基于科學(xué)思維培養(yǎng)的高中生物學(xué)解題思路和方法探究

摘要：基于科學(xué)思維培養(yǎng)高中學(xué)生生物學(xué)解題思路和方法的研究及應(yīng)用，是教育改革推進(jìn)的內(nèi)在需求.教育改革要求教師根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識及解題水平，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維解題，形成科學(xué)分析問題的意識及科學(xué)解決問題的方法，從而提升學(xué)生的實(shí)際解題能力.本文以遺傳類題型的解題思路為例，分析科學(xué)思維視域下高中生物學(xué)解題思路和方法的培養(yǎng)策略.

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；高中生物學(xué)；解題思路和方法

中圖分類號：G632" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " 文章編號：1008-0333（2025）09-0140-03

在新課程改革的形勢下，教師應(yīng)基于“科學(xué)思維”的理念，仔細(xì)研究并解讀題目，總結(jié)科學(xué)的解題思路和方法，為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的解題思維夯實(shí)基礎(chǔ).新課程改革重視對學(xué)生實(shí)踐及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)思維與方法理解生命科學(xué)的本質(zhì)，構(gòu)建系統(tǒng)的生物學(xué)知識框架，并將其靈活應(yīng)用在題目的解答過程中[1].

1夯實(shí)基礎(chǔ)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，解決實(shí)際問題

生物學(xué)試題的求解需要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，在解題過程中也可以很好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力.例如在開展“孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)過程中，教師就可有效整合遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐，使學(xué)生通過解題訓(xùn)練，加深對遺傳定律的認(rèn)識，解決實(shí)際問題.教師需幫助學(xué)生掌握遺傳的基本定律，夯實(shí)基礎(chǔ)知識，應(yīng)用相關(guān)的知識分析問題，歸納總結(jié)相應(yīng)的解題思路及方法，確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確求解題目.同時將所學(xué)理論知識用于解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究能力和社會責(zé)任[2].

例1（2024年福建省4月診斷性質(zhì)量檢測19題節(jié)選）雄性不育是水稻育種過程中的重要性狀，研究者在不同水稻品種中鑒定出A基因和B基因，它們都是調(diào)控光周期敏感性的雄性育性基因，負(fù)責(zé)在花藥發(fā)育過程中將糖由葉片運(yùn)往花藥.回答下列問題：

（1）雄性不育水稻花粉不育，在雜交過程中只能作為，其在雜交過程中的優(yōu)勢是.

（2）研究發(fā)現(xiàn)，A基因主要在長日照條件下表達(dá).經(jīng)檢測，aa突變體在長日照和短日照條件下的花粉存活情況如圖1所示.由圖可知，aa突變體在長日照和短日照條件下的花粉育性表現(xiàn)分別為.

分析（1）學(xué)生掌握了課本基礎(chǔ)知識“供應(yīng)花粉的植株叫作父本”，根據(jù)題干信息“花粉不育”，即該水稻不能產(chǎn)生正?？捎幕ǚ郏敲措s交過程中就不能作為父本，只能作為母本.根據(jù)孟德爾的人工異花傳粉（雜交）過程，兩性花植物（豌豆、水稻等）作為母本時應(yīng)該去雄，該水稻花粉不育，因此不用進(jìn)行去雄操作，在實(shí)際工作中可以節(jié)省人力，從而提高經(jīng)濟(jì)效益.（2）分析坐標(biāo)圖可以發(fā)現(xiàn)，野生型在長日照和短日照下花粉存活率均達(dá)到100%.aa突變體在長日照下花粉存活率只有50%，在短日照下花粉存活率也達(dá)到100%.

2避免經(jīng)驗(yàn)主義，準(zhǔn)確分析題目信息，尋找正確的解題方法

高中生物學(xué)對遺傳理論知識的考查，通常涉及細(xì)胞核（質(zhì)）遺傳、伴性遺傳、基因分離和自由組合等多個知識點(diǎn)，很多高考試題的背景資料往往都是來自教材中學(xué)生熟悉的素材，側(cè)重于考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力.學(xué)生在做題時容易因?yàn)闄C(jī)械記憶，未經(jīng)詳細(xì)分析而直接套用已有知識，從而造成解題方向的錯誤.因此在解題時應(yīng)避免經(jīng)驗(yàn)主義，準(zhǔn)確分析題干中所提供的信息，尋找正確的解題方向和方法[3].

