LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Dương Tiến Sỹ, người thầy kính u tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy lớp Cao học LL&PP Dạy học khóa 21, người dạy dỗ bảo cho nhiều suốt thời gian học tập vừa qua Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Quản lý Đào tạo - Khoa học thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian học tập nghiên cứu Trường Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu giáo viên, học sinh trường THPT Lê Chân, trường THPT Đơng Triều, trường THPT Hồng Quốc Việt, THPT Hồng Hoa Thám (Quảng Ninh) cộng tác tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln khích lệ, động viên giúp đỡ tơi thời gian học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2013 Tác giả Phạm Thị Hằng i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKN CĐTCS CNTT CTHT ĐC DH DHKN GV HS KN KT PPDH PTDH SGK SH SHHT SV THPT TN Bản đồ khái niệm Cấp độ tổ chức sống Công nghệ thông tin Cấu trúc hệ thống Đối chứng Dạy học Dạy học khái niệm Giáo viên Học sinh Khái niệm Kiểm tra Phương pháp dạy học Phương pháp dạy học Sách giáo khoa Sinh học Sinh học hệ thống Sinh vật Trung học phổ thông Thực nghiệm ii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Tần suất điểm KT TN 67 Bảng 3.2 Tần suất hội tụ tiến điểm KT TN 68 Bảng 3.3 Kiểm định theo tiêu chuẩn U kết kiểm tra trước TN .69 Bảng 3.4 Phân tích phương sai kết KT TN .69 Bảng 3.5 Tần suất điểm KT sau TN 70 Bảng 3.6 Tần suất hội tụ tiến điểm KT sau TN 71 Bảng 3.7 Kiểm định theo tiêu chuần U kết KT sau TN .72 Bảng 3.8 Phân tích phương sai kết KT sau TN 72 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Các kiểu phân bố cá thể quần thể 28 Hình 2.2: Mật độ tổ ong 30 Hình 2.3: Biểu đồ tháp tuổi quần thể (nguồn sách giáo khoa sinh học 9) .31 Hình 2.4: Các mức độ đánh bắt cá quần thể A, B, C (lần lượt từ xuống) 33 Hình 2.5: Đường cong tăng trưởng quần thể 35 Hình 2.6: Cấu trúc quần thể 37 Hình 2.7: Sơ đồ biến động số lượng thỏ mèo rừng qua năm .42 Hình 2.8: Sơ đồ điểu chỉnh số lượng cá thể quần thể .42 Hình 2.9: Tự tỉa thưa quần thể bạch đàn (bên trái), 43 quần thể keo chàm (bên phải) 43 Hình 2.10: Sơ đồ chế điều chỉnh số lượng cá thể quần thể 44 Hình 2.11: Quy trình xây dựng BĐKN phần mềm CmapTools 50 Hình 2.12: BĐKN tổng quát sinh giới .52 Hình 2.13: BĐ tổng quát KN sinh học quần thể 52 Hình 2.14: BĐKN hình thái quần thể .53 Hình 2.15: BĐKN cấu trúc quần thể 54 Hình 2.16: BĐKN chuyển hóa vật chất lượng quần thể .55 Hình 2.17: BĐKN sinh trưởng phát triển quần thể 56 Hình 2.18: BĐKN sinh sản quần thể 57 Hình 2.19: BĐKN tự điều chỉnh (cảm ứng) quần thể .58 Hình 2.20: BĐKN tiến hóa, thích nghi quần thể .59 Hình 2.21: BĐKN khuyết KN chuyển hóa vật chất lượng quần thể 60 Hình 2.22: BĐKN khuyết từ nối sinh trưởng phát triển quần thể 61 Hình 2.23: BĐKN khuyết hỗn hợp tự điều chỉnh (cảm ứng) quần thể 61 Hình 2.24: BĐKN câm tỉ lệ giới tính quần thể 62 Hình 3.1 Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra TN 67 Hình 3.2 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm KT TN 68 Hình 3.3 Biểu đồ tần suất điểm KT sau TN 70 Hình 3.4 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra sau TN 71 iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii Lý chọn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .4 Phạm vi nghiên cứu Những kết đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .6 Chương CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở lí luận .6 1.1.1 