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发挥高考题的导向作用提升生物复习效率

2019-04-29尹利军翁妍

中小学教学研究 2019年4期
关键词:表现型基因型高考题

尹利军 翁妍

[摘 要]

高考题不仅考查学生对高中生物知识理解和掌握水平,更是国家对学生核心素养发展水平的测量。教师要充分挖掘历年高考题的教学价值,分析高考题的命题特点、解题思路和核心素养考查层次,利用高考题发展学生生物核心素养的四个维度,以提升复习效率。

[关键词]

高中生物;高考题导向;复习;核心素养

利用高考题进行复习备考,挖掘高考题的教学价值,能让学生直接感知到国家考试的意图和对人才选拔的目的要求,体会和感悟到高考题对核心素养的考查层次,提升复习的针对性和实效性。笔者在教学实践中,对2016~2018年近三年全国卷生物高考遗传题在考查内容、核心素养要求等方面通过分析、归纳统计,意在指导学生对遗传基本规律专题进行系统复习,根据命题思路寻找解题规律,发挥高考题的导引作用,取得了较好的复习效果,现加以总结分析,供教学参考。

一、利用高考题对重要概念的考查特点,渗透生命观念

高中生物学是由一系列重要的事实和概念(包括原理、定律、规律)所组成的认知结构和认识过程。教师指导学生较好地理解生物学概念,形成生命基本观念,对提升学生运用科学思维和科学探究解决生物学问题的能力具有重要作用。高考命题一般不是简单地直接考查这些概念,而是通过一定的载体或情境,考查这些概念的内涵和学生对其理解的深度和广度。在遗传基本规律单元复习中,有较多的重要概念,如性状类的相对性状、显隐性性状和性状分离,基因类的等位基因和非等位基因、相同基因,个体类的纯合子、杂合子、基因型和表现型,交配类的杂交、自交、测交和正反交,基因分离定律和自由组合定律的实质和伴性遗传,等等。这些概念都是学生加深理解基因传递过程和特点的关键,也是高考的命题点,这一特点可以从近三年遗传基本概念考查统计表(表1)中看出。分析表1可以看出历年高考对于遗传基本概念考查主要集中在素养要求的(二)层次要求上,题型以选择题为主,在简答题中穿插考查。教师在复习中应以这些核心概念为主线进行有针对性地复习,利用典型习题逐点落实,让学生深刻领会这些概念的内涵和外延部分。

表1 近三年遗传基本概念考查情况统计

[核心素养 内容与分值 年份、题号、题型 质量描述和素养水平要求 生命

观念 基因型和表现型(6分) 2017年全国Ⅲ卷,6题,選择题 具有遗传和变异的观念,能够运用遗传与变异观念分析和解释简单情境中的生命现象。(二) 人类遗传病(6分) 2016年全国Ⅰ卷,6题,选择题 基因型、表现型、相对性状(12分) 2016年全国Ⅱ卷,32题,简答题 具有遗传和变异的观念,能够运用遗传与变异观念分析和解释较为复杂情境中的生命现象。(三) ]

注:生物核心素养的四个维度在试题中考查往往体现综合性,本统计主要指考查层面。(下同)

例1.(2016年全国Ⅱ卷32题)某种植物的果皮有毛和无毛、果肉黄色和白色为两对相对性状,各由一对等位基因控制(前者用D、d表示,后者用F、f表示),且独立遗传。利用该种植物3种不同基因型的个体(有毛白肉A、无毛黄肉B、无毛黄肉C)进行杂交,实验结果如下:

回答下列问题:

(1)果皮有毛和无毛这对相对性状中的显性性状为______,果肉黄色和白色这对相对性状中的显性性状为_______。

(2)有毛白肉A、无毛黄肉B和无毛黄肉C的基因型依次__________。

(3)若无毛黄肉B自交,理论上,下一代的表现型及比例为___________。

(4)若实验3中的子代自交,理论上,下一代的表现型及比例为___________。

例1中的(1)问主要考查性状分离及相对性状中显性和隐性性状的概念。依据相关概念和杂交实验的结果可以推理判断,由实验3有毛白肉A与无毛黄肉C杂交的子代都是有毛黄肉,可判断果皮有毛对无毛为显性性状,果肉黄色对白色为显性性状;(2)问依据性状与基因的显隐性对应关系,可确定有毛白肉A的基因型是D_ff,无毛黄肉B的基因型是ddF_,因有毛白肉A和无毛黄肉B的子代果皮都表现为有毛,则有毛白肉A的基因型是DDff。又因有毛白肉A和无毛黄肉B的子代黄肉∶白肉为1∶1,则无毛黄肉B的基因型是ddFf。由有毛白肉A(DDff)与无毛黄肉C(ddF_)的子代全部为有毛黄肉可以推测,无毛黄肉C的基因型为ddFF;(3)问考查1对相对性状的杂交实验和分离定律实质,根据无毛黄肉B(ddFf)自交后代的基因型为ddFF∶ddFf∶ddff=1∶2∶1,故后代表现型及比例为无毛黄肉∶无毛白肉=3∶1;(4)问考查2对相对性状的杂交实验和基因的自由组合定律实质,根据实验3中亲代的基因型是DDff和ddFF,子代为有毛黄肉,基因型为DdFf,其自交后代表现型为有毛黄肉(9D_F_)∶有毛白肉(3D_ff)∶无毛黄肉(3ddF_)∶无毛白肉(1ddff)=9∶3∶3∶1。本题通过三个不同表现型的亲本杂交组合,考查基因的分离定律和自由组合定律的实质及基因型、表现型、显性和隐性性状等概念的理解和运用,这也将是以后该知识点命题的主要方向。

