運用解題思維模型解答遺傳實驗設計類題目

戴凝

【摘要】在習題講評課中引導學生構建解題思維模，提高學生解答遺傳實驗設計類題目的讀題、解題的速度和正確率，有效培養(yǎng)學生的科性思維能力，真正實現(xiàn)觸類旁通、舉一反三。

【關鍵詞】遺傳實驗設計? ?解題思維模型

【中圖分類號】G633.91?【文獻標識碼】A【文章編號】1992-7711（2020）27-171-02

《普通高中生物學課程標準（2017版）》指出生物學核心素養(yǎng)涵蓋生命觀念、科性思維、科學探究和社會責任等，科學思維是指運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學社會議題。

在習題講評課中，教師可以引導學生以模型的思想解答題目或者指導學生基于題干條件自主構建模型解答。引導學生構建解題模型，利于學生準確解讀習題中的題干信息;有效培養(yǎng)學生的思維能力;提高學生解題的速度與正確率。在高三生物教學中發(fā)現(xiàn)，遺傳實驗設計是學生的短板。在碰到遺傳實驗設計題目時，學生存在的主要問題有三點：一是讀不懂題、二是不知從何處下手、三是實驗設計時時親本組合不會選擇。據(jù)此我給學生提供一個解決遺傳實驗設計題目的思維模型。

一、建立解題思維模型

（1）尋找規(guī)律

例1 （2016.新課標I）已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的.同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體：♀黃體：♂灰體：♂黃體為1：1：1：1.同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X染色體上，并表現(xiàn)為隱性.請根據(jù)上述結果，回答下列問題：

（1）僅根據(jù)同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上，并表現(xiàn)為隱性？

（2）請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。（要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果。）

例2 （2019年佛山二模）果蠅控制展翅和正常翅的基因（D/d）位于3號常染色體上，控制紅眼和棕眼的基因（E/e）位于X染色體上。某小組用一只雌性展翅紅眼果蠅與一只雄性展翅棕眼果蠅雜交，子代的表現(xiàn)型及其比例為展翅紅眼：展翅棕眼：正常翅紅眼：正常翅棕眼=2：2：1：1回答下列問題：

（1）根據(jù)雜交結果，推斷兩個親本的基因型為：? ? ? ? ? ? 。

（2）讓展翅果蠅自由交配多代后，群體中D基因的頻率會? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（填“升高”“不變”或“降低”）。

（3）研究發(fā)現(xiàn)果蠅3號染色體上還有一對控制黏膠眼和正常眼的等位基因，其中控制黏膠眼的顯性基因純合致死。請根據(jù)上述信息，設計雜交實驗獲得某一果蠅群體，該群體中果蠅自由交配，D基因頻率保持不變。簡要寫出實驗思路：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

分析：例1、例2二個例題中，題干比較長，已知條件都有雜交實驗過程和結果，都要設計實驗證明相關的結論。

規(guī)律：按題干中雜交實驗過程和結果寫遺傳圖解、從預期結論入手做題、從題干提示實驗材料中選出能證明結論的材料完成實驗設計。

（2）總結規(guī)律

根據(jù)上述規(guī)律構建遺傳實驗設計類題目的解題思維模型是：

接下來我們結合題目運用解題思維模型解題，大家先來看這道遺傳實驗設計的題目。

二、運用解題思維模型

例1控制果蠅眼色的基因僅位于X染色體上，紅眼（R）對白眼（r）為顯性。研究發(fā)現(xiàn)，眼色基因可能會因染色體片段缺失而丟失，若果蠅兩條性染色體上都無眼色基因則其無法存活。在一次用純合紅眼雌果蠅（XRXR）與白眼雄果蠅（XrY）的雜交實驗中，子代出現(xiàn)了一只白眼雌果蠅。根據(jù)上述資料回答下列問題：欲用一次雜交實驗判斷子代白眼雌果蠅出現(xiàn)的原因。

（1）請簡要寫出實驗方案的主要思路：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

（2）實驗結果預測和結論：

①若子代果蠅? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，則是環(huán)境條件改變導致的不可遺傳的變異。

