“遺傳學(xué)探究性實驗設(shè)計類題目作答規(guī)范”教學(xué)設(shè)計

許 凡 （深圳第二外國語學(xué)校 廣東深圳 518110）

1 設(shè)計思想

高考試題中與遺傳相關(guān)的實驗題能體現(xiàn)較高的區(qū)分度。筆者分析近年新課標(biāo)卷高考中的遺傳學(xué)探究性實驗題時發(fā)現(xiàn)，題目本身并不涉及復(fù)雜的計算，也不需要設(shè)計復(fù)雜的實驗步驟，但為何可以體現(xiàn)較高的區(qū)分度？ 學(xué)生答題的瓶頸在何處？ 如何幫助學(xué)生在高三備考中逐漸提高解答此類題目的能力？ 本課的設(shè)計便是從上述問題出發(fā)。

2 相關(guān)考核要求

依據(jù)教育部考試中心出臺的《2017年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明（理科）》（以下簡稱《考試說明》）考核要求，學(xué)生應(yīng)能夠用生物學(xué)術(shù)語表述實驗方案，用遺傳圖解表示雜交實驗過程等?？梢钥闯觯窈蟮母呖紝⒏又匾暱疾閷W(xué)生運(yùn)用知識、組織語言的能力，因為學(xué)生只有能夠用語言表達(dá)，才證明其真正掌握了該生物學(xué)核心概念。 教學(xué)不應(yīng)該只重視學(xué)生能“學(xué)”多少，更要關(guān)注他們能“用”多少。 近年的高考題也呈現(xiàn)出這樣的趨勢。

以2016年全國乙卷第32 題為例： 已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關(guān)系和該等位基因所在的染色體是未知的。 學(xué)生甲用1 只灰體雌蠅與1 只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶♂黃體為1∶1∶1∶1。 學(xué)生乙用2 種不同的雜交實驗證實了控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性。請根據(jù)上述結(jié)果，回答下列問題：

1）僅根據(jù)學(xué)生甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性？

2）請用學(xué)生甲得到的子代果蠅為材料設(shè)計2個不同的實驗，這2 個實驗都能獨(dú)立證明學(xué)生乙的結(jié)論。 （要求： 每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持學(xué)生乙結(jié)論的預(yù)期實驗結(jié)果。 ）

該試題要求考生用文字描述實驗設(shè)計，探究該等位基因的遺傳模式，考查考生是否準(zhǔn)確掌握分離定律、伴性遺傳等知識，又考查了考生靈活運(yùn)用這些知識解決實際問題的能力。

3 教學(xué)目標(biāo)的確立及依據(jù)

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、《考試說明》，以及學(xué)生平日練習(xí)情況而確定。

3.1 教學(xué)目標(biāo)

1）知識目標(biāo)：①通過復(fù)習(xí)孟德爾與摩爾根的相關(guān)實驗，對比分析例題，能概述假說－演繹法的一般步驟；②通過解答簡單例題，歸納并掌握如何設(shè)計實驗探究等位基因的遺傳模式。

2）能力目標(biāo)：在教師總結(jié)遺傳學(xué)探究性實驗設(shè)計的答題模板后，學(xué)生能夠照模板嘗試將自己的答案進(jìn)行修改。

3）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：認(rèn)同假說-演繹法是一種現(xiàn)代科學(xué)研究中驗證假說的科學(xué)方法，并養(yǎng)成科學(xué)探究過程中運(yùn)用假說-演繹法的習(xí)慣。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的處理

3.2.1 學(xué)生狀況分析及對策 在教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生在解答此類題目時往往毫無頭緒，原因包括3 個方面： ①學(xué)生對于遺傳學(xué)專業(yè)術(shù)語含義不清，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確理解題意，例如“是否遵循自由組合定律”“獨(dú)立遺傳”等；②學(xué)生對于確定基因遺傳模式（例如基因在染色體上的位置及顯、隱性關(guān)系）的一般方法尚不熟練，對假說-演繹的科學(xué)方法了解不透徹，因此面對該類探究性實驗題毫無解題思路； ③學(xué)生無法精簡答案，“長篇大論”以致浪費(fèi)大量做題時間，學(xué)生感到“性價比”不高便放棄此類題型。第1 個問題的解決只能依靠教師在每次講解題目時，注意對專業(yè)術(shù)語的解釋，不要想當(dāng)然地認(rèn)為這是學(xué)生理應(yīng)掌握的而將其忽視。 本節(jié)課主要解決后2 個教學(xué)難點(diǎn)。

