品讀高考試題 提升核心素養(yǎng)
——以“遺傳的基本規(guī)律”為例

河北

復(fù)習(xí)課的教學(xué)是學(xué)習(xí)者在已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上“生長(zhǎng)”的過(guò)程，是進(jìn)一步提升學(xué)生的生物核心素養(yǎng)的過(guò)程。本文是筆者在2020 年2 月17 日、25 日唐山市空中課堂“遺傳類(lèi)專(zhuān)題”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步整理的內(nèi)容，從構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)析概念、品讀真題明方向、精選題組提素養(yǎng)三個(gè)角度對(duì)遺傳的基本規(guī)律專(zhuān)題進(jìn)行分析，期望提升學(xué)生的問(wèn)題解決能力、深化生物核心素養(yǎng)。

一、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)析概念

概念是思維的細(xì)胞，因此加強(qiáng)對(duì)基本概念的理解是復(fù)習(xí)遺傳的基本規(guī)律的關(guān)鍵。在考前復(fù)習(xí)教學(xué)時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生抓住重要概念，整合相關(guān)生物學(xué)事實(shí)和微概念，并以概念圖和思維導(dǎo)圖為方法幫助學(xué)生逐步構(gòu)建知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)概念的組織化、視覺(jué)化、層級(jí)化。

“遺傳的基本規(guī)律”類(lèi)試題包含的次位概念繁多，概念之間易混淆且關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。筆者在教學(xué)時(shí)采用的教學(xué)步驟如下。

1.“頭腦風(fēng)暴”提碎片

要求學(xué)生將本專(zhuān)題涉及的微概念列舉出來(lái)。

2.梳理概念析層次

將相關(guān)的概念歸為一類(lèi)，并引導(dǎo)學(xué)生回歸教材，提供1～2 個(gè)實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的論證思維。師生將本專(zhuān)題的次位概念分成如下7 個(gè)概念組：①雜交類(lèi)型（正反交、雜交、自交、測(cè)交、回交）；②性狀類(lèi)型（性狀、相對(duì)性狀、不同性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離）；③基因類(lèi)型（基因、等位基因、非等位基因、顯性基因、隱性基因、復(fù)等位基因）；④個(gè)體類(lèi)型（純合子、雜合子、基因型、表現(xiàn)型）；⑤圖解類(lèi)型（遺傳圖解、家系圖）；⑥思維方法（假說(shuō)、演繹、類(lèi)比、歸納）；⑦染色體類(lèi)型（染色體、同源染色體、非同源染色體、常染色體、性染色體、X 染色體、Y 染色體）。

3.繪制成圖建聯(lián)系

采用概念圖、思維導(dǎo)圖的形式將概念之間、概念組之間的關(guān)系繪制成圖。如圖所示是師生共同構(gòu)建的“基因-性狀”思維導(dǎo)圖。

“基因-性狀”思維導(dǎo)圖

二、品讀真題明方向

遺傳的基本規(guī)律類(lèi)試題是考查學(xué)生理解能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力等高考生物學(xué)科關(guān)鍵能力很好的載體，具有較高的區(qū)分度。如表1 為2017—2019 年全國(guó)卷“遺傳的基本規(guī)律”類(lèi)試題分析。

表1

分析表1，可以看出全國(guó)卷“遺傳的基本規(guī)律”類(lèi)試題具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.命題的核心術(shù)語(yǔ)是“遺傳方式”，命題方向分為“研究遺傳方式”和“應(yīng)用遺傳方式”兩個(gè)維度。

2.“研究遺傳方式”要求學(xué)生解決“顯隱性性狀”“基因的位置”這兩個(gè)變量中的一個(gè)；“應(yīng)用遺傳方式”要求學(xué)生基于已知的遺傳方式判斷親子代的基因型或子代某種表現(xiàn)型出現(xiàn)的概率。

三、精選題組提素養(yǎng)

（一）研究遺傳方式

目前高考主要考查學(xué)生對(duì)單基因遺傳方式的判斷，即控制某性狀基因的顯隱性（變量1）及其在細(xì)胞中的位置（變量2）。筆者在教學(xué)中采用先研究單一變量，然后解決雙變量的邏輯授課。

