江西
遺傳與變異模塊的內容,對于學生理解生命的延續和發展,認識生物界和生物多樣性,促進學生學科核心素養的提升等方面有著十分重要的意義。遺傳與變異模塊是高考必考的模塊,也是學生學習的“攔路虎”。筆者以一道原創試題為例,進行教學分析,淺談高中生物二輪復習過程中教師如何進行有效地選題。
【示例】某種動物的毛色受兩對等位基因A/a和B/b控制,A基因的表達產物可以將某種白色物質轉化為灰色物質,B基因的表達產物可以將灰色物質轉化為黑色物質。一對純合親本雜交,F1全為黑色,F1雌雄交配,F2中灰色個體占3/16?;卮鹣铝袉栴}。
(1)上述兩對基因的遺傳________(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律。
(2)親本的基因型為_________________________。
(3)F2白色個體的基因型為___________,其中能夠穩定遺傳的比例是___________。
(4)現有一只白毛雄性個體,欲鑒定其基因型,請以若干純合的各種毛色雌性個體為實驗材料,可以選擇多只_____色雌性個體與之交配,統計子代表現型和比例。
【答案】(1)遵循 (2)AABB×aabb或AAbb×aaBB (3)aaBB、aaBb、aabb 100% (4)純合灰
【分析】(1)用遺傳簡圖梳理遺傳過程(如圖1)。

圖1 遺傳簡圖的分析
(2)用代謝過程圖梳理性狀(毛色)和基因的關系(如圖2)。

圖2 代謝過程和基因型與性狀的對應關系
這一步有個小技巧——學生對9∶3∶3∶1這一比例比較熟悉,所以書寫各種毛色的基因型時,可按照9∶3∶3∶1四種關系進行書寫。
(3) 將能寫出基因型的個體寫在遺傳簡圖上(如圖3)。

