高考试题对生物学核心概念教学的启示
钟能政（安徽省教育科学研究院
摘要：分析安徽省近两年考查减数分裂的高考试题，对生物学核心概念教学的启示有：用陈述句描述概念内涵，使教学目标更清晰；开展动手探究活动，使教学重点得到有效落实；运用精加工策略，帮助学生完善知识结构。
关键词：高考试题
减数分裂是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。细胞学的研究揭示了精子和卵细胞的形成要经过减数分裂，精子和卵细胞再经过受精作用结合，形成的受精卵中的染色体数目又恢复为该物种体细胞中的染色体数目。减数分裂过程中染色体的复制，同源染色体的联会、交换与分离，以及非同源染色体的自由组合等行为，导致子细胞中的染色体数目减半且具有异质性。减数分裂既有效地获得父母双方的遗传物质，保持后代的遗传性，又可以增加更多的变异机会，确保生物的多样性，增强生物适应环境变化的能力。因此减数分裂的概念是高中生物学的核心概念。
安徽省近两年生物高考分别考查了减数分裂过程中两个最重要事件。一是同源染色体联会、分离，导致染色体数目减半；另一个同源染色体的非姐妹染色单体互换和非同源染色体随机组合导致基因重组，产生多种多样的配子。
1 高考真题呈现及分析
2013年安徽理综卷第4题：下列现象中，与减数分裂同源染色体联会行为均有关的是
①人类的47，XYY综合征个体的形成
②线粒体DNA突变会导致在培养大菌落酵母菌时出现少数小菌落
③三倍体西瓜植株的高度不育
④一对等位基因杂合子的自交后代出现3∶1的性状分离比
⑤卵裂时个别细胞染色体异常分离，可形成人类的21三体综合征个体
A．①②
【答案】C
【分析】本题考查考生在理解减数分裂过程中“联会”概念内涵的基础上，通过比较、分析等方法，对有关的生物学问题进行推理，做出合理判断的能力。
联会是减数分裂中重要的遗传学事件之一。一对等位基因杂合子的自交后代呈典型的孟德尔氏分离，其本质是位于同源染色体上的一对等位基因彼此分离进入到不同配子之中。这种准确的分配依赖于一对同源染色体的正常联会。可见联会是生殖细胞形成时核物质精确分配的保障，是孟德尔氏遗传与非孟德尔氏遗传的本质区别之所在。
“联会”这一概念并未限制此行为仅发生在一对同源染色体之间。同源多倍体在形成生殖细胞时，由于联会行为的紊乱，产生平衡配子的概率极低，也即该个体（物种）的育性极低。因此三倍体西瓜是高度不育的。
联会后偶然的分离异常会导致配子遗传物质的不平衡，这是人类21三体形成的主要原因。而嵌合型21三体的形成则是卵裂时染色体不分离所致。一般来讲，有丝分裂和减数分裂最本质的区别是前者没有联会与重组，亲子之间无遗传上的差异。
人类47，XYY综合征源于XY个体形成生殖细胞时减数第二次分裂两条Y染色单体的不分离。一般来说，它与减数第一次分裂时的联会无关。
在酵母菌增殖时出现的各种“小菌落”中，大多是因为其线粒体DNA的变异所致，本质上属于非孟德尔氏遗传。
2014年安徽理综卷第4题：某种植物细胞减数分裂过程中几个特定时期的显微照片如下（图略）。下列叙述正确的是
A．图甲中，细胞的同源染色体之间发生了基因重组
B．图乙中，移向细胞两极的染色体组成相同
C．图丙中，染色体的复制正在进行，着丝点尚未分裂
D．图丁中，细胞的同源染色体分离，染色体数目减半
【答案】A
【分析】本题以某种植物细胞减数分裂的显微照片为情境，考查考生获取信息并对减数分裂过程各时期特征进行合理的判断。图甲显示同源染色体交叉现象，表明细胞的同源染色体之间发生了非姐妹染色单体交换部分片段，导致基因重组。图乙是减数第一次分裂的后期，每对同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极，同时非同源染色体随机组合，因而移向细胞两极的染色体组成不同。图丙是减数第二次分裂间期，染色体不再复制（染色体复制仅发生在减数第一次分裂前的间期），着丝点尚未分裂。图丁是减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数目暂时加倍。
