科學(xué)思維導(dǎo)向下的高考生物遺傳學(xué)試題分析與思考

陳迪

摘 要：以近年高考全國Ⅰ卷第32題為例，分析遺傳學(xué)試題的考查特點及命題規(guī)律，提出研讀經(jīng)典、巧設(shè)問題、設(shè)置情景的教學(xué)思考，以期有助于培育學(xué)生科學(xué)思維和教師教學(xué)與備考。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;假說-演繹法;高考生物學(xué);遺傳學(xué)試題

高考遺傳學(xué)試題考查的內(nèi)容豐富、途徑新穎多樣，突顯考查科學(xué)思維素養(yǎng)，能有效地區(qū)分和選拔考生，實現(xiàn)高考服務(wù)選才的核心功能。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出：高中生物學(xué)課程既要讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)的生物學(xué)知識，又要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物學(xué)家在研究過程中所持有的觀點以及解決問題的思路和方法，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，形成積極的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展終身學(xué)習(xí)及創(chuàng)新實踐能力[1]。

因此，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生運用歸納與概括、演繹與推理等方法，解釋新情境下的遺傳現(xiàn)象和常規(guī)遺傳學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，認(rèn)同科學(xué)家們縝密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神，以及所表現(xiàn)出來的對科學(xué)的熱愛和鍥而不舍的探究精神，并貫穿于課堂教學(xué)和考試評價中。

一、科學(xué)思維導(dǎo)向下的試題分析

例1（2019年高考全國卷Ⅰ，第32題）某實驗室保存有野生型和一些突變型果蠅。果蠅的部分隱性突變基因及其在染色體上的位置如圖所示。回答下列問題。

（1）同學(xué)甲用翅外展粗糙眼果蠅與野生型（正常翅正常眼）純合子果蠅進行雜交，F(xiàn)2中翅外展正常眼個體出現(xiàn)的概率為__________。圖中所列基因中，不能與翅外展基因進行自由組合的是__________。

（2）同學(xué)乙用焦剛毛白眼雄蠅與野生型（直剛毛紅眼）純合子雌蠅進行雜交（正交），則子代雄蠅中焦剛毛個體出現(xiàn)的概率為_____________;若進行反交，子代中白跟個體出現(xiàn)的概率為_____________。

（3）為了驗證遺傳規(guī)律，同學(xué)丙讓白眼黑檀體雄果蠅與野生型（紅眼灰體）純合子雌果蠅進行雜交得到F1，F(xiàn)1相互交配得到F2。那么，在所得實驗結(jié)果中，能夠驗證自由組合定律的F1表現(xiàn)型是___________，F(xiàn)2表現(xiàn)型及其分離比是_________;驗證伴性遺傳時應(yīng)分析的相對性狀是_________，能夠驗證伴性遺傳的F2表現(xiàn)型及其分離比是_________。

分析：本題以學(xué)生熟悉的果蠅為研究對象，看似涉及多對染色體、多對基因，且某一基因多用兩個字母表示，感覺難度較大且存在一定的陌生感。但細(xì)看每道小題和每空的設(shè)問，不難發(fā)現(xiàn)仍是圍繞孟德爾兩大定律，采用不同的交配方式（如正反交、雜交、自交等）考查常規(guī)的概率計算、推測后代表現(xiàn)型及分離比。考生只需依據(jù)題干圖中提供的基因位置，辨析基因間的關(guān)系（即非同源染色體上的非等位基因抑或同源染色體上的非等位基因），抓住設(shè)問關(guān)鍵信息、排出無關(guān)信息的干擾，準(zhǔn)確選擇遺傳學(xué)兩大定律之一，即可順利解題。

例2（2018年高考全國卷Ⅰ，第32題）果蠅體細(xì)胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體，抑制控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上，某小組用一只無眼灰體長翅雌果蠅與一只有眼灰體長翅雄果蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例如下：

回答下列問題：

（1）根據(jù)雜交結(jié)果，_______（填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體上還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀位于X染色體上。根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷，顯性性狀是_____________，判斷依據(jù)是___________________。

（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用上表中雜交子代果蠅為材料，設(shè)計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性（要求：寫出雜交組合和預(yù)期結(jié)果）。

（3）若控制有眼/無眼性狀的基因位于4號染色體上，用灰體長翅有眼純合體和黑檀體殘翅無眼純合體果蠅雜交，F(xiàn)1相互交配后，F(xiàn)2中雌雄均有___________種表現(xiàn)型，其中黑檀體長翅無眼所占比例為3/64時，則說明無眼性狀為_________（填“顯性”或“隱性”）。

分析：問題（1）關(guān)注一對相對性狀（有眼/無眼）的親子代表現(xiàn)，嘗試判斷基因位置;此設(shè)問類似2017年高考全國Ⅰ卷32題（2），僅由子代表現(xiàn)型及分離比，往往難以準(zhǔn)確判定基因位置，需進一步統(tǒng)計子代性別及比例。通過“判斷依據(jù)”和“預(yù)測結(jié)果”的問題設(shè)置，讓學(xué)生置身于實驗探究的情境中，利用扎實的知識儲備，進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治觥⒀堇[推理，進而用精確的表達(dá)將科學(xué)思維層級外顯化。

