對新人教版高中生物學(xué)教材一道習(xí)題參考答案的思考及建議

馮利敏 李秋石

(1.河北省高邑縣第一中學(xué) 河北石家莊 051330)

(2.河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 河北石家莊 050024)

1 習(xí)題及參考答案節(jié)選

教師選擇新人教版普通高中生物學(xué)教材《必修2·遺傳與進化》第二章“復(fù)習(xí)與提高”模塊非選擇題的第1 題。

【例題】下圖是抗維生素D 佝僂病的系譜圖(圖中深顏色表示患者),據(jù)圖回答問題(圖1)。

圖1 抗維生素D 佝僂病的系譜圖

(1)科學(xué)家已經(jīng)確定這種病是顯性基因控制的疾病,你能根據(jù)系譜圖找出依據(jù)嗎?

(2)如果圖中Ⅲ代4 號與正常女性結(jié)婚,要想避免后代中出現(xiàn)患者,可以采取哪種優(yōu)生措施?

參考答案:(1)表現(xiàn)型正常的夫婦,后代均正常;夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2。(或者,已知抗維生素D 佝僂病基因位于X 染色體上,如果致病基因為隱性基因,則Ⅰ-1 的X 染色體應(yīng)攜帶正常的顯性基因,Ⅰ-2 的一對X 染色體上均有致病基因,那么不會出現(xiàn)Ⅱ-3 的患者,也不會出現(xiàn)Ⅱ-7 的正常男性。(2)選擇生男孩。

2 思考及建議

2.1 問題(1)結(jié)論“必然性”分析及改進建議

2.1.1 審視、再思考題目的出發(fā)點

“以核心素養(yǎng)為宗旨”是《普通高中生物學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》的基本理念之一。高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之科學(xué)思維要求“尊重事實和證據(jù),崇尚嚴謹和務(wù)實的求知態(tài)度”。嚴謹主要是指獲取證據(jù)的方法和從證據(jù)到結(jié)論的思維是嚴密的、周全的、無漏洞的;務(wù)實主要是指人的認知符合客觀事物的真實情況。因此,教師審視每一個實際教學(xué)問題時,要用批判性、求實證和重邏輯等科學(xué)思維方法,將其貫穿在整個生物學(xué)教學(xué)的方方面面,使學(xué)生得到持續(xù)性的熏陶和培養(yǎng)。基于這樣的出發(fā)點,教師增大了該題目的思考空間,不局限于出題意圖,還關(guān)注了題目的情境、教材有關(guān)內(nèi)容和參考答案,有了一些新的收獲。

2.1.2 對題目的理解與分析

準確理解題目的背景和考察目的十分重要,否則,就有可能脫離或誤解題目的本意,偏離解決問題的主渠道。例如,有些教師認為教材內(nèi)容“抗維生素D 佝僂病是X 染色體顯性遺傳”不能作為解答題目的事實背景,應(yīng)該需要學(xué)生利用假說-演繹法判斷此家系譜中抗維生素D 佝僂病基因的位置和顯隱性。然而,只在此家系譜中,因為無法排除常染色體隱性遺傳,故學(xué)生無法確定該病為顯性遺傳。因此,抗維生素D 佝僂病,默認為X 染色體顯性遺傳,應(yīng)該作為已知事實背景。此題目意圖在于讓學(xué)生基于高中生物學(xué)知識,以事實為例,運用歸納與演繹等思維方法,為“抗維生素D 佝僂病是顯性基因控制的疾病”提供依據(jù),從而提高學(xué)生的論證能力。

2.1.3 三種論證方法及結(jié)論必然性分析

在此系譜中,要為“抗維生素D 佝僂病是顯性基因控制的疾病”這個結(jié)論提供依據(jù),那么,學(xué)生就應(yīng)該明確:①什么是顯性性狀,有幾種基因型?②在系譜中,顯性遺傳有什么特點?③通過什么方法證明結(jié)論?④得出結(jié)論的必然性有多大?這就要求學(xué)生基于系譜中提供的事實證據(jù),通過分析、比較、質(zhì)疑以及演繹等過程,確定能推出結(jié)論。采用不完全歸納法得到的結(jié)論是或然的;而采用演繹推理和完全歸納的結(jié)論是必然的,因此,學(xué)生可以基于概念通過歸納與演繹推理進行論證。

