遗传学“科学探究”试题解题模式构建

福建 杨德平

《普通高中生物学课程标准》中要求学生通过对高中生物课程的学习，初步掌握生物科学探究的一般方法。“科学探究”主要是指对结论未知的问题进行研究，是在这个前提下“做出假设和预期、确认变量、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据做出合理的判断”等。遗传学“科学探究”试题通过与基因分离定律、自由组合定律、伴性遗传、基因突变等相结合，测评学生对遗传学知识和能力目标的掌握程度，同时测评学生的科学探究能力，是生物学高考的重点。如近5年来全国卷Ⅰ有4年考查了遗传学“科学探究”试题，考试频率高，所占分值大。本文以2018年福建省宁德市高三第一次质检第33题（见例1）为例，进行分析，并提出解题模式，期望能提升学生的答题效率。

一、原题展示

【例1】果蝇是常用的遗传学材料，请回答：

图1 眼色基因的位点

（1）略

（2）如图1所示，果蝇红眼基因（R）和白眼基因（r）位于X染色体的C区段，完全缺失C区段的果蝇胚胎阶段会死亡。一只纯合红眼雌果蝇与一只白眼雄果蝇杂交，F1中出现一只白眼雌果蝇。请以上述果蝇为材料，设计杂交实验探究产生该白眼雌果蝇是由于亲本基因突变，还是亲本X染色体C区段缺失所致。（要求：写出实验思路、预期实验结果及结论）

【参考答案一】将该白眼雌果蝇与（F1）红眼雄果蝇杂交，统计子代表现型及比例。若子代红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇 = 1∶1（红眼果蝇∶白眼果蝇 = 1∶1或雌果蝇∶雄果蝇 = 1∶1），则该白眼果蝇的产生是由于亲本基因突变。若子代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇 = 2∶1（红眼果蝇∶白眼果蝇 = 2∶1或雌果蝇∶雄果蝇 = 2∶1），则该果蝇是亲本X染色体C区段缺失所致。

【参考答案二】将该白眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，统计子代性别及比例。若子代雌果蝇∶雄果蝇 = 1∶1，则产生该白眼果蝇是由于亲本基因突变。若子代雌果蝇∶雄果蝇 = 2∶1，则该果蝇是亲本X染色体C区段缺失所致。

二、答题失误的表现

本题（2）为典型的遗传学“科学探究”题目，思路简单，仅需将该果蝇与任何一只雄果蝇交配均可，但学生的得分率低得出乎预料。分值6分，全市考生9301人，平均分为1.24分，得分率仅20.64 %。结合几种错误答案，排除考生因答题时间不足的因素外，从答题规范方面分析，发现存在诸多问题：

1.解题思维有误

答案1：“让该白眼雌蝇与一只白眼雄蝇杂交，观察子代性状及比例。若子代都为白眼，则产生该白眼果蝇是由于亲本基因突变。让该白眼雌蝇与一只F1中红眼雄蝇杂交，观察子代性状及比例。若子代中红眼果蝇∶白眼果蝇 =2∶1，则该果蝇是亲本X染色体C区段缺失所致。”此答案说明学生未能把握此类问题的实质，解决此类问题，应采用一种实验方案，通过该方案可能出现的不同结果来判断白眼果蝇产生的原因，而不是采用两种实验方案。

2.解题程序混乱

答案2：“让该白眼雌蝇与一只白眼雄蝇杂交，观察子代性状。若子代都为白眼，则产生该白眼果蝇是由于亲本基因突变。”此答案说明学生没有按正确的解题程序解题，思路不清晰，没有用遗传图解检验，未发现不管上述何种原因导致，子代均为白眼果蝇，无法区分。

3.实验对象模糊

答案3：“让红眼雌蝇与一只白眼雄蝇杂交”。此答案表明学生审题不清，实验对象不明。题干要求探究F1白眼雌蝇产生的原因，应对该白眼雌蝇开展实验。

4.因变量未设置

答案4 ：“让该雌蝇与一只红眼雄蝇杂交。若子代红眼果蝇∶白眼果蝇 = 1∶1，则产生该白眼果蝇是由于亲本基因突变。若子代中红眼果蝇∶白眼果蝇 = 2∶1，则该果蝇是亲本X染色体C区段缺失所致。”此答案未确定观察内容，实验思路设计的不完整。导致不同的学生写出的预期结果不一致，答案呈现多样化。

5.因变量和结果脱节

答案5：“让该果蝇与一只红眼雄蝇杂交，观察子代性状及比例。若雌果蝇∶雄果蝇 = 1∶1，则产生该白眼果蝇是由于亲本基因突变。”此答案预期结果与观察内容不对应，缺乏理科答题的逻辑性。

三、解题模式

针对学生存在的问题，笔者构建解题程序和答题模式，试图理清学生的解题思路，规范学生的答题，以提高答题效率。

1.解题程序

图2 遗传学“科学探究”的解题程序模式

“预设方案”：需根据实验目的，明确实验对象，确定自变量和因变量，根据各种实验方法的作用，选择一种适合题干要求的实验方法开展实验。“图解检验”：在确定亲本性状的基础上，根据题干中实验对象可能存在的多种基因型书写多个遗传图解。“对比结果”就是比较所得图解中子代的表现型、性别、比例等是否相同，若完全相同，则无法做出合理判断，该方案错误，需改变方案，重新检验；若子代的表现型、性别、比例等存在不同，即可依据结果做出合理判断，若该方案正确，则可进入答题模式。

2.答题模式

图3 遗传学“科学探究”的答题模式

答题就是将上述经过图解检验的可行方案按规范书写的过程。“设置自变量”，应书写可行的交配方式，注意需书写某种性状的个体，一般书写格式为“让X性状的雄性个体与X性状的雌性个体杂交”。“确定因变量”则是根据上述可行方案所预测的子代表现型，利用具有区分度的指标作为观察内容，书写格式为“观察子代的性状（性别）、比例”。“预期结果”需与观察内容相对应，一般格式为“若……”。“得出结论”需与“预期结果”相对应，描述的内容为题干要求探究的某一方面的内容，一般格式为“则……”。

3.典例分析（见【例1】）

（1）解题分析：“预设方案”，据题干，欲探究F1白眼雌蝇产生的原因，确定实验对象为“该白眼雌果蝇”，自变量为“亲本基因突变或X染色体C区段部分缺失”，因变量为“子代表现型”。若为“亲本基因突变”引起的，则该果蝇的基因型为XrXr；若为“亲本X染色体C区段部分缺失”引起的，则该果蝇的基因型为XrX0。欲判定基因型，常采用“测交”或“自交”，以“测交”为例加以说明。

“图解分析”，让该白眼雌蝇与题干中获得的F1红眼雄蝇交配，根据该雌蝇两种可能的基因型画出两遗传图解，比较两种情况下子代的可能表现型（见图4）。

图4 例1的遗传图解

“对比结果”，通过观察对比F2的表现型可发现，前者“红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇 = 1∶1”，后者“红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇 = 2∶1”。子代表现有差异，此方案可行，遂进入答题模式。

（2）答题模式：根据以上分析和答题模式，列表说明如下（见表1）。

表1 遗传学“科学探究”答题模式运用实例

依据解题程序模式，通过遗传图解，学生能够清晰地判断所采用方案的可行性。对于可行的方案，学生只需把图解中的内容，运用答题模式中所倡导的格式，描述清楚即可，答题相对比较容易，且与答案差异极小。通过对学生进行专题训练，提升学生解题的熟练度和灵活度，有效地提高答题效率和准确率。对于高考中出现的这种题型的变式，该模式亦能很好地解决问题。