高中遗传学知识的“读薄”和“读厚”

程锐创

(江苏省无锡市锡山区教育局教研室 214101)

高中遗传学知识是人教版高中生物学教材必修2的重要组成部分，在生物高考中有着举足轻重的作用。从多年高考试卷分析来看，遗传试题对学生在遗传知识的学科素养以及综合分析能力有很高的要求。笔者尝试在教学过程中，构建以“染色体”为主线的教学体系等方法，把书变薄，同时运用多样化教学方法调动学生学习积极性，增强学生自主学习能力，把书变厚。

1 构建知识体系、框架，把书读薄

1.1 构建以“染色体”为主线的知识体系 孟德尔在他著名的豌豆杂交实验中提出如下假设：生物性状是由遗传因子决定的，遗传因子是独立且互不融合的，其在体细胞中是成对存在；遗传因子间存在“显隐性”关系；在配子形成过程中成对的遗传因子分离，而在受精过程中雌雄配子的结合是随机的，导致成对的关系又重新建立。1903年萨顿提出假说：基因和染色体行为存在着明显的平行关系，基因在染色体上。他认为来源于父本和母本的同源染色体在减数分裂过程中彼此分离、非同源染色体自由组合是孟德尔遗传定律的物质基础。随后，摩尔根通过对果蝇眼色和性别的遗传分析，第一次把一个具体的功能基因定位于一个特定的染色体(X染色体)上。另外，1944年艾弗里等用实验方法直接证明DNA是遗传物质。由于先进的化学技术和物理设备的应用，证实了DNA是染色体的主要成份之一，从而为“染色体”找到了分子生物学的支持证据。

由此可见，“染色体”是经典遗传学中的核心内容，为描述细胞核遗传物质传递的遗传定律奠定基础。同时通过遗传定律的物质基础(即减数分裂过程)，可运用如下思路讲解相关内容：①由于染色体是基因的载体，所以每个基因在染色体上有一个相应的位置，而那些位于同源染色体上相同位置的不同基因称为等位基因；②一个生物的基因数目相对于染色体数目要多得多，于是一条染色体上具有多个基因；③从减数分裂不难理解传递的基本单位是染色体而不是基因。据此进一步阐述：基于减数分裂过程导致每个配子仅仅只得到同源染色体中的一条染色体。因此，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体的分离而分离 (旨在明确等位基因的分离是遵循分离定律)；位于非同源染色体上的非等位基因则随着非同源染色体的自由组合而组合，而位于同源染色体上的非等位基因除非通过交换发生分离，否则将连在一起传递(由于传递的单位是染色体而不是基因)，这将让学生理解非等位基因的传递要么遵循自由组合定律，要么遵循连锁遗传定律(简要介绍，因为人教版不涉及基因连锁遗传定律)，进而结合减数分裂和随机受精过程让学生明白为什么同一个物种中不同个体之间会存在表现型上的差异。

基于以上分析，遗传定律是描述基因在从亲代向子代传递过程中所遵循的法则，也是生物多样性产生的重要根源。然而，基因又是怎样控制性状的？由此延伸到基因表达内容的教学。

1.2 构建“基因表达”的知识框架 利用克里克预见的遗传信息传递的一般规律，强调遗传信息的各种传递途径。遗传信息从DNA流向DNA时，因为DNA分子独特的双螺旋，以及碱基互补配对原则，保证了信息传递的准确性，据此提出DNA结构模型的发现过程，并通过制作模型进一步把握其独特的结构以及如何准确的复制。通过动画、教具结合讲解遗传信息从DNA流向RNA，进而流向蛋白质(即遗传信息的转录和翻译)，并让学生知道随着科学技术的发展以及相关实验数据的积累，传统中心法则的不足逐步得到修正和完善。从而明确基因对性状控制的作用模式划分为基因的直接作用和间接作用。运用“种瓜得瓜”“种豆得豆”的常识和同一果树上的果实有着不同的大小等一些生活小知识，让学生理解一个特定性状的表达是其遗传基础和环境因素共同作用的结果。还要让学生明确，基因控制性状表达仍然遵循遗传定律，这就可以把基因的传递和表达调控联系起来。