第一:反證法。這是對于參考答案括號內(nèi)部分的依據(jù)和論證分析。學(xué)生利用“已知抗維生素D 佝僂病基因位于X 染色體上”,通過演繹推理,就可以確定得出“抗維生素D 佝僂病為顯性基因控制的疾病”。因此,結(jié)論是必然的。

第二:歸納法。這是對于參考答案括號前部分的依據(jù)和論證分析。對于人類遺傳病的研究,學(xué)生無法采用雜交實驗的方法來推斷某遺傳病的遺傳方式,只能通過分析家系中該性狀有關(guān)成員的分布,來得出某種遺傳病的遺傳方式或者最可能的遺傳方式。首先,在系譜分析時,要判斷一種性狀的遺傳方式,學(xué)生往往需要分析具有該性狀的許多家系并進行統(tǒng)計處理后才能得到準確的結(jié)論。較大家系的遺傳分析,價值較高。在該家系譜中,“抗維生素D 佝僂病為顯性基因控制的疾病”的遺傳特點:“表現(xiàn)型正常的夫婦,后代均正常;夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2”。其中,“夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2”是“抗維生素D 佝僂病為顯性基因控制的疾病”成立的必要不充分條件,而一個事件的出現(xiàn),應(yīng)至少有一個充分條件或者其所有必要條件出現(xiàn)。其次,在此系譜中,“表現(xiàn)型正常的夫婦,后代均正常”家庭樣本數(shù)為2(Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-1、Ⅲ-2 和Ⅲ-3;Ⅱ-7、Ⅱ-8、Ⅲ-8和Ⅲ-9);“夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2”家庭樣本數(shù)也為2(Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-5、Ⅱ-6 和Ⅱ-7;Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-4、Ⅲ-5、Ⅲ-6 和Ⅲ-7)。可見,樣本家庭數(shù)目少,并且涉及后代的人數(shù)也較少。因此,從個別推出一般性結(jié)論的過程屬于不完全歸納,其結(jié)論是或然的,學(xué)生可以用不完全歸納進行預(yù)測和判斷,但也需要注意存在例外的可能。

因而,“表現(xiàn)型正常的夫婦,后代均正常”和“夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2”,這兩個依據(jù)仍然不能完全推出結(jié)論,只能是部分依據(jù)。根據(jù)充足理由原則,人們在論證中必須為論題提供充足的理由,依據(jù)要真實而且能夠推出論題。教師認為需要盡可能找出更多必要條件,例如,補充“家系譜中連續(xù)三代都有患者”等,使依據(jù)盡可能推出結(jié)論。如果本題要通過歸納顯性遺傳的特點來考查學(xué)生的論證能力,教師建議參考答案表述為:表現(xiàn)型正常的夫婦,后代均正常;夫婦一方是患者,子代患病的概率是1/2;此家系譜中連續(xù)三代都有患者等。

第三:內(nèi)涵法。這是教師增加的依據(jù)和論證分析。基于《必修2·遺傳與進化》教材第四頁可知,在一對相對性狀的雜交實驗中,F1中顯現(xiàn)出來的性狀,叫做顯性性狀,即一般來說,單基因完全顯性遺傳中,雜合子表現(xiàn)的性狀就是顯性性狀。那么,在此家系譜中,如果存在患者為雜合子,則能為“抗維生素D 佝僂病為顯性基因控制的疾病”提供充分條件的依據(jù)。在伴X 染色體遺傳中,男性的X 染色體由母親傳遞而來,并且只能傳給女兒。此系譜中,Ⅱ-6 和Ⅱ-7 的X染色體均由Ⅰ-2 傳遞而來,且患者Ⅱ-6 和正常Ⅱ-7 的X 染色體上分別攜帶抗維生素D 佝僂病基因和正常基因,因此,Ⅰ-2 的X 染色體攜帶抗維生素D 佝僂病基因和正常基因,其為雜合子,且表現(xiàn)型是患者。同理,患者Ⅱ-3 也為雜合子。此外,患者Ⅲ-7 攜帶來自父親的正常基因和來自母親的患病基因,同樣是雜合子。教師基于名詞概念“顯性性狀”的內(nèi)涵,引導(dǎo)學(xué)生由已知條件進行演繹推理,從而確定“抗維生素D 佝僂病是顯性基因控制的疾病”,得出的結(jié)論是必然的。

