“伴性遺傳”一節的探究式教學設計

王吉文

(江蘇省南京市人民中學 南京 210005)

1 教材分析

“伴性遺傳”是人教版高中生物學必修2“遺傳與進化”模塊第2章第3節的內容，包括伴性遺傳的概念、特點和在實踐中的應用等內容，其中伴性遺傳的概念和特點是重點內容，也是本節的難點。通常本節課的做法就是首先向學生展示伴性遺傳的概念表述，然后引導學生通過紅綠色盲四種婚配方式來總結歸納伴X隱性遺傳的特點，再依次總結伴X顯性以及伴Y遺傳的特點。上述教學過程中，概念的學習是灌輸式的，學生的能力難以明顯提升。而且學生在歸納紅綠色盲的遺傳特點時，并不清楚自己為什么要學習這部分知識，學習熱情和動力都會受到影響。因此，筆者將紅綠色盲的四種婚配方式設計在一個家族中，通過遺傳系譜圖的形式展示給學生，讓學生運用課堂上剛學過的知識，在解決“紅綠色盲基因位置的判斷”和“非親生子女的判斷”兩個實際問題的活動中，“自發地”通過遺傳圖解分析四種婚配方式，總結歸納紅綠色盲的遺傳特點。在此基礎上，通過讓學生比較紅綠色盲和白化病的遺傳本質特點的差異，建構“伴性遺傳”概念，同時發展科學思維能力。

2 教學目標

依據課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：

(1) 通過兩種典型伴性遺傳的案例學習，形成“性染色體上基因的遺傳和性別相關聯”的觀點。

(2) 通過遺傳系譜圖信息加工過程，建構伴性遺傳概念并總結幾種伴性遺傳的特點，以發展演繹推理、歸納概括等科學思維能力。

(3) 通過確定紅綠色盲基因染色體位置的探究性學習，提升科學探究能力。

(4) 通過分析幾種典型伴性遺傳病的遺傳特點，建立關注遺傳病防治和預防遺傳病的責任意識。

3 教學過程

筆者設計了幾乎貫穿本節課始終的某家族紅綠色盲遺傳系譜圖以及分層遞進的問題串，引導學生運用演繹推理、歸納概括等方法，通過探究式學習，對系譜圖中的信息進行充分的加工，判斷紅綠色盲基因位于哪一條染色體上，歸納概括伴X隱性、伴X顯性和伴Y遺傳病的特點，并建構“伴性遺傳”概念。

3.1 創設情境，激發探究熱情 教師首先展示幾幅用于紅綠色盲鑒定的圖片，引出紅綠色盲癥的基本情況。然后教師展示精心設計的某紅綠色盲家族遺傳系譜圖的部分(圖1)，以此創設貫穿本節內容始終的主情境，圖中I1和I2、 Ⅱ3和Ⅱ4、 Ⅱ5和Ⅱ6、 Ⅱ7和Ⅱ8其實代表了紅綠色盲的四種典型的婚配方式，已知I2和Ⅱ6的父母不攜帶色盲基因。

圖1 某紅綠色盲家族遺傳系譜圖(部分)

然后教師提出： 控制紅綠色盲的基因是顯性還是隱性？紅綠色盲基因最可能位于什么染色體上？通過引導學生初步分析系譜圖中的信息(如： 存在父母不患病而子女存在患病的情況、男女患者的比例不均衡等)，推測出紅綠色盲基因最可能是位于X或Y染色體上的隱性基因。

3.2 演繹推理，探究紅綠色盲基因的位置 教師展示人X和Y染色體結構對比示意圖(圖略)，學生首先很快就能排除該基因位于Y染色體非同源部分這一可能。然后教師提出： 紅綠色盲基因位于的X非同源部分還是X、 Y的同源部分？接著，教師引導學生分別作出假設： ①紅綠色盲基因位于X染色體非同源區；②紅綠色盲基因位于X、 Y染色體同源區。教師提出： 已知Ⅰ2和Ⅱ6的父母不攜帶色盲基因，我們能否通過演繹推理的方法，以遺傳圖解的形式將Ⅰ1和Ⅰ2理論上后代的結果和圖中實際情況進行對比，來判斷哪一種假設是正確的呢？隨后教師指導學生分別根據兩種假設，演繹推理出兩種假設情況下Ⅰ1和Ⅰ2理論上后代的結果。結果學生發現，這兩種假設下，后代理論上的表現型及比例是相同的，無法判斷究竟哪一種假設是正確的。于是，教師繼續引導學生按照同樣的方式推測兩種假設條件下Ⅱ5和Ⅱ6后代理論上的表現型及比例，結果學生發現： 假設2條件下推理的結果和圖1所示Ⅱ5和Ⅱ6子女表現型的實際情況矛盾，于是得出結論： 紅綠色盲基因位于X染色體上非同源區。

