關(guān)于高中生物“遺傳與進(jìn)化”模塊中幾個(gè)問題的探討

1、關(guān)于高中生物“遺傳與進(jìn)化”模塊中幾個(gè)問題的探討 · 吳舉宏（江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室  江蘇南京  210013）因人教社的邀請(qǐng)和自身工作需要，前后參加了多次省內(nèi)外高中生物教材培訓(xùn)和課堂教學(xué)觀摩。培訓(xùn)活動(dòng)中教師們先后提出了若干問題與我們探討，教學(xué)觀摩中一些師生的觀點(diǎn)涉及到若干問題，現(xiàn)將一些帶有普遍性的問題整理出來(lái)，并進(jìn)行簡(jiǎn)要解釋，歡迎大家批評(píng)指正。需要特別說(shuō)明的是，我提出和解釋這些問題的目的并不是讓學(xué)生掌握這些知識(shí)、給學(xué)生增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而是期盼通過(guò)與教師們的交流，讓我們共同站在一個(gè)瞭望的知識(shí)高地，使我們?cè)诮虒W(xué)和評(píng)價(jià)中的理解和表達(dá)更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。1、為什么要先學(xué)習(xí)“孟

2、德爾遺傳規(guī)律”、再學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂”、最后學(xué)習(xí)“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”？在教材培訓(xùn)中不少教師對(duì)人教版教材在本模塊內(nèi)容編排順序提出疑問：為什么要先學(xué)習(xí)“孟德爾遺傳規(guī)律”、再學(xué)習(xí)“減數(shù)分裂”、最后學(xué)習(xí)“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”？其實(shí)，這正是人教版教材獨(dú)具匠心之處：恢復(fù)科學(xué)發(fā)展歷史的原貌，尊重科學(xué)發(fā)展進(jìn)程和人類認(rèn)知規(guī)律。“遺傳與進(jìn)化”模塊教學(xué)內(nèi)容的編排順序基本上是按照科學(xué)發(fā)展的歷史時(shí)序安排的，從孟德爾到摩爾根再到沃森、克里克等，從拉馬克到達(dá)爾文再到現(xiàn)代生物進(jìn)化理論。任何科學(xué)思想的誕生都經(jīng)歷了發(fā)生、發(fā)展和不斷成熟的過(guò)程，孟德爾遺傳規(guī)律也不例外，教材尊重和再現(xiàn)了這個(gè)重大理論的形成歷史。再?gòu)娜祟惖恼J(rèn)知規(guī)律來(lái)說(shuō)，人們對(duì)自然

3、的探索和研究，往往都是從宏觀走向微觀、從實(shí)證研究走向理論猜想再到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，教材的編排符合人類的認(rèn)知規(guī)律。突出體現(xiàn)了“領(lǐng)悟假說(shuō)-演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”的課程目標(biāo)。如果教材仍然采用過(guò)去版本教材中“減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)遺傳規(guī)律”的內(nèi)容編排順序，那只能引導(dǎo)學(xué)生用現(xiàn)代遺傳學(xué)理論去解釋過(guò)去的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，難以達(dá)到“領(lǐng)悟”的課程目標(biāo)，難以生動(dòng)地再現(xiàn)“假說(shuō)-演繹、建立模型等科學(xué)方法”在那個(gè)特定時(shí)代背景下“在科學(xué)研究中的應(yīng)用”的過(guò)程和場(chǎng)景。因此筆者認(rèn)為，這樣的教材內(nèi)容的編排順序更能體現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，更加有利于學(xué)生在歷史的進(jìn)程中體悟科學(xué)方法、科學(xué)思想的形成與發(fā)展。符合知識(shí)之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系。本

4、模塊教材通過(guò)“孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)減數(shù)分裂遺傳物質(zhì)”的內(nèi)容編排順序，不僅展示了科學(xué)過(guò)程與方法、科學(xué)思想形成與發(fā)展，還遵循了“個(gè)體水平細(xì)胞水平分子水平”的內(nèi)在邏輯關(guān)系和生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次序列。更加有利于實(shí)施體驗(yàn)、探究和啟發(fā)式教學(xué)?，F(xiàn)代漢語(yǔ)詞典對(duì)“體驗(yàn)”一詞的解釋為：通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)周圍的事物；親身經(jīng)歷。也就是說(shuō)，體驗(yàn)是通過(guò)接觸實(shí)物或?qū)嵺`活動(dòng)而對(duì)原貌對(duì)象進(jìn)行真切感受、感知，因此體驗(yàn)必須以真實(shí)情境為條件。探究式教學(xué)必須以現(xiàn)象與問題作先導(dǎo)，學(xué)生觀察現(xiàn)象、提出問題、探究問題和解決問題，從而掌握探究的方法、啟迪自己的思維、提升思維品質(zhì)。啟發(fā)式教學(xué)的效果取決于學(xué)生面對(duì)問題時(shí)能否形成“憤”、“悱”的心理狀態(tài)，“心求通而

