黃小斌

[摘 要]遺傳實驗設計題的頻繁出現(xiàn)令生物高考備考變得非常棘手。學生在解答遺傳實驗設計題時存在一些問題：不能在新情境中進行知識遷移并靈活運用教材的原始模型設計實驗方案;不能捕捉到題干的關鍵信息，設計的實驗方案有漏洞;文字表述前后邏輯矛盾，詞不達意。種種問題反映出學生的高階思維欠缺。在生物高考備考中，教師可依托學案引導學生復習遺傳實驗設計，在教學中注重優(yōu)化學案板塊、聚焦教材實驗、變換試題情境等，促進學生靈活運用教材中的原始模型設計實驗方案，從而發(fā)展學生的科學思維。

[關鍵詞]學案;復習;模型;科學思維;遺傳實驗設計題

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0084-03

一、備考困境

2017年高考課標Ⅲ卷、2018年高考課標Ⅰ卷、2019年高考課標Ⅲ卷、2020年高考課標Ⅲ卷、2021年高考全國Ⅰ卷生物部分都設置有遺傳實驗設計題。每次考試后，學生紛紛表示對于此類題無從下筆。遺傳大題作為生物高考壓軸題，一直令學生和教師感到頭疼，近年頻頻出現(xiàn)的實驗設計題更是雪上加霜。這樣的形勢，令生物高考備考變得非常棘手。2022年高考備考復習即將進入第二輪，遺傳實驗設計專題復習亟需一套有效的方案。

二、原因剖析

與以往的填空式非選擇題不同，遺傳實驗設計題要求學生書寫實驗步驟（或實驗思路）、預期實驗現(xiàn)象及結論，這一要求體現(xiàn)了高考評價由“知識立意”“能力立意”向“價值引領、素養(yǎng)導向、能力為重、知識為基”的轉變[1]。遺傳實驗設計方案的書寫是學生知識、能力、素養(yǎng)和價值的外顯方式之一，由此暴露出的問題也是多方面的。因此，學生在遺傳實驗設計題上得分率低的原因不一而足。

其一，學生沒有掌握每一類遺傳實驗設計題背后蘊含的生物學知識。例如，用具有一對相對性狀的個體雜交判斷顯隱性，依據(jù)的原理是孟德爾對顯隱性的定義;用具有某種性狀的個體自交判斷顯隱性，依據(jù)的原理是雜合子自交會出現(xiàn)性狀分離這一特點。學生如果沒有掌握上述原理，在面對含有新情境的判斷顯隱性的實驗設計題時，就難有清晰的思路，難以進行知識遷移并靈活運用教材中的原始模型設計實驗方案。

其二，學生在審題時沒有能捕捉到題干的關鍵條件信息，設計的實驗方案有漏洞。例如，在解答2018年高考課標Ⅰ卷生物部分的遺傳實驗設計題時，受教材中豌豆的一對相對性狀雜交實驗（高莖豌豆×矮莖豌豆→F1全為高莖豌豆，說明高莖對矮莖為顯性）的啟發(fā)，有學生選擇不同性別的有眼果蠅和無眼果蠅進行雜交。殊不知，教材中親代的高莖豌豆和矮莖豌豆均為純種，而該題中可供選擇的有眼果蠅和無眼果蠅，其中之一為雜合子，故在解答該題時，學生照搬教材中的雜交方案是不能得到預期的現(xiàn)象和結論的。

其三，學生的文字表述前后邏輯矛盾，詞不達意，寫了也得不到滿分。例如，有學生在書寫“預期實驗現(xiàn)象及結論”時，將實驗現(xiàn)象與結論顛倒，邏輯表述混亂：“若無眼性狀為顯性，則子代性狀表現(xiàn)為無眼∶有眼=3∶1……”有生物教師將此類問題歸咎于學生沒學好語文，其實不然，出現(xiàn)此類問題的學生中有的閱讀過很多文學作品，語言文字功底不差，作文得分并不低?？梢?，生物考試的文字表達要求與尋常的文字表達是有差異的，不能把問題簡單地歸結為學生的語文沒學好。這背后的實質是學生的模型與建模、演繹與推理等科學思維方法欠缺。

