品读高考试题 提升核心素养——以“遗传的基本规律”为例

河北

复习课的教学是学习者在已有认知的基础上“生长”的过程，是进一步提升学生的生物核心素养的过程。本文是笔者在2020 年2 月17 日、25 日唐山市空中课堂“遗传类专题”的基础上进一步整理的内容，从构建网络析概念、品读真题明方向、精选题组提素养三个角度对遗传的基本规律专题进行分析，期望提升学生的问题解决能力、深化生物核心素养。

一、构建网络析概念

概念是思维的细胞，因此加强对基本概念的理解是复习遗传的基本规律的关键。在考前复习教学时，笔者引导学生抓住重要概念，整合相关生物学事实和微概念，并以概念图和思维导图为方法帮助学生逐步构建知识体系，实现概念的组织化、视觉化、层级化。

“遗传的基本规律”类试题包含的次位概念繁多，概念之间易混淆且关系错综复杂。笔者在教学时采用的教学步骤如下。

1.“头脑风暴”提碎片

要求学生将本专题涉及的微概念列举出来。

2.梳理概念析层次

将相关的概念归为一类，并引导学生回归教材，提供1～2 个实例，培养学生的论证思维。师生将本专题的次位概念分成如下7 个概念组：①杂交类型（正反交、杂交、自交、测交、回交）；②性状类型（性状、相对性状、不同性状、显性性状、隐性性状、性状分离）；③基因类型（基因、等位基因、非等位基因、显性基因、隐性基因、复等位基因）；④个体类型（纯合子、杂合子、基因型、表现型）；⑤图解类型（遗传图解、家系图）；⑥思维方法（假说、演绎、类比、归纳）；⑦染色体类型（染色体、同源染色体、非同源染色体、常染色体、性染色体、X 染色体、Y 染色体）。

3.绘制成图建联系

采用概念图、思维导图的形式将概念之间、概念组之间的关系绘制成图。如图所示是师生共同构建的“基因-性状”思维导图。

“基因-性状”思维导图

二、品读真题明方向

遗传的基本规律类试题是考查学生理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力等高考生物学科关键能力很好的载体，具有较高的区分度。如表1 为2017—2019 年全国卷“遗传的基本规律”类试题分析。

表1

分析表1，可以看出全国卷“遗传的基本规律”类试题具有如下几个特点：

1.命题的核心术语是“遗传方式”，命题方向分为“研究遗传方式”和“应用遗传方式”两个维度。

2.“研究遗传方式”要求学生解决“显隐性性状”“基因的位置”这两个变量中的一个；“应用遗传方式”要求学生基于已知的遗传方式判断亲子代的基因型或子代某种表现型出现的概率。

三、精选题组提素养

（一）研究遗传方式

目前高考主要考查学生对单基因遗传方式的判断，即控制某性状基因的显隐性（变量1）及其在细胞中的位置（变量2）。笔者在教学中采用先研究单一变量，然后解决双变量的逻辑授课。

1.利用分离定律进行研究

【例1】（基因位置确定，研究显隐性性状）（2018 年，全国卷Ⅰ，第32 题节选）果蝇体细胞有4 对染色体，其中2、3、4 号为常染色体。已知控制长翅/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蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如表2：

表2

回答下列问题：

（1）若控制有眼/无眼性状的基因位于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，请用表2 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）。

【答案】（1）无眼 只有当无眼为显性时，子代雌雄个体中才都会出现有眼与无眼性状的分离 （2）杂交组合：无眼×无眼 预期结果：若子代中无眼∶有眼=3∶1，则无眼为显性性状；若子代全部为无眼，则无眼为隐性性状。

【试题分析】（1）属于演绎推理类，体现了学业质量水平“科学思维”维度的三级水平。这类问题的思维过程如下。

①根据情境信息明确论题

根据试题情境，学生应提出：论题1 有眼为显性性状和论题2 无眼为显性性状。

②借助逻辑工具论证论题

“遗传的基本规律”类试题涉及的逻辑工具主要是间接论证中的反证法和演绎论证。

反证法是以论题1 为前提，利用逻辑方法（一般是演绎法）推出一个结论，然后通过否定该结论进而否定假说1，从而反向证明论题2 成立的方法。这种方法适合已知当中只有两个或有限几个可能论题的问题。