5、未得，口欲言而未能”（朱熹）是啟發(fā)式教學(xué)關(guān)鍵的心理基礎(chǔ)。教材這樣的內(nèi)容編排順序?yàn)閷?shí)施上述教學(xué)方法并取得良好的教學(xué)效果奠定了基礎(chǔ)，因?yàn)橹挥羞@樣，才能引導(dǎo)學(xué)生站在歷史的實(shí)景中像當(dāng)時(shí)科學(xué)家那樣提出問題、分析問題和解決問題，從而更加有利于開發(fā)學(xué)生的智力，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，掌握科學(xué)方法，領(lǐng)悟科學(xué)思想；因?yàn)橹挥羞@樣，才能使學(xué)生更加真切地感受科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的偉大，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度。2、是“受粉”，還是“授粉”？包括大學(xué)、中小學(xué)課本在內(nèi)的各類書籍中，“受粉”和“授粉”的混用現(xiàn)象引起了老師們的關(guān)注。他們提出：“受粉”和“授粉”到底有沒有區(qū)別？?jī)烧咧g能否通用？要不要將兩者加以

6、嚴(yán)格而規(guī)范地區(qū)分？根據(jù)教材編寫規(guī)范，科學(xué)名詞的寫法要以“全國(guó)自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)”公布的名詞為準(zhǔn)，不要使用一些自造的、不規(guī)范的簡(jiǎn)稱；若沒有規(guī)定的，可以按習(xí)慣叫法，但全文必須統(tǒng)一；最好在名詞第一次出現(xiàn)時(shí)后面加注英文；包括一般詞語(yǔ)在內(nèi)的用語(yǔ)須嚴(yán)格遵照國(guó)家語(yǔ)言文字的有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。我查閱了李行健主編的現(xiàn)代漢語(yǔ)規(guī)范詞典，對(duì)“受粉”一詞的解釋為“開花期雌蕊接受雄蕊的花粉”，對(duì)“授粉”一詞的解釋為“花粉從雄蕊傳到雌蕊柱頭或胚柱上”（注：其中“胚柱”來(lái)源不得而知，可能是“花柱”的代名詞，但是花柱卻與授粉無(wú)關(guān)）。從對(duì)這兩個(gè)詞語(yǔ)的解釋來(lái)看，兩者的區(qū)別在于：“受粉”強(qiáng)調(diào)“雌蕊”“接受”花粉，符合“受粉”中“受”為

7、“接受、得到”的漢語(yǔ)含義，因此使用該詞的主語(yǔ)應(yīng)是“雌蕊”；“授粉”強(qiáng)調(diào)“雄蕊”將花粉“傳給”雌蕊，符合“授粉”中“授”為“給予、交付”的漢語(yǔ)含義，因此使用該詞的主語(yǔ)應(yīng)是“雄蕊”。但是這樣的區(qū)別并不為大家所注意，因而出現(xiàn)“受粉”與“授粉”普遍通用現(xiàn)象。還有人認(rèn)為，“授粉”中“授”比“受粉”中“受”多了一個(gè)“扌”偏旁，還暗含“人工操作”之意，因此至少在“人工授粉”、“人工授精”等詞語(yǔ)中應(yīng)用“授”字，既合“授”字的“給予”本意，又暗含“人工操作”之意，當(dāng)然這只是一家之言。石孝殊等翻譯的牛津高階英漢雙解詞典（Oxford Advanced Learners English-Chinese Dictio

8、nary）對(duì)“pollination”的解釋為“授粉”、“傳粉”，“授粉”、“傳粉”翻譯成英文均為“pollination”。3、煙草自花傳粉能產(chǎn)生后代嗎？首先遺傳學(xué)的“自交”、植物學(xué)的“自交”和“自花受粉”這三者之間有聯(lián)系也有區(qū)別，我們?cè)谡n堂教學(xué)和考試命題時(shí)不能混用。遺傳學(xué)的自交是指同一個(gè)體或同一基因型的不同個(gè)體之間雌雄配子的結(jié)合；植物學(xué)的自交特指同一個(gè)體雌雄配子的結(jié)合，即自花受粉。由此可見，遺傳學(xué)的自交定義比植物學(xué)的自交定義廣，植物學(xué)的自花受粉屬于遺傳學(xué)的自交，但是植物學(xué)的異花受粉可能是遺傳學(xué)的自交，也有可能是遺傳學(xué)的雜交。關(guān)于“植物自花傳粉產(chǎn)生后代”的說(shuō)法，在課堂用語(yǔ)和命題遣詞時(shí)要慎用，

