對高中生物教材中一個“思維訓練”欄目的思考與探究

【摘要】高中生物學的教材被視為普通高中生物學教育教學的中心內容，它不僅是新課程標準的直接展現，也是高考的主要參考資料。在日常的高中生物課程的教育教學過程中，如何有效地指導學生運用教材、確保教材的質量并使其生動有趣，是一個至關重要的部分。這篇文章是以高中生物學課本中的必修二內容中的遺傳穩定性和多樣性的“思維訓練”為研究對象，進行了深入的思考和探索，并對這部分內容在高考中的呈現情況進行了分析，期望學生掌握其中的要點，做到能夠舉一反三，并理解知識之間的聯系達到對教材的重視。

【關鍵詞】生物學教材；“思維訓練”；高考；探究

【中圖分類號】G633.91 " 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2025）04-0142-03

隨著新高考的到來，生物學科對培養學生的核心素養發生了很大的變化，對學生學習生物的能力也要求更高。就必修二而言，以前舊教材舊高考要求學生通過掌握遺傳學定律，能對具體的遺傳病進行分析、計算并具備一定的邏輯推理能力。而新教材更多的要求學生能根據真實情境提出問題、設計并實施可行的方案，或對已存在的方案進行可能性評價等，對學生的能力要求更多。[1]所以，新高考中的高中生物課堂除了教授課本中的重難點知識外，還應利用能啟發學生思考的“思維訓練”等板塊，引導學生逐步建立教材前后知識點之間的聯系，并能準確分析表述，達到啟迪思維的目的，為學生進一步的學習遺傳學等內容奠定基礎。

一、教材實例呈現

教材必修二第27頁的“思維訓練”每一種生物在繁衍過程中，既保持遺傳的穩定性，又表現出遺傳的多樣性。試從配子形成和受精作用兩個方面，分別對遺傳的穩定性與多樣性的原因進行綜合概括，并用盡量簡練的語言表述出來（填寫在下表空格內）。

這個內容是在人教版（2019）必修二第2章第1節“減數分裂與受精作用”教材內容結束后的一個“思維訓練”，要求學生要從配子生成和受精兩個維度出發，對遺傳的穩定性和多樣性背后的原因進行全面的總結和闡述，主要是為了考查學生本節所學的減數分裂過程中染色體的行為、配子的種類、受精作用等有關知識。但在課程中，除了要讓學生回顧本節“減數分裂與受精作用”的內容以外，還可在課堂的延伸中提升學生綜合運用知識來解決問題的能力，所以該思維訓練還可與可遺傳變異、單倍體、配子致死、合子致死以及育種等知識相結合，分析可遺傳變異中新基因的產生以及染色體異常等所導致的遺傳多樣性。

二、對遺傳穩定性的分析

在本章通過詳細描述減數分裂和受精的過程，我們旨在教導學生如何掌握“進行有性生殖的生物體在親子代的遺傳過程中是親本通過減數分裂產生染色體數目減半的配子，再受精來維持親子代間遺傳物質的穩定性，進而維持親子代性狀的穩定性”，深入了解有性生殖的意義。

（一）配子形成

在減數分裂過程中，因減數第一次分裂后期細胞中的同源染色體分離，著絲粒沒有分裂，使得減數分裂Ⅰ形成的子細胞的染色體數目減半，減數分裂Ⅱ過程與有絲分裂的染色體行為相同，進而使所生成的配子中的染色體量減少一半，并確保每一個配子里的染色體都是由一組非同源染色體組成的（二倍體為例）。配子的形成是親代原始生殖細胞核遺傳物質的平均分配，是保證了親子代遺傳物質的穩定遺傳的前提。

（二）受精作用

經以上減數分裂所形成的配子經受精過程，使受精卵中的染色體又恢復到該種生物體細胞中的數目，核遺傳物質一半來自卵細胞，一半來自精子。生物體的大多數性狀是由染色體上的遺傳物質所控制的，因此，親子代染色體的數量保持穩定是維持了遺傳的穩定性的關鍵。

三、對遺傳多樣性的分析

生物體在親子代之間遺傳的過程中，自身會出現不同類型的變異或者受環境因素的影響使遺傳物質的遺傳受到影響，進而性狀上也發生了改變。在課堂中，引導學生逆向思維分析，哪些原因可能導致親子代之間性狀的不同，根本原因可能是什么，要求學生答出可能的原因，并對各個原因進行分析，來理解相同的雙親其子代間出現差異的根本原因。

（一）配子形成

在配子形成的過程中，因減數分裂過程中染色體行為的特殊性，使得配子多樣性的產生方式在高中教材中有較多體現。在本文中優先分析本章節教材減數分裂過程中出現的配子多樣性的形成，再分析異常情況導致配子出現差異或配子比出現不同的情況。

1.染色體互換。在減數分裂Ⅰ前期，原本分散的同源染色體開始兩兩配對并形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體之間常常發生纏繞，交換相應片段，使原來不能進入同一配子中的核基因實現重組，且該基因重組可發生在同源染色體聯會部分的任何位點上。且該變異是在該時期隨機發生，可產生較多類型的配子，以提高配子的遺傳多樣性。

2.非同源染色體自由組合。在減數分裂Ⅰ后期染色體的行為中沒有著絲粒分裂，僅有同源染色體分離，非同源染色體自由組合使得配子中染色體的組合呈現出多樣性，進而產生不同基因型的配子。由于在有性生殖配子形成過程中非同源染色體的自由組合一定會發生，使后代產生了豐富的遺傳變異，從而提高了生物對環境的適應能力。

