基于假说演绎法构建遗传实验设计题的解题思维模型

刘木养

[摘   要]遗传实验设计题在近几年的全国卷理综生物试题中出现的频率高，且难度大、占比高，大多数考生不知如何下手，得分率都不高。高中生物教学中，基于假说演绎法构建遗传实验设计题的解题思维模型并在高考生物复习教学中运用，可有效提高高考生物复习的有效性和遗传实验设计题的得分率。

[关键词]解题思维模型;遗传实验设计题;假说演绎法

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）02-0095-02

遗传实验设计题在近几年的全国卷理综生物试题中出现的频率高，难度大，占比高，其新情境下设问，逻辑性强，突出体现了对考生理性思维的考查，成为理综生物试题的亮点之一，是最能体现生物学科核心素养中理性思维评价导向的题型。对于这种题型，大多数学生不知如何下手解决，而部分学生虽设计了实验，但条理不清，结论不全，得分率不高。基于此，本文尝试基于假说演绎法构建遗传实验设计题的解题思维模型，以发展学生的理性思维，提高高考生物复习的有效性和遗传实验设计题的得分率。

一、理解假说演绎法的步骤和内涵

近几年来，生物高考题中有关遗传实验设计的题目，重在考查假说演绎法的运用。许多学生在高考生物复习中，虽然反复做了很多遗传实验设计题，但并没有真正把握假说演绎法的步骤和内涵，在关键时刻不能把学过的知识和方法很好地应用起来。

假说演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法。在高中生物学教材中孟德尔实验、摩尔根实验、DNA半保留复制实验等都合理利用了假说演绎法来证明其提出的假说成立，并上升为理论，即两大遗传定律、“基因在染色体上”和“DNA是半保留复制”等。可见，假说演绎法在科学探索中有着非常重要的应用，同时也是得出正确实验结果的一条重要途径。

为了让学生更好地理解假说演绎法的步骤和内涵，笔者把“假说演绎法”的定义进行拆解，如：首先根据实验现象或者结果提出由此引发的问题;然后通过推理和想象对问题做出大胆的假设，相当于提出一个假说;接着根据假说的内容推理实验的结果，相当于得出一个推论;最后通过实验检验推论的正确性。如果实验结果与推论相符，则证明提出的假说是成立的;反之，则证明假说是不成立的。学生只有真正理解假说演绎法的步骤和内涵，在解答高考生物遗传设计题时才能做到游刃有余。

二、构建解题思维模型

要让学生深刻理解假说演绎法的步骤和内涵，教师在教学时应为学生创设具体生物学问题情境或列举生活实例，同时引导学生在解决问题的过程中领悟、运用假说演绎法，从而构建相应的解题思维模型。

例如，教师可创设这样的问题情境：遗传学上将染色体上某一区段及其携带基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中的两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇（XAY）与一白眼雌果蝇（XaXa）杂交，子代中有一只白眼雌果蝇。请用杂交的方法探究这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？

分析：

（1）根據情境信息可知，该实验现象是：一红眼雄果蝇（XAY）与一白眼雌果蝇（XaXa）杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。由此可提出的问题是：这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的？

（2）根据提出的问题，结合情境信息可做出以下两种假设：

①假设白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，则该白眼雌果蝇的基因型可写成X—Xa。

②假设白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的，则该白眼雌果蝇的基因型可写成XaXa。

（3）根据问题要求及学过的相关知识选取合适的杂交组合，按照假设的类型，写出杂交遗传图解进行演绎推理。

（4）根据演绎推理的结果，得出以下结论：

①若杂交子代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇=2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的。

②若杂交子代中红眼雌果蝇∶白眼雄果蝇=1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的。

教师引导学生回顾上述解题过程，归纳出遗传实验设计题的解题思维模型，即

<E：＼教育学院杂志社＼中学教学参考＼中学教学参考2019年1月（理科中旬）＼s2.tif>

学生通过具体的生物学问题情境运用假说演绎法解决问题，在解决问题的过程中学会了假说演绎法，也掌握了这类题目的解题思路。

三、应用解题思维模型的技巧

1.熟记基本规律及实验方法

学生应熟记基因的分离定律、基因的自由组合定律以及伴性遗传规律等基本规律及相关实验方法。对于验证两对（或多对）等位基因是否符合孟德尔定律，可采用自交法或测交法;对于基因位置判断的关键在于对亲本（父本、母本）的选择上，在已知性状显隐性的情况下应优先考虑雄性显性个体与雌性隐性个体的杂交组合（口诀：显雄隐雌）。当然，教师要因题而异，正确指导学生根据题目条件及要求进行实验方法的选择，真正做到融会贯通。

2.写清楚杂交组合

答题时杂交组合一般描述为“将……（表现型）与……（表现型）进行杂交，统计子代表现型及比例”，有时题目会要求用基因型来表示杂交组合，这就需要按题目的要求灵活变换。

3.正确描述预期结果与结论

一般来说，做题时在草稿纸上根据假设书写简要的遗传图解并进行演绎推理，演绎推理的结果（子代表现型及比例）就是预期的实验结果，对应的假设就是结论。因此，答题时，一般描述为“若子代出现……现象（预期的实验结果），则说明……（对应的假设）”。

四、解题思维模型的应用效果分析

为了检验解题思维模型是否有利于发展学生的理性思维和提高遗传实验设计题的得分率，在教学班实施解题思维模型教学1周后，笔者设计了一份遗传实验设计测试题，分别对实施解题思维模型教学的班级（组别1）和未实施解题思维模型教学的班级（组别2）进行测试。测试题是按解题思维过程和高考题考查学生能力的思路编制的，满分为10分。测试成绩用SPSS软件进行统计学分析，结果如下：

从表1、表2可知，实施解题思维模型教学的班级（组别1）和未实施解题思维模型教学的班级（组别2）平均分分别为5.57分和4.49分。经独立样本t检验，t=2.310，P=0.023（即P<0.05）。结果表明，实施解题思维模型教学的班级的成绩优于未实施解题思维模型教学的班级。可见，解题思维模型教学有利于提高学生的实验设计能力和遗传实验设计题的得分率。

五、对于解题思维模型的应用思考

模型是理性思维的结晶，是帮助学生厘清知识线索、明确方法步骤、规范执行细节的好工具。解题思维模型的建立有利于学生明确遗传实验设计题的解题方法和步骤，规范答题细节。

解题思维模型为学生提供了一个“参考系”，在遇到新的问题情境时，只要将模型类比迁移到新的问题情境中，以“参考系”作为依据，进行演绎推理就可有效解决生物学实际问题。

解题思维模型中蕴含着提出问题、作出假设、演绎推理、得出结论的过程，逻辑性强。构建解题思维模型是培养学生理性思维的有效途径。

[   参   考   文   献   ]

[1]  陈华.假说演绎法在高中生物学中的应用总结[J].新课程（中旬），2015（10）：81.

[2]  吕爱民.归类例析高中生物学遗传实验设计的解题思路[J].生物学教学，2010（5）：47-51.

[3]  陈 雄.“假设演绎法”在解答遗传实验设计、推断题中的应用[J].中学生物学，2011（1）：59-60.

[4]  李红文，皮星.在模型建構的过程中发展学生的理性思维：以兴奋在神经纤维上传导模型构建为例[J].广西教育，2017（18）：38-40.

（责任编辑 黄春香）