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摘 要 从遗传系谱的作用、遗传系谱所反映的遗传本质和遗传系谱题的解题规律三方面进行剖析和归纳,旨在帮助考生夯实基础知识、总结解题规律、提高综合分析能力。
关键词 遗传系谱 专题复习 解题思路
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
与遗传系谱有关的题目涉及了孟德尔遗传规律、伴性遗传、人类的遗传病和数学中概率计算等多个知识点,具有一定的综合性。分析2008~2013年江苏生物高考题发现,遗传系谱题是必考题型之一,分值及考查方向见表1。
由表1分析可以看出,近年来江苏高考中有关遗传系谱的考查主要方向为判定遗传病的遗传方式、分析指定个体的基因型及其概率、计算子代的患病概率,但几乎每年的考题中都会出现特定的创新考点,提高了遗传系谱题的考查难度。通过调查发现,针对遗传系谱题,教师每年在教学中都会安排较多课时,让学生进行大量的训练,但效果欠佳。笔者结合自身教学实践,就高三进行遗传系谱专题复习提出以下几点思考。
1 思考一:注重对遗传系谱本质解读和剖析,谓之“道”
学习生物学知识是为了理解生命世界的本质,理解生物科学的过程和方法,理解生物科学与技术和社会的关系。只有通过对生物学核心概念的辨析、生物学思想的建构和领悟,才能切实提高学生的生物科学素养,使学生终身受益。遗传系谱图是学生在学习孟德尔遗传定律和伴性遗传基础上的一种用相关符号表示遗传病传递的方式,是将文字描述转换为图形符号。但很多学生在解遗传系谱题时却是以图论图,忘记了遗传系谱的本质。在进行遗传系谱专题复习时,教师首要是回归遗传系谱的本质,对其进行深入的解读和剖析。
首先要明确,中学阶段涉及的遗传系谱主要是核基因控制的单基因遗传病系谱,是对某遗传病患者家族各成员的发病情况进行详细调查,再以特定的符号和格式绘制成反映家族各成员相互关系和发病情况的图解。遗传系谱图中包括个体性别、性状表现、亲子关系、世代数以及个体在世代中的位置等信息。复习课上可以“湖南省宁乡县东塘湖镇高峰村武姓家庭怪病系谱”这个经典案例引入,提高学生的学习兴趣,加深学生对遗传系谱作用的认识和理解,有效训练学生的图文转化能力。
其次,密切联系人类的染色体组成,结合基因与染色体的关系,将遗传系谱图与减数分裂、孟德尔的遗传定律进行有机的融合,加深学生对遗传系谱本质的认识。特别要重点剖析伴性遗传。通过展示人类的XY染色体图,辨析XY染色体上的同源区段和非同源区段,将相关基因标注到染色体的相应位置,结合减数分裂中染色体的行为规律和遗传系谱图,让学生直观地认识到伴性遗传的本质。
2 思考二:加强对遗传系谱题解题步骤的总结,谓之“术”
遗传系谱题作为高考中失分较高的题型之一,学生常怀畏惧之心。遗传系谱题形式简洁、条件隐蔽、灵活多变,综合性强,但究其解题过程却有一定的规律。教师在进行专题复习时应引导学生在总结、思考中寻找规律和方法,使他们融会贯通、举一反三,形成一套完成的解题步骤,提高解题的规范性和正确率。遗传系谱题一般的解题步骤可总结为“拆—判—推—算”。
“拆”即为遗传系谱中若涉及两种或两种以上的遗传病,根据基因的自由组合定律:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,解题时将不同的遗传病拆开后单独分析(现行《高中生物课程标准》中对基因的连锁和交换定律不作要求)。
“判”即为判断遗传病的遗传方式。判断遗传方式的基本程序如下:(1) 判斷是否为伴Y染色体遗传。依据系谱中有女性患者或男性患者的父亲或儿子不患病,排除伴Y染色体遗传;(2) 判断显隐性。先找典型特征:隐性——父母不患病而孩子患病,即“无中生有为隐性”;显性——父母患病孩子不患病,即“有中生无为显性”;如果系谱中没有上述典型的片段组合,那么通过综合观察图中遗传病的发病情况,结合显性(或隐性)遗传病的遗传特点,作最可能的判断;(3) 判断遗传病是常染色体遗传病还是伴X染色体遗传病。先找典型特征,判断能否排除伴X染色体遗传;如果系谱中没有上述能排除伴X染色体遗传的片段,则往往需要根据题干附加条件来分析;如果系谱中没有上述能排除伴X染色体遗传的片段,题干也无附加条件,那么只有通过综合观察图中遗传病的发病情况,结合遗传病的遗传特点,做最可能的判断。
