基于理性思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)實(shí)踐
——以果蠅的性連鎖遺傳復(fù)習(xí)為例

□邵江樵

（寧波市效實(shí)中學(xué)，浙江寧波 315012）

基于理性思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)實(shí)踐
——以果蠅的性連鎖遺傳復(fù)習(xí)為例

□邵江樵

（寧波市效實(shí)中學(xué)，浙江寧波 315012）

理性思維是普通高中生物學(xué)的四個(gè)核心素養(yǎng)之一。教師可從實(shí)驗(yàn)與探究的角度，以假說(shuō)與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系為核心，圍繞假說(shuō)的目的、依據(jù)和驗(yàn)證等環(huán)節(jié)，在課堂教學(xué)中培育學(xué)生的理性思維。

核心素養(yǎng)；理性思維；假說(shuō)；果蠅性連鎖遺傳

理性思維是普通高中生物學(xué)的四大核心要素之一，主要特征是邏輯思維。高中生物教學(xué)應(yīng)植根科學(xué)課程，使學(xué)生在初中側(cè)重形象思維的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展科學(xué)思維能力，尤其是邏輯思維能力，掌握并運(yùn)用正確的思維方法，如假說(shuō)-演繹法、分析比較法等。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要通過(guò)課堂教學(xué)來(lái)體現(xiàn)。課堂教學(xué)邏輯包含兩個(gè)方面：一是教學(xué)推進(jìn)的邏輯性，主要指內(nèi)容、語(yǔ)言、板書(shū)等能融為一體，主線與支線協(xié)調(diào)、緊扣，教學(xué)推進(jìn)系統(tǒng)流暢；二是教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯性，由學(xué)科本身及教學(xué)內(nèi)容分析去解決。遵循教學(xué)邏輯就是按照學(xué)科的邏輯系統(tǒng)和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，從教學(xué)推進(jìn)以及教學(xué)內(nèi)容兩個(gè)層面遵循邏輯思路，有序、合理地開(kāi)展生物課堂教學(xué)，培植理性能力[1]。如在有絲分裂的教學(xué)中大多數(shù)老師是按照母細(xì)胞在間期先進(jìn)行物質(zhì)準(zhǔn)備，然后細(xì)胞分裂形成子細(xì)胞的時(shí)間順序來(lái)展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容，顯得比較平淡，不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。筆者抓住有絲分裂是體細(xì)胞增殖的主要方式，其結(jié)果是“子細(xì)胞=母細(xì)胞”這一特征，緊緊圍繞子母細(xì)胞具有相同的遺傳物質(zhì)——DNA，從DNA復(fù)制的時(shí)間、條件、DNA的載體以及如何做到染色體的平分等環(huán)節(jié)逐一追問(wèn)展開(kāi)內(nèi)容，來(lái)提高教學(xué)推進(jìn)的邏輯性。下面以果蠅性連鎖遺傳的復(fù)習(xí)為例，談?wù)勅绾芜M(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)踐行理性思維的培育。

教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想：通過(guò)假說(shuō)-演繹法，還原對(duì)果蠅紅眼、白眼伴性遺傳的認(rèn)識(shí)過(guò)程，闡述在人類歷史上第一個(gè)確定基因位于染色體上的一段經(jīng)典的科學(xué)發(fā)現(xiàn)史，感悟“假說(shuō)-演繹”科學(xué)思維對(duì)科學(xué)研究的重要性。

一、梳理方法、奠定基礎(chǔ)

回顧浙科版必修1《分子與細(xì)胞》前言中生物學(xué)的研究方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出能解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的某種假說(shuō)，再對(duì)提出的假說(shuō)用實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步檢驗(yàn)。結(jié)合孟德?tīng)栠\(yùn)用“假說(shuō)-演繹”法揭示分離定律和自由組合定律的研究過(guò)程，梳理出科學(xué)研究的一般過(guò)程：觀察現(xiàn)象→發(fā)現(xiàn)問(wèn)題→提出假說(shuō)→驗(yàn)證假說(shuō)→得出結(jié)論（肯定假說(shuō)上升為理論或否定、修正假說(shuō)），并突出提出假說(shuō)的目的、提出假說(shuō)需要的依據(jù)、假說(shuō)具有預(yù)測(cè)性和假說(shuō)需要驗(yàn)證，為對(duì)果蠅的性連鎖遺傳分析奠定基礎(chǔ)。

二、利用假說(shuō)進(jìn)行自圓其說(shuō)

摩爾根在果蠅的雜交研究中，于1910年，從野生型（紅眼）果蠅培養(yǎng)瓶中發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄性個(gè)體，通過(guò)雜交觀察到了如圖1所示的遺傳現(xiàn)象。

圖1

回顧初學(xué)伴性遺傳時(shí)的假說(shuō)：控制果蠅紅眼與白眼的等位基因位于X染色體上，作遺傳圖解體會(huì)假說(shuō)能解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即用來(lái)自圓其說(shuō)。

三、思考提出假說(shuō)需要的依據(jù)