問題（2）與2016年高考全國Ⅰ卷第32題異曲同工，均考查從子代中選取合適的組合，設(shè)計雜交實驗證明已知結(jié)論的成立。考生唯有從“假說-演繹法”的視角深刻理解遺傳實驗和規(guī)律，才能靈活運用所學(xué)解決情境問題，展現(xiàn)良好的科學(xué)思維和科學(xué)品質(zhì)。

問題（3）第二小空傳承2014年高考全國Ⅰ卷第5題巧妙的設(shè)問，從“結(jié)果”逆向反推限定條件，將過度刷題、不求甚解、理解不透的考生篩選，即考查了學(xué)生遺傳學(xué)的功底，也達(dá)成了素養(yǎng)水平的要求，更凸顯了育人的價值導(dǎo)向[2]。

縱觀近年高考全國卷生物遺傳學(xué)試題，考查高中生物遺傳學(xué)的核心知識，如孟德爾兩大遺傳定律、伴性遺傳規(guī)律、重要的遺傳學(xué)概念等，靈活和創(chuàng)造性地運用“假說-演繹法”或發(fā)散或逆向地解決復(fù)雜情境中的問題，且能現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用遷移新情境，科學(xué)地反思和驗證自己或他人的新結(jié)論，確保思維的嚴(yán)密性、結(jié)論的科學(xué)性，落實“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”的高考評價新理念[3]。

二、科學(xué)思維導(dǎo)向下的教學(xué)思考

（一）研讀經(jīng)典，習(xí)方法

遺傳學(xué)的誕生和發(fā)展離不開“假說-演繹法”，“假說-演繹法”至今仍是現(xiàn)代科學(xué)研究常用的科學(xué)方法之一，它的思想和實踐在孟德爾、摩爾根等遺傳學(xué)家的經(jīng)典遺傳實驗中更是體現(xiàn)得淋漓盡致，無疑成為學(xué)生習(xí)得科學(xué)知識和科學(xué)思維的極好范式。

孟德爾兩大遺傳定律、伴性遺傳規(guī)律是高中遺傳學(xué)的核心內(nèi)容，也是歷年高考重點考查的內(nèi)容。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生以“假說-演繹法”的視角進行學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，沿著科學(xué)家們的研究路線剖析和領(lǐng)悟“假說-演繹法”的研究思路和遺傳分析的一般方法，遵循科學(xué)發(fā)展史的歷程進行遺傳學(xué)重要概念的構(gòu)建，為深入理解遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、基因的染色體學(xué)說、基因的本質(zhì)、基因的表達(dá)及變異等諸多內(nèi)容，構(gòu)建更為穩(wěn)固的遺傳學(xué)學(xué)習(xí)支架。

（二）巧設(shè)問題，育思維

問題驅(qū)動能有效地引領(lǐng)學(xué)生圍繞焦點積極思考與討論，運用所學(xué)或搜集材料尋求解決方案，并能激發(fā)和培育學(xué)生的創(chuàng)新思維。如，從染色體形態(tài)變化的角度，如何理解有絲分裂和減數(shù)分裂的結(jié)果和意義？又如，你能從減數(shù)分裂的角度解釋“21三體綜合征”可能出現(xiàn)的成因嗎？再如，如何理解“性染色體上的基因總是與性別相關(guān)？”，你能列出具體的婚配組合并說明理由嗎？因此，需收集哪方面的數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確判斷基因的位置？教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、課型等，設(shè)計有沖突性、啟發(fā)性、邏輯性、層次性的問題或問題串，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，點亮和活化學(xué)生的思維，讓學(xué)生在討論、質(zhì)疑、爭辯、論證中，實現(xiàn)知識與方法、思維與能力、素養(yǎng)與價值的提升。

（三）設(shè)置情境，煉品質(zhì)

在真實情景中開展教學(xué)和評價是新一輪課改的要求，高考命題已呈現(xiàn)豐富和多層的情景，讓學(xué)生在生產(chǎn)、生活、科研等背景下，發(fā)揮核心價值的引領(lǐng)作用，運用必備知識和關(guān)鍵能力解決問題，從而全面且綜合地展示學(xué)科素養(yǎng)水平[4]。與之相匹配的，教師應(yīng)依據(jù)課標(biāo)中學(xué)業(yè)質(zhì)量水平的質(zhì)量描述，運用不同類型、不同層次的情景活動來組織教學(xué)和評價學(xué)生。高中遺傳學(xué)的課程目標(biāo)與高考命題，均培育學(xué)生運用遺傳與變異的生命觀念、演繹與推理的思維，進行解釋和預(yù)測遺傳學(xué)技術(shù)在問題情景中的應(yīng)用，還引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會議題，強化社會責(zé)任感和使命擔(dān)當(dāng)意識[2]。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：1.

[2]郭學(xué)恒，趙軒.高考生物遺傳學(xué)試題考查方式解析[J].中學(xué)生物教學(xué)，2019（3）：4-8.

[3]教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019：25-26.

[4]教育部考試中心.中國高考評價體系說明[M].北京：人民教育出版社，2019：28.

【本文是廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題"核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的高中生物課堂教學(xué)實踐研究"（2019ZQJK059）和清遠(yuǎn)市第十九項教育科研一般課題《基于培育學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物試題命制與評析研究》（課題編號：19-67）部分研究成果】