運(yùn)用高考試題培養(yǎng)批判性思維的高三一輪復(fù)習(xí)課——以“染色體變異”一節(jié)為例

許 婷 梁銀玲

（廣東省中山市第二中學(xué) 廣東中山 528429）

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》提出高考考查內(nèi)容包括核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識(shí)，批判性思維既屬于學(xué)科素養(yǎng)中的科學(xué)思維，也屬于關(guān)鍵能力中的思維認(rèn)知能力群，是高考考查的重點(diǎn)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程課標(biāo)》）凝練了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和制定了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，多處體現(xiàn)了對(duì)批判性思維的培養(yǎng)與評(píng)價(jià)，是教學(xué)中的重點(diǎn)。

1 批判性思維

批判性思維是一種無論學(xué)習(xí)還是生活都需要的、普通的、常見的思維，有助于學(xué)生從紛繁信息中甄選出有價(jià)值的內(nèi)容、形成自己的觀點(diǎn)并做出合理評(píng)價(jià)和決策。批判性思維因引入時(shí)翻譯為“批判”，容易令人聯(lián)想到否定、質(zhì)疑。批判性思維其實(shí)不是“責(zé)難對(duì)方的思維”，其目的不是“否定”。德爾菲報(bào)告（Delphi Report）中提出，批判性思維是有目的的、反思性的判斷力，表現(xiàn)為通過對(duì)證據(jù)、概念、方法、情境和標(biāo)準(zhǔn)給予縝密而公允的考察，來決定相信什么或做什么。其本質(zhì)是一種審慎的思考的能力或傾向。批判性思維能力包括解釋、分析、評(píng)價(jià)、推論、說明、自我調(diào)節(jié)。

2 批判性思維在高考試題中的考察

高考試題是在《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》和《課程課標(biāo)》指導(dǎo)下命制的，引導(dǎo)教學(xué)是高考的核心功能之一。2020年全國(guó)Ⅰ卷第31題第（4）問“該實(shí)驗(yàn)的研究意義是什么”，2020年全國(guó)Ⅱ卷第38題第（3）問“若要利用生物來回收污水中的銅、鎘等金屬元素，請(qǐng)?zhí)峁┮粋€(gè)方案”，2020年全國(guó)Ⅲ卷第32題第（1）問“在普通小麥的形成過程中，雜種一高度不育的原因是什么”，均在具體情境中考查學(xué)生的分析、評(píng)價(jià)和推論等批判性思維能力，釋放了強(qiáng)烈信號(hào)，提供了重要的教學(xué)導(dǎo)向。

3 運(yùn)用高考試題培養(yǎng)批判性思維

高三學(xué)生儲(chǔ)備了一定的生物學(xué)知識(shí)，初步建立了知識(shí)體系，并具備一定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。教師在教學(xué)中，要挖掘教學(xué)資源，運(yùn)用教材、試卷、習(xí)題等，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象、規(guī)律、研究方法、科學(xué)史等進(jìn)行縝密思考和評(píng)估，設(shè)置批判性思維環(huán)節(jié)、進(jìn)行思辨性案例訓(xùn)練，對(duì)于提升學(xué)科素養(yǎng)和高考備考具有重要意義。高考試題以素養(yǎng)立意，情境新穎、取材平實(shí)、思維含量豐富，是培養(yǎng)批判性思維的良好載體，筆者嘗試聯(lián)系相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)2020年高考試題進(jìn)行創(chuàng)造性發(fā)掘，利用“質(zhì)疑—求證—判斷”學(xué)習(xí)模型（圖1），培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，以期提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，做到充分有效的備考。

