對(duì)高中生物教材中一個(gè)“思維訓(xùn)練”欄目的思考與探究

【摘要】高中生物學(xué)的教材被視為普通高中生物學(xué)教育教學(xué)的中心內(nèi)容，它不僅是新課程標(biāo)準(zhǔn)的直接展現(xiàn)，也是高考的主要參考資料。在日常的高中生物課程的教育教學(xué)過程中，如何有效地指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用教材、確保教材的質(zhì)量并使其生動(dòng)有趣，是一個(gè)至關(guān)重要的部分。這篇文章是以高中生物學(xué)課本中的必修二內(nèi)容中的遺傳穩(wěn)定性和多樣性的“思維訓(xùn)練”為研究對(duì)象，進(jìn)行了深入的思考和探索，并對(duì)這部分內(nèi)容在高考中的呈現(xiàn)情況進(jìn)行了分析，期望學(xué)生掌握其中的要點(diǎn)，做到能夠舉一反三，并理解知識(shí)之間的聯(lián)系達(dá)到對(duì)教材的重視。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)教材；“思維訓(xùn)練”；高考；探究

【中圖分類號(hào)】G633.91 " 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2025）04-0142-03

隨著新高考的到來，生物學(xué)科對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)生了很大的變化，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的能力也要求更高。就必修二而言，以前舊教材舊高考要求學(xué)生通過掌握遺傳學(xué)定律，能對(duì)具體的遺傳病進(jìn)行分析、計(jì)算并具備一定的邏輯推理能力。而新教材更多的要求學(xué)生能根據(jù)真實(shí)情境提出問題、設(shè)計(jì)并實(shí)施可行的方案，或?qū)σ汛嬖诘姆桨高M(jìn)行可能性評(píng)價(jià)等，對(duì)學(xué)生的能力要求更多。[1]所以，新高考中的高中生物課堂除了教授課本中的重難點(diǎn)知識(shí)外，還應(yīng)利用能啟發(fā)學(xué)生思考的“思維訓(xùn)練”等板塊，引導(dǎo)學(xué)生逐步建立教材前后知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，并能準(zhǔn)確分析表述，達(dá)到啟迪思維的目的，為學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)遺傳學(xué)等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

一、教材實(shí)例呈現(xiàn)

教材必修二第27頁的“思維訓(xùn)練”每一種生物在繁衍過程中，既保持遺傳的穩(wěn)定性，又表現(xiàn)出遺傳的多樣性。試從配子形成和受精作用兩個(gè)方面，分別對(duì)遺傳的穩(wěn)定性與多樣性的原因進(jìn)行綜合概括，并用盡量簡練的語言表述出來（填寫在下表空格內(nèi)）。

這個(gè)內(nèi)容是在人教版（2019）必修二第2章第1節(jié)“減數(shù)分裂與受精作用”教材內(nèi)容結(jié)束后的一個(gè)“思維訓(xùn)練”，要求學(xué)生要從配子生成和受精兩個(gè)維度出發(fā)，對(duì)遺傳的穩(wěn)定性和多樣性背后的原因進(jìn)行全面的總結(jié)和闡述，主要是為了考查學(xué)生本節(jié)所學(xué)的減數(shù)分裂過程中染色體的行為、配子的種類、受精作用等有關(guān)知識(shí)。但在課程中，除了要讓學(xué)生回顧本節(jié)“減數(shù)分裂與受精作用”的內(nèi)容以外，還可在課堂的延伸中提升學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)來解決問題的能力，所以該思維訓(xùn)練還可與可遺傳變異、單倍體、配子致死、合子致死以及育種等知識(shí)相結(jié)合，分析可遺傳變異中新基因的產(chǎn)生以及染色體異常等所導(dǎo)致的遺傳多樣性。

二、對(duì)遺傳穩(wěn)定性的分析

在本章通過詳細(xì)描述減數(shù)分裂和受精的過程，我們旨在教導(dǎo)學(xué)生如何掌握“進(jìn)行有性生殖的生物體在親子代的遺傳過程中是親本通過減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的配子，再受精來維持親子代間遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性，進(jìn)而維持親子代性狀的穩(wěn)定性”，深入了解有性生殖的意義。

（一）配子形成

在減數(shù)分裂過程中，因減數(shù)第一次分裂后期細(xì)胞中的同源染色體分離，著絲粒沒有分裂，使得減數(shù)分裂Ⅰ形成的子細(xì)胞的染色體數(shù)目減半，減數(shù)分裂Ⅱ過程與有絲分裂的染色體行為相同，進(jìn)而使所生成的配子中的染色體量減少一半，并確保每一個(gè)配子里的染色體都是由一組非同源染色體組成的（二倍體為例）。配子的形成是親代原始生殖細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的平均分配，是保證了親子代遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定遺傳的前提。

