Ứng dụng phần mềm tin học Power Point vào thiết kế bài giảng phiên mã và dịch mã nhằm mục đích nâng cao chất lượng hiệu quả giờ lên lớp

“ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TIN HỌC POWER POINT VÀO THIẾT KẾ BÀI GIẢNG "PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ" NHẰM MỤC ĐÍCH NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HIỆU QUẢ GIỜ LÊN LỚP”. I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN: Thế kỷ XXI- thế kỷ của sự phát triển mạnh mẽ khoa học và công nghệ. Yêu cầu mới của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước và những thách thức bị tụt hậu trên con đường tiến lên CNXH đòi hỏi các nhà trường phải đào tạo nên những con người lao động mới: thông minh, sáng tạo. Để đạt được mục tiêu đó, hiện nay việc đổi mới chương trình và phương pháp dạy học ở các trường phổ thông đã và đang được quan tâm rất lớn. Trong định hướng về phương pháp và thiết bị dạy học Sinh học bậc THPT, sách GK phân ban mới, Bộ GD- ĐT chỉ rõ: "Cần xây dựng những băng hình, đĩa CD, phần mềm máy vi tính tạo thuận lợi cho giáo viên giảng dạy những cấu trúc, quá trình sống ở cấp tế bào, phân tử và các cấp trên cơ thể”. Ở các trường THPT nói chung và trường THPT A Nghĩa Hưng nơi hiện tôi đang công tác nói riêng đã và đang từng bước được tăng cường trang bị cơ sở vật chất kỹ thuật cho các phòng học với sự trợ giúp của công nghệ thông tin. Bởi vậy, việc thiết kế các bài giảng với sự trợ giúp của công nghệ thông tin nhằm nâng cao hiệu quả dạy học đang được rất nhiều giáo viên quan tâm. II. THỰC TRẠNG Trong chương I phần cơ chế di truyền và biến dị – Sách giáo khoa sinh học 12 – có một số bài dạy với khối lượng kiến thức khá nhiều và trừu tượng. Học sinh chưa bao giờ được quan sát trong thực tế, vì đây là chương nói về cơ sở vật chất và cơ chế di truyền nhưng ở cấp độ phân tử. Vì thế, trong quá trình thực hiện giảng dạy các bài dạy ở chương này, giáo viên thường gặp phải một số khó khăn liên quan đến đồ dùng dạy học. Bài "Phiên mã và dịch mã" là một trong số những bài đó. Phương pháp truyền thống thường được áp dụng khi giảng dạy đến bài này là thuyết trình. Giáo viên sử dụng các bức tranh in sẵn hoặc trực tiếp vẽ hình lên bảng( cho các em quan sát ( diễn giải rồi yêu cầu các em ghi chép lại các ý cơ bản. Các câu hỏi, những tình huống có vấn đề tuy có được đặt ra nhưng rất hạn chế - vì khối lượng kiến thức của bài này khá lớn lại rất trừu tượng, phải mất nhiều thời gian cho thuyết trình và ghi chép. Với cách làm này thường không phát huy được cao độ tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong học tập, học trò khi học thường thụ động, dễ nhàm chán, hiệu quả giờ dạy không cao. Làm thế nào để trong thời lượng chương trình bó hẹp chỉ một tiết dạy, trên không chỉ một nhóm đối tượng HS, mọi GV có thể vừa kiểm tra bài cũ, vừa khai thác xây dựng, hình thành các kiến thức mới, không những thế còn phải khắc sâu, mở rộng kiến thức mới cho HS, giúp các em vận dụng tốt các kiến thức mới khi giải thích các sự vật, hiện tượng thực tiễn trong cuộc sống và có thể hoàn thành tốt mọi bài tập có liên quan, giúp HS có thêm hào hứng, hứng thú khi học tập để rồi ngày một yêu thích môn sinh học hơn. Đây cũng chính là một trong những yếu tố góp phần nâng cao chất lượng hiệu quả giờ lên lớp. Để góp phần khắc phục được các khó khăn nêu trên, tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng phần mềm tin học Power Point vào thiết kế bài giảng Phiên mã và dịch mã nhằm mục đích nâng cao chất lượng hiệu quả giờ lên lớp”. III. CÁC GIẢI PHÁP III.1. Mục đích, yêu cầu giảng dạy của bài : Qua bài này học sinh phải: Nêu được những thành phần tham gia, và diễn biến của quá trình phiên mã và dịch mã. * Trọng tâm: Cơ chế phiên mã và dịch mã III.2. Đồ dùng dạy học : Máy vi tính có cài đặt sẵn giáo trình điện tử do tác giả thiết kế. Máy chiếu, bảng chiếu. III.3. Phân tích cấu trúc nội dung và phương pháp giảng dạy của bài : Kiểm tra bài cũ : BÀI 2 : PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ I. Phiên mã Như chúng ta đã biết, trước khi học đến bài này thì các em đã được nghiên cứu kỹ về quá trình nhân đôiADN. Và vì thế đến mục này,sau khi giới thiệu: “Đây chính là quá trình sinh tổng hợp mARN”, chúng ta chỉ cần làm sáng rõ cho các em lí do khiến người ta đặt tên cho quá trình này là quá trình phiên mã là được.
