả động não như một kỹ thuật hội ý bao gồm một nhóm người nhằm tìm ra lời giải cho vấn đề nhất định bằng cách góp nhặt tất cả ý kiến của nhóm người, nảy sinh trong cùng một thời gian, theo một nguyên tắc nhất định. Kỹ thuật này sau đó được Charles Hutchison Clark phát triển và Hilbert Meyer áp dụng trong lý luận về phương pháp giảng dạy [59]. Theo Hilbert Meyer: Động não là một kỹ thuật dạy học tích cực, thông qua thảo luận, nhằm huy động những ý tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề, của mọi thành viên tham gia thảo luận. Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực, không hạn chế các ý tưởng, nhằm tạo ra "cơn lốc" các ý tưởng [53].  Động não được áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau: quảng cáo, quản lí, sản xuất, giáo dục,....Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp tập kích não vẫn chưa khắc phục được những nhược điểm của phương pháp thử sai đó là thiếu cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải trong tư duy. Năm 1926, F. Kunze một giáo sư trường đại học tổng hợp Berlin đã đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm. Đây là một phương pháp tích cực hóa tư duy trong khoa học sáng tạo. Phương pháp đối tượng tiêu điểm với tên gọi ban đầu là phương pháp danh mục (catalogue) được nhà bác học người Mỹ C. Whiting hoàn thiện vào những năm 50 của thế kỷ [13]. Nội dung của phương pháp đối tượng tiêu điểm là chọn ngẫu nhiên một đối tượng nào đó sau đó lấy những tính chất của các đối tượng ngẫu nhiên này gắn cho đối tượng đang cần cải tiến hay hoàn thiện (đối tượng tiêu điểm). Bằng cách này có thể nhận được những kết hợp khác thường và đi đến những phương án độc đáo [13]. Như vậy, ý tưởng của phương pháp là cải tiến một đối tượng bằng cách chuyển giao những dấu hiệu (tính chất, chức năng) của những đối tượng ngẫu nhiên vào đối tượng cần cải tiến. Ví dụ đưa tính chất "thơm" của "nước hoa" vào đối tượng "bút", ta có "bút có mùi thơm". Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình thái [65]. Theo phương pháp này, người ta sẽ liệt kê tất cả các đặc trưng của một đối tượng nào đó, mỗi đặc trưng xếp vào một cột. Ở mỗi cột người ta viết tất cả các phương án đề xuất sau đó xét tất cả các kết hợp được hình thành bằng cách lấy ở mỗi cột một phương án. Kết quả là tạo ra vô số các kết hợp và việc nhận thức ra các phương án tối ưu cũng trở nên khó khăn. Như vậy phương pháp phân tích hình thái là phương pháp tích cực hóa tư duy bằng cách tách đối tượng ra từng con số rồi đa dạng hóa hình thái của các con số. Sau đó, kết hợp chúng lại để tạo ra ý tưởng mới. Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic Altshuler. Năm 14 tuổi ông đã có bằng sáng chế, năm 20 tuổi ông đã dự định xây dựng lí thuyết để giúp bất kì người bình thường nào cũng có thể sáng chế được. Năm 1946, Altshuler 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. Altshuler 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. Anthony "Tony" Peter Buzan (sinh năm 1942) tại Luân Đôn (Anh) là một tác gia, nhà tâm lý và là cha đẻ của phương pháp tư duy Mind map (Sơ đồ tư duy - Giản đồ ý). Theo triết lý của Buzzan thì bản đồ tư duy được hiểu là một cách mở ra sức mạnh tư duy, tạo ra những đột phá trong suy nghĩ. Buzan nghiên cứu chuyên sâu về bộ não, trí nhớ tìm ra quy luật khi xây dựng bản đồ gồm nhiều nhánh, giúp bộ não ghi chép các sự kiện một cách hệ thống. Buzan rất đam mê khám phá cấu trúc, chức năng, hoạt động của não bộ và phát minh ra những phương pháp để “bật tín hiểu” cho bộ não.  Ông thấy rằng đứa trẻ nào cũng có tiềm năng của Leonardo da Vinci và Albert Einstein. Ông đã dày công nghiên cứu cách “bật tín hiệu” cho tiềm năng đó phát huy. Các nghiên cứu của Buzan cho thấy trí thông minh được phát huy hết công năng khi con cái chúng ta được nuôi dưỡng trong môi trường tốt, được khuyến khích, động viên và giáo dục đúng phương pháp. Với bộ công cụ sơ đồ tư duy hay còn gọi là sơ đồ trí não, Buzan hướng dẫn chúng ta học phương pháp học, học cách xử lý thông tin, và học tư duy có phương pháp để rèn luyện và nâng cao năng lực tư duy, từ đó khai phá năng lực tiềm ẩn vô cùng to lớn của bộ não, tạo nên sự đột phá trong học tập và công tác [9]. Năm 1983, Giáo sư tâm lý Howard Gardner của trường đại học Havard công bố thuyết “trí thông minh đa đạng”. Ông cho rằng Alfred Binet và cộng sự xác định và đánh giá trí thông minh ở một khía cạnh quá riêng lẻ, là chỉ với chỉ số IQ,  thì thật không thoả đáng. Bởi vì, chỉ với riêng IQ, nó không phản ánh được sự đa dạng của trí thông minh và nó cũng không cho thấy sự tương quan giữa trí thông minh với vô số cách ứng xử của trí tuệ có thể quan sát được trong cuộc sống. Theo Giáo sư Howard Gardner, trí thông minh có nghĩa là “khả năng giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm hay dịch vụ có giá trị thiết thực cho xã hội” [55], [56], [66]. Năm 1990, David Perkins (một nhà khoa học của đại học Havard) đã chỉ ra trí thông minh có ba loại: trí thông minh nơron (neural intelligence), trí thông minh trải nghiệm (experiential intelligent) và trí thông minh có suy nghĩ (reflective intelligence). Trong đó, trí thông minh nơron hay còn gọi là trí thông minh thiên bẩm do di truyền và được đo bằng chỉ số IQ. Còn hai loại trí thông minh trải nghiệm và trí thông minh có suy nghĩ  thì có thể đào tạo được. Trí thông minh trải nghiệm được hình thành dựa trên những kinh nghiệm rút ra được trong công việc hay trong cuộc sống. Trí thông minh suy nghĩ của một người là khả năng suy nghĩ của người đó trong những tình huống khác nhau, thậm chí những tình huống không nằm trong lĩnh vực chuyên môn của người đó. Với trí thông minh có suy nghĩ, chúng ta có thể gia tăng khả năng giải quyết những vấn đề, ra quyết định, và đưa ra những sang kiến mới để xây dựng thế giới phức tạp và không ngừng biến động mà chúng ta đang sinh sống [52], [63]. Năm 1992, Arthur Costa, Giáo sư danh dự của đại học California State là tác giả của “thuyết thói quen của trí não- Habits of Mind”, đó là một tập hợp các hành vi và ứng xử của trí thông minh đóng một vai trò đặc biệt giúp con người trở nên sâu sắc và nhạy bén trong suy nghĩ. Thói quen tư duy này được hình thành do chúng ta thực hiện hành động lặp đi lặp lại trong suốt một quãng thời gian dài. Thói quen của trí não bao gồm cả khả năng tư duy lẫn cách cư xử của con người, chính nhờ sự phối hợp đồng bộ này mà chúng ta thành thạo trong việc vận hành khả năng tư duy và khả năng xử lý vấn đề. Như vậy, có thể thấy gieo hành động gặt thói quen, gieo thói quen gặt tính cách, một đứa bé không thể học “chớp nhoáng” vài kĩ năng thì có trí thông minh hiệu quả hơn, mà các em cần được cung cấp cơ hội để rèn luyện như rèn luyện thói quen, với phương pháp và công cụ phù hợp với lứa tuổi [48], [49]. Ngày nay, các công trình nghiên cứu tư duy, sáng tạo đã được quan tâm thích đáng và đã đem lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực ở nhiều nước trên thế giới. Một số nước tiên tiến trên thế giới đã bất đầu đào tạo cử nhân, thạc sĩ về chuyên ngành sáng tạo và đổi mới, các trung tâm nghiên cứu sáng tạo, các lớp học đào tạo, bồi dưỡng tư duy sáng tạo được thành lập ngày một nhiều. Như vậy chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng của sáng tạo đối với sự phát triển trong giai đoạn hiện nay. 1.1.2. Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam 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 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,[12], [13], [14]. Cuốn sách đầu tiên về phương pháp luận sáng tạo được nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội xuất bản năm 1983 do Nguyễn Chân, Dương Xuân Bảo, Phan Dũng dịch đã đem đến cái nhìn mới mẻ về tư duy sáng tạo ở Việt Nam. Cuốn sách đã làm rõ TRIZ là gì, vận dụng TRIZ như thế nào trong giải quyết các vấn đề trong kĩ thuật sáng chế. Cuốn sách này còn giới thiệu về ARIZ cùng những quy luật phát triển khách quan trong kĩ thuật, 40 sáng chế cơ bản,... Cuốn sách đã góp phần dấy lên phong trào phát huy sáng kiến, cải tiến hợp lí hóa trong sản xuất và đó cũng là tài liệu quý giá cho những ai quan tâm đến phương pháp tư duy sáng tạo trong khoa học, kĩ thuật. 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. Nguyễn Văn Lê (1998) 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: Hệ thống khái niệm về năng lực, tài năng và tính sáng tạo; Khoa học về sự sáng tạo; Cơ sở tâm lí học, sinh lí thần kinh, khía cạnh xã hội của hoạt động sáng tạo; Bài học từ những con người sáng tạo [26]. Nguyễn Minh Triết (2000) với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo” đã bước đầu tìm hiểu, phân tích về tính ì tâm lí và 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 [36]. Nguyễn Cảnh Toàn (2004) với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vấn đề về sáng tạo học như: khái niệm, nguồn gốc, cở sở thần kinh của hoạt động sáng tạo. Quyển sách là tài liệu quý cho GV về cách thức, phương pháp dạy HS học tập sáng tạo. Sách còn có 2 phụ lục đặc biệt về việc đo trí thông minh và 5 phương thức cải lão hoàn đồng [37]. 