1.利用分離定律進(jìn)行研究

【例1】（基因位置確定，研究顯隱性性狀）（2018 年，全國(guó)卷Ⅰ，第32 題節(jié)選）果蠅體細(xì)胞有4 對(duì)染色體，其中2、3、4 號(hào)為常染色體。已知控制長(zhǎng)翅/殘翅性狀的基因位于2 號(hào)染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3 號(hào)染色體上。某小組用一只無(wú)眼灰體長(zhǎng)翅雌蠅與一只有眼灰體長(zhǎng)翅雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例如表2：

表2

回答下列問(wèn)題：

（1）若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X 染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷，顯性性狀是_______，判斷依據(jù)是_______________。（2）若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，請(qǐng)用表2 中雜交子代果蠅為材料設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定無(wú)眼性狀的顯隱性（要求：寫(xiě)出雜交組合和預(yù)期結(jié)果）。

【答案】（1）無(wú)眼 只有當(dāng)無(wú)眼為顯性時(shí)，子代雌雄個(gè)體中才都會(huì)出現(xiàn)有眼與無(wú)眼性狀的分離 （2）雜交組合：無(wú)眼×無(wú)眼 預(yù)期結(jié)果：若子代中無(wú)眼∶有眼=3∶1，則無(wú)眼為顯性性狀；若子代全部為無(wú)眼，則無(wú)眼為隱性性狀。

【試題分析】（1）屬于演繹推理類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)思維”維度的三級(jí)水平。這類(lèi)問(wèn)題的思維過(guò)程如下。

①根據(jù)情境信息明確論題

根據(jù)試題情境，學(xué)生應(yīng)提出：論題1 有眼為顯性性狀和論題2 無(wú)眼為顯性性狀。

②借助邏輯工具論證論題

“遺傳的基本規(guī)律”類(lèi)試題涉及的邏輯工具主要是間接論證中的反證法和演繹論證。

反證法是以論題1 為前提，利用邏輯方法（一般是演繹法）推出一個(gè)結(jié)論，然后通過(guò)否定該結(jié)論進(jìn)而否定假說(shuō)1，從而反向證明論題2 成立的方法。這種方法適合已知當(dāng)中只有兩個(gè)或有限幾個(gè)可能論題的問(wèn)題。

演繹論證是用一般原理來(lái)論證特殊事實(shí)的一種論證。在這種論證中，論據(jù)主要是一般性原理，論題是關(guān)于某種特殊事實(shí)的論斷。本問(wèn)限定變量是“控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X 染色體上”，因此涉及伴性遺傳。具體分析過(guò)程如下。

大前提：親代雄果蠅的X 染色體一定傳遞給子代雌果蠅。

小前提：（限定變量和論題1）親代雄果蠅的X 染色體是XA。

結(jié)論：子代雌果蠅一定有XA染色體，即子代雌果蠅（XAX-）一定表現(xiàn)為有眼性狀。

根據(jù)題目信息子代雌果蠅有無(wú)眼性狀，則論題1“有眼為顯性性狀”錯(cuò)誤，因此論題2“無(wú)眼為顯性性狀”正確。

（2）屬于方案設(shè)計(jì)類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)探究”維度的三級(jí)水平。這類(lèi)問(wèn)題的思維過(guò)程如下。

①列出備選方案

本問(wèn)限定變量是“控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上”。由題目信息“一只無(wú)眼雌蠅與一只有眼雄蠅雜交，子代果蠅中無(wú)眼∶有眼＝1∶1”及基因的分離定律可以得出：親代和子代均是一個(gè)為雜合子，一個(gè)為隱性純合子。根據(jù)題目信息“用雜交子代果蠅為材料”，因此學(xué)生可以列出如下備選方案。方案1：雜合子×雜合子；方案2：隱性純合子×隱性純合子；方案3：雜合子×隱性純合子。

②選擇可行方案

方案3 與題目提供的雜交方案一致，故可以直接否定。學(xué)生需要借助比較思維方法研究方案1 和方案2。兩個(gè)方案的相同點(diǎn)是子代同一表現(xiàn)型的果蠅相互雜交。兩個(gè)方案的不同點(diǎn)：方案1 是雜合子交配，子代發(fā)生性狀分離；方案2 是純合子交配，子代不發(fā)生性狀分離。經(jīng)比較后，學(xué)生可以得出如下可行方案：從子代中選取具有相同性狀的雌雄果蠅進(jìn)行交配。若子代發(fā)生性狀分離，說(shuō)明雜交親本為雜合子，其所表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀；若子代未發(fā)生性狀分離，說(shuō)明雜交親本為隱性純合子，其所表現(xiàn)出的性狀為隱性性狀。

