一道生物調研試題引發的教學思考

王娜　賴邵華　張惠惠　韋艷艷

【摘 要】本文通過分析 2017 年高考桂林市崇左市聯合調研理綜試題 32 題，詮釋全國新課標高考生物考試大綱對考生能力的要求，并據此提出有關孟德爾遺傳定律的教學建議。

【關鍵詞】高中生物 遺傳定律 概念模型 理性思維 備考建議

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）08B-0122-03

2017 年高考桂林市崇左市聯合調研理科綜合能力測試題第 32 題以概念模型的形式，在兼顧其他素養維度的同時，側重于對學生理性思維這一維度的考查。筆者通過細致分析，提出教師如何使學生更高效地備戰高考，更深入地學習孟德爾的兩大遺傳定律，從而發展學生的理性思維。

一、2017年高考桂林市崇左市聯合調研理綜試題32題（簡稱“32題”）

小鼠的體色黑色和白色是一對相對性狀，由兩對獨立遺傳的等位基因 E 和 e，F 和 f 控制，其體色與基因關系如圖 1，其中一對等位基因位于 X 染色體上。現用兩只純合小鼠雜交，且該白色雄鼠無 f 基因，結果如圖 2，請回答下列問題：

（1）體色性狀是由 通過控制來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀的。

（2）據圖 1 和圖 2 的結果可判斷 E（e）基因位于 （填“常”或“X”）染色體上。

（3）為進一步確定父本的基因型，讓 F1 中的雌雄個體自由交配，觀察并統計 F2 中黑色和白色的個體數量。

①若 F2 代小鼠中，黑色∶白色約為 1∶1，則父本基因型為 。

②若 F2 代小鼠中，黑色：白色約為 ，則父本基因型為 。

二、32題命制的指導思想

2014 年 3 月教育部頒布的《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》指出，不僅課程標準需要基于核心素養來設計和實施，學生的學業評價標準和高考考試標準同樣需要圍繞著核心素養來進行設計。因此，2016 年 9 月教育部頒發的《普通高中生物學課程標準（征求意見稿）以下簡稱“意見稿”》的課程理念之一就是以培養核心素養為宗旨。生物學科核心素養主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任等，其中理性思維是指運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等多種科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。理性思維在生物核心素養的四個維度中，具有舉足輕重的作用。當然它也需要以生命觀念為基礎，以科學探究為載體，以社會責任來體現。2017 年高考全國新課標生物考試大綱也明確指出，生物學科命題要重視對考生科學素養的考查。在生物科學和技術的基礎知識、科學探究的方法、獲取新知識和處理信息的能力、思維能力、分析和解決實際問題的能力等方面對考生進行測量。要重視理論聯系實際，關注科學技術、社會經濟和生態環境的協調發展。可以看出該考綱通過以基礎知識為載體考查考生理解、實驗與探究、獲取信息等能力來發展與體現學生的理性思維、科學探究等的生物核心素養，與“意見稿”較為完美地契合。

具體來說，考生通過圖 1，獲取相關的生物學概念，經圖文轉化，理性推理得出基因、蛋白質與性狀這三個重要概念之間的關系，以及白色物質與黑色物質這兩種表現型可能的基因型。接著，考生通過圖 2，經假設—演繹的方法得出兩對等位基因所在常染色體和性染色體的情況、父本的基因型以及其 F2 代黑白小鼠中的數量比例。這一系列的推理環環相扣，既考查了學生獲取信息，對重要概念及其內在聯系的掌握情況，又考查了學生的圖文轉化能力。重要的是通過分析、假設等方法發展與體現了學生對生物學問題的解釋、理性推理、得出正確結論的能力。這些考查體現了新一輪基礎教育課程改革的要求，也是高考命題的關鍵所在，對該題的深度分析與思考，對高考的復習教學工作來說，大有裨益。

三、32題具體分析及教學建議

“大綱”指出的高考生物考試的能力，首先是理解能力，它要求考生能理解所學知識，把握知識間的內在聯系，形成知識的網絡結構。32 題（1）問旨在通過概念模型的形式，考查學生對基因、蛋白質與性狀這三個重要概念之間的關系的理解，對這一理解能力的要求體現得非常充分。

該小題標準答案是：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀。這是人教版生物必修 2 《遺傳與進化》模塊第四章第 2 節《基因對性狀的控制》這一節內容的原話，與教材本身的例證相比較，該題第一個創新點就在于不是簡單的語言敘述而是能夠以概念模型的形式清晰、立體地展現基因、蛋白質與形狀之間的關系。第二個創新點在于能通過兩種酶而不是一種酶的作用控制代謝過程，即酶 E 在發揮作用的同時，也可能受到酶 F 的控制，進而影響白色物質改變為黑色物質。這對于考生來說，為獲取相關信息增加了難度，同時在分析它們之間的關系時，也需要進行較為深度的分析，發展學生的理性思維。據此筆者提出，在平時的備考復習工作中，首先，教師要使學生堅信“來源于教材，高于教材”的考試理念，不搞題海戰術，其次，在這樣的理念下，教師可以引導學生以概念圖的形式，構建章節、模塊內容的知識網絡結構。這樣不僅可以提高復習效率，而且可深度理解概念之間的關系，發展自身的理解能力。

32 題（2）問和（3）問是借助分離定律和基因自由組合定律，來體現考試大綱要求的考查學生的圖文轉化能力的要求，通過分析、假設等方法來體現與發展學生對生物學問題的解釋、推理和得出正確結論的能力，這與培養理性思維素養的要求相一致。做這類題時：

