高考生物學遺傳實驗題之思維引導與應對策略

荊永濤 王海

作為自然科學的生物學以觀察和實驗為本，大部分高考題可歸結為實驗題，下文主要討論實驗設計和實驗分析類的非選擇題。此類試題對大部分考生來說難度大，不易得分，但能很好地考查學生學科素養和關鍵能力，且區分度和信度高，故多年來作為常見題型被沿用至今?，F從實驗設計和實驗分析2個維度，對近年的高考生物學遺傳實驗題進行探討，以期從思維方法的層面探求破解高考實驗題的應對策略，力求在教學中落實《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的理念，體現《中國高考評價體系》的精神。

1 研究1對等位基因的遺傳學實驗設計

與遺傳學內容有關的高考題多涉及基因的分離定律和自由組合定律及伴性遺傳等問題。遺傳題多是“三定一求”：定顯隱、定位置、定親本（基因型），求子代（表現型及比例）。學生覺得遺傳題較難，多因不能透過復雜的情境，獲取有效信息理順復雜的邏輯關系，并綜合應用所學生物學原理、方法去分析和論證，進而透過現象抓本質。假說一演繹法是探究遺傳學等未知問題的成熟思路，遺傳圖解是分析遺傳現象的基本方法，但是許多學生不能靈活地運用。

遺傳的實質是親本通過減數分裂產生配子.配子隨機結合形成合子，合子發育為子代，即遺傳物質通過配子傳給子代。所以在解決遺傳題時，教師要提醒學生關注配子這個核心環節。涉及1對等位基因的遺傳題的解答，表1所示的6種情況是解題的基本思路。

【例1】（2018.全國卷·節選）果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體。己知控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上。某小組用一只無眼灰體長翅雌蠅與一只有眼灰體長翅雄蠅雜交，雜交子代的表現型及其比例見表2。

回答下列問題：

（1）根據雜交結果，_______（填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上。若控制有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，根據上述親本雜交組合和雜交結果判斷，顯性性狀是____，判斷依據是________。

（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用表2中雜交子代果蠅為材料設計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性（要求：寫出雜交組合和預期結果）。

思維方法引導：

對（1）題的思考遵循以下過程。①審題：研讀情境，整合信息。只考慮1對相對性狀，若親本為無眼雌蠅×有眼雄蠅，則F1中個體為有眼與無眼，其比例為1：1，且雌雄各1/2，與性別無關?？刂朴醒酆蜔o眼性狀的基因不論是位于常染色體，還是位于X染色體上，均會出現此結果，因此不能判斷基因位置。②假設：利用假說一演繹法探未知。若控制有眼/無眼性狀的基因（用E/e表示）位于X染色體上，任務是判定顯隱性。先假設有眼為顯性，則親本為XeXe（無眼雌蠅）XXEy（有眼雄蠅），再利用遺傳圖解演繹推理。③推理：利用遺傳圖解，思考問題。有眼為顯性時，則在F1中個體有雌性有眼（XEXe）和雄性無眼（XeY），其比例為1：1。這顯然與表2信息矛盾，因此有眼為顯性的假設不成立。再假設無眼為顯性，因后代有性狀分離，則親本為XEXe（無眼雌蠅）xXcy（有眼雄蠅），F1中個體有雌性有眼、雌性無眼、雄性有眼和雄性無眼，其比例為1：1：1：1，與表2完全一致。綜上，顯性性狀只能是無眼。④作答：反推正寫，進行答題。題中明確要求據親本雜交組合和結果判斷，答案是“只有當無眼為顯性時，子代雌雄個體中才都會出現有眼與無眼性狀的分離”。此處常見的失分答案是“雜交后代中出現了性狀分離”。這不僅僅是答案不規范的問題，其實緣于學生既不能準確把握命題意圖，又未掌握正確的邏輯思維方法，與語言表達能力無關。

對（2）題的思考遵循以下過程。①審題：若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，Fi中雌雄個體中都出現有眼與無眼的性狀且比例為1：1，符合表1中的⑤，則子代中的顯性個體必定全為雜合體（Ee），隱性個體全為純合體（ee）。②假設：任務是設計雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性。假設無眼是顯性性狀，則子代無眼個體基因型為Ee，有眼個體基因型是ee;反之，假設無眼是隱性性狀，則子代有眼基因型為Ee，無眼個體基因型是ee。若讓子代相互雜交，2種假設的雜交結果都是表1中的⑤，由后代表現型無法進行顯隱性判斷，因此考慮讓其分別自交。③推理：若無眼是顯性性狀，則子代中的無眼基因型全為Ee，有眼基因型是ee。讓其分別自交：EexEe，后代基因型為EE：Ee：ee，其比例1：2：1，表現型為無眼：有眼，其比例為3：1;eexee，后代全為有眼（ee）。④作答。