這三種論證方法得到的結(jié)論的有效性有強有弱。在教學(xué)中,教師需要根據(jù)出題意圖酌情使用。

2.2 問題(3)題目及參考答案分析

2.2.1 “優(yōu)生措施”種類

教學(xué)中,學(xué)生常常問起有哪些“優(yōu)生措施”、是否包括“選擇生男孩”等,由此,下文簡單地對“優(yōu)生措施”進行討論。目前新版教材中并沒有這部分內(nèi)容,教師借鑒了原版教材和一些文獻中的敘述。例如,人教社2004年全日制普通高級中學(xué)生物學(xué)教科書第二冊54頁指出,“目前,我國開展優(yōu)生工作的主要措施有以下幾點,禁止近親結(jié)婚;進行遺傳咨詢;提倡適齡生育;產(chǎn)前診斷”。此外,相關(guān)文獻中也對“優(yōu)生措施”有所闡述,例如,實施“優(yōu)生措施”是為了使每一個家庭出生健康的孩子,還包括:建立并推行優(yōu)生優(yōu)育法規(guī);大力開展遺傳優(yōu)生咨詢,并做好婚前指導(dǎo)工作;加強環(huán)境保護;選擇最有利的受孕時間和孕期保健;以及選擇性流產(chǎn)等。隨著科技的進步,優(yōu)生科學(xué)近年來研究的成就也在不斷更新,如試管受精、人工授精和人工克隆等。可見,“優(yōu)生措施”種類較多,分類標準復(fù)雜,“選擇生男孩”不在于選擇性別,意在遺傳病的預(yù)防。

2.2.2 問題(3)及其參考答案的思考

基于實際教學(xué)中,學(xué)生們往往熱議“為什么能選擇性別”“選擇試管嬰兒行不行”“丁克怎么樣”等,教師認為,從核心素養(yǎng)的角度看,問題(3)的目的在于使學(xué)生科學(xué)思維進階,達到科學(xué)思維劃分水平四:在面對生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題并做出決策時,利用多個相關(guān)的生物學(xué)大概念或原理,通過邏輯推理闡明個人立場。深度的辯證思維、以人為本的生命觀念和富有情懷的社會責(zé)任,融合于此。此題中生活化的問題情境,多層次的思想認知,都閃爍著生物學(xué)靈光。

2.2.3 (3)參考答案改進建議

中國優(yōu)生法制已經(jīng)形成了一套過程化的優(yōu)生手段,這固然在一定程度上保證了人口質(zhì)量,但也產(chǎn)生了諸多問題。截至2018年底,國家衛(wèi)生健康委員會公布的全國經(jīng)批準的輔助生殖機構(gòu)共498 家,目前,輔助生殖機構(gòu)已經(jīng)覆蓋了我國所有省級行政區(qū)域。因此,結(jié)合學(xué)生前認知,如初中遺傳病知識以及社會特殊不法現(xiàn)象“取卵”“供精”“代孕”等,考慮輔助生殖技術(shù)現(xiàn)狀,教師認為,參考答案應(yīng)根據(jù)多元的意識觀念和文化認知,盡量減少與社會道德倫理等問題的碰撞,提出一些合法的切合實際的優(yōu)生優(yōu)育建議。例如,參考答案可以設(shè)置為“響應(yīng)國家人口政策,避免后代出現(xiàn)患者,根據(jù)醫(yī)學(xué)需要,選擇輔助生殖技術(shù)生男孩”。學(xué)生在生活情境中學(xué),運用了審辨批判思維,理解了國家的相關(guān)法律法規(guī),如嚴禁進行非醫(yī)學(xué)需要的胎兒性別鑒定和選擇性別的人工終止妊娠;學(xué)生在生活情境中,合理解決與生物學(xué)相關(guān)的問題,做出合適正確的決策。如果要使留給學(xué)生思考的經(jīng)緯度更深、更廣,教師可以進一步探討問題設(shè)置。