圖3 遺傳簡圖的分析
(4)分析遺傳過程圖中的結果。
F1雙顯性雌雄交配,F2中灰色個體占3/16,說明F2出現了bb基因,則F1的基因型含有Bb;而F2灰色個體中A_bb(3/16)=A_(3/4)×bb(1/4),說明F1的基因型為AaBb,且A/a的遺傳與B/b的遺傳是相互獨立的,即遵循自由組合定律。
(5)由(4)的結論可知,F1全為AaBb,用先分離后組合的思想解題,即F1全為Aa時,可推測親本為AA×aa;F1全為Bb時,可推測親本為BB×bb。因此親本的基因型為AABB×aabb或AAbb×aaBB。
(6)由(4)的結論可知,F1全為AaBb,且符合自由組合定律,則F2會出現A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=9∶3∶3∶1的變形。其中白色個體的基因型可能為aaBB、aaBb、aabb。且由于白色個體都含有aa基因,其隨機交配產生的后代也都含aa基因,所以不會發生性狀分離。
(7)由(6)可知,白色個體有3種基因型,差別為B/b這對基因的組成不同。欲鑒定其基因型,不能簡單地認為用測交法即可得出結果,因為常規的測交無法讓B、b控制的性狀顯現出來,所以必須以基因型為AA的個體與之測交,提供了一個讓B、b控制的性狀顯現出來的前提,再進行雜交。故應當選擇多只純合的灰色鼠(基因型為AAbb)與之雜交。
本題的創作靈感來源于遺傳模塊中常規的自由組合比例9∶3∶3∶1變式的試題。選題意圖為考查學生對自由組合定律是否有基本的認識,是否會用“先分離后組合”的思路對情境進行分析,本題難度不大,學生上手較容易。
本題在9∶3∶3∶1比例的基礎上,從一個新的角度切入,產生了不一樣的訓練效果。試題情境中不是直接出現9∶3∶3∶1,而是出現一個比例(3/16)。學生在解題過程中需要對這個比例進行解構,產生3/4×1/4的結論,進而運用逆向推理的方式來解題,達到理解自由組合定律是指兩對性狀的獨立遺傳,即兩對性狀在遺傳中是相互獨立的目的。
筆者命題時,在問題的設置上,跳出單純的概率計算的框架,引導學生對穩定遺傳和純合子的概念進行深入思考,同時又加入了遺傳學的實驗設計,打破鑒定基因型就選用測交的思維定式,用新方法來鑒定基因型,即讓不同的基因在子代中表現出來,并且在表現型的比例上有差別。
試題的題干簡潔明了,設問短小精悍,整道試題只有200多字,答案不到30字,難度不大。試題中的第(2)(3)小題涉及一空多答的情況,考驗學生的耐心,也考查了學生的科學思維。經歷了解題體驗后,學生有較強的滿足感和成就感,感受到遺傳試題中縝密思考、嚴謹分析的好處。
高三生物二輪復習有別于一輪復習對知識點“地毯式”的搜羅,模塊化、結構化,力求讓學生分清主次,建立知識網絡。從某種意義上說二輪復習是更加全面的復習階段,學生需要在這一過程中形成較強的綜合運用能力。遺傳模塊同代謝模塊、生態模塊等相比,更加注重對學生分析問題能力、邏輯推理能力、分類討論能力的考查。為此,筆者給出以下幾點建議。
教育部制訂的《普通高中生物學課程標準(2017年版)》(以下簡稱《課程標準》)中明確提出,生物課程的設計應當內容聚焦大概念,精簡容量、突出重點、切合年齡特點、明確學習要求,確保學生有相對充裕的時間主動學習,讓學生能夠深刻理解和應用重要的生物學概念,發展生物學學科核心素養。
內容聚焦大概念的基本理念與二輪復習的特點非常契合。在二輪復習中,教師需要引導學生對知識進行梳理,對重要的生物學概念進行拆解,形成一個角度全面的概念圖,從而對生物學科有一個更高的視角,建立具有生物學科特色的基本觀點和思維方式,最終沉淀為終生受用的學科核心素養。
以示例題目為例,本題的核心大概念是“自由組合使子代的基因型具有多種可能性”,圍繞這個概念考查了自由組合定律的驗證、基因型的推測、表現型及比例的計算、基因型的鑒定等一系列問題,同時衍生出了一些分支概念,如純合子、穩定遺傳、測交等等。這些概念對生物遺傳規律的認知至關重要。
在此基礎上,師生可以繼續延伸至減數分裂、基因表達、基因與性狀的關系等方面,對《課程標準》中的核心概念“遺傳信息控制生物性狀,并代代相傳”有一個更全面的理解。
在二輪復習的過程中,教師選題不求多,唯求精。教師需要掌控全局,明確教學目標,將生物學概念歸類,并建立彼此之間的關系。在此基礎上,精練精評,多提問引導,給足學生思考的空間,多“放權”給學生,使學生善于思考、敢于展示、在歷次的成功中感受進步的喜悅,對學生在未來的考試中心態的調整有著十分積極的作用。
高中階段的生物學科與理科中的其他學科有很多不同,例如生物課程中特別注重對實際現象的觀察、假設、演繹以及實驗設計。高考試題中要求學生能夠對生物學事實進行清晰描述,完整表達生物學過程。筆者在對示例題目的分析中,完整地呈現了遺傳題的思維過程。在二輪復習過程中,教師應鼓勵學生將自己的思維落地,文字化或者圖表化,從而形成一個思維實體,更有利于學生理解現象后的本質。并進一步生成生物學基本思維,歸納出分析問題的有效方法。
實踐證明,二輪復習若選題精準,則既符合學生的思維特點,又符合高考的命題方向。在課堂上學生思維活躍,集體的智慧碰撞出燦爛的火花,極大地開拓了視野,拓寬了思維面,學生在學習中尋找到了適合自己的學習方法,在學習過程中逐步建構出自己的認知體系,內化為自身終生受用的技能和素養。
對于基礎較好的學生,在二輪復習時,可以在講解完一道試題后,對題目進行自主改編。筆者將示例試題下發給學生,題干不變,引導學生在自己經驗的基礎上設計問題。下列問題是學生設計的變式題,并且自己設計了答案。
【變式1】上述兩對基因的遺傳_____________(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律,判斷依據是_____________________。
【答案】遵循 F1雌雄交配產生F2中灰色占3/16,只有兩對基因獨立遺傳才符合和值為16的實驗結果
【變式2】現有一只白毛雄性個體,欲鑒定其基因型,在若干純合的各種毛雌性個體中,選擇多只_____色雌性個體與之交配,統計子代表現型和比例,并預測實驗結果及寫出實驗結論。
【答案】純合灰 若子代全為黑色,則該白毛雄性個體基因型為aaBB;若子代黑色∶灰色=1∶1,則該白毛雄性個體基因型為aaBb;若子代全為灰色,則該白毛雄性個體基因型為aabb。
【變式3】經統計發現F2中灰色個體全為雄性,則親代個體的基因型是__________,F2黑色雌性個體中純合子的比例是__________。
【答案】AAXBXB×aaXbY或aaXBXB×AAXbY 1/6
值得注意的是,有同學指出變式3中B/b這對基因也有可能在X、Y的同源區段。故親代個體答案需要增加AAXBXB×aaXbYb或aaXBXB×AAXbYb。
【變式4】已知A/a和B/b基因中有一對在X染色體上,請設計簡單的實驗,判斷哪一對基因位于X染色體上。
【答案1】統計F2中各種表現型及其比例,若F2表現型及比例為6∶3∶3∶2∶2,則B/b基因位于X染色體上;若F2表現型及比例為=6∶3∶2∶1∶4,則A/a基因位于X染色體上。
【答案2】統計F2中白色個體和灰色個體的性別,若F2中灰色個體都為雄性,則B/b基因位于X染色體上;若F2中白色個體都為雄性,則A/a基因位于X染色體上。
【變式5】上述毛色的遺傳說明基因通過控制______________進而間接控制生物的性狀。上述毛色遺傳表明基因和性狀之間存在的關系是_____________________。
【答案】酶的合成控制代謝過程 兩對基因控制一對相對性狀
筆者所在地區采用全國卷Ⅰ,縱觀歷年全國卷Ⅰ生物遺傳題可以發現有以下幾個特點:
(1)全國卷遺傳題情境新穎,題干文字量不多,圖表呈現信息的方式較少;
(2)設問上較為新穎,綜合性較強,對學生遺傳分析能力考查較為全面深入;
(3)考查內容上,對數學運算的要求逐年降低,對現象分析、實驗設計及相關文字表述的要求在加強。
在學科核心素養方面,教師要特別注意對學生科學思維的考查。對遺傳規律的考查本質上是對學生解釋遺傳學現象和演繹推理能力的考查。孟德爾遺傳規律的發現和摩爾根證明基因在染色體上,都采用了假說-演繹法,這種方法本身就是極具價值的生物科學的方法論之一。因此在平時訓練中,教師要加強這些方面的落實。使教學—練習—高考成為一個矩陣,共同推動學生學科核心素養的形成。
綜上所述,在高中生物二輪復習時間緊、內容多的情況下,教師需要精心安排,突出學科核心概念進行選題。對遺傳模塊的練習,要在把握好題目難度的同時,注重設問的科學性和條理性,強化學生的思維能力和文字表述能力的訓練,從而提升學生的學科核心素養。