例2（2023年全國卷34題節(jié)選）果蠅常被用作遺傳學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)材料.果蠅翅型的長翅和截翅是一對相對性狀，眼色的紅眼和紫眼是另一對相對性狀，翅型由等位基因T/t控制，眼色由等位基因R/r控制.某小組以長翅紅眼、截翅紫眼果蠅為親本進(jìn)行正反交實(shí)驗(yàn)，雜交子代的表型及其比例分別為，長翅紅眼雌蠅：長翅紅眼雄蠅=1∶1（雜交①的實(shí)驗(yàn)結(jié)果）；長翅紅眼雌蠅：截翅紅眼雄蠅=1∶1（雜交②的實(shí)驗(yàn)結(jié)果）.根據(jù)雜交結(jié)果可以判斷，屬于伴性遺傳的性狀是，判斷的依據(jù)是.

分析：本題中關(guān)于“果蠅眼色”這對相對性狀，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)理論知識是“控制紅眼和白眼的基因在Ｘ染色體上，而Y染色體上不含它的等位基因”.學(xué)生很容易出于經(jīng)驗(yàn)主義而直接判定此題中的果蠅眼色（紅眼和紫眼）位于Ｘ染色體上.造成解題方向和思路的錯誤.分析題意可知實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②為正反交實(shí)驗(yàn)，兩組實(shí)驗(yàn)中翅型在子代雌雄果蠅中的表現(xiàn)不同，即正反交實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同，說明控制該性狀的基因位于性染色體上.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以進(jìn)一步推出，控制翅型的相關(guān)基因位于X染色體，且長翅為顯性；而眼色的正反交結(jié)果相同，說明該基因位于常染色體，且紅眼為顯性.

3強(qiáng)調(diào)解題的邏輯性推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的解題思路

高中生物學(xué)的遺傳學(xué)題目具備較強(qiáng)的邏輯性，對遺傳學(xué)知識的運(yùn)用能力提出了較高要求.教師在教學(xué)過程中可以引導(dǎo)學(xué)生利用演繹推理進(jìn)行解題，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)思維[4].

例3已知豌豆的豆莢飽滿對不飽滿為顯性，由等位基因A/a控制；花色中紅花對白花為顯性，由等位基因B/b控制，兩對等位基因獨(dú)立遺傳.現(xiàn)有基因型為AaBb的豌豆親本進(jìn)行自交，則下列敘述錯誤的是（）.

A.若親本產(chǎn)生的雄配子可育數(shù)是不育數(shù)的2倍，則含a的花粉50%不育

B.若含a的花粉50%不育，則F1中與親本基因型相同的概率為1/4

C.若含A和a的花粉均50%不育，則自交后代表現(xiàn)型及比例仍為9∶3∶3∶1

D.不管親本含a的花粉育性如何，F(xiàn)1中紅花植株所占比例均是3/4

分析本題可采用假說演繹法進(jìn)行分析.假設(shè)含a的花粉50%不育，則基因型為AaBb的親本進(jìn)行自交，產(chǎn)生的雌配子為：AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1，而雄配子為：AB∶Ab∶aB∶ab=2∶2∶1∶1，由此可以推出雄配子可育數(shù)（6）是不育數(shù)（2）的3倍.根據(jù)圖2的演繹推理過程，F(xiàn)1中與親本基因型（AaBb）相同的概率為（1/24+1/24+1/12+1/12）1/4.若含A和a的花粉均50%不育，則產(chǎn)生的雄配子種類和比例為仍然為AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1，因此自交后代表現(xiàn)型及比例仍為9∶3∶3∶1.根據(jù)題干信息，可將兩對等位基因獨(dú)立分析，即基因型為Bb的親本進(jìn)行自交，F(xiàn)1中紅花植株（B）所占比例為3/4.

