SKKN Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải một số dạng bài tập di truyền Sinh học 9

1. MỞ ĐẦU

      1.1 Lý do chọn đề tài.

      Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc.”….“Đổi mới căn bản hình thức và phương pháp thi, kiểm tra đánh giá kết quả giáo dục, đào tạo, bảo đảm trung thực khách quan”. Theo tinh thần đó việc kiểm tra đánh giá được thực hiện theo định hướng đánh giá năng lực người học. Vì vậy hiện nay trong các kì thi đặc biệt là kì thi học sinh giỏi lớp 9 và thi Đại học sau này thì các câu hỏi vận dụng kiến thức, kĩ năng của học sinh tăng lên đòi hỏi các em không được học tủ, học vẹt. Trong đó các bài tập của môn Sinh liên quan đến xác suất là những bài tập khó là những câu hỏi đánh giá học sinh theo mức vận dụng cao. Bởi nó đòi hỏi học sinh phải có kiến thức vững chắc về các quy luật di truyền, đồng thời phải vận dụng kiến thức liên môn là môn toán xác suất linh hoạt để giải quyết một vấn đề thực tiễn như tính được xác suất mắc một hoặc một số bệnh di truyền nào đó ở đời con trong các gia đình qua phả hệ về bệnh này hoặc xác định tỉ lệ một kiểu hình 

Qua thực tiễn giảng dạy, bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn sinh học 9 của huyện dự thi học sinh giỏi cấp tỉnh, các em học sinh và giáo viên dạy ở các trường chưa được tiếp cận nhiều với các dạng bài tập này, vì vậy còn gặp nhiều  khó khăn trong việc phân tích để giải. Với những lí do trên tôi đã chọn đề tài “Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải một số dạng bài tập di truyền Sinh học 9” thuộc chương trình sinh học 9 cấp THCS, hi vọng sẽ giúp các em học sinh tích cực chủ động vận dụng sáng tạo trong giải các bài tập di truyền có ứng dụng toán xác suất ở các đề thi, tài liệu… Từ đó giúp các em tự tin hơn khi giải bài tập xác suất trong di truyền, đồng thời tạo hứng thú học tập, hình thành cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, chủ động chiếm lĩnh tri thức, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học của huyện nhà.

     1.2 Mục đích nghiên cứu.

     Sáng kiến kinh nghiệm “Kinh nghiệm ứng dụng toán xác suất để giải một số dạng bài tập di truyền Sinh học 9” thuộc chương trình sinh học 9, giúp học sinh có các phương pháp, kĩ năng giải đúng, giải nhanh các bài tập di truyền có ứng dụng toán xác suất. Từ đó, học sinh giải thích được xác suất các sự kiện xảy ra trong các hiện tượng di truyền ở sinh vật và các bệnh tật di truyền ở con người để có ý thức bảo vệ môi trường sống, bảo vệ tương lai di truyền của loài người.

     Qua việc ứng dụng toán xác suất giải một số dạng bài tập di truyền Sinh học  sẽ tạo hứng thú học tập cho các em học sinh giỏi, là cơ sở cho sự phát huy tính tích cực, chủ động, kích thích sự tìm tòi, chiếm lĩnh tri thức của học sinh, từ đó năng cao chất lượng, hiệu quả giáo dục mũi nhọn trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học lớp 9

      1.3 Đối tượng nghiên cứu

–  Trình bày cơ sở lí luận về toán xác suất ứng dụng trong giải các bài tập di truyền thuộc chương trình sinh học 9 cấp THCS.

–  Đề xuất phương pháp giải cơ bản để giải một số dạng bài tập di truyền có ứng dụng toán xác suất

–  Hệ thống được một số dạng bài tập di truyền có ứng dụng toán xác suất để tiến hành soạn giảng và bồi dưỡng học sinh giỏi một cách khoa học và hệ thống.

–  Đưa sáng kiến áp dụng vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm nâng cao chất lượng đào tạo mũi nhọn của trường, của huyện.

– Trong phạm vi sáng kiến tôi chỉ đưa ra 3 dạng bài tập có ứng dụng toán xác suất thuộc chương trình thi học sinh giỏi môn Sinh học 9

     1.4 Phương pháp nghiên cứu.

– Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lí thuyết : Dựa trên cơ sở toán tổ hợp trong xác suất đưa vào trong áp dụng giải các dạng bài tập di truyền ở sinh học 9.

– Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin: Tiến hành khảo sát đội tuyển trước và sau khi áp dụng triển khai ứng dụng chuyên đề toán xác suất trong bài tập di truyền.