三、對策探討

（一）優(yōu)化學案板塊，落實書寫訓練

課堂是教學的主陣地，要解決學生在解答遺傳實驗設計題時暴露出的問題，應注重平常的遺傳實驗設計復習教學。在遺傳實驗設計復習教學中，筆者發(fā)現(xiàn)的問題主要有：①學生不愿動筆寫，或將打草稿與正式答題混為一談，卷面混亂不堪，字跡難以辨認;②大部分學生完成題目解答后，照著標準答案抄寫一遍，并沒能真正擺脫標準答案，獨立地完成實驗設計;③班級學生人數(shù)眾多，教師在課堂上難以對每個學生的答題情況進行個性化評價并給予學生針對性指導?？梢姡谶z傳實驗設計專題復習中，學生的書寫訓練難以落到實處。建構主義認為，知識是學習者在教師的引導下和一定的學習環(huán)境中，通過意義建構而獲得的。這里的環(huán)境既可以是學習的場所，又可以是學習材料等。在進行遺傳實驗設計專題復習時，學案就是落實書寫訓練的一個良好的學習材料。

書寫實驗設計方案屬于科學寫作的形式之一。根據(jù)美國心理學家海斯和弗勞爾提出的寫作認知過程理論，中國學者汪明等認為，科學寫作的過程分為計劃、轉換和檢查三個步驟[2]。計劃是指在寫作前對文章的思路、內容進行分析梳理;轉換是指將文章的思想轉換成文字;檢查則是指對初稿進行評價，并進行修改和完善。受此啟發(fā)，筆者按教學需要對遺傳實驗設計專題復習課所使用的學案的板塊進行優(yōu)化：每一道遺傳實驗設計題目的下方依次設置有“草稿區(qū)”“我的方案”“教師評價”“修正方案”等板塊。在“草稿區(qū)”板塊，學生事先通過草稿厘清思路，整理后再寫到“我的方案”板塊中，這樣有助于學生保持卷面工整?！拔业姆桨浮卑鍓K主要是供學生在課堂上限時書寫實驗設計方案?！敖處熢u價”板塊主要是由教師就學生所書寫的實驗設計方案的科學性、語言表述、格式等方面進行針對性評價。在“修正方案”板塊，學生結合教師的評價及建議對原先的實驗設計方案進行修改。這樣，不僅極大地促進了師生間的交流，還能讓學生在反復的“計劃—轉換—檢查”過程中接受規(guī)范化的書寫訓練。

（二）聚焦教材實驗，分析原始模型

編入中學教材的內容往往是一個學科的經(jīng)典基礎知識。為了實現(xiàn)教考科學銜接、“以學定考”，高考注重對教材基礎知識的考查，保證考查的有效性和公平性。遺傳實驗設計題主要包括判斷顯隱性、判斷顯性個體的基因型、驗證或探究孟德爾遺傳規(guī)律、基因定位等類型?？疾榈膶嶒炘O計方案均源自教材中的經(jīng)典實驗，每一種類型的實驗設計方案均能在教材中找到原始模型（簡稱“原?！保?。因此，在復習遺傳實驗設計時，首要任務是聚焦教材中的經(jīng)典遺傳實驗，根據(jù)其中的關鍵要素抽象形成“原?！?。