Cơ sở lí luận việc hình thành phát triển khái niệm dạy học sinh học trường phổ thông .6 1.1.1.1 Thế KN 1.1.1.2 Kết cấu logic KN [10] 1.1.1.3 Các cách định nghĩa KN [10, tr 28] 1.1.1.4 Vai trò KN hoạt động nhận thức dạy học .11 1.1.1.5 Hình thành phát triển KN DH 12 1.1.2 Đặc điểm kiến thức khái niệm sinh học CĐTCS chương trình Sinh học phổ thơng 13 1.1.3 BĐKN 14 1.2 Cơ sở thực tiễn 16 1.2.1 Kết điều tra GV .16 1.2.1.1 Nhận thức GV tiếp cận CTHT DHKN CĐTCS, SH THPT 16 1.2.1.2 Nhận thức GV hình thành phát triển KN CĐTCS quần thể DH Sinh học Quần thể, SH 12 THPT 17 1.2.1.3 Thực trạng trang bị, sử dụng PTDH tình hình ứng dụng CNTT DH SH 19 1.2.2 Kết điều tra HS mức độ nắm vững KN Sinh học HS 21 1.2.3 Phân tích nguyên nhân thực trạng 22 1.2.3.1 Nguyên nhân khách quan 22 1.2.3.2 Nguyên nhân chủ quan .23 Tóm tắt chương 24 Chương .25 HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM CẤP ĐỘ TỔ CHỨC SỐNG QUẦN THỂ TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 THPT .25 v 2.1 Sự hình thành phát triển khái niệm CĐTCS quần thể, Sinh học 12 THPT .25 2.2 Cấu trúc hóa nội dung sinh thái học quần thể thành nội dung sinh học quần thể 26 2.2.1 Hình thái .26 2.2.2 Cấu trúc 29 2.2.3 Chuyển hóa vật chất lượng 37 2.2.4 Sinh trưởng phát triển quần thể .38 2.2.5 Sinh sản quần thể 39 2.2.6 Tự điều chỉnh (cảm ứng) .41 2.2.7 Tiến hóa, thích nghi 45 2.4 Xây dựng hệ thống BĐKN CĐTCS quần thể với hỗ trợ phần mềm IHMC Cmap Tools 49 2.4.1 Quy trình xây dựng BĐKN [16] 49 2.4.2 Xây dựng BĐKN CĐTCS quần thể với sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools 51 2.4.2.3 Xây dựng BĐKN chi tiết đặc trưng sống quần thể 53 2.5 Tùy biến hệ thống BĐKN sinh học quần thể để tích cực hóa q trình nhận thức cho HS 59 2.5 Quy trình sử dụng BĐKN việc hình thành phát triển KN sinh học quần thể 62 Tri thức cá nhân HS KN sinh học quần thể .63 Tri thức tập thể KN sinh học quần thể .63 - Tri thức KN sinh học quần thể .63 - Đưa KN vào hệ thống 63 2.6.1 Sử dụng BĐKN khâu dạy kiến thức 63 2.6.2 Sử dụng BĐKN khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức 64 ( Sử dụng BĐKN khuyết từ nối củng cố, hoàn thiện kiến thức phần đặc trưng “sinh trưởng phát triển” quần thể) 64 2.6.3 Sử dụng BĐKN khâu kiểm tra, đánh giá 64 ( Sử dụng BĐKN câm tỉ lệ giới tính khâu kiểm tra đánh giá) 64 Tóm tắt chương 64 3.1 Mục đích TN 65 3.2 Nội dung TN 65 3.3 Phương pháp TN 65 3.3.1 Chọn trường TN 65 3.3.2 Chọn HS TN 65 3.3.3 Chọn GV dạy TN 66 3.3.4 Phương án TN .66 3.4.2 Phân tích định tính .73 vi 3.4.2.1 Phân tích dấu hiệu tích cực nhận thức HS lớp TN ĐC 73 Tóm tắt chương 75 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .76 Khuyến nghị: .77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 vii PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.1 Xuất phát từ tính cấp thiết việc đổi PPDH, nâng cao chất lượng giáo dục trường phổ thông Đổi phương pháp dạy học trường phổ thông vấn đề thời sự, xúc, vừa cấp bách, vừa nghiệp giáo dục vấn đề trung tâm lí luận phương pháp dạy - học, không nước ta mà phạm vi toàn giới bối cảnh hội nhập, toàn cầu hóa Yêu cầu đổi phương pháp dạy học cần đề cao vai trị người học, chống lại thói quen học tập thụ động, bồi dưỡng lực tự học giúp cho người học có khả học tập suốt đời 1.2 Xuất phát từ tầm quan trọng của dạy học khái niệm dạy học Sinh học ở trường phổ thông Trong dạy học, không ý đến hình thành phát triển KN riêng lẻ mà cần phải quan tâm đến hệ thống KN liên quan với Chính xác lập mối quan