圖1 “質(zhì)疑—求證—判斷”學(xué)習(xí)模型

4 以高三一輪復(fù)習(xí)課“染色體變異”為例

4.1 情境導(dǎo)入——設(shè)問導(dǎo)課、埋下伏筆

教師創(chuàng)設(shè)情境：隨著2018年一部電影《我不是藥神》的大熱，慢粒白血病進(jìn)入了人們的視野。慢粒白血病又稱慢性粒細(xì)胞白血病，是一種由多能干細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來，以骨髓粒細(xì)胞系統(tǒng)無限制性增生及部分分化為特征的白血病。患者異常的白細(xì)胞中第9號(hào)染色體長(zhǎng)臂上的一部分，與第22號(hào)染色體長(zhǎng)臂上的一部分進(jìn)行了交換，結(jié)果導(dǎo)致前者變長(zhǎng)，后者變短，出現(xiàn)染色體異常（圖2）。教師展示圖片，引導(dǎo)學(xué)生回憶這屬于染色體異常中的哪一種類型，導(dǎo)入復(fù)習(xí)課，并為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。

圖2 慢粒白血病患者的染色體異常

4.2 試題導(dǎo)向——“質(zhì)疑—求證—判斷”培養(yǎng)批判性思維

教師引導(dǎo)學(xué)生明確知識(shí)點(diǎn)所在知識(shí)地圖中的位置，從而領(lǐng)會(huì)必修2教材第一章～第七章編排體系的設(shè)計(jì)思路：人類怎樣認(rèn)識(shí)到基因的存在？→基因在哪里？→基因是什么？→基因怎樣行使功能？→基因在傳遞過程中怎樣變化？→變異在實(shí)踐中的運(yùn)用→生物進(jìn)化過程中基因頻率如何變化？教師促使學(xué)生意識(shí)到“基因”是貫穿必修2整本書的主線，理解基因突變和基因重組是分子水平上的變異，染色體變異則是細(xì)胞水平上的變異，領(lǐng)會(huì)變異的本質(zhì)是基因在傳遞過程中發(fā)生的變化。

4.2.1 環(huán)節(jié)1——探究染色體“重復(fù)”和“缺失”的成因之一

教師展示例1，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答問題。

【例1】（2020·山東卷·6）在細(xì)胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩(wěn)定，其姐妹染色單體可能會(huì)連接在一起，著絲點(diǎn)分裂后向兩極移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)“染色體橋”結(jié)構(gòu)，如圖3所示。若某細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí)，出現(xiàn)“染色體橋”，并在兩著絲點(diǎn)間任一位置發(fā)生斷裂，形成的兩條子染色體移到細(xì)胞兩極。不考慮其他變異，關(guān)于該細(xì)胞的說法錯(cuò)誤的是 （ ）

圖3 “染色體橋”結(jié)構(gòu)示意圖

A.可在分裂后期觀察到“染色體橋”結(jié)構(gòu)

B.其子細(xì)胞中染色體的數(shù)目不會(huì)發(fā)生改變

C.其子細(xì)胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段

D.若該細(xì)胞基因型為Aa，可能會(huì)產(chǎn)生基因型為Aaa的子細(xì)胞

參考答案：C。

教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，圖3所示可產(chǎn)生的染色體變異類型。學(xué)生思考后得出：染色體橋”斷裂后仍然形成兩條染色體，應(yīng)為染色體結(jié)構(gòu)變異。教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：經(jīng)過有絲分裂，理論上子細(xì)胞基因型也應(yīng)為Aa，Aaa中多出的一個(gè)a從何而來？學(xué)生進(jìn)行求證：“染色體橋”會(huì)在兩著絲點(diǎn)間任一位置發(fā)生斷裂，斷開后的形成的兩條染色體長(zhǎng)度可能不等，因此所含基因數(shù)也不同，出現(xiàn)一條染色體上含有兩個(gè)a，而另一條染色體則少了一個(gè)a。由此，學(xué)生作出判斷：圖示可能導(dǎo)致子細(xì)胞發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)變異，分別為“重復(fù)”和“缺失”。

4.2.2 環(huán)節(jié)2——思考染色體結(jié)構(gòu)變異會(huì)不會(huì)改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

