Giáo án Bài 17. Thực hành: Thí nghiệm về thường biến ở cây trồng

Huy động kiến thức nền về thường biến và đặt câu hỏi: làm thế nào để biết chiều cao khác nhau là do điều kiện môi trường hay do khác biệt di truyền.

GV nêu tình huống: hai thửa rau cùng giống được trồng cạnh nhau, thửa A được tưới ít nước hơn, sau một thời gian cây thửa A thấp hơn rõ rệt. HS trả lời phiếu nhanh: (1) Nguyên nhân có thể là gì? (2) Cần làm gì để kiểm chứng? (3) Nếu bạn là người thiết kế thí nghiệm, bạn sẽ cần bao nhiêu cây và cần giữ điều kiện nào giống nhau?

Sản phẩm là các dự đoán ngắn của HS và danh sách ý tưởng ban đầu, ví dụ: (1) Có thể do nước, cũng có thể do giống hoặc tuổi cây khác nhau. (2) Phải so sánh hai nhóm cây cùng nguồn, chỉ khác mức nước. (3) Cần nhiều cây cho mỗi điều kiện, giữ đất, ánh sáng, tuổi và thời gian như nhau. Đây là nhiệm vụ mở đầu để dẫn vào ba khái niệm trọng tâm.

Nêu được và giải thích được ba khái niệm cùng kiểu gene, lô đối chứng, lặp sinh học; nhận biết các nguyên tắc thiết kế thí nghiệm kiểm soát.

Nhóm 3–4 HS dùng Phiếu học tập số 1 để: (1) Tìm hiểu vì sao phải dùng nguồn nhân vô tính phù hợp (cùng nguồn) và phân biệt với việc 'cùng chiều cao'. (2) Xác định lô nào là lô đối chứng, lô nào là lô xử lí trong thí nghiệm nước. (3) Giải thích vì sao phải có nhiều cây độc lập trong mỗi điều kiện và phân biệt lặp sinh học với lặp đo. (4) Nêu các yếu tố phải giữ cố định: đất, tuổi, nhiệt độ, thời gian, ánh sáng, cách đo. Phiếu học tập số 1 được dùng trong hoạt động này.

Kết quả hoàn thành Phiếu học tập số 1, kiến thức HS rút ra gồm: Cùng kiểu gene: dùng nguồn nhân vô tính phù hợp để giảm khác biệt di truyền (không chọn theo chiều cao). Lô đối chứng: lô ở điều kiện chuẩn để so sánh với lô xử lí môi trường. Lặp sinh học: nhiều cây độc lập trong mỗi điều kiện; đo một cây nhiều lần chỉ là lặp đo, không tạo thêm đơn vị sinh học. Các yếu tố giữ cố định: đất, tuổi cây, nhiệt độ, thời gian, cách đo; chỉ thay đổi mức nước hoặc ánh sáng. Chia ngẫu nhiên cây cùng nguồn vào hai mức để giảm thiên lệch.

Thiết kế được bố trí thí nghiệm nước trên rau muống, tính được trung bình và độ chênh lệch, viết được báo cáo có kết luận giới hạn.

Nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 2: (1) Liệt kê vật liệu và cách bố trí sáu cành rau muống (ba cành mỗi lô A/B), ghi rõ chế độ nước bằng số mL từng lần tưới, các yếu tố giữ như nhau. (2) Xác định lịch đo ngày 0, 7, 14 và các chỉ số ghi nhận: chiều cao từ gốc tới đỉnh, số lá, màu, số cây héo. (3) Với dữ liệu mô hình A: 12, 14, 16 cm; B: 18, 20, 22 cm, tính trung bình và độ chênh lệch. (4) Viết kết luận có giới hạn, nêu ít nhất hai hạn chế của thí nghiệm.

Kết quả Phiếu học tập số 2 gồm: (1) Bố trí: sáu cành cùng cây mẹ, chiều dài ban đầu tương đương, sáu chậu cùng lượng đất sạch, chia ngẫu nhiên ba cây mỗi lô; lô B đủ ẩm theo kiểm tra giá thể, lô A nhận chế độ nước thấp hơn nhưng không để khô kiệt; ghi số mL từng lần tưới; giữ ánh sáng, chậu, tuổi và thời gian như nhau. (2) Đo cùng giờ vào ngày 0, 7, 14. (3) $\bar{A}=\dfrac{12+14+16}{3}=14$ cm; $\bar{B}=\dfrac{18+20+22}{3}=20$ cm; $20-14=6$ cm. (4) Kết luận mẫu: dữ liệu gợi ý tính mềm dẻo của kiểu hình khi điều kiện nước thay đổi, nhưng chưa chứng minh hoàn toàn không có biến dị di truyền; hạn chế: chỉ ba cây mỗi lô, thiếu kiểm tra độ ẩm thực tế và chưa lặp lại nhiều lần. Lưu ý: dữ liệu chỉ là mô hình đã mã hóa, không dùng tên lô để áp đặt chiều cao; khi có số liệu thật phải ghi chế độ nước trước khi giải thích.

