运用解题思维模型解答遗传实验设计类题目

戴凝

【摘要】在习题讲评课中引导学生构建解题思维模，提高学生解答遗传实验设计类题目的读题、解题的速度和正确率，有效培养学生的科性思维能力，真正实现触类旁通、举一反三。

【关键词】遗传实验设计   解题思维模型

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A【文章编号】1992-7711（2020）27-171-02

《普通高中生物学课程标准（2017版）》指出生物学核心素养涵盖生命观念、科性思维、科学探究和社会责任等，科学思维是指运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。

在习题讲评课中，教师可以引导学生以模型的思想解答题目或者指导学生基于题干条件自主构建模型解答。引导学生构建解题模型，利于学生准确解读习题中的题干信息;有效培养学生的思维能力;提高学生解题的速度与正确率。在高三生物教学中发现，遗传实验设计是学生的短板。在碰到遗传实验设计题目时，学生存在的主要问题有三点：一是读不懂题、二是不知从何处下手、三是实验设计时时亲本组合不会选择。据此我给学生提供一个解决遗传实验设计题目的思维模型。

一、建立解题思维模型

（1）寻找规律

例1 （2016.新课标I）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.同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体：♀黄体：♂灰体：♂黄体为1：1：1：1.同学乙用两种不同的杂交实验都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）仅根据同学甲的实验，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）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。）

例2 （2019年佛山二模）果蝇控制展翅和正常翅的基因（D/d）位于3号常染色体上，控制红眼和棕眼的基因（E/e）位于X染色体上。某小组用一只雌性展翅红眼果蝇与一只雄性展翅棕眼果蝇杂交，子代的表现型及其比例为展翅红眼：展翅棕眼：正常翅红眼：正常翅棕眼=2：2：1：1回答下列问题：

（1）根据杂交结果，推断两个亲本的基因型为：            。

（2）让展翅果蝇自由交配多代后，群体中D基因的频率会                           （填“升高”“不变”或“降低”）。

（3）研究发现果蝇3号染色体上还有一对控制黏胶眼和正常眼的等位基因，其中控制黏胶眼的显性基因纯合致死。请根据上述信息，设计杂交实验获得某一果蝇群体，该群体中果蝇自由交配，D基因频率保持不变。简要写出实验思路：                                                     。

分析：例1、例2二個例题中，题干比较长，已知条件都有杂交实验过程和结果，都要设计实验证明相关的结论。

规律：按题干中杂交实验过程和结果写遗传图解、从预期结论入手做题、从题干提示实验材料中选出能证明结论的材料完成实验设计。

（2）总结规律

根据上述规律构建遗传实验设计类题目的解题思维模型是：

接下来我们结合题目运用解题思维模型解题，大家先来看这道遗传实验设计的题目。

二、运用解题思维模型

例1控制果蝇眼色的基因仅位于X染色体上，红眼（R）对白眼（r）为显性。研究发现，眼色基因可能会因染色体片段缺失而丢失，若果蝇两条性染色体上都无眼色基因则其无法存活。在一次用纯合红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）的杂交实验中，子代出现了一只白眼雌果蝇。根据上述资料回答下列问题：欲用一次杂交实验判断子代白眼雌果蝇出现的原因。

（1）请简要写出实验方案的主要思路：                                。

（2）实验结果预测和结论：

①若子代果蝇                                    ，则是环境条件改变导致的不可遗传的变异。

②若子代果蝇                                    ，则是基因突变导致的。

③若子代果蝇                                    ，则是染色体片段缺失导致的。

第一步：读题干，画遗传图解：P  XRXR（红雌） X   XrY（白雄）

↓

根据分离定律，F1基因型是：XRXr   XRY ，雌雄应该都是红眼。但实际上出现了一只白眼雌。

第二步：在题目中找到可能的结论、要设计的杂交实验、预期的实验结果。

第三步：依据可能的结论进行假设，即把结论当假设。从结论看白眼雌出现的原因可能有以下三种：

（1）如果白眼雌的出现是环境条件改变导致的不可遗传的变异，说明它的遗传物质没有变，则它的基因型还是：XRXr

（2）如果白眼雌的出现是基因突变导致的，说明它的遗传物质发生了变化，也就是XR基因突变成Xr ，则它的基因型是：XrXr

（3）如果白眼雌的出现是染色体片段缺失导致的，说明它发生了染色体结构的变异中的片断缺失，即缺失了XR基因，则它的基因型记作：X0Xr

第四步：想一想可以设计一次怎样的杂交实验来区分这三种基因型呢？

思路是：首先这只白眼果蝇是雌性，因此应该找一只雄果蝇和它交配;接下来想这只雄果蝇是用红眼还是用白眼？

尝试：用这只白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交（或用这只白眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交），对后代眼色的表现型及雌雄比例进行统计分析。                         （Ⅰ）如果用白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，写出三种假设的遗传图解，对后代眼色的表现型及雌雄比例进行统计分析。

前面两种假设的结果预测对大家来说应该没什么难度。注意如果结论（3）成立，X0Xr×XRY→ XRX0：XRXr：X0Y：XrY=1：1：1：1，题干中说到“若果蝇两条性染色体上都无眼色基因则其无法存活”，所以X0Y的个体会死亡，因此X0Xr×XRY的杂交后代：雌全红，雄性中有一半会死亡活的雄为全白，因此雌雄应为2：1 . 从遗传图解来看，将这只白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，对后代眼色的表现型及雌雄比例进行统计能确定白眼雌果蝇出现的原因。

（Ⅱ）如果用白眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，写出三种假设的遗传图解，对后代眼色的表现型及雌雄比例进行统计分析。从遗传图解来看将这只白眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，对后代眼色的表现型及雌雄比例进行统计也能确定白眼雌果蝇出现的原因。

【小结】运用解题思维模型解遗传实验设计题：（一）通过读题把题干转换成遗传图解，能解决读不懂题的问题。（二）通過找到题目可能的结论进行假设，能解决无从下手的问题，也就是从预期结论下手做题。

三、完善解题思维模型

接下来教师引导学生结合答题技巧完善答案。 题目设问一般分为两个部分：

“实验思路（过程）”描述常用答题模板是：用……与……进行杂交，观察并统计后代某种表现型（具体如眼色）及比例（涉及伴性要将雌雄分开统计）。

“结果与结论”的描述常用答题模板是：若……现象（结果），则表明……（结论）。根据这些技巧，我们可以很轻松地组织出答案。（呈现答案）

【参考答案】：（1）用这只白眼雌果蝇与红眼雄果蝇进行杂交，统计后代眼色表现型及雌雄比例。

（2）①雌性全红眼，雄性 红眼：白眼=“1：1” （或雄性既有红眼也有白眼）;②雌性全红眼，雄性全白眼 雌：雄=1：1  ;③雌性全红眼，雄性全白眼 雌：雄=2：1.

或（1）用这只白眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行杂交，统计后代眼色表现型及雌雄比例。

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

课后再选择精典练习题让学生运用解题思维模型的方法以及解题技巧解遗传实验设计类题目，真正实现将题海留给老师，将经典留给学生。在生物教学中融入模型教学方法能够有效地提升教学效果，帮助学生理解生物知识之间的内在关联，拓展学生思维，发挥模型构建在高中生物教学中的重要作用。

【参考文献】

[1]中华人民共合国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：4-5.

[2]李克.善用解题模板提高解题效率[J].中学生物学教学，2018，（5）：64-66.