“染色體上的基因”是人民教育版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材必修3“遺傳與進(jìn)化”模塊中的一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容，起著承上啟下的作用。它不僅巧妙地將遺傳規(guī)律與減數(shù)分裂聯(lián)系起來，揭示了分離現(xiàn)象的本質(zhì)和自由結(jié)合的規(guī)律，而且為性別遺傳的研究奠定了基礎(chǔ)。教材編排采用假設(shè)演繹模式?？紤]到學(xué)生的接受程度，教材對(duì)摩根的果蠅實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，這與高等教材中的相關(guān)內(nèi)容有很大不同。

一個(gè)問題

1.人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材中這一部分的假設(shè)推導(dǎo)模式[1]

(1)摩根的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(發(fā)現(xiàn)問題):摩根在一群紅眼果蠅中發(fā)現(xiàn)一只白目雄性果蠅，并做了如下實(shí)驗(yàn):

從實(shí)驗(yàn)中可以判斷出，紅眼是顯性性狀(W)，白目是隱性性狀(W)。F2中紅眼果蠅與白眼果蠅的數(shù)量比為3∶1，符合分離現(xiàn)象。但是如何解釋白眼果蠅在F2中只有雄性的現(xiàn)象呢？

(2)分析問題(假設(shè)):摩根假設(shè)如果控制白眼的基因在X染色體上，但Y染色體不含其等位基因，那么圖1所示的果蠅實(shí)驗(yàn)可以合理解釋，如圖2所示。

(3)假設(shè)的推理解釋(演繹推理):可以根據(jù)假設(shè)預(yù)測(cè)測(cè)試交叉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，如圖3所示。這里的測(cè)交實(shí)驗(yàn)也叫回交實(shí)驗(yàn)，指的是第一只白眼睛的雄性果蠅與紅眼睛的女兒交配[2]。

(4)設(shè)計(jì)或分析實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證推理的正確性，使假設(shè)成立):回交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果一致，從而驗(yàn)證假設(shè)。

2.劉祖東《遺傳學(xué)》第一卷中的假設(shè)推導(dǎo)模式

人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材P29指出摩根做了圖1所示的實(shí)驗(yàn)，然后提出假設(shè)，并通過檢驗(yàn)(回交)等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)。

劉祖東《遺傳學(xué)》第一卷指出[3]:摩根先做了圖1所示的實(shí)驗(yàn)，再做回交實(shí)驗(yàn)，然后提出假設(shè)。假設(shè)是控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體不含其等位基因。假設(shè)圖1所示實(shí)驗(yàn)和回交實(shí)驗(yàn)可以合理解釋。為了檢驗(yàn)假設(shè)，摩根設(shè)計(jì)了三個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)是最關(guān)鍵的，即白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅在母體中交配。根據(jù)假設(shè)，可以預(yù)計(jì)后代中的雄性果蠅都是白眼，雌性果蠅都是紅眼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期吻合較好，驗(yàn)證了假設(shè)。

3.假設(shè)控制白眼的基因在X染色體上，其等位基因也在Y染色體上。

根據(jù)人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材中的假設(shè)演繹模型，如果控制白眼的基因在X染色體上，Y染色體也有其等位基因，那么圖1所示的實(shí)驗(yàn)和回交實(shí)驗(yàn)也可以合理解釋，如圖4所示。而劉祖東的《遺傳學(xué)》第一卷中的假設(shè)演繹模型可以排除上述假設(shè)。摩根用白眼雌果蠅與親本紅眼雄果蠅交配，后代的雄果蠅都是白眼，雌果蠅都是紅眼，如圖5所示。

以上兩種假設(shè)演繹模型的實(shí)驗(yàn)過程和演繹推理有很大的區(qū)別。人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材的假設(shè)推導(dǎo)模式簡(jiǎn)潔明了，劉祖東《遺傳學(xué)》第一卷的假設(shè)推導(dǎo)模式真實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)。教師在教學(xué)中應(yīng)該如何選擇？

