依托学案引导复习 活用“原模”发展思维——由高考生物遗传实验设计题引发的思考

广西南宁市第三中学（530021） 黄小斌

一、备考困境

2017 年高考课标Ⅲ卷、2018 年高考课标Ⅰ卷、2019 年高考课标Ⅲ卷、2020 年高考课标Ⅲ卷、2021年高考全国Ⅰ卷生物部分都设置有遗传实验设计题。每次考试后，学生纷纷表示对于此类题无从下笔。遗传大题作为生物高考压轴题，一直令学生和教师感到头疼，近年频频出现的实验设计题更是雪上加霜。这样的形势，令生物高考备考变得非常棘手。2022 年高考备考复习即将进入第二轮，遗传实验设计专题复习亟需一套有效的方案。

二、原因剖析

与以往的填空式非选择题不同，遗传实验设计题要求学生书写实验步骤（或实验思路）、预期实验现象及结论，这一要求体现了高考评价由“知识立意”“能力立意”向“价值引领、素养导向、能力为重、知识为基”的转变［1］。遗传实验设计方案的书写是学生知识、能力、素养和价值的外显方式之一，由此暴露出的问题也是多方面的。因此，学生在遗传实验设计题上得分率低的原因不一而足。

其一，学生没有掌握每一类遗传实验设计题背后蕴含的生物学知识。例如，用具有一对相对性状的个体杂交判断显隐性，依据的原理是孟德尔对显隐性的定义；用具有某种性状的个体自交判断显隐性，依据的原理是杂合子自交会出现性状分离这一特点。学生如果没有掌握上述原理，在面对含有新情境的判断显隐性的实验设计题时，就难有清晰的思路，难以进行知识迁移并灵活运用教材中的原始模型设计实验方案。

其二，学生在审题时没有能捕捉到题干的关键条件信息，设计的实验方案有漏洞。例如，在解答2018 年高考课标Ⅰ卷生物部分的遗传实验设计题时，受教材中豌豆的一对相对性状杂交实验（高茎豌豆×矮茎豌豆→F1全为高茎豌豆，说明高茎对矮茎为显性）的启发，有学生选择不同性别的有眼果蝇和无眼果蝇进行杂交。殊不知，教材中亲代的高茎豌豆和矮茎豌豆均为纯种，而该题中可供选择的有眼果蝇和无眼果蝇，其中之一为杂合子，故在解答该题时，学生照搬教材中的杂交方案是不能得到预期的现象和结论的。

其三，学生的文字表述前后逻辑矛盾，词不达意，写了也得不到满分。例如，有学生在书写“预期实验现象及结论”时，将实验现象与结论颠倒，逻辑表述混乱：“若无眼性状为显性，则子代性状表现为无眼∶有眼=3∶1……”有生物教师将此类问题归咎于学生没学好语文，其实不然，出现此类问题的学生中有的阅读过很多文学作品，语言文字功底不差，作文得分并不低。可见，生物考试的文字表达要求与寻常的文字表达是有差异的，不能把问题简单地归结为学生的语文没学好。这背后的实质是学生的模型与建模、演绎与推理等科学思维方法欠缺。

三、对策探讨

（一）优化学案板块，落实书写训练

课堂是教学的主阵地，要解决学生在解答遗传实验设计题时暴露出的问题，应注重平常的遗传实验设计复习教学。在遗传实验设计复习教学中，笔者发现的问题主要有：①学生不愿动笔写，或将打草稿与正式答题混为一谈，卷面混乱不堪，字迹难以辨认；②大部分学生完成题目解答后，照着标准答案抄写一遍，并没能真正摆脱标准答案，独立地完成实验设计；③班级学生人数众多，教师在课堂上难以对每个学生的答题情况进行个性化评价并给予学生针对性指导。可见，在遗传实验设计专题复习中，学生的书写训练难以落到实处。建构主义认为，知识是学习者在教师的引导下和一定的学习环境中，通过意义建构而获得的。这里的环境既可以是学习的场所，又可以是学习材料等。在进行遗传实验设计专题复习时，学案就是落实书写训练的一个良好的学习材料。

