備課素材：原創(chuàng)高中生物學遺傳題- 高中生物人教版必修2

高中生物學遺傳題作為高考必考題之一的遺傳題，富有邏輯性，能很好地檢測學生的理解能力、推理能力及實驗設計能力等。情境新穎、設計巧妙的原創(chuàng)遺傳題不僅能提高考試的公平性，還能提高學生的探究興趣，引導學生復習方式的轉變。下面以幾道原創(chuàng)遺傳題為例，探討如何命制遺傳題。1.命題素材的獲取素材是原創(chuàng)試題的起點和基礎。挑選合適的素材加以科學地處理，可以將學生置于未知的新環(huán)境中，引導學生產生解決問題的強烈愿望。遺傳題素材的來源一般有以下幾個方面。1.1以經典遺傳學實驗為命題素材遺傳的基本規(guī)律是遺傳學的核心內容，遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)均以設計精妙、推理嚴謹?shù)脑瓌?chuàng)性科學實驗為基礎，如孟德爾通過著名的豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)了分離和自由組合規(guī)律；摩爾根通過果蠅雜交實驗，將基因定位在染色體上并發(fā)現(xiàn)了連鎖交換規(guī)律；瑞典遺傳學家尼爾森總結了小麥和燕麥籽粒顏色實驗研究的結果，提出了數(shù)量性狀遺傳的多基因學說……這些經典的遺傳學實驗都是不可多得的命題素材。即使有些內容在《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中不做要求，但作為試題信息也能考查學生主干知識的掌握和邏輯推理能力，如上海卷2014年第25題、2012年第26題等都是以數(shù)量性狀遺傳作為素材，實際考查的知識點是基因分離和自由組合規(guī)律。特別是果蠅作為遺傳學研究的理想模式生物，人們對其做了大量的雜交實驗,積累了豐富的實驗數(shù)據(jù)。這些素材可以從發(fā)表的研究論文中獲得，對于編制高中生物學遺傳題非常適切。例1就是筆者根據(jù)一篇果蠅雜交實驗論文原創(chuàng)的一道試題。例1（原創(chuàng)）果蠅的體色（灰身、黑身）和翅形（長翅、短翅）這兩對性狀分別由兩對等位基因A/a和B/b控制。利用兩對純種果蠅進行了雜交實驗,結果如表所示。（1）果蠅常用作遺傳學材料的優(yōu)點是易飼養(yǎng)、子代數(shù)目多、染色體數(shù)目少、有多對易于區(qū)分的相對性狀等。（至少答兩項）（2）果蠅的這兩對性狀中顯性性狀是：灰身、長翅，B/b基因位于X

染色體上。（3）讓組合一中F1雌性個體相互交配，理論上F2中雌蠅有6種基因型，雄蠅中黑身短翅果蠅所占比例為1/8。1.2以人類單基因遺傳病為命題素材許多遺傳題以人類單基因遺傳病為命題背景,題干多以遺傳系譜圖的形式呈現(xiàn)。這類題型靈活多變、綜合性強，實為考查能力的好題型。題干中的素材可包含種類多樣的遺傳病，既有顯性遺傳,又有隱性遺傳；既有常染色體遺傳，又有伴性遺傳。雖然文字信息給予的不多，但圖中隱含大量信息，且不乏一些隱蔽條件，需要經過縝密的推理才能解答。白化病、人類紅綠色盲、血友病等在平常的練習題中司空見慣，學生對此可能缺乏新鮮感。在編制遺傳題時可以換成具有相同遺傳方式但又不太常見的遺傳病，試題的情境會增添一點新鮮感，如馬方綜合征（常染色體顯性遺傳?。⒌刂泻Ｘ氀ǔＨ旧w隱性遺傳?。?、蠶豆?。ò閄染色體隱性遺傳?。?。筆者從一篇關于患有馬方綜合征家庭的新聞報道中提取到命題素材，命制了例2。例2（原創(chuàng)）馬方綜合征（俗稱“蜘蛛人癥”）是一種單基因遺傳病，患者主要表現(xiàn)為骨骼異常、肢體細長等。據(jù)報道，某地有一對兄弟都患有該病，他們的父親、叔叔和奶奶均因此病而離世，家庭中其他主要親屬正常。請回答以下問題：（1）若要調查該病的發(fā)病率需在人群中隨機取樣，計算公式為：患病人數(shù)÷被調查總人數(shù)x100%。（2）請畫出這個家庭的遺傳系譜圖（包括主要直系親屬）。（參考答案見下圖）（3）經調查，母方親屬都不患病，則馬方綜合征最可能的遺傳方式是常染色體顯性遺傳。（4）馬方綜合征的致病基因為FBN1基因，到目前為止已經發(fā)現(xiàn)了500多種不同該種基因,由此說明基因突變具有不定向性。已知FBN1基因經轉錄產生的成熟mRNA有9666個核苷酸，則合成只含一條肽鏈的原纖蛋白分子時需脫去水分子3220個（考慮終止密碼）。（4）析結果表明，患者的突變蛋白分子不能'正常折疊，分子的整體結構不穩(wěn)定，易被蛋白酶分解。由此說明FBN1基因控制性狀的方式是基因通過控制蛋白質的結構直接控制性狀。（5）此疾病是由單基因突變引起的，因此可用

