Mở đầu
Câu hỏi Mở đầu SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 12): Để nghiên cứu cá đối tượng sinh học cần có phương pháp và thiết bị phù hợp. Có các thiết bị và phương pháp nào thường được dùng trong nghiên cứu khoa học môn sinh học?Trả lời:
* Phương pháp nghiên cứu:
– Phương pháp quan sát: là phương pháp sử dụng các giác quan để quan sát đối với các đối tượng trong tự nhiên và xã hội.
– Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm: là phương pháp nghiên cứu được thực hiện trong không gian giới hạn của phòng thí nghiệm.
– Phương pháp thực nghiệm khoa học: phương pháp thu thập thông tin trên đối tượng nghiên cứu được tác động có chủ đích.
=> Các thiết bị nghiên cứu: Kính hiển vi, kính lúp, cốc đong thủy tinh, hộp lồng petri, các thiết bị khác,…
II. Các thiết bị nghiên cứu và học tập môn sinh học
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 14): Trình bày phương pháp đảm bảo an toàn khi làm việc trong phòng thí nghiệm.Trả lời:
Người nghiên cứu cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và các thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm:
– Lưu ý về an toàn cháy nổ, an toàn về hóa chất:
+ Khi làm việc với những nơi có hóa chất độc hại, dễ bay hơi cần phải thực hiện ở nơi có tủ hút khí độc hoặc ở nơi thoáng khí.
+ Tuân thủ các quy tắc pha hóa chất để tránh xảy ra cháy nổ đặc biệt khi sử dụng acid hoặc những chất dễ nổ như cồn.
+ Kiểm tra vận hành của các thiết bị phòng chống cháy nổ, các máy hút mùi, chống độc, các thiết bị cấp cứu khi có sự cố.
– Vận hành thiết bị: Trước khi sử dụng bất cứ thiết bị nào trong phòng thí nghiệm, người nghiên cứu cần phải nắm được quy tắc vận hành máy móc, thiết bị để có thể thu được kết quả chính xác nhất và không làm hư hại máy móc, thiết bị. Cần ghi lại nhật kí làm việc và tình trạng hoạt động vận hành của máy móc.
– Trang bị cá nhân: Tùy từng yêu cầu của nghiên cứu mà mỗi người khi làm việc trong phòng thí nghiệm cần phải có các trang thiết bị riêng biệt. Thông thường, cần phải mặc áo choàng, găng tay, kính bảo hộ hoặc mặt nạ để tránh tiếp xúc với hóa chất độc hại, vi sinh vật gây bệnh trước khi bắt đầu thí nghiệm,…
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 14): Hãy kể tên một số thiết bị nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của trường em và cho biết những thiết bị này dùng để nghiên cứu lĩnh vực nào của sinh học.
Trả lời:
Một số thiết bị nghiên cứu trong phòng thí nghiệm:
– Kính hiển vi: nghiên cứu công nghệ tế bào
– Kính lúp: nghiên cứu công nghệ sinh học vi sinh
– Tủ ấm: nghiên cứu công nghệ sinh học vi sinh
– Máy ly tâm: Được sử dụng trong kĩ thuật phân đoạn tế bào. Đây là kĩ thuật tách các loại bào quan dựa trên khối lượng của chúng. Để tách và phân lập các bào quan, thì cần phải phá vỡ các tế bào, rồi cho vào ống nghiệm đem li tâm trong máy li tâm.
– Kính lúp: Được sử dụng để phóng đại hình ảnh của đối tượng cần quan sát nhưng độ phóng đại thấp hơn kính hiển → Trong sinh học, thường được sử dụng để quan sát các cơ quan của thực vật, các côn trùng nhỏ,…
– Tủ ấm: nghiên cứu công nghệ sinh học vi sinh
– Máy ly tâm: nghiên cứu công nghệ tế bào
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 14): So sánh đặc điểm của kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử.
Trả lời:
– Giống nhau: Đều giúp tăng độ phóng đại đối tượng được quan sát (giúp quan sát rõ những cấu tạo của đối tượng mà mắt thường không thể quan sát được).
– Khác nhau:
III. Các kĩ năng trong tiến trình nghiên cứu khoa học
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 16): Quan sát hình 2.4, nêu trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học.
* Trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học:
– Bước 1: Quan sát và thu thập dữ liệu.
+ Trong khi quan sát cần rèn luyện đức tính kiên trì, thận trọng. Sử dụng các công cụ nghiên cứu thích hợp giúp các nhà khoa học thu được số liệu chính xác và nhanh chóng.