Mô hình động quá trình sinh tổng hợp các loại ARN . Các gen trên ADN hoạt động ( trước tiên đã hình thành nên các chuỗi pôliribônuclêôtit mạch thẳng. Sau đó từ các chuỗi pôliribônuclêôtit mạch thẳng vừa được tổng hợp này mới biến đổi cấu hình và hình thành nên các phân tử ARN với cấu trúc đặc trưng của chúng. Kết quả: các ARN lần lượt xuất hiện. Các ARN sau khi đã được tổng hợp xong sẽ được chui ra khỏi nhân (qua các lỗ màng nhân) để đến tế bào chất. Mỗi loại ARN đóng một vai trò nhất định trong quá trình sinh tổng hợp prôtêin của tế bào cơ thể. Như vậy, với những ưu điểm vượt trội của công nghệ thông tin, chỉ cần trong một khoảng thời gian rất ngắn (từ 1-2 phút), trên mô hình động về quá trình sinh tổng hợp các loại ARN, giáo viên đã có thể cung cấp cho các em không chỉ diễn biến của mỗi quá trình, mà bên cạnh đó các em còn có thể dễ dàng xác định được về vị trí-nơi xẩy ra các quá trình sao mã, những giai đoạn giống và khác nhau giữa các quá trình, và cả vai trò, vị trí của mỗi loại ARN sau khi đã được tổng hợp xong. Kế tiếp sau giai đoạn sao mã là giai đoạn dịch mã. Giáo viên đặt vấn đề để cùng các em học sinh xây dựng sang phần nội dung thứ hai của bài: II .Dịch mã. 1. Khái niệm.
Để tránh gây thắc mắc, hoang mang cho học trò khi theo dõi đến phần này, tôi chủ động chú thích luôn về chức năng, ý nghĩa của mỗi vị trí ngay trên sơ đồ (chỗ vừa bị để trống) để các em học sinh tiện hình dung, theo dõi. Sau đó tôi cho các em chuyển sang nghiên cứu phần nội dung thứ hai của mục 2. Diễn biến quá trình dịch mã. a) Hoạt hoá axit amin. Ở mục này để học sinh dễ hình dung và dễ nhớ quá trình hoạt hoá axit amin diễn ra như thế nào, chúng ta có thể minh hoạ cấu trúc của axit amin tự do (khi chưa được hoạt hoá) là một hình tròn có màu xanh nhạt, ATP là một hình tròn màu đỏ, còn enzim thì màu vàng nhấp nháy để tạo cảm giác hoạt tính mạnh. Dưới tác dụng của enzim, axit amin tự do dễ dàng liên kết được với hợp chất giàu năng lượng ATP để tạo thành axit amin dạng hoạt hoá. Ứng dụng trình duyệt Power Point trong phần này, chúng ta có thể tạo hiệu ứng cho axit amin tự do và ATP cùng di chuyển (theo đường dẫn màu xanh) đến liên kết với nhau-dưới tác dụng của enzim - tạo nên phức hợp axit amin dạng hoạt hoá (axit amin đã chuyển màu). Axit amin sau khi đã được hoạt hoá thì dưới tác dụng của một enzim khác nó dễ dàng liên kết với tARN để tạo thành phức hợp aa-tARN. Phần này, cũng hoàn toàn tương tự, chúng ta có thể tạo hiệu ứng cho axit amin đã được hoạt hoá và tARN cùng di chuyển (theo đường dẫn màu đỏ) đến để liên kết với nhau-dưới tác dụng của một enzim khác- tạo nên phức hợp aa-tARN.
