遺傳學“科學探究”試題解題模式構建

福建 楊德平

《普通高中生物學課程標準》中要求學生通過對高中生物課程的學習，初步掌握生物科學探究的一般方法。“科學探究”主要是指對結論未知的問題進行研究，是在這個前提下“做出假設和預期、確認變量、設計可行的研究方案、處理和解釋數據、根據數據做出合理的判斷”等。遺傳學“科學探究”試題通過與基因分離定律、自由組合定律、伴性遺傳、基因突變等相結合，測評學生對遺傳學知識和能力目標的掌握程度，同時測評學生的科學探究能力，是生物學高考的重點。如近5年來全國卷Ⅰ有4年考查了遺傳學“科學探究”試題，考試頻率高，所占分值大。本文以2018年福建省寧德市高三第一次質檢第33題（見例1）為例，進行分析，并提出解題模式，期望能提升學生的答題效率。

一、原題展示

【例1】果蠅是常用的遺傳學材料，請回答：

圖1 眼色基因的位點

（1）略

（2）如圖1所示，果蠅紅眼基因（R）和白眼基因（r）位于X染色體的C區段，完全缺失C區段的果蠅胚胎階段會死亡。一只純合紅眼雌果蠅與一只白眼雄果蠅雜交，F1中出現一只白眼雌果蠅。請以上述果蠅為材料，設計雜交實驗探究產生該白眼雌果蠅是由于親本基因突變，還是親本X染色體C區段缺失所致。（要求：寫出實驗思路、預期實驗結果及結論）

【參考答案一】將該白眼雌果蠅與（F1）紅眼雄果蠅雜交，統計子代表現型及比例。若子代紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 1∶1（紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 1∶1或雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1），則該白眼果蠅的產生是由于親本基因突變。若子代中紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 2∶1（紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 2∶1或雌果蠅∶雄果蠅 = 2∶1），則該果蠅是親本X染色體C區段缺失所致。

【參考答案二】將該白眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交，統計子代性別及比例。若子代雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1，則產生該白眼果蠅是由于親本基因突變。若子代雌果蠅∶雄果蠅 = 2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區段缺失所致。

二、答題失誤的表現

本題（2）為典型的遺傳學“科學探究”題目，思路簡單，僅需將該果蠅與任何一只雄果蠅交配均可，但學生的得分率低得出乎預料。分值6分，全市考生9301人，平均分為1.24分，得分率僅20.64 %。結合幾種錯誤答案，排除考生因答題時間不足的因素外，從答題規范方面分析，發現存在諸多問題：

1.解題思維有誤

答案1：“讓該白眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若子代都為白眼，則產生該白眼果蠅是由于親本基因突變。讓該白眼雌蠅與一只F1中紅眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若子代中紅眼果蠅∶白眼果蠅 =2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區段缺失所致。”此答案說明學生未能把握此類問題的實質，解決此類問題，應采用一種實驗方案，通過該方案可能出現的不同結果來判斷白眼果蠅產生的原因，而不是采用兩種實驗方案。

2.解題程序混亂

答案2：“讓該白眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交，觀察子代性狀。若子代都為白眼，則產生該白眼果蠅是由于親本基因突變。”此答案說明學生沒有按正確的解題程序解題，思路不清晰，沒有用遺傳圖解檢驗，未發現不管上述何種原因導致，子代均為白眼果蠅，無法區分。

3.實驗對象模糊

答案3：“讓紅眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交”。此答案表明學生審題不清，實驗對象不明。題干要求探究F1白眼雌蠅產生的原因，應對該白眼雌蠅開展實驗。

4.因變量未設置

答案4 ：“讓該雌蠅與一只紅眼雄蠅雜交。若子代紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 1∶1，則產生該白眼果蠅是由于親本基因突變。若子代中紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區段缺失所致。”此答案未確定觀察內容，實驗思路設計的不完整。導致不同的學生寫出的預期結果不一致，答案呈現多樣化。

5.因變量和結果脫節

答案5：“讓該果蠅與一只紅眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1，則產生該白眼果蠅是由于親本基因突變。”此答案預期結果與觀察內容不對應，缺乏理科答題的邏輯性。

三、解題模式

針對學生存在的問題，筆者構建解題程序和答題模式，試圖理清學生的解題思路，規范學生的答題，以提高答題效率。

1.解題程序

圖2 遺傳學“科學探究”的解題程序模式

“預設方案”：需根據實驗目的，明確實驗對象，確定自變量和因變量，根據各種實驗方法的作用，選擇一種適合題干要求的實驗方法開展實驗。“圖解檢驗”：在確定親本性狀的基礎上，根據題干中實驗對象可能存在的多種基因型書寫多個遺傳圖解。“對比結果”就是比較所得圖解中子代的表現型、性別、比例等是否相同，若完全相同，則無法做出合理判斷，該方案錯誤，需改變方案，重新檢驗；若子代的表現型、性別、比例等存在不同，即可依據結果做出合理判斷，若該方案正確，則可進入答題模式。

2.答題模式

圖3 遺傳學“科學探究”的答題模式

答題就是將上述經過圖解檢驗的可行方案按規范書寫的過程。“設置自變量”，應書寫可行的交配方式，注意需書寫某種性狀的個體，一般書寫格式為“讓X性狀的雄性個體與X性狀的雌性個體雜交”。“確定因變量”則是根據上述可行方案所預測的子代表現型，利用具有區分度的指標作為觀察內容，書寫格式為“觀察子代的性狀（性別）、比例”。“預期結果”需與觀察內容相對應，一般格式為“若……”。“得出結論”需與“預期結果”相對應，描述的內容為題干要求探究的某一方面的內容，一般格式為“則……”。

3.典例分析（見【例1】）

（1）解題分析：“預設方案”，據題干，欲探究F1白眼雌蠅產生的原因，確定實驗對象為“該白眼雌果蠅”，自變量為“親本基因突變或X染色體C區段部分缺失”，因變量為“子代表現型”。若為“親本基因突變”引起的，則該果蠅的基因型為XrXr；若為“親本X染色體C區段部分缺失”引起的，則該果蠅的基因型為XrX0。欲判定基因型，常采用“測交”或“自交”，以“測交”為例加以說明。

“圖解分析”，讓該白眼雌蠅與題干中獲得的F1紅眼雄蠅交配，根據該雌蠅兩種可能的基因型畫出兩遺傳圖解，比較兩種情況下子代的可能表現型（見圖4）。

圖4 例1的遺傳圖解

“對比結果”，通過觀察對比F2的表現型可發現，前者“紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 1∶1”，后者“紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 2∶1”。子代表現有差異，此方案可行，遂進入答題模式。

（2）答題模式：根據以上分析和答題模式，列表說明如下（見表1）。

表1 遺傳學“科學探究”答題模式運用實例

依據解題程序模式，通過遺傳圖解，學生能夠清晰地判斷所采用方案的可行性。對于可行的方案，學生只需把圖解中的內容，運用答題模式中所倡導的格式，描述清楚即可，答題相對比較容易，且與答案差異極小。通過對學生進行專題訓練，提升學生解題的熟練度和靈活度，有效地提高答題效率和準確率。對于高考中出現的這種題型的變式，該模式亦能很好地解決問題。