Củng cố khái niệm cùng kiểu gene, lô đối chứng, lặp sinh học; luyện tính trung bình và đánh giá kết luận có giới hạn.

Nhóm chia thành bốn trạm, mỗi trạm 1 nhóm nhỏ luân phiên. Trạm 1: làm câu 2 và 3 (chọn đáp án đúng). Trạm 2: làm câu 4 (ghép thuật ngữ) và câu 5 (đúng hay sai). Trạm 3: làm câu 6 (lặp đo và lặp sinh học) và câu 9 (tính chênh lệch). Trạm 4: làm câu 1 (tính trung bình) và câu 10 (ba kiểm tra trước kết luận). Có thể tra thêm bài tập tương tác trên học liệu số NeoEdu.
Đề bài tập: 1) Hai lô cây cùng nguồn: A cao 12, 14, 16 cm; B cao 18, 20, 22 cm; tính trung bình. 2) Cùng kiểu gene được hiểu đúng như thế nào? A. chọn cây cùng chiều cao là bảo đảm cùng trình tự DNA; B. dùng nguồn nhân vô tính phù hợp để giảm khác biệt di truyền; C. chọn mọi cây cùng loài là đủ giống hệt gene. 3) Lô đối chứng được hiểu đúng như thế nào? A. lô có cùng xử lí môi trường với lô thực nghiệm; B. lô chỉ ghi dự đoán mà không thu số liệu; C. lô ở điều kiện chuẩn để so xử lí môi trường. 4) Ghép: Cùng kiểu gene, Lô đối chứng, Lặp sinh học với các nội dung tương ứng. 5) Đo cùng một cây mười lần tạo mười lặp sinh học. Đúng hay sai? 6) Cùng cây được đo chiều cao ba lần liên tiếp là ba lặp gì? A. Ba lặp sinh học; B. Ba kiểu gene khác nhau; C. Lặp đo, không phải ba cây độc lập. 9) Nếu tăng từ trung bình 14 lên 20 cm, tăng bao nhiêu cm? 10) Hai lô tưới khác lịch nhưng chiều cao gần bằng nhau. Nêu ba kiểm tra trước khi kết luận nước không ảnh hưởng.

Đáp án: (1) A̅ = 14 cm; B̅ = 20 cm. (2) B: dùng nguồn nhân vô tính phù hợp để giảm khác biệt di truyền. (3) C: lô ở điều kiện chuẩn để so xử lí môi trường. (4) Cùng kiểu gene – dùng nguồn nhân vô tính phù hợp để giảm khác biệt di truyền; Lô đối chứng – lô ở điều kiện chuẩn để so xử lí môi trường; Lặp sinh học – nhiều cây độc lập trong mỗi điều kiện. (5) Sai: đó là lặp đo, số đơn vị sinh học vẫn là một cây. (6) C: lặp đo, không phải ba cây độc lập; đo lặp chỉ giúp xem sai số kĩ thuật. (9) $20-14=6$ cm. (10) Ba kiểm tra: độ ẩm đất thực tế (vì đất hoặc mưa có thể bù nước); số cây độc lập và sai số đo; giống, tuổi và thời gian xử lí tương đương. Kết luận có giới hạn: chưa thấy khác trong thiết kế này không có nghĩa là nước không ảnh hưởng ở mọi giống hay mọi mức tưới.

Vận dụng kiến thức để lập kế hoạch thí nghiệm thật có đối chứng, lặp sinh học và kiểm tra kết luận; giao nhiệm vụ về nhà.

Mỗi nhóm chọn một cây trồng được phép thí nghiệm (ví dụ rau muống hoặc cây trồng khác không độc, không làm hại cây bảo tồn) và một yếu tố môi trường (nước hoặc ánh sáng), lập kế hoạch gồm: mục tiêu, biến độc lập, biến phụ thuộc, lô đối chứng, số cây mỗi lô, yếu tố giữ cố định, lịch đo, cách ghi số liệu và ba kiểm tra trước khi kết luận. Nhiệm vụ về nhà: thực hiện thí nghiệm rút gọn hoặc hoàn thiện bản kế hoạch và viết báo cáo ngắn.

Bản kế hoạch thí nghiệm gồm: mục tiêu (ví dụ kiểm tra tác động chế độ nước lên chiều cao sau 14 ngày); biến độc lập: mức nước đã ghi bằng mL; biến phụ thuộc: chiều cao, số lá, màu, số cây héo; lô đối chứng ở điều kiện chuẩn; ba cây độc lập cho mỗi lô (khuyến nghị tăng cỡ mẫu); giữ cố định đất, ánh sáng, tuổi, nhiệt độ, thời gian; ba kiểm tra: độ ẩm thực tế, cỡ mẫu và sai số đo, mưa hoặc điều kiện bên ngoài; kết luận có giới hạn, không khẳng định không có biến dị di truyền.