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 NTST của TRIZ và ...n thức về lí luận của GV bao gồm những nhận thức về khái niệm, vai trò, phân loại algorit của GV ở trường phổ thông hiện nay. Hai là: Thực tiễn sử dụng algorit của GV trong DH. Ba là: Thực trạng rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề trong DH SH. Phương pháp khảo sát được sử dụng: Điều tra bằng phiếu hỏi (tham khảo phụ lục số 1), dự giờ dạy, tham khảo bài soạn của một số GV dạy môn SH 12 (Danh sách các trường khảo sát tham khảo phụ lục số 2), tiến hành quan sát hoạt động học tập của HS, tọa đàm trao đổi với một số GV và HS về vấn đề liên quan. Phân tích số liệu thống kê kết quả khảo sát, rút ra các kết luận. Kết quả thu được như sau: 1.3.1. Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên Chúng tôi đã tiến hành khảo sát trên 35 trường THPT thuộc địa bàn tỉnh Hưng Yên. Tổng số phiếu phát ra là 112, tổng số phiếu thu về là 105. Kết quả được thống kê lại như sau: Biểu đồ 1.1. Nhận thức của GV về khái niệm algorit Từ kết quả biểu đồ 1.1 cho thấy, chỉ có 26,7% GV cho rằng algorit là bất kì chương trình nào đủ rõ ràng gồm các hành động (thao tác) thực hiện một công việc nào đó. Đa số GV (36,2%) hiểu algorit theo nghĩa toán học là tập hợp các phép tính cần thiết, được quy định một cách nghiêm ngặt dùng để giải các bài toán cụ thể nào đó. Còn lại 37,1% GV chưa hiểu về khái niệm algorit, họ cho rằng algorit là sơ đồ phản ánh trực quan tập hợp những kiến thức chủ chốt của một nội dung hoặc cho rằng algorit là một loạt các cách để giải quyết một vấn đề cụ thể có tính quy luật. Biểu đồ 1.2. Nhận thức của GV về phân loại algorit trong DH Quan sát biểu đồ 1.2 cho thấy, GV THPT vẫn còn phân vân về phân loại algorit, các đáp án được lựa chọn với tỉ lệ tương đương nhau. Tuy nhiên, vẫn có nhiều GV (39%) cho rằng algorit DH có hai loại là algorit nhận biết và algorit biến đổi (algorit hoạt động), điều này chứng tỏ GV đã tìm hiểu về algorit. Biểu đồ 1.3. Nhận thức của GV về vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH Biểu đồ 1.3 cho thấy đa số GV (40%) cho rằng vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH là hình thành các bước để giải quyết vấn đề theo phương pháp algorit., tiếp theo đó là phát triển tư duy logic (24,8%), hình thành tư duy định hướng (18,1%) cho HS. Kết quả điều tra cho thấy, GV đã nhận thức đúng đắn về vai trò quan trọng của algorit trong DH. Biểu đồ 1.4. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong DH Khi được hỏi về khả năng vận dụng algorit trong DH các môn học ở trường THPT, đa số GV (56,2%) cho rằng algorit chỉ thích hợp với các môn khoa học tự nhiên, 26,7% GV thì cho rằng algorit có thể áp dụng trong giảng dạy tất cả các môn học, chỉ có 17,1% GV cho rằng algorit chỉ được áp dụng với một số môn học nhất định. Điều này chứng tỏ còn một bộ phận không nhỏ GV nhận thức chưa đúng về khả năng vận dụng algorit trong DH. Biểu đồ 1.5. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong các khâu của quá trình DH Algorit có thể vận dụng trong tất cả các khâu của quá trình DH được 27,6% GV lựa chọn, đa số GV cho rằng algorit chỉ thuận lợi cho việc ôn tập, củng cố kiến thức (81,9%), 21% GV cho rằng có thể vận dụng algorit trong khâu hình thành kiến thức mới cho HS và chỉ 16,2% GV lựa chọn vận dụng algorit trong khâu kiểm tra đánh giá. Điều này cho thấy, algorit có thể được vận dụng trong các khâu của quá trình DH và được đa số GV lựa chọn để ôn tập, củng cố kiến thức cho HS. Biểu đồ 1.6. Nhận thức của GV về khả năng kết hợp algorit với các phương tiện DH khác Để tăng hiệu quả sử dụng algorit trong DH, đa số GV đều nhất trí quan điểm cần phối hợp hợp lí algorit với một số phương tiện DH khác như Graph (75,2%), sơ đồ tư duy (61,9%), bản đồ khái niệm (48,6%) hay các bảng biểu (40%). 1.3.2. Thực tiễn sử dụng algorit của giáo viên trong dạy học Di truyền học Biểu đồ 1.7. Mức độ sử dụng algorit của GV trong DH DTH Mặc dù nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của vận dụng algorit trong DH nhưng 76,2% GV không bao giờ sử dụng algorit trong DH, chỉ có 23,8% GV đã sử dụng algorit trong DH DTH và rất ít GV (7,6%) thường xuyên sử dụng algorit. Biểu đồ 1.8. Thực tiễn sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH (SH 12 - THPT) Khi được hỏi về tình hình sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH, đa số GV đều cho rằng algorit không phải chìa khóa vạn năng để có thể áp dụng cho tất cả các phần học. Có 84,8% GV cho rằng chỉ áp dụng algorit phù hợp nhất trong DH Chương: Tính quy luật của hiện tượng di truyền, Chương: Cơ chế di truyền biến dị (45,7%), Chương: Di truyền học quần thể (61%), Chương: Di truyền học người (62,9%) còn Chương: Ứng dụng di truyền học chỉ có 12,4% GV lựa chọn. Biểu đồ 1.9. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV Khi được hỏi về hiệu quả của DH algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV thì đa số GV (80%) cho rằng khi DH algorit sẽ giúp GV có cơ hội để thể hiện được ý tưởng và tính sáng tạo của mình trong việc thiết kế các bản ghi algorit cũng như trong tổ chức các hoạt động học cho HS (61%). GV có nhiều thời gian để rèn luyện các năng lực cho HS hơn (56,2%). Việc giảng dạy của GV cũng nhàn hơn (53,3%) do algorit dễ dàng kết hợp với các phương pháp và phương tiện DH khác (69,5%). Biểu đồ 1.10. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động học của HS Kết quả điều tra biểu đồ 1.10 cho thấy đa số GV đều nhận thấy vai trò quan trọng của vận dụng algorit trong việc rèn luyện tư duy logic, tư duy khoa học cho HS (87,6%), giúp các em học tập tự tin hơn, tích cực hơn, chủ động hơn (83,8%) và dễ dàng ôn tập lại các kiến thức hơn (84,8%). Algorit có tính mô hình hóa nên HS dễ hiểu bài và ghi nhớ, tái hiện kiến thức (63,8%), HS dễ nắm được mối liên hệ giữa các kiến thức nên việc vận dụng các kiến thức ở các em cũng dễ dàng hơn. Biểu đồ 1.11. Những khó khăn khi vận dụng algorit trong DH DTH Biểu đồ 1.11 cho thấy việc vận dụng algorit trong DH chỉ được GV áp dụng cho một số nội dung nhất định (68,6%) điều này đã làm cho việc vận dụng algorit DH của GV diễn ra không thường xuyên, algorit còn cồng kềnh, khó trình bày trên bảng (45,7%) và mất nhiều thời gian để thiết kế các bản ghi algorit (43,8%) nên GV ngại sử dụng. Việc vận dụng các algorit trong DH cũng không phù hợp với lớp có nhiều trình độ HS khác nhau (37,1%), một số HS có thể ỷ lại cho GV nên GV cũng hạn chế sử dụng algorit DH. Biểu đồ 1.12. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS trong DH DTH Biểu đồ 1.13. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong DH DTH Kết quả điều tra biểu đồ 1.12 và biểu đồ 1.13 cho thấy đa số GV đều nhận thức được khả năng vận dụng algorit trong rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo (61%) và năng lực giải quyết vấn đề (46%) tuy nhiên vẫn còn bộ phận không nhỏ GV do chưa nhận thức đúng về vai trò và tầm quan trọng của DH algorit nên cho rằng algorit không bao giờ rèn luyện được năng lực tư duy sáng tạo (13%), năng lực giải quyết vấn đề (17%) vì GV cho rằng algorit là bản khuôn sẵn, HS chỉ cần áp dụng theo khuôn mà mất đi năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Một số nhận xét chung về kết quả điều tra thực trạng: 1. Phần lớn GV đều đã biết về algorit nhưng lại biết về algorit theo quan điểm toán học mà ít GV biết đến algorit sáng chế. 2. Việc DH có vận dụng algorit được ít GV áp dụng và nếu có áp dụng thì cũng chỉ ở một số rất ít nội dung trong một số khâu nhất định của DH. GV còn nhiều lúng túng, khó khăn khi DH algorit nên việc DH algorit chưa được triển khai rộng rãi và tiến hành thường xuyên. 3. Đa số GV đều nhận thấy vận dụng algorit trong DH DTH sẽ giúp HS dễ nắm vững kiến thức, ghi nhớ lâu bền hơn, rèn luyện được năng lực tư duy logic, năng lực giải quyết vấn đề và giúp GV tổ chức các hoạt động DH sáng tạo hơn, có nhiều thời gian để rèn luyện các kỹ năng cho HS nhưng do thiết kế các bản ghi algorit cần nhiều thời gian và đòi hỏi chuyên môn sâu về kiến thức nên GV còn ngại ngùng, ít đầu tư. 4. Một số GV đã vận dụng algorit trong DH DTH tuy nhiên GV chưa có quy trình xây dựng algorit và quy trình vận dụng algorit vào DH nên việc thiết kế các algorit và vận dụng algorit vào các khâu của quá trình DH còn nhiều khó khăn, GV thường sử dụng các quy trình sẵn có, việc thiết kế các algorit phù hợp với mục tiêu và đối tượng DH của GV còn nhiều hạn chế. 5. Do vị trí môn SH ở các trường THPT được đánh giá thấp, sự đầu tư, khích lệ, động viên GV dạy môn Sinh của nhà trường, phụ huynh HS còn hời hợt, chưa thích đáng, tỉ lệ HS ở các trường THPT lựa chọn môn Sinh để xét tuyển đại học còn ít nên việc tổ chức các hoạt động DH tích cực trong DH SH còn nhiều hạn chế. