一道生物调研试题引发的教学思考

王娜　赖邵华　张惠惠　韦艳艳

【摘 要】本文通过分析 2017 年高考桂林市崇左市联合调研理综试题 32 题，诠释全国新课标高考生物考试大纲对考生能力的要求，并据此提出有关孟德尔遗传定律的教学建议。

【关键词】高中生物 遗传定律 概念模型 理性思维 备考建议

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）08B-0122-03

2017 年高考桂林市崇左市联合调研理科综合能力测试题第 32 题以概念模型的形式，在兼顾其他素养维度的同时，侧重于对学生理性思维这一维度的考查。笔者通过细致分析，提出教师如何使学生更高效地备战高考，更深入地学习孟德尔的两大遗传定律，从而发展学生的理性思维。

一、2017年高考桂林市崇左市联合调研理综试题32题（简称“32题”）

小鼠的体色黑色和白色是一对相对性状，由两对独立遗传的等位基因 E 和 e，F 和 f 控制，其体色与基因关系如图 1，其中一对等位基因位于 X 染色体上。现用两只纯合小鼠杂交，且该白色雄鼠无 f 基因，结果如图 2，请回答下列问题：

（1）体色性状是由 通过控制来控制代谢过程，进而控制生物体的性状的。

（2）据图 1 和图 2 的结果可判断 E（e）基因位于 （填“常”或“X”）染色体上。

（3）为进一步确定父本的基因型，让 F1 中的雌雄个体自由交配，观察并统计 F2 中黑色和白色的个体数量。

①若 F2 代小鼠中，黑色∶白色约为 1∶1，则父本基因型为 。

②若 F2 代小鼠中，黑色：白色约为 ，则父本基因型为 。

二、32题命制的指导思想

2014 年 3 月教育部颁布的《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》指出，不仅课程标准需要基于核心素养来设计和实施，学生的学业评价标准和高考考试标准同样需要围绕着核心素养来进行设计。因此，2016 年 9 月教育部颁发的《普通高中生物学课程标准（征求意见稿）以下简称“意见稿”》的课程理念之一就是以培养核心素养为宗旨。生物学科核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任等，其中理性思维是指运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等多种科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。理性思维在生物核心素养的四个维度中，具有举足轻重的作用。当然它也需要以生命观念为基础，以科学探究为载体，以社会责任来体现。2017 年高考全国新课标生物考试大纲也明确指出，生物学科命题要重视对考生科学素养的考查。在生物科学和技术的基础知识、科学探究的方法、获取新知识和处理信息的能力、思维能力、分析和解决实际问题的能力等方面对考生进行测量。要重视理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态环境的协调发展。可以看出该考纲通过以基础知识为载体考查考生理解、实验与探究、获取信息等能力来发展与体现学生的理性思维、科学探究等的生物核心素养，与“意见稿”较为完美地契合。

具体来说，考生通过图 1，获取相关的生物学概念，经图文转化，理性推理得出基因、蛋白质与性状这三个重要概念之间的关系，以及白色物质与黑色物质这两种表现型可能的基因型。接着，考生通过图 2，经假设—演绎的方法得出两对等位基因所在常染色体和性染色体的情况、父本的基因型以及其 F2 代黑白小鼠中的数量比例。这一系列的推理环环相扣，既考查了学生获取信息，对重要概念及其内在联系的掌握情况，又考查了学生的图文转化能力。重要的是通过分析、假设等方法发展与体现了学生对生物学问题的解释、理性推理、得出正确结论的能力。这些考查体现了新一轮基础教育课程改革的要求，也是高考命题的关键所在，对该题的深度分析与思考，对高考的复习教学工作来说，大有裨益。

三、32題具体分析及教学建议

“大纲”指出的高考生物考试的能力，首先是理解能力，它要求考生能理解所学知识，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构。32 题（1）问旨在通过概念模型的形式，考查学生对基因、蛋白质与性状这三个重要概念之间的关系的理解，对这一理解能力的要求体现得非常充分。

该小题标准答案是：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。这是人教版生物必修 2 《遗传与进化》模块第四章第 2 节《基因对性状的控制》这一节内容的原话，与教材本身的例证相比较，该题第一个创新点就在于不是简单的语言叙述而是能够以概念模型的形式清晰、立体地展现基因、蛋白质与形状之间的关系。第二个创新点在于能通过两种酶而不是一种酶的作用控制代谢过程，即酶 E 在发挥作用的同时，也可能受到酶 F 的控制，进而影响白色物质改变为黑色物质。这对于考生来说，为获取相关信息增加了难度，同时在分析它们之间的关系时，也需要进行较为深度的分析，发展学生的理性思维。据此笔者提出，在平时的备考复习工作中，首先，教师要使学生坚信“来源于教材，高于教材”的考试理念，不搞题海战术，其次，在这样的理念下，教师可以引导学生以概念图的形式，构建章节、模块内容的知识网络结构。这样不仅可以提高复习效率，而且可深度理解概念之间的关系，发展自身的理解能力。

32 题（2）问和（3）问是借助分离定律和基因自由组合定律，来体现考试大纲要求的考查学生的图文转化能力的要求，通过分析、假设等方法来体现与发展学生对生物学问题的解释、推理和得出正确结论的能力，这与培养理性思维素养的要求相一致。做这类题时：