书写实验设计方案属于科学写作的形式之一。根据美国心理学家海斯和弗劳尔提出的写作认知过程理论，中国学者汪明等认为，科学写作的过程分为计划、转换和检查三个步骤［2］。计划是指在写作前对文章的思路、内容进行分析梳理；转换是指将文章的思想转换成文字；检查则是指对初稿进行评价，并进行修改和完善。受此启发，笔者按教学需要对遗传实验设计专题复习课所使用的学案的板块进行优化：每一道遗传实验设计题目的下方依次设置有“草稿区”“我的方案”“教师评价”“修正方案”等板块。在“草稿区”板块，学生事先通过草稿厘清思路，整理后再写到“我的方案”板块中，这样有助于学生保持卷面工整。“我的方案”板块主要是供学生在课堂上限时书写实验设计方案。“教师评价”板块主要是由教师就学生所书写的实验设计方案的科学性、语言表述、格式等方面进行针对性评价。在“修正方案”板块，学生结合教师的评价及建议对原先的实验设计方案进行修改。这样，不仅极大地促进了师生间的交流，还能让学生在反复的“计划—转换—检查”过程中接受规范化的书写训练。

（二）聚焦教材实验，分析原始模型

编入中学教材的内容往往是一个学科的经典基础知识。为了实现教考科学衔接、“以学定考”，高考注重对教材基础知识的考查，保证考查的有效性和公平性。遗传实验设计题主要包括判断显隐性、判断显性个体的基因型、验证或探究孟德尔遗传规律、基因定位等类型。考查的实验设计方案均源自教材中的经典实验，每一种类型的实验设计方案均能在教材中找到原始模型（简称“原模”）。因此，在复习遗传实验设计时，首要任务是聚焦教材中的经典遗传实验，根据其中的关键要素抽象形成“原模”。

以“判断显隐性”这一类型为例。2018 年高考课标Ⅰ卷第32 题第（2）小题为判断显隐性，选择的实验方案为“无眼×无眼，若子代中无眼∶有眼=3∶1，则无眼为显性性状……”。教师在指导学生复习此类遗传实验设计时，要追根溯源，回归高中生物教材中的经典实验。根据高中生物必修2 教材提到的“人们将杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象，叫作性状分离”抽象形成判断显隐性实验设计方案的“原模”一：“A 性状个体自交（或不同性别的A 性状个体和A 性状个体杂交），若后代出现A 性状和B 性状（或只要出现B 性状），则A 性状对B 性状为显性。”而根据教材中显隐性的定义“纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆作亲本进行杂交……F1中显现出来的性状，叫作显性性状……未显现出来的性状，叫作隐性性状”抽象形成判断显隐性实验设计方案的“原模”二：“A 性状个体和B 性状个体杂交，若后代只出现A 性状，则A 性状对B 性状为显性。”学生领悟了上述两个“原模”，就掌握了设计实验判断显隐性的两类方法。

（三）变换试题情境，发展科学思维

“思维方法”是指学习者在面对生活实践或学习探索问题情境时，进行独立思考和探索创新的内在认知品质［3］。高考命题源于教材而又高于教材，通过创设不同的问题情境，考查学生灵活运用教材基础知识分析和解决问题的能力。如2018 年高考课标Ⅰ卷第32 题第（2）小题考查的是果蝇的性状显隐性判断。因为果蝇属于动物（不可自交），而教材例题中的豌豆属于自花传粉植物（可自交），在设计实验时选用的交配方案就不能照搬教材中的“原模”。因此，遗传实验设计专题复习中，教师可以依托学案向学生呈现不同的试题情境，训练学生灵活运用教材“原模”的能力，帮助学生掌握科学思维方法。下面以“判断显隐性”为例：

试题情境1：豌豆豆荚的绿色和黄色是一对相对性状，假设显隐性未知。现有纯种的绿色豆荚豌豆植株和纯种的黄色豆荚豌豆植株，请将上述豌豆植株作为实验材料，设计实验方案确定这一对相对性状的显隐性，并写出预期结果和相应的结论。

参考答案：纯种绿色×纯种黄色，观察F1的表现型及其比例。①若F1全为绿色，则绿色对黄色为显性；②若F1全为黄色，则黄色对绿色为显性。

设计意图：研究对象为豌豆，提供的两种性状豌豆均为纯种，与教材中的情境完全一致，意在让学生回顾教材中的“原模”——“A 性状个体和B 性状个体杂交，若后代只出现A 性状，则A 性状对B性状为显性”。

