探錯(cuò)因之源 提講評之效
——以“關(guān)鍵能力”為例

河北 蘇洪波 夏 舟

關(guān)鍵能力是《中國高考評價(jià)體系》的考查內(nèi)容之一，包括三個(gè)方面的關(guān)鍵能力群：知識獲取能力群、實(shí)踐操作能力群和思維認(rèn)知能力群。本文以筆者命制的原創(chuàng)試題(部分)為例，談一談如何結(jié)合學(xué)生測評的結(jié)果，提高試卷講評的實(shí)效，達(dá)到提質(zhì)增效。

一、“關(guān)鍵能力”的解讀

關(guān)鍵能力是指即將進(jìn)入高等學(xué)校的學(xué)習(xí)者在面對與學(xué)科相關(guān)的生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時(shí)，高質(zhì)量地認(rèn)識問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力。

(一)知識獲取能力群

生物學(xué)科考查“知識獲取能力群”主要涉及符號理解能力、信息搜索能力、信息整理能力，等等。

1.符號理解能力

符號包括文字和圖表。圖表主要包括表格、坐標(biāo)圖、遺傳家系圖、裝置圖、示意圖、實(shí)物圖等形式。

2.信息搜索能力

信息搜索能力是指被測者能夠從情境中提取與目標(biāo)問題相關(guān)信息的能力。

3.信息整理能力

信息整理能力是指被測者將搜索到的大量、無序的信息進(jìn)行篩選、分類、歸納并形成新的意義的過程中所需要的多種能力，這是解決創(chuàng)新性問題的重要能力。

(二)實(shí)踐操作能力群

生物學(xué)科考查“實(shí)踐操作能力群”主要涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力、語言表達(dá)能力，等等。

(三)思維認(rèn)知能力群

生物學(xué)科考查“思維認(rèn)知能力群”主要涉及歸納概括能力、演繹推理能力、批判性思維能力，等等。

1.歸納概括能力

歸納概括能力是根據(jù)已有的知識經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用比較、歸納、類比等思維方法，做出關(guān)于客體的合乎情理的認(rèn)知過程的能力。

2.演繹推理能力

演繹推理能力是指在解決問題過程中，能根據(jù)已有的事實(shí)、微概念和已被證實(shí)的大概念、定律、定理為前提，按照嚴(yán)格的演繹邏輯得出新結(jié)論的過程中需要個(gè)體運(yùn)用的思維能力。

3.批判性思維能力

批判性思維能力是指面對各種問題情境，運(yùn)用已有知識經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行審慎思考、分析推理、評價(jià)重構(gòu)等的多種能力，這是學(xué)生解決問題的重要能力。

二、典型試題分析

【典例】在果蠅和哺乳動(dòng)物中，X染色體上的基因在純合的雌性細(xì)胞中有相同的兩份拷貝,而雄性體細(xì)胞中只有一份，可是在雌性與雄性的表型上卻無任何顯著差別，此現(xiàn)象的遺傳機(jī)制可以用劑量補(bǔ)償效應(yīng)進(jìn)行解釋。劑量補(bǔ)償效應(yīng)產(chǎn)生的一種機(jī)制是在哺乳類雌性(XX)體細(xì)胞中隨機(jī)的一條X染色體失活，而在雄性(XY)中單條X染色體保持活性。腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(ALD)是一種位于X染色體上的單基因(A/a)遺傳病。已知正常基因含一個(gè)限制酶X的酶切位點(diǎn)，突變基因增加了一個(gè)限制酶X的酶切位點(diǎn)。如圖1、圖2分別是該遺傳病家族系譜圖、家族成員的相關(guān)基因經(jīng)限制酶X酶切后的電泳結(jié)果。

回答下列問題。

根據(jù)題目信息，________(填“能”或“不能”)判斷腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良性狀的遺傳方式，理由是____________。

【命題意圖】本題利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)和探究情境，考查學(xué)生運(yùn)用歸納、演繹、批判性思維等思維方法解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

【測評結(jié)果】筆者所教高三學(xué)生113名，在一次限時(shí)作業(yè)中進(jìn)行測評(學(xué)生測評時(shí)間充足)，其中約45%的學(xué)生能正確完成第一空的作答；約4%的學(xué)生能夠完成第二空的作答。

【試題分析】符號理解能力和信息搜索能力體現(xiàn)在與目標(biāo)問題“腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良性狀的遺傳方式”相關(guān)信息的搜索。與目標(biāo)問題相關(guān)的信息類型和內(nèi)容如下：

文字信息包括：①在哺乳類雌性(XX)體細(xì)胞中隨機(jī)的一條X染色體失活，而在雄性(XY)中單條X染色體保持活性；②腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(ALD)是一種位于X染色體上的單基因(A/a)遺傳病；③正常基因含一個(gè)限制酶X的酶切位點(diǎn)，突變基因增加了一個(gè)限制酶X的酶切位點(diǎn)。

