郭 潔 (北京工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100022)
試題講評是高三教學(xué)的重要環(huán)節(jié), 尤其是對高考題的講評。在講評課中經(jīng)常會出現(xiàn)就題論題,內(nèi)容缺乏延伸性;教師獨(dú)霸課堂,形式缺乏互動性等問題。 如何在講評課中讓學(xué)生在學(xué)科知識上有獲得、學(xué)科能力上有提高,適應(yīng)新高考改革對學(xué)科素養(yǎng)的要求? 本文以2017 年北京高考理綜第30題為例,嘗試探索新的試題講評模式,提升學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。
玉米(2n=20)是我國栽培面積最大的作物,近年來常用的一種單倍體育種技術(shù)使玉米新品種選育更加高效。
1)單倍體玉米體細(xì)胞的染色體數(shù)為______,因此在______ 分裂過程中染色體無法聯(lián)會,導(dǎo)致配子中無完整的______。
2)研究者發(fā)現(xiàn)一種玉米突變體(S),用S 的花粉給普通玉米授粉, 會結(jié)出一定比例的單倍體籽粒(胚是單倍體;胚乳與二倍體籽粒胚乳相同,是含有一整套精子染色體的三倍體。 見圖1)。
①根據(jù)親本中某基因的差異,通過PCR 擴(kuò)增以確定單倍體胚的來源,結(jié)果見圖2。
圖1
圖2
從圖2 結(jié)果可以推測單倍體的胚是由______發(fā)育而來。
②玉米籽粒顏色由A、a 與R、r 2 對獨(dú)立遺傳的基因控制,A、R 同時存在時籽粒為紫色, 缺少A 或R 時籽粒為白色。 紫粒玉米與白粒玉米雜交,結(jié)出的籽粒中紫∶白=3∶5,出現(xiàn)性狀分離的原因是______,推測白粒親本的基因型是_______。
③將玉米籽粒顏色作為標(biāo)記性狀, 用于篩選S 與普通玉米雜交后代中的單倍體,過程如下:
請根據(jù)F1籽粒顏色區(qū)分單倍體和二倍體籽粒并寫出與表型相應(yīng)的基因型________。
3)現(xiàn)有高產(chǎn)抗病白粒玉米純合子(G)、抗旱抗倒伏白粒玉米純合子(H),欲培育出高產(chǎn)抗病抗旱抗倒伏的品種。 結(jié)合2)③中的育種材料與方法,育種流程應(yīng)為:______;將得到的單倍體進(jìn)行染色體加倍以獲得純合子; 選出具有優(yōu)良性狀的個體。
對于本試題, 學(xué)生的難點(diǎn)是理解突變體S 誘導(dǎo)單倍體的原理, 以及應(yīng)用突變體S 進(jìn)行育種實(shí)踐。 為解決上述難點(diǎn)問題,筆者進(jìn)行了如下嘗試。
2.1 從學(xué)生原有的知識背景出發(fā)提出問題,培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任
問題1:“玉米(Zea mays L.)是我國種植面積最大的糧食作物, 直接關(guān)系到我國的糧食安全問題, 具有十分重要的戰(zhàn)略地位。 現(xiàn)有高產(chǎn)不抗病(DDEE)玉米純合子、低產(chǎn)抗?。╠dee)玉米純合子(控制上述性狀的2 對基因獨(dú)立遺傳), 欲培育出高產(chǎn)抗病的新品種,請結(jié)合所學(xué)知識,設(shè)計合理的育種方案。 ”
設(shè)計意圖:學(xué)生應(yīng)用已有的雜交育種與單倍體育種知識解決問題(設(shè)計方案見2.4 板書設(shè)計)。
問題2:雜交育種所需年限較長。 單倍體育種中花藥離體培養(yǎng)是獲得單倍體的有效途徑之一,但玉米的花藥離體培養(yǎng)比較困難, 主要原因是花藥愈傷組織的誘導(dǎo)率和分化率比較低。 如何解決上述問題?
