理性思維引導下的遺傳規(guī)律計算題解題策略

陳頡

[摘 要] 基于理性思維的試題命制和解題訓練，相互促進，共同進化，終極目標是培養(yǎng)學生的思維品質和創(chuàng)新精神，需要廣大研究者和教師共同貢獻智慧、積極實踐和深入探討。

[關鍵詞] 高中生物；理性思維；遺傳規(guī)律；計算題

自2014年《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》頒布，和2016年“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)”提出以來，圍繞各學科核心素養(yǎng)的新課程改革逐漸展開。生物學核心素養(yǎng)包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任。當前的一個主流觀點認為，以上要素既具有內在聯系和學科價值，又具有跨學科性質。同時，在高考命題中，既要考察四個素養(yǎng)的不同層次，又要著重考察理性思維和科學探究。

高中生物教學中，遺傳規(guī)律計算題對學生的理性思維能力與數學運算能力有較高要求，一直是課堂教學的重點和難點，同時也是高考題型的熱點。筆者以一道涉及遺傳規(guī)律計算的常見習題為例，談一談以理性思維引導解題訓練的實踐與思考。

例題1∶玉米植株的性別決定受兩對基因（B-b，T-t）的支配，這兩對基因位于非同源染色體上。玉米植株的性別和基因型的對應關系如下表∶

若BbTt的玉米植株作親本，自交得F1，讓F1中的雌雄同株異花植株自由交配，則F2中雌雄株的比例是：

A. 9∶7 B. 3∶1 C. 9∶8 D. 13∶3

一、例題分析

本題的原型為2008年廣東高考的一道非選擇題，原題的設問在現在看來難度不大，后被某同仁修改為選擇題，并在全國各地多份復習題或模擬題中出現。本題的主流解法很明確，既然是“相互交配”，順理成章采用配子法，但這并非唯一或最快的方法。

二、解題方法

（一）估算法

在教學實踐中，筆者要求學生必須在3分鐘內解出此題，大多數學生表示這是不可能完成的任務，甚至有相當一部分學生5分鐘后也沒有得到正確答案，而筆者認為這已經是選擇題解題時間可以容忍的上限了。實際上，此題可以通過數學分析和選項比較，快速得到正確答案。在BbTt自交的后代中，B__T__的空格上B與T出現的幾率、b與t出現的幾率都是相等的，這一結論可由棋盤圖法驗證，并在一定量的訓練后形成規(guī)律性認知。由這樣的B__T__自由交配，則雄株bbT__與雌株中B__tt出現的幾率也是相等的。這樣，雌雄株出現幾率的差值僅為bbtt出現的幾率。同樣，由規(guī)律性認知，bbtt出現的幾率在所有基因型中一般是最小的。由上分析，本題B、D兩項因雌雄比例相差過大，可被直接排除，而A選項9∶7的比例在高中生物習題一般僅見于雙雜合子BbTt自交后代的性狀分離比，故C為正確答案的可能性遠大于A，本題選C。

有學生認為這樣解題過于討巧，其實估算法是由理性思維引導的“性價比”較高的一種間接解題法，特別是在解計算型選擇題時體現得尤為明顯。選擇題主要考查基礎知識的理解、基本技能的熟練、基本計算的準確、基本方法的運用、考慮問題的嚴謹、解題速度的快捷等方面。在限時訓練或考查中遇到計算型選擇題時，應注意運用優(yōu)先定性判斷、縮小選擇范圍、選擇最簡解法等原則，在保證正確率的基礎上盡可能壓縮解題時間，為后續(xù)題目特別是非選擇題的解題贏得時間。如果完成全卷后時間富余較多，可用直接法（棋盤圖法、配子法、乘法原理法等）進行驗算。

（二）配子法

配子法解此類題目有以下兩點值得注意：（1）本題中參與自由交配的親本基因型較多，計算不熟練的學生在計算配子頻率時容易出錯，有的學生直接計算基因頻率后利用基因頻率直接計算從原理上是有疑問的；（2）配子法在非“自由交配”題型中，即雌雄配子種類、頻率不相等時，計算量明顯較大，更容易出錯。

