“遗传学探究性实验设计类题目作答规范”教学设计

许 凡 （深圳第二外国语学校 广东深圳 518110）

1 设计思想

高考试题中与遗传相关的实验题能体现较高的区分度。笔者分析近年新课标卷高考中的遗传学探究性实验题时发现，题目本身并不涉及复杂的计算，也不需要设计复杂的实验步骤，但为何可以体现较高的区分度？ 学生答题的瓶颈在何处？ 如何帮助学生在高三备考中逐渐提高解答此类题目的能力？ 本课的设计便是从上述问题出发。

2 相关考核要求

依据教育部考试中心出台的《2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科）》（以下简称《考试说明》）考核要求，学生应能够用生物学术语表述实验方案，用遗传图解表示杂交实验过程等。可以看出，今后的高考将更加重视考查学生运用知识、组织语言的能力，因为学生只有能够用语言表达，才证明其真正掌握了该生物学核心概念。 教学不应该只重视学生能“学”多少，更要关注他们能“用”多少。 近年的高考题也呈现出这样的趋势。

以2016年全国乙卷第32 题为例： 已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。 学生甲用1 只灰体雌蝇与1 只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。 学生乙用2 种不同的杂交实验证实了控制黄体的基因位于X 染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：

1）仅根据学生甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X 染色体上，并表现为隐性？

2）请用学生甲得到的子代果蝇为材料设计2个不同的实验，这2 个实验都能独立证明学生乙的结论。 （要求： 每个实验只用一个杂交组合，并指出支持学生乙结论的预期实验结果。 ）

该试题要求考生用文字描述实验设计，探究该等位基因的遗传模式，考查考生是否准确掌握分离定律、伴性遗传等知识，又考查了考生灵活运用这些知识解决实际问题的能力。

3 教学目标的确立及依据

依据课程标准、《考试说明》，以及学生平日练习情况而确定。

3.1 教学目标

1）知识目标：①通过复习孟德尔与摩尔根的相关实验，对比分析例题，能概述假说－演绎法的一般步骤；②通过解答简单例题，归纳并掌握如何设计实验探究等位基因的遗传模式。

2）能力目标：在教师总结遗传学探究性实验设计的答题模板后，学生能够照模板尝试将自己的答案进行修改。

3）情感态度与价值观目标：认同假说-演绎法是一种现代科学研究中验证假说的科学方法，并养成科学探究过程中运用假说-演绎法的习惯。

3.2 教学内容的处理

3.2.1 学生状况分析及对策 在教学中笔者发现，大多数学生在解答此类题目时往往毫无头绪，原因包括3 个方面： ①学生对于遗传学专业术语含义不清，导致无法准确理解题意，例如“是否遵循自由组合定律”“独立遗传”等；②学生对于确定基因遗传模式（例如基因在染色体上的位置及显、隐性关系）的一般方法尚不熟练，对假说-演绎的科学方法了解不透彻，因此面对该类探究性实验题毫无解题思路； ③学生无法精简答案，“长篇大论”以致浪费大量做题时间，学生感到“性价比”不高便放弃此类题型。第1 个问题的解决只能依靠教师在每次讲解题目时，注意对专业术语的解释，不要想当然地认为这是学生理应掌握的而将其忽视。 本节课主要解决后2 个教学难点。

3.2.2 教学内容的组织与安排 根据教学内容结构整体性及学生思维特点，本节课将从已学习过的孟德尔与摩尔根相关实验出发，引导学生分析为何假说-演绎法是研究遗传问题的科学方法。 通过对例题的分析与解答，深化对该方法的认识。 在题目选择方面，由浅至深，最后以高考真题练兵，可以消除学生的惧怕心理，并了解高考的考查形式。 本节课内容根据学生掌握情况可以分为2～3 课时完成。

4 教学过程

4.1 复习导入 请学生回忆孟德尔与摩尔根如何使用假说-演绎法分别得出“分离定律”与“基因在染色体上”的结论，重点在于学生是否能描述“发现现象，提出问题—提出假说，解释现象—演绎推理—实验验证”的方法步骤。

设计意图:由已知出发,导出本节课的核心内容。

4.2 分析习题，加深理解假说－演绎法 展示例题：某雌雄同株植物花的颜色由2 对基因（A 和a，B和b）控制，A 基因控制色素合成（A：出现色素，AA和Aa 的效应相同），B 为修饰基因，淡化颜色的深度（B：修饰效应出现，BB 和Bb 的效应不同）。 其基因型与表型的对应关系如表1所示，请分析回答：

表1 花色与基因型的对应关系

为了探究2 对基因（A 和a，B 和b）是否符合基因的自由组合定律，某研究小组选用了基因型为AaBb 的植株进行测交。

实验步骤：

第1 步：对基因型为AaBb 的植株进行测交。第2 步：观察并统计子代植株花的颜色及比例。预期结果与结论： 如果子代花色及比例为________，则2 对等位基因的遗传符合基因的自由组合定律。