以“判斷顯隱性”這一類型為例。2018年高考課標Ⅰ卷第32題第（2）小題為判斷顯隱性，選擇的實驗方案為“無眼×無眼，若子代中無眼∶有眼=3∶1，則無眼為顯性性狀……”。教師在指導學生復習此類遺傳實驗設計時，要追根溯源，回歸高中生物教材中的經(jīng)典實驗。根據(jù)高中生物必修2教材提到的“人們將雜種后代中同時出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象，叫作性狀分離”抽象形成判斷顯隱性實驗設計方案的“原?！币唬骸癆性狀個體自交（或不同性別的A性狀個體和A性狀個體雜交），若后代出現(xiàn)A性狀和B性狀（或只要出現(xiàn)B性狀），則A性狀對B性狀為顯性?！倍鶕?jù)教材中顯隱性的定義“純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆作親本進行雜交……F1中顯現(xiàn)出來的性狀，叫作顯性性狀……未顯現(xiàn)出來的性狀，叫作隱性性狀”抽象形成判斷顯隱性實驗設計方案的“原?！倍骸癆性狀個體和B性狀個體雜交，若后代只出現(xiàn)A性狀，則A性狀對B性狀為顯性。”學生領悟了上述兩個“原?！?，就掌握了設計實驗判斷顯隱性的兩類方法。

（三）變換試題情境，發(fā)展科學思維

“思維方法”是指學習者在面對生活實踐或學習探索問題情境時，進行獨立思考和探索創(chuàng)新的內在認知品質[3]。高考命題源于教材而又高于教材，通過創(chuàng)設不同的問題情境，考查學生靈活運用教材基礎知識分析和解決問題的能力。如2018年高考課標Ⅰ卷第32題第（2）小題考查的是果蠅的性狀顯隱性判斷。因為果蠅屬于動物（不可自交），而教材例題中的豌豆屬于自花傳粉植物（可自交），在設計實驗時選用的交配方案就不能照搬教材中的“原?！薄Ｒ虼?，遺傳實驗設計專題復習中，教師可以依托學案向學生呈現(xiàn)不同的試題情境，訓練學生靈活運用教材“原?！钡哪芰?，幫助學生掌握科學思維方法。下面以“判斷顯隱性”為例：

試題情境1：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設顯隱性未知?，F(xiàn)有純種的綠色豆莢豌豆植株和純種的黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預期結果和相應的結論。

參考答案：純種綠色×純種黃色，觀察F1的表現(xiàn)型及其比例。①若F1全為綠色，則綠色對黃色為顯性;②若F1全為黃色，則黃色對綠色為顯性。

設計意圖：研究對象為豌豆，提供的兩種性狀豌豆均為純種，與教材中的情境完全一致，意在讓學生回顧教材中的“原?！薄癆性狀個體和B性狀個體雜交，若后代只出現(xiàn)A性狀，則A性狀對B性狀為顯性”。

試題情境2：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設顯隱性未知?，F(xiàn)有取自大田的綠色豆莢豌豆植株和純種的黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預期結果和相應的結論。

參考答案：綠色豆莢豌豆自交，觀察子代的表現(xiàn)型及其比例。①若F1出現(xiàn)性狀分離，則綠色對黃色為顯性;②若F1全為綠色，則綠色豆莢豌豆為純種，再讓綠色豆莢豌豆與純種黃色豆莢豌豆雜交，F(xiàn)2表現(xiàn)的性狀為顯性，沒有表現(xiàn)的性狀為隱性。

設計意圖：研究對象為豌豆，但提供的綠色豆莢豌豆不一定為純種，與教材中的情境有所區(qū)別?？梢宰尵G色豆莢豌豆自交，若出現(xiàn)性狀分離，則綠色豆莢豌豆為雜合子，即綠色為顯性。意在讓學生回顧教材的另一個“原?！薄癆性狀個體自交（或不同性別的A性狀個體和A性狀個體雜交），若后代出現(xiàn)A性狀和B性狀（或只要出現(xiàn)B性狀），則A性狀對B性狀為顯性”。

試題情境3：豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，假設顯隱性未知?，F(xiàn)有取自大田的綠色豆莢豌豆植株和黃色豆莢豌豆植株，請將上述豌豆植株作為實驗材料，設計實驗方案確定這一對相對性狀的顯隱性，并寫出預期結果和相應的結論。

