不怕探究性試題難 三策過(guò)后盡開(kāi)顏

安徽 夏幫青

不怕探究性試題難 三策過(guò)后盡開(kāi)顏

安徽 夏幫青

“探究性試題”不但對(duì)課程改革具有強(qiáng)大的推動(dòng)作用，而且是新課程理念在考試評(píng)價(jià)中的具體體現(xiàn)，是生物高考的亮點(diǎn)，也是學(xué)生解題的難點(diǎn)。探究性試題可以從三個(gè)方面去破解。以下通過(guò)幾個(gè)實(shí)例，探討探究性問(wèn)題的命題特點(diǎn)、求解路徑和方法。

1 探究性試題的主要特征

1.1 體現(xiàn)實(shí)實(shí)在在的探究行為

一道探究題要有效考查學(xué)生的探究能力就必須將探究?jī)?nèi)容置于具體情境之中，讓學(xué)生在解題中切身經(jīng)歷一次探究活動(dòng)。因而，探究性試題努力按照前人發(fā)現(xiàn)和認(rèn)知的過(guò)程進(jìn)行“還原”，使得“結(jié)果形態(tài)”的知識(shí)轉(zhuǎn)化為“過(guò)程形態(tài)”的知識(shí)，從而讓學(xué)生在解題過(guò)程中經(jīng)歷和體驗(yàn)知識(shí)的“再創(chuàng)造”和發(fā)展的過(guò)程，與生產(chǎn)知識(shí)的人和歷史進(jìn)行對(duì)話，感受知識(shí)的形成過(guò)程。學(xué)生只有在已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，臨場(chǎng)施展出“分析與結(jié)論”的行為，才能得到題目的答案。

1.2 突出探究方法和手段

知識(shí)不應(yīng)是簡(jiǎn)單堆積，還包含著科學(xué)探究的過(guò)程，科學(xué)的研究方法，科學(xué)研究思想等。學(xué)生只有理解和掌握了這些思想方法和手段，才能增強(qiáng)探究的能力。結(jié)合一些研究方法和手段來(lái)設(shè)計(jì)探究性試題，然后在思維方法的引領(lǐng)下，再去考慮操作要領(lǐng)的考查，以促使學(xué)生在操作實(shí)踐的考查中對(duì)生物學(xué)的研究方法和手段有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和感悟。

1.3 突出主觀開(kāi)放性

探究本身體現(xiàn)著一種“未知”、一種多元、一種創(chuàng)新，由于學(xué)生對(duì)同一問(wèn)題可以從不同角度和不同層次進(jìn)行探索和分析。因此探究性試題結(jié)論不確定、方向不明朗、答案多樣化。

2 探究性試題的解題策略

2.1 嘗試猜想——求解探究性問(wèn)題之“基”

探究性問(wèn)題由于方向不明，往往需要先嘗試，即所謂“試一試”，往往是進(jìn)行一些特殊化處理，以獲得解題方向，了解某些思路的可行性，之后進(jìn)行猜想、驗(yàn)證。

例1 下圖1為某種單基因遺傳病的系譜圖（深色代表的個(gè)體是該遺傳病患者，其余為表現(xiàn)型正常個(gè)體）。請(qǐng)結(jié)合圖解回答：

圖1

（1）若該病是常染色體隱性遺傳病，Ⅳ1和Ⅳ2婚配生出患病孩子的概率是3/35，推測(cè)Ⅲ4和Ⅳ1可能的基因型及其概率：Ⅲ4_____________，Ⅳ1_________________。

（2）若某地區(qū)該遺傳病的患病概率是1/10 000，則Ⅳ2與該地區(qū)無(wú)親緣關(guān)系的正常女子婚配，生出患病孩子的概率為_(kāi)_________。

【解析】Ⅳ1和Ⅳ2表現(xiàn)型正常，如果他們的子代患病概率是3/35，由此可以判斷配子的乘積是3/5a×1/7a，或者是3/7a×1/5a，因此a=3/5，或a=1/7，或a=3/7，或a=1/5。