hệ logic liên tục hình thành hệ thống KN sở hình thành giới quan khoa học Đối với môn Sinh học, kiến thức hệ thống KN, quy luật sinh học liên hệ chặt chẽ với hình thành phát triển theo trật tự logic Việc phân loại, xếp KN SH thành hệ thống quan trọng Với khối lượng KN lớn lĩnh hội khơng có hệ thống học sinh khơng thể nắm vững, nhớ lâu vận dụng 1.3 Xuất phát từ quan điểm xây dựng phát triển chương trình mơn Sinh học trường phổ thơng Chương trình SH phổ thông 2006 [4] nêu rõ quan điểm xây dựng phát triển: Chương trình phải thể tri thức bản, đại lĩnh vực SH, CĐTCS, đồng thời phải lựa chọn vấn đề thiết yếu SH có giá trị thiết thực cho thân HS cộng đồng, ứng dụng vào đời sống, sản xuất, bảo vệ sức khỏe, bảo vệ môi trường…Các kiến thức SH chương trình THPT trình bày theo CĐTCS từ hệ nhỏ đến hệ lớn: tế bào/ thể đơn bào → thể đa bào → quần thể/ loài → quần xã/ hệ sinh thái → sinh thái Điều thể quan điểm tiếp cận SHHT Đồng thời, SGK SH THPT kiến thức trình bày kiến thức sinh học đại cương, nguyên tắc tổ chức, quy luật vận động chung cho giới sinh vật Quan điểm thể theo ngành nhỏ SH: tế bào học, di truyền học, tiến hóa sinh thái học, đề cập quy luật chung, khơng phân biệt nhóm đối tượng Thực chất SGK SH THPT không xếp cho HS thấy kiến thức SH đại cương đặc trưng sống CĐTCS theo quan điểm tiếp cận CTHT 1.4 Xuất phát từ nội dung thực trạng dạy học khái niệm sinh học CĐTCS quần thể Sinh học 12 THPT Nội dung phần sinh thái học chương trình Sinh học 12 chứa đựng nhiều KN SH CĐTCS quần thể Tuy nhiên, nội dung kiến thức trình bày theo quan điểm sinh thái học nên chưa thể rõ hệ thống KN CĐTCS quần thể Các kiến thức trình bày từ KN, mối quan hệ sinh thái, đặc trưng quần thể Do đó, kiến thức HS ghi nhớ vụn vặt, máy móc kiện tượng dẫn đến sai lầm nghiêm trọng nhận thức Qua trao đổi dự số GV số trường, nhận thấy nhiều GV lúng túng, nắm chưa quan điểm xây dựng phát triển chương trình mơn SH THPT Ngun nhân thực trạng phần GV để y, phần GV chưa có tài liệu hướng dẫn việc thực vận dụng tiếp cận SHHT DH SH Nhiều GV chưa hiểu quan điểm hệ thống, tiếp cận SHHT, từ dẫn đến hạn chế chất lượng DH KN SH nói chung DHKN CĐTCS quần thể nói riêng Xuất phát từ lí trên, chúng tơi chọn đề tài “ Hình thành phát triển khái niệm CĐTCS quần thể DH Sinh học 12 THPT” theo hướng ứng dụng CNTT với trợ giúp phần mềm IHMC Cmap Tools 2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu hình thành phát triển KN CĐTCS quần thể để xây dựng hệ thống BĐKN quần thể với hỗ trợ phần mềm IHMC Cmap Tools nhằm nâng cao chất lượng DH Sinh học quần thể Đối tượng khách thể nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Quá trình hình thành phát triển hệ thống KN quần thể DH SH 12 THPT - Ứng dụng phần mềm IHMC Cmap Tools để thiết kế BĐKN quần thể DH SH 12 THPT 3.2 Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học KN CĐTCS quần thể SH 12 THPT Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế BĐKN quần thể với hỗ trợ phần mềm IHMC Cmap Tools xác định phương pháp sử dụng DH sinh học quần thể góp phần hình thành phát triển có hệ thống KN Sinh học quần thể nhằm nâng cao chất lượng DH Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1.Hệ thống hóa sở lý thuyết DHKN BĐKN DH 5.2 Điều tra thực trạng dạy học KN SH trường THPT nội dung sau: - Nhận thức GV tiếp cận CTHT DHKN CĐTCS, SH THPT - Nhận thức GV hình thành phát triển KN CĐTCS quần thể DH Sinh học Quần thể, SH 12 THPT - Thực trạng trang bị, sử dụng PTDH tình hình ứng dụng CNTT DH