教材中提到：“染色體結(jié)構(gòu)的改變，會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，而導(dǎo)致性狀的變異”。教師要求學(xué)生回顧電影《我不是藥神》中提到的慢粒白血病，再次展示圖2，并提出問題：慢粒白血病患者染色體的斷裂有什么特別之處？學(xué)生思考回答：第9號(hào)染色體上Abl1基因和第22號(hào)染色體BCR基因均從基因內(nèi)部發(fā)生斷裂。教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：白細(xì)胞惡性增殖的原因是什么？學(xué)生進(jìn)行求證：兩條染色體上發(fā)生交換的斷點(diǎn)部位恰巧都在兩個(gè)基因的內(nèi)部，交換之后，在嵌合的22號(hào)染色體上出現(xiàn)了一個(gè)融合基因——CR-Abl基因，其指導(dǎo)合成的嵌合蛋白BCR-Abl會(huì)使細(xì)胞不斷分裂增殖，病人造血細(xì)胞出現(xiàn)異常，不受控制地生產(chǎn)出了大量的粒細(xì)胞，擠壓了正常造血細(xì)胞的生存空間，最終免疫機(jī)能喪失，導(dǎo)致病人死亡。由此，學(xué)生作出判斷：染色體結(jié)構(gòu)變異除了會(huì)改變?nèi)旧w上基因的數(shù)目或順序，還可能會(huì)改變基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

4.2.3 環(huán)節(jié)3——探究染色體數(shù)目變異之“個(gè)別”染色體數(shù)目增加或減少的原因

教師展示例2，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答問題。

【例2】（2020·江蘇卷·32題節(jié)選）已知黑腹果蠅的性別決定方式為XY型，偶然出現(xiàn)的XXY個(gè)體為雌性可育。黑腹果蠅長(zhǎng)翅（A）對(duì)殘翅（a）為顯性，紅眼（B）對(duì)白眼（b）為顯性。現(xiàn)有兩組雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖

（3）實(shí)驗(yàn)②F1中出現(xiàn)了1只例外的白眼雌蠅，請(qǐng)分析：

Ⅰ.若該蠅是基因突變導(dǎo)致的，則該蠅的基因型為______________________________________。

Ⅱ.若該蠅是親本減數(shù)分裂過程中X染色體未分離導(dǎo)致的，則該蠅產(chǎn)生的配子為_______________________。

參考答案：XbXbXbXb、Y、Xb、XbY

教師在學(xué)生思考該題后，追問：第Ⅱ問中，這只例外的白眼雌蠅基因型是什么？學(xué)生討論后，回答：該蠅為白眼雌蠅，結(jié)合題中的XXY為雌性可育，該蠅基因型應(yīng)為XbXbY。教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：該蠅是其父本還是母本在減數(shù)分裂過程中由于X染色體未分離導(dǎo)致的？學(xué)生進(jìn)行求證：由于父本基因型為XBY，母本基因型為XbXb，若是父本在減數(shù)第一次分裂過程中染色體未分離，則該蠅為XBXbY，紅眼，與題意不符；應(yīng)是母本在減數(shù)第一次分裂或減數(shù)第二次分裂過程中X染色體未分離導(dǎo)致。由此，學(xué)生作出判斷：X染色體未分離是導(dǎo)致子代“個(gè)別”染色體數(shù)目增加或減少的原因。

4.2.4 環(huán)節(jié)4——深度理解用秋水仙素人工誘導(dǎo)多倍體的原理

教師展示例3，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答問題。

【例3】（2020·天津卷·15節(jié)選）某植物有A、B兩品種。科研人員在設(shè)計(jì)品種A組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，參照品種B的最佳激素配比（表1）進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。

表1 品種B的最佳激素配比

據(jù)表回答：

（5）在______階段用秋水仙素對(duì)材料進(jìn)行處理，最易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。

參考答案：Ⅰ。

教師深度追問：用秋水仙素人工誘導(dǎo)幼芽或根形成的多倍體，是單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體嗎？學(xué)生思考回答：幼芽或根已分化，其誘導(dǎo)獲得的多倍體不是由單個(gè)細(xì)胞形成的。教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：愈傷組織與幼芽和根的最大區(qū)別是什么？學(xué)生進(jìn)行求證：愈傷組織經(jīng)脫分化步驟得來，是一團(tuán)具有分生能力的薄壁細(xì)胞，分裂能力旺盛，相較于Ⅱ階段的幼芽和Ⅲ階段的根，愈傷組織分化程度更低、全能性更高、分裂能力更強(qiáng)。由此，學(xué)生作出判斷：秋水仙素作用于分裂能力旺盛的薄壁細(xì)胞，抑制其紡錘體的形成，更容易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。

