运用高考试题培养批判性思维的高三一轮复习课——以“染色体变异”一节为例

许 婷 梁银玲

（广东省中山市第二中学 广东中山 528429）

《中国高考评价体系》提出高考考查内容包括核心价值、学科素养、关键能力和必备知识，批判性思维既属于学科素养中的科学思维，也属于关键能力中的思维认知能力群，是高考考查的重点。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《课程课标》）凝练了生物学学科核心素养和制定了学业质量标准，多处体现了对批判性思维的培养与评价，是教学中的重点。

1 批判性思维

批判性思维是一种无论学习还是生活都需要的、普通的、常见的思维，有助于学生从纷繁信息中甄选出有价值的内容、形成自己的观点并做出合理评价和决策。批判性思维因引入时翻译为“批判”，容易令人联想到否定、质疑。批判性思维其实不是“责难对方的思维”，其目的不是“否定”。德尔菲报告（Delphi Report）中提出，批判性思维是有目的的、反思性的判断力，表现为通过对证据、概念、方法、情境和标准给予缜密而公允的考察，来决定相信什么或做什么。其本质是一种审慎的思考的能力或倾向。批判性思维能力包括解释、分析、评价、推论、说明、自我调节。

2 批判性思维在高考试题中的考察

高考试题是在《中国高考评价体系》和《课程课标》指导下命制的，引导教学是高考的核心功能之一。2020年全国Ⅰ卷第31题第（4）问“该实验的研究意义是什么”，2020年全国Ⅱ卷第38题第（3）问“若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案”，2020年全国Ⅲ卷第32题第（1）问“在普通小麦的形成过程中，杂种一高度不育的原因是什么”，均在具体情境中考查学生的分析、评价和推论等批判性思维能力，释放了强烈信号，提供了重要的教学导向。

3 运用高考试题培养批判性思维

高三学生储备了一定的生物学知识，初步建立了知识体系，并具备一定的学习经验。教师在教学中，要挖掘教学资源，运用教材、试卷、习题等，引导学生对生物学现象、规律、研究方法、科学史等进行缜密思考和评估，设置批判性思维环节、进行思辨性案例训练，对于提升学科素养和高考备考具有重要意义。高考试题以素养立意，情境新颖、取材平实、思维含量丰富，是培养批判性思维的良好载体，笔者尝试联系相应知识点，对2020年高考试题进行创造性发掘，利用“质疑—求证—判断”学习模型（图1），培养学生的批判性思维，以期提高学生的生物学学科核心素养，做到充分有效的备考。

图1 “质疑—求证—判断”学习模型

4 以高三一轮复习课“染色体变异”为例

4.1 情境导入——设问导课、埋下伏笔

教师创设情境：随着2018年一部电影《我不是药神》的大热，慢粒白血病进入了人们的视野。慢粒白血病又称慢性粒细胞白血病，是一种由多能干细胞转化而来，以骨髓粒细胞系统无限制性增生及部分分化为特征的白血病。患者异常的白细胞中第9号染色体长臂上的一部分，与第22号染色体长臂上的一部分进行了交换，结果导致前者变长，后者变短，出现染色体异常（图2）。教师展示图片，引导学生回忆这属于染色体异常中的哪一种类型，导入复习课，并为后续学习埋下伏笔。

图2 慢粒白血病患者的染色体异常

4.2 试题导向——“质疑—求证—判断”培养批判性思维

教师引导学生明确知识点所在知识地图中的位置，从而领会必修2教材第一章～第七章编排体系的设计思路：人类怎样认识到基因的存在？→基因在哪里？→基因是什么？→基因怎样行使功能？→基因在传递过程中怎样变化？→变异在实践中的运用→生物进化过程中基因频率如何变化？教师促使学生意识到“基因”是贯穿必修2整本书的主线，理解基因突变和基因重组是分子水平上的变异，染色体变异则是细胞水平上的变异，领会变异的本质是基因在传递过程中发生的变化。