3.基因突變。基因突變可發生于所有生物體內，具有隨機性和不定向性等特點。所以，引導學生討論一個AABb個體產生的配子中出現aB/ab配子可能的原因時，結合基因突變的概念，可發生于減數分裂過程的任何時期，也可發生于原始生殖細胞進行減數分裂過程或者精原干細胞增殖分化過程等，并進一步引導，A只能突變為a嗎？突變后的等位基因還可以發生基因重組嗎？從基因突變的不定向性角度展現遺傳的多樣性。

4.染色體變異。染色體變異導致的配子遺傳多樣性可由個別染色體片段的缺失、重復、易位或倒位及染色體數目的變化等情況而出現新的遺傳物質組成的配子。染色體結構變異的機制是在染色體水平上的斷裂后的異常重排，染色體的結構變異并不僅發生于減數分裂過程，但有染色體結構變異的原始生殖細胞，部分是可以進行減數分裂，進而形成異常配子。對于配子中個別染色體的數目變化，還需學生對減數分裂哪些時期可能導致這些變異作出描述，分析變異的具體時期，以及可能產生的異常配子的比例等，以強化對減數分裂過程的理解。對于基因突變或者染色體變異所引起的配子遺傳多樣性的變化，可能會增加生物新的性狀，也可能導致配子致死而改變子代合子多樣性的比例。

（二）受精作用

1.雌雄配子的隨機結合。由于經過減數分裂所形成的精子與卵細胞在受精過程中的結合是隨機的，所以增加了受精卵的種類，進而增加了遺傳多樣性。這樣的多樣性更有利于生物對自然環境的適應。結合上述配子形成過程中所體現的遺傳多樣性，在受精過程中進一步使得生物之間呈現不同。

2.單倍體生物。自然界部分特殊種群（如蜜蜂）的部分卵細胞不參與受精過程，而呈現出單倍體個體。這樣的自然種群中，親本是二倍體的母本，單倍體的父本，母本經正常的減數分裂過程產生多種多樣的配子，父本進行假減數分裂產生同自己相同基因型的精子，子代雄蜂的遺傳物質同母本的配子類型而呈現多樣性，子代雌蜂包括蜂王和工蜂均可能有不同的基因型。這樣的遺傳，增加了該種群內的生物類型，使子代的基因型更多種多樣。

3.致死遺傳。部分經基因突變產生的等位基因，導致配子不能受精或在受精之后可能使生物體、細胞不能存活，而致死的作用可發生在個體發育的各個時期。基因突變導致的胚胎或個體致死有隱性致死基因和顯性致死基因，其中比如顯性致死基因在生物體生命早期起作用，導致攜帶它們的個體死亡，這類致死基因在當代就會在該群體中消失，隱性致死基因因可以形成雜合子而隱蔽地傳給下一代，使得子代的遺傳多樣性發生改變。同樣，在染色體的結構變異或者數目變異的類型中，在生物的胚胎發育過程中或者幼體早期均有導致死亡而改變子代的遺傳多樣性的情況。

四、對接高考

減數分裂過程是遺傳的基礎，將減數分裂與遺傳、變異相結合是高考的關鍵考查點。結合高中的學習內容，本文從多個角度對配子、受精過程和變異進行深入分析，這對于提高學生的思考能力、建立知識的聯系以及構建思維導圖都具有重要意義，正如本文所闡述的對配子與受精作用過程中的穩定性和多樣性相關內容的題側重遺傳變異對遺傳多樣性的考查。

在理解了減數分裂和受精作用對遺傳多樣性的影響后，學生可以進一步掌握如何將這些概念應用于解決實際問題。[2-3]例如，通過分析題目的解題過程，學生可以學會如何根據配子的形成和受精過程來預測子代的基因型和表型比例。這種分析能力對于學生理解遺傳學的基本原理至關重要，也是生物學教育中培養學生科學思維和解決問題能力的重要環節。此外，通過研究不同生物的受精機制，學生可以了解到生物多樣性的另一個層面。例如，單倍體生物的受精過程與二倍體生物存在顯著差異，這不僅影響了遺傳多樣性，還可能影響種群的生存策略和進化路徑。通過學習這些內容，學生能夠更全面地理解生物多樣性的重要性以及生物適應環境的復雜性。最后，通過分析致死遺傳現象，學生可以認識到基因突變和染色體變異對生物個體和種群可能產生的深遠影響。這不僅有助于學生理解自然選擇和進化的過程，還能夠激發他們對生物科學的興趣和好奇心，為未來可能的生物學研究或相關領域的學習打下堅實的基礎。[4]

五、收獲與感悟

在高中的生物學課程中，教師可以增強學生對教材的關注和重視，同時加強對教材和教學參考資料的深入研究，這是非常關鍵的。有效地使用教材不只是以教材為教學工具，更重要的是培育學生運用教材進行學習的技能。在課堂教學中，教材涵蓋了問題探討、思考討論、思維訓練、實驗、與社會聯系、課后練習及復習與提高等多個方面，這些內容都展現出了很好的代表性和示范作用。作為教師，在日常的教學活動中，我們應該對教材進行深入的研究，選取一些非常具有代表性的練習題作為示例題目，以引導學生從多個角度進行探索和分析的能力和習慣，從而提升他們的科學探究能力。

參考文獻：

[1]彭春霞.核心素養背景下的高中生物教學研究和探索[J].知識窗（教師版），2020（9）：122.

[2]楊玲珍.2022年高考全國甲卷生物學易錯試題分析[J].教學考試，2022（42）：16-18.

[3]居文偉.基于創新思維培養的高中生物教學探索[J].教育，2024（24）：80-82.

[4]陳永錦.高效課堂理論下高中生物新教材的應用分析[J].基礎教育論壇，2021（28）：6-7.