– Bước 2: Đặt câu hỏi.
– Bước 3: Hình thành giả thuyết.
+ Một giả thuyết được gọi là khoa học khi nó được kiểm chứng bằng thực nghiệm, để kiểm chứng giả thuyết các nhà khoa học sử dụng các suy luận diễn giải.
– Bước 4: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.
+ Thí nghiệm kiểm chứng được thiết kế thành hai lô: Một lô được gọi là lô đối chứng, một lô được gọi là lô thí nghiệm.
– Bước 5: Phân tích kết quả nghiên cứu và xử lí dữ liệu.
+ Dữ liệu từ quá trình quan sát thực địa hay thí nghiệm cần được xử lí thận trọng từ đó rút ra kết luận phù hợp.
– Bước 6: Rút ra kết luận: Bác bỏ giả thuyết hoặc chấp nhận.
+ Nếu kết quả đưa ra hợp lý và được chấp nhận thì chúng ta có thể kết thúc nghiên cứu. Tuy nhiên, nếu kết quả thu được chưa giải quyết được câu hỏi chúng ta đặt ra ban đầu, ta sẽ bác bỏ giả tuyết và quay lại bước hình thành giải thuyết tìm ra sai lầm và tiến hành lại thí nghiệm kiểm chứng.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 16): Để hình thành nên một giải thuyết khoa học và kiểm chứng một giả thuyết, chúng ta cần sử dụng cách tư duy khoa học nào? Giải thích.
Trả lời:
– Để có thể hình thành nên một giải thuyết khoa học và kiểm chứng giả thuyết, các nhà khoa học sử dụng các suy luận diễn giải
– Suy luận diễn giải là đi từ cái chung đến cái riêng, từ nguyên lí, quy luật đã biết để giải thích hiện tượng cụ thể. Suy diễn ra hững điều tất yếu sẽ xảy ra nếu giả thuyết hay nguyên lí đó đúng.
Câu hỏi 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 16): Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm có gì khác nhau? Cho ví dụ minh họa.
Trả lời:
* Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm có sự khác nhau về yếu tố cần nghiên cứu.
– Ví dụ 1: Nếu bạn muốn khám phá ảnh hưởng của muối đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây, nhóm đối chứng sẽ là một nhóm thực vật không tiếp xúc với muối, trong khi nhóm thực nghiệm sẽ nhận xử lí muối. Các điều kiện còn lại về loài cây, độ tuổi sinh lí với số lượng cây như nhau và được đặt trong cùng một điều kiện môi trường. So sánh sự khác biệt về biểu hiện sinh trưởng, phát triển của các cây ở hai lô này sẽ cho thấy ảnh hưởng của muối lên sự sinh trưởng, phát triển của cây.
– Ví dụ 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng lên cây trồng:
+ Tiến hành thiết kế hai lô thí nghiệm, mỗi lô trồng cùng 1 loại cây, cùng độ tuổi sinh lí và số lượng cây như nhau, trong cùng điều kiện môi trường;
+ Ở lô thí nghiệm tiến hành bổ sung nguyên tố khoáng nghiên cứu, lô đối chứng thì không bổ sung.
+ Tiến hành quan sát hiện tượng thí nghiệm và lập bảng so sánh.
– Ví dụ 3: Nghiên cứu khả năng chịu nồng độ cồn cao của nấm men.
+ Tiến hành chuẩn bị 2 mẫu nấm men được cấy đầu trên đĩa thạch (hộp lồng nuôi cấy), cùng thời gian nuôi cấy, số lượng tế bào và trong cùng loại môi trường nuôi cấy.
+ Ở đĩa thí nghiệm ta bổ xung thêm nồng độ cồn (5%; 10%; 15%) còn ở hộ đối chứng thì không.
+ Quan sát hiện tượng thí nghiệm, lập bảng so sánh và đưa ra kết luận.
– Ví dụ 4:
+ Để nghiên cứu sự tác động của một loại nguyên tố khoáng lên sự sinh trưởng của cây trồng cần thiết kế hai lô thí nghiệm, trong đó cả hai lô cùng trồng một loài cây, có cùng độ tuổi sinh lí với số lượng cây như nhau và được đặt trong cùng một điều kiện môi trường.
+ Ở lô thí nghiệm, bón cho cây đầy đủ các nguyên tố khoáng thiết yếu, còn lô đối chứng vẫn bón đầy đủ các nguyên tố khoáng như lô thí nghiệm, ngoại trừ nguyên tố khoáng cần nghiên cứu. So sánh sự khác biệt của cây ở hai lô sẽ cho thấy ảnh hưởng của nguyên tố khoáng nghiên cứu lên cây.