演绎论证是用一般原理来论证特殊事实的一种论证。在这种论证中，论据主要是一般性原理，论题是关于某种特殊事实的论断。本问限定变量是“控制有眼/无眼性状的基因位于X 染色体上”，因此涉及伴性遗传。具体分析过程如下。

大前提：亲代雄果蝇的X 染色体一定传递给子代雌果蝇。

小前提：（限定变量和论题1）亲代雄果蝇的X 染色体是XA。

结论：子代雌果蝇一定有XA染色体，即子代雌果蝇（XAX-）一定表现为有眼性状。

根据题目信息子代雌果蝇有无眼性状，则论题1“有眼为显性性状”错误，因此论题2“无眼为显性性状”正确。

（2）属于方案设计类，体现了学业质量水平“科学探究”维度的三级水平。这类问题的思维过程如下。

①列出备选方案

本问限定变量是“控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上”。由题目信息“一只无眼雌蝇与一只有眼雄蝇杂交，子代果蝇中无眼∶有眼＝1∶1”及基因的分离定律可以得出：亲代和子代均是一个为杂合子，一个为隐性纯合子。根据题目信息“用杂交子代果蝇为材料”，因此学生可以列出如下备选方案。方案1：杂合子×杂合子；方案2：隐性纯合子×隐性纯合子；方案3：杂合子×隐性纯合子。

②选择可行方案

方案3 与题目提供的杂交方案一致，故可以直接否定。学生需要借助比较思维方法研究方案1 和方案2。两个方案的相同点是子代同一表现型的果蝇相互杂交。两个方案的不同点：方案1 是杂合子交配，子代发生性状分离；方案2 是纯合子交配，子代不发生性状分离。经比较后，学生可以得出如下可行方案：从子代中选取具有相同性状的雌雄果蝇进行交配。若子代发生性状分离，说明杂交亲本为杂合子，其所表现出的性状为显性性状；若子代未发生性状分离，说明杂交亲本为隐性纯合子，其所表现出的性状为隐性性状。

【例2】（显隐性性状已知，研究基因位置）已知果蝇的直毛和分叉毛是一对相对性状，直毛对分叉毛为显性。现有直毛和分叉毛雌雄果蝇若干，仅通过一个杂交组合实验判断：控制直毛、分叉毛的基因是位于常染色体上还是位于X 染色体上。

【答案】方案1：多对分叉毛（♀）×直毛（）方案2：多对直毛（♀）×直毛（）

【试题分析】本题属于方案设计类，体现了学业质量水平“科学探究”维度的三级水平。本题思维过程如下。

①列出备选方案

根据题目信息“直毛对分叉毛是显性、直毛和分叉毛雌雄果蝇若干”可知：直毛果蝇有纯合子和杂合子两种。因此学生可以列出如下备选方案。方案1：分叉毛（♀）×直毛（）；方案2：直毛（♀）×直毛（）；方案3：直毛（♀）×分叉毛（）；方案4：分叉毛（♀）×分叉毛（），每个方案选用多对果蝇。

②选择可行方案

方案1 和方案2 根据子代果蝇表现型可以判断控制直毛、分叉毛的基因位置；方案3 和方案4 两种情况，控制直毛、分叉毛的基因无论是位于常染色体上还是位于X 染色体上，子代果蝇表现型一致，故无法判断基因位置。

【例3】（基因的显隐性性状和在染色体上的位置均未知）从一个自然界果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制，所有果蝇均能正常生活，性状的分离符合遗传的基本规律。请设计一个一代杂交方案，探究这对相对性状的显隐性关系和该对等位基因位于X 染色体上还是常染色体上。

【答案】方案1：

正交：灰色雌蝇×黄色雄蝇；反交：黄色雌蝇×灰色雄蝇，每个杂交组合选用多对果蝇。

方案2：

组合1：灰色雌蝇×灰色雄蝇；组合2：黄色雌蝇×黄色雄蝇，每个杂交组合选用多对果蝇。

【试题分析】本题属于方案设计类，体现了学业质量水平“科学思维”维度的三级水平。分析思路与例1 的（2）、例2 一致，此处略。

2.利用自由组合定律进行研究

【例4】某小组利用某二倍体自花传粉植物进行杂交实验，杂交涉及的两对相对性状分别是圆形果（圆）与长形果（长），单一花序（单）与复状花序（复），对应等位基因分别用A/a 和B/b 表示。实验数据如表3。