3.2.2 教學(xué)內(nèi)容的組織與安排 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)整體性及學(xué)生思維特點(diǎn)，本節(jié)課將從已學(xué)習(xí)過的孟德爾與摩爾根相關(guān)實驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生分析為何假說-演繹法是研究遺傳問題的科學(xué)方法。 通過對例題的分析與解答，深化對該方法的認(rèn)識。 在題目選擇方面，由淺至深，最后以高考真題練兵，可以消除學(xué)生的懼怕心理，并了解高考的考查形式。 本節(jié)課內(nèi)容根據(jù)學(xué)生掌握情況可以分為2～3 課時完成。

4 教學(xué)過程

4.1 復(fù)習(xí)導(dǎo)入 請學(xué)生回憶孟德爾與摩爾根如何使用假說-演繹法分別得出“分離定律”與“基因在染色體上”的結(jié)論，重點(diǎn)在于學(xué)生是否能描述“發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，提出問題—提出假說，解釋現(xiàn)象—演繹推理—實驗驗證”的方法步驟。

設(shè)計意圖:由已知出發(fā),導(dǎo)出本節(jié)課的核心內(nèi)容。

4.2 分析習(xí)題，加深理解假說－演繹法 展示例題：某雌雄同株植物花的顏色由2 對基因（A 和a，B和b）控制，A 基因控制色素合成（A：出現(xiàn)色素，AA和Aa 的效應(yīng)相同），B 為修飾基因，淡化顏色的深度（B：修飾效應(yīng)出現(xiàn)，BB 和Bb 的效應(yīng)不同）。 其基因型與表型的對應(yīng)關(guān)系如表1所示，請分析回答：

表1 花色與基因型的對應(yīng)關(guān)系

為了探究2 對基因（A 和a，B 和b）是否符合基因的自由組合定律，某研究小組選用了基因型為AaBb 的植株進(jìn)行測交。

實驗步驟：

第1 步：對基因型為AaBb 的植株進(jìn)行測交。第2 步：觀察并統(tǒng)計子代植株花的顏色及比例。預(yù)期結(jié)果與結(jié)論： 如果子代花色及比例為________，則2 對等位基因的遺傳符合基因的自由組合定律。

根據(jù)所學(xué)習(xí)過的“9∶3∶3∶1”的變式，學(xué)生不難得出答案。但是這道題的真正價值在于，教師引導(dǎo)學(xué)生分析題干的結(jié)構(gòu)與探究過程，并得出此類探究實驗題的設(shè)計方法：

①根據(jù)實驗?zāi)康?，確定交配方式與觀測指標(biāo)。例如本題中，為了探究2 對等位基因是否遵循自由組合定律，選擇使用AaBb 進(jìn)行測交，觀察子代的表型與比例。

②預(yù)測實驗結(jié)果與結(jié)論。

設(shè)計意圖：通過習(xí)題鞏固學(xué)生對假說-演繹法的理解，并向?qū)W生展示如何能有效將較長的題干進(jìn)行“結(jié)構(gòu)化”分析。

4.3 總結(jié)遺傳類探究性實驗設(shè)計的答題模板請學(xué)生按照該習(xí)題的題干部分，寫出若用AaBb的植株進(jìn)行自交探究該問題，如何用語言描述實驗步驟、預(yù)期結(jié)果與結(jié)論。

教師點(diǎn)評學(xué)生答案后，總結(jié)得出此類實驗設(shè)計題的答題模板：

①實驗思路：先描述交配方式（自交、測交或與某基因型個體交配），觀察其子代的表型及比例。

②實驗結(jié)果與結(jié)論：若（寫出雜交后代性狀分離比），則（假說1 正確）；若（后代性狀分離比為……），則（假說2 正確）。 在描述雜交后代性狀分離比時，應(yīng)從假說出發(fā)進(jìn)行推導(dǎo)。如若要確定控制2 對相對性狀的等位基因是否遵循自由組合定律，設(shè)計親本雜交后自交得到F2代，觀察其性狀分離比。 若其遵循自由組合定律，則F2代性狀分離比為9∶3∶3∶1；若不遵循自由組合定律，則F2代性狀分離比不為9∶3∶3∶1。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過模仿，領(lǐng)悟?qū)嶒炘O(shè)計的方法，感受如何用簡潔的語言描述實驗設(shè)計思路。

