高中遺傳學知識的“讀薄”和“讀厚”

程銳創

(江蘇省無錫市錫山區教育局教研室 214101)

高中遺傳學知識是人教版高中生物學教材必修2的重要組成部分，在生物高考中有著舉足輕重的作用。從多年高考試卷分析來看，遺傳試題對學生在遺傳知識的學科素養以及綜合分析能力有很高的要求。筆者嘗試在教學過程中，構建以“染色體”為主線的教學體系等方法，把書變薄，同時運用多樣化教學方法調動學生學習積極性，增強學生自主學習能力，把書變厚。

1 構建知識體系、框架，把書讀薄

1.1 構建以“染色體”為主線的知識體系 孟德爾在他著名的豌豆雜交實驗中提出如下假設：生物性狀是由遺傳因子決定的，遺傳因子是獨立且互不融合的，其在體細胞中是成對存在；遺傳因子間存在“顯隱性”關系；在配子形成過程中成對的遺傳因子分離，而在受精過程中雌雄配子的結合是隨機的，導致成對的關系又重新建立。1903年薩頓提出假說：基因和染色體行為存在著明顯的平行關系，基因在染色體上。他認為來源于父本和母本的同源染色體在減數分裂過程中彼此分離、非同源染色體自由組合是孟德爾遺傳定律的物質基礎。隨后，摩爾根通過對果蠅眼色和性別的遺傳分析，第一次把一個具體的功能基因定位于一個特定的染色體(X染色體)上。另外，1944年艾弗里等用實驗方法直接證明DNA是遺傳物質。由于先進的化學技術和物理設備的應用，證實了DNA是染色體的主要成份之一，從而為“染色體”找到了分子生物學的支持證據。

由此可見，“染色體”是經典遺傳學中的核心內容，為描述細胞核遺傳物質傳遞的遺傳定律奠定基礎。同時通過遺傳定律的物質基礎(即減數分裂過程)，可運用如下思路講解相關內容：①由于染色體是基因的載體，所以每個基因在染色體上有一個相應的位置，而那些位于同源染色體上相同位置的不同基因稱為等位基因；②一個生物的基因數目相對于染色體數目要多得多，于是一條染色體上具有多個基因；③從減數分裂不難理解傳遞的基本單位是染色體而不是基因。據此進一步闡述：基于減數分裂過程導致每個配子僅僅只得到同源染色體中的一條染色體。因此，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分離而分離 (旨在明確等位基因的分離是遵循分離定律)；位于非同源染色體上的非等位基因則隨著非同源染色體的自由組合而組合，而位于同源染色體上的非等位基因除非通過交換發生分離，否則將連在一起傳遞(由于傳遞的單位是染色體而不是基因)，這將讓學生理解非等位基因的傳遞要么遵循自由組合定律，要么遵循連鎖遺傳定律(簡要介紹，因為人教版不涉及基因連鎖遺傳定律)，進而結合減數分裂和隨機受精過程讓學生明白為什么同一個物種中不同個體之間會存在表現型上的差異。

基于以上分析，遺傳定律是描述基因在從親代向子代傳遞過程中所遵循的法則，也是生物多樣性產生的重要根源。然而，基因又是怎樣控制性狀的？由此延伸到基因表達內容的教學。

1.2 構建“基因表達”的知識框架 利用克里克預見的遺傳信息傳遞的一般規律，強調遺傳信息的各種傳遞途徑。遺傳信息從DNA流向DNA時，因為DNA分子獨特的雙螺旋，以及堿基互補配對原則，保證了信息傳遞的準確性，據此提出DNA結構模型的發現過程，并通過制作模型進一步把握其獨特的結構以及如何準確的復制。通過動畫、教具結合講解遺傳信息從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(即遺傳信息的轉錄和翻譯)，并讓學生知道隨著科學技術的發展以及相關實驗數據的積累，傳統中心法則的不足逐步得到修正和完善。從而明確基因對性狀控制的作用模式劃分為基因的直接作用和間接作用。運用“種瓜得瓜”“種豆得豆”的常識和同一果樹上的果實有著不同的大小等一些生活小知識，讓學生理解一個特定性狀的表達是其遺傳基礎和環境因素共同作用的結果。還要讓學生明確，基因控制性狀表達仍然遵循遺傳定律，這就可以把基因的傳遞和表達調控聯系起來。