設(shè)計意圖:在學(xué)生設(shè)計育種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出新問題,由“舊知”引出“新知”。 強(qiáng)調(diào)育種工作的重要性和挑戰(zhàn)性,培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。
2.2 從真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中獲取“新知”,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力 美國Northrup King 種子公司于1950 年發(fā)現(xiàn)一個玉米單倍體誘導(dǎo)系。 1956 年,Coe 發(fā)現(xiàn)了這份材料的利用價值, 并將其命名為Stock6[1]。 用Stock6 的花粉給普通玉米授粉,會結(jié)出一定比例的單倍體籽粒(胚是單倍體;胚乳與二倍體籽粒胚乳相同, 是含有一整套精子染色體的三倍體)。
2.2.1 依據(jù)資料推測單倍體形成的原因 我國學(xué)者研究指出,Stock6 單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)形成單倍體的過程中,精卵融合形成受精卵的過程是正常的。通過對受精卵發(fā)育成幼胚過程中, 細(xì)胞有絲分裂行為的研究發(fā)現(xiàn), 幼胚發(fā)育過程中有絲分裂時染色體行為出現(xiàn)了異常(圖3);通過對細(xì)胞中染色體數(shù)目進(jìn)行計數(shù), 發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞中的染色體數(shù)目也出現(xiàn)了異常(表1)。
圖3 幼胚發(fā)育過程中有絲分裂異常行為[2]
表1 “不同染色體數(shù)目”的細(xì)胞的種類和頻率(注:玉米2n=20)[2]
設(shè)計意圖: 應(yīng)用已有的有絲分裂及染色體變異的知識解決新情境中的問題, 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力。 學(xué)生通過推測可得出Stock6 單倍體誘導(dǎo)系誘導(dǎo)形成單倍體的過程中, 可能發(fā)生了染 色 體 缺 失[2]。
2.2.2 依據(jù)資料分析單倍體胚的來源 根據(jù)親本中某基因的差異,通過PCR 擴(kuò)增以確定單倍體胚的來源,結(jié)果見上述原題圖1、圖2。
資料分析: 請結(jié)合資料分析推測單倍體胚的來源。
設(shè)計意圖:運(yùn)用PCR、電泳等現(xiàn)代生物技術(shù)解決新情境中的問題, 進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力。 學(xué)生通過推測可得出單倍體的胚是由卵細(xì)胞發(fā)育而來。
2.2.3 依據(jù)資料分析育種應(yīng)用中,子代單倍體的篩選 為了解決Stock6 在單倍體育種應(yīng)用中區(qū)分子代單倍體的問題,Coe 將控制籽粒顏色的A 和R基因?qū)隨tock6,并經(jīng)過培育獲得了紫粒顯性純合Stock6(AARR)[2],普通玉米為白粒(aarr)。
設(shè)計意圖:應(yīng)用已有的基因工程及遺傳規(guī)律的知識解決新情境中的問題, 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計的能力。 學(xué)生通過分析可得出以紫粒顯性純合Stock6 為父本與普通白粒玉米雜交, 子代中單倍體籽粒的表型為白色,基因型為ar;二倍體籽粒胚的表型為紫色,基因型為AaRr;二者胚乳的表型均為紫色,基因型為AaaRrr。
2.3 用“新知”再次解決問題,培養(yǎng)學(xué)生的理性思維
問題3:應(yīng)用本節(jié)課中學(xué)習(xí)的知識,再次解決課程開始時提出的問題“現(xiàn)有高產(chǎn)不抗?。―DEE)玉米純合子、低產(chǎn)抗病(ddee)玉米純合子(控制上述性狀的2 對基因獨(dú)立遺傳且均為白粒),欲培育出高產(chǎn)抗病的新品種,請?jiān)O(shè)計合理的育種方案(設(shè)計方案見2.4 板書設(shè)計)。
設(shè)計意圖:即學(xué)即用,培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。
2.4 板書設(shè)計
圖4 板書設(shè)計
本節(jié)課拋棄了試題講評中就題講題的舊模式,從“問題解決”開始,讓學(xué)生從回顧舊知中發(fā)現(xiàn)問題,之后提供資料,從“資料分析”中獲取信息、獲得新知,并應(yīng)用新知再次“解決問題”。 通過“發(fā)現(xiàn)問題,尋找方法,解決問題”的新教學(xué)模式,對學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究、社會責(zé)任等生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成起到了一定的促進(jìn)作用。 學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,通過以“自主、探究、合作”為特征的學(xué)習(xí)方式, 對當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容中的主要知識點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、深入探究,并進(jìn)行小組合作交流,充分體現(xiàn)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。 對總結(jié)性測評環(huán)節(jié)的反饋進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),90%的學(xué)生對本試題的解釋比較全面和深刻,與原有教學(xué)相比,有了質(zhì)的突破。