設計意圖： 通過引導學生采用假說演繹法，分別在兩種假設條件下，對兩種婚配方式下所生子女理論上表現型和實際情況對比，讓學生不僅能自主發現紅綠色盲基因位于X染色體非同源區，而且能夠提升演繹推理能力。

3.3 合作探究，歸納概括紅綠色盲的遺傳特點，建構“伴性遺傳”概念 在上述過程的基礎上，教師向學生展示Ⅱ3和Ⅱ4、 Ⅱ7和Ⅱ8子女表現型(圖2)。然后教師提出： 第二代Ⅱ3和Ⅱ4、 Ⅱ7和Ⅱ8家庭中，他們的后代中有一個孩子不是他們親生的，你們能找出來嗎？接著教師引導學生小組合作，分析判斷找出非親生子女。

圖2 某紅綠色盲家族遺傳系譜圖(部分)

等學生找出非親生子女是Ⅲ18后，教師展示完整而準確的遺傳系譜圖(圖3)，從而歸納總結出紅綠色盲(伴X隱性遺傳)的第一個特點： 母病兒必病，女病父必病。

圖3 某紅綠色盲家族遺傳系譜圖

接著，教師引導學生根據圖3分析： Ⅰ1的色盲基因只能傳遞給兒子還是女兒？Ⅲ11和Ⅲ13的色盲基因一定來自于父親還是母親？于是學生能夠自主歸納出紅綠色盲遺傳的第二個特點： 交叉隔代遺傳。然后教

師提出： 白化病基因位于常染色體上，白化病遺傳是否會出現“交叉遺傳”以及“母病子必病、女病父必病”現象？色盲癥的遺傳和白化病遺傳的主要區別是什么？為什么？引導學生比較兩種遺傳癥遺傳特點的差異，得出伴性遺傳的概念。

設計意圖： 通過小組合作尋找非親生子女的活動，激發學生的興趣和探究的熱情，讓學生在解決實際問題的過程中，領悟伴X隱性遺傳的第一個特點；通過對圖中信息的進一步挖掘，讓學生自主發現伴X隱性遺傳的第二個特點；在此基礎上，通過讓學生比較兩種遺傳癥的差異，讓學生真正深刻認識到伴性遺傳的本質規律： 性狀的遺傳和性別相關聯。

3.4 舉一反三，歸納其他伴性遺傳特點 在總結伴X隱性遺傳特點的基礎上，教師順勢提供圖4A，提出： 如果3號是一種伴X顯性遺傳病患者，2號和6號是否一定是患者？3號和4號所生孩子中，男孩是否一定是患者？

圖4 伴性遺傳問題推理

通過上述問題，教師引導學生基于圖4A進行分析、推理，得出圖4B所示結論，總結伴X顯性的遺傳特點： 父病女必病，兒病母必病。然后在教師的啟發下，學生就能很快總結伴Y遺傳的特點。

4 教學反思

本節課中，筆者設計了包含四種紅綠色盲婚配方式的家族系譜圖作為主要情境貫穿始終，引導學生在小組合作、探究式等學習方式下，綜合運用演繹推理、歸納概括、分析比較等方法，充分加工系譜圖中所蘊含的信息探究紅綠色盲基因的位置、幾種典型的伴性遺傳的特點和建構伴性遺傳的概念，提升了學生的科學探究能力和科學思維(如演繹推理、歸納概括能力)。學生在運用剛學的知識解決實際問題尤其是在判斷尋找非親生子女的活動中，表現出極大的學習熱情和探究興趣，明顯提高了學習效果。