1.3 阐述遗传物质的改变和生物多样性的知识网络 变异是生物进化的内在动力。根据变异的来源(生物遗传过程中由减数分裂所引起的或生物在生长过程中由环境所引起的)，结合减数分裂过程进行如下讲解：①由于非同源染色体的自由组合，产生大量来自不同亲本染色体组合方式的配子类型；②雌雄配子的随机受精将进一步产生数目更加巨大的不同染色体组合方式的受精卵类型；③减数分裂过程中同源染色体片段的交叉互换导致的多样性，这是解释同一物种不同个体间表现型差异的内在遗传因素；④由于生物在生长和繁殖过程中不可避免地受到环境中的物理或化学因素的影响，造成个体与该物种的其他正常个体之间产生表现型差异，这就是导致生物变异的外在因素。随后，明确这些变异分为：以基因组为单位发生改变、以染色体为改变单位、以染色体片段为变化单位、以基因为变化单位、以碱基为变化单位等。这样，学生就能对生物产生变异的遗传因素具有一个较为全面、系统的理解。

2 多样化教学方法，把书读厚

2.1 多样化教学方法激发主动学习，把书读厚 教师的教学方法和技艺是激发学生学习兴趣的主要因素。遗传知识有较强的实践性，实物展示具有较强的直观性，可激发主动学习。于是可以通过实践、实物展示让学生“身临现场”，从而讲解遗传知识的一些基本概念、知识联系等，如利用班内学生有无耳垂、单双眼皮、是否卷舌；购买的各种豌豆豆荚等来讲解性状、相对性状。如果是农村中学，可以预先准备某养猪农场中一胎多个猪崽的视频和图片，展示同一群体中不同个体的表现差异这一事实，依此变异现象来分析产生这些差异的遗传学原因：分别来源于父本和母本的同源染色体上相应位置携带有不同的等位基因所致，进而回忆遗传定律以及等位基因和非等位基因对性状的控制等知识，以便让学生感觉到遗传知识并非高深莫测，它与我们的现实生活并不遥远，从而有效避免课堂教学的枯燥无味。另外，也可用红色和黄色橡皮泥作为教具，建立减数分裂过程中染色体变化的模型，从而让学生理解一些基本的概念、染色体数量变化等知识。

教师应该具备开放的思维能力，对教学难点通过提问式和启发式教学方法引导学生主动思考、学习。例如，通过多媒体展示减数分裂第一次分裂与有丝分裂后期染色体行为上的差异，向学生提出一些具有思考价值的内容：如为什么同源染色体在减数分裂的前期要联会，这种排列与后期的分裂是否有内在联系；同源染色体形态与行为之间的差异又如何解释；X染色体和Y染色体从形态角度分析，二者不应该称为同源染色体，那么如何判断它们是否属于同源染色体……

2.2 生活常识和其他学科知识激发学习兴趣，把书读厚 生活是教育的基础，丰富多彩的生活现象为课堂教学提供鲜活的素材。例如，基因表达的教学中，以借用每个人都可能曾经有过的经历：父母的亲戚和朋友经常会说我们在哪些方面像父亲而在另外的方面像母亲。然后提出为什么像，为什么不像，其直接原因是什么，根本原因是什么，从而将基因表达的研究对象与任务简化为研究“像”与“不像”的问题。学生乍一看，感觉也不复杂，并且也有趣。据此，用专业术语代替口语；“像”即为“遗传”，而“不像” 即为“变异”，这样就把日常生活和课堂教学有机地联系在一起。

也可以用其他学科的思维来讲解遗传知识。众所周知，生命科学的研究已进入了数字化时代，可以用数学的知识去研究生物的遗传及表达等。据此，在讲解基因控制性状时，可以把基因与性状之间的关系理解为：以基因为自变量和性状为因变量的函数映射关系，而映射的法则是控制该性状的等位基因和非等位基因间的相互作用。另外，也可用数学上有条件的排列组合讲解其减数分裂和配子形成的过程，能较好地让学生明白减数分裂与遗传多样性的关系。不难发现，灵活运用数学上的一些知识，能丰富遗传的课堂教学，坚持学科间知识点的衔接是激发学生学习兴趣的重要途径。

3 对“把书读薄和把书读厚”教学的思考

显然，高中遗传学知识的课堂教学应该以染色体及遗传定律为主线，给学生构建一个较为完整的知识网络体系，让学生理解遗传知识的内涵和外延，使其能利用各种教学资源来进行主动性学习。学生的好奇心和求知欲是创新性思维发展的主要动力，教师要唤起学生的好奇，给学生更多自我展现的机会。如果教师只管讲解尽可能多的遗传知识，不仅不能取得良好的教学效果，还使学生对难于理解的遗传学知识缺乏兴趣，产生畏难情绪。因此，提倡高中生物学一线教师应该在课堂上和学生一起把遗传学知识的核心内容高度浓缩，构建简明扼要的网络体系，有效地把书读薄；同时也要注意给学生提供思路，学会主动学习，做到有能力把书读厚，从而真正实现课堂教学与学生能力培养的统一。