4巧妙利用遺傳圖解，提升學(xué)生的解題能力

遺傳圖解以其獨(dú)特的符號和語言，成為學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的重要推理工具.在分析和梳理真實(shí)情景中的問題時，巧妙地將文字信息轉(zhuǎn)化為遺傳圖解，不僅可以更快、更準(zhǔn)確地找到解題思路和方向，同時也能促進(jìn)學(xué)生歸納、演繹和推理等科學(xué)思維的發(fā)展.教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行遺傳學(xué)類型題目的專項(xiàng)訓(xùn)練時，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確分析題目信息、規(guī)范書寫遺傳圖解、運(yùn)用遺傳圖解進(jìn)行演繹推理，從而優(yōu)化解題思路，提升解題技巧，發(fā)展科學(xué)思維.

例4（2023年福建卷節(jié)選）甜瓜幼果果皮有深綠色和淺綠色之分，為探究甜瓜幼果果皮顏色的遺傳規(guī)律，科研人員進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)幼果果皮顏色由4號染色體上的等位基因A/a控制.將深綠色甜瓜與淺綠色甜瓜雜交，F(xiàn)1幼果為深綠色.已知甜瓜果皮有條紋基因B與無條紋基因b也位于4號染色體上.現(xiàn)有兩個純合甜瓜品種，幼果深綠色無條紋和幼果淺綠色有條紋，設(shè)計(jì)一個雜交實(shí)驗(yàn)證明控制甜瓜果皮兩對性狀的基因位于同一對染色體上.（用遺傳圖解表示，不考慮染色體互換）

分析幼果果皮顏色和條紋性狀由兩對等位基因A/a和B/b控制，欲證明A/a和B/b位于同一對染色體上，題干中僅提供了兩個純合甜瓜品種：幼果深綠色無條紋（AAbb）和幼果淺綠色有條紋（aaBB）.因此，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)第一步是將這兩個純合親本雜交，得到的F1基因型為AaBb.為證明這兩對等位基因位于一對同源染色體上，根據(jù)孟德爾兩對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)過程，將F1（AaBb）自交，若A/a和B/b位于同一對同源染色體上，則F2的表現(xiàn)型及比例為：深綠色無條紋（AAbb）∶深綠色有條紋（AaBb）∶淺綠色有條紋（aaBB）=1∶2∶1（圖3），由此得出遺傳圖解（圖4）.

5結(jié)束語

綜上所述，基于科學(xué)思維培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，首先應(yīng)夯實(shí)生物學(xué)基礎(chǔ)知識，以便在解題時得以應(yīng)用.讀題時應(yīng)仔細(xì)研究題目所提供的已知、關(guān)鍵條件，準(zhǔn)確分析題目信息，避免經(jīng)驗(yàn)主義，尋找正確的解題方向和方法.解題時應(yīng)綜合運(yùn)用各種技巧，進(jìn)行科學(xué)的邏輯性推導(dǎo)，巧妙利用遺傳圖解，正確解題.科學(xué)思維在高中生物學(xué)中的應(yīng)用是十分廣泛的，它不僅有助于學(xué)生理解和掌握相關(guān)的生物學(xué)知識，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和解決問題能力，因此科學(xué)思維對于學(xué)生的成長具有非常重要的意義.

參考文獻(xiàn)：

［1］肖正清.基于科學(xué)思維培養(yǎng)目標(biāo)的高中生物學(xué)教學(xué)策略探究[J].考試周刊，2023（11）：145-148.

[2]鄭少丹.2022年全國卷遺傳試題的特點(diǎn)及命題建議[J].教學(xué)考試，2023（6）：32-35.

[3]吳志強(qiáng).果蠅紅、紫眼色的遺傳和教學(xué)啟示：以2023年新課標(biāo)理論卷第34項(xiàng)為例[J].生物學(xué)教學(xué)，2023，48（11）：70-71.

[4]趙燕.高考遺傳試題中的“演繹推理”[J].教學(xué)考試，2023（42）：51-57.

［責(zé)任編輯：季春陽］

收稿日期：2024-12-25

作者簡介：章小寅，研究生，一級教師，從事高中生物教學(xué)研究.