參考答案：綠色豆莢豌豆和黃色豆莢豌豆分別自交，觀察子代的表現(xiàn)型及其比例。①子代出現(xiàn)性狀分離的對應親代所具有的性狀為顯性;②若子代均沒有出現(xiàn)性狀分離，則二者都為純合子，將二者雜交：a.若子代全為綠色豆莢，則綠色為顯性;b.若子代全為黃色豆莢，則黃色為顯性。

設計意圖：研究對象為豌豆，但提供的綠色豆莢豌豆和黃色豆莢豌豆均不確定是否為純種。與試題情境2相比，試題情境3增加了題設條件的不確定性，更為復雜，要求學生綜合運用教材中的兩個“原?！苯鉀Q問題。

試題情境4：牛的有角和無角是一對相對性狀，假設顯隱性未知?，F(xiàn)有有角牛和無角牛若干，為了確定有角和無角這對相對性狀的顯隱性關系，請將上述自由放養(yǎng)的牛群（假設無突變發(fā)生）作為實驗材料，設計實驗方案并寫出預期結果和相應的結論。

參考答案：多對不同性別的有角牛與有角牛雜交，觀察F1的表現(xiàn)型及其比例。①若F1出現(xiàn)無角小牛，則有角為顯性，無角為隱性;②若F1全部為有角小牛，則無角為顯性，有角為隱性。

設計意圖：研究對象變?yōu)榕?，提供的兩種性狀的個體均不確定是否為純種。牛屬于雌雄異體的生物，不能“自交”，應采用具有相同性狀的雌雄牛雜交。且母牛每一胎的子代數(shù)量較少，不會出現(xiàn)顯著的孟德爾性狀分離比，所以需采用“多對”。意在讓學生在設計雜交實驗方案時，因“題”制宜，注意思維的嚴密性，注重文字表達的科學性，最終掌握科學思維方法。

四、結束語

“工欲善其事，必先利其器?！睂W案就是教師組織學生進行遺傳實驗設計專題復習的“鋒利工具”。學習是循序漸進的，教師精心設計學案，使學生的書寫訓練切實有序地展開：學生厘清分析思路→學生整理寫出初步方案→教師給出評價及建議→學生修改完善形成最終方案?！巴魄迷娨鏌挘墐Z尤工?！泵恳环N遺傳實驗設計方案經(jīng)過反復的打磨，最終就會形成規(guī)范的案例。學生在教師的引導下依托學案進行遺傳實驗設計專題復習，積累了一篇篇“佳作”，在考場上面對遺傳設計題時就能應對自如、下筆如有神了。

生物科學思維的最高素養(yǎng)水平表現(xiàn)為在面對生活中與生物學相關的問題情境時，能進行合理的邏輯推理，并做出正確決策[4]。教師在開展遺傳實驗設計專題復習時，首先要聚焦教材中的經(jīng)典遺傳實驗，讓學生從中提煉出“原?！?然后通過在每一份學案中呈現(xiàn)類型相同但問題情境不同的遺傳實驗設計題，訓練學生獲取信息的能力，促使學生學會靈活調用教材中的“原?！?最后讓學生嘗試解決問題，使學生的科學思維得到發(fā)展，有效提升復習成效。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 教育部考試中心.中國高考評價體系說明[M].北京：人民教育出版社，2019：1.

[2]? 汪明，李潔.科學寫作：科學教育之有效途徑[J].當代教育與文化，2014（2）：89-92.

[3]? 教育部考試中心.中國高考評價體系[M].北京：人民教育出版社，2019：19.

[4]? 吳成軍.任務情境在考查生物學學科核心素養(yǎng)中的作用[J].基礎教育課程，2020（Z2）： 83-93.

（責任編輯 黃春香）

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