试题情境2：豌豆豆荚的绿色和黄色是一对相对性状，假设显隐性未知。现有取自大田的绿色豆荚豌豆植株和纯种的黄色豆荚豌豆植株，请将上述豌豆植株作为实验材料，设计实验方案确定这一对相对性状的显隐性，并写出预期结果和相应的结论。

参考答案：绿色豆荚豌豆自交，观察子代的表现型及其比例。①若F1出现性状分离，则绿色对黄色为显性；②若F1全为绿色，则绿色豆荚豌豆为纯种，再让绿色豆荚豌豆与纯种黄色豆荚豌豆杂交，F2表现的性状为显性，没有表现的性状为隐性。

设计意图：研究对象为豌豆，但提供的绿色豆荚豌豆不一定为纯种，与教材中的情境有所区别。可以让绿色豆荚豌豆自交，若出现性状分离，则绿色豆荚豌豆为杂合子，即绿色为显性。意在让学生回顾教材的另一个“原模”——“A性状个体自交（或不同性别的A性状个体和A性状个体杂交），若后代出现A性状和B性状（或只要出现B性状），则A性状对B性状为显性”。

试题情境3：豌豆豆荚的绿色和黄色是一对相对性状，假设显隐性未知。现有取自大田的绿色豆荚豌豆植株和黄色豆荚豌豆植株，请将上述豌豆植株作为实验材料，设计实验方案确定这一对相对性状的显隐性，并写出预期结果和相应的结论。

参考答案：绿色豆荚豌豆和黄色豆荚豌豆分别自交，观察子代的表现型及其比例。①子代出现性状分离的对应亲代所具有的性状为显性；②若子代均没有出现性状分离，则二者都为纯合子，将二者杂交：a.若子代全为绿色豆荚，则绿色为显性；b.若子代全为黄色豆荚，则黄色为显性。

设计意图：研究对象为豌豆，但提供的绿色豆荚豌豆和黄色豆荚豌豆均不确定是否为纯种。与试题情境2 相比，试题情境3 增加了题设条件的不确定性，更为复杂，要求学生综合运用教材中的两个“原模”解决问题。

试题情境4：牛的有角和无角是一对相对性状，假设显隐性未知。现有有角牛和无角牛若干，为了确定有角和无角这对相对性状的显隐性关系，请将上述自由放养的牛群（假设无突变发生）作为实验材料，设计实验方案并写出预期结果和相应的结论。

参考答案：多对不同性别的有角牛与有角牛杂交，观察F1的表现型及其比例。①若F1出现无角小牛，则有角为显性，无角为隐性；②若F1全部为有角小牛，则无角为显性，有角为隐性。

设计意图：研究对象变为牛，提供的两种性状的个体均不确定是否为纯种。牛属于雌雄异体的生物，不能“自交”，应采用具有相同性状的雌雄牛杂交。且母牛每一胎的子代数量较少，不会出现显著的孟德尔性状分离比，所以需采用“多对”。意在让学生在设计杂交实验方案时，因“题”制宜，注意思维的严密性，注重文字表达的科学性，最终掌握科学思维方法。

四、结束语

“工欲善其事，必先利其器。”学案就是教师组织学生进行遗传实验设计专题复习的“锋利工具”。学习是循序渐进的，教师精心设计学案，使学生的书写训练切实有序地展开：学生厘清分析思路→学生整理写出初步方案→教师给出评价及建议→学生修改完善形成最终方案。“推敲诗益炼，骈俪语尤工。”每一种遗传实验设计方案经过反复的打磨，最终就会形成规范的案例。学生在教师的引导下依托学案进行遗传实验设计专题复习，积累了一篇篇“佳作”，在考场上面对遗传设计题时就能应对自如、下笔如有神了。

生物科学思维的最高素养水平表现为在面对生活中与生物学相关的问题情境时，能进行合理的逻辑推理，并做出正确决策［4］。教师在开展遗传实验设计专题复习时，首先要聚焦教材中的经典遗传实验，让学生从中提炼出“原模”；然后通过在每一份学案中呈现类型相同但问题情境不同的遗传实验设计题，训练学生获取信息的能力，促使学生学会灵活调用教材中的“原模”；最后让学生尝试解决问题，使学生的科学思维得到发展，有效提升复习成效。