借助生物科学史培养学生的科学思维

摘 要：以生物科学史素材为载体，指出关于摩尔根果蝇杂交实验思路的认知误区，还原摩尔根的真实研究过程，在论证中发展学生的科学思维。

关键词：生物科学史;核心素养;染色体遗传学说

《中国学生发展核心素养》中指出理性思维的重点是：崇尚真知，能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据，有实证意识和严谨的求知态度;逻辑严密，能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等[1]。

生物必修二教材中在介绍基因位于染色体上的实验证据时突兀地提出如下假说：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因，但教材没有对该假说的背景作说明。笔者查阅多篇文献发现教师普遍对摩尔根没有提出控制眼色的基因位于XY染色体的同源区段而感到疑惑，进而会在教学设计中提出三种假说（控制眼色的基因只在X染色体上/只在Y染色体上/在X、Y的同源区段），并进一步设计实验验证第一种假说正确。应该承认人为组合的科学探究过程对学生思维能力有一定的提高，但这样做却忽略了原本的科学史实。

1.摩尔根的学术背景

在以果蝇为实验材料前摩尔根的学术观点是：（1）反对达尔文关于进化的渐变论;（2）反对孟德尔的遗传学说，不认可用假想的遗传因子去解释现象;（3）反对Wilson支持的染色体遗传学说。摩尔根研究果蝇最初是为了研究演化，他认同跳跃性突变对新种形成至关重要，以期推翻渐变的观点。

2.注意教材中果蝇杂交实验分析图解与摩尔根最初论文的不同

摩尔根1910年发表的论文中对果蝇眼色遗传的解释如下[2]：

从中可知摩尔根的解释并没有涉及Y染色体，他把红眼因子R和白眼因子W放在X染色体之外，更没有直接假设白眼基因在X染色体上，可见上述普遍采用的三种假说的思维模式是不符合科学事实的。当然后续所发现的多个性连锁突变，如残翅、黄体等使摩尔根逐步接受了遗传的染色体学说。

3.摩尔根的验证实验

教材中没有对假说的验证给出测交等方法的具体内容，会使学生的思维过程难以完整，笔者在教学中补充介绍摩尔根完整的验证实验思路。

3.1回交：F1红眼♀×白眼♂，预期结果红眼♀：白眼♀：红眼♂：白眼♂=1：1：1：1，结果符合预期，说明F1红眼♀为杂合子，同时也验证了孟德尔分离定律的正确性。更重要的是后代出现了白眼♀，为更多的测交方案提供了材料。

3.2测交：

实验1：白眼♂与F2红眼♀逐对交配，分别统计，有一半组合后代全为红眼，另一半组合后代红眼♀：白眼♀：红眼♂：白眼♂=1：1：1：1，可以反推控制眼色的基因只在X染色体上;實验2：F1红眼♂×白眼♀，后代雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼，直接证明控制眼色的基因在X染色体上。当然此时白眼基因仅在X染色体上还是XY染色体同源区段上尚不能确定。

3.3正反交：正交（野生型红眼♀×白眼♂），反交（野生型红眼♂×白眼♀），正反交结果不同。

若控制眼色基因在XY染色体上都有的话，反交结果F1雄蝇应为红眼，但与实际结果不符。至此，摩尔根得出实验结论：决定果蝇眼色的基因仅在X染色体上。

4.Bridges发现性染色体不分离现象

教材P38拓展题：Bridges发现白眼♀和红眼♂杂交，后代会出现白眼♀和红眼♂，如何解释这种现象？这是非常好的拓展素材，原因是亲代雌果蝇个别卵原细胞在减数分裂时两条X染色体不分离，结果产生的卵细胞中含有两条X染色体，或者不含X染色体。而进一步的细胞学观察证实X染色体的特殊行为与伴性遗传特点完全相符[3]，为基因位于染色体上提供更直接的证据。

通过以上完整的知识延伸，可以让学生体会科学研究的曲折复杂，在追求真相的过程中要注重实证。教师应对科学史素材中涉及科学思维训练的内容有敏感的认知和准确的理解，要注重发展学生论证技能，促进学生科学思维的发展。

参考文献

[1]核心养研究课题组.中国学生发展核心素养[J].中国教育学刊，2016（10）：1-3.

[2]MorganTH.Sex-limitedinheritanceinDrosophila.Science，1910（32）：120.

[3]谢仁荣，吴志强.染色体不分离现象为染色体遗传学说提供了直接证据[J].中学生物学，2019（8）：3-5.

作者信息：刘光亮（1986—），大学本科学历，中学一级教师，E-mail：466890756@qq.com

论文标注：本论文系2018年度漳州市基础教育教学研究《基于核心素养的生物科学史教学的应用研究》课题（立项批准号：ZPKTY18037）

作者简介：刘光亮;性别：男;出生年月：1986.10;籍贯（具体到市）：安徽巢湖民族：汉;最高学历：大学本科;目前职称：中学一级;研究方向：生物教学