嘗試1：Ⅳ2配子a=3/5時(shí)A=2/5。因?yàn)榛蛐蜑锳A與Aa成一定比例的個(gè)體（Ⅳ1和Ⅳ2）不可能產(chǎn)生配子的概率a大于A，所以雌雄（或雄雌）配子的乘積不可能是3/5a×1/7a，只能是3/7a×1/5a，即配子a≠3/5，或a≠1/7。

嘗試2：Ⅳ2的配子a=1/5時(shí)A=4/5，由此判斷Ⅳ2的基因型及其比例為AA=3/5，Aa=2/5，從遺傳系譜圖分析Ⅲ3的基因型概率是AA=1/3，Aa=2/3。

那么Ⅲ4的基因型的概率是多少才能使得Ⅳ2的基因型概率為AA=3/5，Aa=2/5？

設(shè)Ⅲ4的基因型概率為Aa=x，那么AA=1-x，則有：

____________Ⅲ3的配子_________________2/_________________________3A_1/3_aⅢ4的配_子比______例（1-x/2）A （2-x）/3 AA ______（2-x___________）/6Aa x/2 a_____________________2x/6_Aa__Ⅳ2不是a_____________a，不予考慮

整理表中數(shù)據(jù)，得到

[（2-x）/3AA]︰[（2+x）/6Aa]=3︰2

解得x=2/7，所以Ⅲ4的基因型的概率為AA=5/7，Aa=2/7。

前面我們?cè)O(shè)定Ⅳ2產(chǎn)生的a=1/5，所以，Ⅳ1產(chǎn)生a=3/7，推得Ⅳ1的基因型的概率為AA=1/7，Aa=6/7。

嘗試3：如果Ⅳ2的配子a=3/7，則Ⅳ2的基因型概率為AA=1/7，Aa=6/7。那么Ⅲ4的基因型的概率又是多少才能使得Ⅳ2的基因型概率為AA=1/7，Aa=6/7？

我們?nèi)匀辉O(shè)Ⅲ4的基因型概率為Aa=x，那么AA=1-x，根據(jù)上面棋盤格的算法，則有：

[（2-x）/3AA]︰[（x+2）/6Aa]=1︰6

解得x=22/13，因?yàn)锳a所占的比例不可能大于1，故舍去。

（2）從上面的分析已知Ⅳ2的基因型概率為AA=3/5，Aa=2/5，他產(chǎn)生配子a=1/5，根據(jù)題干中提供的信息，很容易判斷出“該地區(qū)無(wú)親緣關(guān)系的正常女子”產(chǎn)生a的概率為1/101，所以他們婚配產(chǎn)生患病孩子的概率為1/505。

【答案】（1）Ⅲ4：AA=5/7與Aa=2/7 Ⅳ1：AA=1/7與Aa=6/7 （2）1/505

本題通過(guò)多次嘗試，作出猜想，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，獲得了成功。嘗試主要包括一般問(wèn)題特殊化、抽象問(wèn)題具體化等。嘗試后有時(shí)需要猜想、驗(yàn)證，以尋求問(wèn)題的突破口。當(dāng)嘗試、猜想遇到困難時(shí)，才考慮轉(zhuǎn)向。因此，“嘗試、猜想”構(gòu)成了解決探究性問(wèn)題的根基。

2.2 聯(lián)想、轉(zhuǎn)換——求解探究性問(wèn)題之“核心”

解決某些探究性問(wèn)題，如果經(jīng)過(guò)若干次嘗試，致思維受阻，就需要分析原因，調(diào)整策略，根據(jù)題設(shè)進(jìn)行聯(lián)想、轉(zhuǎn)換，進(jìn)行新的嘗試。“聯(lián)想”是因某人或某事而想起其他相關(guān)的人和事，溝通新舊知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，在處理新問(wèn)題時(shí)，如果能根據(jù)已知與未知間的某種聯(lián)系產(chǎn)生聯(lián)想，并運(yùn)用知識(shí)的正遷移規(guī)律，則能使問(wèn)題得到順利解決。利用聯(lián)想，能很快找到解題的突破口，也能使解答過(guò)程非常簡(jiǎn)潔、流暢。