1.3 闡述遺傳物質的改變和生物多樣性的知識網絡 變異是生物進化的內在動力。根據變異的來源(生物遺傳過程中由減數分裂所引起的或生物在生長過程中由環境所引起的)，結合減數分裂過程進行如下講解：①由于非同源染色體的自由組合，產生大量來自不同親本染色體組合方式的配子類型；②雌雄配子的隨機受精將進一步產生數目更加巨大的不同染色體組合方式的受精卵類型；③減數分裂過程中同源染色體片段的交叉互換導致的多樣性，這是解釋同一物種不同個體間表現型差異的內在遺傳因素；④由于生物在生長和繁殖過程中不可避免地受到環境中的物理或化學因素的影響，造成個體與該物種的其他正常個體之間產生表現型差異，這就是導致生物變異的外在因素。隨后，明確這些變異分為：以基因組為單位發生改變、以染色體為改變單位、以染色體片段為變化單位、以基因為變化單位、以堿基為變化單位等。這樣，學生就能對生物產生變異的遺傳因素具有一個較為全面、系統的理解。

2 多樣化教學方法，把書讀厚

2.1 多樣化教學方法激發主動學習，把書讀厚 教師的教學方法和技藝是激發學生學習興趣的主要因素。遺傳知識有較強的實踐性，實物展示具有較強的直觀性，可激發主動學習。于是可以通過實踐、實物展示讓學生“身臨現場”，從而講解遺傳知識的一些基本概念、知識聯系等，如利用班內學生有無耳垂、單雙眼皮、是否卷舌；購買的各種豌豆豆莢等來講解性狀、相對性狀。如果是農村中學，可以預先準備某養豬農場中一胎多個豬崽的視頻和圖片，展示同一群體中不同個體的表現差異這一事實，依此變異現象來分析產生這些差異的遺傳學原因：分別來源于父本和母本的同源染色體上相應位置攜帶有不同的等位基因所致，進而回憶遺傳定律以及等位基因和非等位基因對性狀的控制等知識，以便讓學生感覺到遺傳知識并非高深莫測，它與我們的現實生活并不遙遠，從而有效避免課堂教學的枯燥無味。另外，也可用紅色和黃色橡皮泥作為教具，建立減數分裂過程中染色體變化的模型，從而讓學生理解一些基本的概念、染色體數量變化等知識。

教師應該具備開放的思維能力，對教學難點通過提問式和啟發式教學方法引導學生主動思考、學習。例如，通過多媒體展示減數分裂第一次分裂與有絲分裂后期染色體行為上的差異，向學生提出一些具有思考價值的內容：如為什么同源染色體在減數分裂的前期要聯會，這種排列與后期的分裂是否有內在聯系；同源染色體形態與行為之間的差異又如何解釋；X染色體和Y染色體從形態角度分析，二者不應該稱為同源染色體，那么如何判斷它們是否屬于同源染色體……

2.2 生活常識和其他學科知識激發學習興趣，把書讀厚 生活是教育的基礎，豐富多彩的生活現象為課堂教學提供鮮活的素材。例如，基因表達的教學中，以借用每個人都可能曾經有過的經歷：父母的親戚和朋友經常會說我們在哪些方面像父親而在另外的方面像母親。然后提出為什么像，為什么不像，其直接原因是什么，根本原因是什么，從而將基因表達的研究對象與任務簡化為研究“像”與“不像”的問題。學生乍一看，感覺也不復雜，并且也有趣。據此，用專業術語代替口語；“像”即為“遺傳”，而“不像” 即為“變異”，這樣就把日常生活和課堂教學有機地聯系在一起。

也可以用其他學科的思維來講解遺傳知識。眾所周知，生命科學的研究已進入了數字化時代，可以用數學的知識去研究生物的遺傳及表達等。據此，在講解基因控制性狀時，可以把基因與性狀之間的關系理解為：以基因為自變量和性狀為因變量的函數映射關系，而映射的法則是控制該性狀的等位基因和非等位基因間的相互作用。另外，也可用數學上有條件的排列組合講解其減數分裂和配子形成的過程，能較好地讓學生明白減數分裂與遺傳多樣性的關系。不難發現，靈活運用數學上的一些知識，能豐富遺傳的課堂教學，堅持學科間知識點的銜接是激發學生學習興趣的重要途徑。

3 對“把書讀薄和把書讀厚”教學的思考

顯然，高中遺傳學知識的課堂教學應該以染色體及遺傳定律為主線，給學生構建一個較為完整的知識網絡體系，讓學生理解遺傳知識的內涵和外延，使其能利用各種教學資源來進行主動性學習。學生的好奇心和求知欲是創新性思維發展的主要動力，教師要喚起學生的好奇，給學生更多自我展現的機會。如果教師只管講解盡可能多的遺傳知識，不僅不能取得良好的教學效果，還使學生對難于理解的遺傳學知識缺乏興趣，產生畏難情緒。因此，提倡高中生物學一線教師應該在課堂上和學生一起把遺傳學知識的核心內容高度濃縮，構建簡明扼要的網絡體系，有效地把書讀薄；同時也要注意給學生提供思路，學會主動學習，做到有能力把書讀厚，從而真正實現課堂教學與學生能力培養的統一。