“遺傳學探究性實驗設計類題目作答規范”教學設計

許 凡 （深圳第二外國語學校 廣東深圳 518110）

1 設計思想

高考試題中與遺傳相關的實驗題能體現較高的區分度。筆者分析近年新課標卷高考中的遺傳學探究性實驗題時發現，題目本身并不涉及復雜的計算，也不需要設計復雜的實驗步驟，但為何可以體現較高的區分度？ 學生答題的瓶頸在何處？ 如何幫助學生在高三備考中逐漸提高解答此類題目的能力？ 本課的設計便是從上述問題出發。

2 相關考核要求

依據教育部考試中心出臺的《2017年普通高等學校招生全國統一考試大綱的說明（理科）》（以下簡稱《考試說明》）考核要求，學生應能夠用生物學術語表述實驗方案，用遺傳圖解表示雜交實驗過程等?？梢钥闯?，今后的高考將更加重視考查學生運用知識、組織語言的能力，因為學生只有能夠用語言表達，才證明其真正掌握了該生物學核心概念。 教學不應該只重視學生能“學”多少，更要關注他們能“用”多少。 近年的高考題也呈現出這樣的趨勢。

以2016年全國乙卷第32 題為例： 已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。 學生甲用1 只灰體雌蠅與1 只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶♂黃體為1∶1∶1∶1。 學生乙用2 種不同的雜交實驗證實了控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現為隱性。請根據上述結果，回答下列問題：

1）僅根據學生甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現為隱性？

2）請用學生甲得到的子代果蠅為材料設計2個不同的實驗，這2 個實驗都能獨立證明學生乙的結論。 （要求： 每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持學生乙結論的預期實驗結果。 ）

該試題要求考生用文字描述實驗設計，探究該等位基因的遺傳模式，考查考生是否準確掌握分離定律、伴性遺傳等知識，又考查了考生靈活運用這些知識解決實際問題的能力。

3 教學目標的確立及依據

依據課程標準、《考試說明》，以及學生平日練習情況而確定。

3.1 教學目標

1）知識目標：①通過復習孟德爾與摩爾根的相關實驗，對比分析例題，能概述假說－演繹法的一般步驟；②通過解答簡單例題，歸納并掌握如何設計實驗探究等位基因的遺傳模式。

2）能力目標：在教師總結遺傳學探究性實驗設計的答題模板后，學生能夠照模板嘗試將自己的答案進行修改。

3）情感態度與價值觀目標：認同假說-演繹法是一種現代科學研究中驗證假說的科學方法，并養成科學探究過程中運用假說-演繹法的習慣。

3.2 教學內容的處理

3.2.1 學生狀況分析及對策 在教學中筆者發現，大多數學生在解答此類題目時往往毫無頭緒，原因包括3 個方面： ①學生對于遺傳學專業術語含義不清，導致無法準確理解題意，例如“是否遵循自由組合定律”“獨立遺傳”等；②學生對于確定基因遺傳模式（例如基因在染色體上的位置及顯、隱性關系）的一般方法尚不熟練，對假說-演繹的科學方法了解不透徹，因此面對該類探究性實驗題毫無解題思路； ③學生無法精簡答案，“長篇大論”以致浪費大量做題時間，學生感到“性價比”不高便放棄此類題型。第1 個問題的解決只能依靠教師在每次講解題目時，注意對專業術語的解釋，不要想當然地認為這是學生理應掌握的而將其忽視。 本節課主要解決后2 個教學難點。

3.2.2 教學內容的組織與安排 根據教學內容結構整體性及學生思維特點，本節課將從已學習過的孟德爾與摩爾根相關實驗出發，引導學生分析為何假說-演繹法是研究遺傳問題的科學方法。 通過對例題的分析與解答，深化對該方法的認識。 在題目選擇方面，由淺至深，最后以高考真題練兵，可以消除學生的懼怕心理，并了解高考的考查形式。 本節課內容根據學生掌握情況可以分為2～3 課時完成。

4 教學過程

4.1 復習導入 請學生回憶孟德爾與摩爾根如何使用假說-演繹法分別得出“分離定律”與“基因在染色體上”的結論，重點在于學生是否能描述“發現現象，提出問題—提出假說，解釋現象—演繹推理—實驗驗證”的方法步驟。

設計意圖:由已知出發,導出本節課的核心內容。

4.2 分析習題，加深理解假說－演繹法 展示例題：某雌雄同株植物花的顏色由2 對基因（A 和a，B和b）控制，A 基因控制色素合成（A：出現色素，AA和Aa 的效應相同），B 為修飾基因，淡化顏色的深度（B：修飾效應出現，BB 和Bb 的效應不同）。 其基因型與表型的對應關系如表1所示，請分析回答：

表1 花色與基因型的對應關系

為了探究2 對基因（A 和a，B 和b）是否符合基因的自由組合定律，某研究小組選用了基因型為AaBb 的植株進行測交。

實驗步驟：

第1 步：對基因型為AaBb 的植株進行測交。第2 步：觀察并統計子代植株花的顏色及比例。預期結果與結論： 如果子代花色及比例為________，則2 對等位基因的遺傳符合基因的自由組合定律。