SH - Điều tra HS mức độ nắm vững KN SH HS 5.3.Cấu trúc hóa nội dung SH CĐTCS quần thể theo tiếp cận sinh SHHT, từ phân tích hình thành phát triển hệ thống KN quần thể chương trình SH 12 THPT 5.4.Xác định hệ thống nguyên tắc DH KN Sinh học Quần thể, SH 12 THPT Đề KT sau TN đáp án: Đề KT lần Câu hỏi: Chỉ nêu tóm tắt chức sống quần thể? (có thể dùng sơ đồ BĐKN) Đáp án PHỤ LỤC SỐ 4: CÁC ĐẶC TRƯNG SỐNG CỦA QUẦN THỂ Sự phân bố cá thể: * Sự phân bố theo nhóm: Nhờ phân bố theo nhóm mà cá thể hỗ trợ chống lại điều kiện bất lợi mơi trường đảm bảo cho quần thể thích nghi tốt với điều kiện môi trường khai thác nhiều nguồn sống Ví dụ: nhóm bụi hoang dại, đàn trâu rừng, đàn ngựa vằn, bầy khỉ…Đồng thời, cá thể quần thể hỗ trợ việc kiếm ăn, chống kẻ thù, sinh sản [4, 164] Quan hệ hỗ trợ cá thể lồi thể qua hiệu nhóm thực vật, sống theo nhóm chịu đựng gió bão hạn chế nước tốt sống riêng rẽ Hay số sống gần có tượng liền rễ Vì thế, nước muối khoáng rễ hút vào có khả dẫn truyền sang khác thông qua phần rễ liền nhau; thông nhựa liền rễ sinh trưởng nhanh có khả chịu hạn tốt sống riêng rẽ Cây liền rễ bị chặt nảy chồi sớm tốt không liền rễ Ở động vật, loài sống thành bầy, đàn hỗ trợ việc kiếm ăn, chống lại kẻ thù, sinh sản…như chó rừng hỗ trợ đàn nhờ ăn thịt trâu rừng có kích thước lớn hơn, bồ nơng xếp thành hàng bắt nhiều cá bồ nông kiếm ăn riêng rẽ Quan hệ hỗ trợ cá thể nhóm đảm bảo cho quần thể tồn cách ổn định khai thác tối ưu nguồn sống môi trường, làm tăng khả sống sót sinh sản cá thể [8, tr 157] * Sự phân bố đồng đều: Sự phân bố xuất cá thể cạnh tranh gay gắt với Sự cạnh tranh cá thể xuất mật độ cá thể quần thể tăng lên cao, nguồn sống môi trường không đủ cung cấp cho cá thể quần thể Các cá thể quần thể cạnh tranh giành nguồn sống thức ăn, nơi ở, ánh sáng…hoặc đực tranh giành Ví dụ thực vật mật độ cao, cạnh tranh giành ánh sáng, chất dinh dưỡng, cá thể cạnh tranh yếu bị đào thải, kết dẫn tới mật độ phân bố thực vật giảm Ở động vật, thiếu thức ăn, nơi ở, nhiều cá thể quần thể cá, chim, thú,… đánh lẫn nhau, dọa nạt tiếng hú động tác nhằm bảo vệ nơi sống, vào mùa sinh sản Kết dẫn tới nhóm cá thể bảo vệ khu vực sống riêng, số cá thể buộc phải tách khỏi đàn Ngoài ra, nhiều loài động vật thiếu thức ăn ăn thịt lẫn nhau, ăn trứng chúng đẻ cá thể lớn ăn cá thể bé Ví dụ, cá mập nở sử dụng trứng chưa nở làm thức ăn Và quan hệ cạnh tranh trở nên gay gắt cá thể quần thể trở nên đối kháng [8, tr 158] Kích thước quần thể: Các nhân tố ảnh hưởng tới kích thước quần thể: - Mức độ sinh sản số lượng cá thể quần thể sinh đơn vị thời gian Mức độ sinh sản phụ thuộc vào số lượng trứng (hay non) lứa đẻ, số lứa đẻ cá thể đời, tuổi trưởng thành sinh dục cá thể, … tỉ lệ đực quần thể Khi thiếu thức ăn, nơi điều kiện khí hậu khơng thuận lợi, mức sinh sản quần thể thường bị giảm sút - Mức độ tử vong số lượng cá thể quần thể bị chết đơn vị thời gian Mức độ tử vong phụ thuộc vào trạng thái quần thể điều kiện sống môi trường thay đổi bất thường khí hậu, bệnh tật, lượng thức ăn có mơi trường, số lượng kẻ thù,… mức độ khai thác người - Phát tán cá thể xuất cư nhập cư cá thể Xuất cư tượng số cá thể rời bỏ quần thể chuyển sang sống quần thể bên cạnh di chuyển đến nơi Nhập cư tượng số cá thể nằm quần thể chuyển tới sống quần thể Ở nơi quần thể có điều kiện sống thuận lợi, nguồn thức ăn dồi dào,… tượng xuất cư thường diễn nhập cư khơng gây ảnh hưởng rõ rệt tới quần thể Mức độ xuất cư tăng cao quần thể cạn kiệt nguồn sống, nơi chật chội, cạnh