理解遺傳規律實質 解決遺傳相關難題
——由一道浙江省選考遺傳題引發的思考

浙江 糜洛施

《中國高考評價體系》規定了高考以情境為考查載體，命制的試題要選擇合適的情境，以發揮核心價值的引領作用，讓學生運用必備知識和關鍵能力解決問題，全面發展學生的學科核心素養。目前，生物學選考試題通過真實情境考查學科核心素養已成為學科特色。因此，教師們不能只停留在歸納各種遺傳題概率計算的解題技巧上，而是要幫助學生理解規律背后的實質，并將其內化為學科核心素養，實現知識遷移，最終幫助學生在新情境下應用相關解題方法。筆者深度剖析了浙江省2022年6月選考遺傳題第(4)題的錯因，并進行總結反思。

1.原題再現，分析試題

(2022年6月，浙江卷，第28題節選)某種昆蟲野生型為黑體圓翅，現有3個純合突變品系，分別為黑體鋸翅、灰體圓翅和黃體圓翅。其中體色由復等位基因A1/A2/A3控制，翅形由等位基因B/b控制。為研究突變及其遺傳機理，用純合突變品系和野生型進行了基因測序與雜交實驗。回答下列問題：

研究體色遺傳機制的雜交實驗，結果如表1所示：

表1

研究體色與翅形遺傳關系的雜交實驗，結果如表2所示：

表2

(4)若選擇雜交Ⅲ的F2中所有灰體圓翅雄蟲和雜交Ⅴ的F2中所有灰體圓翅雌蟲隨機交配，理論上子代表現型有________種，其中所占比例為2/9的表現型有哪幾種？________。

【分析】該題第一空需要學生在特定情境中基于事實和證據，通過推理、判斷，運用遺傳規律對可能的結果做出預測，屬于科學思維的三級水平。第二空是在新的問題情境中，需要學生采用適當的科學思維方法解釋、整合相關知識，使用生物學術語進行描述，屬于科學思維的四級水平。雖然在遺傳專題復習時，教師安排了有相關類型題目的訓練，但從學生答題情況的反饋來看，準確率并不高，特別是第二空。

2.錯點分析，尋根溯源

2.1遺傳規律實質的運用能力不夠

部分學生從表1和表2數據信息中能得出體色與翅形遵循自由組合定律，能推出親本灰體圓翅雄蟲的基因型為1/3A2A2XBY和2/3A2A3XBY，灰體圓翅雌蟲基因型為1/3A2A2XBXb和2/3A2A1XBXb，也能分析出子代的體色有黃體與灰體，翅形有圓翅與鋸翅，但因未考慮到性別也是一種性狀，而且性別與翅形相關聯，答錯了第一空。

很多學生回答第二空的解題思路為先分析出雌、雄配子的基因型及比例，結合題干信息由棋盤法列出子代的表現型及比例，由表3可知共6種表現型，灰體圓翅雄蟲和灰體鋸翅雄蟲各占1/9+1/18+1/18。但該過程較為煩瑣，故會因計算時間偏長而影響學生得分。

表3

從本質上而言，體色與翅形的遺傳遵循自由組合定律，本題的計算滿足乘法定理。故優化后的解題思路為XBXb和XBY雜交后代表現型及概率為1/2圓翅雌、1/4圓翅雄和1/4鋸翅雄。雄蟲(1/3A2A2，2/3A2A3)和雌蟲(1/3A2A2，2/3A2A1)自由交配后代表現型及概率為8/9灰體和1/9黃體。因此，所占比例為2/9的表現型有灰體圓翅雄蟲和灰體鋸翅雄蟲2種。可見，該方法重思維而輕計算，實現了化繁為簡、精準快速地解題。據了解，因部分學生對遺傳規律實質的理解程度與把握程度不夠，考試中常常不敢嘗試使用第2種方法。

2.2復雜情境信息的轉化能力不足

部分學生在面對情境比較復雜的試題時經常不能順利完成信息轉化，導致推理過程混亂，思維卡殼。筆者統計分析歷年高考題，發現遺傳題的情境一般都具有一定的綜合性與復雜性，如2021年6月浙江卷的第28題,要求學生能在轉基因的問題情境中，運用生物學規律和原理，對相關結果做出合理解釋。