4.4 掌握探究遺傳模式的方法 學(xué)生通過上述習(xí)題已經(jīng)知道如何確認(rèn)2 對等位基因是否存在于非同源染色體上。 教師利用簡單的例題引導(dǎo)學(xué)生掌握探究其余遺傳模式的方法。

4.4.1 相對性狀中顯、隱性關(guān)系判斷的實驗設(shè)計

例題：豌豆的高莖和矮莖是一對相對性狀，且為常染色體完全顯性遺傳。 請你用高莖與矮莖豌豆為實驗材料設(shè)計實驗，以鑒定這一相對性狀的顯、隱性關(guān)系，寫出實驗思路與預(yù)期結(jié)果與結(jié)論。

參考答案之一：

實驗思路：分別取高莖與矮莖豌豆進(jìn)行自交，觀察其后代的表型及比例。

預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：若自交后代出現(xiàn)性狀分離，則親本性狀為顯性，新出現(xiàn)的性狀為隱性。

此外可以通過雜交方式確定顯、隱性。

4.4.2 判斷基因位于常染色體上還是位于性染色體上的實驗設(shè)計

參考答案之一：

實驗思路：分別取顯性、隱性的雌、雄個體進(jìn)行正、反交（隱性的雌性×純合顯性的雄性，隱性的雄性×純合顯性的雌性），觀察2 組雜交后代的表型及比例。

預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：若2 組雜交結(jié)果相同，則該基因位于常染色體上；若2 組雜交結(jié)果不同，則基因位于性染色體上。

也可使用隱性的雌性×顯性的雄性（已確定顯、隱性關(guān)系時）進(jìn)行判斷。

4.4.3 判斷基因位于X、Y 染色體的同源區(qū)段還是位于X 染色體的非同源區(qū)段

參考答案之一：

實驗思路：分別取隱性雌性與純合顯性的雄性雜交，觀察后代的表型及比例。

預(yù)期結(jié)果與結(jié)論： 若子代中的個體全表現(xiàn)為顯性性狀，則基因位于XY 的同源區(qū)段；若子代中的雌性全表現(xiàn)為顯性性狀，雄性全表現(xiàn)為隱性性狀，則基因位于X 染色體的非同源區(qū)段。

設(shè)計思路： 學(xué)生回顧已學(xué)習(xí)過的遺傳學(xué)經(jīng)典實驗，通過簡單例題對?？疾榈倪z傳模式判斷方法有整體的認(rèn)識。 若學(xué)生對該部分內(nèi)容掌握不熟練，教師可以板書遺傳圖解進(jìn)行說明。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力決定介紹多少種判斷方式。

4.5 利用高考真題提高學(xué)生綜合運(yùn)用能力

展示2017年全國丙卷第32 題： 已知某種昆蟲的有眼（A）與無眼（a）、正常剛毛（B）與小剛毛（b）、正常翅（E）與斑翅（e）這3 對相對性狀各受一對等位基因控制。 現(xiàn)有3 個純合品系：①aaBBEE、②AAbbEE 和③AABBee。 假定不發(fā)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3 對等位基因都位于常染色體上，請以上述品系為材料，設(shè)計實驗確定這3 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(yù)期實驗結(jié)果、得出結(jié)論。 ）

2）假設(shè)A/a、B/b 這2 對等位基因都位于X 染色體上，請以上述品系為材料，設(shè)計實驗對這一假設(shè)進(jìn)行驗證。 （要求：寫出實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果、得出結(jié)論。 ）

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)本節(jié)課總結(jié)得出的解題模式與遺傳方式的判斷方法進(jìn)行作答，教師點(diǎn)評并提供參考答案。

設(shè)計意圖：學(xué)生經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)與練習(xí)，已較為熟練地掌握了實驗設(shè)計的思路與答題模板，在面對高考題時便不會再不知所措。

5 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生通過復(fù)習(xí)已學(xué)的遺傳學(xué)經(jīng)典實驗，分析習(xí)題的題干結(jié)構(gòu)，不僅能加深其對經(jīng)典實驗的記憶，還能讓學(xué)生體驗生物科學(xué)研究方法的嚴(yán)謹(jǐn)性。 精簡答題對學(xué)生語言運(yùn)用能力具有較高要求，這需要長期的練習(xí)與指導(dǎo)，因此筆者認(rèn)為在高三第1 輪復(fù)習(xí)階段便需要對學(xué)生的答題進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，讓他們在復(fù)習(xí)的過程中“有法可依”。