“推”即为推测相关个体的基因型。基本方法为先根据遗传病的遗传方式和个体的表现型,写出已知的基因,未知的留空格,即先搭架子;再根据亲子代关系和遗传定律填出未知的基因,即后填空。
“算”即为推算概率。
相当部分学生在解题训练过程中会根据题目的难易程度决定解题步骤,难度小的题目往往跳过某些步骤,这对解题规律的掌握和理解是不利的。教师在进行专题训练时要提醒学生严格按照解题步骤进行,通过强化,形成解题习惯,有利于解答高考中难度较大的遗传系谱题。
3 思考三:重视对遗传概率计算的变式训练,谓之“算”
遗传系谱中概率的计算是以数学概率计算方法为基础的。数学概率计算中涉及加法原理(即互斥事件)和乘法原理(即独立事件),学生在进行遗传概率计算时,经常将两类计算方法混淆,不能清楚地辨析互斥事件和独立事件。教师在进行概率计算复习时可以生物学独特的分析方法,换角度帮助学生理解概率计算的两个原理。
遗传病概率计算的一般流程可总结为:明确所计算的后代范围——明确所问概率的含义——先分后组方法计算。如计算所生男孩同时患甲、乙两种遗传病的概率,首先明确所计算的后代仅限于男孩,再明确所问概率为同时患两种遗传病。高中遗传系谱中涉及到的多种遗传病致病基因的遗传一般都遵循基因自由组合定律,遗传病与遗传病之间是相互独立的,按基因分离定律分别计算出两种遗传病的发病概率,注意在求一种遗传病发病率时就不要考虑另一种遗传病,将复杂问题简单化。如计算出男孩中患甲病的概率为a,患乙病的概率为b,则题目中所问的男孩中同时患两种遗传病的概率为ab。
笔者发现,很多学生在听了例题讲解后,觉得已经学会了计算方法,实际在独立完成时,却又因习惯于同时考虑多种遗传病等原因而出错,变式训练此时就显得尤为重要。变式训练在一定程度上,能将学生已经激活的新的解题思维在巩固中整和到原有的解题方法中去。如完成上述概率计算后,让学生继续计算所生男孩只患一种病的概率、所生男孩患病的概率、生一个患两种病孩子的概率、生一个患两种病男孩的概率等,强化计算方法。
只有当学生深入理解遗传系谱的作用和本质,严格按照遗传系谱题的解题步骤,熟练掌握遗传概率的计算方法,将遗传系谱题的“道—术—算”做到三位一体,学生才能在解题正确率和解题速度上找到突破口,提高自身分析和解决实际问题的能力。
关键词 遗传系谱 专题复习 解题思路
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
与遗传系谱有关的题目涉及了孟德尔遗传规律、伴性遗传、人类的遗传病和数学中概率计算等多个知识点,具有一定的综合性。分析2008~2013年江苏生物高考题发现,遗传系谱题是必考题型之一,分值及考查方向见表1。
由表1分析可以看出,近年来江苏高考中有关遗传系谱的考查主要方向为判定遗传病的遗传方式、分析指定个体的基因型及其概率、计算子代的患病概率,但几乎每年的考题中都会出现特定的创新考点,提高了遗传系谱题的考查难度。通过调查发现,针对遗传系谱题,教师每年在教学中都会安排较多课时,让学生进行大量的训练,但效果欠佳。笔者结合自身教学实践,就高三进行遗传系谱专题复习提出以下几点思考。
1 思考一:注重对遗传系谱本质解读和剖析,谓之“道”
学习生物学知识是为了理解生命世界的本质,理解生物科学的过程和方法,理解生物科学与技术和社会的关系。只有通过对生物学核心概念的辨析、生物学思想的建构和领悟,才能切实提高学生的生物科学素养,使学生终身受益。遗传系谱图是学生在学习孟德尔遗传定律和伴性遗传基础上的一种用相关符号表示遗传病传递的方式,是将文字描述转换为图形符号。但很多学生在解遗传系谱题时却是以图论图,忘记了遗传系谱的本质。在进行遗传系谱专题复习时,教师首要是回归遗传系谱的本质,对其进行深入的解读和剖析。
首先要明确,中学阶段涉及的遗传系谱主要是核基因控制的单基因遗传病系谱,是对某遗传病患者家族各成员的发病情况进行详细调查,再以特定的符号和格式绘制成反映家族各成员相互关系和发病情况的图解。遗传系谱图中包括个体性别、性状表现、亲子关系、世代数以及个体在世代中的位置等信息。复习课上可以“湖南省宁乡县东塘湖镇高峰村武姓家庭怪病系谱”这个经典案例引入,提高学生的学习兴趣,加深学生对遗传系谱作用的认识和理解,有效训练学生的图文转化能力。
