周憶堂

摘要：遺傳定律是生物高考試題的命題熱點(diǎn)之一，對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的考查能很好評(píng)價(jià)考生的理解能力、獲取信息能力、探究能力以及綜合運(yùn)用能力。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談如何圍繞高考考核的四大目標(biāo)，通過(guò)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、生物建模等策略進(jìn)行二輪復(fù)習(xí)教學(xué)，深化學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的理解，提升學(xué)生運(yùn)用遺傳學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：考核目標(biāo)；遺傳定律；二輪復(fù)習(xí)；知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；生物建模

《考試說(shuō)明》明確了生物高考四大考核目標(biāo)和要求，即：理解能力、實(shí)驗(yàn)和探究能力、獲取信息的能力和綜合運(yùn)用能力。高考試題對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的考查，能充分體現(xiàn)這四方面的考核目標(biāo)和要求。一輪復(fù)習(xí)過(guò)后，學(xué)生在解決遺傳定律問(wèn)題時(shí)，常存在這樣的困惑：上課聽得懂，但遇到習(xí)題則不知從何下手，或者即使能解答出來(lái)，但需要花費(fèi)很多的時(shí)間，以至于在理科綜合考試時(shí)，常常就是直接放棄。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？問(wèn)題根源在什么地方？在二輪復(fù)習(xí)中如何改進(jìn)？這是筆者多年任教高三一直關(guān)注和思考的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)學(xué)生作業(yè)的面批發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生知道遺傳題所要考查的知識(shí)點(diǎn)，一般也能提取出相關(guān)信息，但對(duì)遺傳學(xué)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系和遷移，對(duì)題目中的圖像、數(shù)學(xué)等信息的處理、推演及應(yīng)用等方面存在較大問(wèn)題，問(wèn)題根源表現(xiàn)在知識(shí)的“聯(lián)系、遷移、推理和應(yīng)用”上，這其實(shí)也就是常說(shuō)的“知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力”的問(wèn)題上。在“遺傳定律”專題二輪復(fù)習(xí)中，如何引導(dǎo)學(xué)生整合知識(shí)，建立遺傳學(xué)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，提升運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，達(dá)成考核目標(biāo)，本文結(jié)合公開課的教學(xué)實(shí)踐，做一探討。

一、教學(xué)過(guò)程分析與組織

（一）構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，深化學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的理解

《考試說(shuō)明》指出的四項(xiàng)考核目標(biāo)和要求是圍繞生物學(xué)科知識(shí)和能力目標(biāo)展開的，復(fù)習(xí)的主要任務(wù)就是落實(shí)好這兩個(gè)維度的目標(biāo)。在這兩者的邏輯關(guān)系中，知識(shí)是能力的載體，能力是知識(shí)的內(nèi)化和提升。二輪復(fù)習(xí)中，為達(dá)成考核目標(biāo)中的理解能力，應(yīng)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，整合知識(shí)，活化理解，突出知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯性。筆者在“遺傳定律”二輪復(fù)習(xí)中，以遺傳定律的研究方法和遺傳規(guī)律的實(shí)質(zhì)為兩條知識(shí)復(fù)習(xí)主線，引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)（見圖1）。

構(gòu)建過(guò)程中，避免知識(shí)的簡(jiǎn)單堆積，重在分析知識(shí)間的邏輯關(guān)系，幫助學(xué)生從細(xì)胞水平及分子水平理解遺傳定律的實(shí)質(zhì)，理解基因和性狀間的關(guān)系等遺傳學(xué)知識(shí)。教學(xué)實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)一輪復(fù)習(xí)，多數(shù)學(xué)生已經(jīng)掌握了遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，但往往不注重知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂、基因表達(dá)與遺傳的聯(lián)系并不清楚的，教師通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題串：遺傳規(guī)律與減數(shù)分裂有何關(guān)系？配子的形成過(guò)程中，基因的行為是怎樣的？基因型和表現(xiàn)型間的關(guān)系是怎樣？致死現(xiàn)象會(huì)使表現(xiàn)型及其比例發(fā)生什么樣的變化？借助問(wèn)題串構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練學(xué)生的綜合理解能力，使學(xué)生進(jìn)一步明白遺傳定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)和分子學(xué)基礎(chǔ)，深化對(duì)遺傳定律實(shí)質(zhì)的理解。

（二）構(gòu)建科學(xué)探究模型，促進(jìn)學(xué)生對(duì)假說(shuō)演繹法的理解和應(yīng)用

考綱在“實(shí)驗(yàn)和探究能力”方面明確要求學(xué)生具有對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究的能力，包括運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)與調(diào)查、假說(shuō)演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。遺傳學(xué)研究的常用方法就是實(shí)驗(yàn)法，在豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，孟德爾利用假說(shuō)演繹的研究方法總結(jié)出了遺傳規(guī)律，假說(shuō)演繹法的理解和應(yīng)用無(wú)疑是本節(jié)課的復(fù)習(xí)重點(diǎn)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和探究能力的良好途徑。假說(shuō)演繹是進(jìn)行科學(xué)探究的一種重要方法，也是邏輯證明的常用途徑，在遺傳學(xué)研究中，假說(shuō)演繹的邏輯起點(diǎn)通常是遺傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表象（分離現(xiàn)象或自由組合現(xiàn)象），這一表象與某種屬性之間存在必然聯(lián)系，假說(shuō)演繹探究模型為這一聯(lián)系建立聯(lián)想聯(lián)結(jié)。

