高中遺傳學(xué)知識的“讀薄”和“讀厚”

程銳創(chuàng)

(江蘇省無錫市錫山區(qū)教育局教研室 214101)

高中遺傳學(xué)知識是人教版高中生物學(xué)教材必修2的重要組成部分，在生物高考中有著舉足輕重的作用。從多年高考試卷分析來看，遺傳試題對學(xué)生在遺傳知識的學(xué)科素養(yǎng)以及綜合分析能力有很高的要求。筆者嘗試在教學(xué)過程中，構(gòu)建以“染色體”為主線的教學(xué)體系等方法，把書變薄，同時(shí)運(yùn)用多樣化教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，把書變厚。

1 構(gòu)建知識體系、框架，把書讀薄

1.1 構(gòu)建以“染色體”為主線的知識體系 孟德爾在他著名的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中提出如下假設(shè)：生物性狀是由遺傳因子決定的，遺傳因子是獨(dú)立且互不融合的，其在體細(xì)胞中是成對存在；遺傳因子間存在“顯隱性”關(guān)系；在配子形成過程中成對的遺傳因子分離，而在受精過程中雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，導(dǎo)致成對的關(guān)系又重新建立。1903年薩頓提出假說：基因和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系，基因在染色體上。他認(rèn)為來源于父本和母本的同源染色體在減數(shù)分裂過程中彼此分離、非同源染色體自由組合是孟德爾遺傳定律的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨后，摩爾根通過對果蠅眼色和性別的遺傳分析，第一次把一個(gè)具體的功能基因定位于一個(gè)特定的染色體(X染色體)上。另外，1944年艾弗里等用實(shí)驗(yàn)方法直接證明DNA是遺傳物質(zhì)。由于先進(jìn)的化學(xué)技術(shù)和物理設(shè)備的應(yīng)用，證實(shí)了DNA是染色體的主要成份之一，從而為“染色體”找到了分子生物學(xué)的支持證據(jù)。

由此可見，“染色體”是經(jīng)典遺傳學(xué)中的核心內(nèi)容，為描述細(xì)胞核遺傳物質(zhì)傳遞的遺傳定律奠定基礎(chǔ)。同時(shí)通過遺傳定律的物質(zhì)基礎(chǔ)(即減數(shù)分裂過程)，可運(yùn)用如下思路講解相關(guān)內(nèi)容：①由于染色體是基因的載體，所以每個(gè)基因在染色體上有一個(gè)相應(yīng)的位置，而那些位于同源染色體上相同位置的不同基因稱為等位基因；②一個(gè)生物的基因數(shù)目相對于染色體數(shù)目要多得多，于是一條染色體上具有多個(gè)基因；③從減數(shù)分裂不難理解傳遞的基本單位是染色體而不是基因。據(jù)此進(jìn)一步闡述：基于減數(shù)分裂過程導(dǎo)致每個(gè)配子僅僅只得到同源染色體中的一條染色體。因此，位于同源染色體上的等位基因隨同源染色體的分離而分離 (旨在明確等位基因的分離是遵循分離定律)；位于非同源染色體上的非等位基因則隨著非同源染色體的自由組合而組合，而位于同源染色體上的非等位基因除非通過交換發(fā)生分離，否則將連在一起傳遞(由于傳遞的單位是染色體而不是基因)，這將讓學(xué)生理解非等位基因的傳遞要么遵循自由組合定律，要么遵循連鎖遺傳定律(簡要介紹，因?yàn)槿私贪娌簧婕盎蜻B鎖遺傳定律)，進(jìn)而結(jié)合減數(shù)分裂和隨機(jī)受精過程讓學(xué)生明白為什么同一個(gè)物種中不同個(gè)體之間會(huì)存在表現(xiàn)型上的差異。

基于以上分析，遺傳定律是描述基因在從親代向子代傳遞過程中所遵循的法則，也是生物多樣性產(chǎn)生的重要根源。然而，基因又是怎樣控制性狀的？由此延伸到基因表達(dá)內(nèi)容的教學(xué)。

