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2008年高考全国卷Ⅰ第31题题干为:某自花传粉植物的紫苗对绿苗为显性,紧穗对松穗为显性,黄种皮对白种皮为显性,各由一对等位基因控制,假设这三对基因是自由组合的.现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本,以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验,结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮.
不少考生对此题题干信息的理解产生了困惑,对F1表现为紫苗紧穗黄种皮提出了疑问:亲本所结的种子即为F1,根据种皮的发育来源,应为母本基因型决定其表现型,所以F1不应该是黄种皮而应该是白种皮.学生为什么会产生这种困惑呢?
关于种皮、胚、胚乳及果皮的基因型及表现型的推算问题,一直是中学生物教学的重点和难点,在解决教学中遇到容易让学生感觉困惑的这类问题时,除了要弄清楚关于F1代、F1植株、F2代、F2植株等世代概念及其关系,更要弄清楚种皮、胚、胚乳和果皮的发育形成过程和遗传特性.那么,如何理解种皮、胚、胚乳和果皮的基因型与表现型之间的关系呢?笔者就自己多年的中学生物教学实践,作如下浅析.
1.种皮、胚、胚乳和果皮的相关遗传特性
(1)高等植物双受精现象及果实的形成.人教版高中生物必修本在第五章关于植物的生殖一节中有关于双受精的编排.雄配子的两个精细胞,一个与卵细胞结合,形成受精卵,将来发育为胚,另一个与两个极核结合,形成三倍体受精极核,将来发育为胚乳.由此可见,种子是由不同世代的几种组织构成:胚和胚乳(子代)及种皮(亲代组织).种子外面包被由亲代子房壁组织发育而来的果皮,形成果实.
(2)种皮、果皮性状的遗传特征.植株所结出果实中的果皮和种皮都是自身组织发育而成的结构,都表现为母本基因所控制的性状.对于自花授粉植物,同一杂合植株(如F1)上的不同种子的胚和胚乳(即F2)存在基因型的差异,胚、胚乳会发生性状的分离;而同一杂合植株(如F1)上所结的不同果实和种子的果皮、种皮都是F1代自身组织发育形成的,其表现性状为F1代性状,这些不同种子萌发形成的植株即为F2代植株,其上所结的不同果实中的果皮、种皮都是F2代自身组织发育形成,其表现性状为F2代性状,会发生性状的分离.
2.中学生物教材的编排及相关阐述
人教版高中生物必修本第二册关于孟德尔遗传定律的编排中,并未出现关于F1代种子、F1代植株的明确概念,也没有关于胚、胚乳、果皮和种皮等核基因控制的性状的分类阐述,在对孟德尔豌豆杂交实验结果统计的表述中,对于豌豆的豆荚形状、豆荚颜色(果皮)的性状分离统计中只说明了“F2的表现”与胚的性状一样,为3∶1,至于“F2的表现”在哪一代植株果实中出现,未作说明.教材如此编排的目的是要降低知识层次,减小中学生物教学压力.但历年的各类教辅和高考题中,又出现了此类考点题型,如果学生在种皮、胚、胚乳和果皮的遗传特性方面存在知识的盲点,解题时就会出现相当大的困难.如2008年全国卷Ⅰ的31题,只要学生清楚“F1表现”的紫苗紧穗在F1植株上,而黄种皮表现在F1植株所结的种子上,问题就不难解决了.
3.对中学生物教学的思考和建议
由于基因对性状的控制是通过许多生理、生化代谢途径来控制,因此,在中学生物教学过程中要注意把握最新科学研究成果与基础理论之间的传授度的问题.
作为基础教育的中学生物教学,一方面,要引领学生构建扎实的生物科学基础理论,另一方面,也要适度引领学生科学、创新思维的构建,接触生物科学的发展方向和最新成果.
在涉及种皮和果皮性状的教学时,既不能只讲解教材中的字面知识,把教学简单化,影响学生的认知范围拓展;也不能过度抬升教学层次,把教学复杂化,增大教学压力,不利于学生在学习上的情感目标的达成.笔者认为应从如下几个方面加强把握.
(1)让学生明白胚、胚乳、种皮和果皮的起源和发育.结合教材的双受精现象和孟德尔遗传定律,教会学生对胚、胚乳、种皮和果皮基因型推算的基本策略和具体方法.
(2)让学生明白高等植物的世代关系和基因的表达关系.帮助学生理清植株和种子的世代关系,让学生明白两个不同:植株与其上所结的种子的胚和胚乳世代不同;种子内部的构成部分世代不同.在基因的表达上,由于胚、胚乳属于植株的子代,是幼体表达,而种皮和果皮是母本组织发育而来的,属于成体表达,故控制F1代的种皮和果皮性状的基因要在F1代形成果实和种子时才能表达.
(3)把握教学主干,教学中适度忽略生物遗传学知识的完整性和系统性.在基因型与表现型的关系方面,由于生物的性状是受许多生理、生化代谢途径所控制,而这些途径往往又是受细胞核基因控制的.种皮和果皮尽管是分别由珠被和子房壁发育而来(即母本的组织),但这个过程是受整个植株的代谢所调控.所以在遗传学中,性状并不是简单地与基因型表现出一致性.人教版高中生物必修教材中对表现型与基因型之间的关系作了简单的定性描述,旨在让学生了解基因型与表现型二者之间不一致性的关系的存在.但在中学教学过程中,仍应以基因型与表现型的一致性为主线,切忌为了凸显知识的完整性和系统性而讲得太多、太杂,导致学生的学习智商受损,影响学生正常的智力水平的发挥.