（二）受精作用

經(jīng)以上減數(shù)分裂所形成的配子經(jīng)受精過程，使受精卵中的染色體又恢復(fù)到該種生物體細(xì)胞中的數(shù)目，核遺傳物質(zhì)一半來自卵細(xì)胞，一半來自精子。生物體的大多數(shù)性狀是由染色體上的遺傳物質(zhì)所控制的，因此，親子代染色體的數(shù)量保持穩(wěn)定是維持了遺傳的穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

三、對(duì)遺傳多樣性的分析

生物體在親子代之間遺傳的過程中，自身會(huì)出現(xiàn)不同類型的變異或者受環(huán)境因素的影響使遺傳物質(zhì)的遺傳受到影響，進(jìn)而性狀上也發(fā)生了改變。在課堂中，引導(dǎo)學(xué)生逆向思維分析，哪些原因可能導(dǎo)致親子代之間性狀的不同，根本原因可能是什么，要求學(xué)生答出可能的原因，并對(duì)各個(gè)原因進(jìn)行分析，來理解相同的雙親其子代間出現(xiàn)差異的根本原因。

（一）配子形成

在配子形成的過程中，因減數(shù)分裂過程中染色體行為的特殊性，使得配子多樣性的產(chǎn)生方式在高中教材中有較多體現(xiàn)。在本文中優(yōu)先分析本章節(jié)教材減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的配子多樣性的形成，再分析異常情況導(dǎo)致配子出現(xiàn)差異或配子比出現(xiàn)不同的情況。

1.染色體互換。在減數(shù)分裂Ⅰ前期，原本分散的同源染色體開始兩兩配對(duì)并形成四分體，四分體中的非姐妹染色單體之間常常發(fā)生纏繞，交換相應(yīng)片段，使原來不能進(jìn)入同一配子中的核基因?qū)崿F(xiàn)重組，且該基因重組可發(fā)生在同源染色體聯(lián)會(huì)部分的任何位點(diǎn)上。且該變異是在該時(shí)期隨機(jī)發(fā)生，可產(chǎn)生較多類型的配子，以提高配子的遺傳多樣性。

2.非同源染色體自由組合。在減數(shù)分裂Ⅰ后期染色體的行為中沒有著絲粒分裂，僅有同源染色體分離，非同源染色體自由組合使得配子中染色體的組合呈現(xiàn)出多樣性，進(jìn)而產(chǎn)生不同基因型的配子。由于在有性生殖配子形成過程中非同源染色體的自由組合一定會(huì)發(fā)生，使后代產(chǎn)生了豐富的遺傳變異，從而提高了生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

3.基因突變?；蛲蛔兛砂l(fā)生于所有生物體內(nèi)，具有隨機(jī)性和不定向性等特點(diǎn)。所以，引導(dǎo)學(xué)生討論一個(gè)AABb個(gè)體產(chǎn)生的配子中出現(xiàn)aB/ab配子可能的原因時(shí)，結(jié)合基因突變的概念，可發(fā)生于減數(shù)分裂過程的任何時(shí)期，也可發(fā)生于原始生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂過程或者精原干細(xì)胞增殖分化過程等，并進(jìn)一步引導(dǎo)，A只能突變?yōu)閍嗎？突變后的等位基因還可以發(fā)生基因重組嗎？從基因突變的不定向性角度展現(xiàn)遺傳的多樣性。

4.染色體變異。染色體變異導(dǎo)致的配子遺傳多樣性可由個(gè)別染色體片段的缺失、重復(fù)、易位或倒位及染色體數(shù)目的變化等情況而出現(xiàn)新的遺傳物質(zhì)組成的配子。染色體結(jié)構(gòu)變異的機(jī)制是在染色體水平上的斷裂后的異常重排，染色體的結(jié)構(gòu)變異并不僅發(fā)生于減數(shù)分裂過程，但有染色體結(jié)構(gòu)變異的原始生殖細(xì)胞，部分是可以進(jìn)行減數(shù)分裂，進(jìn)而形成異常配子。對(duì)于配子中個(gè)別染色體的數(shù)目變化，還需學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂哪些時(shí)期可能導(dǎo)致這些變異作出描述，分析變異的具體時(shí)期，以及可能產(chǎn)生的異常配子的比例等，以強(qiáng)化對(duì)減數(shù)分裂過程的理解。對(duì)于基因突變或者染色體變異所引起的配子遺傳多樣性的變化，可能會(huì)增加生物新的性狀，也可能導(dǎo)致配子致死而改變子代合子多樣性的比例。

（二）受精作用

1.雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合。由于經(jīng)過減數(shù)分裂所形成的精子與卵細(xì)胞在受精過程中的結(jié)合是隨機(jī)的，所以增加了受精卵的種類，進(jìn)而增加了遺傳多樣性。這樣的多樣性更有利于生物對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)。結(jié)合上述配子形成過程中所體現(xiàn)的遺傳多樣性，在受精過程中進(jìn)一步使得生物之間呈現(xiàn)不同。

