基于假說演繹法構(gòu)建遺傳實驗設(shè)計題的解題思維模型

劉木養(yǎng)

[摘? ?要]遺傳實驗設(shè)計題在近幾年的全國卷理綜生物試題中出現(xiàn)的頻率高，且難度大、占比高，大多數(shù)考生不知如何下手，得分率都不高。高中生物教學中，基于假說演繹法構(gòu)建遺傳實驗設(shè)計題的解題思維模型并在高考生物復(fù)習教學中運用，可有效提高高考生物復(fù)習的有效性和遺傳實驗設(shè)計題的得分率。

[關(guān)鍵詞]解題思維模型;遺傳實驗設(shè)計題;假說演繹法

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）02-0095-02

遺傳實驗設(shè)計題在近幾年的全國卷理綜生物試題中出現(xiàn)的頻率高，難度大，占比高，其新情境下設(shè)問，邏輯性強，突出體現(xiàn)了對考生理性思維的考查，成為理綜生物試題的亮點之一，是最能體現(xiàn)生物學科核心素養(yǎng)中理性思維評價導(dǎo)向的題型。對于這種題型，大多數(shù)學生不知如何下手解決，而部分學生雖設(shè)計了實驗，但條理不清，結(jié)論不全，得分率不高。基于此，本文嘗試基于假說演繹法構(gòu)建遺傳實驗設(shè)計題的解題思維模型，以發(fā)展學生的理性思維，提高高考生物復(fù)習的有效性和遺傳實驗設(shè)計題的得分率。

一、理解假說演繹法的步驟和內(nèi)涵

近幾年來，生物高考題中有關(guān)遺傳實驗設(shè)計的題目，重在考查假說演繹法的運用。許多學生在高考生物復(fù)習中，雖然反復(fù)做了很多遺傳實驗設(shè)計題，但并沒有真正把握假說演繹法的步驟和內(nèi)涵，在關(guān)鍵時刻不能把學過的知識和方法很好地應(yīng)用起來。

假說演繹法是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法。在高中生物學教材中孟德爾實驗、摩爾根實驗、DNA半保留復(fù)制實驗等都合理利用了假說演繹法來證明其提出的假說成立，并上升為理論，即兩大遺傳定律、“基因在染色體上”和“DNA是半保留復(fù)制”等。可見，假說演繹法在科學探索中有著非常重要的應(yīng)用，同時也是得出正確實驗結(jié)果的一條重要途徑。

為了讓學生更好地理解假說演繹法的步驟和內(nèi)涵，筆者把“假說演繹法”的定義進行拆解，如：首先根據(jù)實驗現(xiàn)象或者結(jié)果提出由此引發(fā)的問題;然后通過推理和想象對問題做出大膽的假設(shè)，相當于提出一個假說;接著根據(jù)假說的內(nèi)容推理實驗的結(jié)果，相當于得出一個推論;最后通過實驗檢驗推論的正確性。如果實驗結(jié)果與推論相符，則證明提出的假說是成立的;反之，則證明假說是不成立的。學生只有真正理解假說演繹法的步驟和內(nèi)涵，在解答高考生物遺傳設(shè)計題時才能做到游刃有余。

二、構(gòu)建解題思維模型

要讓學生深刻理解假說演繹法的步驟和內(nèi)涵，教師在教學時應(yīng)為學生創(chuàng)設(shè)具體生物學問題情境或列舉生活實例，同時引導(dǎo)學生在解決問題的過程中領(lǐng)悟、運用假說演繹法，從而構(gòu)建相應(yīng)的解題思維模型。

例如，教師可創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：遺傳學上將染色體上某一區(qū)段及其攜帶基因一起丟失的現(xiàn)象叫缺失，若一對同源染色體中的兩條染色體在相同區(qū)域同時缺失叫缺失純合子，僅一條染色體發(fā)生缺失而另一條正常叫缺失雜合子。缺失雜合子的生活力降低但能存活，缺失純合子常導(dǎo)致個體死亡。現(xiàn)有一紅眼雄果蠅（XAY）與一白眼雌果蠅（XaXa）雜交，子代中有一只白眼雌果蠅。請用雜交的方法探究這只白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于缺失造成的，還是由于基因突變引起的？

分析：

（1）根據(jù)情境信息可知，該實驗現(xiàn)象是：一紅眼雄果蠅（XAY）與一白眼雌果蠅（XaXa）雜交，子代中出現(xiàn)一只白眼雌果蠅。由此可提出的問題是：這只白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于缺失造成的，還是由于基因突變引起的？

（2）根據(jù)提出的問題，結(jié)合情境信息可做出以下兩種假設(shè)：

①假設(shè)白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于缺失造成的，則該白眼雌果蠅的基因型可寫成X—Xa。

②假設(shè)白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于基因突變引起的，則該白眼雌果蠅的基因型可寫成XaXa。

