科学思维导向下的高考生物遗传学试题分析与思考

陈迪

摘 要：以近年高考全国Ⅰ卷第32题为例，分析遗传学试题的考查特点及命题规律，提出研读经典、巧设问题、设置情景的教学思考，以期有助于培育学生科学思维和教师教学与备考。

关键词：科学思维;假说-演绎法;高考生物学;遗传学试题

高考遗传学试题考查的内容丰富、途径新颖多样，突显考查科学思维素养，能有效地区分和选拔考生，实现高考服务选才的核心功能。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确指出：高中生物学课程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，养成科学思维的习惯，形成积极的科学态度，发展终身学习及创新实践能力[1]。

因此，教师应指导学生运用归纳与概括、演绎与推理等方法，解释新情境下的遗传现象和常规遗传学技术在生产生活中的应用，认同科学家们缜密严谨的逻辑思维、勇于创新的科学精神，以及所表现出来的对科学的热爱和锲而不舍的探究精神，并贯穿于课堂教学和考试评价中。

一、科学思维导向下的试题分析

例1（2019年高考全国卷Ⅰ，第32题）某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图所示。回答下列问题。

（1）同学甲用翅外展粗糙眼果蝇与野生型（正常翅正常眼）纯合子果蝇进行杂交，F2中翅外展正常眼个体出现的概率为__________。图中所列基因中，不能与翅外展基因进行自由组合的是__________。

（2）同学乙用焦刚毛白眼雄蝇与野生型（直刚毛红眼）纯合子雌蝇进行杂交（正交），则子代雄蝇中焦刚毛个体出现的概率为_____________;若进行反交，子代中白跟个体出现的概率为_____________。

（3）为了验证遗传规律，同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型（红眼灰体）纯合子雌果蝇进行杂交得到F1，F1相互交配得到F2。那么，在所得实验结果中，能够验证自由组合定律的F1表现型是___________，F2表現型及其分离比是_________;验证伴性遗传时应分析的相对性状是_________，能够验证伴性遗传的F2表现型及其分离比是_________。

分析：本题以学生熟悉的果蝇为研究对象，看似涉及多对染色体、多对基因，且某一基因多用两个字母表示，感觉难度较大且存在一定的陌生感。但细看每道小题和每空的设问，不难发现仍是围绕孟德尔两大定律，采用不同的交配方式（如正反交、杂交、自交等）考查常规的概率计算、推测后代表现型及分离比。考生只需依据题干图中提供的基因位置，辨析基因间的关系（即非同源染色体上的非等位基因抑或同源染色体上的非等位基因），抓住设问关键信息、排出无关信息的干扰，准确选择遗传学两大定律之一，即可顺利解题。

例2（2018年高考全国卷Ⅰ，第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：

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”）。

分析：问题（1）关注一对相对性状（有眼/无眼）的亲子代表现，尝试判断基因位置;此设问类似2017年高考全国Ⅰ卷32题（2），仅由子代表现型及分离比，往往难以准确判定基因位置，需进一步统计子代性别及比例。通过“判断依据”和“预测结果”的问题设置，让学生置身于实验探究的情境中，利用扎实的知识储备，进行严谨的逻辑分析、演绎推理，进而用精确的表达将科学思维层级外显化。

问题（2）与2016年高考全国Ⅰ卷第32题异曲同工，均考查从子代中选取合适的组合，设计杂交实验证明已知结论的成立。考生唯有从“假说-演绎法”的视角深刻理解遗传实验和规律，才能灵活运用所学解决情境问题，展现良好的科学思维和科学品质。

问题（3）第二小空传承2014年高考全国Ⅰ卷第5题巧妙的设问，从“结果”逆向反推限定条件，将过度刷题、不求甚解、理解不透的考生筛选，即考查了学生遗传学的功底，也达成了素养水平的要求，更凸显了育人的价值导向[2]。

纵观近年高考全国卷生物遗传学试题，考查高中生物遗传学的核心知识，如孟德尔两大遗传定律、伴性遗传规律、重要的遗传学概念等，灵活和创造性地运用“假说-演绎法”或发散或逆向地解决复杂情境中的问题，且能现学现用迁移新情境，科学地反思和验证自己或他人的新结论，确保思维的严密性、结论的科学性，落实“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的高考评价新理念[3]。

二、科学思维导向下的教学思考

（一）研读经典，习方法

遗传学的诞生和发展离不开“假说-演绎法”，“假说-演绎法”至今仍是现代科学研究常用的科学方法之一，它的思想和实践在孟德尔、摩尔根等遗传学家的经典遗传实验中更是体现得淋漓尽致，无疑成为学生习得科学知识和科学思维的极好范式。

孟德尔两大遗传定律、伴性遗传规律是高中遗传学的核心内容，也是历年高考重点考查的内容。教师应指导学生以“假说-演绎法”的视角进行学习和复习，沿着科学家们的研究路线剖析和领悟“假说-演绎法”的研究思路和遗传分析的一般方法，遵循科學发展史的历程进行遗传学重要概念的构建，为深入理解遗传的细胞学基础、基因的染色体学说、基因的本质、基因的表达及变异等诸多内容，构建更为稳固的遗传学学习支架。

（二）巧设问题，育思维

问题驱动能有效地引领学生围绕焦点积极思考与讨论，运用所学或搜集材料寻求解决方案，并能激发和培育学生的创新思维。如，从染色体形态变化的角度，如何理解有丝分裂和减数分裂的结果和意义？又如，你能从减数分裂的角度解释“21三体综合征”可能出现的成因吗？再如，如何理解“性染色体上的基因总是与性别相关？”，你能列出具体的婚配组合并说明理由吗？因此，需收集哪方面的数据才能准确判断基因的位置？教师可根据教学内容、课型等，设计有冲突性、启发性、逻辑性、层次性的问题或问题串，激发学生的兴趣和潜能，点亮和活化学生的思维，让学生在讨论、质疑、争辩、论证中，实现知识与方法、思维与能力、素养与价值的提升。

（三）设置情境，炼品质

在真实情景中开展教学和评价是新一轮课改的要求，高考命题已呈现丰富和多层的情景，让学生在生产、生活、科研等背景下，发挥核心价值的引领作用，运用必备知识和关键能力解决问题，从而全面且综合地展示学科素养水平[4]。与之相匹配的，教师应依据课标中学业质量水平的质量描述，运用不同类型、不同层次的情景活动来组织教学和评价学生。高中遗传学的课程目标与高考命题，均培育学生运用遗传与变异的生命观念、演绎与推理的思维，进行解释和预测遗传学技术在问题情景中的应用，还引导学生关注社会议题，强化社会责任感和使命担当意识[2]。

参考文献

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

[2]郭学恒，赵轩.高考生物遗传学试题考查方式解析[J].中学生物教学，2019（3）：4-8.

[3]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019：25-26.

[4]教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019：28.

【本文是广东省教育科学规划课题"核心素养导向下的高中生物课堂教学实践研究"（2019ZQJK059）和清远市第十九项教育科研一般课题《基于培育学科核心素养的高中生物试题命制与评析研究》（课题编号：19-67）部分研究成果】