首先，分析概念模型，從表現型推理基因型。學生在理性分析概念模型的基礎上，透過表現型這一現象，推理其所對應的基因型。

1.E 基因編碼的酶 E 能使體色由白色物質轉變為黑色物質，但是當有 F 基因存在時，它所編碼的酶 F，可以抑制 E 基因的表達，進而不能合成酶 E，最終所導致的結果是小鼠的體色只能表現為白色。endprint

2.逆向思維，當 F 基因不存在，而出現的是隱性基因 f 時，它所編碼的酶 f，就不能抑制 E 基因的表達，進而產生酶 E，最終是小鼠的體色就由白色變為黑色。

3.如果 E 基因不存在，而存在是它的等位基因 e 時，無論另外一種酶是受顯性基因還是隱性基因控制，都不能使白色物質轉化為黑色物質。

據此分析推理，以及題干本身的一則信息：其中一對等位基因位于 X 染色體上，可以得出純合黑色雌性小鼠的基因型：EEXfXf 或者 ffXEXE；純合白色雄性小鼠基因型：EEXFY、eeXFY、eeXfY 或者 FFXEY、FFXeY、ffXeY。而題干的另一條信息是：現用兩只純合小鼠雜交，且該白色雄鼠無 f 基因，所以純合白色雄性小鼠的基因型只能是：EEXFY、eeXFY 或者 FFXEY、FFXeY。

其次，假說演繹推理，驗證實驗結果。為了弄清楚這兩對等位基因所在染色體的情況，學生可以先進行假設。就本題而言，假設 E（e）基因位于常染色體上，那么現用兩只純合小鼠雜交，純合黑色雌性小鼠的基因型是 EEXfXf，而純合白色雄性小鼠基因型既可以是 EEXFY 又可以是 eeXFY。進行演繹推理可以得出，當 E（e）基因位于常染色體上且純合白色雄性小鼠的基因型為 EEXFY 時，F1 為 EEXFXf 和 EEXfY（如圖 3-1、圖 3-2所示），與圖 3-2 的實驗結果白色雌性小鼠、黑色雄性小鼠是一樣的。而當 E（e）基因位于性染色體上時，則與實驗結果不符（如圖 3-3、圖 3-4所示）。則說明 E（e）基因肯定位于常染色體上。

最后，依據模型，類比推理，巧妙計算。通過上述分析，學生已經知道父本的基因型有兩種情況，即 EEXFY 和 eeXFY。

對于第一種情況 EEXFY×EEXfXf 是比較簡單的，因為雄性小鼠的基因型 EE 和雌性小鼠的基因型 EE 沒有發生性狀分離，所以只需要考慮 F 和 f 這一對等位基因，F1 的基因型為 XFXf 和 XfY，且二者自由交配后，只存在 f 基因時就一定是黑色小鼠，只要有 F 基因存在就一定是白色小鼠。F2 中四種基因型（XFY +XFXf）∶（XfY+XfXf）=1∶1（如圖 3-5 所示），顯而易見，黑色∶白色=1∶1。

第二種情況 eeXFY ×EEXfXf 相對來說較為復雜一些，F1 的基因型為 EeXfY 和 EeXFXf。在 F2 中 E 與 e 這對等位基因會發生性狀分離，根據基因自由組合定律，位于非同源染色體上的非等位基因的分離和組合是互不干擾的。把這一對等位基因的遺傳情況進行分析，分別算出其基因型比例，然后用比例相乘的方法進行計算就可得出結果。根據孟德爾一對相對性狀的雜交實驗分析圖解模型類比可以得出，親本 ee 和 EE 的基因型在 F2 中的性狀分離比 E ∶ee=∶，而 F 和 f 這一對等位基因的遺傳方式與第一種情況完全相同，即（XFY+XFXf）∶（XfY+XfXf）=1∶1，其中黑色小鼠需要 f 基因和 E 基因同時存在，所以計算其所占的比例就很簡單，即 ，白色小鼠占比必然為 ，無需逐步計算。

總體來說，這道題設置了具體的情景，從理性思維的角度，體現與發展了學生的生物學核心素養，展現了高考的命題指向。在平時的教學中，首先，教師要使學生堅信“來源于教材，高于教材”的考試理念，構建重要概念之間的網絡結構，不搞題海戰術；其次，在復習基因的分離定律以及自由組合定律時，要注重孟德爾研究相對性狀的遺傳時的假說演繹的具體方法及研究模型，再通過各種不同的偏離模型，類比推理，發展學生的理性思維。這道題體現了新一輪基礎教育課程改革以及全國新課標高考生物考試大綱從學科本位到以人文本的重大轉變。

【參考文獻】

[1]吳成軍.基于生物學核心素養的高考命題研究[J].中國考試，2016（10）

[2]教育部考試中心.2017年普通高等學校招生全國統一考試大綱（新課標版）[M].北京：高等教育出版社，2016

【基金項目】廣西研究生教育創新計劃項目“基于生物科學史發展學生核心素養的研究與實踐”（XYCSZ2017072）。

【作者簡介】王 娜（1990— ），女，陜西旬邑縣人，廣西師范大學生命科學學院學生，碩士研究生，研究方向 ：生物課程與教學論；賴邵華（1994— ），女，福建省平和縣人，廣西師范大學生命科學學院學生碩士研究生，研究方向：生物課程與教學論；張惠惠（1992— ），女，山西臨縣人，廣西師范大學生命科學學院學生，碩士研究生，研究方向：物課程與教學論；韋艷艷（1982— ），女，廣西百色市人，碩士研究生，廣西師范大學生命科學學院副教授，研究方向：中學生物教學研究。

（責編 盧建龍）endprint