Như vậy sản phẩm của quá trình hoạt hoá aa chính là aa liên kết được với tARN. b) Dịch mã và quá trình hình thành chuỗi pôlipeptit. Chúng ta có thể chia quá trình dịch mã làm 3 giai đoạn: khởi đầu, kéo dài và kết thúc. - Giai đoạn 1: Sự khởi đầu tổng hợp chuỗi polipeptit + mARN tiếp xúc với ribôxôm ở vị trí mã mở đầu (codon mở đầu). + tARN mang a.a mở đầu f.Met tiến vào ribôxôm Ứng dụng trình duyệt Power Point trong phần này, đầu tiên chúng ta có thể tạo hiệu ứng cho hai tiểu phần lớn - bé của ribôxôm xuất hiện, lúc đầu chúng vẫn còn tách rời nhau. Sau đó khi có mặt mARN, chúng mới di chuyển (theo đường dẫn màu xanh) để đến cùng liên kết với mARN ở vị trí mã mở đầu (codon mở đầu). Tiếp theo, tARN mang axit amin mở đầu f.Met tiến vào ribôxôm (theo đường dẫn màu đỏ). Nhìn trên mô hình các em có thể thấy rất rõ đối với codon mở đầu là AUG thì anticodon tương ứng trên tARN chỉ có thể là UAX và axit amin mở đầu tương ứng chỉ có thể là Metionin ở sinh vật nhân sơ.
Như vậy, với mô hình động về sự khởi đầu tổng hợp chuỗi polipetit, chúng ta có thể cho học sinh nắm bắt toàn bộ cơ chế giai đoạn khởi đầu một cách rất dễ dàng mà không cần phải mất nhiều thời gian cho thuyết trình. Giáo viên chỉ cần nhấn mạnh về sự quy định chặt chẽ giữa codon mở đầu trên mARN với anticodon tương ứng trên tARN theo nguyên tắc bổ sung, và giữa anticodon tương ứng trên tARN với axit amin là được. Sau đó chúng ta cho học sinh chuyển sang nghiên cứu giai đoạn thứ hai: - Giai đoạn 2: Sự kéo dài chuỗi polipeptit + Aa1- tARN tới vị trí bên cạnh ,đối mã của nó khớp với mã của aa thứ nhất trên mARN theo nguyên tắc bổ sung. Ứng dụng trình duyệt Power Point trong phần này, trên cơ sở mô hình đang sẵn có (trên màn hình), đầu tiên chúng ta cho aa1- tARN xuất hiện. Tiếp theo, aa1- tARN tiến vào ribôxôm (theo đường dẫn màu xanh), tới vị trí bên cạnh (ngay sau codon mở đầu). Lúc này, để phát huy tính tích cực, chủ động của học trò chúng ta có thể đặt câu hỏi hoặc yêu cầu học sinh nhận xét về mối quan hệ giữa codon thứ nhất trên mARN với anticodon tương ứng trên tARN và axit amin thứ nhất. + Enzim xúc tác tạo thành liên kết peptit giữa aa mở đầu và aa thứ nhất. Để học sinh dễ hình dung, đầu tiên chúng ta cho hình ảnh enzim xuất hiện. Tiếp theo, enzim tiến vào vị trí giữa hai axit amin (theo đường dẫn màu đỏ) ( hình ảnh liên kết peptit được tạo thành đồng thời 1 phân tử nước được giải phóng (đi ra theo đường dẫn màu tím).