4.2.1 环节1——探究染色体“重复”和“缺失”的成因之一

教师展示例1，引导学生思考并回答问题。

【例1】（2020·山东卷·6）在细胞分裂过程中，末端缺失的染色体因失去端粒而不稳定，其姐妹染色单体可能会连接在一起，着丝点分裂后向两极移动时出现“染色体桥”结构，如图3所示。若某细胞进行有丝分裂时，出现“染色体桥”，并在两着丝点间任一位置发生断裂，形成的两条子染色体移到细胞两极。不考虑其他变异，关于该细胞的说法错误的是 （ ）

图3 “染色体桥”结构示意图

A.可在分裂后期观察到“染色体桥”结构

B.其子细胞中染色体的数目不会发生改变

C.其子细胞中有的染色体上连接了非同源染色体片段

D.若该细胞基因型为Aa，可能会产生基因型为Aaa的子细胞

参考答案：C。

教师引导学生联系所学知识，图3所示可产生的染色体变异类型。学生思考后得出：染色体桥”断裂后仍然形成两条染色体，应为染色体结构变异。教师引导学生质疑：经过有丝分裂，理论上子细胞基因型也应为Aa，Aaa中多出的一个a从何而来？学生进行求证：“染色体桥”会在两着丝点间任一位置发生断裂，断开后的形成的两条染色体长度可能不等，因此所含基因数也不同，出现一条染色体上含有两个a，而另一条染色体则少了一个a。由此，学生作出判断：图示可能导致子细胞发生染色体结构变异，分别为“重复”和“缺失”。

4.2.2 环节2——思考染色体结构变异会不会改变基因的内部结构

教材中提到：“染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，而导致性状的变异”。教师要求学生回顾电影《我不是药神》中提到的慢粒白血病，再次展示图2，并提出问题：慢粒白血病患者染色体的断裂有什么特别之处？学生思考回答：第9号染色体上Abl1基因和第22号染色体BCR基因均从基因内部发生断裂。教师引导学生质疑：白细胞恶性增殖的原因是什么？学生进行求证：两条染色体上发生交换的断点部位恰巧都在两个基因的内部，交换之后，在嵌合的22号染色体上出现了一个融合基因——CR-Abl基因，其指导合成的嵌合蛋白BCR-Abl会使细胞不断分裂增殖，病人造血细胞出现异常，不受控制地生产出了大量的粒细胞，挤压了正常造血细胞的生存空间，最终免疫机能丧失，导致病人死亡。由此，学生作出判断：染色体结构变异除了会改变染色体上基因的数目或顺序，还可能会改变基因的内部结构。

4.2.3 环节3——探究染色体数目变异之“个别”染色体数目增加或减少的原因

教师展示例2，引导学生思考并回答问题。

【例2】（2020·江苏卷·32题节选）已知黑腹果蝇的性别决定方式为XY型，偶然出现的XXY个体为雌性可育。黑腹果蝇长翅（A）对残翅（a）为显性，红眼（B）对白眼（b）为显性。现有两组杂交实验结果如图4所示。

图4 杂交实验结果示意图

（3）实验②F1中出现了1只例外的白眼雌蝇，请分析：

Ⅰ.若该蝇是基因突变导致的，则该蝇的基因型为______________________________________。

Ⅱ.若该蝇是亲本减数分裂过程中X染色体未分离导致的，则该蝇产生的配子为_______________________。

参考答案：XbXbXbXb、Y、Xb、XbY

教师在学生思考该题后，追问：第Ⅱ问中，这只例外的白眼雌蝇基因型是什么？学生讨论后，回答：该蝇为白眼雌蝇，结合题中的XXY为雌性可育，该蝇基因型应为XbXbY。教师引导学生质疑：该蝇是其父本还是母本在减数分裂过程中由于X染色体未分离导致的？学生进行求证：由于父本基因型为XBY，母本基因型为XbXb，若是父本在减数第一次分裂过程中染色体未分离，则该蝇为XBXbY，红眼，与题意不符；应是母本在减数第一次分裂或减数第二次分裂过程中X染色体未分离导致。由此，学生作出判断：X染色体未分离是导致子代“个别”染色体数目增加或减少的原因。