其次,密切联系人类的染色体组成,结合基因与染色体的关系,将遗传系谱图与减数分裂、孟德尔的遗传定律进行有机的融合,加深学生对遗传系谱本质的认识。特别要重点剖析伴性遗传。通过展示人类的XY染色体图,辨析XY染色体上的同源区段和非同源区段,将相关基因标注到染色体的相应位置,结合减数分裂中染色体的行为规律和遗传系谱图,让学生直观地认识到伴性遗传的本质。
2 思考二:加强对遗传系谱题解题步骤的总结,谓之“术”
遗传系谱题作为高考中失分较高的题型之一,学生常怀畏惧之心。遗传系谱题形式简洁、条件隐蔽、灵活多变,综合性强,但究其解题过程却有一定的规律。教师在进行专题复习时应引导学生在总结、思考中寻找规律和方法,使他们融会贯通、举一反三,形成一套完成的解题步骤,提高解题的规范性和正确率。遗传系谱题一般的解题步骤可总结为“拆—判—推—算”。
“拆”即为遗传系谱中若涉及两种或两种以上的遗传病,根据基因的自由组合定律:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,解题时将不同的遗传病拆开后单独分析(现行《高中生物课程标准》中对基因的连锁和交换定律不作要求)。
“判”即为判断遗传病的遗传方式。判断遗传方式的基本程序如下:(1) 判斷是否为伴Y染色体遗传。依据系谱中有女性患者或男性患者的父亲或儿子不患病,排除伴Y染色体遗传;(2) 判断显隐性。先找典型特征:隐性——父母不患病而孩子患病,即“无中生有为隐性”;显性——父母患病孩子不患病,即“有中生无为显性”;如果系谱中没有上述典型的片段组合,那么通过综合观察图中遗传病的发病情况,结合显性(或隐性)遗传病的遗传特点,作最可能的判断;(3) 判断遗传病是常染色体遗传病还是伴X染色体遗传病。先找典型特征,判断能否排除伴X染色体遗传;如果系谱中没有上述能排除伴X染色体遗传的片段,则往往需要根据题干附加条件来分析;如果系谱中没有上述能排除伴X染色体遗传的片段,题干也无附加条件,那么只有通过综合观察图中遗传病的发病情况,结合遗传病的遗传特点,做最可能的判断。
“推”即为推测相关个体的基因型。基本方法为先根据遗传病的遗传方式和个体的表现型,写出已知的基因,未知的留空格,即先搭架子;再根据亲子代关系和遗传定律填出未知的基因,即后填空。
“算”即为推算概率。
相当部分学生在解题训练过程中会根据题目的难易程度决定解题步骤,难度小的题目往往跳过某些步骤,这对解题规律的掌握和理解是不利的。教师在进行专题训练时要提醒学生严格按照解题步骤进行,通过强化,形成解题习惯,有利于解答高考中难度较大的遗传系谱题。
3 思考三:重视对遗传概率计算的变式训练,谓之“算”
遗传系谱中概率的计算是以数学概率计算方法为基础的。数学概率计算中涉及加法原理(即互斥事件)和乘法原理(即独立事件),学生在进行遗传概率计算时,经常将两类计算方法混淆,不能清楚地辨析互斥事件和独立事件。教师在进行概率计算复习时可以生物学独特的分析方法,换角度帮助学生理解概率计算的两个原理。
遗传病概率计算的一般流程可总结为:明确所计算的后代范围——明确所问概率的含义——先分后组方法计算。如计算所生男孩同时患甲、乙两种遗传病的概率,首先明确所计算的后代仅限于男孩,再明确所问概率为同时患两种遗传病。高中遗传系谱中涉及到的多种遗传病致病基因的遗传一般都遵循基因自由组合定律,遗传病与遗传病之间是相互独立的,按基因分离定律分别计算出两种遗传病的发病概率,注意在求一种遗传病发病率时就不要考虑另一种遗传病,将复杂问题简单化。如计算出男孩中患甲病的概率为a,患乙病的概率为b,则题目中所问的男孩中同时患两种遗传病的概率为ab。
笔者发现,很多学生在听了例题讲解后,觉得已经学会了计算方法,实际在独立完成时,却又因习惯于同时考虑多种遗传病等原因而出错,变式训练此时就显得尤为重要。变式训练在一定程度上,能将学生已经激活的新的解题思维在巩固中整和到原有的解题方法中去。如完成上述概率计算后,让学生继续计算所生男孩只患一种病的概率、所生男孩患病的概率、生一个患两种病孩子的概率、生一个患两种病男孩的概率等,强化计算方法。
只有当学生深入理解遗传系谱的作用和本质,严格按照遗传系谱题的解题步骤,熟练掌握遗传概率的计算方法,将遗传系谱题的“道—术—算”做到三位一体,学生才能在解题正确率和解题速度上找到突破口,提高自身分析和解决实际问题的能力。