1.2 構(gòu)建“基因表達(dá)”的知識框架 利用克里克預(yù)見的遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，強(qiáng)調(diào)遺傳信息的各種傳遞途徑。遺傳信息從DNA流向DNA時(shí)，因?yàn)镈NA分子獨(dú)特的雙螺旋，以及堿基互補(bǔ)配對原則，保證了信息傳遞的準(zhǔn)確性，據(jù)此提出DNA結(jié)構(gòu)模型的發(fā)現(xiàn)過程，并通過制作模型進(jìn)一步把握其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及如何準(zhǔn)確的復(fù)制。通過動(dòng)畫、教具結(jié)合講解遺傳信息從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)(即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯)，并讓學(xué)生知道隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，傳統(tǒng)中心法則的不足逐步得到修正和完善。從而明確基因?qū)π誀羁刂频淖饔媚Ｊ絼澐譃榛虻闹苯幼饔煤烷g接作用。運(yùn)用“種瓜得瓜”“種豆得豆”的常識和同一果樹上的果實(shí)有著不同的大小等一些生活小知識，讓學(xué)生理解一個(gè)特定性狀的表達(dá)是其遺傳基礎(chǔ)和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。還要讓學(xué)生明確，基因控制性狀表達(dá)仍然遵循遺傳定律，這就可以把基因的傳遞和表達(dá)調(diào)控聯(lián)系起來。

1.3 闡述遺傳物質(zhì)的改變和生物多樣性的知識網(wǎng)絡(luò) 變異是生物進(jìn)化的內(nèi)在動(dòng)力。根據(jù)變異的來源(生物遺傳過程中由減數(shù)分裂所引起的或生物在生長過程中由環(huán)境所引起的)，結(jié)合減數(shù)分裂過程進(jìn)行如下講解：①由于非同源染色體的自由組合，產(chǎn)生大量來自不同親本染色體組合方式的配子類型；②雌雄配子的隨機(jī)受精將進(jìn)一步產(chǎn)生數(shù)目更加巨大的不同染色體組合方式的受精卵類型；③減數(shù)分裂過程中同源染色體片段的交叉互換導(dǎo)致的多樣性，這是解釋同一物種不同個(gè)體間表現(xiàn)型差異的內(nèi)在遺傳因素；④由于生物在生長和繁殖過程中不可避免地受到環(huán)境中的物理或化學(xué)因素的影響，造成個(gè)體與該物種的其他正常個(gè)體之間產(chǎn)生表現(xiàn)型差異，這就是導(dǎo)致生物變異的外在因素。隨后，明確這些變異分為：以基因組為單位發(fā)生改變、以染色體為改變單位、以染色體片段為變化單位、以基因?yàn)樽兓瘑挝?、以堿基為變化單位等。這樣，學(xué)生就能對生物產(chǎn)生變異的遺傳因素具有一個(gè)較為全面、系統(tǒng)的理解。

2 多樣化教學(xué)方法，把書讀厚

2.1 多樣化教學(xué)方法激發(fā)主動(dòng)學(xué)習(xí)，把書讀厚 教師的教學(xué)方法和技藝是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要因素。遺傳知識有較強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)物展示具有較強(qiáng)的直觀性，可激發(fā)主動(dòng)學(xué)習(xí)。于是可以通過實(shí)踐、實(shí)物展示讓學(xué)生“身臨現(xiàn)場”，從而講解遺傳知識的一些基本概念、知識聯(lián)系等，如利用班內(nèi)學(xué)生有無耳垂、單雙眼皮、是否卷舌；購買的各種豌豆豆莢等來講解性狀、相對性狀。如果是農(nóng)村中學(xué)，可以預(yù)先準(zhǔn)備某養(yǎng)豬農(nóng)場中一胎多個(gè)豬崽的視頻和圖片，展示同一群體中不同個(gè)體的表現(xiàn)差異這一事實(shí)，依此變異現(xiàn)象來分析產(chǎn)生這些差異的遺傳學(xué)原因：分別來源于父本和母本的同源染色體上相應(yīng)位置攜帶有不同的等位基因所致，進(jìn)而回憶遺傳定律以及等位基因和非等位基因?qū)π誀畹目刂频戎R，以便讓學(xué)生感覺到遺傳知識并非高深莫測，它與我們的現(xiàn)實(shí)生活并不遙遠(yuǎn)，從而有效避免課堂教學(xué)的枯燥無味。另外，也可用紅色和黃色橡皮泥作為教具，建立減數(shù)分裂過程中染色體變化的模型，從而讓學(xué)生理解一些基本的概念、染色體數(shù)量變化等知識。

