基于生物學核心素養培養的高考試題講評策略

郭 潔 （北京工業大學附屬中學 北京 100022）

試題講評是高三教學的重要環節， 尤其是對高考題的講評。在講評課中經常會出現就題論題，內容缺乏延伸性；教師獨霸課堂，形式缺乏互動性等問題。 如何在講評課中讓學生在學科知識上有獲得、學科能力上有提高，適應新高考改革對學科素養的要求？ 本文以2017 年北京高考理綜第30題為例，嘗試探索新的試題講評模式，提升學生的生物學核心素養。

1 原題再現

玉米（2n=20）是我國栽培面積最大的作物，近年來常用的一種單倍體育種技術使玉米新品種選育更加高效。

1）單倍體玉米體細胞的染色體數為______，因此在______ 分裂過程中染色體無法聯會，導致配子中無完整的______。

2）研究者發現一種玉米突變體（S），用S 的花粉給普通玉米授粉， 會結出一定比例的單倍體籽粒（胚是單倍體；胚乳與二倍體籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色體的三倍體。 見圖1）。

①根據親本中某基因的差異，通過PCR 擴增以確定單倍體胚的來源，結果見圖2。

圖1

圖2

從圖2 結果可以推測單倍體的胚是由______發育而來。

②玉米籽粒顏色由A、a 與R、r 2 對獨立遺傳的基因控制，A、R 同時存在時籽粒為紫色， 缺少A 或R 時籽粒為白色。 紫粒玉米與白粒玉米雜交，結出的籽粒中紫∶白=3∶5，出現性狀分離的原因是______，推測白粒親本的基因型是_______。

③將玉米籽粒顏色作為標記性狀， 用于篩選S 與普通玉米雜交后代中的單倍體，過程如下：

請根據F1籽粒顏色區分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應的基因型________。

3）現有高產抗病白粒玉米純合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米純合子（H），欲培育出高產抗病抗旱抗倒伏的品種。 結合2）③中的育種材料與方法，育種流程應為：______；將得到的單倍體進行染色體加倍以獲得純合子； 選出具有優良性狀的個體。

2 教學策略

對于本試題， 學生的難點是理解突變體S 誘導單倍體的原理， 以及應用突變體S 進行育種實踐。 為解決上述難點問題，筆者進行了如下嘗試。

2.1 從學生原有的知識背景出發提出問題，培養學生的社會責任

問題1：“玉米（Zea mays L.）是我國種植面積最大的糧食作物， 直接關系到我國的糧食安全問題， 具有十分重要的戰略地位。 現有高產不抗病（DDEE）玉米純合子、低產抗病（ddee）玉米純合子（控制上述性狀的2 對基因獨立遺傳）， 欲培育出高產抗病的新品種，請結合所學知識，設計合理的育種方案。 ”

設計意圖：學生應用已有的雜交育種與單倍體育種知識解決問題（設計方案見2.4 板書設計）。

問題2：雜交育種所需年限較長。 單倍體育種中花藥離體培養是獲得單倍體的有效途徑之一，但玉米的花藥離體培養比較困難， 主要原因是花藥愈傷組織的誘導率和分化率比較低。 如何解決上述問題？

設計意圖：在學生設計育種方案的基礎上進一步提出新問題，由“舊知”引出“新知”。 強調育種工作的重要性和挑戰性，培養學生的社會責任感。

2.2 從真實的實驗情境中獲取“新知”，培養學生的實驗探究能力 美國Northrup King 種子公司于1950 年發現一個玉米單倍體誘導系。 1956 年，Coe 發現了這份材料的利用價值， 并將其命名為Stock6［1］。 用Stock6 的花粉給普通玉米授粉，會結出一定比例的單倍體籽粒（胚是單倍體；胚乳與二倍體籽粒胚乳相同， 是含有一整套精子染色體的三倍體）。

2.2.1 依據資料推測單倍體形成的原因 我國學者研究指出，Stock6 單倍體誘導系誘導形成單倍體的過程中，精卵融合形成受精卵的過程是正常的。通過對受精卵發育成幼胚過程中， 細胞有絲分裂行為的研究發現， 幼胚發育過程中有絲分裂時染色體行為出現了異常（圖3）；通過對細胞中染色體數目進行計數， 發現某些細胞中的染色體數目也出現了異常（表1）。

圖3 幼胚發育過程中有絲分裂異常行為［2］

表1 “不同染色體數目”的細胞的種類和頻率（注：玉米2n=20）［2］

設計意圖： 應用已有的有絲分裂及染色體變異的知識解決新情境中的問題， 培養學生的實驗結果分析能力。 學生通過推測可得出Stock6 單倍體誘導系誘導形成單倍體的過程中， 可能發生了染 色 體 缺 失［2］。

2.2.2 依據資料分析單倍體胚的來源 根據親本中某基因的差異，通過PCR 擴增以確定單倍體胚的來源，結果見上述原題圖1、圖2。

資料分析： 請結合資料分析推測單倍體胚的來源。

設計意圖：運用PCR、電泳等現代生物技術解決新情境中的問題， 進一步提高學生的實驗結果分析能力。 學生通過推測可得出單倍體的胚是由卵細胞發育而來。

2.2.3 依據資料分析育種應用中，子代單倍體的篩選 為了解決Stock6 在單倍體育種應用中區分子代單倍體的問題，Coe 將控制籽粒顏色的A 和R基因導入Stock6，并經過培育獲得了紫粒顯性純合Stock6（AARR）［2］，普通玉米為白粒（aarr）。

設計意圖：應用已有的基因工程及遺傳規律的知識解決新情境中的問題， 培養學生實驗方案設計的能力。 學生通過分析可得出以紫粒顯性純合Stock6 為父本與普通白粒玉米雜交， 子代中單倍體籽粒的表型為白色，基因型為ar；二倍體籽粒胚的表型為紫色，基因型為AaRr；二者胚乳的表型均為紫色，基因型為AaaRrr。

2.3 用“新知”再次解決問題，培養學生的理性思維

問題3：應用本節課中學習的知識，再次解決課程開始時提出的問題“現有高產不抗病（DDEE）玉米純合子、低產抗病（ddee）玉米純合子（控制上述性狀的2 對基因獨立遺傳且均為白粒），欲培育出高產抗病的新品種，請設計合理的育種方案（設計方案見2.4 板書設計）。

設計意圖：即學即用，培養學生的知識遷移能力。

2.4 板書設計

圖4 板書設計

3 教學反思

本節課拋棄了試題講評中就題講題的舊模式，從“問題解決”開始，讓學生從回顧舊知中發現問題，之后提供資料，從“資料分析”中獲取信息、獲得新知，并應用新知再次“解決問題”。 通過“發現問題，尋找方法，解決問題”的新教學模式，對學生科學思維、科學探究、社會責任等生物學學科核心素養的形成起到了一定的促進作用。 學生在教師的指導下，通過以“自主、探究、合作”為特征的學習方式， 對當前教學內容中的主要知識點進行自主學習、深入探究，并進行小組合作交流，充分體現了學生在學習中的主體地位。 對總結性測評環節的反饋進行分析發現，90%的學生對本試題的解釋比較全面和深刻，與原有教學相比，有了質的突破。