把脉问诊 对症下药——由一道2019年高考题引发的思考

张 佳

（四川省成都市双流棠湖中学 四川成都 610200）

《普通高中生物新课程标准（2017年版）》明确指出生物学学科核心素养是学生在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力，其中，科学思维是生物学学科核心素养的一个方面。高考试题通过设置真实的情境考查各种核心素养就成为了学科特色，其考查水平与所呈现的试题情境的复杂程度有关。笔者通过对2019年32题的一个小题把脉问诊，找到学生面对复杂情境时错误答题的原因，并进行总结反思。

1 原题再现，分析试题

（2019年Ⅰ卷32题节选）某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置图1所示。回答下列问题。

图1 基因与染色体的关系图

（1）同学甲用翅外展粗糙眼果蝇与野生型（正常翅正常眼）纯合子果蝇进行杂交，F2中翅外展正常眼个体出现的概率为_____________。图中所列基因中，不能与翅外展基因进行自由组合的是____________。

参考答案：3/16 紫眼基因

分析：该小题考查学生在科学实验情境中运用自由组合定律的知识进行分析推断的能力，属于科学思维的二级水平。该问也是本题中最简单的一个问题，可是从学生答题情况的反馈来看，错误率并不低。笔者通过调查交流，找到了学生的几个常见错因，并针对错因进行了深度剖析。

2 把脉问诊，找到错因

2.1 未掌握孟德尔遗传规律的实质

部分学生认为一个基因中的两个字母在遗传时是可以彼此分离并自由组合的，误将翅外展个体的基因型表示为ddpp，纯合正常翅个体的基因型表示为DDPP，紧接着错误推导得出纯合翅外展与正常翅个体杂交后F2个体出现了4种情况：D_P_，D_pp，ddP_，ddpp。因为D_pp、ddP_对应的性状无法确定，所以该题解答陷入了僵局。

该题中果蝇翅膀性状的基因用2个字母d、p共同表示，分析时需要将dp看成一个整体，即它们共同分布于染色体的同一个位点。字母之间的关系既不是位于同源染色体上的等位基因，也不是位于非同源染色体上的非等位基因，故遗传时，不会遵循孟德尔的两大遗传规律。

2.2 被2个字母所表示的基因符号迷惑

该题中焦刚毛等性状的基因符号都是用两个字母表示，增加了信息的干扰度。那这样的表示方式是命题者故弄玄虚吗？

用单一字母表示基因符号，是高中生物经典遗传中最常见的方式，孟德尔选用显性性状第一字母的大小写分别表示显隐性基因（如Y表示黄子叶，y表示绿子叶），摩尔根等人以研究的突变性状（如白眼）的第一字母（w）表示相应基因的符号。但随着科学家所研究的基因种类和数目的增多，仅用第一字母就难以区分各种基因，于是出现了用基因英文名称中2个或3个字母的缩写来表示的情况，如本题中焦刚毛基因为sn（singed缩写），而野生型为Sn。同理紫眼pr是purle（紫色的）缩写，粗糙眼ru是rough（粗糙的）缩写，翅外展dp是develop（展开的）缩写。由于自然界物种繁多，基因类型繁杂，随着研究的深入，基因符号的使用也在不断发展。为了更加规范地表示各物种的基因符号，国际上陆续建立了有关各物种遗传符号命名委员会。所以本题中用两个字母表示基因符号是一种科学规范的呈现。

2.3 信息获取与转化能力不足

部分学生既没有被题干中基因的符号表示方式所迷惑，也能说出孟德尔两大遗传规律的实质，但是不能顺利完成信息转化，导致思维混乱，半路卡壳。统计分析历年高考题，会发现该题以2017年海南卷的一道遗传题为原型。

（2017年海南卷节选）纯合体野生型果蝇表现为灰体、长翅、直刚毛，从该野生型群体中分别得到了甲、乙、丙三种单基因隐性突变的纯合体果蝇，其特点见表1。其中Ⅱ、Ⅲ号染色体为常染色体，回答下列问题：