(2021年6月，浙江卷，第28題節選)利用轉基因技術，將抗除草劑基因轉入純合不抗除草劑水稻(2n)(甲)，獲得轉基因植株若干。從轉基因后代中選育出純合矮稈抗除草劑水稻(乙)和純合高稈抗除草劑水稻(丙)。用甲、乙、丙進行雜交，F2結果如表4。轉基因過程中，可發生基因突變，外源基因可插入到不同的染色體上。高稈(矮稈)基因和抗除草劑基因獨立遺傳，高稈和矮稈由等位基因 A(a)控制，有抗除草劑基因用B+表示、無抗除草劑基因用B-表示。

表4

回答下列問題:

(3)乙×丙的F2中，形成抗除草劑與不抗除草劑表現型比例的原因是___________________。

【分析】該小題2分，屬于“問題溯源”類試題。該類試題具有一定的靈活性和開放性，而題干中沒有明確提示“目的基因多次插入并整合到受體細胞染色體上”，學生需要仔細解讀題干信息，調動知識儲備，通過推理、判斷，整合相關知識，并使用生物學術語、生物學概念組織文字進行描述和闡釋，屬于科學思維的三級水平。部分學生從表4乙×丙的數據信息中能得出F2中抗除草劑∶不抗除草劑表現型的比例是15∶1，歸納出該比例是9∶3∶3∶1的變式，但不能準確、完整、規范地答題。學生的語言表述僅停留在“自由組合”關鍵詞上，沒有說清為什么遵循自由組合定律的實質。反觀2022年6月的遺傳題，題干信息量更大，對學生的信息獲取、運用及整合能力提出了更高的要求。

3.抓住實質，突破難點

3.1 建立遺傳規律實質模型

生物學課程內容聚焦大概念，力求讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念，發展學科核心素養。因此，在復習中，如果教師長期糾纏于零碎知識的記憶及運用，沒有適當關注與培養學生的高階思維，則不利于學生對生物學概念的深刻理解和科學思維的發展。教師可以通過鋪設層層遞進的問題幫助學生思考。

3.1.1 典型錯題誘發認知沖突

【例1】下列有關分離定律的幾組比例中，最能說明基因分離定律實質的是

( )

A.F2遺傳因子組成比例為 1∶2∶1

B.F1產生的配子的比例為 1∶1

C.F2表現型的比例為 3∶1

D.測交后代比例為 1∶1

這道題在課時作業中同學們已經碰到過多次，但還有較多學生不能準確答出B這個正確答案。通過讓學生自己分析錯因，暴露錯誤概念，從而激起學生對遺傳專題復習的求知欲。

3.1.2 知識回顧激發自主建構

要解決“基因分離定律的實質是什么”的問題，就要回到孟德爾的實驗中進行分析。學生在例題情境中發現問題后，教師引導學生完成遺傳圖解(棋盤法)和減數分裂模式圖的完善，通過展示與交流環節，讓學生繼續“溯源”，直至找到性狀分離的根源為止。學生通過減數分裂模式圖的繪制，能順利得出單因子實驗中性狀分離比的形成是因為F1產生了C和c比例為1∶1的雌配子，同時產生了C和 c比例為 1∶1 的雄配子，無論是1∶2∶1的基因型比例，還是3∶1的表現型比例，都是規律的現象，而減數分裂過程中基因的行為才是規律的實質。

3.1.3 歸納總結促進思維監控

利用表5，教師引導學生對自主建立遺傳規律實質模型的過程進行總結、反思和評價，意在促進學生內化科學思維方法，自我監控思維活動過程，從而培養學生建構科學思維的實踐能力。

表5

3.2 培養解遺傳題的關鍵能力

關鍵能力是支撐和體現學科核心素養要求的能力表征，是高考考查的重點內容。結合知識獲取能力群、實踐操作能力群和思維認知能力群這三個關鍵能力群，筆者梳理并總結了解遺傳題的關鍵能力。

3.2.1 驗證性狀的遺傳遵循遺傳規律的方法

基因定位在染色體上的減數分裂模式圖的繪制有利于學生掌握遺傳規律的實質，考慮時間成本的原因，學生不能過度依賴繪制圖形來判斷性狀的遺傳是否遵循自由組合定律或分離定律。教師可以通過例2和例3幫助學生梳理、總結其中的規律。