2 对生物学核心概念教学的启示
2.1 用陈述句描述概念内涵，使教学目标更清晰
营有性生殖的真核生物中，减数分裂是细胞分裂的一个基本过程，它涉及的主要事件：同源染色体配对，通过交换而实现遗传物质的互换，同源染色体对成员分别进入不同的子细胞核。又由于染色体是沿着赤道板随机排列的，所以配子是带有母源和父源染色体的混合物，产生了位于不同（非同源）染色体上的等位基因的新组合。因此高中阶段减数分裂概念的内涵可以表述如下：减数分裂是有性生殖的细胞学基础；同源染色体联会、分离，使产生的配子只含有其中一条染色体；同源染色体的非姐妹染色单体交换和非同源染色体自由组合，使形成的配子中染色体组合具有多样性，导致不同配子间遗传组成的差异。这样的表述方式，一方面是因为这种表述方式更易于确认需要学生理解和掌握概念的内涵及其意义，也更易于建立概念之间的联系。
2.2 开展动手探究活动，使教学重点得到有效落实
创设情境引入主题后，通过设计一系列问题，引导学生一步一步对减数分裂进行学习和探究。
问题1：亲子代之间“染色体”和“遗传因子”的传递是在什么过程中实现的？
问题2：染色体在配子的形成和结合过程中是如何变化的？
问题3：减数分裂过程是如何实现染色体数目的减半的？
问题4：配子多样性形成的原因？
问题5：精子和卵细胞是如何形成的？在精子和卵细胞形成过程中，染色体如何变化的？
问题3和4是教学重点和难点，为了有效落实重点、突破难点，设计以下教学活动：
第一步可以采用推理的方法，引导学生分析减数分裂的可能的过程，目标指向细胞分裂后染色体数目的减半。
第二步可以采用观察的方法。通过观察蝗虫精母细胞或植物百合减数分裂固定装片的实验来证明推理的正确性，同时增加学生对减数分裂的感性认识。在观察的基础上，进一步引导学生认识减数分裂过程中的几个重要变化：第一次分裂时同源染色体分离，第二次分裂时姐妹染色单体分开。
第三步可以采用讨论的方法。从减数分裂的过程分析减数分裂形成的子细胞的种类，关注四分体时期非姐妹染色单体之间的交叉互换，非同源染色体的自由组合。
第四步可以采用模型建构的方法。一是模拟减数分裂过程中染色体数目及主要行为变化；二是模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合；三是模拟四分体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。通过染色体变化的模型建构认识配子中的染色体组合的多样性及其原因，讨论这种多样性的生物学意义。
2.3 运用精加工策略，帮助学生完善知识结构
把握知识的内在联系不是将相关知识拼凑在一起，而是要找出不同生物学事实、概念、原理和规律之间的关系，这些相关知识的内在逻辑联系往往组成一个新的命题，有利于深入理解和综合应用知识。把握相关知识的内在联系应借助于概念图、思维导图、表格等信息精加工，将相关信息加以适当的整合。例如，复习减数分裂与遗传定律和变异的关系时，可以用概念图等策略构建知识网络，让学生把握它们之间的内在逻辑联系。还可以通过表格比较有丝分裂和减数分裂的异同点，区别两者不同的生物学意义。
减数分裂与遗传定律和变异关系的概念图
主要参考文献
[1]刘恩山，张颖之．课堂教学中的生物学概念及其表述方式．生物学通报，2010，45（7）：40 ~ 42
[2]〔美〕Snustad，D．P．Simmons，M．J．著；赵寿元，乔守怡译2011．遗传学原理．第3版．北京：高等教育出版社，33
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