圖表信息包括：遺傳家系圖(圖1)和實(shí)物圖(圖2電泳結(jié)果)。

信息整理能力體現(xiàn)在對信息的輸入、加工和輸出的過程(具體操作過程參見筆者2019年發(fā)表在《教學(xué)考試》中《“三步法”培養(yǎng)學(xué)生“獲取信息的能力”》一文)，具體分析如下：

僅根據(jù)“圖1”，學(xué)生運(yùn)用演繹推理可以得出結(jié)論①：腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良性狀的遺傳方式是常染色體隱性遺傳。

綜合文字信息②和結(jié)論①，學(xué)生將產(chǎn)生矛盾①：女病父正的現(xiàn)象與題干“控制腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良(ALD)是一種位于X染色體上的單基因(A/a)遺傳病”不符。

為了解決矛盾①，學(xué)生需要尋找新的證據(jù)：文字信息③和圖2。學(xué)生運(yùn)用歸納概括思維方法可以得出：正常基因經(jīng)限制酶X酶切后得到的DNA片段為310 kbp和118 kbp，即電泳圖中310 kbp和118 kbp代表正常基因；同理可以得出電泳圖中217 kbp和93 kbp代表突變基因。進(jìn)而學(xué)生可以得出結(jié)論②：Ⅰ1和Ⅱ1含有正常基因和突變基因，Ⅱ2僅含正常基因。

根據(jù)文字信息②、圖1和結(jié)論②，學(xué)生運(yùn)用歸納概括思維方法可以得出結(jié)論③：Ⅰ1和Ⅱ1的基因型為X正常X突變，Ⅱ2的基因型為X正常X正常或X正常Y。

根據(jù)圖1和結(jié)論③，學(xué)生將產(chǎn)生矛盾②：無論正常基因(或突變基因)是顯性基因，還是隱性基因，均出現(xiàn)與圖1中Ⅰ1和Ⅱ1的表型不符的情況，顯隱性無法判斷。

學(xué)生需要進(jìn)一步尋找新的證據(jù)：文字信息①“劑量補(bǔ)償效應(yīng)”原理和圖1中不同個(gè)體的表型，運(yùn)用演繹法分析如下：(1)若該遺傳病為顯性遺傳病，Ⅰ1個(gè)體中正常基因表達(dá)，而突變基因所在X染色體失活；Ⅱ1個(gè)體中突變基因表達(dá)，而正常基因所在X染色體失活，與事實(shí)相符。(2)假設(shè)該遺傳病為隱性遺傳病，Ⅰ1個(gè)體中正常基因表達(dá)，而突變基因所在X染色體失活；Ⅱ1個(gè)體中突變基因表達(dá)，而正常基因所在X染色體失活，與事實(shí)相符。綜上分析，根據(jù)題目信息無法判斷腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良性狀的顯隱性，即無法判斷其遺傳方式。

【典型錯(cuò)誤】(1)第一空作答結(jié)論為常染色體隱性遺傳，理由是僅根據(jù)圖1進(jìn)行邏輯論證。

(2)第一空作答結(jié)論為伴X染色體顯性遺傳或伴X染色體隱性遺傳，且未能利用文字信息①進(jìn)行邏輯論證。

【原因分析】部分學(xué)生只能找到解決目標(biāo)問題的單一信息，且憑單一論據(jù)就直接跳到結(jié)論上去，如得出常染色體隱性遺傳結(jié)論的學(xué)生；部分學(xué)生能夠找到解決目標(biāo)問題的多個(gè)相關(guān)信息，但未能把這些要點(diǎn)有機(jī)整合，如得出伴X染色體顯性遺傳或伴X染色體隱性遺傳結(jié)論的學(xué)生。

三、變式練習(xí)

針對命制試題時(shí)欲考查的關(guān)鍵能力及結(jié)合學(xué)生的錯(cuò)因，設(shè)計(jì)如下變式訓(xùn)練。

【變式練習(xí)1】雌性雜合玳瑁貓的毛皮上有黑色和黃色隨機(jī)鑲嵌的斑塊，由位于X染色體上的一對等位基因B(黃色)和b(黑色)控制，該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是正常雌性哺乳動(dòng)物在胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞中的一條X染色體隨機(jī)高度螺旋化失活形成巴氏小體，且該細(xì)胞分裂產(chǎn)生的后代細(xì)胞中這條X染色體均處于失活狀態(tài)，產(chǎn)生配子時(shí)又恢復(fù)正常。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.正常雄貓產(chǎn)生兩種基因型的配子