+ Ribôxôm dịch chuyển đi 1 bộ 3 trên mARN (sự chuyển vị) ` Ứng dụng trình duyệt Power Point trong phần này, ngay sau khi liên kết peptit giữa aa mở đầu và aa thứ nhất (mà trong mô hình này là giữa Met và Val) vừa được tạo thành, chúng ta có thể tạo hiệu ứng cho ribôxôm dịch chuyển đi 1 bộ 3 trên mARN (sự chuyển vị). Sự chuyển vị này đã tạo nên một khoảng trống trên khu vực amin của ribôxôm. Đến đây, để phát huy tính tích cực, chủ động của học trò chúng ta có thể đặt câu hỏi cho học sinh, yêu cầu các em dự đoán diễn biến tiếp theo của giai đoạn kéo dài chuỗi polipeptit sẽ diễn ra như thế nào.
+ Aa2- tARN tiến vào ribôxôm , anticodon của nó khớp bổ sung với codon của aa thứ 2 trên mARN. Dựa vào hình ảnh trực quan sinh động trên màn hình học sinh có thể dễ dàng hình dung được bước tiếp theo sẽ là tARN mang aa thứ hai Tirozin bám vào. Đồng thời tARN của aa mở đầu lúc bấy giờ đã hoàn thành xong nhiệm vụ nên liền rời khỏi ribôxôm. (Sự dịch chuyển của aa2- tARN và tARN mở đầu diễn ra theo đường dẫn màu xanh). + Liên kết peptit giữa aa1 và aa2 được tạo thành . Sự chuyển vị lại xảy ra . Enzim lại xuất hiện, tiến tới (theo đường dẫn màu đỏ) xúc tác cho quá trình hình thành liên kết peptit giữa aa1(Val) và aa2(Tir), đồng thời 1 phân tử nước lại được giải phóng (đi ra theo đường dẫn màu tím).
Ribôxôm lại dịch chuyển, quá trình cứ như thế tiếp diễn. Đến đây giáo viên có thể hỏi: - Chuỗi polipetit được kéo dài theo chiều như thế nào? (Từ 5’ ( 3’ hay từ codon mở đầu đến codon kết thúc). - Giai đoạn 3 : Sự kết thúc tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Khi nào quá trình dịch mã dừng lại? Dựa vào các kiến thức đã học về mã kết thúc của mARN, các em học sinh đã có thể trả lời được câu hỏi này. Tuy nhiên, nếu các em không trả lời được chúng ta có thể tiếp tục cung cấp cho các em hình ảnh sau:
Chỉ cần nhìn lên mô hình là chúng ta đã có thể thấy được rất rõ không một axit amin nào cả được tARN mang đến, và vì thế liên kết peptit không thể được tiếp tục hình thành, quá trình kéo dài chuỗi polipetit buộc phải dừng lại. Trong mô hình này bộ ba kết thúc là UAG, ngoài ra khi gặp một trong hai bộ ba khác là UGA hoặc UAA thì quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit cũng sẽ kết thúc . Ribôxôm khi không còn tổng hợp prôtêin nữa thì sẽ bị tách khỏi mARN để trở về trạng thái ban đầu (theo đường dẫn màu xanh). Chuỗi pôlipeptit được giải phóng, đồng thời axit amin mở đầu Metionin cũng bị tách rời khỏi mạch (theo đường dẫn màu tím). Chuỗi pôlipeptit sau đó đi hình thành phân tử prôtêin hoàn chỉnh.