根据所学习过的“9∶3∶3∶1”的变式，学生不难得出答案。但是这道题的真正价值在于，教师引导学生分析题干的结构与探究过程，并得出此类探究实验题的设计方法：

①根据实验目的，确定交配方式与观测指标。例如本题中，为了探究2 对等位基因是否遵循自由组合定律，选择使用AaBb 进行测交，观察子代的表型与比例。

②预测实验结果与结论。

设计意图：通过习题巩固学生对假说-演绎法的理解，并向学生展示如何能有效将较长的题干进行“结构化”分析。

4.3 总结遗传类探究性实验设计的答题模板请学生按照该习题的题干部分，写出若用AaBb的植株进行自交探究该问题，如何用语言描述实验步骤、预期结果与结论。

教师点评学生答案后，总结得出此类实验设计题的答题模板：

①实验思路：先描述交配方式（自交、测交或与某基因型个体交配），观察其子代的表型及比例。

②实验结果与结论：若（写出杂交后代性状分离比），则（假说1 正确）；若（后代性状分离比为……），则（假说2 正确）。 在描述杂交后代性状分离比时，应从假说出发进行推导。如若要确定控制2 对相对性状的等位基因是否遵循自由组合定律，设计亲本杂交后自交得到F2代，观察其性状分离比。 若其遵循自由组合定律，则F2代性状分离比为9∶3∶3∶1；若不遵循自由组合定律，则F2代性状分离比不为9∶3∶3∶1。

设计意图：学生通过模仿，领悟实验设计的方法，感受如何用简洁的语言描述实验设计思路。

4.4 掌握探究遗传模式的方法 学生通过上述习题已经知道如何确认2 对等位基因是否存在于非同源染色体上。 教师利用简单的例题引导学生掌握探究其余遗传模式的方法。

4.4.1 相对性状中显、隐性关系判断的实验设计

例题：豌豆的高茎和矮茎是一对相对性状，且为常染色体完全显性遗传。 请你用高茎与矮茎豌豆为实验材料设计实验，以鉴定这一相对性状的显、隐性关系，写出实验思路与预期结果与结论。

参考答案之一：

实验思路：分别取高茎与矮茎豌豆进行自交，观察其后代的表型及比例。

预期结果与结论：若自交后代出现性状分离，则亲本性状为显性，新出现的性状为隐性。

此外可以通过杂交方式确定显、隐性。

4.4.2 判断基因位于常染色体上还是位于性染色体上的实验设计

参考答案之一：

实验思路：分别取显性、隐性的雌、雄个体进行正、反交（隐性的雌性×纯合显性的雄性，隐性的雄性×纯合显性的雌性），观察2 组杂交后代的表型及比例。

预期结果与结论：若2 组杂交结果相同，则该基因位于常染色体上；若2 组杂交结果不同，则基因位于性染色体上。

也可使用隐性的雌性×显性的雄性（已确定显、隐性关系时）进行判断。

4.4.3 判断基因位于X、Y 染色体的同源区段还是位于X 染色体的非同源区段

参考答案之一：

实验思路：分别取隐性雌性与纯合显性的雄性杂交，观察后代的表型及比例。

预期结果与结论： 若子代中的个体全表现为显性性状，则基因位于XY 的同源区段；若子代中的雌性全表现为显性性状，雄性全表现为隐性性状，则基因位于X 染色体的非同源区段。

设计思路： 学生回顾已学习过的遗传学经典实验，通过简单例题对常考查的遗传模式判断方法有整体的认识。 若学生对该部分内容掌握不熟练，教师可以板书遗传图解进行说明。根据学生的学习能力决定介绍多少种判断方式。

4.5 利用高考真题提高学生综合运用能力

展示2017年全国丙卷第32 题： 已知某种昆虫的有眼（A）与无眼（a）、正常刚毛（B）与小刚毛（b）、正常翅（E）与斑翅（e）这3 对相对性状各受一对等位基因控制。 现有3 个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE 和③AABBee。 假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：

1）若A/a、B/b、E/e 这3 对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验确定这3 对等位基因是否分别位于3 对染色体上。 （要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论。 ）

2）假设A/a、B/b 这2 对等位基因都位于X 染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。 （要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论。 ）

引导学生根据本节课总结得出的解题模式与遗传方式的判断方法进行作答，教师点评并提供参考答案。

设计意图：学生经过前面的学习与练习，已较为熟练地掌握了实验设计的思路与答题模板，在面对高考题时便不会再不知所措。

5 教学反思

本节课的教学设计引导学生通过复习已学的遗传学经典实验，分析习题的题干结构，不仅能加深其对经典实验的记忆，还能让学生体验生物科学研究方法的严谨性。 精简答题对学生语言运用能力具有较高要求，这需要长期的练习与指导，因此笔者认为在高三第1 轮复习阶段便需要对学生的答题进行技术指导，让他们在复习的过程中“有法可依”。