參考答案：雜交組合：無眼×無眼。預期結果：若子代中無眼：有眼為3：1，則無眼為顯性性狀;若子代全部為無眼，則無眼為隱性性狀預期結果：若子代中有眼：無眼為3：1，則有眼為顯性性狀;若子代全部為有眼，則有眼為隱性性狀）。2研究2（多）對等位基因的遺傳學實驗設計

【例2】（2017.全國.32節選）己知某種昆蟲的有眼（A）與無眼（a）、正常剛毛（B）與小剛毛（b）、正常翅（E）與斑翅（e）這三對相對性狀各受一對等位基因控制?，F有三個純合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不發生染色體變異和染色體交換，回答下列問題：

（1）若A/a、B/b、E/e這三對等位基因都位于常染色體上，請以上述品系為材料，設計實驗來確定這三對等位基因是否分別位于3對染色體上（要求：寫出實驗思路、預期實驗結果、得出結論）。

思維方法引導：

對此題的思考遵循以下過程。①審題：3對相對性狀分別由位于常染色體上3對等位基因控制且有aaBBEE、AAbbEE、AABBee 3個純系（不考慮染色體變異和染色體交換），用這三個品系設計實驗探究這三對等位基因是否分別位于3對染色體上。3個品系中每兩個品系間有2對基因不同，均為雙顯性一隱性性狀，若這兩對基因位于兩對同源染色體上，則遵循自由組合定律，否則為連鎖遺傳。若任意2對等位基因都分別位于2對同源染色體上，這3等位基因分別位于3對同源染色體上。

②假設與推理：假設A/a和B/b位于2對同源染色體上，由遺傳圖解推理，aaBBEE與AAbbEE雜交后得到Fi，讓Fi的雌、雄個體相互交配，則F2的后代性狀為有眼正常剛毛、有眼小剛毛、無眼正常剛毛、無眼小剛毛，其比例為9：3：3：1。同理，aaBBEE與AABBee、AAbbEE與AABBee雜交后得到F1，F1的雌、雄個體相互交配，F2中都將出現4種表現型，且為9：3：3：1的分離比。這說明A/a、E/e與B/b任意2對等位基因均位于兩對染色體上，這三對等位基因位于3對同源染色體上，否則可以確定這三對等位基因不是位于3對染色體上。

③作答。

參考答案：（1）選擇①×②、②×③、①×③三個雜交組合，分別得到Fi和F2，若各雜交組合的F2中均出現4種表現型，且比例為9：3：3：1，則可確定這三對等位基因位于三對染色體上;若出現其他結果，則可確定這三對等位基因不是位于三對染色體上。

3 染色體變異

【例3】（2014.山東卷）果蠅的灰體（E）對黑檀體（e）為顯性;短剛毛和長剛毛是一對相對性狀，由一對等位基因（B、b）控制。這兩對基因位于常染色體上且獨立遺傳。

（4）灰體純合果蠅與黑檀體果蠅雜交，在后代群體中出現了一只黑檀體果蠅。出現該黑檀體果蠅的原因可能是親本果蠅在產生配子過程中發生了基因突變或染色體片段缺失?，F有基因型為EE、Ee和ee的果蠅可供選擇，請完成下列實驗步驟及結果預測，以探究其原因（注：一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死;各型配子活力相同）。

實驗步驟：①用該黑檀體果蠅與基因型為的果蠅雜交，獲得F1;

②F2自由交配，觀察、統計F2表現型及比例。

結果預測：I.如果F2表現型及比例為_______，則為基因突變;

Ⅱ.如果F2表現型及比例為_______ ，則為染色體片段缺失。

思維方法引導：

①審題：若該黑檀體果蠅為基因突變所致，其基因型為ee，若是染色體片段缺失（用O表示因染色體片段缺失E基因丟失）所致，其基因型可表示為eO。如果選擇基因型為ee的黑檀體與之雜交，因子代全為黑檀體不能做出任何判斷。所以可選擇基因型為EE（或Ee）的灰體果蠅與之雜交，通過觀察統計后代的表現型及其比例進行判斷。