教師應(yīng)該具備開放的思維能力，對教學(xué)難點(diǎn)通過提問式和啟發(fā)式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、學(xué)習(xí)。例如，通過多媒體展示減數(shù)分裂第一次分裂與有絲分裂后期染色體行為上的差異，向?qū)W生提出一些具有思考價(jià)值的內(nèi)容：如為什么同源染色體在減數(shù)分裂的前期要聯(lián)會(huì)，這種排列與后期的分裂是否有內(nèi)在聯(lián)系；同源染色體形態(tài)與行為之間的差異又如何解釋；X染色體和Y染色體從形態(tài)角度分析，二者不應(yīng)該稱為同源染色體，那么如何判斷它們是否屬于同源染色體……

2.2 生活常識和其他學(xué)科知識激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，把書讀厚 生活是教育的基礎(chǔ)，豐富多彩的生活現(xiàn)象為課堂教學(xué)提供鮮活的素材。例如，基因表達(dá)的教學(xué)中，以借用每個(gè)人都可能曾經(jīng)有過的經(jīng)歷：父母的親戚和朋友經(jīng)常會(huì)說我們在哪些方面像父親而在另外的方面像母親。然后提出為什么像，為什么不像，其直接原因是什么，根本原因是什么，從而將基因表達(dá)的研究對象與任務(wù)簡化為研究“像”與“不像”的問題。學(xué)生乍一看，感覺也不復(fù)雜，并且也有趣。據(jù)此，用專業(yè)術(shù)語代替口語；“像”即為“遺傳”，而“不像” 即為“變異”，這樣就把日常生活和課堂教學(xué)有機(jī)地聯(lián)系在一起。

也可以用其他學(xué)科的思維來講解遺傳知識。眾所周知，生命科學(xué)的研究已進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，可以用數(shù)學(xué)的知識去研究生物的遺傳及表達(dá)等。據(jù)此，在講解基因控制性狀時(shí)，可以把基因與性狀之間的關(guān)系理解為：以基因?yàn)樽宰兞亢托誀顬橐蜃兞康暮瘮?shù)映射關(guān)系，而映射的法則是控制該性狀的等位基因和非等位基因間的相互作用。另外，也可用數(shù)學(xué)上有條件的排列組合講解其減數(shù)分裂和配子形成的過程，能較好地讓學(xué)生明白減數(shù)分裂與遺傳多樣性的關(guān)系。不難發(fā)現(xiàn)，靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)上的一些知識，能豐富遺傳的課堂教學(xué)，堅(jiān)持學(xué)科間知識點(diǎn)的銜接是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要途徑。

3 對“把書讀薄和把書讀厚”教學(xué)的思考

顯然，高中遺傳學(xué)知識的課堂教學(xué)應(yīng)該以染色體及遺傳定律為主線，給學(xué)生構(gòu)建一個(gè)較為完整的知識網(wǎng)絡(luò)體系，讓學(xué)生理解遺傳知識的內(nèi)涵和外延，使其能利用各種教學(xué)資源來進(jìn)行主動(dòng)性學(xué)習(xí)。學(xué)生的好奇心和求知欲是創(chuàng)新性思維發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，教師要喚起學(xué)生的好奇，給學(xué)生更多自我展現(xiàn)的機(jī)會(huì)。如果教師只管講解盡可能多的遺傳知識，不僅不能取得良好的教學(xué)效果，還使學(xué)生對難于理解的遺傳學(xué)知識缺乏興趣，產(chǎn)生畏難情緒。因此，提倡高中生物學(xué)一線教師應(yīng)該在課堂上和學(xué)生一起把遺傳學(xué)知識的核心內(nèi)容高度濃縮，構(gòu)建簡明扼要的網(wǎng)絡(luò)體系，有效地把書讀??；同時(shí)也要注意給學(xué)生提供思路，學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，做到有能力把書讀厚，從而真正實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與學(xué)生能力培養(yǎng)的統(tǒng)一。