– Phương pháp thống kê, xử lý số liệu.

2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

2.1.1. Xác suất – Công cụ toán học trong nghiên cứu di truyền

Toán tổ hợp xác suất được ứng dụng không chỉ trong bộ môn toán học mà còn được ứng dụng trong nhiều bộ môn khoa học khác. Đặc biệt trong di truyền học, toán xác suất đã được Men đen sử dụng để phát hiện ra hai quy luật di truyền cơ bản, đặt nền móng cho sự ra đời của di truyền học: Quy luật phân li và quy luật phân li độc lập.

    * Phép lai một cặp tính trạng:

Ở đậu Hà Lan, Pt/c : Hạt vàng  x  Hạt xanh

F1  : 100% hạt vàng, cho F1 tự thụ phấn

F2 : Tỉ lệ : 3 hạt vàng : 1 Hạt xanh, Tiếp tục cho F2 tự thụ phấn

F3 : 1/3 cho toàn hạt vàng : 2/3 (cho tỉ lệ 3 hạt vàng : 1 hạt xanh) : 100% hạt xanh.

       Men đen cho rằng , tỉ lệ 3 :1 ở F2 là tỉ lệ : 1 hạt vàng thuần chủng : 2 hạt vàng không thuần chủng : 1 hạt xanh thuần chủng ( 1: 2: 1 ).

Nguyên nhân của hiện tượng trên là do ở F1 dị hợp ( Aa ) các alen A và a tồn tại bên nhau nhưng không hòa lẫn vào nhau để tạo thành gen lai. Vì vậy khi F1 giảm phân tạo giao tử, alen A và a phân li đồng đều về 2 giao tử, mỗi giao tử chỉ nhận được 1 alen A hoặc a và giữ nguyên bản chất như giao tử A và a phát sinh từ bố mẹ thuần chủng AA và aa. Tỉ lệ hai loại giao tử A và a bằng nhau :

 A = a = 0,5. Qua thụ tinh,  ở F2 :

Xác suất xuất hiện hợp tử AA:   0,5A x 0,5A = 0,25 AA = 1/4 

Xác suất xuất hiện hợp tử Aa :   (0,5A  x 0,5 a ) + (0,5 A x 0,5 a ) = 0,5 Aa = 1/2

Xác suất xuất hiện hợp tử aa:     0,5 a x 0,5 a = 0,25 aa = 1/4

    Để kiểm tra giả thuyết về quy luật phân li, Men đen đã tiến hành phép lai phân tích và sử dụng toán xác suất để minh chứng kết quả (1: 1) của phép lai này, từ đó ông đã rút ra nội dung quy luật phân li nói về sự phân li đồng đều của các alen trong quá trình tạo giao tử.

  * Phép lai hai cặp tính trạng:

Ở đậu Hà Lan, Pt/c : Hạt vàng, vỏ trơn   x   Hạt xanh, vỏ nhăn

F1 : 100% hạt vàng, vỏ trơn

F1  tự thụ phấn

F2 : Kiểu hình phân li theo tỉ lệ : 9/16 Hạt vàng ,vỏ trơn 

      3/16 hạt vàng, vỏ nhăn  

      3/16 hạt xanh, vỏ trơn  

      1/16 hạt xanh, vỏ nhăn

Để chứng minh 2 tính trạng màu sắc hạt và hình dạng hạt di truyền độc lập, Men đen đã tách riêng từng cặp tính trạng để xem xét : 

Tính trạng màu sắc hạt : Hạt vàng = ¾ ; hạt xanh = ¼

Tính trạng hình dạng hạt : Hạt trơn = ¾ ; hạt nhăn = ¼ 

Từ kết quả trên cho thấy: Xác suất xuất hiện mỗi kiểu hình ở F2 bằng tích xác suất của các tính trạng hợp thành nó, cụ thể :

9/16 Hạt vàng, vỏ trơn = ¾ hạt vàng  x  ¾ hạt trơn

3/16 Hạt vàng, vỏ nhăn = ¾ hạt vàng  x  ¼ vỏ nhăn

3/16 Hạt xanh, vỏ trơn = ¼ hạt xanh  x  ¾ vỏ trơn

1/16 Hạt xanh, vỏ nhăn = ¼ hạt xanh  x  ¼ vỏ nhăn

Kết quả nêu trên cũng có nghĩa : Tỉ lệ phân li kiểu hình ở F2 bằng tích tỉ lệ phân li của các tính trạng hợp thanhg nó : 9/16 hạt vàng, vỏ trơn : 3/16 hạt vàng , vỏ