Sau đó, tôi yêu cầu các em làm bài tập sau: Cho một gen có trình tự các nucleotit như sau. Hãy xác định trình tự các nucleotit trên phân tử mARN và các axit amin trên chuỗi polipeptit Mạch mã gốc 3’ A G T T T T G A A X5’ Mạch bổ sung………………………………….. Chuỗi polypeptit……………………………….. Với bài tập này, các em sẽ vừa củng cố lại được các kiến thức đã học, đồng thời có 1 tầm nhìn tổng quát hơn về cả quá trình, bởi hoàn thành được bài tập này cũng đồng nghĩa với việc các em đã hoàn thành được sơ đồ tóm tắt quá trình sinh tổng hợp prôtêin trong tế bào diễn ra như thế nào. Tiếp theo, chúng ta có thể tiếp tục đặt câu hỏi, yêu cầu các em nhận xét về mối quan hệ giữa ADN- mARN -Prôtêin. II.4. Hiệu quả do sáng kiến đem lại Qua thực tế giảng dạy, tôi nhận thấy: Trước đây, cùng với những lí do về nhận thức là đồ dùng dạy học không được trang bị đầy đủ, không được hiện đại, tối ưu hoá. Và vì thế, với những bài giảng có nội dung kiến thức khá dài và rất trừu tượng như bài: “phiên mã và dịch mã”, để triển khai đầy đủ các mục, nhất là để khai thác kỹ các phần trọng tâm, các giáo viên thường rất khó thực hiện được trong một đơn vị thời gian chỉ là một tiết. Phương pháp dạy học thường được các giáo viên áp dụng cho các bài có nội dung kiến thức dài và khó, lại trừu tượng như bài“phiên mã và dịch mã”này chủ yếu là theo phương pháp cũ: truyền thụ kiến thức theo một chiều. Học sinh vì thế thường không có hứng thú học tập, tỉ lệ học sinh nắm được bài mới rất thấp. Hiện nay, nhờ áp dụng công nghệ thông tin vào thiết kế các bài giảng, các giáo viên dễ dàng hơn rất nhiều khi đổi mới các phương pháp dạy học. Bằng phương pháp dạy học nêu vấn đề kết hợp sơ đồ, mô hình hoá, sử dụng phiếu học tập cùng với việc ứng dụng trình duyệt Power Point vào thiết kế bài“phiên mã và dịch mã” (cũng như một số bài học khác phần cơ sở vật chất và cơ chế của hiện tượng di truyền), tôi đã thu được một số kết quả nhất định cụ thể:  Giỏi(%)  Khá(%)  Trung bình(%)  Yếu(%)  Kém(%)   12A4  10  20  50  0  0   12A7  40  50  10  0  0   12A9  50  45  5  0  0   - Học sinh hiểu rõ nội dung bài mới ( kiểm tra bằng test) và làm được tất cả các bài tập có liên quan. - Các em hứng thú, say mê và bị cuốn hút bởi từng nội dung kiến thức bài học. Từ chỗ nhiều em rất ghét học môn Sinh nay đã trở thành những học sinh rất ham mê học Sinh, các em hào hứng tham gia mọi tiết học, bài học và vì thế hiệu quả giờ giảng không ngừng được nâng lên. III. ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ Không phải vô cớ mà năm 2006 trong định hướng về phương pháp và thiết bị dạy học Sinh học bậc THPT, Bộ GD- ĐT chỉ rõ: "Sinh học là khoa học thực nghiệm, phương pháp dạy học gắn bó chặt chẽ với thiết bị dạy học, do đó dạy Sinh học không thể thiếu các phương tiện trực quan như mô hình, tranh vẽ, mẫu vật, phim ảnh...". Như vậy, một trong những hướng để đổi mới phương pháp dạy học đó là tăng cường việc sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại. Đề tài này của tôi cũng là phù hợp với xu thế đó. Với những hình ảnh trực quan sinh động mà chính xác, ứng dụng CNTT vào dạy học đã làm cho giờ học trở nên cực kỳ hấp dẫn và hứng thú hơn rất nhiều. Đề nghị với nhà trường tạo điều kiện cho giáo viên được tiếp tục bồi dưỡng trình độ vi tính để phục vụ tốt hơn cho công tác dạy và học Bởi đây là những bài soạn do chính chúng ta đã thiết kế ra, cho nên chúng ta có thể chủ động hoàn toàn trong mọi khâu, bước của tiến trình lên lớp. Đề tài của tôi trên đây có thể còn mang màu sắc chủ quan, chưa hoàn thiện do còn hạn chế về trình độ kiến thức và kinh nghiệm giảng dạy. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến quí báu của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để ngày càng hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm./. Nghĩa Hưng, ngày 11 tháng 02 năm 2011 Người viết sáng kiến Bùi Thị Tuyết