【复习建议】

利用重要概念复习该遗传规律专题,可以采用的策略是:(1)帮助学生构建概念图或列表比较图,梳理概念间的关系,如在复习该专题中指导学生构建概念间的关系如图2所示。(2)通过强化练习,加强模块概念的理解和运用能力,重点概念进行重点练习和分析,帮助学生掌握核心概念和重点概念的内涵和外延。学生只有理解了概念的内涵和外延,熟知了概念间的逻辑关系,才能形成相应的生命观念,探究生命活动规律,解决实际问题。

二、通过对高考题中特殊遗传现象的分析与归纳,培养科学思维能力

遗传基本规律是历年高考命题的热点和难点,也是考查学生科学思维的良好考点。该知识点的核心素养命题主要集中在基于生物学事实和证据,运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法,探讨、阐释生物遗传现象和探究遗传问题,内容上考查学生对基因分离定律和自由组合定律形成过程的理解,素养要求一般较高,集中在(三)和(四)层次上。从近三年全国生物高考卷对遗传基本规律科学思维考查情况表2可以看出,全国卷遗传题主要考查的知识有:(1)1对相对性状和2对相对性状遗传实验过程及结果分析;(2)遗传基本规律的验证方法,对多对等位基因分离产生的表现性和基因型推断及相关概率计算,含9∶3∶3∶1及其变式分析应用;(3)基因位置推断或实验探究;(4)伴性遗传与孟德尔遗传定律的综合分析。

在复习备考中,要让学生掌握遗传基本规律的实质和研究方法,熟知不同类型题目的解题思路或方法,提升在应试时的解题能力。

例2.(2018年全国Ⅰ卷32题)果蝇体细胞有4对染色体,其中2、3、4号为常染色体,抑制控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上,控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上,某小组用一只无眼灰体长翅雌果蝇与一只有眼灰体长翅雄果蝇杂交,杂交子代的表现型及其比例如下表3。

回答下列问题:

(1)根据杂交结果,__________(填“能”或“不能”)判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体上还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状位于X染色体上,根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断,显性性状是__________,判断依据是_____________________。

(2)若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上,请用上表中杂交子代果蝇为材料,设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性。(要求:写出杂交组合和预期结果)

(3)若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上,用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交,F1相互交配后,F2中雌雄均有___________种表现型,其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时,则说明无眼性状为___________(填“显性”或“隐性”)。

例2以果蝇为实验材料考查了自由组合定律以及伴性遗传的相关知识,解答本题关键掌握判断显隐性的方法,能准确掌握根据子代特殊比例来判断基因位于常染色体还是性染色体的方法。(1)问中的第一空,根据表中数据分析,两亲本分别为无眼和有眼,且子代中有眼∶无眼=1∶1,且与性别无关联,所以不能推断控制有眼和无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上。第二空,运用假说—演绎思维方法分析,若控制有眼/无眼性状的基因位于x染色体上,且有眼为显性(用基因E表示),则亲本基因型分别为XeXe和XEY,子代的基因型为XEXe和XeY,表现为有眼为雌性,无眼为雄性,子代雌雄个体中没有同时出现有眼与无眼的性状,不符合题意,因此显性性状是无眼;(2)问考查实验探究能力,要通过一个杂交实验来确定无眼性状在常染色体上的显隐性,最简单的方法是可以选择表中杂交子代中雌雄果蝇均为无眼的性状进行杂交实验,若无眼为显性性状,则表中杂交子代中无眼雌雄果蝇均为杂合子,则该杂交子代中无眼∶有眼=3∶1。若无眼为隐性性状,则表中杂交子代中无眼雌雄果蝇均为隐性纯合子,则该杂交子代全部为无眼;(3)问考查自由组合定律的应用,解题要应用演绎与推理、批判性思维等方法进行。表格中灰体长翅∶灰体残翅∶黑檀体长翅∶黑檀体残翅=9∶3∶3∶1,可分析出显性性状为灰体(用基因A表示)和长翅(用基因B表示),有眼和无眼不能确定显隐性关系(用基因C或c表示),灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体的基因型可写为AABB和aabb,可推出F1的基因型为AaBbCc,F1个体间相互交配,F2的表现型为2×2×2=8种。F2中黑檀体(Aa×Aa=1/4)長翅(Bb×Bb=3/4)无眼所占比例为3/64时,可知无眼所占比例为1/4,则无眼为隐性性状。