B.用黃貓和黑貓雜交，正交和反交出現(xiàn)玳瑁貓的概率相同

C.玳瑁雌貓與黑色雄貓測交，子代雄性中會(huì)有兩種表型

D.巴氏小體上的基因不能表達(dá)的主要原因是染色體高度螺旋化導(dǎo)致翻譯過程受阻

【參考答案】D

【目標(biāo)指向】基于單一文字信息“劑量補(bǔ)償效應(yīng)”的理解，考查學(xué)生運(yùn)用分離定律、基因表達(dá)等必備知識和結(jié)構(gòu)與功能觀科學(xué)解釋玳瑁貓形成的原因。

【變式練習(xí)2】戈謝病(葡萄糖腦苷脂病)是一種家族性糖脂代謝疾病，患者肝脾比正常人腫大。如圖3為一患者家系中與該病相關(guān)DNA的凝膠電泳結(jié)果，據(jù)圖3分析下列說法錯(cuò)誤是

( )

A.該病致病基因位于常染色體上且為隱性

B.1號、2號和5號的基因型相同

C.1號和2號再生一個(gè)正常男孩，其基因型與3號相同的概率是1/4

D.胎兒是否患該病可通過產(chǎn)前B超檢查來進(jìn)行診斷

【參考答案】C

【目標(biāo)指向】基于遺傳家系圖和電泳圖兩個(gè)圖表信息的理解，考查學(xué)生運(yùn)用伴性遺傳、遺傳規(guī)律判斷戈謝病的遺傳方式。

【變式練習(xí)3】遺傳印記是指同一個(gè)基因由于來源于父本與母本的不同而產(chǎn)生表達(dá)差異的現(xiàn)象，DNA甲基化是遺傳印記的重要原因之一。胰島素樣生長因子2(Igf2)基因是最早發(fā)現(xiàn)的印記基因，存在有功能型的A基因和無功能型的a基因，A基因能促進(jìn)小鼠生長，而a基因無此功能；Igf2基因在雌鼠形成配子時(shí)印記重建為甲基化，在雄鼠形成配子時(shí)印記重建為去甲基化，過程如圖4所示。

圖4

回答下列問題。

(1)由圖4配子形成過程中印記發(fā)生的機(jī)制，可以斷定親代雌鼠的A基因來自它的________(填“父方”“母方”或“不確定”)，理由是________。

(2)某研究小組要驗(yàn)證雌配子形成過程中A基因印記重建為甲基化。現(xiàn)有小鼠若干：

①純合的生長正常雌鼠 ②雜合的生長正常雌鼠 ③雜合的生長缺陷雌鼠 ④純合的生長正常雄鼠 ⑤純合的生長缺陷雄鼠，請選擇一個(gè)雜交組合并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

雜交組合(寫序號)：________。

預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：____________。

【參考答案】(1)父方 雄配子中印記重建去甲基化，雌配子中印記重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化

(2)雜交組合：①×⑤(或②×⑤) 預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：子代全為生長缺陷

【目標(biāo)指向】(1)基于遺傳印記和甲基化的文字與圖解信息的理解與加工，考查學(xué)生科學(xué)解釋親代雌鼠的A基因的來源。(2)基于(1)信息的理解與整合，考查學(xué)生的實(shí)踐操作能力；從設(shè)問上來說，基于目標(biāo)問題判斷雜交組合具有一定開放性，有效補(bǔ)充典例未考查的實(shí)踐操作能力。

四、教學(xué)建議

在教學(xué)過程中，筆者建議：

(一)強(qiáng)化概念教學(xué)

核心概念和主干知識是生物學(xué)科知識體系的骨架，是教學(xué)的重點(diǎn)，應(yīng)突出這部分內(nèi)容的教學(xué)，不要在知識的細(xì)枝末節(jié)上花費(fèi)學(xué)生太多的精力。

(二)建構(gòu)知識體系

高三復(fù)習(xí)教學(xué)要完成知識的綜合化和系統(tǒng)化，把基礎(chǔ)年級的教學(xué)內(nèi)容重新進(jìn)行梳理，打破章節(jié)、模塊間的壁壘，建構(gòu)學(xué)科知識體系，實(shí)現(xiàn)知識的融會(huì)貫通，這是高三教學(xué)的重要任務(wù)之一，也是提升關(guān)鍵能力的措施之一。

(三)加強(qiáng)思維訓(xùn)練

科學(xué)思維與科學(xué)探究的培養(yǎng)需要貫穿于基礎(chǔ)年級和備考年級的教學(xué)過程。在教學(xué)過程中，教師不能總是成為提供問題解決辦法的人，而要讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，學(xué)會(huì)科學(xué)思維，學(xué)會(huì)科學(xué)探究。

(本論文是河北省教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2021年度課題“基于深度學(xué)習(xí)理念的高中核心素養(yǎng)落地的實(shí)踐研究”階段成果，課題編號2106028)