兩個(gè)對(duì)策

1.新的教學(xué)策略

考慮到學(xué)生的接受程度和認(rèn)知基礎(chǔ)，新的教學(xué)可以按照上述模式1進(jìn)行處理。

2.一輪背誦策略

高一復(fù)習(xí)第一輪，學(xué)生有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，已經(jīng)知道基因在染色體上的結(jié)論。這時(shí)候可以精心設(shè)計(jì)問題串，引導(dǎo)學(xué)生，還原真實(shí)的摩根果蠅實(shí)驗(yàn)。

在一輪復(fù)習(xí)這一節(jié)的時(shí)候，可以快速復(fù)習(xí)上面1，介紹X、Y染色體同源和非同源片段的相關(guān)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生做三個(gè)假設(shè)。

假設(shè)1:控制wink的基因位于Y非同源片段，存在于Y染色體上，而不存在于X染色體上。

假設(shè)2:控制wink的基因位于X非同源片段，存在于X染色體上，不存在于Y染色體上。

假設(shè)三:控制眼神接觸的基因位于X和Y的同源片段，X染色體和Y染色體上都有。

然后，讓學(xué)生解釋圖1所示的實(shí)驗(yàn)和三個(gè)假設(shè)的回交實(shí)驗(yàn)，寫出遺傳圖。假設(shè)一很容易排除；假設(shè)2是摩根的假設(shè)，可以合理解釋圖1所示的實(shí)驗(yàn)和回交實(shí)驗(yàn)；假設(shè)3也可以合理解釋圖1所示的實(shí)驗(yàn)和回交實(shí)驗(yàn)。學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)問題:根據(jù)人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材的假設(shè)推導(dǎo)模式，假設(shè)2和假設(shè)3是正確的。

學(xué)生困惑時(shí)會(huì)問:現(xiàn)有的白眼女果蠅及其父母紅眼男果蠅如何驗(yàn)證假設(shè)2和假設(shè)3的正確性？學(xué)生容易想到雜交。讓學(xué)生寫基因圖。結(jié)果如圖5所示。事實(shí)上，摩根通過圖5所示的這組關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)2的正確性。

至此，我們可以總結(jié)出真正的摩根果蠅實(shí)驗(yàn):摩根首先做了圖1所示的實(shí)驗(yàn)，然后做了回交實(shí)驗(yàn)，然后提出了控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體不含其等位基因的假設(shè)。假設(shè)圖1所示實(shí)驗(yàn)和回交實(shí)驗(yàn)可以合理解釋。為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，摩根設(shè)計(jì)了三個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)是最關(guān)鍵的，即白眼雌果蠅與親本紅眼雄果蠅交配。根據(jù)假設(shè)，可以預(yù)計(jì)后代中的雄性果蠅都是白眼睛，雌性果蠅都是紅眼睛。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期吻合較好，驗(yàn)證了假設(shè)。

三個(gè)總結(jié)

科學(xué)史包含了科學(xué)家研究問題的思維，是很好的教材。將科學(xué)史應(yīng)用到教學(xué)中，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、做出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)的能力。編寫教材需要考慮很多因素，比如學(xué)生的接受程度，所選材料占用的空間等等。因此，人教版新課程標(biāo)準(zhǔn)教材對(duì)摩根的果蠅實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，有利于學(xué)生在新的教學(xué)中掌握“染色體上基因的實(shí)驗(yàn)證據(jù)”的教學(xué)內(nèi)容。但作為教師，備課時(shí)要了解真正的摩根果蠅實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還原這部分科學(xué)史，這也體現(xiàn)了“以教材教”，而不是“以教材教”。

引用

[1]劉本九基于科學(xué)史的教學(xué)設(shè)計(jì)。生物通報(bào)，2010，45 (1): 35 ~ 39。劉祖東《遺傳學(xué)》(上)。第二版。北京。高等教育出版社，1990，5: 120。劉祖東《遺傳學(xué)》(上)。第二版。北京。高等教育出版社，1990，5: 119 ~ 122。