構建完整概念 判斷遺傳方式

劉 松 （廣東省中山市華僑中學 廣東中山 528400）

培養學生的“核心素養”，簡單說就是培養學生解決問題的能力，其最終目的是為了促進人、社會和自然的和諧發展。但能力的形成不能一蹴而就，它必須建立在一定的知識基礎之上。求異思維是創造性思維最主要的特征，但要求異，首先要求同，即首先要構建完整的概念，進而學會判斷和推理，最后才能求異創新。本文以“遺傳方式的判斷”專題教學為例，闡述如何通過構建完整的概念，引導學生進行分析、判斷和推理，化解遺傳難題。

1 構建完整的概念是進行正確判斷的基礎

沒有概念，就無法作出正確的判斷，更談不上推理和邏輯思維。因此，培養學生的求異思維能力，首先要構建完整的概念。建構主義認為，學習是學習者在原有知識經驗的基礎上，主動對新信息進行加工處理，構建知識表征的過程。為此，筆者創設了以下情境，讓學生深切體會伴性遺傳和常染色體遺傳的概念。

例1，2 個紅眼直翅（2 對性狀獨立遺傳）的雌、雄果蠅相互交配，后代表型及比例如表1。請判斷決定眼色與翅形狀的基因分別位于哪一類染色體上？

表1

引導學生分析表格數據發現，直翅和彎翅這對相對性狀，后代中雌、雄個體的性狀分離比都是3∶1，是相同的，而紅眼和白眼這對相對性狀，雌性分離比是1∶0，雄性是1∶1，是不同的。原因是什么？

用學過的孟德爾的遺傳定律進行求解。

假設控制眼色的基因位于常染色體上，根據題意可知，雙親的基因型及性染色體組成分別是WwXX 和WwXY，其遺傳圖解如圖1所示：

可見，后代中雌、雄個體紅眼和白眼的性狀分離比都是3∶1，這與題目中的白眼雌蠅為0 相矛盾，故這種假設不成立。

如果控制眼色的基因位于X 染色體上會如何？

根據題意可知，雙親的基因型分別是XWXW和XWY，其遺傳圖解如圖2所示：

推導的結果與題干相符，故決定眼色這對等位基因位于X 染色體上，而控制翅形狀這對等位基因位于常染色體上。

由上面的推導可知，如果某性狀在雌、雄個體中出現的機會相等，則控制該性狀的基因位于常染色體上，如果某性狀在雌、雄個體中出現的機會不同，則控制該性狀的基因位于性染色體上?？梢?，位于性染色體上的基因，它們的遺傳總是與性別相關聯，這種遺傳方式稱為伴性遺傳；位于常染色體上的基因，它們的遺傳與性別無關，這種遺傳方式稱為常染色體遺傳。

2 掌握基本規律是進行邏輯推理的前提

推理是由1 個或幾個已知的判斷（前提）推出新判斷（結論）的思維過程。一個人要在哪一方面有所建樹，首先要有這方面的知識儲備，掌握其基本規律，否則將一事無成。

風機基礎作為風電機組的支撐體系，負責將基礎過渡連接段傳遞的風機荷載和自身受到的波浪荷載、水流荷載以及靠泊力和撞擊力等傳遞到地基土中，在保證海上風電系統整體安全方面起著十分重要的作用。在眾多的海上風機基礎形式中，單樁基礎結構形式簡單，受力明確，在具備打樁和起吊設備能力的前提下，施工速度快，在國內外風電場中得到廣泛使用，占整個市場的65%以上。然而，為方便安裝且同時保證電纜的安全，越來越多的安裝基礎選擇將電纜管從樁基底部進入樁內，這就必須在鋼管樁壁上開口，開孔導致樁體在開孔位置產生應大集中現象，此時鋼管樁基礎的疲勞強度問題將不容忽視。

要學會判斷遺傳方式，首先要掌握遺傳的基本規律及其相關知識如下：

1）判斷相對性狀的顯、隱性關系。

以下2 種情況可以直接判斷：

①“無中生有”為隱性（如圖3），即父母無這種性狀，而子女有，則該性狀為隱性性狀，因為如果該性狀為顯性性狀，父母中起碼有一方有這種性狀。

②“有中生無”為顯性（如圖4），即父母都有這種性狀，子女中只要有一個無該性狀，則該病為顯性顯性狀，因為如果該性狀為隱性性狀，即父母都是隱性純合子，其后代不會出現性狀分離。

2）伴Y 遺傳的特點。

①不分顯、隱性，只傳男不傳女，原因是Y 染色體只有1 條，不存在雜合子，且女性沒有Y 染色體，父親肯定將Y 染色體傳給兒子。

②男性有該性狀，其父親和兒子一定有，因為男性的Y 染色體來自父親，傳給兒子。

3）伴X 隱性遺傳的特點。

②擁有該性狀的女性其父親和兒子一定有該性狀，因為女性的基因型為XaXa，其父親和兒子的基因型一定是XaY。

4）伴X 顯性遺傳的特點。

①女性擁有者多于男性, 原因是女性有2 條X染色體，只要1 條X 染色體上都含有控制該性狀的基因就表現該性狀, 而男性只有1 條X 染色體，獲得控制該性狀的基因機會較女性少。