已知的科學(xué)原理：果蠅的染色體組成，并強(qiáng)調(diào)X染色體與Y染色體之間有同源區(qū)與非同源區(qū)之分（如圖2）。

圖2

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料：從P→F2的遺傳現(xiàn)象。

結(jié)合以上信息，能排除常染色體上和伴Y染色體遺傳的可能，從而提出“控制果蠅紅眼與白眼的等位基因位于X染色體上”的假說(shuō)。

四、體會(huì)假說(shuō)具有預(yù)測(cè)性和假說(shuō)需要驗(yàn)證

用遺傳圖解預(yù)期測(cè)交實(shí)驗(yàn)（讓F1的紅眼雌蠅與白眼雄蠅交配）的結(jié)果，并與真實(shí)的測(cè)交結(jié)果比較（表1），體會(huì)假說(shuō)具有預(yù)測(cè)性和需要驗(yàn)證。

表1

五、迷霧叢生

真的只有“控制紅眼與白眼的等位基因位于X染色體的非同源區(qū)上”一種假說(shuō)能自圓其說(shuō)嗎？假說(shuō)“控制紅眼與白眼的等位基因位于X、Y染色體的同源區(qū)上”也能自圓其說(shuō)嗎？與已有的測(cè)交結(jié)果矛盾嗎？試用遺傳圖解說(shuō)明。

通過(guò)遺傳圖解，似乎到了山窮水盡之處，有何辦法能讓兩種假說(shuō)決出勝負(fù)呢？

六、布里吉斯的測(cè)交驗(yàn)證

科學(xué)的發(fā)展并沒(méi)有在兩種假說(shuō)前停步，摩爾根的學(xué)生布里吉斯（Bridges）1916年發(fā)現(xiàn)，將野生紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅雜交，對(duì)果蠅的紅眼白眼基因（+/w）在X染色體上的位置作了回答，試用遺傳圖解說(shuō)明。

布里吉斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：大部分后代是紅眼雌果蠅、白眼雄果蠅，與紅眼白眼基因（+/w）在X染色體的非同源區(qū)上的預(yù)期的結(jié)果相一致，從而支持了“+/w在X染色體的非同源區(qū)上”的假說(shuō)，在人類歷史上第一個(gè)確定了果蠅的紅眼白眼基因（+/w）位于（X）染色體上。

七、再假說(shuō)、再驗(yàn)證

布里吉斯的實(shí)驗(yàn)在驗(yàn)證紅眼白眼基因（+/ w）位于X染色體上的假說(shuō)中作出了巨大的貢獻(xiàn)，但也發(fā)現(xiàn)了預(yù)期之外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：每2000～3000只雜交子代中,（紅眼）雌果蠅中出現(xiàn)一只白眼可育的雌果蠅，每2000～3000只（白眼）雄果蠅中出現(xiàn)一只紅眼不育的雄果蠅，稱之為初級(jí)例外后代[2]。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的初級(jí)例外后代（如圖3）？

圖3

如何解釋這種例外現(xiàn)象呢？布里吉斯再次提出了新的假說(shuō)：X染色體不分離現(xiàn)象。

提出這種假說(shuō)的依據(jù)是：已知決定果蠅雌雄性別的是X染色體與常染色體的比例，Y染色體上沒(méi)有決定性別的基因，因此在果蠅的性別決定中Y染色體失去了作用。如XX（雌性）、XY（雄性）、XXY（雌性）、XO（雄性不育），受精卵中X染色體多于二條或不含有X染色體時(shí)，會(huì)引起胚胎致死或夭折。

試用遺傳圖解的形式解釋初級(jí)例外。

怎樣驗(yàn)證布里吉斯“X染色體不分離現(xiàn)象”的假說(shuō)？

取初級(jí)例外果蠅相關(guān)組織的體細(xì)胞，制作成有絲分裂裝片，在光學(xué)顯微鏡下觀察，找出分裂期中期細(xì)胞，觀察性染色體的數(shù)量和形態(tài)。結(jié)果在白眼雌果蠅裝片中可觀察到三條性染色體，其中二條是X染色體，一條是Y染色體；在紅眼雄果蠅中只能觀察到一條X染色體，由此驗(yàn)證了Bridges的假說(shuō)。

課堂教學(xué)是一個(gè)理智的學(xué)習(xí)過(guò)程，教學(xué)的本質(zhì)是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，而不是替代學(xué)生學(xué)習(xí)。生物課堂帶給學(xué)生的也應(yīng)該是更多的理性思考、深度的學(xué)習(xí)，這就意味著教師必須借助學(xué)生學(xué)習(xí)的邏輯，而不是處處沿用教材中的知識(shí)順序，需要對(duì)知識(shí)內(nèi)容重新加以編排，將知識(shí)以及獲得知識(shí)的方法真正地傳遞給學(xué)生。

［1］吳久宏.教學(xué)遵循邏輯 理性引領(lǐng)教學(xué)——芻議高中生物邏輯性課堂的建構(gòu)［J］.教學(xué)月刊·中學(xué)版（教學(xué)參考），2015（11）：28-30.

［2］鄧過(guò)房.打開(kāi)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的問(wèn)號(hào)——以摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)為例［J］.生物學(xué)通報(bào)，2014（3）：9-11.