构建完整概念 判断遗传方式

刘 松 （广东省中山市华侨中学 广东中山 528400）

培养学生的“核心素养”，简单说就是培养学生解决问题的能力，其最终目的是为了促进人、社会和自然的和谐发展。但能力的形成不能一蹴而就，它必须建立在一定的知识基础之上。求异思维是创造性思维最主要的特征，但要求异，首先要求同，即首先要构建完整的概念，进而学会判断和推理，最后才能求异创新。本文以“遗传方式的判断”专题教学为例，阐述如何通过构建完整的概念，引导学生进行分析、判断和推理，化解遗传难题。

1 构建完整的概念是进行正确判断的基础

没有概念，就无法作出正确的判断，更谈不上推理和逻辑思维。因此，培养学生的求异思维能力，首先要构建完整的概念。建构主义认为，学习是学习者在原有知识经验的基础上，主动对新信息进行加工处理，构建知识表征的过程。为此，笔者创设了以下情境，让学生深切体会伴性遗传和常染色体遗传的概念。

例1，2 个红眼直翅（2 对性状独立遗传）的雌、雄果蝇相互交配，后代表型及比例如表1。请判断决定眼色与翅形状的基因分别位于哪一类染色体上？

表1

引导学生分析表格数据发现，直翅和弯翅这对相对性状，后代中雌、雄个体的性状分离比都是3∶1，是相同的，而红眼和白眼这对相对性状，雌性分离比是1∶0，雄性是1∶1，是不同的。原因是什么？

用学过的孟德尔的遗传定律进行求解。

假设控制眼色的基因位于常染色体上，根据题意可知，双亲的基因型及性染色体组成分别是WwXX 和WwXY，其遗传图解如图1所示：

可见，后代中雌、雄个体红眼和白眼的性状分离比都是3∶1，这与题目中的白眼雌蝇为0 相矛盾，故这种假设不成立。

如果控制眼色的基因位于X 染色体上会如何？

根据题意可知，双亲的基因型分别是XWXW和XWY，其遗传图解如图2所示：

推导的结果与题干相符，故决定眼色这对等位基因位于X 染色体上，而控制翅形状这对等位基因位于常染色体上。

由上面的推导可知，如果某性状在雌、雄个体中出现的机会相等，则控制该性状的基因位于常染色体上，如果某性状在雌、雄个体中出现的机会不同，则控制该性状的基因位于性染色体上。可见，位于性染色体上的基因，它们的遗传总是与性别相关联，这种遗传方式称为伴性遗传；位于常染色体上的基因，它们的遗传与性别无关，这种遗传方式称为常染色体遗传。

2 掌握基本规律是进行逻辑推理的前提

推理是由1 个或几个已知的判断（前提）推出新判断（结论）的思维过程。一个人要在哪一方面有所建树，首先要有这方面的知识储备，掌握其基本规律，否则将一事无成。

风机基础作为风电机组的支撑体系，负责将基础过渡连接段传递的风机荷载和自身受到的波浪荷载、水流荷载以及靠泊力和撞击力等传递到地基土中，在保证海上风电系统整体安全方面起着十分重要的作用。在众多的海上风机基础形式中，单桩基础结构形式简单，受力明确，在具备打桩和起吊设备能力的前提下，施工速度快，在国内外风电场中得到广泛使用，占整个市场的65%以上。然而，为方便安装且同时保证电缆的安全，越来越多的安装基础选择将电缆管从桩基底部进入桩内，这就必须在钢管桩壁上开口，开孔导致桩体在开孔位置产生应大集中现象，此时钢管桩基础的疲劳强度问题将不容忽视。

要学会判断遗传方式，首先要掌握遗传的基本规律及其相关知识如下：

1）判断相对性状的显、隐性关系。

以下2 种情况可以直接判断：

①“无中生有”为隐性（如图3），即父母无这种性状，而子女有，则该性状为隐性性状，因为如果该性状为显性性状，父母中起码有一方有这种性状。

②“有中生无”为显性（如图4），即父母都有这种性状，子女中只要有一个无该性状，则该病为显性显性状，因为如果该性状为隐性性状，即父母都是隐性纯合子，其后代不会出现性状分离。

2）伴Y 遗传的特点。

①不分显、隐性，只传男不传女，原因是Y 染色体只有1 条，不存在杂合子，且女性没有Y 染色体，父亲肯定将Y 染色体传给儿子。

②男性有该性状，其父亲和儿子一定有，因为男性的Y 染色体来自父亲，传给儿子。

3）伴X 隐性遗传的特点。

②拥有该性状的女性其父亲和儿子一定有该性状，因为女性的基因型为XaXa，其父亲和儿子的基因型一定是XaY。

4）伴X 显性遗传的特点。

①女性拥有者多于男性, 原因是女性有2 条X染色体，只要1 条X 染色体上都含有控制该性状的基因就表现该性状, 而男性只有1 条X 染色体，获得控制该性状的基因机会较女性少。

