遺傳學(xué)“科學(xué)探究”試題解題模式構(gòu)建

福建 楊德平

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中要求學(xué)生通過對高中生物課程的學(xué)習(xí)，初步掌握生物科學(xué)探究的一般方法。“科學(xué)探究”主要是指對結(jié)論未知的問題進(jìn)行研究，是在這個前提下“做出假設(shè)和預(yù)期、確認(rèn)變量、設(shè)計可行的研究方案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)做出合理的判斷”等。遺傳學(xué)“科學(xué)探究”試題通過與基因分離定律、自由組合定律、伴性遺傳、基因突變等相結(jié)合，測評學(xué)生對遺傳學(xué)知識和能力目標(biāo)的掌握程度，同時測評學(xué)生的科學(xué)探究能力，是生物學(xué)高考的重點。如近5年來全國卷Ⅰ有4年考查了遺傳學(xué)“科學(xué)探究”試題，考試頻率高，所占分值大。本文以2018年福建省寧德市高三第一次質(zhì)檢第33題（見例1）為例，進(jìn)行分析，并提出解題模式，期望能提升學(xué)生的答題效率。

一、原題展示

【例1】果蠅是常用的遺傳學(xué)材料，請回答：

圖1 眼色基因的位點

（1）略

（2）如圖1所示，果蠅紅眼基因（R）和白眼基因（r）位于X染色體的C區(qū)段，完全缺失C區(qū)段的果蠅胚胎階段會死亡。一只純合紅眼雌果蠅與一只白眼雄果蠅雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)一只白眼雌果蠅。請以上述果蠅為材料，設(shè)計雜交實驗探究產(chǎn)生該白眼雌果蠅是由于親本基因突變，還是親本X染色體C區(qū)段缺失所致。（要求：寫出實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論）

【參考答案一】將該白眼雌果蠅與（F1）紅眼雄果蠅雜交，統(tǒng)計子代表現(xiàn)型及比例。若子代紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 1∶1（紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 1∶1或雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1），則該白眼果蠅的產(chǎn)生是由于親本基因突變。若子代中紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 2∶1（紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 2∶1或雌果蠅∶雄果蠅 = 2∶1），則該果蠅是親本X染色體C區(qū)段缺失所致。

【參考答案二】將該白眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交，統(tǒng)計子代性別及比例。若子代雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1，則產(chǎn)生該白眼果蠅是由于親本基因突變。若子代雌果蠅∶雄果蠅 = 2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區(qū)段缺失所致。

二、答題失誤的表現(xiàn)

本題（2）為典型的遺傳學(xué)“科學(xué)探究”題目，思路簡單，僅需將該果蠅與任何一只雄果蠅交配均可，但學(xué)生的得分率低得出乎預(yù)料。分值6分，全市考生9301人，平均分為1.24分，得分率僅20.64 %。結(jié)合幾種錯誤答案，排除考生因答題時間不足的因素外，從答題規(guī)范方面分析，發(fā)現(xiàn)存在諸多問題：

1.解題思維有誤

答案1：“讓該白眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若子代都為白眼，則產(chǎn)生該白眼果蠅是由于親本基因突變。讓該白眼雌蠅與一只F1中紅眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若子代中紅眼果蠅∶白眼果蠅 =2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區(qū)段缺失所致?！贝舜鸢刚f明學(xué)生未能把握此類問題的實質(zhì)，解決此類問題，應(yīng)采用一種實驗方案，通過該方案可能出現(xiàn)的不同結(jié)果來判斷白眼果蠅產(chǎn)生的原因，而不是采用兩種實驗方案。

2.解題程序混亂

答案2：“讓該白眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交，觀察子代性狀。若子代都為白眼，則產(chǎn)生該白眼果蠅是由于親本基因突變?！贝舜鸢刚f明學(xué)生沒有按正確的解題程序解題，思路不清晰，沒有用遺傳圖解檢驗，未發(fā)現(xiàn)不管上述何種原因?qū)е?，子代均為白眼果蠅，無法區(qū)分。

3.實驗對象模糊

答案3：“讓紅眼雌蠅與一只白眼雄蠅雜交”。此答案表明學(xué)生審題不清，實驗對象不明。題干要求探究F1白眼雌蠅產(chǎn)生的原因，應(yīng)對該白眼雌蠅開展實驗。

4.因變量未設(shè)置

答案4 ：“讓該雌蠅與一只紅眼雄蠅雜交。若子代紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 1∶1，則產(chǎn)生該白眼果蠅是由于親本基因突變。若子代中紅眼果蠅∶白眼果蠅 = 2∶1，則該果蠅是親本X染色體C區(qū)段缺失所致?！贝舜鸢肝创_定觀察內(nèi)容，實驗思路設(shè)計的不完整。導(dǎo)致不同的學(xué)生寫出的預(yù)期結(jié)果不一致，答案呈現(xiàn)多樣化。

