基于考核目標的“遺傳定律”專題的二輪復習策略

周憶堂

摘要：遺傳定律是生物高考試題的命題熱點之一，對遺傳學知識的考查能很好評價考生的理解能力、獲取信息能力、探究能力以及綜合運用能力。本文結合教學實踐，談如何圍繞高考考核的四大目標，通過知識網絡構建、生物建模等策略進行二輪復習教學，深化學生對遺傳學知識的理解，提升學生運用遺傳學知識解決問題的能力。

關鍵詞：考核目標；遺傳定律；二輪復習；知識網絡；生物建模

《考試說明》明確了生物高考四大考核目標和要求，即：理解能力、實驗和探究能力、獲取信息的能力和綜合運用能力。高考試題對遺傳學知識的考查，能充分體現這四方面的考核目標和要求。一輪復習過后，學生在解決遺傳定律問題時，常存在這樣的困惑：上課聽得懂，但遇到習題則不知從何下手，或者即使能解答出來，但需要花費很多的時間，以至于在理科綜合考試時，常常就是直接放棄。為什么會出現這樣的情況？問題根源在什么地方？在二輪復習中如何改進？這是筆者多年任教高三一直關注和思考的問題。通過對學生作業的面批發現，大多數學生知道遺傳題所要考查的知識點，一般也能提取出相關信息，但對遺傳學相關知識點的聯系和遷移，對題目中的圖像、數學等信息的處理、推演及應用等方面存在較大問題，問題根源表現在知識的“聯系、遷移、推理和應用”上，這其實也就是常說的“知識轉化為能力”的問題上。在“遺傳定律”專題二輪復習中，如何引導學生整合知識，建立遺傳學相關知識的內在聯系，提升運用知識解決問題的能力，達成考核目標，本文結合公開課的教學實踐，做一探討。

一、教學過程分析與組織

（一）構建知識網絡，深化學生對遺傳學知識的理解

《考試說明》指出的四項考核目標和要求是圍繞生物學科知識和能力目標展開的，復習的主要任務就是落實好這兩個維度的目標。在這兩者的邏輯關系中，知識是能力的載體，能力是知識的內化和提升。二輪復習中，為達成考核目標中的理解能力，應構建知識網絡，整合知識，活化理解，突出知識間的內在聯系和邏輯性。筆者在“遺傳定律”二輪復習中，以遺傳定律的研究方法和遺傳規律的實質為兩條知識復習主線，引領學生構建知識網絡（見圖1）。

構建過程中，避免知識的簡單堆積，重在分析知識間的邏輯關系，幫助學生從細胞水平及分子水平理解遺傳定律的實質，理解基因和性狀間的關系等遺傳學知識。教學實踐表明，經過一輪復習，多數學生已經掌握了遺傳學的基礎知識，但往往不注重知識點之間的聯系，學生對減數分裂、基因表達與遺傳的聯系并不清楚的，教師通過設計問題串：遺傳規律與減數分裂有何關系？配子的形成過程中，基因的行為是怎樣的？基因型和表現型間的關系是怎樣？致死現象會使表現型及其比例發生什么樣的變化？借助問題串構建知識網絡，訓練學生的綜合理解能力，使學生進一步明白遺傳定律的細胞學基礎和分子學基礎，深化對遺傳定律實質的理解。

（二）構建科學探究模型，促進學生對假說演繹法的理解和應用

考綱在“實驗和探究能力”方面明確要求學生具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。遺傳學研究的常用方法就是實驗法，在豌豆雜交實驗中，孟德爾利用假說演繹的研究方法總結出了遺傳規律，假說演繹法的理解和應用無疑是本節課的復習重點，是培養學生實驗和探究能力的良好途徑。假說演繹是進行科學探究的一種重要方法，也是邏輯證明的常用途徑，在遺傳學研究中，假說演繹的邏輯起點通常是遺傳實驗結果的表象（分離現象或自由組合現象），這一表象與某種屬性之間存在必然聯系，假說演繹探究模型為這一聯系建立聯想聯結。

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，產量低。在某野生種群中發現了幾株闊葉石刁柏（突變型），雌株、雄株均有。經實驗證明野生型窄葉為顯性性狀。控制該性狀的基因位于性染色體，有可能在x染色體的特有區段（如圖2Ⅱ-2區段）或X、Y染色體的同源區段（如圖Ⅰ區段），請設計實驗方案以確定該基因的位置。（要求：寫出實驗步驟，預期結果并得出相應結論）

引導學生分析，構建探究模型：

在分析上述問題并完成探究模型構建后，一方面總結假說演繹研究方法的一般過程，形成這類遺傳題的解題模式；另一方面對題目中方案設計的雜交組合的選擇進行方法歸納，在已知顯隱性的情況下，XY型雜交組合為：隱性雌性個體×顯性雄性個體。如果后代雌雄表現型不一致，則位于非同源區段；如果后代雌雄表現型一致，則位于同源區段。