tranh cá thể trở nên gay gắt Ví dụ: di cư chim én mùa đông đến trở chúng mùa xuân [8, tr 167] Những quần thể phân bố không gian rộng, nguồn sống dồi có số lượng đơng so với quần thể có vùng phân bố hẹp nguồn sống bị hạn chế Trong điều kiện sống bị giới hạn, lồi có kích thước cá thể nhỏ thường tồn quần thể đông, sinh khối (khối lượng sinh vật hay sinh vật lượng) lại thấp, ví dụ: vi khuẩn, vi tảo…, ngược lại lồi có kích thước cá thể lớn lại có kích thước quần thể nhỏ sinh khối lại cao, ví dụ thần mềm, cá, chim, lồi gỗ… Nguồn dinh dưỡng nhân tố kiểm soát số lượng quần thể kích thước cá thể Kích thước quần thể khơng gian thời gian diễn tả theo công thức tổng quát sau: Nt = N0 + B – D + I – E Trong đó: Nt: số lượng cá thể quần thể thời điểm t N0 : số lượng cá thể quần thể ban đầu, t= B : Số cá thể quần thể sinh khoảng thời gian từ t0 đến t D : Số cá thể quần thể bị chết khoảng thời gian từ t0 đến t I : Số cá thể nhập cư vào quần thể khoảng thời gian từ t0 đến t E : Số cá thể di cư khỏi quần thể khoảng thời gian từ t0 đến t Ở số quần thể sinh vật cố định thực vật bậc cao, q trình khảo sát kích thước quần thể người ta thường bỏ qua hai thông số nhập cư xuất cư [21] Mật độ: Để xác định mật độ quần thể, người ta xây dựng nên nhiều phương pháp, phù hợp với đối tượng nghiên cứu khác Như vi sinh vật, phương pháp xác định mật độ đếm khuẩn lạc môi trường ni cấy từ thể tích xác định dung dịch chứa chúng Đối với thực vật, động vật nổi, mật độ xác định cách đếm cá thể thể tích nước xác định phịng đếm đặc biệt kính lúp, kính hiển vi Đối với thực vật, động vật đáy (lồi di động) mật độ xác định ô tiêu chuẩn Những ô tiêu chuẩn phân bố điểm tuyến (hoặc lát cắt) chìa khóa vùng nghiên cứu Cá sống thủy vực, thủy vực nội địa, người ta sử dụng phương pháp đánh dấu, thả ra, bắt lại sử dụng cơng thức sau để từ suy mật độ: (Petersent, 1896) (Seber 1982) Trong đó: • N: Số lượng cá thể quần thể thời điểm đánh dấu • M: Số cá thể đánh dấu lần thu mẫu thứ • C: Số cá thể đánh dấu lần thu mẫu thứ hai • R: Số cá thể đánh dấu xuất lần thu mẫu thứ hai Đối với động vật lớn (như loài chim, thú) việc quan sát trực tiếp (nếu có thể) cịn sử dụng phương pháp gián tiếp : đếm số tổ chim (những chim định cư, biết làm tổ), dấu chân (của thú) đường di kiếm ăn, số bị mắc bẫy ngày đêm Để có số liệu đáng tin cậy quan sát, nghiên cứu cần tiến hành liên tục theo chu kì xác định lặp lặp lại nhiều lần phối hợp nhiều phương pháp đối tượng ứng dụng phương tiện kĩ thuật đại (ghi âm, ghi hình, đeo phương tiện phát tín hiệu…) [21] Tỉ lệ nhóm tuổi: Độ dài (tuổi) nhóm sinh thái lồi khác chí cịn thay đổi loài, phụ thuộc vào điều kiện sống, chăm sóc lứa tuổi cịn non tuổi già Ví dụ nhiều lồi động vật, trùng, thời kì trước sinh sản dài, thời kì sinh sản sau sinh sản ngắn thiêu thân, ve sầu, chuồn chuồn… số lồi chuồn chuồn, thời kì trứng ấu trùng kéo dài hai năm, sau lột xác thành dạng trưởng thành sống tuần đẻ ngày Ở số lồi chim thú có thời gian sau sinh sản dường ngắn khơng có Ví dụ nai đen sống đồng cỏ cứng có khả sinh sản chết tuổi thứ 10, mơ tả tháp tuổi sinh thái sau: 42% số cá thể quần thể thuộc nhóm trước sinh sản, 58% số cá thể quần thể sinh sản, 29% thuộc tuổi 1-3 29% thuộc tuổi 3- 10 Ở thực vật, số lồi thơng sống 200 năm, sinh sản trước 10 tuổi, phần lớn thực vật hạt kín với tuổi thọ 200 năm, tuổi trước sinh sản kéo dài tối thiểu 20 năm Nhìn chung, thời kì trước sinh sản thực vật hạt kín so với đời sống có tỉ lệ 1: 10 Những có thời kì trước sinh