Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp dạy thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen bằng thí nghiệm ảo

ương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại (Nguồn Wikipedia).
Hiện nay các thí nghiệm ảo được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các môn khoa học thực nghiệm như Vật lý (Crocodile Physics, Interactive Physics, PhyLab, ), Hóa học (Crocodile Chemistry, ChemLab, Virtual Chemistry Lab, ), Sinh học (Drosophila Genetics Lab, Pea Plant Genetics Lab, Enzyme Lab, ScienceMatrix, ).
Điểm mạnh của thí nghiệm ảo
- Dễ dùng, trực quan sinh động 
Giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh và hình ảnh trực quan sinh động, học sinh không chỉ được nhìn, xem, còn có cơ hội tham gia thực sự các thí nghiệm ảo qua các thao tác đã được trực quan hóa với những thiết bị ảo, đây chính là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng PowerPoint truyền thống. 
- Tăng hứng thú và tính chủ động tự học của học sinh
 Tính chủ động của học sinh, sinh viên tăng lên do có thể tự học ở nhà trên đĩa CD hay các trang web trong khi giáo viên có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng, do đó khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu thiết bị, nguyên vật liệu thí nghiệm như hiện nay qua đó tạo hứng thú và tính chủ động học tập của học sinh.
- Hiệu quả đạt được
Do kết hợp BÀI GIẢNG + tương tác THỰC HÀNH: Thí nghiệm mô phỏng góp vai trò vào 2/3 yếu tố làm tăng tính chủ động học tập, mang tính trực quan, tương tác cao.
Các thí nghiệm ảo cho phép thử nghiệm các tình huống giả định, khó thu được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí nguyên vật liệu, giảm sai hỏng thiết bị do thao tác sai. Đây là một ưu điểm của phần mềm so với cách giảng bài kiểu cũ. Một điều tra đã cho thấy mức độ sinh động bài giảng thí nghiệm ảo tăng lên 26% so với bài giảng trên PowerPoint. Tính thân thiện tăng 19%, độ khó hiểu giảm 4%. Như vậy áp dụng phần mềm đã thực sự tăng hiệu quả, chất lượng bài giảng (Nguồn Trí Tuệ Viêt Nam).
II. 1. 2. Phần mềm Pea Plant Genetics Lab
“Pea Plant Genetics Lab” là phần mềm được thiết kế bởi công ty Newbyte Educational Software (Australia). Chương trình và các tài liệu hướng dẫn cho phép giáo viên và học sinh có thể tiến hành các thí nghiệm lai giống ở cây đậu Hà Lan bằng phần mềm mô phỏng trong thời gian ngắn, mang tính trực quan nhưng kết quả thu được hoàn toàn giống như các thí nghiệm thực tế phải tiến hành trong hàng tháng, đòi hỏi nhiều công sức và cơ sở vật chất.
II. 1. 3. Sơ lược về Menđen
Menđen (G. J. Mendel) sinh ngày 22 - 7 - 1822. Ông đã tiến hành những thí nghiệm lai tạo giống trên đậu Hà Lan, từ đó ông đã phát hiện được các quy luật di truyền. Tuy nhiên đến năm 1900, các quy luật di truyền của Menđen mới được thừa nhận. Menđen được coi là cha đẻ của Di truyền học không chỉ vì đã phát hiện ra các quy luật di truyền cơ bản mà ông còn mở ra một cách tiếp cận mới trong nghiên cứu di truyền, cách tiếp cận thực nghiệm và định lượng mà ngày nay các nhà di truyền học vẫn dùng. 
Sự thành công của Menđen còn thể hiện ở cách chọn đối tượng nghiên cứu phù hợp của ông. Đậu Hà Lan là giống cây dễ trồng, vòng đời ngắn nên nhanh chóng thu được kết quả lai, có nhiều cặp tính trạng tương phản, khả năng tự thụ phấn rất cao.
Phương pháp nghiên cứu di truyền của Menđen bao gồm các bước theo trình tự sau:
- Bước 1: Tạo các dòng thuần chủng về từng tính trạng bằng cách cho cây tự thụ phấn liên tiếp qua nhiều thế hệ. 
- Bước 2: Lai các dòng thuần chủng khác biệt nhau bởi một hoặc nhiều tính trạng rồi phân tích kết quả lai ở đời F1, F2, F3.
- Bước 3: Dùng toán xác suất và thống kê để phân tích kết quả lai, sau đó đưa ra giả thuyết giải thích kết quả.
- Bước 4: Tiến hành thí nghiệm chứng minh cho giả thuyết của mình.