4.2.4 环节4——深度理解用秋水仙素人工诱导多倍体的原理

教师展示例3，引导学生思考并回答问题。

【例3】（2020·天津卷·15节选）某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（表1）进行预实验。

表1 品种B的最佳激素配比

据表回答：

（5）在______阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。

参考答案：Ⅰ。

教师深度追问：用秋水仙素人工诱导幼芽或根形成的多倍体，是单个细胞形成的多倍体吗？学生思考回答：幼芽或根已分化，其诱导获得的多倍体不是由单个细胞形成的。教师引导学生质疑：愈伤组织与幼芽和根的最大区别是什么？学生进行求证：愈伤组织经脱分化步骤得来，是一团具有分生能力的薄壁细胞，分裂能力旺盛，相较于Ⅱ阶段的幼芽和Ⅲ阶段的根，愈伤组织分化程度更低、全能性更高、分裂能力更强。由此，学生作出判断：秋水仙素作用于分裂能力旺盛的薄壁细胞，抑制其纺锤体的形成，更容易获得由单个细胞形成的多倍体。

4.2.5 环节5——探析多倍体结实率低和单倍体高度不育的原因

教师展示例4，引导学生思考并回答问题。

【例4】（2020·全国Ⅲ·32节选）普通小麦是目前世界各地栽培的重要粮食作物。普通小麦的形成包括不同物种杂交和染色体加倍过程，如图5所示（其中A、B、D分别代表不同物种的一个染色体组，每个染色体组均含7条染色体）。在此基础上，人们又通过杂交育种培育出许多优良品种。回答下列问题：

图5 普通小麦的形成过程

（1）在普通小麦的形成过程中，杂种一是高度不育的，原因是_______________________。

参考答案：无同源染色体，不能进行正常的减数分裂。

教师提出问题，引导学生思考：为什么大部分常见生物都是二倍体？学生思考后，回答：二倍体生物有两个同源的染色体组，可正常联会，进行正常的减数分裂。教师引导学生质疑：多倍体发育迟缓、结实率低和二倍体的单倍体植株弱小、高度不育的原因是什么？学生进行求证：多倍体的多条同源染色体在联会时，易出现多价体，联会和分离均容易出现异常，致使配子可能含有不正常的染色体数，因此育性差，结实率低。二倍体的单倍体植株则无同源染色体，减数分裂异常，高度不育。由此，学生作出判断：多倍体结实率低与单倍体高度不育的原因都与同源染色体的联会和分离出现异常有关。

4.3 概念整合——复盘知识、建构体系

孤立的生物学概念的教学价值非常有限，每一个生物学概念只有在与其相关的概念发生联系时才能体现出更重要的价值，即被整个概念体系赋予意义。通过绘制概念图总结可遗传变异包括哪些内容，帮助学生建构概念网络，厘清概念之间的联系，完成对概念的意义建构（图6）。

图6 关于可遗传变异的概念图

5 结语：从“技能”到“倾向”

科学教育的目的是培养知情的决策者，使学生具有进行正确决策的知识基础和能力。纵观近年高考生物试题，越来越注重包括批判性思维在内的科学思维的考查。因此，教师在高三一轮复习中应注意：①要注重提升教师自身的批判性思维意识。一个较少用批判性思维思考的教师是很难在课堂上开展批判性思维教学，教师应从自身做起，提升自身的批判性思维意识。②要注重培养批判性思维倾向。批判性思维包括批判性思维技能和批判性思维倾向，倾向是前提和基础，技能是核心和关键。有了质疑、开放、探究和反思等批判性思维倾向，才有可能在生物学学习中运用提问、论证、阐释和自我调整等批判性思维技能。日常教学过程中，除挖掘教学资源、创设情境培养学生的批判性思维技能外，教师还应潜移默化培养学生的批判性思维倾向，将这种思维方式延伸到日常生活中，使其成为学生的“第二天性”，既能做到积极有效备考，也能使其终生受益。