2.單倍體生物。自然界部分特殊種群（如蜜蜂）的部分卵細(xì)胞不參與受精過程，而呈現(xiàn)出單倍體個(gè)體。這樣的自然種群中，親本是二倍體的母本，單倍體的父本，母本經(jīng)正常的減數(shù)分裂過程產(chǎn)生多種多樣的配子，父本進(jìn)行假減數(shù)分裂產(chǎn)生同自己相同基因型的精子，子代雄蜂的遺傳物質(zhì)同母本的配子類型而呈現(xiàn)多樣性，子代雌蜂包括蜂王和工蜂均可能有不同的基因型。這樣的遺傳，增加了該種群內(nèi)的生物類型，使子代的基因型更多種多樣。

3.致死遺傳。部分經(jīng)基因突變產(chǎn)生的等位基因，導(dǎo)致配子不能受精或在受精之后可能使生物體、細(xì)胞不能存活，而致死的作用可發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的各個(gè)時(shí)期?；蛲蛔儗?dǎo)致的胚胎或個(gè)體致死有隱性致死基因和顯性致死基因，其中比如顯性致死基因在生物體生命早期起作用，導(dǎo)致攜帶它們的個(gè)體死亡，這類致死基因在當(dāng)代就會(huì)在該群體中消失，隱性致死基因因可以形成雜合子而隱蔽地傳給下一代，使得子代的遺傳多樣性發(fā)生改變。同樣，在染色體的結(jié)構(gòu)變異或者數(shù)目變異的類型中，在生物的胚胎發(fā)育過程中或者幼體早期均有導(dǎo)致死亡而改變子代的遺傳多樣性的情況。

四、對(duì)接高考

減數(shù)分裂過程是遺傳的基礎(chǔ)，將減數(shù)分裂與遺傳、變異相結(jié)合是高考的關(guān)鍵考查點(diǎn)。結(jié)合高中的學(xué)習(xí)內(nèi)容，本文從多個(gè)角度對(duì)配子、受精過程和變異進(jìn)行深入分析，這對(duì)于提高學(xué)生的思考能力、建立知識(shí)的聯(lián)系以及構(gòu)建思維導(dǎo)圖都具有重要意義，正如本文所闡述的對(duì)配子與受精作用過程中的穩(wěn)定性和多樣性相關(guān)內(nèi)容的題側(cè)重遺傳變異對(duì)遺傳多樣性的考查。

在理解了減數(shù)分裂和受精作用對(duì)遺傳多樣性的影響后，學(xué)生可以進(jìn)一步掌握如何將這些概念應(yīng)用于解決實(shí)際問題。[2-3]例如，通過分析題目的解題過程，學(xué)生可以學(xué)會(huì)如何根據(jù)配子的形成和受精過程來預(yù)測(cè)子代的基因型和表型比例。這種分析能力對(duì)于學(xué)生理解遺傳學(xué)的基本原理至關(guān)重要，也是生物學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。此外，通過研究不同生物的受精機(jī)制，學(xué)生可以了解到生物多樣性的另一個(gè)層面。例如，單倍體生物的受精過程與二倍體生物存在顯著差異，這不僅影響了遺傳多樣性，還可能影響種群的生存策略和進(jìn)化路徑。通過學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，學(xué)生能夠更全面地理解生物多樣性的重要性以及生物適應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜性。最后，通過分析致死遺傳現(xiàn)象，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到基因突變和染色體變異對(duì)生物個(gè)體和種群可能產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響。這不僅有助于學(xué)生理解自然選擇和進(jìn)化的過程，還能夠激發(fā)他們對(duì)生物科學(xué)的興趣和好奇心，為未來可能的生物學(xué)研究或相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。[4]

五、收獲與感悟

在高中的生物學(xué)課程中，教師可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教材的關(guān)注和重視，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)教材和教學(xué)參考資料的深入研究，這是非常關(guān)鍵的。有效地使用教材不只是以教材為教學(xué)工具，更重要的是培育學(xué)生運(yùn)用教材進(jìn)行學(xué)習(xí)的技能。在課堂教學(xué)中，教材涵蓋了問題探討、思考討論、思維訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)、與社會(huì)聯(lián)系、課后練習(xí)及復(fù)習(xí)與提高等多個(gè)方面，這些內(nèi)容都展現(xiàn)出了很好的代表性和示范作用。作為教師，在日常的教學(xué)活動(dòng)中，我們應(yīng)該對(duì)教材進(jìn)行深入的研究，選取一些非常具有代表性的練習(xí)題作為示例題目，以引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度進(jìn)行探索和分析的能力和習(xí)慣，從而提升他們的科學(xué)探究能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭春霞.核心素養(yǎng)背景下的高中生物教學(xué)研究和探索[J].知識(shí)窗（教師版），2020（9）：122.

[2]楊玲珍.2022年高考全國甲卷生物學(xué)易錯(cuò)試題分析[J].教學(xué)考試，2022（42）：16-18.

[3]居文偉.基于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的高中生物教學(xué)探索[J].教育，2024（24）：80-82.

[4]陳永錦.高效課堂理論下高中生物新教材的應(yīng)用分析[J].基礎(chǔ)教育論壇，2021（28）：6-7.