sản ngắn tuổi thọ thấp, cịn lồi có thời kì trước sinh sản dài thời kì sinh sản tuổi thọ dài (Kormondy, 1996) Cấu trúc tuổi tháp tuổi người không sai khác với tháp chuẩn Ở có dạng tháp tuổi đặc trưng cho dân số nước phát triển (tháp trẻ), nước phát triển (tháp ổn định) nước có dân số “già” (tháp suy thoái) [21] Tăng trưởng quần thể người: tăng dân số tự nhiên kết số người sinh nhiều số người tử vong Tuy nhiên tự nhiên tăng dân số thực chịu ảnh hưởng di cư (một số người chuyển từ nơi tới sống nơi khác) Tăng trưởng dân số suốt trình phát triển lịch sử ví dụ tăng trưởng nhanh quần thể (hình) Trong 200 năm qua, dân số giới đạt mức tăng trưởng cao nhờ thành tựu to lớn phát triển kinh tế- xã hội, chất lượng sống người ngày cải thiện, mức độ tử vong giảm tuổi thọ ngày nâng cao Dân số Việt Nam tăng với tốc độ nhanh, vòng 57 năm dân số tăng từ 18 triệu (1945) lên 82 triệu (2004), tức tăng gấp 4,5 lần [8, tr 168] Hình 1: Đồ thị tăng trưởng dân số giới (nguồn sách giáo khoa sinh học 12) Sự tăng dân số nhanh (bùng nổ dân số) phân bố dân cư khơng hợp lí nguyên nhân chủ yếu làm cho chất lượng môi trường giảm sút, từ ảnh hưởng tới chất lượng sống người Dân số giới tăng mạnh mẽ từ đầu thể kỉ VIII đến chiến tranh giới lần thứ (1945) Dân số giới đạt 1tỷ người vào năm 1830, tăng gấp đôi lên tỷ người vào năm 1930 khoảng 2,5 tỷ người năm 1945 Đây thời kì phát triển xã hội cơng nghiệp, hình thành khu cơng nghiệp thành phố lớn Sau chiến tranh giới lần thứ 2, dân số giới lại tăng gấp đôi, đạt tỷ vào năm 1987 tỷ người vào năm 2000 [8, tr 146] Vào thời kì này, lồi người đạt nhiều thành tựu to lớn, ngành khoa học khí hóa, tự động hóa… phát triển mạnh mẽ làm giảm sức lao động người, tạo nhiều cải cho xã hội, tạo điều kiện cho dân số chất lượng dân số tăng nhanh Để hạn chế ảnh hưởng xấu việc tăng dân số nhanh, quốc gia cần phải phát triển dân số hợp lí Ở Việt Nam thực pháp lệnh dân số nhằm mục đích đảm bảo chất lượng sống cá nhân, gia đình toàn xã hội Số sinh phải phù hợp với khả ni dưỡng, chăm sóc gia đình hài hịa với phát triển kinh tế- xã hội, tài nguyên, môi trường đất nước Nhà nước Việt Nam vận động gia đình có 1- [18, tr 145] Tỉ lệ giới tính quần thể: Tỉ lệ thường xấp xỉ 1: Tuy nhien, tỉ lệ khác lồi hay lồi cịn phụ thuộc dinh dưỡng, giai đoạn phát triển, mùa… Ở đa số động vật, tỉ lệ đực/cái gian đoạn trứng non nở thường 50 đực/50 Một lồi động vật có xương sống có số lượng cá thể sơ sinh giống đực thường cao giống đơi chút Tỉ lệ giới tính thay đổi chủ yếu theo lứa tuổi cá thể phụ thuộc vào tử vong không đồng cá thể đực Vào mùa sinh sản, thằn lằn rắn có số lượng cá thể cao số lượng cá thể đực sau mùa sinh sản, số lượng chúng Ngỗng vịt có tỉ lệ đực/cái 60/40 Với lồi kiến nâu, đẻ trứng nhiệt độ thấp 20 0C trứng nở tồn cá thể cái; đẻ trứng nhiệt độ 20 0C trứng nở hầu hết cá thể đực Gà, hươu, nai có số lượng cá thể nhiều cá thể đực gấp 3, tới 10 lần Muỗi đực sống tập trung nơi riêng với số lượng nhiều muỗi Ở thiên nam tinh thuộc họ Ráy, rễ củ loại lớn có nhiều chất dinh dưỡng nảy chồi cho có hoa cái, cịn rễ củ loại nhỏ nảy chồi cho có hoa đực [8 tr 145] Chuyển hóa vật chất lượng: Là trình tăng trưởng quần thể, mà trình tăng trưởng lại phụ thuộc chặt chẽ vào nguồn cung mơi trường Ví dụ quần thể vi khuẩn, tăng trưởng quần thể gia tăng số lượng tế bào Trong môi trưởng nuôi cấy không liên tục (môi trường nuôi cấy không bổ sung chất dinh dưỡng không lấy sản phẩm chuyển hóa vật chất) số tế bào bình sau n lần phân chia từ N tế bào ban đầu thời gian t là: Nt = N0 x 2n Sự tăng trưởng quần thể môi trường diễn theo pha: pha tiềm phát (pha lag) pha mà số lượng tế bào quần thể chưa tăng vi khuẩn thích nghi với mơi trường, enzim cảm ứng hình thành để phân giải chất; pha lũy thừa (pha log) pha quần thể tăng trưởng với tốc độ lớn không đổi, số lượng tế bào quần thể tăng lên nhanh; pha cân pha mà tốc độ tăng trưởng quần thể cực đại khơng đổi theo thời gian, số lượng tế bào sinh số lượng tế bào chết đi; pha suy vong pha mà số lượng tế bào sống quần thể giảm dần tế bào quần thể bị phân hủy ngày nhiều, chất dinh dưỡng cạn kiệt, chất độc hại tích lũy nhiều Ngược lại môi trường nuôi cấy đổi cách bổ sung liên tục chất dinh dưỡng vào đồng thời lấy lượng dịch ni cấy tương đương q trình tăng trưởng quần thể khơng có pha suy vong [16, tr 100] Sự tăng trưởng quần thể liên quan chặt chẽ với ba số bản: Mức sinh sản, mức tử vong phân bố nhóm tuổi quần thể Mỗi số có y nghĩa giá trị riêng tăng trưởng quần thể Sự tăng trưởng, trước hết phụ thuộc vào tỷ lệ sinh sản (b) tỷ lệ tử vong (d) mối tương quan: r = b – d, r: hệ số hay “mức độ tăng trưởng riêng tức thời” quần thể, tức số lượng gia tăng đơn vị thời gian cá thể Nếu r > (b > d) quần thể phát triển tăng số lượng, r = (b = d) quần thể ổn định, r < (b < d) quần thể suy giảm số lượng Trong điều kiện khơng có giới hạn điều kiện môi trường, tăng trưởng quần thể liên tục (quần thể tăng trưởng vô hạn- đường cong tăng trưởng hình chữ J) Trong thực tế, khơng có quần thể có tăng trưởng số lượng theo dạng đường cong J r khơng phải số (thay đổi theo điều kiện cụ thể môi trường), điều kiện môi trường lúc lí tưởng- thỏa mãn tối ưu nhu cầu quần thể Sự tăng trưởng quần thể luôn chịu đối kháng môi trường (các yếu tố vô sinh hữu sinh) Số lượng quần thể tăng, sức chống đối mạnh Do vậy, số lượng quần thể đạt giá trị tối đa mà môi trường cho phép, hay nói cách khác, tiệm cận tới số lượng cao mà số lượng cân với dung tích mơi trường (gồm thức ăn mối quan hệ hữu sinh vô sinh khác) Với giới hạn đó, số lượng cá thể quần thể khơng tăng vô hạn mà tuân theo quy luật [21] Sinh sản: Mỗi lồi có dạng sinh sản đặc trưng Do quần thể có dạng sinh sản vốn có lồi sinh sản dinh dưỡng, sinh sản đơn tính, sinh sản hữu tính, sinh sản xen kẽ hệ, sinh sản lưỡng tính Trong hồn cảnh cụ thể quần thể có khả sinh sản vài dạng (vừa vơ tính, hữu tính, đơn tính ) quần thể lựa chọn dạng sinh sản dạng sinh sản khác phù hợp với điều kiện môi trường lúc Ví dụ: điều kiện mơi trường sống thuận lợi trùng bánh xe (Rotatoria) giáp xác râu ngành (Cladocera) vốn có khả sinh sản hữu tính đơn tính, chúng chọn kiểu sinh sản đơn tính, cịn điều kiện mơi trường bất lợi, chúng lại sinh sản hữu tính, nhờ sức sống hệ nâng cao phối hợp gen cá thể bố mẹ Ở nhóm sinh vật này, tần suất xuất hệ sinh sản đơn tính sinh sản hữu tính quần thể phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện môi trường, trước hết thức ăn nhiệt độ Hầu hết lồi sinh vật tiến hố cao có dạng sinh sản hữu tính [22] Sinh sản quần thể bên cạnh tăng số lượng cá thể làm thay đổi vốn gen (bao gồm tất gen có quần thể) quần thể, sở tạo nên quần thể tiến hóa Tùy theo hình thức sinh sản lồi mà đặc trưng vốn gen yếu tố làm biến đổi vốn gen quần thể lồi có khác Sau đây, tìm hiểu cấu trúc di truyền quần thể có hình thức sinh sản hữu tính Đối với quần thể nội phối (tự thụ phấn thực vật, động vật giao phối gần) khơng làm thay đổi tần số alen lại làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể