1、關于高中生物“遺傳與進化”模塊中幾個問題的探討 · 吳舉宏（江蘇省中小學教學研究室  江蘇南京  210013）因人教社的邀請和自身工作需要，前后參加了多次省內外高中生物教材培訓和課堂教學觀摩。培訓活動中教師們先后提出了若干問題與我們探討，教學觀摩中一些師生的觀點涉及到若干問題，現將一些帶有普遍性的問題整理出來，并進行簡要解釋，歡迎大家批評指正。需要特別說明的是，我提出和解釋這些問題的目的并不是讓學生掌握這些知識、給學生增加學習負擔，而是期盼通過與教師們的交流，讓我們共同站在一個瞭望的知識高地，使我們在教學和評價中的理解和表達更加科學、嚴謹。1、為什么要先學習“孟

2、德爾遺傳規律”、再學習“減數分裂”、最后學習“遺傳的物質基礎”？在教材培訓中不少教師對人教版教材在本模塊內容編排順序提出疑問：為什么要先學習“孟德爾遺傳規律”、再學習“減數分裂”、最后學習“遺傳的物質基礎”？其實，這正是人教版教材獨具匠心之處：恢復科學發展歷史的原貌，尊重科學發展進程和人類認知規律。“遺傳與進化”模塊教學內容的編排順序基本上是按照科學發展的歷史時序安排的，從孟德爾到摩爾根再到沃森、克里克等，從拉馬克到達爾文再到現代生物進化理論。任何科學思想的誕生都經歷了發生、發展和不斷成熟的過程，孟德爾遺傳規律也不例外，教材尊重和再現了這個重大理論的形成歷史。再從人類的認知規律來說，人們對自然

3、的探索和研究，往往都是從宏觀走向微觀、從實證研究走向理論猜想再到實驗驗證，教材的編排符合人類的認知規律。突出體現了“領悟假說-演繹、建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用”的課程目標。如果教材仍然采用過去版本教材中“減數分裂遺傳物質遺傳規律”的內容編排順序，那只能引導學生用現代遺傳學理論去解釋過去的科學發現，難以達到“領悟”的課程目標，難以生動地再現“假說-演繹、建立模型等科學方法”在那個特定時代背景下“在科學研究中的應用”的過程和場景。因此筆者認為，這樣的教材內容的編排順序更能體現課程標準的要求，更加有利于學生在歷史的進程中體悟科學方法、科學思想的形成與發展。符合知識之間內在的邏輯關系。本

4、模塊教材通過“孟德爾雜交實驗減數分裂遺傳物質”的內容編排順序，不僅展示了科學過程與方法、科學思想形成與發展，還遵循了“個體水平細胞水平分子水平”的內在邏輯關系和生命系統的結構層次序列。更加有利于實施體驗、探究和啟發式教學。現代漢語詞典對“體驗”一詞的解釋為：通過實踐認識周圍的事物；親身經歷。也就是說，體驗是通過接觸實物或實踐活動而對原貌對象進行真切感受、感知，因此體驗必須以真實情境為條件。探究式教學必須以現象與問題作先導，學生觀察現象、提出問題、探究問題和解決問題，從而掌握探究的方法、啟迪自己的思維、提升思維品質。啟發式教學的效果取決于學生面對問題時能否形成“憤”、“悱”的心理狀態，“心求通而

5、未得，口欲言而未能”（朱熹）是啟發式教學關鍵的心理基礎。教材這樣的內容編排順序為實施上述教學方法并取得良好的教學效果奠定了基礎，因為只有這樣，才能引導學生站在歷史的實景中像當時科學家那樣提出問題、分析問題和解決問題，從而更加有利于開發學生的智力，發展學生的創造性思維，掌握科學方法，領悟科學思想；因為只有這樣，才能使學生更加真切地感受科學研究的嚴謹和科學發現的偉大，更加有利于培養學生的科學精神、科學態度。2、是“受粉”，還是“授粉”？包括大學、中小學課本在內的各類書籍中，“受粉”和“授粉”的混用現象引起了老師們的關注。他們提出：“受粉”和“授粉”到底有沒有區別？兩者之間能否通用？要不要將兩者加以

6、嚴格而規范地區分？根據教材編寫規范，科學名詞的寫法要以“全國自然科學名詞審定委員會”公布的名詞為準，不要使用一些自造的、不規范的簡稱；若沒有規定的，可以按習慣叫法，但全文必須統一；最好在名詞第一次出現時后面加注英文；包括一般詞語在內的用語須嚴格遵照國家語言文字的有關規范標準。我查閱了李行健主編的現代漢語規范詞典，對“受粉”一詞的解釋為“開花期雌蕊接受雄蕊的花粉”，對“授粉”一詞的解釋為“花粉從雄蕊傳到雌蕊柱頭或胚柱上”（注：其中“胚柱”來源不得而知，可能是“花柱”的代名詞，但是花柱卻與授粉無關）。從對這兩個詞語的解釋來看，兩者的區別在于：“受粉”強調“雌蕊”“接受”花粉，符合“受粉”中“受”為

