運用高考試題培養批判性思維的高三一輪復習課——以“染色體變異”一節為例

許 婷 梁銀玲

（廣東省中山市第二中學 廣東中山 528429）

《中國高考評價體系》提出高考考查內容包括核心價值、學科素養、關鍵能力和必備知識，批判性思維既屬于學科素養中的科學思維，也屬于關鍵能力中的思維認知能力群，是高考考查的重點。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《課程課標》）凝練了生物學學科核心素養和制定了學業質量標準，多處體現了對批判性思維的培養與評價，是教學中的重點。

1 批判性思維

批判性思維是一種無論學習還是生活都需要的、普通的、常見的思維，有助于學生從紛繁信息中甄選出有價值的內容、形成自己的觀點并做出合理評價和決策。批判性思維因引入時翻譯為“批判”，容易令人聯想到否定、質疑。批判性思維其實不是“責難對方的思維”，其目的不是“否定”。德爾菲報告（Delphi Report）中提出，批判性思維是有目的的、反思性的判斷力，表現為通過對證據、概念、方法、情境和標準給予縝密而公允的考察，來決定相信什么或做什么。其本質是一種審慎的思考的能力或傾向。批判性思維能力包括解釋、分析、評價、推論、說明、自我調節。

2 批判性思維在高考試題中的考察

高考試題是在《中國高考評價體系》和《課程課標》指導下命制的，引導教學是高考的核心功能之一。2020年全國Ⅰ卷第31題第（4）問“該實驗的研究意義是什么”，2020年全國Ⅱ卷第38題第（3）問“若要利用生物來回收污水中的銅、鎘等金屬元素，請提供一個方案”，2020年全國Ⅲ卷第32題第（1）問“在普通小麥的形成過程中，雜種一高度不育的原因是什么”，均在具體情境中考查學生的分析、評價和推論等批判性思維能力，釋放了強烈信號，提供了重要的教學導向。

3 運用高考試題培養批判性思維

高三學生儲備了一定的生物學知識，初步建立了知識體系，并具備一定的學習經驗。教師在教學中，要挖掘教學資源，運用教材、試卷、習題等，引導學生對生物學現象、規律、研究方法、科學史等進行縝密思考和評估，設置批判性思維環節、進行思辨性案例訓練，對于提升學科素養和高考備考具有重要意義。高考試題以素養立意，情境新穎、取材平實、思維含量豐富，是培養批判性思維的良好載體，筆者嘗試聯系相應知識點，對2020年高考試題進行創造性發掘，利用“質疑—求證—判斷”學習模型（圖1），培養學生的批判性思維，以期提高學生的生物學學科核心素養，做到充分有效的備考。

圖1 “質疑—求證—判斷”學習模型

4 以高三一輪復習課“染色體變異”為例

4.1 情境導入——設問導課、埋下伏筆

教師創設情境：隨著2018年一部電影《我不是藥神》的大熱，慢粒白血病進入了人們的視野。慢粒白血病又稱慢性粒細胞白血病，是一種由多能干細胞轉化而來，以骨髓粒細胞系統無限制性增生及部分分化為特征的白血病。患者異常的白細胞中第9號染色體長臂上的一部分，與第22號染色體長臂上的一部分進行了交換，結果導致前者變長，后者變短，出現染色體異常（圖2）。教師展示圖片，引導學生回憶這屬于染色體異常中的哪一種類型，導入復習課，并為后續學習埋下伏筆。

圖2 慢粒白血病患者的染色體異常

4.2 試題導向——“質疑—求證—判斷”培養批判性思維

教師引導學生明確知識點所在知識地圖中的位置，從而領會必修2教材第一章～第七章編排體系的設計思路：人類怎樣認識到基因的存在？→基因在哪里？→基因是什么？→基因怎樣行使功能？→基因在傳遞過程中怎樣變化？→變異在實踐中的運用→生物進化過程中基因頻率如何變化？教師促使學生意識到“基因”是貫穿必修2整本書的主線，理解基因突變和基因重組是分子水平上的變異，染色體變異則是細胞水平上的變異，領會變異的本質是基因在傳遞過程中發生的變化。