【例2】（顯隱性性狀已知，研究基因位置）已知果蠅的直毛和分叉毛是一對(duì)相對(duì)性狀，直毛對(duì)分叉毛為顯性?，F(xiàn)有直毛和分叉毛雌雄果蠅若干，僅通過(guò)一個(gè)雜交組合實(shí)驗(yàn)判斷：控制直毛、分叉毛的基因是位于常染色體上還是位于X 染色體上。

【答案】方案1：多對(duì)分叉毛（♀）×直毛（）方案2：多對(duì)直毛（♀）×直毛（）

【試題分析】本題屬于方案設(shè)計(jì)類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)探究”維度的三級(jí)水平。本題思維過(guò)程如下。

①列出備選方案

根據(jù)題目信息“直毛對(duì)分叉毛是顯性、直毛和分叉毛雌雄果蠅若干”可知：直毛果蠅有純合子和雜合子兩種。因此學(xué)生可以列出如下備選方案。方案1：分叉毛（♀）×直毛（）；方案2：直毛（♀）×直毛（）；方案3：直毛（♀）×分叉毛（）；方案4：分叉毛（♀）×分叉毛（），每個(gè)方案選用多對(duì)果蠅。

②選擇可行方案

方案1 和方案2 根據(jù)子代果蠅表現(xiàn)型可以判斷控制直毛、分叉毛的基因位置；方案3 和方案4 兩種情況，控制直毛、分叉毛的基因無(wú)論是位于常染色體上還是位于X 染色體上，子代果蠅表現(xiàn)型一致，故無(wú)法判斷基因位置。

【例3】（基因的顯隱性性狀和在染色體上的位置均未知）從一個(gè)自然界果蠅種群中選出一部分未交配過(guò)的灰色和黃色兩種體色的果蠅，這兩種體色的果蠅數(shù)量相等，每種體色的果蠅雌雄各半。已知灰色和黃色這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制，所有果蠅均能正常生活，性狀的分離符合遺傳的基本規(guī)律。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)一代雜交方案，探究這對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系和該對(duì)等位基因位于X 染色體上還是常染色體上。

【答案】方案1：

正交：灰色雌蠅×黃色雄蠅；反交：黃色雌蠅×灰色雄蠅，每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅。

方案2：

組合1：灰色雌蠅×灰色雄蠅；組合2：黃色雌蠅×黃色雄蠅，每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅。

【試題分析】本題屬于方案設(shè)計(jì)類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)思維”維度的三級(jí)水平。分析思路與例1 的（2）、例2 一致，此處略。

2.利用自由組合定律進(jìn)行研究

【例4】某小組利用某二倍體自花傳粉植物進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，雜交涉及的兩對(duì)相對(duì)性狀分別是圓形果（圓）與長(zhǎng)形果（長(zhǎng)），單一花序（單）與復(fù)狀花序（復(fù)），對(duì)應(yīng)等位基因分別用A/a 和B/b 表示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

表3

若控制果實(shí)形狀的基因位于Ⅳ號(hào)染色體上，根據(jù)表3 中的數(shù)據(jù)__________（填“能”或“不能”）得出控制花序類(lèi)型的基因位于Ⅳ號(hào)染色體上，依據(jù)是_________________________________。

【答案】能 兩組雜交組合的F1圓單（AaBb）自交F2中每對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比都符合3∶1，而兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型分離比不符合9∶3∶3∶1

【試題分析】本題屬于演繹推理類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)思維”維度的二級(jí)水平。

由“某二倍體自花傳粉植物”可知兩個(gè)雜交組合的親代均為純合子，F(xiàn)1表現(xiàn)“圓單”為顯性性狀，且基因型為AaBb。演繹論證過(guò)程如下。