首先，分析概念模型，从表现型推理基因型。学生在理性分析概念模型的基础上，透过表现型这一现象，推理其所对应的基因型。

1.E 基因编码的酶 E 能使体色由白色物质转变为黑色物质，但是当有 F 基因存在时，它所编码的酶 F，可以抑制 E 基因的表达，进而不能合成酶 E，最终所导致的结果是小鼠的体色只能表现为白色。endprint

2.逆向思维，当 F 基因不存在，而出现的是隐性基因 f 时，它所编码的酶 f，就不能抑制 E 基因的表达，进而产生酶 E，最终是小鼠的体色就由白色变为黑色。

3.如果 E 基因不存在，而存在是它的等位基因 e 时，无论另外一种酶是受显性基因还是隐性基因控制，都不能使白色物质转化为黑色物质。

据此分析推理，以及题干本身的一则信息：其中一对等位基因位于 X 染色体上，可以得出纯合黑色雌性小鼠的基因型：EEXfXf 或者 ffXEXE；纯合白色雄性小鼠基因型：EEXFY、eeXFY、eeXfY 或者 FFXEY、FFXeY、ffXeY。而题干的另一条信息是：现用两只纯合小鼠杂交，且该白色雄鼠无 f 基因，所以纯合白色雄性小鼠的基因型只能是：EEXFY、eeXFY 或者 FFXEY、FFXeY。

其次，假说演绎推理，验证实验结果。为了弄清楚这两对等位基因所在染色体的情况，学生可以先进行假设。就本题而言，假设 E（e）基因位于常染色体上，那么现用两只纯合小鼠杂交，纯合黑色雌性小鼠的基因型是 EEXfXf，而纯合白色雄性小鼠基因型既可以是 EEXFY 又可以是 eeXFY。进行演绎推理可以得出，当 E（e）基因位于常染色体上且纯合白色雄性小鼠的基因型为 EEXFY 时，F1 为 EEXFXf 和 EEXfY（如图 3-1、圖 3-2所示），与图 3-2 的实验结果白色雌性小鼠、黑色雄性小鼠是一样的。而当 E（e）基因位于性染色体上时，则与实验结果不符（如图 3-3、图 3-4所示）。则说明 E（e）基因肯定位于常染色体上。

最后，依据模型，类比推理，巧妙计算。通过上述分析，学生已经知道父本的基因型有两种情况，即 EEXFY 和 eeXFY。

对于第一种情况 EEXFY×EEXfXf 是比较简单的，因为雄性小鼠的基因型 EE 和雌性小鼠的基因型 EE 没有发生性状分离，所以只需要考虑 F 和 f 这一对等位基因，F1 的基因型为 XFXf 和 XfY，且二者自由交配后，只存在 f 基因时就一定是黑色小鼠，只要有 F 基因存在就一定是白色小鼠。F2 中四种基因型（XFY +XFXf）∶（XfY+XfXf）=1∶1（如图 3-5 所示），显而易见，黑色∶白色=1∶1。

第二种情况 eeXFY ×EEXfXf 相对来说较为复杂一些，F1 的基因型为 EeXfY 和 EeXFXf。在 F2 中 E 与 e 这对等位基因会发生性状分离，根据基因自由组合定律，位于非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的。把这一对等位基因的遗传情况进行分析，分别算出其基因型比例，然后用比例相乘的方法进行计算就可得出结果。根据孟德尔一对相对性状的杂交实验分析图解模型类比可以得出，亲本 ee 和 EE 的基因型在 F2 中的性状分离比 E ∶ee=∶，而 F 和 f 这一对等位基因的遗传方式与第一种情况完全相同，即（XFY+XFXf）∶（XfY+XfXf）=1∶1，其中黑色小鼠需要 f 基因和 E 基因同时存在，所以计算其所占的比例就很简单，即 ，白色小鼠占比必然为 ，无需逐步计算。

总体来说，这道题设置了具体的情景，从理性思维的角度，体现与发展了学生的生物学核心素养，展现了高考的命题指向。在平时的教学中，首先，教师要使学生坚信“来源于教材，高于教材”的考试理念，构建重要概念之间的网络结构，不搞题海战术；其次，在复习基因的分离定律以及自由组合定律时，要注重孟德尔研究相对性状的遗传时的假说演绎的具体方法及研究模型，再通过各种不同的偏离模型，类比推理，发展学生的理性思维。这道题体现了新一轮基础教育课程改革以及全国新课标高考生物考试大纲从学科本位到以人文本的重大转变。

【参考文献】

[1]吴成军.基于生物学核心素养的高考命题研究[J].中国考试，2016（10）

[2]教育部考试中心.2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲（新课标版）[M].北京：高等教育出版社，2016

【基金项目】广西研究生教育创新计划项目“基于生物科学史发展学生核心素养的研究与实践”（XYCSZ2017072）。

【作者简介】王 娜（1990— ），女，陕西旬邑县人，广西师范大学生命科学学院学生，硕士研究生，研究方向 ：生物课程与教学论；赖邵华（1994— ），女，福建省平和县人，广西师范大学生命科学学院学生硕士研究生，研究方向：生物课程与教学论；张惠惠（1992— ），女，山西临县人，广西师范大学生命科学学院学生，硕士研究生，研究方向：物课程与教学论；韦艳艳（1982— ），女，广西百色市人，硕士研究生，广西师范大学生命科学学院副教授，研究方向：中学生物教学研究。

（责编 卢建龙）endprint