②男性拥有者的母亲和女儿一定拥有，因为男性的基因型为XAY，其母亲和女儿的基因型一定是XAX__。

5）常染色体遗传的特点。①男、女拥有相对性状的机会相等；②在没有外加条件的前提下，任何一个遗传系谱图按常染色体遗传都可以。

6）细胞质遗传的特点：细胞质遗传表现为母系遗传（一般不考虑）。

在掌握以上知识基础的前提下，再按图5所示步骤进行演绎推理。

例2，某家系中有甲、 乙2 种单基因遗传病（如下图），其中一种是伴性遗传病。则甲乙分别属于什么遗传病？

演绎推理：由于女性有甲病，且其子女不是都患甲病，所以甲病基因不在Y 染色体上和细胞质中。由于Ⅱ4和Ⅱ5有甲病，但Ⅲ7没有甲病，根据“有中生无为显性”可以判断甲病为显性。由于Ⅰ2有甲病，但其女儿Ⅱ1没有甲病，根据伴X 显性遗传病的特点“男性患者的母亲和女儿一定有病”，可以判断甲病基因不在X 染色体上。综上所述，甲病属于常染色体显性遗传病。已知乙病是伴性遗传病，且Ⅲ2（女性）患乙病，故乙病只能是伴X。由于Ⅰ1和Ⅰ2没有有乙病，但其儿子Ⅱ3有乙病，所以乙病属于伴X 染色体隐性遗传病。结论：甲、乙分别属于常染色体显性遗传病和伴X 染色体隐性遗传病。

3 巧设变式训练是激发求异思维的良方

当学生掌握了基本的概念、 基本规律和基本方法之后，如果一味地训练同类的试题，很容易导致学生思维固化，形成思维定势。因此，当学生熟练掌握了以上方法后，要适时巧妙地设计具有一定难度梯度的变式训练激发学生的求异思维，培养创新能力。

例3，如图是某家系甲、乙、丙3 种单基因遗传病的系谱图，其基因分别用A、a，B、b 和D、d 表示。甲病是伴性遗传病，Ⅱ7不携带丙病的致病基因。在不考虑家系内发生新的基因突变的情况下，请判断甲、乙、丙的遗传方式。

分析推理：1）对于甲病按前面介绍的方法马上可以推知为常染色体隐性遗传病，在此不赘述。对于乙病，则有所不同，因为从问题情境无法直接判断显、隐性关系，但已知是伴性遗传，且Ⅲ14有病，可确定甲病基因在X 染色体上，此时即可激发学生的求异思维，引导学生采用假说演绎法进行演绎推理：先假设伴X 隐性，由于Ⅲ14有病，但Ⅱ7没病，由于伴X 隐性遗传病的特点之一是“女性患者的父亲和儿子一定有病”，故这种假设不成立，所以乙病只能是伴X 染色体显性遗传病。对于丙病，由于Ⅱ6和Ⅱ7没有乙病，但Ⅲ12患乙病，说明乙病为隐性，接下来如果继续按照既定方法进行解答，将会使得学生思维僵化，无法解答，因此，要引导学生具体问题具体分析，充分利用题干提供的信息——Ⅱ7不携带丙病的致病基因，另辟蹊径：先假设丙病基因位于常染色体上，则Ⅱ7的基因型为BB，其遗传给Ⅲ12的是基因B，Ⅲ12应该没病，这与实际相矛盾，故该假说不成立，再者，由于Ⅲ12有病，但Ⅱ7没病，所以可以确定丙病属于伴X 染色体隐性遗传病。综上所述，甲、乙、丙3种遗传病是常染色体隐性遗传病、伴X 染色体显性遗传病和伴X 染色体隐性遗传病。

例4，调查某种遗传病得到如下系谱图。在调查对象中没有发现基因突变和染色体变异的个体。请充分发挥你的想象力，破解该病的遗传方式。

生物学科核心素养的最高层次是对社会的责任和担当，即学习的最终目的是解决实际问题。这就是一个实际问题，有相当高的难度，在笔者所教的中学生中，目前还没遇到能在课堂上自行解答的学生。但这一问题的设置却能开发学生的思维能力，培养学生的求异思维，以达培养创新思维能力的目的。

如果按照1 对等位基因控制1 对相对性状的常规思维方法很难解开谜题。因为Ⅰ1和Ⅰ2没病，而他们的子女Ⅱ3有病，说明该病的致病基因为隐性，但从Ⅱ3和Ⅱ4都有病，却生出无病的Ⅲ1和Ⅲ2所得的结果为显性相矛盾。因此，如果思维墨守成规，落入俗套，缺少创新和发散思维，很难找到问题的症结所在，只有充分发挥想象力，想到这种病可能是受2 对等位基因控制，并且每对等位基因都能单独致病，再用假说演绎法进行求证，问题才能迎刃而解。

假设这种病受Aa 和Bb 这2 对等位基因控制，并且都能单独隐性纯合致病，则Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3和Ⅰ4的基因型分别是AABb、AABb、AaBB 和AaBB，AABb×AABb 可以生出AAbb（Ⅱ3）患病个体，AaBB×AaBB 可以生出aaBB（Ⅱ4）患病个体，AAbb（Ⅱ3）×aaBB（Ⅱ4）的后代基因型全部为AaBb 的正常个体,这与遗传系谱图相吻合。

紧接着让学生思考是否还有其他可能？此外，能否用人做侧交实验进行验证？ 思考是否有合乎伦理和社会规范的方法进行验证？

通过这些发散性思维问题的设置，环环相扣，不断地引导学生深入分析，以达培养学生“对生命的感知和体悟、对生命的敬畏和尊重、对自然的认识与珍惜、 对科技术的认识与实践和对社会的责任与担当”的生物学科核心素养的目的。