总之,在中学生物教学中,对于种皮和果皮等相关性状的教学策略,我们要做到把握关键,适度拓展,因材施教,才能引导学生积极主动地学习.
不少考生对此题题干信息的理解产生了困惑,对F1表现为紫苗紧穗黄种皮提出了疑问:亲本所结的种子即为F1,根据种皮的发育来源,应为母本基因型决定其表现型,所以F1不应该是黄种皮而应该是白种皮.学生为什么会产生这种困惑呢?
关于种皮、胚、胚乳及果皮的基因型及表现型的推算问题,一直是中学生物教学的重点和难点,在解决教学中遇到容易让学生感觉困惑的这类问题时,除了要弄清楚关于F1代、F1植株、F2代、F2植株等世代概念及其关系,更要弄清楚种皮、胚、胚乳和果皮的发育形成过程和遗传特性.那么,如何理解种皮、胚、胚乳和果皮的基因型与表现型之间的关系呢?笔者就自己多年的中学生物教学实践,作如下浅析.
1.种皮、胚、胚乳和果皮的相关遗传特性
(1)高等植物双受精现象及果实的形成.人教版高中生物必修本在第五章关于植物的生殖一节中有关于双受精的编排.雄配子的两个精细胞,一个与卵细胞结合,形成受精卵,将来发育为胚,另一个与两个极核结合,形成三倍体受精极核,将来发育为胚乳.由此可见,种子是由不同世代的几种组织构成:胚和胚乳(子代)及种皮(亲代组织).种子外面包被由亲代子房壁组织发育而来的果皮,形成果实.
(2)种皮、果皮性状的遗传特征.植株所结出果实中的果皮和种皮都是自身组织发育而成的结构,都表现为母本基因所控制的性状.对于自花授粉植物,同一杂合植株(如F1)上的不同种子的胚和胚乳(即F2)存在基因型的差异,胚、胚乳会发生性状的分离;而同一杂合植株(如F1)上所结的不同果实和种子的果皮、种皮都是F1代自身组织发育形成的,其表现性状为F1代性状,这些不同种子萌发形成的植株即为F2代植株,其上所结的不同果实中的果皮、种皮都是F2代自身组织发育形成,其表现性状为F2代性状,会发生性状的分离.
2.中学生物教材的编排及相关阐述
人教版高中生物必修本第二册关于孟德尔遗传定律的编排中,并未出现关于F1代种子、F1代植株的明确概念,也没有关于胚、胚乳、果皮和种皮等核基因控制的性状的分类阐述,在对孟德尔豌豆杂交实验结果统计的表述中,对于豌豆的豆荚形状、豆荚颜色(果皮)的性状分离统计中只说明了“F2的表现”与胚的性状一样,为3∶1,至于“F2的表现”在哪一代植株果实中出现,未作说明.教材如此编排的目的是要降低知识层次,减小中学生物教学压力.但历年的各类教辅和高考题中,又出现了此类考点题型,如果学生在种皮、胚、胚乳和果皮的遗传特性方面存在知识的盲点,解题时就会出现相当大的困难.如2008年全国卷Ⅰ的31题,只要学生清楚“F1表现”的紫苗紧穗在F1植株上,而黄种皮表现在F1植株所结的种子上,问题就不难解决了.
3.对中学生物教学的思考和建议
由于基因对性状的控制是通过许多生理、生化代谢途径来控制,因此,在中学生物教学过程中要注意把握最新科学研究成果与基础理论之间的传授度的问题.
作为基础教育的中学生物教学,一方面,要引领学生构建扎实的生物科学基础理论,另一方面,也要适度引领学生科学、创新思维的构建,接触生物科学的发展方向和最新成果.
在涉及种皮和果皮性状的教学时,既不能只讲解教材中的字面知识,把教学简单化,影响学生的认知范围拓展;也不能过度抬升教学层次,把教学复杂化,增大教学压力,不利于学生在学习上的情感目标的达成.笔者认为应从如下几个方面加强把握.
(1)让学生明白胚、胚乳、种皮和果皮的起源和发育.结合教材的双受精现象和孟德尔遗传定律,教会学生对胚、胚乳、种皮和果皮基因型推算的基本策略和具体方法.
(2)让学生明白高等植物的世代关系和基因的表达关系.帮助学生理清植株和种子的世代关系,让学生明白两个不同:植株与其上所结的种子的胚和胚乳世代不同;种子内部的构成部分世代不同.在基因的表达上,由于胚、胚乳属于植株的子代,是幼体表达,而种皮和果皮是母本组织发育而来的,属于成体表达,故控制F1代的种皮和果皮性状的基因要在F1代形成果实和种子时才能表达.
(3)把握教学主干,教学中适度忽略生物遗传学知识的完整性和系统性.在基因型与表现型的关系方面,由于生物的性状是受许多生理、生化代谢途径所控制,而这些途径往往又是受细胞核基因控制的.种皮和果皮尽管是分别由珠被和子房壁发育而来(即母本的组织),但这个过程是受整个植株的代谢所调控.所以在遗传学中,性状并不是简单地与基因型表现出一致性.人教版高中生物必修教材中对表现型与基因型之间的关系作了简单的定性描述,旨在让学生了解基因型与表现型二者之间不一致性的关系的存在.但在中学教学过程中,仍应以基因型与表现型的一致性为主线,切忌为了凸显知识的完整性和系统性而讲得太多、太杂,导致学生的学习智商受损,影响学生正常的智力水平的发挥.
总之,在中学生物教学中,对于种皮和果皮等相关性状的教学策略,我们要做到把握关键,适度拓展,因材施教,才能引导学生积极主动地学习.