7、“接受、得到”的漢語含義，因此使用該詞的主語應是“雌蕊”；“授粉”強調“雄蕊”將花粉“傳給”雌蕊，符合“授粉”中“授”為“給予、交付”的漢語含義，因此使用該詞的主語應是“雄蕊”。但是這樣的區別并不為大家所注意，因而出現“受粉”與“授粉”普遍通用現象。還有人認為，“授粉”中“授”比“受粉”中“受”多了一個“扌”偏旁，還暗含“人工操作”之意，因此至少在“人工授粉”、“人工授精”等詞語中應用“授”字，既合“授”字的“給予”本意，又暗含“人工操作”之意，當然這只是一家之言。石孝殊等翻譯的牛津高階英漢雙解詞典（Oxford Advanced Learners English-Chinese Dictio

8、nary）對“pollination”的解釋為“授粉”、“傳粉”，“授粉”、“傳粉”翻譯成英文均為“pollination”。3、煙草自花傳粉能產生后代嗎？首先遺傳學的“自交”、植物學的“自交”和“自花受粉”這三者之間有聯系也有區別，我們在課堂教學和考試命題時不能混用。遺傳學的自交是指同一個體或同一基因型的不同個體之間雌雄配子的結合；植物學的自交特指同一個體雌雄配子的結合，即自花受粉。由此可見，遺傳學的自交定義比植物學的自交定義廣，植物學的自花受粉屬于遺傳學的自交，但是植物學的異花受粉可能是遺傳學的自交，也有可能是遺傳學的雜交。關于“植物自花傳粉產生后代”的說法，在課堂用語和命題遣詞時要慎用，

9、因為自交不親和性（self-incompatibility）是植物界較為普遍的一種現象，廣泛存在于十字花科、禾本科、豆科、茄科、菊科、薔薇科、石蒜科、罌粟科等80多個科的3000多種植物，其中以十字花科植物最為普遍。植物自交不親和性是植物在長期進化過程中形成的有利于異花受粉、從而保持高度雜合性的一種生殖機制。植物自交不親和性，有兩種基本類型：配子體型自交不親和性，即花粉萌發的花粉管可侵入柱頭，并能在花柱組織中延伸一段，此后就受到抑制，常見于豆科、茄科和禾本科的一些植物。孢子體型自交不親和性，即花粉在柱頭上不能正常萌發，或萌發后在柱頭乳突細胞上纏繞而無法侵入柱頭，多見于十字花科和菊科植物。植物自

10、交不親和性的內在機制有：遺傳控制。不論配子體型還是孢子體型自交不親和性，在遺傳上都是由特定的復等位基因控制的，如美國學者伊斯特(East.E.M)等對煙草屬植物的研究發現，有一組復等位基因S（煙草有15個）控制著自交不親和性的遺傳；后來陸續發現禾本科植物由兩個位點上復等位基因控制配子型自交不親和性，芝麻菜(Eruca sativa)至少有三組等位基因共同控制孢子體型自交不親和性的遺傳。生理機制。落在柱頭上的花粉是否親和，由成熟柱頭乳突細胞表面的一種特殊的糖蛋白和花粉外壁釋放的特定蛋白質所決定。4、體細胞中染色體數為奇數的生物一定不育嗎？在課堂教學觀摩時，常聽到教師或學生這樣的解釋：“騾子之所以

11、沒有生殖能力，是因為其體細胞中染色體數為奇數。”體細胞中染色體數為奇數的生物就不育嗎？顯然，這是一個錯誤的判斷，因為性別決定類型中的XO型雄性個體，以及ZO型雌性個體體細胞中染色體數都為奇數，但是它們能產生后代。直翅膜昆蟲如蝗蟲、蟋蟀、蟑螂等性別決定類型屬于XO型，雌性個體體細胞中含有2條X染色體；雄性個體體細胞中僅含有1條X染色體。如，雌性蝗蟲體細胞中有24條染色體（22XX），而雄性蝗蟲體細胞中只有23條染色體（22X）；植物中的花椒也是屬于XO型。鱗翅目昆蟲中的少數個體，雄性為ZZ，雌性為ZO的類型，稱為ZO型性別決定，其雌性個體體細胞中只含有1條性染色體。5、觀察細胞減數分裂過程時，為