例1石刁柏（嫩莖俗稱蘆筍）是一種名貴的蔬菜，為XY型性別決定的雌雄異株植物。野生型石刁柏（純合體）葉窄，產(chǎn)量低。在某野生種群中發(fā)現(xiàn)了幾株闊葉石刁柏（突變型），雌株、雄株均有。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明野生型窄葉為顯性性狀?？刂圃撔誀畹幕蛭挥谛匀旧w，有可能在x染色體的特有區(qū)段（如圖2Ⅱ-2區(qū)段）或X、Y染色體的同源區(qū)段（如圖Ⅰ區(qū)段），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以確定該基因的位置。（要求：寫出實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)期結(jié)果并得出相應(yīng)結(jié)論）

引導(dǎo)學(xué)生分析，構(gòu)建探究模型：

在分析上述問(wèn)題并完成探究模型構(gòu)建后，一方面總結(jié)假說(shuō)演繹研究方法的一般過(guò)程，形成這類遺傳題的解題模式；另一方面對(duì)題目中方案設(shè)計(jì)的雜交組合的選擇進(jìn)行方法歸納，在已知顯隱性的情況下，XY型雜交組合為：隱性雌性個(gè)體×顯性雄性個(gè)體。如果后代雌雄表現(xiàn)型不一致，則位于非同源區(qū)段；如果后代雌雄表現(xiàn)型一致，則位于同源區(qū)段。

（三）構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，提升學(xué)生獲取信息能力

考綱在“獲取信息能力”方面明確要求學(xué)生能從提供的材料中獲取相關(guān)的生物學(xué)信息，并運(yùn)用這些信息，結(jié)合所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題。對(duì)于遺傳定律方面的高考命題，信息通常以數(shù)據(jù)表格等形式體現(xiàn)，要求學(xué)生能利用這些信息，揭示題目信息所反應(yīng)的遺傳的本質(zhì)規(guī)律。學(xué)生獲取的信息有時(shí)是有效的，有時(shí)是無(wú)效的，信息的有效性主要取決于學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)表格等信息的加工、處理或換算，這正是學(xué)生利用信息解決遺傳學(xué)問(wèn)題的難點(diǎn)所在。如何提高學(xué)生獲取和處理信息的能力，筆者在課堂上，引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)數(shù)學(xué)建模，建立起遺傳現(xiàn)象與遺傳本質(zhì)規(guī)律之間的聯(lián)想聯(lián)結(jié)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)問(wèn)題做出正確解答。

例2（2011新課標(biāo)全國(guó)卷）某植物紅花和白花這對(duì)相對(duì)性狀同時(shí)受多對(duì)等位基因控制（如A、a；B、b；C、c……），當(dāng)個(gè)體的基因型中每對(duì)等位基因都至少含有一個(gè)顯性基因時(shí)（即A-B-C……）才開紅花，否則開白花?，F(xiàn)有甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系，相互間進(jìn)行雜交，雜交組合、后代表現(xiàn)型及其比例如下：

根據(jù)雜交結(jié)果回答問(wèn)題：

（1）這種植物花色的遺傳符合哪些遺傳定律？

（2）本實(shí)驗(yàn)中，植物的花色受幾對(duì)等位基因控制，為什么？

答案：

（1）基因的自由組合定律和基因的分離定律（或基因的自由組合定律）。endprint

（2）4對(duì)。①本實(shí)驗(yàn)的乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中，F(xiàn)2中紅色個(gè)體占全部個(gè)體的比例為81/（81+175）=81/256=（3/4）4，根據(jù)n對(duì)等位基因自由組合且完全顯性時(shí)，F(xiàn)2中顯性個(gè)體的比例為（3/4）“，可判斷這兩個(gè)雜交組合中都涉及4對(duì)等位基因。②綜合雜交組合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可進(jìn)一步判斷乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中所涉及的4對(duì)等位基因相同。

（四）理論聯(lián)系實(shí)際，提升綜合運(yùn)用能力

綜合運(yùn)用能力，要求學(xué)生能夠應(yīng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)和觀點(diǎn)，在新的情境中解決一些與生物學(xué)有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。與“理解能力”中的“知識(shí)的運(yùn)用”相比，這一能力要求更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合性，側(cè)重在解決問(wèn)題而不是解釋和分析問(wèn)題。遺傳模式的確定是遺傳學(xué)中的基礎(chǔ)問(wèn)題，也是遺傳理論指導(dǎo)遺傳育種等生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)鍵問(wèn)題，是學(xué)生綜合運(yùn)用能力的體現(xiàn)。孟德爾當(dāng)年開創(chuàng)性地建立遺傳定律，有賴于他抽象出科學(xué)概念，為遺傳模式找到一種簡(jiǎn)單的表達(dá)方式，以有限種類基因的無(wú)限組合解釋了生命形式存在的無(wú)限可能。模型方法是通過(guò)對(duì)表象的操作而實(shí)現(xiàn)思維活動(dòng)，可以使問(wèn)題趨于簡(jiǎn)單，有利于復(fù)雜問(wèn)題的解決。