4.2.5 環(huán)節(jié)5——探析多倍體結(jié)實(shí)率低和單倍體高度不育的原因

教師展示例4，引導(dǎo)學(xué)生思考并回答問題。

【例4】（2020·全國(guó)Ⅲ·32節(jié)選）普通小麥?zhǔn)悄壳笆澜绺鞯卦耘嗟闹匾Z食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖5所示（其中A、B、D分別代表不同物種的一個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組均含7條染色體）。在此基礎(chǔ)上，人們又通過雜交育種培育出許多優(yōu)良品種。回答下列問題：

圖5 普通小麥的形成過程

（1）在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是_______________________。

參考答案：無同源染色體，不能進(jìn)行正常的減數(shù)分裂。

教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么大部分常見生物都是二倍體？學(xué)生思考后，回答：二倍體生物有兩個(gè)同源的染色體組，可正常聯(lián)會(huì)，進(jìn)行正常的減數(shù)分裂。教師引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：多倍體發(fā)育遲緩、結(jié)實(shí)率低和二倍體的單倍體植株弱小、高度不育的原因是什么？學(xué)生進(jìn)行求證：多倍體的多條同源染色體在聯(lián)會(huì)時(shí)，易出現(xiàn)多價(jià)體，聯(lián)會(huì)和分離均容易出現(xiàn)異常，致使配子可能含有不正常的染色體數(shù)，因此育性差，結(jié)實(shí)率低。二倍體的單倍體植株則無同源染色體，減數(shù)分裂異常，高度不育。由此，學(xué)生作出判斷：多倍體結(jié)實(shí)率低與單倍體高度不育的原因都與同源染色體的聯(lián)會(huì)和分離出現(xiàn)異常有關(guān)。

4.3 概念整合——復(fù)盤知識(shí)、建構(gòu)體系

孤立的生物學(xué)概念的教學(xué)價(jià)值非常有限，每一個(gè)生物學(xué)概念只有在與其相關(guān)的概念發(fā)生聯(lián)系時(shí)才能體現(xiàn)出更重要的價(jià)值，即被整個(gè)概念體系賦予意義。通過繪制概念圖總結(jié)可遺傳變異包括哪些內(nèi)容，幫助學(xué)生建構(gòu)概念網(wǎng)絡(luò)，厘清概念之間的聯(lián)系，完成對(duì)概念的意義建構(gòu)（圖6）。

圖6 關(guān)于可遺傳變異的概念圖

5 結(jié)語：從“技能”到“傾向”

科學(xué)教育的目的是培養(yǎng)知情的決策者，使學(xué)生具有進(jìn)行正確決策的知識(shí)基礎(chǔ)和能力。縱觀近年高考生物試題，越來越注重包括批判性思維在內(nèi)的科學(xué)思維的考查。因此，教師在高三一輪復(fù)習(xí)中應(yīng)注意：①要注重提升教師自身的批判性思維意識(shí)。一個(gè)較少用批判性思維思考的教師是很難在課堂上開展批判性思維教學(xué)，教師應(yīng)從自身做起，提升自身的批判性思維意識(shí)。②要注重培養(yǎng)批判性思維傾向。批判性思維包括批判性思維技能和批判性思維傾向，傾向是前提和基礎(chǔ)，技能是核心和關(guān)鍵。有了質(zhì)疑、開放、探究和反思等批判性思維傾向，才有可能在生物學(xué)學(xué)習(xí)中運(yùn)用提問、論證、闡釋和自我調(diào)整等批判性思維技能。日常教學(xué)過程中，除挖掘教學(xué)資源、創(chuàng)設(shè)情境培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能外，教師還應(yīng)潛移默化培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維傾向，將這種思維方式延伸到日常生活中，使其成為學(xué)生的“第二天性”，既能做到積極有效備考，也能使其終生受益。