依托对教材的挖掘例谈遗传试题的原创

湖南

从《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中可看出，生物学不仅是一个结论丰富的知识体系，还包括了人类认识自然现象和规律的一些特有的思维方式和探究过程。高中生物学课程展示了生物学的基本内容，反映了自然科学本质，教师既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。基因位于染色体上的实验证据——摩尔根果蝇杂交实验是教材中的经典实验，笔者以此为背景挖掘素材进行试题的原创尝试。

1.经典实验中命题素材的挖掘

基因位于染色体上的实验证据是摩尔根和他的同事所做的一系列经典实验，教材上着重介绍了突变型白眼雄果蝇与野生型红眼雌果蝇的杂交实验，并没有具体描述测交实验。实际上除了教材着重介绍的杂交实验外，摩尔根和他的同事还进行了一系列相关的实验才得出正确结论，而这些实验又是这项发现必不可少的因素，省略的实验可用来引导学生思维创新。因此，教师可在实际教学中特别是高三复习中适当地去挖掘这块内容，这样做有助于促进学生科学思维和科学探究水平的发展。

在突变型白眼雄果蝇与野生型红眼雌果蝇的杂交实验中，子一代无论雌雄都是红眼；子二代果蝇有红眼也有白眼；且子二代果蝇中红眼∶白眼为3∶1。这些现象与孟德尔的豌豆杂交试验一一致，所以可以推断果蝇的红眼和白眼受一对等位基因控制，且红眼为显性性状，白眼为隐性性状。

关键是在这个杂交实验中摩尔根发现了新的问题：白眼性状总是与性别相联系。结合当时的研究背景，摩尔根和他的同事作出的假设是控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因。这一假设能合理地解释上述遗传现象，但显然这一假设不是唯一的，那么还可以提出什么样的假设呢？其他假设是否也可以解释上述遗传现象？这就需要教师依托教材深挖客观实际，提出有思考深度或创作出有评价意义的试题，使教师和学生通过这样的尝试实现共同提升。

2.原创试题设计与解析

高考试卷上考查遗传规律和现象的综合题属于必考知识点。且近年来高考对这部分知识的考查逐渐由过程复杂的分析与计算转变为对遗传本质规律的理解与运用，并突出对实验设计、语言表达能力的考查，充分地体现了学科核心素养。以此为背景笔者在2018年地区高三质量检测试题命制中依托教材经典实验进行试题原创尝试。

【原创试题】基因在染色体上的实验证据是摩尔根的果蝇杂交实验，摩尔根利用新出现的白眼雄果蝇与红眼雌果蝇为亲本进行杂交实验，并运用假说-演绎法发现一个特定的基因在一条特定的染色体上。对下面相关问题进行回答：

（1）摩尔根在果蝇杂交实验中发现的新问题是__________________________________。

（2）事实上，控制果蝇眼色的基因在常染色体上的可能性被排除后，摩尔根及其同事作出的假设是“控制白眼的基因（用w表示）位于X染色体上，而Y染色体上没有它的等位基因”。其实针对性染色体还可提出2种假说：

①假设“控制白眼的基因（用w表示）在Y染色体上，而X染色体上没有它的等位基因”，请说出否定该假说的理由：____________________________________________________________。

②假设“控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区”，则_______（填“能”或“不能”）解释果蝇杂交实验现象。

（3）在摩尔根的假说背景下雄果蝇有2种基因型，则“控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区”这一假说背景下雄果蝇有______种基因型。请设计实验否定假说“控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区”，不考虑基因突变和环境影响，且雌雄果蝇各种表现型都有，简要写出实验设计、预期结果及结论__________________________________________。

【特点】试题命题素材源自教材经典实验（摩尔根果蝇杂交实验），考查的是遗传基本规律和现象；涉及科学思维、科学探究等学科核心素养；要求学生运用已学的知识解决题目中提出的新问题，组织语言进行表达，书写完整的设计思路和实验过程，向高考新变化靠拢。

【答案】（1）白眼性状为什么总与性别相联系

（2）①依据此假说雌果蝇无眼色（或眼色透明），而实际上雌果蝇有眼色（红眼雌果蝇）（其他答案合理也可）②能

（3）4 选取白眼雌果蝇与多只红眼雄果蝇杂交；若所有杂交组合的子代表现情况一样（红眼雌果蝇、白眼雄果蝇），就可以否定该假说。若有杂交组合的子代表现情况与其他表现情况不一样（如：出现红眼雄果蝇），就可以支持该假说

【命题分析】学生要运用所学知识解决实际问题，特别要有质疑精神、批判性思维。教材上摩尔根及其同事提出的假设能解释杂交实验现象，实际上也能解释测交实验现象（摩尔根的回交实验）。学生潜意识里会认为其他的假设不能合理地解释以上杂交实验和测交实验。其实假设②“控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区”也能解释上述杂交实验和测交实验。

若控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区段上，则突变型白眼雄果蝇（基因型：XwYw）和野生型红眼雌果蝇（基因型：XWXW）杂交，子一代基因型及性状为XWYw（红眼雄果蝇）、XWXw（红眼雌果蝇）；子二代基因型及性状为XWXW（红眼雌果蝇）、XWXw（红眼雌果蝇）、XWYw（红眼雄果蝇）、XwYw（白眼雄果蝇），且红眼∶白眼为3∶1，完美地解释了杂交实验，也能解释测交实验（摩尔根的回交实验）。用最初的突变型白眼雄果蝇（基因型：XwYw）与子一代雌果蝇（基因型：XWXw）回交，后代基因型及性状为XWXw（红眼雌果蝇）、XwXw（白眼雌果蝇）、XWYw（红眼雄果蝇）、XwYw（白眼雄果蝇），也能解释测交实验。

假设②没有作为正确的结论是有科学道理的，这就是假说-演绎法对结论可靠性的提升问题，从假说能够演绎的已知事实越多，结论（假说）就越可靠。这就回到了此原创试题的考查要求上来了，设计实验否定假说“控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区”（不考虑基因突变和环境影响，且雌雄果蝇各种表现型都有）。

将假设②与教材上摩尔根及其同事提出的假说对比分析，结合假说-演绎法，运用遗传知识解答本题实验设计要求，分析思路见表：_____________________________

假设控制白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色_体上不含有它的等位基因___控制白眼的基因（用w表示）在X、Y染色体的同源区段上理论基______________因型XW XW、XW Xw、Xw Xw、XWY、Xw Y_______XW XW、XW Xw、Xw Xw、XW YW、Xw Yw、XWYw、Xw YW杂交_组合___白眼雌果蝇与多只红眼雄果蝇杂交亲本基因型_________Xw Xw×XWY （红眼雄果蝇只有一种）_______XwXw×红眼雄果蝇（XW YW、XW Yw、Xw YW）_子代性状预计_______依题意所有杂交组合后代表现型一样____________依题意所有杂交组合后代表现型会有不同_____预计_实验__________________________________________________相符 不相符_结论___________________________________________________________________________________肯定__否定

依托教材可挖掘的素材很多。如2017年高考全国卷Ⅰ第29题的知识主要是教材上T2噬菌体侵染实验和核酸分子结构，试题命制素材源自教材，要求学生运用所学学科知识解决实际问题。在高三复习中教师和学生要深入研读教材，剖析现象背后的客观实际，勇于质疑，勇于探索，勇于创新。