基因檢測

作產前診斷方法。而當疾病是由

多對基因突變引起的或是由異?；蚝铜h(huán)境因素共同作用引起的時候，此方法就難以奏效。

1.3以跨章節(jié)知識為命題素材遺傳題十分重視基礎原理和規(guī)律的考查，試題情境常通過結合實際生產生活問題，對遺傳學原理和規(guī)律等加以重新組合和遷移應用。因此，對高中《生物?必修2?遺傳與進化》教材中學過的主要內容進行跨章節(jié)重組就成為原創(chuàng)遺傳題的重要途徑。例如，基因和染色體的關系包括伴性遺傳；減數(shù)分裂是遺傳規(guī)律的細胞學基礎；遺傳育種是遺傳規(guī)律的具體應用；種群基因頻率的改變與生物進化涉及遺傳計算。這些知識內容間存在著緊密的邏輯聯(lián)系，有著豐富的內涵，由此可以通過設置相關情境，命制試題來考查學生對基礎主干知識掌握的程度，也可以訓練和培養(yǎng)學生綜合分析、解決問題的能力。以此為思路,筆者命制了例3。例3(原創(chuàng))已知小鼠皮毛的顏色受一對位于常染色體上的A/a基因及一對未知位置的B/b基因控制，小鼠胚胎必需酶1或酶2才能完成發(fā)育。其色素物質的代謝途徑如圖：(1)由題意可歸納基因與性狀的關系是基因與性狀不是一一對應的。(2)利用同種小鼠的B細胞和骨髓瘤細胞制備的雜交瘤細胞中,最多含A基因8個。(3)推測B/b基因在染色體上的位置情況有如下圖的情況。為了確定B/b基因在染色體上的位置，選用兩只純種的灰色雌鼠和白色雄鼠雜交，產生了足夠多的子代。請預測結果及結論：1）.若F1中雌鼠全是黑色，雄鼠全是灰色，則能判斷B/b基因在染色體上的位置如圖Ⅲ；2）.若F1中雌雄鼠都為黑色，則需進一步將F1中雌雄個體相互交配得F2；若F2中