theo hướng tăng dần kiểu gen đồng hợp, giảm dần kiểu gen dị hợp Giả sử, quần thể ban đàu có thành phần kiểu gen sau: xAA + yAa + xaa = Sau n lần hệ nội phối, thành phần kiểu gent hay đổi theo cơng thức sau: Aa = y(½)n ; AA = x + y/2 (1 – (½) n ) ; aa = z + y/2 (1 – (½)n ) [8, tr 69] Quần thể giao phối thường tạo nhiều biến dị tổ hợp, tạo đa dạng di truyền cho quần thể Quần thể ngẫu phối (giao phối ngẫu nhiên, tự do) vốn gen quần thể khơng thay đổi qua hệ như: kích thước quần thể lớn, cá thể quần thể giao phối ngẫu nhiên, cá thể có kiểu gen khác phải có sức sống khả sinh sản nhau, khơng có chọn lọc tự nhiên, đột biến khơng xảy có xảy tần số đột biến thuận đột biến nghịch, quần thể phải cách li với quần thể khác[8,tr 72] Tuy nhiên tự nhiên, quần thể sống môi trường sống định chịu tác động nhân tố tiến hóa (đột biến, di- nhập gen, chọn lọc tự nhiên, yếu tố ngẫu nhiên, giao phối không ngẫu nhiên) làm cho vốn gen quần thể bị thay đổi có hướng vơ hướng Nhân tố tiến hóa nhân tố làm thay đổi tần số alen thành phần kiểu gen quần thể Chọn lọc tự nhiên, di- nhập gen, yếu tố ngẫu nhiên đột biến nhân tố tiến hóa làm thay đổi tần số alen qua làm thay đổi thành phần kiểu gen quần thể Chọn lọc tự nhiên nhân tố trực tiếp góp phần hình thành nên quần thể sinh vật với đặc điểm thích nghi Giao phối khơng ngẫu nhiên nhân tố tiến hóa làm thay đổi thành phần kiểu gen mà không làm thay đổi tần số alen quần thể [8, tr 211] Cách li sinh sản bao gồm cách li trước hợp tử cách li sau hợp tử Cách li trước hợp tử gồm cách li nơi (sinh cảnh), cách li tập tính, cách li thời gian (mùa vụ), cách li học Cách li sau hợp tử trở ngại ngăn cản việc tạo lai ngăn cản việc tạo lai hữu thụ Các chế cách li trước hợp tử cách li sau hợp tử cần thiết nhằm trì phân hóa tần số alen thành phần kiểu gen nhân tố tiến hóa tạo ra, qua tạo nên lồi Lồi hình thành nhờ cách li địa lí quần thể Sự cách li địa lí góp phần ngăn cản di- nhập gen quần thể, nhờ khác biệt vốn gen quần thể gây nên nhân tố tiến hóa tích lũy dẫn đến hình thành lồi Lồi hình thành khu vực địa lí thơng qua đột biến đa bội, lai xa kèm theo đa bội hóa thơng qua chế cách li tập tính, cách li sinh thái…[8, tr 211] BĐKN yếu tố cấu trúc quần thể: Hình 2: BĐKN tăng trưởng quần thể Hình 3: BĐKN khả thích ứng quần thể Hình 4: BĐKN mật độ quần thể Hình 5: BĐKN tỉ lệ nhóm tuổi quần thể Hình 6: BĐKN tỉ lệ giới tính quần thể Hình 7: BĐKN tỉ lệ sinh sản, tử vong quần thể XÁC NHẬN LUẬN VĂN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG - Nội dung 1: Sửa nội dung đồ khái niệm hình 2.16 trang 55 - Nội dung 2: Sửa số tiết dạy nghiệm phần nội dung thực nghiệm trang 65 - Nội dung 3: Bỏ số liệu điều tra phiếu điều tra phần phụ lục I GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (kí ghi rõ họ tên) ... .25 HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM CẤP ĐỘ TỔ CHỨC SỐNG QUẦN THỂ TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 THPT .25 v 2.1 Sự hình thành phát triển khái niệm CĐTCS quần thể, Sinh học 12 THPT ... NIỆM CẤP ĐỘ TỔ CHỨC SỐNG QUẦN THỂ TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 12 THPT 2.1 Sự hình thành phát triển khái niệm CĐTCS quần thể, Sinh học 12 THPT Để nắm nội hàm KN CĐTCS, cần phải làm bật đặc trưng sống hệ... luận hình thành phát triển KN CĐTCS quần thể DH Sinh học Quần thể, SH 12 THPT Qua ứng dụng phần mềm IHMC Cmap Tools để dạy BĐKN quần thể có hiệu 24 Chương HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM CẤP