II. 2. PHƯƠNG PHÁP 
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng là tiến hành bài lên lớp với các phương pháp dạy học tích cực như quan sát ghi chép số liệu, thảo luận nhóm, hoàn thành phiếu học tập; thực nghiệm so sánh giữa các lớp. Bài học được bố trí 2 tiết liên tục trên phòng học có máy chiếu đa năng (1 tiết chính khóa, 1 tiết tự chọn).
II. 2. 1. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ẢO
Trong thí nghiệm lai hai tính trạng của Menđen trên đậu Hà Lan, sách giáo khoa giới thiệu tính trạng màu sắc và hình dạng hạt. Trên đậu Hà Lan, tính trạng màu sắc và hình dạng hạt bao gồm các dạng sau:
Hạt vàng, trơn
Hạt vàng, nhăn
Hạt xanh, trơn
Hạt xanh, nhăn
Giáo viên dẫn dắt và giới thiệu thí nghiệm mô phỏng thí nghiệm của Međen, quy trình thí nghiệm ảo trên lớp được tiến hành như sau: 
Khi khởi động, chương trình sẽ đưa ra một số lựa chọn và nhắc người dùng. Click chuột chọn “If you are evaluating this software - click here to continue” (Hình 1):
Hình 1
Trong cửa sổ hiện ra, Click chọn “Click mouse to continue” (Hình 2):
Hình 2
Trong cửa sổ tiếp theo, Click chọn “Construction Kit” (Hình 3):
Hình 3
Cửa sổ tiếp theo sẽ cho phép lựa chọn kiểu hình, kiểu gen của các cây ở thế hệ P:
- Chọn tính trạng hình dạng hạt và tính trạng màu sắc hạt. 
- Chọn cây đồng thời có tính trạng hạt màu vàng (1) dạng hạt trơn (2) thuần chủng. Sau đó chọn “Use As Parent #1” (3) (Hình 4).
Hình 4
Click chọn “OK” trong cửa sổ tiếp theo:
Hình 5
Click vào cây đã được chọn (Hình 6):
Hình 6
Trong cửa sổ tiếp theo (Hình 6) sẽ cho phép nhìn thấy kiểu hình của cây đã được chọn (1). Click để chọn làm thế hệ bố mẹ (2). (HS ghi lại kiểu hình và kiểu gen của các cây bố mẹ vào phiếu học tập số 1 trong phần thảo luận). 
Hình 7
Tiếp tục chọn “Construction Kit” (Hình 8):
Hình 8
Chọn cây thứ hai làm thế hệ bố mẹ đồng thời có tính trạng hạt màu xanh (1) dạng hạt nhăn (2) thuần chủng. Sau đó chọn “Use As Parent #1” (4) (Hình 9).
Hình 9
Click chọn “OK” trong cửa sổ tiếp theo (Hình 10):
Hình 10
Click vào cây đã được chọn (Hình 11):
Hình 11
Trong cửa sổ tiếp theo (Hình 12) sẽ thấy kiểu hình của cây thứ hai (1). Click để chọn làm thế hệ bố mẹ (2). HS ghi lại kiểu hình và kiểu gen vào phiếu học tập số 1.
Hình 12
Click để đưa các cây bố mẹ vào khay chuẩn bị lai (Hình 13):
Hình 13
Click chọn “Use Future Parents” (Hình 14):
Hình 14
Click để tiến hành lai (Hình 15):
Hình 15
Các cây ở thế hệ F1 sẽ xuất hiện trong khay tiếp theo (Hình 16). Click để kiểm tra và ghi lại kiểu hình của các cây F1 vào phiếu học tập số 1 trong phần thảo luận:
Hình 16
F1 đều có kiều hình đồng tính hạt vàng, trơn (1); kiểu gen AaBb (2). Trong quá trình kiểm tra, click chọn hai cây để chuẩn bị cho lai giữa các cây F1 với nhau (3) (Hình 17):
Hình 17
Sau khi kiểm tra từ 50 – 100 cây thì click để đưa các cây F1 vào khay chuẩn bị lai (Hình 18):
Hình 18
Click chọn “Use Future Parents” :
Hình 19
Click để tiến hành lai giữa các cây F1 tạo thế hệ F2:
Hình 20
Các cây ở thế hệ F2 sẽ xuất hiện trong khay tiếp theo (Hình 21). Click để kiểm tra kiểu hình và kiểu gen của các cây F2:
Hình 21
Tiến hành kiểm tra kiểu hình (1) và kiểu gen (2) của các cây ở thế hệ F2 và ghi kết quả phiếu học tập số 2 (Hình 22 - 24). Ví dụ một số kết quả thu được như sau: F2 có kiểu hình: xanh, trơn; kiểu gen: aaBB (Hình 22):
Hình 22
F2 có kiểu hình: vàng, trơn; kiểu gen: AaBb (Hình 23):
Hình 23
F2 có kiểu hình: xanh, nhăn; kiểu gen: aabb (Hình 24):
Hình 24
Tiếp tục kiểm tra cho đến hết lượt thứ nhất (Hình 25):
Hình 25
Click để lai giữa các cây F1 lần tiếp theo (Hình 26): 
Hình 26
Tiếp tục click (1) để kiểm tra kiểu hình (2) và kiểu gen (3) của các cây F2 như trên (Hình 27):
Hình 27
II. 2. 2. THẢO LUẬN
Sau khi tiến hành thí nghiệm ảo, học sinh đã ghi chép được số liệu trong các phiếu học tập sau: 
Phiếu học tập số 1: 
Đặc điểm của thế hệ bố mẹ:
Cây thứ nhất: 
Kiểu hình: .