9、因?yàn)樽越徊挥H和性（self-incompatibility）是植物界較為普遍的一種現(xiàn)象，廣泛存在于十字花科、禾本科、豆科、茄科、菊科、薔薇科、石蒜科、罌粟科等80多個(gè)科的3000多種植物，其中以十字花科植物最為普遍。植物自交不親和性是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的有利于異花受粉、從而保持高度雜合性的一種生殖機(jī)制。植物自交不親和性，有兩種基本類型：配子體型自交不親和性，即花粉萌發(fā)的花粉管可侵入柱頭，并能在花柱組織中延伸一段，此后就受到抑制，常見于豆科、茄科和禾本科的一些植物。孢子體型自交不親和性，即花粉在柱頭上不能正常萌發(fā)，或萌發(fā)后在柱頭乳突細(xì)胞上纏繞而無(wú)法侵入柱頭，多見于十字花科和菊科植物。植物自

10、交不親和性的內(nèi)在機(jī)制有：生理機(jī)制。落在柱頭上的花粉是否親和，由成熟柱頭乳突細(xì)胞表面的一種特殊的糖蛋白和花粉外壁釋放的特定蛋白質(zhì)所決定。4、體細(xì)胞中染色體數(shù)為奇數(shù)的生物一定不育嗎？在課堂教學(xué)觀摩時(shí)，常聽到教師或?qū)W生這樣的解釋：“騾子之所以沒有生殖能力，是因?yàn)槠潴w細(xì)胞中染色體數(shù)為奇數(shù)?！斌w細(xì)胞中染色體數(shù)為奇數(shù)的生物就不育嗎？顯然，這是一個(gè)錯(cuò)誤的判斷，因?yàn)樾詣e決定類型中的XO型雄性個(gè)體，以及ZO型雌性個(gè)體體細(xì)胞中染色體數(shù)都為奇數(shù)，但是它們能產(chǎn)生后代。直翅膜昆蟲如蝗蟲、蟋蟀、蟑螂等性別決定類型屬于XO型，雌性個(gè)體體細(xì)胞中含有2條X染色體；雄性個(gè)體體細(xì)胞中僅含有1條X染色體。如，雌性蝗蟲體細(xì)胞中有24條

11、染色體（22XX），而雄性蝗蟲體細(xì)胞中只有23條染色體（22X）；植物中的花椒也是屬于XO型。鱗翅目昆蟲中的少數(shù)個(gè)體，雄性為ZZ，雌性為ZO的類型，稱為ZO型性別決定，其雌性個(gè)體體細(xì)胞中只含有1條性染色體。5、觀察細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程時(shí)，為什么不用雌性生殖器官作實(shí)驗(yàn)材料？觀察減數(shù)分裂的實(shí)驗(yàn)材料，不同版本的中學(xué)教材提供的實(shí)驗(yàn)材料有所不同，有的是蝗蟲的精巢，有的是蠶豆的花藥，那么高等植物的雌蕊和哺乳動(dòng)物的卵巢可以不可以作為實(shí)驗(yàn)材料？要解決這個(gè)問題，我們首先要對(duì)實(shí)驗(yàn)選材的原則進(jìn)行思考：我們要觀察減數(shù)分裂過(guò)程，那么所選擇的材料中必須正在發(fā)生減數(shù)分裂過(guò)程；為了提高實(shí)驗(yàn)效果，便于、易于觀察到減數(shù)分裂過(guò)程，那么

12、組織細(xì)胞中發(fā)生減數(shù)分裂的頻率要高，這樣在顯微鏡下才容易找到處于減數(shù)分裂各時(shí)期的細(xì)胞。經(jīng)過(guò)上述分析，我們不難理解桃花的雌蕊和小鼠的卵巢并非是觀察減數(shù)分裂的理想材料，因?yàn)樗鼈儼l(fā)生減數(shù)分裂的頻率很低，而且哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備，是在出生前的胎兒時(shí)期完成的，發(fā)情期時(shí)發(fā)展并停留在減數(shù)第二次分裂中期，如果成功受精才會(huì)繼續(xù)減數(shù)第二次分裂的后續(xù)過(guò)程，因此想通過(guò)桃花的雌蕊和小鼠的卵巢觀察減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期特點(diǎn)幾乎是不可能的。6、病毒在侵染過(guò)程中一定只有核酸進(jìn)入受體細(xì)胞嗎？病毒是一種非細(xì)胞形態(tài)的生物，主要有蛋白質(zhì)和核酸組成，有的病毒還含有脂質(zhì)和糖類物質(zhì)。病毒對(duì)宿主細(xì)胞的侵染性是由核酸決定的。在T系噬菌體