例2 為了研究根負(fù)向光性生長(zhǎng)與生長(zhǎng)素的關(guān)系，將風(fēng)信子幼苗分別培養(yǎng)在不同濃度生長(zhǎng)素溶液中。用相同的水平單側(cè)光照射根部，測(cè)得根彎曲角度及生長(zhǎng)情況如下表。

生長(zhǎng)素處理1周后水培風(fēng)信子根生長(zhǎng)變化情況

（1）外源生長(zhǎng)素對(duì)風(fēng)信子幼苗根生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是_________。可以預(yù)測(cè)使根生長(zhǎng)最快的外源生長(zhǎng)素濃度在_______________。

（2）有同學(xué)認(rèn)為外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角度影響最小的濃度是10-5mg/L。你是否同意上面同學(xué)的觀點(diǎn)？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由，并說(shuō)明確定外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角度影響最小的濃度的方法。

【解析】因?yàn)樯L(zhǎng)素濃度在10-5mg/L時(shí)，根長(zhǎng)9.1 cm，有學(xué)生據(jù)此認(rèn)為使根生長(zhǎng)最快的生長(zhǎng)素濃度范圍在0～10-5mg/L之間。解題時(shí)如果根據(jù)題干信息，聯(lián)想到教材中生長(zhǎng)素與植物生長(zhǎng)的關(guān)系圖，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像，利用圖像的直觀性，找出“起點(diǎn)”“拐點(diǎn)”等所對(duì)應(yīng)生長(zhǎng)狀況和外源生長(zhǎng)素的濃度。從這些特殊點(diǎn)找到明確信息，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確解題。

（1）將風(fēng)信子幼苗根長(zhǎng)度與外源生長(zhǎng)素濃度繪成典型圖像如圖2，答案便一目了然。外源生長(zhǎng)素對(duì)風(fēng)信子幼苗根的生長(zhǎng)的調(diào)解具有的特點(diǎn)是低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng)。使根生長(zhǎng)最快的外源生長(zhǎng)素濃度在0～10-4mg/L之間，既不促進(jìn)也不抑制根生長(zhǎng)的外源生長(zhǎng)素濃度在10—4～10-3mg/L之間。

圖2

（2）由題意可知，外源生長(zhǎng)素濃度為零時(shí)，風(fēng)信子幼苗根負(fù)向光性傾斜角為22.3°，以此為起點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)三種可能：外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角影響最小的濃度小于10-5mg/L（圖3）、等于10-5mg/L（圖4）及大于10-5mg/L（圖5）。依據(jù)以上三種可能可繪制出以下三條曲線。

圖3

圖4

圖5

綜合以上三種情況可知，外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角度影響最小的濃度，應(yīng)該在0～10-4mg/L范圍內(nèi)。

【答案】（1）低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度抑制生長(zhǎng) 0～10-4m/L之間 （2）不同意。從表中信息只能判斷出外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角度影響最小的濃度是0～10-4m/L之間，有大于、小于和等于10-5mg/L三種可能。為進(jìn)一步探究外源生長(zhǎng)素對(duì)根負(fù)向光性傾斜角度影響最小的濃度，應(yīng)該在0～10-4m/L范圍內(nèi)再設(shè)置更細(xì)致的濃度梯度實(shí)驗(yàn)，如2×10-5，3×10-5。

當(dāng)嘗試沒(méi)能成功時(shí)則需分析原因，尋求對(duì)策，根據(jù)探究性問(wèn)題的特點(diǎn)，合理聯(lián)想，轉(zhuǎn)換角度，再次嘗試！將“嘗試、猜想”與“聯(lián)想、轉(zhuǎn)換”有機(jī)結(jié)合，效果會(huì)更佳。因此，“聯(lián)想、轉(zhuǎn)換”是解決探究性問(wèn)題的核心元素。

2.3 對(duì)比、判斷——求解探究性問(wèn)題之“魂”

