棋盤思想在高中生物教學中的具體應用

陸金惠

摘要：棋盤法是解決高中生物遺傳、進化中相關計算問題的有效且直接的方法。棋盤思想是將棋盤法內化于心，高效解決遺傳問題的最佳思想方法。文章著重從教學實際出發，依托人教版新教材，闡述棋盤法與棋盤思想的內在關系，突出棋盤思想在具體習題中的應用。

關鍵詞：高中生物棋盤法 棋盤思想 具體應用

陶行知反對教師“教死書、死教書、教書死”，也反對學生“讀死書、死讀書、讀書死”，提出了“教學做合一”的教學方法論。將陶行知的“教學做合一”充分運用在利用棋盤方法解題時，就是要引導學生總結棋盤中的規律，做到“心中有棋盤”，把棋盤簡化成思想，隨學隨用。

一、高中生物棋盤法

遺傳學中，棋盤法又稱龐納特方格法（Punnett square method），是龐納特（R.C.Punnett）首創的一種棋盤格，用于計算雜交后代的基因型比例和表現型比例的方法。

下面以配子棋盤法為例，說明棋盤法的解題步驟：（1）表格的橫行和縱列分別代表的是即將結合的雌雄兩種配子；（2）在每一種配子前標出該配子的基因頻率；（3）棋盤式內即為雌雄配子結合時構成的基因型，兩種配子概率的乘積即為該種基因型出現的頻率。以1對等位基因控制1對相對性狀的雜合子自交為例，棋盤如表1所示。

分析棋盤，就能得出1對等位基因控制1對相對性狀的雜合子自交，必然會產生雌配子兩種，比例為1∶1，雄配子也是兩種，比例也為1∶1。每種雌雄配子隨機結合成為合子（受精卵）的概率是均等的，合子都能發育成為完整個體，并表現出相應的性狀。A對a為完全顯性，AA和Aa表現出相同的性狀，即相應的顯性性狀。Aa表現為隱性性狀，性狀分離比為3∶1。

同理，還可以畫出2對等位基因控制2對相對性狀的雜合子自交棋盤，棋盤如表2所示。

分析棋盤，就能得出2對等位基因控制2對相對性狀的雜合子自交，必然會產生雌配子四種，比例為1∶1∶1∶1；雄配子也是四種，比例也為1∶1∶1∶1。每種雌雄配子隨機結合成為合子（受精卵）的概率是均等的，合子都能發育成為完整個體，并表現出相應的性狀。R對r為完全顯性，Y對y為完全顯性，R Y 表現出一種性狀，即雙顯性性狀，R yy表現出一種性狀，即一種單顯性性狀，rrY 表現出一種性狀，即另一種單顯性性狀，rryy表現為雙隱性性狀，性狀分離比為9∶3∶3∶1。

從以上分析可以看出，棋盤法具有直觀、全面、思維過程簡單的特點，對于所有學生而言，容易理解、容易模仿。例如，利用“配子棋盤法”，可以計算兩種基因型個體自由交配時，后代中純（雜）合子所占比例，也可以計算一種性狀遺傳時，兩種基因型個體與另兩種基因型個體交配后代中某基因型或表現型概率；利用“純種雜種棋盤法”，可以計算兩種性狀獨立遺傳時，子代中某兩種基因型個體中雜（純）合子的比例；利用“性狀棋盤法”可以計算兩種性狀獨立遺傳時，兩種基因型個體與另兩種基因型個體交配后代中某表現型的概率問題。

隨著學習的進一步深入，學生漸漸明白，棋盤法還可以計算子代患一種遺傳病概率和患兩種遺傳病概率、胚胎致死類型遺傳概率、配子致死類型遺傳概率、多種配子組合產生子代的遺傳概率、伴性遺傳類型遺傳概率等。

由此可見，構建“棋盤法”可以將高中學生普遍頭疼的概率計算問題化繁為簡。

二、高中生物棋盤思想

對于由簡單的遺傳定律形成的復雜的遺傳現象表象，我們不僅應該教會學生從復雜的自然現象中抽象出最簡單的思維，而且要引導學生在心中建立棋盤模型。

模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、數學模型等。棋盤模型建構是借助數學建模思想在腦海里繪制棋盤，定量描述由簡單的遺傳定律形成的復雜的遺傳現象。通過各種類型的遺傳題訓練，完成棋盤模型建構，這將成為學生的一種關鍵能力。只要形成了良好的理性思維學科素養，也就達到了棋盤時刻在心中，無論是1對等位基因的問題還是2對等位基因的問題，學生都不需要用筆畫出棋盤，只需要運用心中的棋盤就可以快速解決。

三、棋盤思想在具體習題中的應用

下面，以兩道習題為例，闡述棋盤思想在解決遺傳題時的高效性。

例如，某哺乳動物的毛色由位于常染色體上的3對等位基因決定，這3對等位基因控制毛色合成的關系如下圖所示。請回答下列問題。

（1）某研究小組為研究相關基因是否遵循基因的自由組合定律，選擇純合的雌雄黃色個體作為親本進行雜交實驗，得F1后，再讓F1中的雌雄個體進行隨機交配，觀察F2的表現型及比例。理論上，若F2中個體的表現型之比為黃色：褐色：黑色= ，則說明這3對基因自由組合。

（3）通過基因敲除技術培育出不含C基因的該動物純種個體（親本），所以C和c這1對等位基因就不用考慮。那么，F2中黃色∶褐色∶黑色=4∶1∶7，即 4+1+7=12，應用棋盤法，很容易得出：或者是一橫行四種基因型個體死亡，或者是一豎列四種基因型個體死亡，即某種雌配子致死或某種雄配子致死。黑色對應的基因型為A B ，黃色對應的基因型為aaB cc和A bb，褐色對應的基因型為A bb。黑色少2，黃色少2，褐色也少2。突破口在褐色少2，或者是Ab雌配子致死，或者是Ab雄配子致死。

很顯然，在解決本題時，畫棋盤是不合適的，但是心中若有棋盤，用棋盤思想解決，會是最高效的方法。

綜上所述，棋盤思想是將棋盤法內化于心，做到心中時刻有棋盤，這是高效解決遺傳問題的最佳思想方法。

參考文獻

[1]白榮宣，高翔. 棋盤法在“遺傳與進化”中的應用[ J].高考生物思想方法，2015（9）：46-48.

[2]曹廣忠.巧用棋盤法速解兩種基因型個體遺傳題[ J].生物學教學，2017（2）：55-56.

[3]譚永平.從發展核心素養的視角探討高中生物必修內容的變革[ J].課程·教材·教法，2016（7）：62-64.

[4]中華人民共和國教育部，普通高中生物課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.