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 1. Qua phân tích, tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến luận án, chúng tôi nhận thấy: - Vấn đề algorit đã được nghiên cứu từ rất lâu ở nhiều nước trên thế giới. Algorit có thể vận dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, vận dụng algorit trong DH mới được các tác giả đề cập như một phương pháp DH chung, chưa cụ thể thành quy trình và việc vận dụng algorit để tổ chức các hoạt động DH chưa được đi sâu khai thác, nghiên cứu về lý luận cũng như thực tiễn. - Các công trình nghiên cứu của các tác giả để chỉ rõ vai trò, tầm quan trọng của việc vận dụng algorit trong DH. Nhiều công trình nghiên cứu đã nêu rõ cơ sở lý luận và thực tiễn của việc vận dụng các NTST vào xây dựng và sử dụng các BTST trong DH nhằm nâng cao chất lượng DH bộ môn, rèn luyện kỹ năng và phát triển năng lực người học. Các công trình nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao trong DH. Tuy nhiên, vấn đề xây dựng và sử dụng các BTST để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tư duy sáng tạo cho HS ở trường phổ thông chưa được đi sâu nghiên cứu. - Trên cơ sở phân tích, tổng hợp những công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài luận án đã làm rõ thêm một số vấn đề lý luận về algorit, algorit sáng chế và vận dụng algorit sáng chế để tổ chức các hoạt động DH nhằm nâng cao chất lượng DH bộ môn, nâng cao năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Đề tài luận án mong muốn trên cơ sở lý luận về algorit và vận dụng algorit trong DH giúp GV các trường THPT tham khảo, vận dụng trong DH SH nói riêng và DH các môn học nói chung nhằm góp phần cụ thể hóa mục tiêu giáo dục trong giai đoạn hiện nay. 2. Qua nghiên cứu các vấn đề lý luận về algorit và vận dụng algorit trong DH chúng tôi đã xác định được cơ sở lý luận của đề tài luận án gồm: một số khái niệm về algorit, algorit sáng chế; phân loại algorit; vai trò của algorit trong DH nói chung và DH DTH nói riêng. 3. Trên cơ sở phân tích thực trạng về nhận thức lý luận cũng như thực tiễn DH algorit trong DH DTH ở trường THPT đã cho thấy đa số GV đều nhận thức được vai trò, tầm quan trọng của DH algorit. Tuy nhiên, việc vận dụng algorit còn nhiều hạn chế, chưa đem lại hiệu quả DH. GV còn nhiều lung túng, khó khăn trong việc xây dựng các algorit cũng như tổ chức DH có vận dụng algorit. Từ kết quả điều tra thực trạng cho thấy việc vận dụng algorit trong DH DTH là một giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng DH bộ môn SH và phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Chương 2 VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12-THPT) 2.1. Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12-THPT) Cấu trúc chương trình SH 12 – THPT bao gồm 03 phần như sau: Phần DTH (SH 12) hiện hành có mạch nội dung được thể hiện theo logic từ bản chất đến hiện tượng, từ cấp độ nhỏ đến cấp độ lớn: Sự vận động của vật chất di truyền → Quy luật vận động của vật chất di truyền → Ứng dụng DTH vào thực tiễn; Phân tử (ADN, gen) → Tế bào (NST) → Cơ thể → Quần thể. Về mặt nội dung, kiến thức phần DTH trình bày mối liên hệ vật chất di truyền giữa thế hệ trước với thế hệ sau thông qua các cơ chế di truyền và biến dị ở cấp độ phân tử, tế bào; các cơ chế biểu hiện phức tạp, đa đạng của vật chất di truyền không chỉ ở cấp độ phân tử, tế bào mà còn biểu hiện khá rõ ở cấp cơ thể, quần thể và các ứng dụng trong sản xuất cũng như trong đời sống con người. Qua phân tích nội dung kiến thức từng bài, từng chương của cả 2 chương trình cơ bản và nâng cao, chúng tôi nhận thấy phần DTH SH 12 - THPT có một số đặc điểm cơ bản sau: Nội dung kiến thức phần DTH SH 12 - THPT với 5 chương, được trình bày theo nguyên tắc: từ cấp độ nhỏ đến cấp độ lớn hơn; từ bản chất bên trong ra các hiện tượng bên ngoài; thể hiện mối quan hệ chặt chẽ, logic giữa các chương, giữa các bài. DTH SH 12-THPT là nội dung khó tuy nhiên, nội dung chương trình được trình bày theo hướng đồng tâm mở rộng, HS đã được tiếp cận những kiến thức DTH ở lớp 9 nên ở lớp 12, HS đã có đầy đủ kiến thức và khả năng tư duy để nghiên cứu từ sự vận động bên trong cấu trúc vật chất rồi từ đó giải thích thấu đáo được sự biểu hiện bên ngoài thành những quy luật của hiện tượng di truyền và biến dị; vận dụng các quy luật này vào sản xuất và y học. Cơ chế, hiện tượng và tính quy luật di truyền thuộc phần DTH phản ánh quy luật phát triển khách quan của sự vật hiện tượng nên việc vận dụng algorit trong DH DTH là hợp lí và hiệu quả. Tuy nhiên, không phải nội dung nào trong phần DTH cũng có thể vận dụng algorit. Để việc vận dụng algorit trong DH DTH được hợp lí và hiệu quả, chúng tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức từng Chương trong phần DTH để xác định những nội dung có khả năng vận dụng algorit và vận dụng trong DH lí thuyết hay bài tập DTH. Sau đây là bảng phân tích nội dung DTH và khả năng vận dụng DH algorit: Chương Nội dung Khả năng vận dụng algorit Dạy lí thuyết Dạy bài tập Chương I: Cơ chế của hiện tượng di truyền và biến dị Trình bày bản chất của hiện tượng di truyền và biến dị đó là sự vận động của các cấu trúc vật chất trong tế bào (các gen trên NST, các NST trong nhân). Qua chương này HS sẽ hiểu và giải thích được một số vấn đề như: tại sao con sinh ra có những đặc điểm giống với bố mẹ nhưng cũng lại có những đặc điểm không giống với bố mẹ mình? Cơ chế của những đặc điểm giống nhau đó là gì? Hay làm thế nào để gen có thể quy định được tính trạng?..... Trong phần cơ chế di truyền biến dị, HS cũng sẽ được học về các bài tập về quá trình nhân đôi ADN, quá trình phiên mã, quá trình dịch mã, bài tập về nguyên phân, giảm phân và bài tập quá trình đột biến, đột biến NST. Thiết kế các bản ghi algorit nhận biết khái niệm, hiện tượng, cơ chế di truyền, biến dị. Xây dựng chương trình giải một số dạng bài tập cơ chế di truyền, biến dị. Chương II: Tính quy luật của hiện tượng di truyền Sự di truyền các tính trạng qua các thế hệ của loài diễn ra theo những xu hướng tất yếu mà người ta đã phát hiện ra bằng phương pháp thực nghiệm nhờ vào những kiến thức ở chương 1. Cơ chế di truyền và biến dị là cơ sở để hiểu những mối quan hệ nhân quả đã chi phối tính quy luật của hiện tượng di truyền và biến dị. ADN nằm trên NST nên sự tự nhân đôi ADN đã dẫn tới sự nhân đôi của NST. NST được phân li độc lập và tổ hợp tự do của NST làm cho gen cũng được phân li và tổ hợp. Sự phân li và tổ hợp của NST theo những cơ chế xác định đã làm cho sự di truyền diễn ra theo những quy luật mà ta có thể dự đoán, tiên đoán được. Trong nội dung chương này, HS được tìm hiểu một số quy luật của di truyền NST và di truyền ngoài NST. Sau khi học xong chương này, HS có thể giải thích được cơ sở di truyền của quy luật các quy luật MenĐen chính là cơ chế di truyền NST và lấy đó làm nền tảng, cơ sở để nghiên cứu, tìm hiểu các quy luật di truyền phức tạp hơn mà vẫn có thể tiên đoán được như: di truyền liên kết gen, di truyền liên kết với giới tính, gen đa hiệu và tác động qua lại giữa các gen không alen quy định tính trạng, mối quan hệ giữa KG và môi trường trong quá trình biểu hiện thành kiểu hình của cơ thể. Cũng trong chương này, HS được làm các bài tập toán di truyền liên quan đến các quy luật di truyền. Xây dựng các algorit nhận biết và phân biệt các quy luật di truyền. Xây dựng chương trình giải một số dạng bài tập quy luật di truyền. Chương III: Di truyền học quần thể Chương này giới thiệu tính quy luật của sự di truyền diễn ra trong lòng các quần thể. Từ nội dung kiến thức ở Chương I, II khi HS đã nắm được bản chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử, cấp độ tế bào và cấp độ cơ thể để có thể hiểu sâu sắc cơ chế di truyền ở cấp độ lớn hơn: cấp độ quần thể. Di truyền quần thể được chia thành hai nhóm: quần thể tự phối và quần thể ngẫu phối và di truyền theo những quy luật đặc trưng. Ở cấp độ này, sự di truyền không chỉ diễn ra trong nội tại một NST hay giữa các NST trong một cơ thể mà còn là mối quan hệ di truyền giữa các cá thể trong một quần thể dưới tác động của nhiều nhân tố như: chọn lọc tự nhiên, yếu tố ngẫu nhiên, hiện tượng dòng gen,... Xây dựng algorit nhận biết khái niệm quần thể Xây