解決探究性問(wèn)題，在嘗試、猜想、聯(lián)想、轉(zhuǎn)換之后，可能有幾種方案需要對(duì)比、優(yōu)化，可能需要提升和拓展，這就需要我們憑借一雙慧眼，發(fā)現(xiàn)聯(lián)系、及時(shí)判斷、作出選擇，以獲得成功。

例3 小鼠的體色黑色和白色是一對(duì)相對(duì)性狀，由兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因E和e、F和f控制，其體色與基因關(guān)系如圖6。用兩只純合小鼠雜交，結(jié)果如圖7。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

圖6

圖7

（1）體色性狀是由基因通過(guò)_______來(lái)控制的。

（2）根據(jù)圖6和圖7的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可判斷E（e）基因位于___________（填“常”或“性”）染色體上。由圖7雜交實(shí)驗(yàn)可判斷出母本的基因型是_________。

（3）為進(jìn)一步確定父本的基因型，讓F1中的雌雄小鼠相互交配，觀察并統(tǒng)計(jì)F2中黑色和白色的個(gè)體數(shù)量。

預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：

①若F2中黑色∶白色約為_(kāi)________，則基因型為_(kāi)_______。

②若F2中黑色∶白色約為_(kāi)________，則基因型為_(kāi)______。

【解析】本題旨在考查學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)某些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、判斷、并設(shè)計(jì)相關(guān)遺傳實(shí)驗(yàn)、預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲取結(jié)論的能力。

（1）圖6中基因是通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程進(jìn)而控制小鼠體色這一性狀的。

（2）圖7中子代表現(xiàn)型與性別有關(guān)，說(shuō)明E、e和F、f必然有一對(duì)基因位于性染色體上。

若E、e位于性染色體上，則親本白色雄性小鼠基因型可能為FFXEY、FFXeY或ffXeY，黑色雌性小鼠基因型為ffXEXE。

嘗試1：若白色雄鼠基因型為FFXEY或FFXeY，則子代均為白色。

嘗試2：若白色雄鼠基因型為ffXeY，則子代均為黑色。

嘗試1、嘗試2與圖7實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致，則E、e不位于性染色體上。

若F、f位于性染色體上，則親本白色雄性小鼠的基因型可能為eeXfY、eeXFY或EEXFY，黑色雌性小鼠基因型為EEXfXf。

嘗試3：若白色雄鼠基因型eeXfY，子代均為黑色。

嘗試4：若白色雄鼠基因型EEXFY或eeXFY，子代雄鼠基因型E_XfY，全為黑色，子代雌鼠基因型E_XFXf，全為白色。

嘗試4與圖7實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，故基因E（e）位于常染色體上，母本基因型為EEXfXf。

（3）父本基因型可能為EEXFY或eeXFY。若父本基因型為EEXFY，母本基因型為EEXfXf，則F1基因型為EEXFXf、EEXfY，F(xiàn)2基因型為EEXfY、EEXFY、EEXFXf、EEXfXf，表現(xiàn)型及比例為黑色∶白色=1∶1；若父本基因型為eeXFY，母本基因型為EEXfXf，則F1基因型為EeXfY、EeXFXf，F(xiàn)2基因型為3E_XfY（黑色）、3E_XFY（白色）、3E_XFX（f白色）、3E_XfXf（黑色）、eeXfY（白色）、eeXFY（白色）、eeXFX（f白色）、eeXfXf（白色），則F2中黑色∶白色=6∶10=3∶5。

【答案】（1）控制酶的合成控制代謝過(guò)程

（2）常 EEXfXf

（3）①1∶1 EEXFY

②3∶5 eeXFY

命題專家認(rèn)為：直覺(jué)思維是思維中最活躍、最積極、最具有創(chuàng)造性的成分，直覺(jué)思維的最后表現(xiàn)形式即判斷，為“臨門一腳”。因此，“對(duì)比、判斷”是解決探究性問(wèn)題的關(guān)鍵，是“靈魂”，它可以將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，解答過(guò)程簡(jiǎn)潔化、流暢化，凸顯探究的活力和魅力。

（作者單位：安徽省廬江盛橋高級(jí)中學(xué)）