②男性擁有者的母親和女兒一定擁有，因為男性的基因型為XAY，其母親和女兒的基因型一定是XAX__。

5）常染色體遺傳的特點。①男、女擁有相對性狀的機會相等；②在沒有外加條件的前提下，任何一個遺傳系譜圖按常染色體遺傳都可以。

6）細胞質遺傳的特點：細胞質遺傳表現為母系遺傳（一般不考慮）。

在掌握以上知識基礎的前提下，再按圖5所示步驟進行演繹推理。

例2，某家系中有甲、 乙2 種單基因遺傳?。ㄈ缦聢D），其中一種是伴性遺傳病。則甲乙分別屬于什么遺傳病？

演繹推理：由于女性有甲病，且其子女不是都患甲病，所以甲病基因不在Y 染色體上和細胞質中。由于Ⅱ4和Ⅱ5有甲病，但Ⅲ7沒有甲病，根據“有中生無為顯性”可以判斷甲病為顯性。由于Ⅰ2有甲病，但其女兒Ⅱ1沒有甲病，根據伴X 顯性遺傳病的特點“男性患者的母親和女兒一定有病”，可以判斷甲病基因不在X 染色體上。綜上所述，甲病屬于常染色體顯性遺傳病。已知乙病是伴性遺傳病，且Ⅲ2（女性）患乙病，故乙病只能是伴X。由于Ⅰ1和Ⅰ2沒有有乙病，但其兒子Ⅱ3有乙病，所以乙病屬于伴X 染色體隱性遺傳病。結論：甲、乙分別屬于常染色體顯性遺傳病和伴X 染色體隱性遺傳病。

3 巧設變式訓練是激發求異思維的良方

當學生掌握了基本的概念、 基本規律和基本方法之后，如果一味地訓練同類的試題，很容易導致學生思維固化，形成思維定勢。因此，當學生熟練掌握了以上方法后，要適時巧妙地設計具有一定難度梯度的變式訓練激發學生的求異思維，培養創新能力。

例3，如圖是某家系甲、乙、丙3 種單基因遺傳病的系譜圖，其基因分別用A、a，B、b 和D、d 表示。甲病是伴性遺傳病，Ⅱ7不攜帶丙病的致病基因。在不考慮家系內發生新的基因突變的情況下，請判斷甲、乙、丙的遺傳方式。

分析推理：1）對于甲病按前面介紹的方法馬上可以推知為常染色體隱性遺傳病，在此不贅述。對于乙病，則有所不同，因為從問題情境無法直接判斷顯、隱性關系，但已知是伴性遺傳，且Ⅲ14有病，可確定甲病基因在X 染色體上，此時即可激發學生的求異思維，引導學生采用假說演繹法進行演繹推理：先假設伴X 隱性，由于Ⅲ14有病，但Ⅱ7沒病，由于伴X 隱性遺傳病的特點之一是“女性患者的父親和兒子一定有病”，故這種假設不成立，所以乙病只能是伴X 染色體顯性遺傳病。對于丙病，由于Ⅱ6和Ⅱ7沒有乙病，但Ⅲ12患乙病，說明乙病為隱性，接下來如果繼續按照既定方法進行解答，將會使得學生思維僵化，無法解答，因此，要引導學生具體問題具體分析，充分利用題干提供的信息——Ⅱ7不攜帶丙病的致病基因，另辟蹊徑：先假設丙病基因位于常染色體上，則Ⅱ7的基因型為BB，其遺傳給Ⅲ12的是基因B，Ⅲ12應該沒病，這與實際相矛盾，故該假說不成立，再者，由于Ⅲ12有病，但Ⅱ7沒病，所以可以確定丙病屬于伴X 染色體隱性遺傳病。綜上所述，甲、乙、丙3種遺傳病是常染色體隱性遺傳病、伴X 染色體顯性遺傳病和伴X 染色體隱性遺傳病。

例4，調查某種遺傳病得到如下系譜圖。在調查對象中沒有發現基因突變和染色體變異的個體。請充分發揮你的想象力，破解該病的遺傳方式。

生物學科核心素養的最高層次是對社會的責任和擔當，即學習的最終目的是解決實際問題。這就是一個實際問題，有相當高的難度，在筆者所教的中學生中，目前還沒遇到能在課堂上自行解答的學生。但這一問題的設置卻能開發學生的思維能力，培養學生的求異思維，以達培養創新思維能力的目的。

如果按照1 對等位基因控制1 對相對性狀的常規思維方法很難解開謎題。因為Ⅰ1和Ⅰ2沒病，而他們的子女Ⅱ3有病，說明該病的致病基因為隱性，但從Ⅱ3和Ⅱ4都有病，卻生出無病的Ⅲ1和Ⅲ2所得的結果為顯性相矛盾。因此，如果思維墨守成規，落入俗套，缺少創新和發散思維，很難找到問題的癥結所在，只有充分發揮想象力，想到這種病可能是受2 對等位基因控制，并且每對等位基因都能單獨致病，再用假說演繹法進行求證，問題才能迎刃而解。

假設這種病受Aa 和Bb 這2 對等位基因控制，并且都能單獨隱性純合致病，則Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3和Ⅰ4的基因型分別是AABb、AABb、AaBB 和AaBB，AABb×AABb 可以生出AAbb（Ⅱ3）患病個體，AaBB×AaBB 可以生出aaBB（Ⅱ4）患病個體，AAbb（Ⅱ3）×aaBB（Ⅱ4）的后代基因型全部為AaBb 的正常個體,這與遺傳系譜圖相吻合。

緊接著讓學生思考是否還有其他可能？此外，能否用人做側交實驗進行驗證？ 思考是否有合乎倫理和社會規范的方法進行驗證？

通過這些發散性思維問題的設置，環環相扣，不斷地引導學生深入分析，以達培養學生“對生命的感知和體悟、對生命的敬畏和尊重、對自然的認識與珍惜、 對科技術的認識與實踐和對社會的責任與擔當”的生物學科核心素養的目的。