12、什么不用雌性生殖器官作實驗材料？觀察減數分裂的實驗材料，不同版本的中學教材提供的實驗材料有所不同，有的是蝗蟲的精巢，有的是蠶豆的花藥，那么高等植物的雌蕊和哺乳動物的卵巢可以不可以作為實驗材料？要解決這個問題，我們首先要對實驗選材的原則進行思考：我們要觀察減數分裂過程，那么所選擇的材料中必須正在發生減數分裂過程；為了提高實驗效果，便于、易于觀察到減數分裂過程，那么組織細胞中發生減數分裂的頻率要高，這樣在顯微鏡下才容易找到處于減數分裂各時期的細胞。經過上述分析，我們不難理解桃花的雌蕊和小鼠的卵巢并非是觀察減數分裂的理想材料，因為它們發生減數分裂的頻率很低，而且哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內的儲備，是

13、在出生前的胎兒時期完成的，發情期時發展并停留在減數第二次分裂中期，如果成功受精才會繼續減數第二次分裂的后續過程，因此想通過桃花的雌蕊和小鼠的卵巢觀察減數分裂各個時期特點幾乎是不可能的。6、病毒在侵染過程中一定只有核酸進入受體細胞嗎？病毒是一種非細胞形態的生物，主要有蛋白質和核酸組成，有的病毒還含有脂質和糖類物質。病毒對宿主細胞的侵染性是由核酸決定的。在T系噬菌體中以T2噬菌體的研究最清楚，T2噬菌體由于入侵宿主細胞時，只把DNA從尾部注入細胞，而將外殼留在細胞外面，故作為證明DNA是遺傳物質的經典實驗。但是并不是所有病毒侵染細胞時一定只有核酸進入受體細胞，如煙草花葉病毒在侵染宿主細胞時，就是整

14、個病毒粒子都進入細胞的。因此，在教學中不能將教材所舉實例的任何方面推而廣之。7、DNA復制過程中，不需要DNA連接酶嗎？有一道選擇題在中學課堂教學和考試中頗為流行：“在下列各項中，不能作為DNA復制基本條件的是（  ）A.ATP B.脫氧核苷酸 C.解旋酶 D.DNA連接酶”，教師提供的正確答案是“D”，理由是：“根據教材敘述，模板、原料、能量和酶是DNA復制的基本條件，ATP是提供能量的物質，脫氧核苷酸是原料，解旋酶是解旋時需要的生物催化劑，而DNA連接酶則是基因工程中才用到的工具酶。”那么，DNA復制過程中真的不需要DNA連接酶？答案是“需要！”DNA連接酶（DNA ligase

15、）是1967年在三個實驗室同時被發現的，它是一種封閉DNA鏈上缺口的酶。雖然DNA連接酶最初是在大腸桿菌中被發現的，但是普遍存在于各種各類細胞中。DNA復制時，在DNA聚合酶的作用下，前導鏈按53方向連續合成；而滯后鏈的合成卻是不連續的，DNA聚合酶在每一個引物后合成一段岡崎片斷，引物被切除后，相鄰岡崎片斷的連接正是靠DNA連接酶的催化作用。DNA連接酶借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA鏈的5'-磷酸基團的末端與另一DNA鏈的3'-OH生成磷酸二酯鍵。如此看來，教學需要教材，但不能拘泥于教材，不能因為教材中沒有“DNA復制中需要DNA連接酶”的知識信息，我們采取想當然的

16、做法而加以否定。8、DNA指紋是人類個體特征性基因嗎？DNA指紋是指在人體（或其他生物）DNA不表達的堿基序列中具有完全個體特異性的一部分串聯重復的短序列，其個體特異性足以與手指指紋相媲美，因而得名。DNA指紋的識別是目前法醫學檢測案例最常采用的方法之一，可以快速、準確地提高個人識別幾率，用于個體識別、親權鑒定及骨髓移植后監測，還可用于孑遺物種的保存和繁殖。DNA指紋具有如下特點：高度的特異性研究表明，兩個隨機個體具有相同DNA圖形的概率僅3×1011，兩個個體完全相同的概率小于5×1019，因此除非是同卵雙生，否則幾乎不可能有兩個人的DNA指紋的圖形完全相同。穩定的遺傳性。分析發現，DNA指紋圖譜中幾乎每一條帶紋都能在其雙親之一的圖譜中找到，這種帶紋遺傳符合經典的孟德爾遺傳規律，而且非常穩定。體細胞穩定性。同一個人的不同組織如血液、肌肉、毛發、精液等產生的DNA指紋圖形完全一致。 需要特別說明的是，DNA指紋的特異性是由不同個體染色體DNA中不表達的堿基對中部分串聯重復短序列的顯著差異所決定的。由于是人體染色體DNA中不表達的串聯重復短序列，因此不要誤認為DNA指紋就是人的基因。9、雜種優勢與雜交育種是一回事嗎？在生產實踐中，人們常常把雜交方法培育優良品種或利用雜種優勢都稱作為雜交育種，而事實上兩者之間存在著顯著差別。雜種優勢是指基因型不同的親