4.2.1 環節1——探究染色體“重復”和“缺失”的成因之一

教師展示例1，引導學生思考并回答問題。

【例1】（2020·山東卷·6）在細胞分裂過程中，末端缺失的染色體因失去端粒而不穩定，其姐妹染色單體可能會連接在一起，著絲點分裂后向兩極移動時出現“染色體橋”結構，如圖3所示。若某細胞進行有絲分裂時，出現“染色體橋”，并在兩著絲點間任一位置發生斷裂，形成的兩條子染色體移到細胞兩極。不考慮其他變異，關于該細胞的說法錯誤的是 （ ）

圖3 “染色體橋”結構示意圖

A.可在分裂后期觀察到“染色體橋”結構

B.其子細胞中染色體的數目不會發生改變

C.其子細胞中有的染色體上連接了非同源染色體片段

D.若該細胞基因型為Aa，可能會產生基因型為Aaa的子細胞

參考答案：C。

教師引導學生聯系所學知識，圖3所示可產生的染色體變異類型。學生思考后得出：染色體橋”斷裂后仍然形成兩條染色體，應為染色體結構變異。教師引導學生質疑：經過有絲分裂，理論上子細胞基因型也應為Aa，Aaa中多出的一個a從何而來？學生進行求證：“染色體橋”會在兩著絲點間任一位置發生斷裂，斷開后的形成的兩條染色體長度可能不等，因此所含基因數也不同，出現一條染色體上含有兩個a，而另一條染色體則少了一個a。由此，學生作出判斷：圖示可能導致子細胞發生染色體結構變異，分別為“重復”和“缺失”。

4.2.2 環節2——思考染色體結構變異會不會改變基因的內部結構

教材中提到：“染色體結構的改變，會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生改變，而導致性狀的變異”。教師要求學生回顧電影《我不是藥神》中提到的慢粒白血病，再次展示圖2，并提出問題：慢粒白血病患者染色體的斷裂有什么特別之處？學生思考回答：第9號染色體上Abl1基因和第22號染色體BCR基因均從基因內部發生斷裂。教師引導學生質疑：白細胞惡性增殖的原因是什么？學生進行求證：兩條染色體上發生交換的斷點部位恰巧都在兩個基因的內部，交換之后，在嵌合的22號染色體上出現了一個融合基因——CR-Abl基因，其指導合成的嵌合蛋白BCR-Abl會使細胞不斷分裂增殖，病人造血細胞出現異常，不受控制地生產出了大量的粒細胞，擠壓了正常造血細胞的生存空間，最終免疫機能喪失，導致病人死亡。由此，學生作出判斷：染色體結構變異除了會改變染色體上基因的數目或順序，還可能會改變基因的內部結構。

4.2.3 環節3——探究染色體數目變異之“個別”染色體數目增加或減少的原因

教師展示例2，引導學生思考并回答問題。

【例2】（2020·江蘇卷·32題節選）已知黑腹果蠅的性別決定方式為XY型，偶然出現的XXY個體為雌性可育。黑腹果蠅長翅（A）對殘翅（a）為顯性，紅眼（B）對白眼（b）為顯性。現有兩組雜交實驗結果如圖4所示。

圖4 雜交實驗結果示意圖

（3）實驗②F1中出現了1只例外的白眼雌蠅，請分析：

Ⅰ.若該蠅是基因突變導致的，則該蠅的基因型為______________________________________。

Ⅱ.若該蠅是親本減數分裂過程中X染色體未分離導致的，則該蠅產生的配子為_______________________。

參考答案：XbXbXbXb、Y、Xb、XbY

教師在學生思考該題后，追問：第Ⅱ問中，這只例外的白眼雌蠅基因型是什么？學生討論后，回答：該蠅為白眼雌蠅，結合題中的XXY為雌性可育，該蠅基因型應為XbXbY。教師引導學生質疑：該蠅是其父本還是母本在減數分裂過程中由于X染色體未分離導致的？學生進行求證：由于父本基因型為XBY，母本基因型為XbXb，若是父本在減數第一次分裂過程中染色體未分離，則該蠅為XBXbY，紅眼，與題意不符；應是母本在減數第一次分裂或減數第二次分裂過程中X染色體未分離導致。由此，學生作出判斷：X染色體未分離是導致子代“個別”染色體數目增加或減少的原因。