dựng chương trình giải một số dạng bài tập DTH quần thể. Chương IV: Ứng dụng di truyền học Chương này trình bày về việc con người vận dụng các kiến thức về tái tổ hợp di truyền nhờ lai giống, các phương pháp gây đột biến nhân tạo và các kỹ thuật di truyền để tạo ra các giống động vật, thực vật và vi sinh vật nhằm nâng cao phẩm chất, năng suất phục vụ cho đời sống của con người. Nội dung chủ yếu của chương này là các kiến thức lí thuyết ứng dụng DTH vào thực tiễn sản xuất nên ít có khả năng vận dụng algorit trong DH chương này. Chương V: Di truyền học người Chương này giới thiệu các đặc điểm về các phương pháp nghiên cứu di truyền người làm cơ sở cho việc chẩn đoán và chữa trị, chỉ ra nguyên nhân và cơ chế gây bệnh di truyền ở người cũng như giải quyết được một số vấn đề về xã hội và đạo đức liên quan đến di truyền người Xây dựng chương trình giải một số dạng bài tập DTH người. Thực tiễn, việc tổ chức các hoạt động học tập trong DTH còn nhiều hạn chế, đa số GV đóng vai trò làm người truyền đạt thông tin, thông báo nội dung trong SGK, còn HS thụ động tiếp nhận những thông tin của GV, tính tích cực, chủ động, sáng tạo và năng lực tư duy ở họ không được phát huy mà còn bị kìm hãm. Nguyên nhân dẫn đến các hiện tượng trên phải chăng là nội dung kiến thức phức tạp, khiến cho GV khó xác định đúng bản chất của nó cũng như họ gặp khó khăn trong việc thiết kế các hoạt động dạy và học. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi lựa chọn nội dung kiến phần DTH làm nguyên liệu để thiết kế quy trình xây dựng và quy trình sử dụng các bản ghi algorit DH phần DTH nhằm phát triển năng lực TDST, tư duy logic và năng lực giải quyết vấn đề cho HS, góp một phần nào đó vào việc nâng cao chất lượng DH SH nói chung, DH DTH nói riêng. 2.2. Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 2.2.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung chương trình Nguyên tắc này đòi hỏi khi thiết kế algorit DH phải thống nhất được ba thành tố cơ bản của quá trình DH là mục tiêu - nội dung và PPDH. Ba thành tố này có mối quan hệ mật thiết với nhau, chi phối hoạt động DH. Quá trình DH gồm 6 thành tố cơ bản: Mục tiêu - nội dung - phương pháp - phương tiện - hình thức tổ chức - đánh giá, xét trong mối quan hệ giữa thày và trò. Nhiệm vụ của các nhà lý luận DH là nghiên cứu tìm ra những quy luật của sự tương tác giữa các thành tố này để điều khiển hợp lý quá trình DH nhằm đạt hiệu quả cao nhất. Mục tiêu dạy - học là những tiêu chí về mặt nhận thức và kỹ năng, thái độ và năng lực phải đạt được khi thực hiện một hoạt động dạy - học nào đó. Mục tiêu có thể được xác định cho một phần, một bài hoặc một chương kiến thức. Logic của mối quan hệ giữa mục tiêu - nội dung - PPDH là: dựa vào nội dung sách giáo khoa đã được biên soạn, người GV phải phân tích nội dung, căn cứ vào đối tượng cụ thể để xác định những mục tiêu mà HS phải đạt được sau khi học một bài hoặc một chương. Để đạt được mục tiêu cần phải tập trung vào nội dung nào, sử dụng PPDH nào, phương tiện DH nào để đạt hiệu quả cao nhất. Như vậy, mục tiêu bài học được xác định chủ yếu dựa vào nội dung bài học, đặc điểm tâm lý nhận thức của HS và năng lực sư phạm của GV. Mục tiêu và nội dung kiến thức là cơ sở để xác định PPDH cũng như những phương tiện hỗ trợ cho phù hợp, theo hướng phát huy cao độ óc tư duy tìm tòi khám phá của HS để đạt được những mục tiêu đã đề ra. Quán triệt theo quan điểm thống nhất giữa mục tiêu - nội dung - PPDH trong DH, khi thiết kế algorit DH cần xác định: Thiết kế algorit để làm gì? - HS cần đạt được những gì sau khi kết thúc bài học? - Làm thế nào để biết được HS đạt được hay không đạt được những mục đích đề ra? Algorit được thiết kế như thế nào? - Nội dung cần lập algorit thuộc loại kiến thức nào? - Các đơn vị cấu trúc trong nội dung đó liên hệ với nhau như thế nào? Việc thiết kế algorit liên quan với việc sử dụng algorit như thế nào? - Nội dung đó liên quan đến “kiểu DH nào” ? - Thuộc loại nghiên cứu tài liệu mới hay hoàn thiện tri thức hay kiểm tra đánh giá ? - Cần lựa chọn phối hợp những PPDH nào để tổ chức quá trình DH bằng algorit? Thống nhất mục tiêu nội dung và PPDH trong quá trình thiết kế và sử dụng algorit là đặt ra và trả lời được các câu hỏi trên. Làm như vậy, chúng ta sẽ thiết kế được những algorit đạt yêu cầu của nội dung một bài học không những về logic khoa học mà còn đảm bảo mục đích và cách sử dụng các algorit. 2.2.1.2. Đảm bảo thống nhất giữa tính khoa học và tính giáo dục Nguyên tắc thống nhất giữa tính khoa học và tính giáo dục đòi hỏi trong quá trình DH phải trang bị cho người học những tri thức khoa học chân chính; phản ánh được những thành tựu khoa học, công nghệ và văn hóa hiện đại; dần giúp HS tiếp cận với những phương pháp học tập, nhận thức, thói quen suy nghĩ và làm việc một cách khoa học; thông qua đó hình thành cơ sở thế giới quan khoa học, tình cảm và những phẩm chất đạo đức cao quý của con người hiện đại. Trên thực tế, vận dụng algorit trong DH có thể trang bị cho người học những tri thức khoa học chân chính, hiện đại để giúp HS nắm được quy luật phát triển của tự nhiên, xã hội và tư duy để từ đó có cái nhìn, thái độ và hành động đúng đắn đối với hiện thực. Vận dụng và vận dụng sáng tạo algorit giúp HS rèn luyện ý thức và năng lực phân tích, năng lực tư duy và năng lực giải quyết các vấn đề học tập và các vấn đề mà cuộc sống đặt ra. Vận dụng algorit trong DH còn giúp HS tiếp cận và rèn luyện với tư duy và phương pháp nghiên cứu khoa học để từ đó các em tiếp cận dần với hoạt động nghiên cứu khoa học và hình thành tác phong, suy nghĩ, tư duy của người nghiên cứu khoa học. Quán triệt nguyên tắc này, khi thiết kế các algorit cần lưu ý đến sự chính xác, khoa học về mặt nội dung cũng như văn phong, hình thức, cần xác định đúng các đơn vị kiến thức và mối quan hệ chặt chẽ giữa các đơn vị kiến thức đó trong bản ghi algorit. Algorit DH được chuyển hóa từ algorit toán học vì vậy khi thiết kế các agorit DH cần phải đảm bảo tính chính xác, logic, phản ánh đúng đắn quy luật phát triển khách quan của sự vật, hiện tượng. Lựa chọn nội dung để xây dựng các algorit DH phải đảm bảo phù hợp với nội dung và đối tượng HS, khi thiết kế các algorit cần phải đảm bảo tính vừa sức với từng đối tượng HS. Để thực hiện được nguyên tắc này đòi hỏi người GV không chỉ uyên bác về lĩnh vực môn học mình phụ trách mà cần có hiểu biết rộng về các môn khoa học liên quan để cung cấp tri thức chính xác và trung thực cho HS. Trong quá trình DH, GV cũng phải thường xuyên nghiên cứu tài liệu, đọc thêm sách báo và cập nhật thông tin để có thêm kiến thức bổ trợ trong DH. 2.2.1.3. Thân thiện với người sử dụng Để xây dựng các algorit, người thiết kế phải để ý đến những logic nhất định. Logic algorit là logic rút ra từ các quy luật phát triển hệ thống. Chúng ta sử dụng algorit như là công cụ để giải các bài toán sáng chế vì vậy khi thiết kế các algorit phải đảm bảo tính phù hợp với người sử dụng về các mặt sau: Thứ nhất: Algorit phải dễ sử dụng; Thứ hai: Algorit phải phát huy các khả năng sẵn có của con người; Thứ ba: Algorit phải đáp ứng nhu cầu sáng tạo của con người. Có ba hệ thống tham gia vào việc giải bài toán là: Người giải bài toán, algorit và hệ thống có trong bài toán cần giải [11]: Người giải bài toán Algorit Hệ thống có trong bài toán cần giải Lời giải Hình 2.1. Các hệ thống tham gia giải bài toán có sử dụng algorit sáng chế Mối quan hệ trên được hiểu như sau: Trong hệ thống này, người giải bằng những hiểu biết, kinh nghiệm sẵn có của bản thân, tác động trực tiếp lên hệ thống có trong bài toán hoặc tác động thông qua việc sử dụng các algorit. Algorit một mặt tác động lên hệ thống có trong bài toán, mặt khác tác động lên người giải để người giải suy nghĩ theo algorit. Hệ thống có trong bài toán chịu sự tác động của người giải algorit nhưng đồng thời cũng cung cấp thông tin phản hồi về kết quả của những tác động đó để giải và algorit có thể có những điều chỉnh nhất định. Các mũi tên trong hình có độ đậm, nhạt khác nhau để thể hiện mức độ tác động của các thành tố lên nhau. Ba thành tố trên tương tác với nhau và cho ra kết quả là lời giải của bài toán sáng chế. Người giải trong hệ thống trên đóng vai trò điều khiển, quá trình truyền thông tin là các ý nghĩ của người giải thể hiện chủ yếu dưới dạng ngôn ngữ. Người giải truyền thông tin từ chính mình đến algorit và hệ thống có trong bài toán rồi nhận các thông tin ngược lại. Quá trình này thông suốt và thông tin phát ra cộng với thông tin ngược phải tạo thành quan hệ phản hồi mang tính điều khiển quá trình giải bài toán. Quán triệt quan điểm này, algorit phải được thiết kế như sau: Một là: Algorit được thiết kế thành