大前提：所有滿(mǎn)足基因自由組合定律的AaBb 自交子代中4 種表現(xiàn)型的分離比符合9∶3∶3∶1。

小前提：兩組雜交組合的F1圓單（AaBb）自交F2中4 種表現(xiàn)型分離比不符合9∶3∶3∶1。

結(jié)論：兩對(duì)等位基因不遵循自由組合定律，即兩對(duì)等位基因（A/a、B/b）位于同一對(duì)同源染色體上。

由于控制果實(shí)形狀的基因（A/a）位于Ⅳ號(hào)染色體上，因此控制花序類(lèi)型的基因（B/b）位于Ⅳ號(hào)染色體上。

3.利用染色體變異進(jìn)行研究

目前用于基因定位研究的有染色體結(jié)構(gòu)變異中的缺失、染色體數(shù)目變異中的單體和三體。

【例5】已知果蠅4 號(hào)染色體十分微小，該染色體少一條的個(gè)體均可存活并可育。果蠅有眼對(duì)無(wú)眼為顯性。一對(duì)純合無(wú)眼雄果蠅與純合有眼雌果蠅（4 號(hào)染色體少一條）雜交，觀察并記錄子代表現(xiàn)型（不考慮X、Y 同源區(qū)段和發(fā)生其他變異）。

若__________________________，則無(wú)眼基因位于4 號(hào)染色體上；若_________________________________，則無(wú)眼基因不在4 號(hào)染色體上。

【答案】F1中有眼∶無(wú)眼=1∶1 F1中均為有眼

【試題分析】本題屬于演繹推理類(lèi)，體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)思維”維度的二級(jí)水平。

【方法總結(jié)】根據(jù)上述分析，“研究遺傳方式”的試題解決方法是（1）方案設(shè)計(jì)類(lèi)：學(xué)生根據(jù)題目信息列出可能的備選方案，利用假說(shuō)-演繹法選擇可行方案；（2）演繹推理類(lèi)：學(xué)生應(yīng)用遺傳學(xué)規(guī)律，借助邏輯學(xué)工具加以論證。

（二）應(yīng)用遺傳方式

近幾年全國(guó)卷遺傳類(lèi)試題關(guān)于“應(yīng)用遺傳方式”考查主要集中在“計(jì)算子代中表現(xiàn)型或基因型概率”。解決此類(lèi)試題的關(guān)鍵是確定親子代的基因型以及獲取題目信息。筆者在進(jìn)行復(fù)習(xí)時(shí)，從引導(dǎo)學(xué)生思考“在孟德?tīng)査龅碾s交實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)2出現(xiàn)了3∶1 和9∶3∶3∶1 分離比例出現(xiàn)需要有特定的條件”入手，依次呈現(xiàn)符合所有特定條件、某一特定條件變化、兩個(gè)特定條件發(fā)生變化系列題目，然后總結(jié)問(wèn)題的解決方法。

【例6】人群中某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%，一對(duì)夫婦中妻子患病，丈夫正常，他們所生的子女患該病的概率是 （ ）

A.10/19 B.9/19 C.1/19 D.1/2

【答案】A

【試題分析】本題體現(xiàn)了學(xué)業(yè)質(zhì)量水平“科學(xué)思維”維度的三級(jí)水平。

由“某常染色體顯性遺傳病”可知：丈夫基因型為aa，妻子基因型為AA 或Aa。本題聚焦點(diǎn)是妻子兩種基因型的比例。由“某常染色體顯性遺傳病的發(fā)病率為19%”可知：P（a a）=P（a）×P（a）=1-1 9%=8 1%，即P（a）=9/1 0，P（A）=1/10。妻子基因型P（AA）=（1/10）2；P（Aa）=2×（1/10）×（9/10）。因此妻子產(chǎn)生卵細(xì)胞：P（A）=10/19，P（a）=9/19；丈夫產(chǎn)生精子基因型為a。P（子女患?。?1-P（正常）=1-P（aa）=1-（9/19）×1=10/19。

此外2019 年全國(guó)卷Ⅰ第5 題屬于“雄配子不育”型；全國(guó)卷Ⅱ第32 題屬于非等位基因互作；全國(guó)卷Ⅲ第6 題屬于“某類(lèi)合子不育”型，在此不再贅述。

【方法總結(jié)】對(duì)于求解概率試題，可以采用如下三步進(jìn)行解決：分析親代的基因型及其比例；分析親代產(chǎn)生的可育配子及其比例；分析影響受精卵發(fā)育的因素。

總之，高三復(fù)習(xí)的后期，在強(qiáng)化生物學(xué)概念理解的基礎(chǔ)上，教師可通過(guò)選用典型例題精講精練，讓學(xué)生在問(wèn)題解決中遷移運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，達(dá)到快速提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步深化學(xué)生的生物核心素養(yǎng)的目的。