表3

若控制果实形状的基因位于Ⅳ号染色体上，根据表3 中的数据__________（填“能”或“不能”）得出控制花序类型的基因位于Ⅳ号染色体上，依据是_________________________________。

【答案】能 两组杂交组合的F1圆单（AaBb）自交F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1，而两对相对性状表现型分离比不符合9∶3∶3∶1

【试题分析】本题属于演绎推理类，体现了学业质量水平“科学思维”维度的二级水平。

由“某二倍体自花传粉植物”可知两个杂交组合的亲代均为纯合子，F1表现“圆单”为显性性状，且基因型为AaBb。演绎论证过程如下。

大前提：所有满足基因自由组合定律的AaBb 自交子代中4 种表现型的分离比符合9∶3∶3∶1。

小前提：两组杂交组合的F1圆单（AaBb）自交F2中4 种表现型分离比不符合9∶3∶3∶1。

结论：两对等位基因不遵循自由组合定律，即两对等位基因（A/a、B/b）位于同一对同源染色体上。

由于控制果实形状的基因（A/a）位于Ⅳ号染色体上，因此控制花序类型的基因（B/b）位于Ⅳ号染色体上。

3.利用染色体变异进行研究

目前用于基因定位研究的有染色体结构变异中的缺失、染色体数目变异中的单体和三体。

【例5】已知果蝇4 号染色体十分微小，该染色体少一条的个体均可存活并可育。果蝇有眼对无眼为显性。一对纯合无眼雄果蝇与纯合有眼雌果蝇（4 号染色体少一条）杂交，观察并记录子代表现型（不考虑X、Y 同源区段和发生其他变异）。

若__________________________，则无眼基因位于4 号染色体上；若_________________________________，则无眼基因不在4 号染色体上。

【答案】F1中有眼∶无眼=1∶1 F1中均为有眼

【试题分析】本题属于演绎推理类，体现了学业质量水平“科学思维”维度的二级水平。

【方法总结】根据上述分析，“研究遗传方式”的试题解决方法是（1）方案设计类：学生根据题目信息列出可能的备选方案，利用假说-演绎法选择可行方案；（2）演绎推理类：学生应用遗传学规律，借助逻辑学工具加以论证。

（二）应用遗传方式

近几年全国卷遗传类试题关于“应用遗传方式”考查主要集中在“计算子代中表现型或基因型概率”。解决此类试题的关键是确定亲子代的基因型以及获取题目信息。笔者在进行复习时，从引导学生思考“在孟德尔所做的杂交实验中，F2出现了3∶1 和9∶3∶3∶1 分离比例出现需要有特定的条件”入手，依次呈现符合所有特定条件、某一特定条件变化、两个特定条件发生变化系列题目，然后总结问题的解决方法。

【例6】人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是 （ ）

A.10/19 B.9/19 C.1/19 D.1/2

【答案】A

【试题分析】本题体现了学业质量水平“科学思维”维度的三级水平。

由“某常染色体显性遗传病”可知：丈夫基因型为aa，妻子基因型为AA 或Aa。本题聚焦点是妻子两种基因型的比例。由“某常染色体显性遗传病的发病率为19%”可知：P（a a）=P（a）×P（a）=1-1 9%=8 1%，即P（a）=9/1 0，P（A）=1/10。妻子基因型P（AA）=（1/10）2；P（Aa）=2×（1/10）×（9/10）。因此妻子产生卵细胞：P（A）=10/19，P（a）=9/19；丈夫产生精子基因型为a。P（子女患病）=1-P（正常）=1-P（aa）=1-（9/19）×1=10/19。

此外2019 年全国卷Ⅰ第5 题属于“雄配子不育”型；全国卷Ⅱ第32 题属于非等位基因互作；全国卷Ⅲ第6 题属于“某类合子不育”型，在此不再赘述。

【方法总结】对于求解概率试题，可以采用如下三步进行解决：分析亲代的基因型及其比例；分析亲代产生的可育配子及其比例；分析影响受精卵发育的因素。

总之，高三复习的后期，在强化生物学概念理解的基础上，教师可通过选用典型例题精讲精练，让学生在问题解决中迁移运用所学知识，达到快速提高学生解决问题的能力，进一步深化学生的生物核心素养的目的。