13、中以T2噬菌體的研究最清楚，T2噬菌體由于入侵宿主細(xì)胞時(shí)，只把DNA從尾部注入細(xì)胞，而將外殼留在細(xì)胞外面，故作為證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。但是并不是所有病毒侵染細(xì)胞時(shí)一定只有核酸進(jìn)入受體細(xì)胞，如煙草花葉病毒在侵染宿主細(xì)胞時(shí)，就是整個(gè)病毒粒子都進(jìn)入細(xì)胞的。因此，在教學(xué)中不能將教材所舉實(shí)例的任何方面推而廣之。7、DNA復(fù)制過(guò)程中，不需要DNA連接酶嗎？有一道選擇題在中學(xué)課堂教學(xué)和考試中頗為流行：“在下列各項(xiàng)中，不能作為DNA復(fù)制基本條件的是（  ）A.ATP B.脫氧核苷酸 C.解旋酶 D.DNA連接酶”，教師提供的正確答案是“D”，理由是：“根據(jù)教材敘述，模板、原料、能量和酶是D

14、NA復(fù)制的基本條件，ATP是提供能量的物質(zhì)，脫氧核苷酸是原料，解旋酶是解旋時(shí)需要的生物催化劑，而DNA連接酶則是基因工程中才用到的工具酶?！蹦敲矗珼NA復(fù)制過(guò)程中真的不需要DNA連接酶？答案是“需要！”DNA連接酶（DNA ligase）是1967年在三個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)被發(fā)現(xiàn)的，它是一種封閉DNA鏈上缺口的酶。雖然DNA連接酶最初是在大腸桿菌中被發(fā)現(xiàn)的，但是普遍存在于各種各類細(xì)胞中。DNA復(fù)制時(shí)，在DNA聚合酶的作用下，前導(dǎo)鏈按53方向連續(xù)合成；而滯后鏈的合成卻是不連續(xù)的，DNA聚合酶在每一個(gè)引物后合成一段岡崎片斷，引物被切除后，相鄰岡崎片斷的連接正是靠DNA連接酶的催化作用。DNA連接酶借助AT

15、P或NAD水解提供的能量催化DNA鏈的5'-磷酸基團(tuán)的末端與另一DNA鏈的3'-OH生成磷酸二酯鍵。如此看來(lái)，教學(xué)需要教材，但不能拘泥于教材，不能因?yàn)榻滩闹袥]有“DNA復(fù)制中需要DNA連接酶”的知識(shí)信息，我們采取想當(dāng)然的做法而加以否定。8、DNA指紋是人類個(gè)體特征性基因嗎？DNA指紋是指在人體（或其他生物）DNA不表達(dá)的堿基序列中具有完全個(gè)體特異性的一部分串聯(lián)重復(fù)的短序列，其個(gè)體特異性足以與手指指紋相媲美，因而得名。DNA指紋的識(shí)別是目前法醫(yī)學(xué)檢測(cè)案例最常采用的方法之一，可以快速、準(zhǔn)確地提高個(gè)人識(shí)別幾率，用于個(gè)體識(shí)別、親權(quán)鑒定及骨髓移植后監(jiān)測(cè)，還可用于孑遺物種的保存和繁殖。DN

16、A指紋具有如下特點(diǎn)：高度的特異性研究表明，兩個(gè)隨機(jī)個(gè)體具有相同DNA圖形的概率僅3×1011，兩個(gè)個(gè)體完全相同的概率小于5×1019，因此除非是同卵雙生，否則幾乎不可能有兩個(gè)人的DNA指紋的圖形完全相同。穩(wěn)定的遺傳性。分析發(fā)現(xiàn)，DNA指紋圖譜中幾乎每一條帶紋都能在其雙親之一的圖譜中找到，這種帶紋遺傳符合經(jīng)典的孟德爾遺傳規(guī)律，而且非常穩(wěn)定。體細(xì)胞穩(wěn)定性。同一個(gè)人的不同組織如血液、肌肉、毛發(fā)、精液等產(chǎn)生的DNA指紋圖形完全一致。 需要特別說(shuō)明的是，DNA指紋的特異性是由不同個(gè)體染色體DNA中不表達(dá)的堿基對(duì)中部分串聯(lián)重復(fù)短序列的顯著差異所決定的。由于是人體染色體DNA中不表達(dá)的串聯(lián)重復(fù)短序列，因此不要誤認(rèn)為DNA指紋就是人的基因。9、雜種優(yōu)勢(shì)與雜交育種是一回事嗎？在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們常常把雜交方法培育優(yōu)良品種或利用雜種優(yōu)勢(shì)都稱作為雜交育種，而事實(shí)上兩者之間存在著顯著差別。雜種優(yōu)勢(shì)是指基因型不同的親本個(gè)體相互雜交產(chǎn)生