4.2.4 環節4——深度理解用秋水仙素人工誘導多倍體的原理

教師展示例3，引導學生思考并回答問題。

【例3】（2020·天津卷·15節選）某植物有A、B兩品種。科研人員在設計品種A組織培養實驗時，參照品種B的最佳激素配比（表1）進行預實驗。

表1 品種B的最佳激素配比

據表回答：

（5）在______階段用秋水仙素對材料進行處理，最易獲得由單個細胞形成的多倍體。

參考答案：Ⅰ。

教師深度追問：用秋水仙素人工誘導幼芽或根形成的多倍體，是單個細胞形成的多倍體嗎？學生思考回答：幼芽或根已分化，其誘導獲得的多倍體不是由單個細胞形成的。教師引導學生質疑：愈傷組織與幼芽和根的最大區別是什么？學生進行求證：愈傷組織經脫分化步驟得來，是一團具有分生能力的薄壁細胞，分裂能力旺盛，相較于Ⅱ階段的幼芽和Ⅲ階段的根，愈傷組織分化程度更低、全能性更高、分裂能力更強。由此，學生作出判斷：秋水仙素作用于分裂能力旺盛的薄壁細胞，抑制其紡錘體的形成，更容易獲得由單個細胞形成的多倍體。

4.2.5 環節5——探析多倍體結實率低和單倍體高度不育的原因

教師展示例4，引導學生思考并回答問題。

【例4】（2020·全國Ⅲ·32節選）普通小麥是目前世界各地栽培的重要糧食作物。普通小麥的形成包括不同物種雜交和染色體加倍過程，如圖5所示（其中A、B、D分別代表不同物種的一個染色體組，每個染色體組均含7條染色體）。在此基礎上，人們又通過雜交育種培育出許多優良品種。回答下列問題：

圖5 普通小麥的形成過程

（1）在普通小麥的形成過程中，雜種一是高度不育的，原因是_______________________。

參考答案：無同源染色體，不能進行正常的減數分裂。

教師提出問題，引導學生思考：為什么大部分常見生物都是二倍體？學生思考后，回答：二倍體生物有兩個同源的染色體組，可正常聯會，進行正常的減數分裂。教師引導學生質疑：多倍體發育遲緩、結實率低和二倍體的單倍體植株弱小、高度不育的原因是什么？學生進行求證：多倍體的多條同源染色體在聯會時，易出現多價體，聯會和分離均容易出現異常，致使配子可能含有不正常的染色體數，因此育性差，結實率低。二倍體的單倍體植株則無同源染色體，減數分裂異常，高度不育。由此，學生作出判斷：多倍體結實率低與單倍體高度不育的原因都與同源染色體的聯會和分離出現異常有關。

4.3 概念整合——復盤知識、建構體系

孤立的生物學概念的教學價值非常有限，每一個生物學概念只有在與其相關的概念發生聯系時才能體現出更重要的價值，即被整個概念體系賦予意義。通過繪制概念圖總結可遺傳變異包括哪些內容，幫助學生建構概念網絡，厘清概念之間的聯系，完成對概念的意義建構（圖6）。

圖6 關于可遺傳變異的概念圖

5 結語：從“技能”到“傾向”

科學教育的目的是培養知情的決策者，使學生具有進行正確決策的知識基礎和能力。縱觀近年高考生物試題，越來越注重包括批判性思維在內的科學思維的考查。因此，教師在高三一輪復習中應注意：①要注重提升教師自身的批判性思維意識。一個較少用批判性思維思考的教師是很難在課堂上開展批判性思維教學，教師應從自身做起，提升自身的批判性思維意識。②要注重培養批判性思維傾向。批判性思維包括批判性思維技能和批判性思維傾向，傾向是前提和基礎，技能是核心和關鍵。有了質疑、開放、探究和反思等批判性思維傾向，才有可能在生物學學習中運用提問、論證、闡釋和自我調整等批判性思維技能。日常教學過程中，除挖掘教學資源、創設情境培養學生的批判性思維技能外，教師還應潛移默化培養學生的批判性思維傾向，將這種思維方式延伸到日常生活中，使其成為學生的“第二天性”，既能做到積極有效備考，也能使其終生受益。