【例2】基因型YyRr個體的遺傳不遵循自由組合定律，但遵循分離定律，該個體產生的配子比例是

( )

A.YR∶yR∶Yr∶yr=1∶2∶3∶4

B.YR∶yR∶Yr∶yr=1∶8∶8∶1

C.YR∶yR∶Yr∶yr=1∶1∶1∶1

D.YR∶yR∶Yr∶yr=2∶3∶1∶4

【例3】已知Y、y和R、r兩對基因都與果實大小有關，且顯性基因越多果實越大，Y和R對果實增大的作用也相同。下列過程能驗證基因的自由組合定律的是

( )

A.YyRr自交，子代表現型的比例為1∶4∶6∶4∶1

B.Yyrr與yyRr雜交，子代表現型的比例為1∶2∶1

C.YyRr與yyrr雜交，子代表現型的比例為1∶1

D.YyRr自交，子代表現型的比例為1∶2∶3∶2∶1

【分析】雜交實驗中，若能證明等位基因分離產生的兩種配子類型比例為1∶1，則符合分離定律。例2的A選項和D選項中Y∶y或R∶r均不等于1∶1。雜交實驗若能證明雙雜合子能產生4種等比例的配子，就能證明兩對基因遵循自由組合定律。例3中只有A選項的子代表現型比例是因為親本產生了4種等比例的配子而出現的。

3.2.2逆向思維配子法

配子法常用于自由交配中相關概率的計算，能比較快速地預測后代的基因型或表現型比例。對于后代表現型及比例已知的試題，可以引導學生用逆向思維分析題干中的特殊“結果”，讓學生從已知的“結果”中分析產生的原因，推理親本產生配子的類型及比例，從而解決相關問題。例4與例5就是運用逆向思維配子法將試題“化繁為簡”。

【例4】果蠅的長翅(B)與短翅(b)、紅眼(XR)與白眼(Xr)是兩對相對性狀。現有1只長翅白眼果蠅與1只長翅紅眼果蠅雜交，子代雌果蠅中長翅白眼占3/8，則子代雄果蠅中出現長翅白眼的概率為________。

【分析】子代雌果蠅中長翅白眼B___________________XrXr占3/8，即3/4×1/2，由3/4比例可知，親本長翅均為雜合子Bb，1/2比例可推得親本紅眼果蠅產生了1/2XR和1/2Xr，則子代雄果蠅中出現長翅白眼的概率為3/4×1/2。可見，該解題思路的關鍵是要轉換題干信息逆向思維得出親本長翅均為雜合子、親本紅眼果蠅的雌配子類型及比例。

【例5】(2022年1月，浙江卷，第28題節選)(題干略)(3)若有一個由星眼正常翅雌、雄果蠅和正常眼小翅雌、雄果蠅組成的群體，群體中個體均為純合子。該群體中的雌雄果蠅為親本，隨機交配產生 F1，F1中正常眼小翅雌果蠅占21/200、星眼小翅雄果蠅占49/200，則可推知親本雄果蠅中星眼正常翅占________。

【分析】本題屬于自由交配的計算問題，需要學生從已知的結果中分析親本的情況，屬于科學思維的四級水平。由題干信息可知，正常眼小翅雌果蠅aaXbXb占21/200，即3/10×7/10×1/2，由aXb和aXb配子結合而來；星眼小翅雄果蠅AaXbY占49/200，即7/10×7/10×1/2，由AY和aXb配子結合而來。因此，親本雄配子aXb∶AY=3∶7，即aY∶aXb∶AY∶AXB=3∶3∶7∶7。由親本雄配子比例可推知，親本雄果蠅中星眼正常翅占7/10。

總之，生物學高考遺傳題的解題步驟或方法并非每題都相同，必定要根據具體情況靈活選擇及應用。但復雜情境下的遺傳題所蘊含的核心概念必定離不開孟德爾遺傳規律的實質，因此，解答遺傳題的關鍵能力的培養必須要重視引導學生理解遺傳規律核心概念的內涵與外延。