黑鼠:灰鼠：白鼠二9：3：3(或3：1：1)，則B/b基因在染色體上的位置如圖Ⅰ；3）.若F2中黑鼠:灰鼠:白鼠=2：1：1

，則B/b基因在染色體上的位置如圖Ⅱ。4).若實驗結果符合圖3Ⅲ，將F1中雌雄個體相互交配后，理論上F2中出現(xiàn)灰色雄鼠的概率為3/14

，F(xiàn)2種群中A基因頻率為4/7。2.創(chuàng)設試題情境2.1對素材進行適當?shù)母木幰罁?jù)合適的素材創(chuàng)設試題情境，是命制試題的核心環(huán)節(jié)。生物學的原始素材有時是比較復雜的,在命制試題時應該適當改編。因為試題只是考查學生對已知原理的理解和應用，或者是在理想狀態(tài)下的模擬探究，并非真實的實踐探究，只要所編的情境符合科學原理即可。處理改編后的素材應能與高中生物學學科的知識內容相聯(lián)系，成為將考試內容與測量目標有機結合的良好載體。所以在創(chuàng)設遺傳題的情境時應該控制呈現(xiàn)的信息量，刪除冗余信息，用簡明扼要的語言表述情境信息，并模糊化命題素材的原始來源。例如，例1所選的素材來自一篇大學遺傳學實驗論文，原作者研究了果蠅的多對性狀遺傳，采用一次雜交設計來完成驗證多個遺傳規(guī)律的方法,實驗數(shù)據(jù)繁多。筆者選取了體色和翅形這兩對相對性狀的實驗數(shù)據(jù),并稍加修改,使得數(shù)據(jù)更符合典型的性狀分離比。例2所選的素材來自一篇網(wǎng)絡報道，介紹了一個親人中有多人患有馬方綜合征的不幸家庭。經過改編，筆者提取了家庭中主要成員的信息，對該病的特點作了簡單必要的說明，命制了一道需要將文字介紹轉化成遺傳圖譜的考題。另外，為了使推導該病遺傳方式的理由更充分，又添加了“母方親屬都不患病”的條件。經過多次改編后，試題更符合學生的認知水平和思維習慣。2.2增設特殊情境遺傳題的常見類型是推斷題，基本形式是根據(jù)一對相對性狀的雜交實驗結果，推測其他雜交實驗的結果，通?？疾閮蓪耙陨系任换虻倪z傳。其中包括多對基因控制多對性狀，多對基因控制一對性狀等情況。這些基因間的位置關系可以設定為連鎖或分別位于非同源染色體上。為了增加試題的難度，提高試題情境的新穎性，還可以設置一些“陷阱”情境：出現(xiàn)減數(shù)分裂異?，F(xiàn)象，產生了基因型(或染色體組成)特殊的后代，常染色體上基因控制的性狀在表現(xiàn)型上受性別影響(從性遺傳)；由于環(huán)境的影響導致表現(xiàn)型與某種基因型決定的表現(xiàn)型很相似的現(xiàn)象(表型模擬)；特殊基因型的配子不育或胚胎致死，等等。例3就設定了兩對基因控制小鼠毛色這一對相對性狀，同時又增設了“小鼠胚胎必需酶1或酶2才能完成發(fā)育”這樣的隱含條件，即基因A和B還與胚胎發(fā)育有關。第(3)(4)小題又設置了A/a與B/b分別位于常染色體上和X染色體上的情境。整道題的情境經過設置后顯得比較“特殊“；兩對基因不僅控制了毛色這對相對性狀，同時又影響了胚胎發(fā)育，這兩對基因可能位于同一對常染色體上、兩對常染色體上或者分別位于常染色體和X染色體上。2.3以多種方式呈現(xiàn)情境素材呈現(xiàn)情境素材的方式多種多樣，除了使用基本的文字描述外，還可用圖示、表格等形式呈現(xiàn)。生物學科考試大綱中就明確要求：“能用文字、圖表以及數(shù)學方式等多種表達形式準確地描述生物學方面的內容”。圖示、表格和文字的結合使用能減少字數(shù)和閱讀量，使情境呈現(xiàn)更為簡練和形象，也能考查從特定情境材料中獲取、處理信息的能力。例如，遺傳題中常見的遺傳系譜圖能非常直觀地展示各個家庭成員的關系及性狀，具有形式簡便、條件隱蔽、靈活多變的特點。還有些遺傳題通過數(shù)據(jù)表、柱狀圖或坐標圖的形式給出信息，是數(shù)學模型在生物學中很好地運用。例1以表格描述果蠅的正反交實驗操作及呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，減少題干及問題的字數(shù)，使得信息的展現(xiàn)變得更加集中、清晰，避免了文字的繁復。學生通過數(shù)據(jù)表格,很容易從中獲取解題信息。例3通過圖示展示了基因控制性狀的方式，并通過必要的文字敘述“小鼠胚胎必需酶1或酶2才能完成發(fā)育”，讓學生推理出基因與性狀的數(shù)量關系不是一一對應的。例3還展示了基因在染色體上的位置關系圖，學生一目了然，能很快獲知基因A/a與B/b的位置關系，同樣省去了文字的繁復描述。3.設置問題一般來說，問題的設計應簡潔明晰，設問的順序能順應考生思維。遺傳題的設問常會從遺傳方式的判斷、基因型的推斷、概率的計算等方面進行。概率的計算在綜合性試題中往往是最后一問，一般出現(xiàn)在遺傳方式的判斷、基因型的推斷之后。如果僅從結果進行評價，那只需設問概率計算即可，但為了能很好地考查學生的思維能力，使試題具有良好的區(qū)分度，問題設計時應按照由易到難的梯度進行，環(huán)環(huán)相扣，形成一道完整有序的題目。例如，例3的設問從內