【解题指导】

(1)判断基因是否位于不同对同源染色体上:以AaBb为例,若两对等位基因分别位于两对同源染色体上,则产生四种类型的配子。在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比,如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1(或9∶7等变式),也会出现致死背景下特殊的性状分离比,如4∶2∶2∶1、6∶3∶2∶1。在涉及两对等位基因遗传时,若出现上述性状分离比,可考虑基因位于两对同源染色体上。如果自交后代出现两种表现型,比例为3∶1或1∶2∶1,或出现四种表现型,比例不为9∶3∶3∶1,则基因位于一对同源染色体上。

(2)遗传定律的验证方法总结如表4。

三、通过遗传实验探究题的分析与设计,培养科学探究能力

“科学探究”是人们能够发现现实世界中的生物学问题,针对特定的生物学现象,进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论的能力。从表5统计的近三年遗传基本规律探究性高考命题看,命题主要集中在:(1)遗传性状是否遵循遗传基本规律的验证方法;(2)对基因是位于常染色体还是X染色体上,或是否在XY染色体的同源区段上的探究;(3)设计实验进行显、隐性状判断。考查学生运用理性思维进行分析,通过科学探究解决生物学问题能力,从核心素养的考查层次上看,主要在(三)上。在教学中,教师要依据每一个考查的点,利用典型高考题或模拟题训练学生的科学思维能力和科学探究能力,提升学生的解题能力。

例3.(2017年全国Ⅲ卷32题)已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系:①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换,回答下列问题:

(1)若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上,请以上述品系为材料,设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。(要求:写出实验思路、预期实验结果、得出结论)

(2)假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上,请以上述品系为材料,设计实验对这一假设进行验证。(要求:写出实验思路、预期实验结果、得出结论)

例3通过设计实验情景,考查学生对遗传基本规律形成过程的理解和掌握情况,具体考查孟德尔自由组合定律的实质及两对相对性状的杂交实验过程。(1)问要确定三对等位基因是否分别位于三对染色体上,必然要利用教材知识,通过知识迁移,运用演绎—推理的科学方法。根据实验材料,可将其拆分为确定每两对等位基因是否位于两对染色体上,各杂交组合的F2中均出现四种表现型,且比例为9∶3∶3∶1;如果每两对相对性状都不在同一对同源染色体上,则可确定这三对等位基因分别位于三对染色体上,如利用①和②杂交,得到F1,再让F1雌雄个体自由交配,观察F2的表现型及比例来确定基因A/a和B/b是否位于两对染色体上。同理用②和③杂交确定基因E/e和B/b是否位于两对染色体上,用①和③杂交确定基因E/e和A/a是否位于两对染色体上;(2)问要验证A/a和B/b这两对等位基因都位于X染色体上,需要利用假说—演绎—推理方法,可通过①aaBBEE、②AAbbEE两种实验材料,利用正反交实验,观察F1雄性个体中刚毛和眼两对性状,若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同,则证明这两对等位基因都位于X染色体上。

【解题指导】

判断基因位于常染色体上还是X染色体上的实验设计方案:

①已知性状的显隐性设计方案如图3 ②未知性状的显隐性设计方案如图4

四、通过对人类遗传病题的研究,落实社会责任意识

“社会责任”是人们基于生物学的认识,参与个人与社会事务的讨论,作出理性解释和判断,尝试解决生产生活中的生物学问题的担当和能力[1]。表6统计近三年遗传规律专题高考命题对社会责任考查情况,分析可以看出,考查点主要集中在能对某些遗传现象参与讨论并作出理性解释,能根据所学遗传知识,给出合理建议,让学生关注涉及遗传现象的社会议题;宣传优生优育政策,预测遗传病发病率,预防遗传病个体出现,减轻社会压力;利用所学知识,解决农业生产中的遗传学问题,运用遗传学原理培育和创造动、植物新品种,提高产量,提升经济价值;主动向他人宣传健康生活和关爱生命等相关知识。复习中教师应依据考查方向,利用高考题或改编题对学生进行思维训练,提升分析、解决问题能力,使学生树立社会责任意识和强烈的社会使命感。

总之,高三复习课中,教师的课堂设计应着眼于落实学生核心素养的培养,利用高考题发展学生生物核心素养的四个维度,挖掘历年高考题的教学导向及价值。在复习中,教师还要根据各核心素养层次、各考点内容,依据高考命题统计的情况逐点扫描,让学生逐点过关,培养、指导学生运用科学思维、实验探究能力,提升分析问题、解决问题的能力,进而形成系统的生命观念,树立社会责任意识。

[参 考 文 献]

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

(责任编辑:符 洁)

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