nhiều bước, mỗi bước vừa sức với người giải. Điều này giúp cho quá trình giải bài toán được thuận tiện và dễ dàng hơn với HS. Đồng thời GV cũng dễ dàng đánh giá năng lực của HS ở các mức độ khác nhau. Hai là: Khi thiết kế algorit, trong mỗi bước, ngoài lời phát biểu cần bổ sung các quy tắc, chú giải, chú thích, chú ý, tránh đánh đố, gây mập mờ cho người sử dụng. Ba là: Algorit được thiết kế giúp người học có thể luyện tập dễ dàng khi không có sự hướng dẫn trực tiếp của GV. 2.2.2. Quy trình xây dựng algorit dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12- THPT) 2.2.2.1. Quy trình xây dựng algorit nhận biết Quy trình xây dựng algorit nhận biết Bước 1: Xác định mục tiêu kiến thức Bước 2: Mô tả algorit nội dung Bước 3: Lập bản ghi algorit Bước 4: Algorit hoạt động Hình 2.2. Quy trình xây dựng algorit nhận biết Giải thích quy trình Bước 1: Xác định mục tiêu Algorit được xây dựng phải đảm bảo đạt được mục tiêu về kiến thức của phần, chương, bài hoặc từng nội dung kiến thức theo đúng quy định chuẩn kiến thức kĩ năng của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Việc xác định mục tiêu lập algorit giúp người học có định hướng rõ ràng về nội dung cần thể hiện trong bản ghi algorit và xác định được chủ đề của algorit. Bước 2: Mô tả algorit nội dung Để mô tả được algorit nội dung cần xác định được mạch logic nội dung kiến thức. Công việc này giúp người thiết kế bản ghi algorit xác định được hướng phân tích nội dung kiến thức cũng như xác định được hướng chỉ đạo cho việc sắp xếp thứ tự các dấu hiệu bản chất trong bản ghi algorit. Khi đã phân tích mạch logic nội dung, xác định được các dấu hiệu bản chất của nội dung kiến thức, người thiết kế mô tả sơ bộ algorit nội dung kiến thức. Thông thường người ta thường sử dụng Grap để mô tả algorit. Để mô tả được algorit một hoạt động nào đó, trước hết cần phát hiện ra cấu trúc của hoạt động đó và mô hình hóa cấu trúc của hoạt động. Như vậy, mô tả algorit là mô hình hóa cấu trúc của hoạt động, là bước đầu tiên của việc algorit hóa hoạt động. Bản thân mô tả algorit không giải quyết được bất cứ bài toán nào nhưng nó lại là cơ sở xuất phát của quá trình algorit hóa. Bước 3: Lập bản ghi algorit Từ mô tả bản ghi algorit, người thiết kế lập bản ghi algorit điều khiển quá trình hoạt động nhận thức hoặc giải quyết vấn đề đặt ra. Căn cứ vào algorit mô tả, ta biên soạn bản ghi algorit. Bản ghi algorit là một tập hợp những mệnh lệnh thao tác sơ đẳng, đơn trị, theo một trình tự xác định để điều khiển quá trình giải quyết vấn đề học tập. Trong quá trình DH, bản ghi algorit là công cụ để HS tự điều khiển, giúp các em phát huy tốt vai trò chủ thể của hoạt động nhận thức trong quá trình học tập của chính mình, qua đó phát huy tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề. Bước 4: Algorit hoạt động Sau khi đã lập được bản ghi algorit, HS chỉ cần tiến hành hoạt động mà bản ghi algorit đã chỉ ra. Cứ thực hiện đúng các thao tác như bản ghi algorit là chắc chắn sẽ đi đến kết quả (tính hữu hạn của algorit). Ví dụ minh họa Xây dựng algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen Bước 1: Xác định mục tiêu về kiến thức Học sinh: - Trình bày được các dấu hiệu bản chất của quy luật di truyền MenĐen, - Nhận biết được quy luật di truyền MenĐen trong các bài tập toán di truyền Bước 2: Mô tả algorit Trong chương trình SH 12 -THPT, nội dung các quy luật di truyền của MenĐen được trình bày trong bài 8, bài 9 với hai quy luật là: Quy luật phân ly và quy luật phân ly độc lập. Quy luật phân ly được phát biểu với một cặp gen quy định một cặp tính trạng và bản chất của quy luật này là sự phân ly và tổ hợp của các alen trong quá trình giảm phân và thụ tinh. Quy luật phân ly độc lập MenĐen xét với sự di truyền riêng rẽ của hai hay nhiều cặp tính trạng cùng một lúc. Về bản chất, cả quy luật phân ly và quy luật phân ly độc lập MenĐen đều là sự phân ly độc lập và tổ hợp tự do của các giao tử trong quá trình giảm phân và thụ tinh. Quy luật MenĐen cần một số điều kiện nghiệm đúng như: Mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng; Các alen quy định tính trạng khác nhau phải nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau; quá trình giảm phân và thụ tinh phải diễn ra bình thường; hợp tử phải có sức sống ngang nhau; số lượng cá thể con lai phải đủ lớn; tính trội - lặn phải hoàn toàn. Quy luật Menđen Di truyền theo những quy luật chặt chẽ Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Kết quả phép lai thuận – nghịch giống nhau Mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST tương đồng khác nhau Tính trội – lặn hoàn toàn Như vậy có thể thấy, các quy luật MenĐen có những đặc điểm chung, đặc điểm này giúp HS có thể phân biệt được các quy luật di truyền của MenĐen với các quy luật di ...bào học - Trong TB sinh dưỡng gen và NST tồn tại thành cặp - Khi giảm phân tạo giao tử, các NST tường đồng phân li đồng đều vế các giao tử => gen quy định tính trạng nằm trên NST cũng phân li. - Khi thụ tinh các giao tử kết hợp một cách ngẫu nhiên. B. Quy luật phân li độc lập I. Thí nghiệm lai hai tính trạng 1. Thí nghiệm Pt/c vàng, trơn x xanh, nhăn F1 100% vàng, trơn F2 9 vàng, trơn 3 vàng, nhăn 3 xanh, trơn 1 xanh, nhăn 2. Kết luận - Tỉ lệ KG ở F2 là tích xác suất tỉ lệ KG của từng cặp. - Tỉ lệ KH ở F2 là tích xác suất tỉ lệ KH của từng cặp. => Các cặp nhân tố di truyền các tính trạng khác nhau phân li độc lập trong quá trình hình thành giao tử. II. Cơ sở tế bào học - Gen quy định các cặp tính trạng nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau. - Khi giảm phân, các NST phân li độc lập với xác suất bằng nhau=> các giao tử sinh ra với tỉ lệ bằng nhau: AB =Ab =aB =ab = 0.25 - Sự kết hợp ngẫu nhiên giữa 4 loại giao tử đực với 4 loại giao tử cái tạo ra 16 kiểu tổ hợp giao tử ở F2 trong đó có 9 KG với 4 KH khác nhau: III. Ý nghĩa của định luật Menđen - Menđen đã thành công khi: + lai các cặp bố mẹ thuần chủng và mang tính trạng tương phản. + làm thí nghiệm với số lượng lớn các con lai. - Ý nghĩa của định luật Menđen: + Dự đoán được kết quả phân li KG, KH ở đời con khi biết KG của P và ngược lại. + Tạo ra nhiều biến dị tổ hợp. Luyện tập Lập bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền Menđen Vận dụng, sáng tạo Chương trình giải bài tập quy luật MenĐen Bài tập: Ở bò, tính trạng màu sắc lông do một gen gồm hai alen di truyền theo quy luật phân li MenĐen. Cho một bò đực lông đen giao phối với các bò cái trong các phép lai sau: Phép lai 1: ♂ lông đen (1) x ♀ lông vàng (2) → 1 bê lông đen (5), 1 bê lông vàng (6). Phép lai 2: ♂ lông đen (1) x ♀ lông đen (3) → toàn bê lông đen (7). Phép lai 3: ♂ lông đen(1) x ♀ lông đen (4) → 1 bê lông đen (8), 1 bê lông vàng (9). a. Xác định kiểu gen của các con bò, con bê trong phép lai trên? b. Nếu cặp bò ở phép lai thứ 3 tiếp tục giao phối. Xác suất thu được ở đời con 3 con bê trong đó có đúng 2 con bê lông vàng? GV Người Việt ta có câu “ Giỏ nhà ai, quai nhà ấy”, “Con nhà tông không giống lông cũng giống cánh”. Em hiểu câu tục ngữ ấy như thế nào? HS trình bày quan điểm GV Theo em, yếu tố sinh học nào là cơ sở của hai câu tục ngữ trên? HS trả lời GV dẫn dắt vào tính quy luật của hiện tượng di truyền và những quy luật di truyền của MenĐen. Quy luật MenĐen HS đã được học ở Sinh học 9 nên GV yêu cầu HS đọc SGK và cho biết về Quy luật phân li của MenĐen trên những tiêu chí sau: - Đối tượng nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - Trình bày thí nghiệm - Giải thích kết quả nghiên cứu. - Phát biểu quy luật. HS. Cá nhân nghiên cứu SGK, thảo luận nhóm thống nhất ý kiến và ghi phiếu. Đại diện nhóm trình bày, nhóm khác nhận xét và bổ sung. GV nhận xét chung GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK, vận dụng những kiến thức đã học trình bày: - Thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của MenĐen. - Nhận xét sự di truyền riêng rẽ của từng cặp tính trạng. - Nhận xét sự di truyền chung của các cặp tính trạng. - Gải thích thí nghiệm - Hoàn thành Phiếu học tập Số cặp dị hợp Số KG TL KG Số KH TL KH Số tổ hợp 1 3 1:2:1 2 3:1 4 2 9 (1:2:1)2 4 (3:1)2 16 ................................................................ n 3n (1:2:1)n 2n (3:1)n 4n HS hoạt động nhóm để hoàn thành nhiệm vụ GV nhận xét, đánh giá chung. GV yêu cầu HS đọc SGK và nêu ý nghĩa của quy luật MenĐen. Dựa trên kiến thức đã học, GV yêu cầu HS liệt kê các dấu hiệu nhận biết của quy luật di truyền MenĐen? HS thảo luận nhóm để tìm các dấu hiệu nhận biết. Gv nhận xét và chuẩn hóa kiến thức. GV tiến lập bản ghi algorit dựa trên những dấu hiệu mà các em tìm được HS quan sát GV tiến hành và học tập. Từ thí nghiệm của MenĐen, GV yêu cầu HS nêu quy trình giải bài tập di truyền MenĐen HS có thể hoạt động cá nhân hoặc nhóm để hoàn thiện. GV nhận xét và chuẩn hóa kiến thức cho HS và hướng dẫn HS xây dựng algorit giải bài tập quy luật di truyền Men Đen. GV yêu cầu HS xây dựng chương trình giải bài toán HS hoạt động nhóm để xây dựng chương trình giải. GV tổ chức HS thảo luận nhóm để HS các nhóm tự nhận xét sau đó GV nhận xét chung và hướng dẫn HS sử dụng các nguyên tắc sáng tạo phát hiện, tạo và giải các bài tập sáng tạo. GV làm mẫu với một nguyên tắc và giao nhiệm vụ về nhà cho HS với các nguyên tắc khác. Bài 10: Tương tác gen và tác động đa hiệu gen I. Mục tiêu 1. Về kiến thức Sau khi học xong bài học sinh phải: - Nêu được khái niệm, giải thích được cơ sở của hiện tượng tương tác gen. - Nhận biết tương tác gen thông qua biến dạng TLKH F2 trong phép lai 2 cặp tính trạng của Menđen. - Phân biệt được các hiện tượng tương tác gen và vận dụng làm bài tập. 2. Về kĩ năng - So sánh, tổng hợp, khái quát kiến thức, vận dụng giải thích các hiện tượng tự nhiên. 3. Về thái độ - Yêu tự nhiên, yêu khoa học và yêu Sinh học. 4. Năng lực hướng tới Năng lực tính toán, năng lực tư duy logic, năng lực hợp tác, năng lực tự học II. Phương pháp - Vấn đáp, thảo luận nhóm, algorit III. Phương tiện - Bản ghi Algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen, bản ghi Algorit giải bài tập di truyền tương tác gen, Một số Bài tập xuất phát, bài tập sáng tạo. IV. Chuẩn bị 1. Chuẩn bị của GV - Bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen, bản ghi algorit giải bài tập di truyền tương tác gen, Một số Bài tập xuất phát, bài tập sáng tạo. 2. Chuẩn bị của HS - SGK, máy tính bỏ túi V. Tiến trình bài giảng Nội dung Hoạt động của giáo viên và HS A. Ổn định tổ chức GV kiểm tra sĩ số lớp B. Kiểm tra bài cũ Cở sở tế bào học của quy luật di truyền phân li độc lập của Menđen? C. Bài mới Khởi động Hình thành kiến thức mới I. Tương tác gen 1. Khái niệm - Tương tác gen là sự tác động qua lại giữa các gen trong quá trình hình thành KH. - Tương tác gen thực chất là tương tác sản phẩm của gen. - Có 2 loại tương tác gen: + Tương tác giữa các gen alen: Trội lặn hoàn toàn (quy luật phân li), trội lặn không hoàn toàn, quy luật đồng trội. + Tương tác giữa các gen không alen 2. Các dạng tương tác gen không alen a. Tương tác bổ sung - Thí nghiệm: Pt/c hoa trắng x hoa trắng F1 100% hoa trắng F2 9 hoa đỏ : 7 hoa trắng - Nhận xét: + F1 có 16 tổ hợp giao tử = 4x4 => F1 cho được 4 loại giao tử với tỉ lệ bằng nhau => F1 dị hợp 2 cặp gen nhưng F1 chỉ quy định KH hoa đỏ => 2 cặp gen quy định 1 cặp tính trạng => tương tác gen. - Giải thích: + Quy ước KG của F1 AaBb (hoa đỏ) + F1 x F1: AaBb(đỏ) x AaBb(đỏ) F2: 9 A_B_ : 9 hoa đỏ 3 A_bb 3 aaB_ 7 hoa trắng 1 aabb + Có mặt cả 2 alen trội: hoa đỏ. + Có mặt một trong hai alen trội hoặc không có alen trội nào: hoa trắng. - Sơ đồ lai: P AAbb (trắng) x aaBB (trắng) F1 100% AaBb (hoa đỏ) F2 9 A_B_ : 9 hoa đỏ 3 A_bb 3 aaB_ 7 hoa trắng 1 aabb b. Tương tác cộng gộp - Khái niệm: Khi các alen thuộc hai hay nhiều locut gen tương tác với nhau theo kiểu mỗi alen (thuộc bất kì locut nào) cũng đều làm tăng hay giảm sự biểu hiện KH lên một chút. II. Tác động đa hiệu của gen - Khái niệm: Là hiện tượng một gen tác động đến sự biểu hiện của nhiều tính trạng. - VD: gen A: quả tròn, vị ngọt a: quả bầu dục, vị chua Luyện tập, củng cố Xây dựng algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen Vận dụng, sáng tạo Bài tập xuất phát: Ở một loài thực vật, tính trạng màu sắc hoa do hai cặp gen không alen tương tác bổ sung quy định. Kiểu gen chứa cả hai alen trội A và B quy định kiểu hình hoa đỏ, các kiểu gen còn lại quy định kiểu hình hoa trắng. Cho cây hoa đỏ thuần chủng giao phấn với cây hoa trắng có kiểu gen đồng hợp tử lặn, theo lí thuyết kết quả phân li kiểu hình ở F1, F2 sẽ như thế nào? GV cho sơ đồ phép lai: Pt/c: cây hoa đỏ x cây hoa trắng F1: 100% cây hoa đỏ GV: Em hãy dự đoán kết quả F2? HS: vận dụng kiến thức đã học để giải quyết. GV đưa ra tình huống tiếp theo. Trong phép lai này, kết quả thực thu được ở F2 xấp xỉ 9 đỏ : 7 trắng. Vậy quy luật di truyền nào đã chi phối tính trạng trên? GV thế nào là tương tác gen? HS nghiên cứu SGK và TL GV Giữa các gen alen, có những kiểu tương tác nào? HS nhớ lại kiến thức và TL GV trong bài này, chúng ta tìm hiểu về tương tác gen giữa các gen không alen GV giới thiệu thí nghiệm và yêu cầu HS trả lời: - F2 có bao nhiêu tổ hợp giao tử? - F1 có thể cho bao nhiêu loại giao tử? - KG và KH của F1 khác gì so với qui luật PLĐL của Menđen? HS nghiên cứu SGK, thảo luận và liên hệ kiến thức đã học để TL GV nhận xét chung GV yêu cầu HS nêu qui ước gen với trường hợp tương tác gen 9:7 HS dựa vào SĐL để TL GV nhận xét và kết luận GV yêu cầu HS xác định KG của P và viết SĐL HS tiến hành GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và TL - Thế nào là tương tác cộng gộp? - Cho ví dụ? HS nghiên cứu SGK và TL GV nêu VD về tương tác cộng gộp với gen qui định chiều cao cây. Nếu cho cây F1 tự thụ phấn, ở F2 cây có chiều cao 200cm chiếm TL bao nhiêu? HS vận dụng kiến thức, thảo luận TL GV nhận xét chung GV Thế nào là đa hiệu gen? HS nghiên cứu SGK và TL GV nếu gen đa hiệu bị đột biến, hậu quả sẽ như thế nào? Đa hiệu gen và liên kết gen phân biệt nhau như thế nào? HS thảo luận và TL GV nhận xét chung Sau khi học xong bài, GV yêu cầu HS hoạt động nhóm lập algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen theo các bước: (1) Xác định các dấu hiệu bản chất (2) Sắp xếp các dấu hiệu bản chất (3) Thiết kế sơ bộ bản ghi algorit theo trình tự logic (4) Kiểm tra và hoàn thiện HS hoạt động nhóm, thống nhất và hoàn thành nhiệm vụ. GV hỗ trợ HS, chuẩn hóa kiến thức cho HS. GV nêu bài tập xuất phát và yêu cầu HS xây dựng chương trình giải và giải bài tập. HS xây dựng chương trình giải và giải bài tập theo chương trình đã lập. GV hướng dẫn HS về nhà sử dụng các nguyên tắc sáng tạo phát hiện, tạo và giải các bài tập sáng tạo. Bài 11: Liên kết gen và hoán vị gen I. Mục tiêu 1. Về kiến thức Sau khi học xong bài HS phải: - HS nêu được thí nghiệm phát hiện liên kết gen và hoán vị gen. - Giải thích được cơ sở tế bào học của hiện tượng liên kết gen và hoán vị gen. - Nêu được ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa lí luận của liên kết gen và hoán vị gen. 2. Về kĩ năng - So sánh, phân tích, khái quát kiến thức 3. Về thái độ - Tự học, yêu khoa học 4. Năng lực hướng tới Năng lực tự học, năng lực hợp tác, năng lực tính toán. II. Phương pháp - Vấn đáp, thảo luận nhóm, algorit, tự học III. Phương tiện - Bản ghi Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen và hoán vị gen, bản ghi algorit giải bài tập di truyền liên kết gen và hoán vị gen, Một số Bài tập xuất phát, bài tập sáng tạo. IV. Chuẩn bị 1. Chuẩn bị của GV - Bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen và hoán vị gen, bản ghi algorit giải bài tập di truyền liên kết gen và hoán vị gen, Một số Bài tập xuất phát, bài tập sáng tạo. 2. Chuẩn bị của HS - SGK, máy tính bỏ túi V. Tiến trình bài giảng Nội dung Hoạt động của GV và HS A. Ổn định tổ chức GV kiểm tra sĩ số lớp B. Kiểm tra bài cũ Pt/c Xám, dài x đen ngắn F1 100% xám, dài F2 sẽ ntn nếu ♂ F1 x ♀ đen, ngắn? C. Bài mới Khởi động Hình thành kiến thức mới I. Liên kết gen - Thí nghiệm Pt/c Xám, dài x đen ngắn F1 100% xám, dài ♂ F1 x ♀ đen, ngắn Fa 1 xám, dài : 1 đen, ngắn - Nhận xét Xám, dài là trội hoàn toàn so với đen ngắn, F1 dị hợp 2 cặp gen + Quy ước: A: Xám a: đen B: dài b: ngắn + Fa có 2 tổ hợp giao tử => F1 cho được 2 loại giao tử => đã xảy ra hiện tượng liên kết gen. - Giải thích: + Gen quy định màu sắc và gen quy định kích thước cánh nằm trên cùng một NST => di truyền cùng nhau => nhóm gen liên kết. + Số nhóm gen liên kết = số NST trong bộ đơn bội. - Sơ đồ lai: Pt/c AB/AB(X - D) x ab/ab(Đ - N) F1 100%AB/ab (X - D) ♂ AB/ab x ♀ ab/ab GF1 AB, ab ab Fa 1AB/ab (X-D) : 1 ab/ab (Đ - N) - Ý nghĩa: + Hạn chế biến dị tổ hợp + Đảm bảo sự di truyền bền vững từng nhóm tính trạng do gen nằm trên cùng 1 NST qui định. + Ý nghĩa thực tiễn: Chọn được nhóm tính trạng tốt di truyền cùng nhau. II. Hoán vị gen - Thí nghiệm ♀ F1 x ♂đen, ngắn Fa:0.41X-D: 0.41X -N :0.09 X-N : 0.09D-N - Giải thích + ♂đen, ngắn có KG ab/ab khi giảm phân cho được 1 loại giao tử ab + Fa có TL 0.41:0.41:0.09:0.09 => ♀ F1 cho được 4 loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau : AB = ab = 0.41; Ab = aB = 0.09 => đã xảy ra hiện tượng hoán vị gen + Trong 4 loại giao tử thì AB = Ab = 0.41 > 0.25 => giao tử liên kết Ab = aB = 0.09 giao tử hoán vị + Tần số hoán vị gen f= tổng tỉ lệ gt hoán vị; f ≤ 50%; f được tính bằng cM; 1cM = 1% HVG - Cơ sở tế bào học + Các gen