（3）根據(jù)問題要求及學過的相關(guān)知識選取合適的雜交組合，按照假設(shè)的類型，寫出雜交遺傳圖解進行演繹推理。

（4）根據(jù)演繹推理的結(jié)果，得出以下結(jié)論：

①若雜交子代中紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅=2∶1，則這只白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于缺失造成的。

②若雜交子代中紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅=1∶1，則這只白眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于基因突變引起的。

教師引導(dǎo)學生回顧上述解題過程，歸納出遺傳實驗設(shè)計題的解題思維模型，即

<E：＼教育學院雜志社＼中學教學參考＼中學教學參考2019年1月（理科中旬）＼s2.tif>

學生通過具體的生物學問題情境運用假說演繹法解決問題，在解決問題的過程中學會了假說演繹法，也掌握了這類題目的解題思路。

三、應(yīng)用解題思維模型的技巧

1.熟記基本規(guī)律及實驗方法

學生應(yīng)熟記基因的分離定律、基因的自由組合定律以及伴性遺傳規(guī)律等基本規(guī)律及相關(guān)實驗方法。對于驗證兩對（或多對）等位基因是否符合孟德爾定律，可采用自交法或測交法;對于基因位置判斷的關(guān)鍵在于對親本（父本、母本）的選擇上，在已知性狀顯隱性的情況下應(yīng)優(yōu)先考慮雄性顯性個體與雌性隱性個體的雜交組合（口訣：顯雄隱雌）。當然，教師要因題而異，正確指導(dǎo)學生根據(jù)題目條件及要求進行實驗方法的選擇，真正做到融會貫通。

2.寫清楚雜交組合

答題時雜交組合一般描述為“將……（表現(xiàn)型）與……（表現(xiàn)型）進行雜交，統(tǒng)計子代表現(xiàn)型及比例”，有時題目會要求用基因型來表示雜交組合，這就需要按題目的要求靈活變換。

3.正確描述預(yù)期結(jié)果與結(jié)論

一般來說，做題時在草稿紙上根據(jù)假設(shè)書寫簡要的遺傳圖解并進行演繹推理，演繹推理的結(jié)果（子代表現(xiàn)型及比例）就是預(yù)期的實驗結(jié)果，對應(yīng)的假設(shè)就是結(jié)論。因此，答題時，一般描述為“若子代出現(xiàn)……現(xiàn)象（預(yù)期的實驗結(jié)果），則說明……（對應(yīng)的假設(shè)）”。

四、解題思維模型的應(yīng)用效果分析

為了檢驗解題思維模型是否有利于發(fā)展學生的理性思維和提高遺傳實驗設(shè)計題的得分率，在教學班實施解題思維模型教學1周后，筆者設(shè)計了一份遺傳實驗設(shè)計測試題，分別對實施解題思維模型教學的班級（組別1）和未實施解題思維模型教學的班級（組別2）進行測試。測試題是按解題思維過程和高考題考查學生能力的思路編制的，滿分為10分。測試成績用SPSS軟件進行統(tǒng)計學分析，結(jié)果如下：

從表1、表2可知，實施解題思維模型教學的班級（組別1）和未實施解題思維模型教學的班級（組別2）平均分分別為5.57分和4.49分。經(jīng)獨立樣本t檢驗，t=2.310，P=0.023（即P<0.05）。結(jié)果表明，實施解題思維模型教學的班級的成績優(yōu)于未實施解題思維模型教學的班級。可見，解題思維模型教學有利于提高學生的實驗設(shè)計能力和遺傳實驗設(shè)計題的得分率。

五、對于解題思維模型的應(yīng)用思考

模型是理性思維的結(jié)晶，是幫助學生厘清知識線索、明確方法步驟、規(guī)范執(zhí)行細節(jié)的好工具。解題思維模型的建立有利于學生明確遺傳實驗設(shè)計題的解題方法和步驟，規(guī)范答題細節(jié)。

解題思維模型為學生提供了一個“參考系”，在遇到新的問題情境時，只要將模型類比遷移到新的問題情境中，以“參考系”作為依據(jù)，進行演繹推理就可有效解決生物學實際問題。

解題思維模型中蘊含著提出問題、作出假設(shè)、演繹推理、得出結(jié)論的過程，邏輯性強。構(gòu)建解題思維模型是培養(yǎng)學生理性思維的有效途徑。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

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[2]? 呂愛民.歸類例析高中生物學遺傳實驗設(shè)計的解題思路[J].生物學教學，2010（5）：47-51.

[3]? 陳 雄.“假設(shè)演繹法”在解答遺傳實驗設(shè)計、推斷題中的應(yīng)用[J].中學生物學，2011（1）：59-60.

[4]? 李紅文，皮星.在模型建構(gòu)的過程中發(fā)展學生的理性思維：以興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)模型構(gòu)建為例[J].廣西教育，2017（18）：38-40.

（責任編輯 黃春香）