棋盘思想在高中生物教学中的具体应用

陆金惠

摘要：棋盘法是解决高中生物遗传、进化中相关计算问题的有效且直接的方法。棋盘思想是将棋盘法内化于心，高效解决遗传问题的最佳思想方法。文章着重从教学实际出发，依托人教版新教材，阐述棋盘法与棋盘思想的内在关系，突出棋盘思想在具体习题中的应用。

关键词：高中生物棋盘法 棋盘思想 具体应用

陶行知反对教师“教死书、死教书、教书死”，也反对学生“读死书、死读书、读书死”，提出了“教学做合一”的教学方法论。将陶行知的“教学做合一”充分运用在利用棋盘方法解题时，就是要引导学生总结棋盘中的规律，做到“心中有棋盘”，把棋盘简化成思想，随学随用。

一、高中生物棋盤法

遗传学中，棋盘法又称庞纳特方格法（Punnett square method），是庞纳特（R.C.Punnett）首创的一种棋盘格，用于计算杂交后代的基因型比例和表现型比例的方法。

下面以配子棋盘法为例，说明棋盘法的解题步骤：（1）表格的横行和纵列分别代表的是即将结合的雌雄两种配子；（2）在每一种配子前标出该配子的基因频率；（3）棋盘式内即为雌雄配子结合时构成的基因型，两种配子概率的乘积即为该种基因型出现的频率。以1对等位基因控制1对相对性状的杂合子自交为例，棋盘如表1所示。

分析棋盘，就能得出1对等位基因控制1对相对性状的杂合子自交，必然会产生雌配子两种，比例为1∶1，雄配子也是两种，比例也为1∶1。每种雌雄配子随机结合成为合子（受精卵）的概率是均等的，合子都能发育成为完整个体，并表现出相应的性状。A对a为完全显性，AA和Aa表现出相同的性状，即相应的显性性状。Aa表现为隐性性状，性状分离比为3∶1。

同理，还可以画出2对等位基因控制2对相对性状的杂合子自交棋盘，棋盘如表2所示。

分析棋盘，就能得出2对等位基因控制2对相对性状的杂合子自交，必然会产生雌配子四种，比例为1∶1∶1∶1；雄配子也是四种，比例也为1∶1∶1∶1。每种雌雄配子随机结合成为合子（受精卵）的概率是均等的，合子都能发育成为完整个体，并表现出相应的性状。R对r为完全显性，Y对y为完全显性，R Y 表现出一种性状，即双显性性状，R yy表现出一种性状，即一种单显性性状，rrY 表现出一种性状，即另一种单显性性状，rryy表现为双隐性性状，性状分离比为9∶3∶3∶1。

从以上分析可以看出，棋盘法具有直观、全面、思维过程简单的特点，对于所有学生而言，容易理解、容易模仿。例如，利用“配子棋盘法”，可以计算两种基因型个体自由交配时，后代中纯（杂）合子所占比例，也可以计算一种性状遗传时，两种基因型个体与另两种基因型个体交配后代中某基因型或表现型概率；利用“纯种杂种棋盘法”，可以计算两种性状独立遗传时，子代中某两种基因型个体中杂（纯）合子的比例；利用“性状棋盘法”可以计算两种性状独立遗传时，两种基因型个体与另两种基因型个体交配后代中某表现型的概率问题。

随着学习的进一步深入，学生渐渐明白，棋盘法还可以计算子代患一种遗传病概率和患两种遗传病概率、胚胎致死类型遗传概率、配子致死类型遗传概率、多种配子组合产生子代的遗传概率、伴性遗传类型遗传概率等。

由此可见，构建“棋盘法”可以将高中学生普遍头疼的概率计算问题化繁为简。

二、高中生物棋盘思想

对于由简单的遗传定律形成的复杂的遗传现象表象，我们不仅应该教会学生从复杂的自然现象中抽象出最简单的思维，而且要引导学生在心中建立棋盘模型。

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。模型的形式很多，包括物理模型、概念模型、数学模型等。棋盘模型建构是借助数学建模思想在脑海里绘制棋盘，定量描述由简单的遗传定律形成的复杂的遗传现象。通过各种类型的遗传题训练，完成棋盘模型建构，这将成为学生的一种关键能力。只要形成了良好的理性思维学科素养，也就达到了棋盘时刻在心中，无论是1对等位基因的问题还是2对等位基因的问题，学生都不需要用笔画出棋盘，只需要运用心中的棋盘就可以快速解决。

三、棋盘思想在具体习题中的应用

下面，以两道习题为例，阐述棋盘思想在解决遗传题时的高效性。

例如，某哺乳动物的毛色由位于常染色体上的3对等位基因决定，这3对等位基因控制毛色合成的关系如下图所示。请回答下列问题。

（1）某研究小组为研究相关基因是否遵循基因的自由组合定律，选择纯合的雌雄黄色个体作为亲本进行杂交实验，得F1后，再让F1中的雌雄个体进行随机交配，观察F2的表现型及比例。理论上，若F2中个体的表现型之比为黄色：褐色：黑色= ，则说明这3对基因自由组合。

（3）通过基因敲除技术培育出不含C基因的该动物纯种个体（亲本），所以C和c这1对等位基因就不用考虑。那么，F2中黄色∶褐色∶黑色=4∶1∶7，即 4+1+7=12，应用棋盘法，很容易得出：或者是一横行四种基因型个体死亡，或者是一竖列四种基因型个体死亡，即某种雌配子致死或某种雄配子致死。黑色对应的基因型为A B ，黄色对应的基因型为aaB cc和A bb，褐色对应的基因型为A bb。黑色少2，黄色少2，褐色也少2。突破口在褐色少2，或者是Ab雌配子致死，或者是Ab雄配子致死。

很显然，在解决本题时，画棋盘是不合适的，但是心中若有棋盘，用棋盘思想解决，会是最高效的方法。

综上所述，棋盘思想是将棋盘法内化于心，做到心中时刻有棋盘，这是高效解决遗传问题的最佳思想方法。

参考文献

[1]白荣宣，高翔. 棋盘法在“遗传与进化”中的应用[ J].高考生物思想方法，2015（9）：46-48.

[2]曹广忠.巧用棋盘法速解两种基因型个体遗传题[ J].生物学教学，2017（2）：55-56.

[3]谭永平.从发展核心素养的视角探讨高中生物必修内容的变革[ J].课程·教材·教法，2016（7）：62-64.

[4]中华人民共和国教育部，普通高中生物课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.