không alen cùng nằm trên 1 NST + Kì đầu của GP I đã xảy ra hiện tượng tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 trong 4 cromatit của cặp NST tương đồng => làm thay đổi vị trí của gen trên NST => 4 loại giao tử với tỉ lệ không bằng nhau: 2 giao tủ liên kết chiếm tỉ lệ lớn, 2 giao tử hoán vị chiếm tỉ lệ nhỏ. + Các gen càng xa nhau, lực liên kết càng yếu, hoán vị gen càng lớn và ngược lại. - Sơ đồ lai: F1 ♀AB/ab x ♂ ab/ab AB = Ab = 0.41 ab Ab = aB = 0.09 Fa 0.41AB/ab : 0.09Ab/ab : 0.09aB/ab : 0.41ab/ab TLKH: 0.41X-D : 0.41X -N : 0.09 X-N : 0.09D-N - Ý nghĩa: + Tạo nguồn biến dị tổ hợp cho chọn giống và tiến hóa. + Tạo điều kiện cho các gen quý có cơ hội tái tổ hợp lại với nhau. + Thiết lập khoảng cách tương đối giữa các gen trên NST => lập bản đồ di truyền. + Dự đoán trước TLKH khi biết tần số HVG => chọn đôi giao phối. Xây dựng algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen Luyện tập Xây dựng chương trình chung giải bài tập sau: Bài tập xuất phát: Ở ruồi giấm, gen B quy định thâm xám là trội hoàn toàn so với gen b quy định thân đen, gen V quy định cánh dài là trội hoàn toàn so với gen v quy định cánh ngắn. Cho hai ruồi thuần chủng thân xám cánh dài lai với ruồi thân đen cánh ngắn được F1 100% con thân xám, cánh dài. Tiếp tục cho các ruồi F1 giao phối nhẫu nhiên, F2 sẽ có tỉ lệ kiểu hình như thế nào nếu ở ruồi cái F1 có xảy ra hoán vị gen với tần số 40%? Xác định quy luật chi phối Xác định KG Viết sơ đồ lai Kết luận Vận dụng, sáng tạo (về nhà) 1. GV yêu cầu HS xây dựng chương trình giải chung cho các bài tập di truyền liên kết giới tính 2. Giải bài tập sáng tạo Ở ruồi giấm, gen B quy định thâm xám là trội hoàn toàn so với gen b quy định thân đen, gen V quy định cánh dài là trội hoàn toàn so với gen v quy định cánh ngắn. Cho phép lai:♀ x ♂. Biết tần số hoàn vị gen là 40%. Không có đột biến xảy ra, theo lí thuyết kiểu hình thân xám cánh dài ở đời con chiếm tỉ lệ bao nhiêu? (NT linh động - phát biểu bào toán theo cách khác). Từ bài tập kiểm tra bài cũ, giáo viên nêu tình huống có vấn đề: theo MenĐen, kho cho con đực F1 lai phân tích, kết quả phân li kiểu hình ở Fa là 1:1:1:1. Nhưng kết quả mà Moocgan thu được lại là tỉ lệ 1:1. Vậy quy luật di truyền nào đã chi phối kết quả trên? Chúng ta sẽ đi vào bài học hôm nay. GV thế nào là liên kết gen? Ai là người phát hiện ra qui luật di truyền liên kết? HS nhớ lại kiến thức lớp 9 và TL GV Nêu thí nghiệm của Moocgan và yêu cầu HS vận dụng kiến thức di truyền của Menđen để giải thích và chỉ ra mâu thuẫn. HS nghiên cứu SGK, vận dụng kiến thức đã học và thảo luận để TL GV nhận xét chung GV hướng dẫn HS cách viết KG trong trường hợp liên kết gen và yêu cầu HS viết sơ đồ lai HS nghiên cứu thêm SGK và hoàn thành GV. Di truyền liên kết gen có ý nghĩa gì? HS nghiên cứu SGK và TL GV Cách tính số nhóm gen liên kết? HS nghiên cứu SGK và TL GV Yêu cầu HS đọc nội dung qui luật trong SGK GV khi Moocgan cho ruồi cái F1 lai phân tích, kết quả Fa như thế nào và giải thích kết quả trên: + ♂ đen ngắn cho được mấy loại giao tử, với TL ntn? + Kết quả Fa phụ thuộc vào yếu tố nào? + ♀ F1 cho được mấy loại giao tử, với tỉ lệ như thế nào? HS biện luận và TL GV nhận xét và kết luận GV giới thiệu cách tính tần số HVG GV Tại sao tần số HVG không vượt quá 50%? HS nghiên cứu SGK và TL để trả lời GV Tần số hoán vị gen phụ thuộc vào yếu tố nào? HS thảo luận TL + Khoảng cách các gen + lực liên kết giữa các gen GV hướng dẫn học sinh cách viết giao tử trong trường hợp có HVG GV yêu cầu HS nêu các dấu hiệu bản chất của quy luật di truyền liên kết gen, hoán vị gen sau đó lập bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen. HS thảo luận nhóm để hoàn thiện GV HVG có ý nghĩa gì? HS nghiên cứu SGK và TL GV lưu ý HS ở ruồi dấm, HVG chỉ xảy ra ở con cái GV yêu cầu HS viết sơ đồ lai của phép lai giữa ruồi giấm đực và ruồi giấm cái F1. Xác định tỉ lệ kiểu hình của phép lai sau: AB/ab (f=20%) x Ab/aB (f=30%) GV yêu cầu HS lập chương trình chung giải bài tập quy luật liên kết gen và vận dụng xây dựng giải bài tập trên HS làm việc cá nhân GV gọi ngẫu nhiên một HS trình bày Và GV nhận xét chung HS hoạt động theo nhóm để xây dựng chương trình giải GV quan sát, uốn nắn và hỗ trợ HS GV tổ chức HS thảo luận để đánh giá chương trình giải GV nhận xét chung và nêu đáp án GV đặt vấn đề: BTST bên được tạo ra từ bài tập xuất phát ở phần luyện tập - Em hãy cho biết NTST nào được áp dụng để tạo BTST từ bài tập xuất phát. - Đề xuất các phương án giải bài tập. - Đánh giá lựa chọn phương án tối ưu - Xây dựng chương trình giải trên phương án đã chọn - Giải bài toán theo chương trình đã xây dựng. - Xây dựng các bài tập sáng tạo khác Bài 12: Di truyền liên kết với giới tính I. Mục tiêu 1. Về kiến thức Sau khi học xong bài học sinh phải: - Nêu được cơ chế xác định giới tính, đặc điểm di truyền của các gen nằm trên NST giới tính. - Trình bày được cơ chế di truyền của các gen nằm trên NST giới tính. - Trình bày được đặc điểm của gen ngoài nhân, phương pháp xác định các gen ngoài nhân. 2. Về kĩ năng - So sánh, tổng hợp, khái quát kiến thức, vận dụng kiến thức giải thích các hiện tượng tự nhiên. 3. Về thái độ - Yêu khoa học, Sinh học. 4. Năng lực hướng tới Năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực tính toán. II. Phương pháp - Vấn đáp, giảng giải, thảo luận nhóm, algorit III. Phương tiện - Tranh hình SGK phóng to, bản ghi algorit IV. Chuẩn bị 1. Chuẩn bị của GV - Giáo án + Tài liệu tham khảo, bản ghi algorit, bài tập 2. Chuẩn bị của HS - SGK V. Tiến trình bài giảng Nội dung Hoạt động của GV và HS I. Khởi động II. Hình thành kiến thức 1. Khái niệm NST giới tính - NST giới tính là NST có chứa gen quy định giới tính và gen quy định tính trạng thường liên kết với giới tính 2. Cơ chế xác định giới tính Tên loài Con cái Con đực Ruổi dấm, ĐV có vú, người XX XY Chim, bướm, cá, ếch, bò sát XY XX Châu chấu, rệp, bọ xít XX XO Bọ nhậy XO XX - Cặp XX: gồm 2 chiếc tương đồng => giới đồng giao tử; cặp XY gồm 2 chiếc có vùng tương đồng và vùng không tương đồng, cặp XO gồm một chiếc NST X => khi giảm phân cho các giao tử khác nhau => giới dị giao tử 3. Di truyền liên kết giới tính a. Gen trên NST giới tính X phần không có alen tương ứng trên NST Y. - Thí nghiệm: + Phép lai thuận Pt/c ♀ đỏ x ♂ trắng F1 100% đỏ F2 ♀ 100% đỏ ♂: 50% đỏ : 50% trắng + Phép lai nghịch Pt/c ♂ đỏ x ♀ trắng F1 100%♀ đỏ : 100%♂ trắng F2 ♀ 50% đỏ : 50% trắng ♂: 50% đỏ : 50% trắng b. Gen trên Y phần không có alen trên X - VD: Ở người bố có tật túm lông tai truyền lại cho tất cả các con trai, con gái không có tật này. - Gen trên Y di truyền thẳng cho những cơ thể con mang cặp NST giới tính là XY. 4. Ý nghĩa của nghiên cứu di truyền liên kết giới tính - Điều khiển tỉ lệ đực, cái theo ý muốn - Nhận dạng được đực, cái từ nhỏ để phân loại, tiện cho chăn nuôi. - Phát hiện các tật bệnh liên quan đến cặp NST giới tính. Luyện tập, vận dụng 1. Tự tìm một bài tập về di truyền liên kết với giới tính 2. Xây dựng chương trình giải bài tập. 3. Phát biểu bài tập theo cách khác dưa trên 2 NTST. 4. Xây dựng chương trình giải cho 2 bài tập đã xây dựng được 3. Xây dựng chương trình giải chung giải bài tập quy luật di truyền liên kết giới tính GV đưa ra vấn đề: Người Việt Nam ta có câu: “Chó giống cha, gà giống mẹ” Bằng kiến thức sinh học, em hãy giải thích câu nói đó GV nhận xét câu trả lời và hướng HS vào bài GV yêu cầu HS nghiên cứu SGK và nêu khái niệm về NST giới tính, đặc điểm cặp NST giới tính ở người? HS nghiên cứu SGK và trả lời GV giới thiệu cặp NST giới tính ở một số loài và nêu câu hỏi: Tỉ lệ giới tính trong tự nhiên xấp xỉ là bao nhiêu? Tại sao lại có tỉ lệ đó? HS hoạt động cặp đôi để trả lời GV Gen nằm trên NST giới tính có 3 vùng: Vùng trên NST X phần không có alen tương ứng trên Y; vùng trên Y phần không có alen tương ứng trên X và vùng tương đồng trên X,Y. Trong bài này chúng ta xét trường hợp gen nằm trên cặp NST giới tính vùng không tương đồng GV nêu thí nghiệm và yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: - Kết quả phép lai thuận, nghịch như thế nào? - Xác định tính trội, lặn? - Tính trạng có biểu hiện đồng đều ở 2 giới không? HS hoạt động theo nhóm để trả lời các câu hỏi. Rút ra kết luận di truyền của gen trên X phần không có alen tương ứng trên Y GV nhận xét chung và hoàn thiện kiến thức. GV yêu cầu HS đọc ví dụ SGK và rút ra kết luận về di truyền của gen trên Y phần không có alen tương ứng trên X GV nhận xét và kết luận HS nghiên cứu SGK và trả lời GV nghiên cứu di truyền liên kết với giới tính có ý nghĩa gì? GV lưu ý: chỉ điều chỉnh giới tính vật nuôi, ở người cấm phát hiện giới tính trước khi sinh dưới mọi hình thức. GV yêu cầu HS