Kiểu gen: 
Cây thứ hai: 
Kiểu hình: .
Kiểu gen: 
Kiểu hình F1 
Hạt vàng, trơn
Hạt vàng, nhăn
Hạt xanh, trơn
Hạt xanh, nhăn
Tổng = 
Tổng =
Tổng =
Tổng =
Tỉ lệ: _______ : _______ : _______ : _______
Phiếu học tập số 2:
Đặc điểm của các cây F1 đem lai:
Cây thứ nhất: 
Kiểu hình: .
Kiểu gen: 
Cây thứ hai: 
Kiểu hình: .
Kiểu gen: 
Kiểu hình F2 
Hạt vàng, trơn
Hạt vàng, nhăn
Hạt xanh, trơn
Hạt xanh, nhăn
Tổng = 
Tổng =
Tổng =
Tổng =
Tỉ lệ: _______ : _______ : _______ : _______
Giáo viên tổ chức, hướng dẫn học sinh thảo luận theo nội dung sau:
1) Hãy hoàn thành bảng sau với thế hệ bố mẹ thuần chủng theo phiếu học tập số 1: 
Các cây bố mẹ (P)
Kiểu hình
Kiểu gen
Giao tử
Cây thứ nhất
Cây thứ hai
2) Hãy hoàn thành khung Pennet sau khi lai giữa hai cây bố mẹ thuần chủng (P):
3) Từ kết quả trên, em hãy dự đoán loại kiểu hình được hình thành và tỉ lệ giữa loại kiểu hình đó với các kiểu hình khác như thế nào?
_______ : _______
(Kiểu hình xuất hiện là hạt vàng, trơn; tỉ lệ so với các kiểu hình khác là 100% : 0%)
4) Hãy so sánh tỉ lệ đó với tỉ lệ thu được trong thí nghiệm đã tiến hành. Hãy giải thích hiện tượng đó.
5) Hãy hoàn thành bảng sau:
Các cây bố mẹ (F1)
Kiểu hình
Kiểu gen
Giao tử
Cây thứ nhất
Cây thứ hai
6) Hãy hoàn thành khung Pennet khi lai giữa các cây F1 với nhau:
Từ khung Pennet trên, em hãy dự đoán tỉ lệ các loại kiểu hình thu được ở F2 như thế nào?
_______ vàng, trơn : _______ vàng, nhăn : _______ xanh, trơn : _______ xanh, nhăn
7) Từ bảng 2, tỉ lệ các loại KH Vàng, Trơn : Vàng, Nhăn : Xanh, Trơn : Xanh, Nhăn thu được trong thí nghiệm như thế nào?
_______ : _______ : _______ : _______
8) So sánh tỉ lệ các loại KH Vàng, Trơn : Vàng, Nhăn : Xanh, Trơn : Xanh, Nhăn được dự đoán từ khung Pennet trên đây với tỉ lệ quan sát được trong thí nghiệm. 
9) Em hãy giải thích tại sao có sự khác nhau giữa hai tỉ lệ đó.
II. 2. 3. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
Phương pháp bố trí thực nghiệm:
Để kiểm tra hiệu quả, đề tài được áp dụng vào thực tế giảng dạy với các lớp 12B2, 12B9, 12B10; các lớp đối chứng là 12B5, 12B8. Các lớp trên có kết quả học tập năm lớp 11 như sau:
Lớp
Loại
Giỏi
Khá
Trung bình
Yếu
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
11 B2
53
4
7.5%
18
34%
30
56.6%
1
1.9%
11 B9
53
6
11.3%
23
43.4%
24
45.3%
0
0.0%
11 B10
36
0
0.0%
8
22.2%
24
66.7%
4
11.1%
11 B5
54
5
9.3%
19
35.2%
30
55.6%
0
0.0%
1