IV. Tin sinh học - công cụ nghiên cứu và học tập môn sinh học
Câu hỏi 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 17): Nêu một số vai trò và thành tựu của tin sinh học.Trả lời:
* Một số vai trò và thành tựu của tin sinh học:
– Vai trò:
+ Tin sinh học hỗ trợ rất nhiều cho các nghiên cứu sinh học và học tập hiệu quả môn sinh học, làm xuất hiện chuyên ngành mới như sinh học hệ thống.
+ Sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để tập hợp, lưu trữ, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.
– Thành tựu:
+ Dùng phần mềm máy tính tìm kiếm các gene trong hệ gene và so sánh các hệ gene của các loài với nhau để tìm hiểu mối quan hệ tiến hoả giữa các loài sinh vật.
+ Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xử lý thông tin của bộ nh nhân giúp các bác sĩ đưa ra được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 17): Chúng ta có thể sử dụng các công cụ thông tin trong học tập sinh học như thế nào.
Trả lời:
– Chúng ta có thể sử dụng các công cụ công nghệ thông tin trong công việc ghi chép phân tích dữ liệu để tính toán, so sánh kết quả nghiên cứu.
– Sử dụng chương trình tin học hay tự lập trình phần mềm để mô tả các quá trình sinh học phức tạp như phần mềm mô tả quá trình tái bản DNA, phiên mã, dịch mã,…
– Hiện nay có rất nhiều app, phòng thí nghiệm ảo, video mô phỏng thí nghiệm sinh học để phục vụ cho việc học tập và tiếp thu kiến thức khoa học của học sinh.
– Sử dụng phầm mềm xây dựng sơ đồ tư duy để hệ thống kiến thức.
– Dùng phần mềm máy tính tìm kiếm các gene trong hệ gene và so sánh các hệ gene của các loài với nhau để tìm hiểu mối quan hệ tiến hoả giữa các loài sinh vật.
– Sử dụng trí tuệ nhân tạo để xử lý thông tin của bộ nhân giúp các bác sĩ đưa ra được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.
Luyện tập và Vận dụng
Bài tập 1 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 17): Tin sinh học là gì?Lời giải:
– Tin sinh học là ngành khoa học sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để lưu trữ, phân loại, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.
Bài tập 2 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 17): Để quan sát được hình dạng, kích thước của các tế bào thực vật, chúng ta cần dụng cụ gì? Cần phải dùng những kĩ thuật gì để có thể quan sát được nhiễm sắc thể (NST)?
Lời giải:
– Để quan sát được hình dạng kích thước của các tế bào thực vật, chúng ta cần sử dụng kính hiển vi quang học.
– Để quan sát được nhiễm sắc thể chúng ta cần nắm vững các kĩ thuật:
+ Kĩ thuật làm tiêu bản quan sát.
+ Kĩ thuật sử dụng, điều chỉnh kính hiển vi.
Bài tập 3 SGK Sinh 10 Kết nối tri thức Bài 2 (trang 17): Để kiểm chứng nhân tế bào có vai trò quyết định sự sống của tế bào, một nhà khoa học đã dùng móc nhỏ để loại bỏ nhân tế bào của trùng giày (một sinh vật nhân thực đơn bào). Kết quả tế bào mất nhân bị chết. Nhà khoa học này cũng làm 1 thí nghiệm đối chứng theo cách dùng lấy nhân tế bào của trùng giày và đặt lại vào vị trí cũ. Hãy cho biết:
a) Nếu trong thí nghiệm đối chứng tế bào sau khi được đặt nhân trở lại vẫn chết thì kết luận rút ra là gì?
b) Nếu tế bào ở thí nghiệm đối chứng không bị chết thì kết luận rút ra là gì?
Lời giải:
a) Nếu trong thí nghiệm đối chứng tế bào sau khi được đặt nhân trở lại vẫn chết thì kết luận:
– TH1: Tế bào đã chết ngay khi bị tách nhân.
– TH2: Tế bào sinh vật không nhận lại nhân sau khi tách
– TH3: Thao tác tách và ghép lại nhân chưa chính xác kiến sinh vật bị tổn thương và chết.
b) Nếu tế bào ở thí nghiệm đối chứng không bị chết thì kết luận rút ra là:
– TH1: Tế bào thí nghiệm chết -> Kết luận: Tế bào cần có nhân để tồn tại
– TH2: Tế bào thí nghiệm vẫn tồn tại -> Kết luận: Tế bào không cần có nhân để tồn tại