rút ra kết luận về đặc điểm của di truyền liên kết với giới tính. GV nhận xét và kết luận Từ những đặc điểm DTH của quy luật di truyền liên kết với giới tính, GV cung cấp cho HS algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết với giới tính và yêu cầu HS trình bày cách sử dụng algorit này. HS hoạt động cá nhân. GV yêu cầu HS hoạt động theo nhóm hoàn thành nhiệm vụ học tập bên. HS hoạt động nhóm GV hướng dẫn, hỗ trợ HS GV tổ chức HS nhận xét, đánh giá sản phẩm của nhau. GV chốt kiến thức. Phụ lục 6: Kết quả tham khảo ý kiến GV, HS sau TN Ý kiến của GV về nội dung và cách tổ chức bài dạy có vận dụng algorit sáng chế Giáo viên Trường Ý kiến Thầy Doãn Mạnh Diễm THPT Phù Cừ - Những nội dung kiến thức có khả năng vận dụng algorit sáng chế hợp lí. - Bài giảng dễ thực hiện, dễ tổ chức. - Bài giảng thu hút được sự chú ý của HS. Cô Trần Huyền Thanh THPT Phù Cừ - Bài giảng phù hợp với nhiều đối tượng HS. - GV có thời gian để tổ chức hoạt động sáng tạo cho HS. Thầy Nguyễn Thế Mừng THPT Phù Cừ - Bài lên lớp dễ thực hiện, hướng dẫn tự học rất mạch lạc. - HS được tự lực lĩnh hội tri thức, GV chỉ là người tổ chức, định hướng. Cô Hoàng Thị Hương THPT Tiên Lữ - Tổ chức bài giảng linh hoạt, chủ động. - Tiến trình bài giảng hợp lí. - Phân phối thời gian phù hợp. Thầy Nguyễn Đức Thái THPT Tiên Lữ - Thiết kế các hoạt động chi tiết, phù hợp và sáng tạo. - Algorit sáng chế giải bài tập Sinh học rất rõ ràng, dễ hiểu. Cô Đoàn Thị Chuyền THPT Tiên Lữ - Vận dụng algorit sáng chế trong dạy phần DTH rất phù hợp, đặc biệt là các bản ghi algorit giải bài tập di truyền phù hợp với nhiều đối tượng HS. Cô Vũ Thị Thanh Thủy THPT Nam Phù Cừ - Các bài tập mẫu được thiết kế có hiệu quả. - HS được phát huy năng lực bản thân. Đặc biệt là năng lực sáng tạo trong việc xây dựng và giải các BTST. Cô Vũ Thị Hằng THPT Nam Phù Cừ - Các bản ghi algorit giúp HS nắm được trọng tâm bài học và bản chất kiến thức. - Việc thiết kế các bản ghi algorit cần nhiều thời gian và còn cồng kềnh. Cô Trần Thanh Thúy THPT Nghĩa Dân - Nội dung kiến thức có vận dụng algorit sáng chế rất phù hợp. - Tổ chức bài lên lớp linh hoạt. - HS chủ động, tích cực trong hoạt động học. Ý kiến của GV về tinh thần, thái độ của HS và bầu không khí của lớp học. Giáo viên Trường Ý kiến Thầy Doãn Mạnh Diễm THPT Phù Cừ - Bầu không khí lớp học mang nhiều màu sắc khác nhau, các em HS rất chú ý vào hoạt động học. Cô Trần Huyền Thanh THPT Phù Cừ - Các giờ bài tập, HS rất hào hứng, tập trung. Tất cả các em đều tham gia vào hoạt động giải bài tập. Thầy Nguyễn Thế Mừng THPT Phù Cừ - Không khí lớp học sôi động, vui vẻ, các em HS hăng hái, tích cực trong các giờ học. Cô Hoàng Thị Hương THPT Tiên Lữ - Không khí lớp học vui vẻ, thoải mái. HS hào hứng trong hoạt động giải bài tập theo bản ghi algorit và tập trong trong hoạt động thiết kế các bài tập sáng tạo. Thầy Nguyễn Đức Thái THPT Tiên Lữ - Không khí lớp học sôi động, vui vẻ, HS tích cực tham gia. Cô Đoàn Thị Chuyền THPT Tiên Lữ - Không khí lớp học nhiều sắc thái khác nhau: HS chăm chú nghe hướng dẫn, sôi nổi khi thảo luận và tập trung khi tự học. Cô Vũ Thị Thanh Thủy THPT Nam Phù Cừ - HS tiếp nhận kiến thức một cách chủ động, lớp học rất vui vẻ và thoải mái. Đặc biệt là những giờ làm bài tập. Cô Vũ Thị Hằng THPT Nam Phù Cừ - HS hào hứng tham gia vào các hoạt động của GV. - HS say sưa làm bài tập và không khí lớp rất thoải mái. Cô Trần Thanh Thúy THPT Nghĩa Dân - GV và HS đều rất vui vẻ, thoải mái trong mỗi giờ học. - Bầu không khí lớp học vui vẻ, sôi động. Ý kiến của GV về mức độ nắm vững kiến thức và kết quả học tập giữa lớp TN và lớp ĐC Giáo viên Trường Ý kiến Thầy Doãn Mạnh Diễm THPT Phù Cừ - HS lớp TN tham gia vào các hoạt động học tập nhiều hơn. - HS lớp TN nắm được kiến thức nhanh hơn và ghi nhớ lâu bền hơn. Cô Trần Huyền Thanh THPT Phù Cừ - GV chỉ là người tổ chức, định hướng cho HS tự tìm đến tri thức nên các em chủ động hơn, phát huy được nhiều năng lực ở người học. - Kết quả học tập ở lớp TN cao hơn so với lớp ĐC. Thầy Nguyễn Thế Mừng THPT Phù Cừ - Tỉ lệ HS trung bình, yếu ở lớp TN giảm, tỉ lệ HS khá, giỏi tăng lên đáng kể. Cô Hoàng Thị Hương THPT Tiên Lữ - Ở lớp TN HS hiểu, ghi nhớ và tái hiện kiến thức tốt hơn so với lớp ĐC. - HS lớp TN được phát huy năng lực TDST nhiều hơn. Thầy Nguyễn Đức Thái THPT Tiên Lữ - HS lớp TN giải bài tập di truyền nhanh hơn so với lớp ĐC. Cô Đoàn Thị Chuyền THPT Tiên Lữ - HS lớp TN nắm rõ phương pháp giải các dạng bài tập cụ thể và có thể phát triển các dạng bài tập khó hơn. Cô Vũ Thị Thanh Thủy THPT Nam Phù Cừ - HS lớp TN nắm vững kiến thức và phát huy được nhiều năng lực, đặc biệt là năng lực tư duy định hướng và TDST. Cô Vũ Thị Hằng THPT Nam Phù Cừ - HS lớp TN có thời gian và cơ hội để thể hiện mình nhiều hơn, kết quả học tập của lớp TN tốt hơn lớp ĐC. Cô Trần Thanh Thúy THPT Nghĩa Dân - HS lớp TN có kết quả học tập cao hơn hẳn so với lớp ĐC. Phiếu tham khảo ý kiến của HS Họ và tên học sinh (có thể ghi hoặc không ghi): ......................................... Lớp: .......................................... Trường: ..................................................................................................... Các em thân mến! Trong thời gian vừa qua, các em đã được học thử nghiệm phần Di truyền học - Sinh học 12 có vận dụng algorit sáng chế (các quy trình - bước). Nhằm thu thập thông tin về hiệu quả của việc vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH, mong các em cho biết ý kiến của mình về các vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu “x” vào những nội dung mà em lựa chọn. 1. Trước khi trải nghiệm học Sinh học có vận dụng algorit sáng chế , em hãy cho biết ý kiến của mình về những vấn đề sau: Nội dung Các tiêu chí Mức độ Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ 1. Ý thức với bộ môn SH - Ham mê với môn học - Chỉ coi việc học môn học là một nhiệm vụ - Không thích học môn Sinh học 2. Kết quả học tập môn SH đạt - Loại giỏi - Loại khá - Loại trung bình - Loại yếu 3. Cách thức chuẩn bị cho một bài học môn SH - Không học bài cũ và không chuẩn bị bài mới - Nghiên cứu trước bài học - Ôn lại kiến thức cũ - Tự học bài học cả khi GV không hướng dẫn - Tìm đọc thêm các tài liệu có liên quan 2. Khi học phần DTH em thường có cách thức học như thế nào? Nội dung Các tiêu chí Mức độ Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ 1. Cách thức em học các kiến thức DTH - Học thuộc lòng những gì GV cho ghi để chuẩn bị cho sự kiểm tra của GV - Học bằng cách thiết kế đề cương, lập bảng - Vẽ hình - Học bằng cách thiết kế và sử dụng các dạng sơ đồ 2. Mức độ nắm vững kiến thức DTH - Không thuộc và không hiểu bản chất - Học thuộc lòng nhưng không hiểu bản chất - Hiểu nhưng không vận dụng được các kiến thức - Hiểu rõ và vận dụng được kiến thức Sinh học 3, Việc vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH trong thời gian vừa qua đã hỗ trợ gì cho em? Tiêu chí Mức độ 1 2 3 4 5 Kiến thức Dễ hệ thống kiến thức Dễ tái hiện kiến thức Hiểu được bản chất của kiến thức Nắm được phương pháp giải các bài tập cụ thể Biết cách vận dụng kiến thức để giải quyết các bài tập tương tự và nâng cao Biết cách vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề học tập Năng lực Rèn luyện năng lực tư duy định hướng Tăng cường năng lực tự học Nâng cao năng lực tư duy sáng tạo Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề Thái độ Tự tin hơn trong học tập Tăng hứng thú trong học tập Yêu thích môn học 4, Sau khi học xong phần DTH có vận dụng algorit sáng chế trong DH, bản thân em thấy có những tiến bộ gì? STT Tiêu chí đánh giá Mức độ 1 2 3 4 5 1 Nắm được kiến thức cơ bản 2 Biết cách hệ thống kiến thức 3 Biết cách vận dụng kiến thức 4 Rèn luyện năng lực tư duy định hướng 5 Rèn luyện năng lực tư duy sáng tạo 6 Rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề 7 Tích cực hơn 8 Sáng tạo hơn 9 Kết quả học tập (điểm số) cao hơn 10 Hứng thú học tập hơn Những ý kiến khác: ............................................................................................ ............................................................................................................................... .................................................................................................................. ............................................................................................................................... .................................................................................................................. Chúng tôi mong nhận được nhiều đóng góp, ý kiến của các em học sinh. Xin chân thành cảm ơn và chúc các em sức khỏe dồi dào, đạt kết quả cao trong học tập!