②若子代果蠅? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，則是基因突變導致的。

③若子代果蠅? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，則是染色體片段缺失導致的。

第一步：讀題干，畫遺傳圖解：P? XRXR（紅雌） X? ?XrY（白雄）

↓

根據(jù)分離定律，F(xiàn)1基因型是：XRXr? ?XRY ，雌雄應該都是紅眼。但實際上出現(xiàn)了一只白眼雌。

第二步：在題目中找到可能的結論、要設計的雜交實驗、預期的實驗結果。

第三步：依據(jù)可能的結論進行假設，即把結論當假設。從結論看白眼雌出現(xiàn)的原因可能有以下三種：

（1）如果白眼雌的出現(xiàn)是環(huán)境條件改變導致的不可遺傳的變異，說明它的遺傳物質沒有變，則它的基因型還是：XRXr

（2）如果白眼雌的出現(xiàn)是基因突變導致的，說明它的遺傳物質發(fā)生了變化，也就是XR基因突變成Xr ，則它的基因型是：XrXr

（3）如果白眼雌的出現(xiàn)是染色體片段缺失導致的，說明它發(fā)生了染色體結構的變異中的片斷缺失，即缺失了XR基因，則它的基因型記作：X0Xr

第四步：想一想可以設計一次怎樣的雜交實驗來區(qū)分這三種基因型呢？

思路是：首先這只白眼果蠅是雌性，因此應該找一只雄果蠅和它交配;接下來想這只雄果蠅是用紅眼還是用白眼？

嘗試：用這只白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交（或用這只白眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交），對后代眼色的表現(xiàn)型及雌雄比例進行統(tǒng)計分析。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（Ⅰ）如果用白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交，寫出三種假設的遺傳圖解，對后代眼色的表現(xiàn)型及雌雄比例進行統(tǒng)計分析。

前面兩種假設的結果預測對大家來說應該沒什么難度。注意如果結論（3）成立，X0Xr×XRY→ XRX0：XRXr：X0Y：XrY=1：1：1：1，題干中說到“若果蠅兩條性染色體上都無眼色基因則其無法存活”，所以X0Y的個體會死亡，因此X0Xr×XRY的雜交后代：雌全紅，雄性中有一半會死亡活的雄為全白，因此雌雄應為2：1 . 從遺傳圖解來看，將這只白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交，對后代眼色的表現(xiàn)型及雌雄比例進行統(tǒng)計能確定白眼雌果蠅出現(xiàn)的原因。

（Ⅱ）如果用白眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交，寫出三種假設的遺傳圖解，對后代眼色的表現(xiàn)型及雌雄比例進行統(tǒng)計分析。從遺傳圖解來看將這只白眼雌果蠅與白眼雄果蠅雜交，對后代眼色的表現(xiàn)型及雌雄比例進行統(tǒng)計也能確定白眼雌果蠅出現(xiàn)的原因。

【小結】運用解題思維模型解遺傳實驗設計題：（一）通過讀題把題干轉換成遺傳圖解，能解決讀不懂題的問題。（二）通過找到題目可能的結論進行假設，能解決無從下手的問題，也就是從預期結論下手做題。

三、完善解題思維模型

接下來教師引導學生結合答題技巧完善答案。 題目設問一般分為兩個部分：

“實驗思路（過程）”描述常用答題模板是：用……與……進行雜交，觀察并統(tǒng)計后代某種表現(xiàn)型（具體如眼色）及比例（涉及伴性要將雌雄分開統(tǒng)計）。

“結果與結論”的描述常用答題模板是：若……現(xiàn)象（結果），則表明……（結論）。根據(jù)這些技巧，我們可以很輕松地組織出答案。（呈現(xiàn)答案）

【參考答案】：（1）用這只白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅進行雜交，統(tǒng)計后代眼色表現(xiàn)型及雌雄比例。

（2）①雌性全紅眼，雄性 紅眼：白眼=“1：1” （或雄性既有紅眼也有白眼）;②雌性全紅眼，雄性全白眼 雌：雄=1：1? ;③雌性全紅眼，雄性全白眼 雌：雄=2：1.

或（1）用這只白眼雌果蠅與白眼雄果蠅進行雜交，統(tǒng)計后代眼色表現(xiàn)型及雌雄比例。

（2）①雌性 紅眼：白眼=1：1 雄性 紅眼：白眼=1：1;②雌雄全白眼 雌：雄=“1：1” ;③雌雄全白眼 雌：雄=2：1.

課后再選擇精典練習題讓學生運用解題思維模型的方法以及解題技巧解遺傳實驗設計類題目，真正實現(xiàn)將題海留給老師，將經典留給學生。在生物教學中融入模型教學方法能夠有效地提升教學效果，幫助學生理解生物知識之間的內在關聯(lián)，拓展學生思維，發(fā)揮模型構建在高中生物教學中的重要作用。

【參考文獻】

[1]中華人民共合國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

[2]李克.善用解題模板提高解題效率[J].中學生物學教學，2018，（5）：64-66.