（三）構建數學模型，提升學生獲取信息能力

考綱在“獲取信息能力”方面明確要求學生能從提供的材料中獲取相關的生物學信息，并運用這些信息，結合所學知識解決相關的生物學問題。對于遺傳定律方面的高考命題，信息通常以數據表格等形式體現，要求學生能利用這些信息，揭示題目信息所反應的遺傳的本質規律。學生獲取的信息有時是有效的，有時是無效的，信息的有效性主要取決于學生對數據表格等信息的加工、處理或換算，這正是學生利用信息解決遺傳學問題的難點所在。如何提高學生獲取和處理信息的能力，筆者在課堂上，引導學生建立數學模型，通過數學建模，建立起遺傳現象與遺傳本質規律之間的聯想聯結，在此基礎上，結合所學知識對問題做出正確解答。

例2（2011新課標全國卷）某植物紅花和白花這對相對性狀同時受多對等位基因控制（如A、a；B、b；C、c……），當個體的基因型中每對等位基因都至少含有一個顯性基因時（即A-B-C……）才開紅花，否則開白花。現有甲、乙、丙、丁4個純合白花品系，相互間進行雜交，雜交組合、后代表現型及其比例如下：

根據雜交結果回答問題：

（1）這種植物花色的遺傳符合哪些遺傳定律？

（2）本實驗中，植物的花色受幾對等位基因控制，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。①本實驗的乙×丙和甲×丁兩個雜交組合中，F2中紅色個體占全部個體的比例為81/（81+175）=81/256=（3/4）4，根據n對等位基因自由組合且完全顯性時，F2中顯性個體的比例為（3/4）“，可判斷這兩個雜交組合中都涉及4對等位基因。②綜合雜交組合的實驗結果，可進一步判斷乙×丙和甲×丁兩個雜交組合中所涉及的4對等位基因相同。

（四）理論聯系實際，提升綜合運用能力

綜合運用能力，要求學生能夠應用學過的知識和觀點，在新的情境中解決一些與生物學有關的實際問題。與“理解能力”中的“知識的運用”相比，這一能力要求更強調知識的綜合性，側重在解決問題而不是解釋和分析問題。遺傳模式的確定是遺傳學中的基礎問題，也是遺傳理論指導遺傳育種等生產實踐的關鍵問題，是學生綜合運用能力的體現。孟德爾當年開創性地建立遺傳定律，有賴于他抽象出科學概念，為遺傳模式找到一種簡單的表達方式，以有限種類基因的無限組合解釋了生命形式存在的無限可能。模型方法是通過對表象的操作而實現思維活動，可以使問題趨于簡單，有利于復雜問題的解決。

例3（2016新課標全國卷）已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學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。同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于x染色體上，并表現為隱性。請根據上述結果，回答下列問題：

（1）僅根據同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于x染色體上，并表現為隱性？

（2）請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。（要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果。）

分析：此題要求學生在分析甲同學實驗結果的基礎上，設計兩個獨立的實驗，確定果蠅灰體和黃體這對相對性狀的遺傳模式，在考查分離定律和伴性遺傳等基礎遺傳學知識的同時，著重考查了學生靈活運用遺傳學知識解決實際問題的能力。我們可以運用模型方法構建遺傳模式，然后依據模型進行推導、計算，做出預測。解題程序如下表所示。

參考答案：

（1）不能；（2）實驗1：雜交組合：♀黃體×♂灰體

預期結果：子一代中所有的雌性都表現為灰體，雄性都表現為黃體

實驗2：雜交組合：♀灰體×♂灰體

預期結果：子一代中所有的雌性都表現為灰體，雄性中一半表現為灰體，另一半表現為黃體

二、教學效果和反思

“種豆得豆，種瓜得瓜”，這是對遺傳現象的一種描述，它談不上是一種科學，對現象背后的原因的揭示和解釋才是科學的本質。早在1925年，生物學大師Wilson就提出：“一切生命的關鍵問題都要到細胞中去尋找”。遺傳現象的解釋也不例外，細胞是遺傳的基本單位。因此，在復習遺傳定律時，通過引導學生回憶減數分裂過程中染色體和基因的行為變化，以及基因與性狀間的關系，逐步構建知識網絡，關注知識的內在聯系，建立起減數分裂、基因表達與遺傳定律間的聯系，從而深化了學生對遺傳定律實質以及分離定律和自由組合定律的內在聯系的理解。

認知心理學家認為，表象更適合思維活動的進行。模型屬于表象，在遺傳學問題解決過程中，構建生物模型，實質上就是建立邏輯中介，起到溝通和聯結的作用，把邏輯起點和邏輯終點聯結起來，構成完整的邏輯體系，形成一套完整的解決問題的模式。遺傳學中的基因、基因型屬于概念模型，假說演繹探究方法屬于過程模型，遺傳學概率推導屬于數學模型，所有的模型都是表象系統，在思維活動中起到聯想聯結的作用。例如本文中的例題2，通過數學模型這一邏輯中介，完成邏輯起點（各組雜交現象）到邏輯終點（遺傳規律）的聯結，為學生利用題目信息解決問題搭建非常有效的方法平臺。通過生物建模，引導學生形成解題范式，學生的探究能力、獲取信息能力以及綜合運用能力都得到一定的提升。從某種意義上說，也促使了學生今后科學研究范式的形成。endprint