5.因變量和結(jié)果脫節(jié)

答案5：“讓該果蠅與一只紅眼雄蠅雜交，觀察子代性狀及比例。若雌果蠅∶雄果蠅 = 1∶1，則產(chǎn)生該白眼果蠅是由于親本基因突變。”此答案預(yù)期結(jié)果與觀察內(nèi)容不對應(yīng)，缺乏理科答題的邏輯性。

三、解題模式

針對學(xué)生存在的問題，筆者構(gòu)建解題程序和答題模式，試圖理清學(xué)生的解題思路，規(guī)范學(xué)生的答題，以提高答題效率。

1.解題程序

圖2 遺傳學(xué)“科學(xué)探究”的解題程序模式

“預(yù)設(shè)方案”：需根據(jù)實驗?zāi)康?，明確實驗對象，確定自變量和因變量，根據(jù)各種實驗方法的作用，選擇一種適合題干要求的實驗方法開展實驗?！皥D解檢驗”：在確定親本性狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)題干中實驗對象可能存在的多種基因型書寫多個遺傳圖解?！皩Ρ冉Y(jié)果”就是比較所得圖解中子代的表現(xiàn)型、性別、比例等是否相同，若完全相同，則無法做出合理判斷，該方案錯誤，需改變方案，重新檢驗；若子代的表現(xiàn)型、性別、比例等存在不同，即可依據(jù)結(jié)果做出合理判斷，若該方案正確，則可進(jìn)入答題模式。

2.答題模式

圖3 遺傳學(xué)“科學(xué)探究”的答題模式

答題就是將上述經(jīng)過圖解檢驗的可行方案按規(guī)范書寫的過程?！霸O(shè)置自變量”，應(yīng)書寫可行的交配方式，注意需書寫某種性狀的個體，一般書寫格式為“讓X性狀的雄性個體與X性狀的雌性個體雜交”?！按_定因變量”則是根據(jù)上述可行方案所預(yù)測的子代表現(xiàn)型，利用具有區(qū)分度的指標(biāo)作為觀察內(nèi)容，書寫格式為“觀察子代的性狀（性別）、比例”?！邦A(yù)期結(jié)果”需與觀察內(nèi)容相對應(yīng)，一般格式為“若……”?！暗贸鼋Y(jié)論”需與“預(yù)期結(jié)果”相對應(yīng)，描述的內(nèi)容為題干要求探究的某一方面的內(nèi)容，一般格式為“則……”。

3.典例分析（見【例1】）

（1）解題分析：“預(yù)設(shè)方案”，據(jù)題干，欲探究F1白眼雌蠅產(chǎn)生的原因，確定實驗對象為“該白眼雌果蠅”，自變量為“親本基因突變或X染色體C區(qū)段部分缺失”，因變量為“子代表現(xiàn)型”。若為“親本基因突變”引起的，則該果蠅的基因型為XrXr；若為“親本X染色體C區(qū)段部分缺失”引起的，則該果蠅的基因型為XrX0。欲判定基因型，常采用“測交”或“自交”，以“測交”為例加以說明。

“圖解分析”，讓該白眼雌蠅與題干中獲得的F1紅眼雄蠅交配，根據(jù)該雌蠅兩種可能的基因型畫出兩遺傳圖解，比較兩種情況下子代的可能表現(xiàn)型（見圖4）。

圖4 例1的遺傳圖解

“對比結(jié)果”，通過觀察對比F2的表現(xiàn)型可發(fā)現(xiàn)，前者“紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 1∶1”，后者“紅眼雌果蠅∶白眼雄果蠅 = 2∶1”。子代表現(xiàn)有差異，此方案可行，遂進(jìn)入答題模式。

（2）答題模式：根據(jù)以上分析和答題模式，列表說明如下（見表1）。

表1 遺傳學(xué)“科學(xué)探究”答題模式運用實例

依據(jù)解題程序模式，通過遺傳圖解，學(xué)生能夠清晰地判斷所采用方案的可行性。對于可行的方案，學(xué)生只需把圖解中的內(nèi)容，運用答題模式中所倡導(dǎo)的格式，描述清楚即可，答題相對比較容易，且與答案差異極小。通過對學(xué)生進(jìn)行專題訓(xùn)練，提升學(xué)生解題的熟練度和靈活度，有效地提高答題效率和準(zhǔn)確率。對于高考中出現(xiàn)的這種題型的變式，該模式亦能很好地解決問題。