根據所學習過的“9∶3∶3∶1”的變式，學生不難得出答案。但是這道題的真正價值在于，教師引導學生分析題干的結構與探究過程，并得出此類探究實驗題的設計方法：

①根據實驗目的，確定交配方式與觀測指標。例如本題中，為了探究2 對等位基因是否遵循自由組合定律，選擇使用AaBb 進行測交，觀察子代的表型與比例。

②預測實驗結果與結論。

設計意圖：通過習題鞏固學生對假說-演繹法的理解，并向學生展示如何能有效將較長的題干進行“結構化”分析。

4.3 總結遺傳類探究性實驗設計的答題模板請學生按照該習題的題干部分，寫出若用AaBb的植株進行自交探究該問題，如何用語言描述實驗步驟、預期結果與結論。

教師點評學生答案后，總結得出此類實驗設計題的答題模板：

①實驗思路：先描述交配方式（自交、測交或與某基因型個體交配），觀察其子代的表型及比例。

②實驗結果與結論：若（寫出雜交后代性狀分離比），則（假說1 正確）；若（后代性狀分離比為……），則（假說2 正確）。 在描述雜交后代性狀分離比時，應從假說出發進行推導。如若要確定控制2 對相對性狀的等位基因是否遵循自由組合定律，設計親本雜交后自交得到F2代，觀察其性狀分離比。 若其遵循自由組合定律，則F2代性狀分離比為9∶3∶3∶1；若不遵循自由組合定律，則F2代性狀分離比不為9∶3∶3∶1。

設計意圖：學生通過模仿，領悟實驗設計的方法，感受如何用簡潔的語言描述實驗設計思路。

4.4 掌握探究遺傳模式的方法 學生通過上述習題已經知道如何確認2 對等位基因是否存在于非同源染色體上。 教師利用簡單的例題引導學生掌握探究其余遺傳模式的方法。

4.4.1 相對性狀中顯、隱性關系判斷的實驗設計

例題：豌豆的高莖和矮莖是一對相對性狀，且為常染色體完全顯性遺傳。 請你用高莖與矮莖豌豆為實驗材料設計實驗，以鑒定這一相對性狀的顯、隱性關系，寫出實驗思路與預期結果與結論。

參考答案之一：

實驗思路：分別取高莖與矮莖豌豆進行自交，觀察其后代的表型及比例。

預期結果與結論：若自交后代出現性狀分離，則親本性狀為顯性，新出現的性狀為隱性。

此外可以通過雜交方式確定顯、隱性。

4.4.2 判斷基因位于常染色體上還是位于性染色體上的實驗設計

參考答案之一：

實驗思路：分別取顯性、隱性的雌、雄個體進行正、反交（隱性的雌性×純合顯性的雄性，隱性的雄性×純合顯性的雌性），觀察2 組雜交后代的表型及比例。

預期結果與結論：若2 組雜交結果相同，則該基因位于常染色體上；若2 組雜交結果不同，則基因位于性染色體上。

也可使用隱性的雌性×顯性的雄性（已確定顯、隱性關系時）進行判斷。

4.4.3 判斷基因位于X、Y 染色體的同源區段還是位于X 染色體的非同源區段

參考答案之一：

實驗思路：分別取隱性雌性與純合顯性的雄性雜交，觀察后代的表型及比例。

預期結果與結論： 若子代中的個體全表現為顯性性狀，則基因位于XY 的同源區段；若子代中的雌性全表現為顯性性狀，雄性全表現為隱性性狀，則基因位于X 染色體的非同源區段。

設計思路： 學生回顧已學習過的遺傳學經典實驗，通過簡單例題對?？疾榈倪z傳模式判斷方法有整體的認識。 若學生對該部分內容掌握不熟練，教師可以板書遺傳圖解進行說明。根據學生的學習能力決定介紹多少種判斷方式。

4.5 利用高考真題提高學生綜合運用能力

展示2017年全國丙卷第32 題： 已知某種昆蟲的有眼（A）與無眼（a）、正常剛毛（B）與小剛毛（b）、正常翅（E）與斑翅（e）這3 對相對性狀各受一對等位基因控制。 現有3 個純合品系：①aaBBEE、②AAbbEE 和③AABBee。 假定不發生染色體變異和染色體交換，回答下列問題：

1）若A/a、B/b、E/e 這3 對等位基因都位于常染色體上，請以上述品系為材料，設計實驗確定這3 對等位基因是否分別位于3 對染色體上。 （要求：寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論。 ）

2）假設A/a、B/b 這2 對等位基因都位于X 染色體上，請以上述品系為材料，設計實驗對這一假設進行驗證。 （要求：寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論。 ）

引導學生根據本節課總結得出的解題模式與遺傳方式的判斷方法進行作答，教師點評并提供參考答案。

設計意圖：學生經過前面的學習與練習，已較為熟練地掌握了實驗設計的思路與答題模板，在面對高考題時便不會再不知所措。

5 教學反思

本節課的教學設計引導學生通過復習已學的遺傳學經典實驗，分析習題的題干結構，不僅能加深其對經典實驗的記憶，還能讓學生體驗生物科學研究方法的嚴謹性。 精簡答題對學生語言運用能力具有較高要求，這需要長期的練習與指導，因此筆者認為在高三第1 輪復習階段便需要對學生的答題進行技術指導，讓他們在復習的過程中“有法可依”。