（三）乘法原理法

三、變式訓練

例題2（例題1變型）：玉米植株的性別決定受兩對基因（B-b，T-t）的支配，這兩對基因位于非同源染色體上。玉米植株的性別和基因型的對應關系如下表∶

若BbTt的玉米植株作親本，自交得F1，讓F1中的雌雄同株異花植株自交，則F2中雌雄株的比例是：

A. 9∶7 B. 3∶1 C. 6∶5 D. 13∶3

題干背景不變，僅將“自由交配”改為“自交”。應用估算法，與上文同樣的分析可得，答案為C。如果采用配子法，BbTt自交后代中，B__T__基因型分別為：[19]BBTT①、[29]BbTT②、[29]BBTt③、[49]BbTt④，此時不必也不可對所有個體計算基因頻率或配子頻率，因為分析可知，僅②×②、④×④可得雄株，僅③×③、④×④可得雌株。分別對以上交配組合計算基因頻率或配子頻率，再進行下一步計算。實際上，在此種情況下，使用配子法不如直接使用乘法原理法更為簡捷。

例題3（2016南通模擬）：女婁菜的性別決定方式為XY型，其植株高莖和矮莖受基因A、a控制，寬葉和狹葉受基因B、b控制。現將兩株女婁菜雜交，所得子代雌株中高莖寬葉∶矮莖寬葉=3∶1、雄株中高莖寬葉∶高莖窄葉∶矮莖寬葉∶矮莖窄葉=3∶3∶1∶1。相關判斷錯誤的是：

A. 兩對基因的遺傳遵循自由組合定律 B. 親本的基因型為AaXBXb、AaXBY

C. 子代雌株中高莖寬葉基因型有4種 D. 子代雄株高莖寬葉中純合子占[14]

本題綜合考查基因的自由組合定律和伴性遺傳規(guī)律，除使用傳統(tǒng)方法分析、判斷、計算外，如果能找準題干信息：“子代雄株中高莖寬葉占[38]”，則不難快速推斷出應選答案最可能為D。

四、反思與討論

（一）估算法解計算型選擇題的適用性

估算法適用于提高計算型選擇題中的單項選擇題的解題速度和正確率，以及用于快速排除多項選擇題中的錯誤計算結果項。僅從解題速度的角度看，對某些設問方式及選項設置的具體題型未必有明顯提升。但是我們依然強調，估算法不是“猜答案”，而是建立在閱讀、理解、整合包含選項在內的全題之后的一種理性思維方式。

（二）在解題中提倡理性思維的意義

筆者在教學實踐中發(fā)現，遺傳規(guī)律計算題對各年級、各層次的學生都是“痛點”，在限時訓練或考查中體現得尤為明顯∶一方面是此類題型得分率常常偏低；另一方面是即使解出正確答案，也花費較多時間——特別體現在高考生物試卷作答時，在當前高考生物試卷閱讀量和思維量越來越大的背景下，如果遺傳規(guī)律計算題上耗時過多，會嚴重影響對同卷其他題目的理解與解答。筆者在教學過程中應對措施為∶一是采用教師引導——學生交流——頭腦風暴的方式，建構一題多解的模式，讓不同思維習慣的學生采用最適合自己的方法；二是選擇題要有選擇題的特色解法，以達成節(jié)省作答時間和提高正確率的目的。

生物學作為一門科學課程，具有科學課程的共同特點，即注重證據和邏輯。對證據的選擇、分析和判斷是理性思維的結果，邏輯推理既是理性思維的過程，也是理性思維的要求。因此，在高中生物教學中進行解題訓練時，不應局限于用傳統(tǒng)生物學方法，而應大膽借鑒數學、物理、化學等學科中具有理性思維共性的解題方法。

（三）對試題命制的更高要求

本文所用例題，之所以可以用估算法快速得到唯一且正確的答案，其實與選項的設置有關，如此設置選項的各有其原因或目的。在試題命制時，需要根據考試的對象和考試的性質，預設恰當的難度和區(qū)分度。命制計算型選擇題可以故意設置若干明顯錯誤項，以考查學生綜合分析和理性思維能力；也可以設置若干迷惑性更強的選項，以提高難度。

基于理性思維的試題命制和解題訓練，相互促進，共同進化，終極目標是培養(yǎng)學生的思維品質和創(chuàng)新精神，需要廣大研究者和教師共同貢獻智慧、積極實踐和深入探討。

[參 考 文 獻]

[1]吳成軍.基于生物學核心素養(yǎng)的高考命題研究[J].中國考試，2016（10）.

[2]雷志強.高中數學選擇題解法的研究[J].課程教育研究（新教師教學），2015（13）.

（責任編輯：符 潔）