表1 甲、乙、丙果蝇的特点

（1）用乙果蝇与丙果蝇杂交，F1的表现型是_____；F1雌雄交配得到的F2不符合9∶3∶3∶1的表现型分离比，其原因是__________。

参考答案：灰体长翅 两对基因均位于Ⅱ号染色体上，不能进行自由组合

分析：该题中果蝇残翅性状的基因也是用两个字母vg表示（vestigial的缩写），但学生在解决该题时并未出现困难，关键原因是该题所呈现的信息更为具体。ee、bb这样常见的基因型呈现方式暗示强化学生关于果蝇是二倍体生物的认识，vgvg的基因型表示方式也消除了大部分学生关于基因符号表示的困惑。学生可以快速抓住分析问题的本质，即相对性状的纯合亲本杂交，F1性状为显性；位于一对同源染色体上的非等位基因，遗传时不遵循自由组合定律。

反观2019年这道高考题，题干中的干扰项增加，信息呈现方式高度概括提炼，对学生的信息获取以及运用能力提出更高的要求。果蝇是二倍体生物为本题的隐含条件，学生基于题干所呈现的果蝇隐性突变基因及其在染色体上的位置信息进行图图转化，构建如图2所示的模型图。因为果蝇的2号、3号染色体都是常染色体，结合图示，纯合翅外展粗糙眼果蝇的基因型为dpdpruru，纯合野生型果蝇的基因型为DpDpRu-Ru。根据学生的答题习惯，可将基因型简化为ddrr和DDRR。这样该题就转化为了学生所熟悉的两对相对性状的杂交实验。

图2 果蝇相关基因在染色体上的分布情况

3 教学反思，对症下药

3.1 梳理概念，构建知识网络

生物学是以核心概念为基础的学科，高考题考查的内容大部分也都是教材中的核心概念。教师在日常教学中应重视核心概念的构建，引导学生理解概念的内涵与外延，并促进学生以核心概念为中心，由点到面构建概念之间的逻辑关系，形成结构化的认知体系。当学生具备系统有序的知识体系后，可以更加自信冷静地解决复杂情境中的问题，就可以避开很多信息的干扰。例如，本题考查到的核心概念是基因，解决本题还需要学生厘清果蝇相关概念的关系图（图3）。

图3 以基因为核心概念的概念图

3.2 深度学习，发展高阶思维

科学思维是生物学学科核心素养之一，是人们认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。研究者在分析研究对象时所表现出的思维水平可以分为低阶思维和高阶思维，高阶思维的养成，不仅能使学生应试中脱颖而出，也能助力学生的终身学习。生物学科重视基础知识，但生物学科也是讲“理”的学科。教师如果长期带领学生纠缠在零碎知识的识记中，是不可能培养学生的高阶思维的。教师应充分挖掘教学资源，充分了解学情，巧设问题情境，将有逻辑、有层次的思维训练渗透在教学中的各个环节，为学生思维发展铺设好每个台阶。如果学生科学思维发展水平比较低时，教师可通过铺设过渡性的问题帮助学生思考。例如，教师可以设置以下几个问题：①若翅外展基因用d表示，粗糙眼基因用r表示，画出题干中亲代果蝇杂交的遗传图解。②替换图示中的字母，d→dp，r→ru。③结合果蝇的染色体组成，画出亲代果蝇的染色体简图并标上基因。

可见，问题情境的干扰程度越高，概括程度越高，新颖程度越高，对学生的科学思维水平的要求也就越高。教师可根据学生的认知实际，找到学生的最近发展区，通过递进性和层次性的问题引领，逐渐提升学生的科学思维。当然，科学思维的培养与发展并非一朝一夕的事，需要教师长期的坚持与培养。

3.3 情境载体，培养关键能力

关键能力是高考考查中的重点内容，而情境是实现能力考查的载体。本题将问题设置在一个学生熟悉的科研探索情境中，消除了学生的恐惧。但是，新信息的呈现又增加了情境的难度，易进难出，侧重考查学生的知识获取能力群。学生需要理解基因符号的含义以及对信息进行整理加工，这也就意味着学生需要在有效时间内，排除情境中新信息的干扰，抓住研究问题的实质：控制两对性状翅外展/正常翅，粗糙眼/正常眼的基因位于两对同源染色体上，遗传时可遵循自由组合定律。能力的培养与情境的创设有关，教师需要在课堂教学、复习总结、试题命制等教学环节中积极创设真实有效的情境，为学生核心素养的发展和学科能力的提升提供有营养的土壤条件。