②假設：可分別假設該黑檀體果蠅基因型是ee或eO，讓其與EE（或Ee）雜交，因通過F1不能做出判斷，再分析F2表現型及比例進行判斷。

③推理：

思路1：與基因型為EE的灰體果蠅雜交。

若為基因突變，則親本為ee、EE，Fi的基因型為Ee，F2基因型為EE、Ee、ee（l：2：1），子代表現型灰體、黑檀體（3：1）。

若為染色體片段缺失，則親本eOxEE，Fi基因型為EO、Ee（1：1）。Fi產生的雌、雄配子基因型E、e、O（2：1：1），雌、雄配子隨機結合后，F2基因型及比例見表2。

由于一對同源染色體都缺失相同片段時胚胎致死，因此基因型為OO的個體不存在，F2表現型為灰體：黑檀體（4：1）。

思路2：與基因型為Ee的灰體果蠅雜交

若為基因突變，則親本為ee. Ee，Fi的基因型為Ee、ee（l：1）。Fi產生的雌、雄配子基因型E、e（l：3），則F2表現型為灰體、黑檀體（7：9）。

若為染色體片段缺失，則親本為eOxEe，F1的基因型為Ee、ee.EO、e0（1：1：1：1）。Fi雌、雄配子均為E：e：O（1：2：1），雌、雄配子隨機結合，F2表現型為灰體、黑檀體（7：8）。

④作答。

參考答案：

答案一：①EE I.灰體：黑檀體=3：1Ⅱ.灰體：黑檀體=4：1

答案二：①Ee I.灰體：黑檀體=7：9Ⅱ.灰體：黑檀體=7：8

4 應對策略

高考重點考查學生是否會學習、善思考、能探究、準表達，并考查學生具備的高中基礎知識，即必備知識是基礎，關鍵能力是重點，學科素養是目標，核心價值是引領，實驗僅作為命題情境來考查學科核心素養。教師指導學生復習時，需要把實驗題融入高考評價體系框架之下，多做思維方法方面的引導與訓練：

（1）教師要指導學生認真研讀情境，綜合題目信息，建立試題與教材相關知識的聯系。教師要引導學生認真研讀題目，進行信息的篩選、轉化、加工和重新整合，從試題中獲取對解題有用的關鍵信息，發現隱含條件;對原因與結果、部分與整體、現象與本質、條件與過程、結果與結論等相關的原理進行結構化理解，將新信息納入生物學的知識結構和學科體系之中，并作為進一步判斷與邏輯推理的依據。

學生的學習狀況最終以試題答案的形式呈現，所以學生如何作答十分關鍵。所有的高考題都應能夠且必須能夠用課本中學過的或試題中出現的理論和方法破解，答案一定是課本或試卷中出現過的概念、原理、過程、方法、理論等的再次呈現，即答案常在課本、試卷、二者間三處求。

（2）教師要重視培養學生的學科素養，訓練假說演繹、邏輯推理等科學思維方法，提高學生解決問題的能力。教師要從試題的任務、問題出發，把握命題意圖，引導學生積極合理地組織、調動多種相關知識與能力，以生物學獨特的視角去尋求解決實際問題、完成試題任務的方法和途徑;通過假說一演繹法探究新問題，找到新規律、得到新結論等。

（3）教師要重視培養學生對必備知識的深度思考及語言表達能力。高考題更注重考查邏輯思維和逆向思維，教師要引導學生從縱向與橫向、正向與反向等多個角度及問題的不同層次的多個維度去進行有依據的思維判斷和推理論證，體現實證精神;嘗試選用抽象的概念來說明事物的本質特征和內在聯系，利用多個相關的生物學大概念或原理，通過邏輯推理闡明自己的觀點;通過逆向的反思，去尋求解決問題的途徑，用辯證的、系統的、開放性的思維方式從整體把握事物的本質，把一道試題作為系統進行整體分析，完成對知識的整合與遷移;準確地用文字、符號、圖表、數據等對具體的問題加以準確、嚴謹、簡潔的表述，揭示生命現象本質屬性和生命活動內在規律，做出完美的高考答卷。

中國高考評價體系明確“四層”是高考考查的內容，以能體現核心價值的問題情境考查學科素養，對學科素養的考查落腳于關鍵能力，必備知識是能力的基礎。在必備知識基礎之上，教師要不斷地提高學生獲取知識、解決問題和思維表達的能力，努力培育學生高水平的學科核心素養，并引導學生承擔生物學學習者應承擔的社會責任，為學生在高考中取得優異的成績奠定堅實的基礎。

參考文獻：

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[2] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[s].北京：人民教育出版社，2020.

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