例3（2016新課標(biāo)全國(guó)卷）已知果蠅的灰體和黃體受一對(duì)等位基因控制，但這對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學(xué)甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體：♂黃體：6灰體：6黃體為1：1：1：1。同學(xué)乙用兩種不同的雜交實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了控制黃體的基因位于x染色體上，并表現(xiàn)為隱性。請(qǐng)根據(jù)上述結(jié)果，回答下列問(wèn)題：

（1）僅根據(jù)同學(xué)甲的實(shí)驗(yàn)，能不能證明控制黃體的基因位于x染色體上，并表現(xiàn)為隱性？

（2）請(qǐng)用同學(xué)甲得到的子代果蠅為材料設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都能獨(dú)立證明同學(xué)乙的結(jié)論。（要求：每個(gè)實(shí)驗(yàn)只用一個(gè)雜交組合，并指出支持同學(xué)乙結(jié)論的預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。）

分析：此題要求學(xué)生在分析甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)，確定果蠅灰體和黃體這對(duì)相對(duì)性狀的遺傳模式，在考查分離定律和伴性遺傳等基礎(chǔ)遺傳學(xué)知識(shí)的同時(shí)，著重考查了學(xué)生靈活運(yùn)用遺傳學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。我們可以運(yùn)用模型方法構(gòu)建遺傳模式，然后依據(jù)模型進(jìn)行推導(dǎo)、計(jì)算，做出預(yù)測(cè)。解題程序如下表所示。

參考答案：

（1）不能；（2）實(shí)驗(yàn)1：雜交組合：♀黃體×♂灰體

預(yù)期結(jié)果：子一代中所有的雌性都表現(xiàn)為灰體，雄性都表現(xiàn)為黃體

實(shí)驗(yàn)2：雜交組合：♀灰體×♂灰體

預(yù)期結(jié)果：子一代中所有的雌性都表現(xiàn)為灰體，雄性中一半表現(xiàn)為灰體，另一半表現(xiàn)為黃體

二、教學(xué)效果和反思

“種豆得豆，種瓜得瓜”，這是對(duì)遺傳現(xiàn)象的一種描述，它談不上是一種科學(xué)，對(duì)現(xiàn)象背后的原因的揭示和解釋才是科學(xué)的本質(zhì)。早在1925年，生物學(xué)大師Wilson就提出：“一切生命的關(guān)鍵問(wèn)題都要到細(xì)胞中去尋找”。遺傳現(xiàn)象的解釋也不例外，細(xì)胞是遺傳的基本單位。因此，在復(fù)習(xí)遺傳定律時(shí)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生回憶減數(shù)分裂過(guò)程中染色體和基因的行為變化，以及基因與性狀間的關(guān)系，逐步構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，關(guān)注知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，建立起減數(shù)分裂、基因表達(dá)與遺傳定律間的聯(lián)系，從而深化了學(xué)生對(duì)遺傳定律實(shí)質(zhì)以及分離定律和自由組合定律的內(nèi)在聯(lián)系的理解。

認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，表象更適合思維活動(dòng)的進(jìn)行。模型屬于表象，在遺傳學(xué)問(wèn)題解決過(guò)程中，構(gòu)建生物模型，實(shí)質(zhì)上就是建立邏輯中介，起到溝通和聯(lián)結(jié)的作用，把邏輯起點(diǎn)和邏輯終點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成完整的邏輯體系，形成一套完整的解決問(wèn)題的模式。遺傳學(xué)中的基因、基因型屬于概念模型，假說(shuō)演繹探究方法屬于過(guò)程模型，遺傳學(xué)概率推導(dǎo)屬于數(shù)學(xué)模型，所有的模型都是表象系統(tǒng)，在思維活動(dòng)中起到聯(lián)想聯(lián)結(jié)的作用。例如本文中的例題2，通過(guò)數(shù)學(xué)模型這一邏輯中介，完成邏輯起點(diǎn)（各組雜交現(xiàn)象）到邏輯終點(diǎn)（遺傳規(guī)律）的聯(lián)結(jié)，為學(xué)生利用題目信息解決問(wèn)題搭建非常有效的方法平臺(tái)。通過(guò)生物建模，引導(dǎo)學(xué)生形成解題范式，學(xué)生的探究能力、獲取信息能力以及綜合運(yùn)用能力都得到一定的提升。從某種意義上說(shuō)，也促使了學(xué)生今后科學(xué)研究范式的形成。endprint