尹田的民法思维之展开怎么样 [基于一道综合题展开思维训练的教学思考]

　　“细胞的有丝分裂”和“DNA分子的复制”2个知识点是高考中考查要求较高的内容，是高中生物教学的重点和难点。从2009年的高考模拟题中发现了一道非常精彩的模拟试题，巧妙地将这两个知识点结合起来，既考查学生的基础知识和实验方法运用，又考查了学生知识迁移运用和逻辑推理的能力。
　　现将含有二对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细胞，放在不含32P的培养基中培养，若该细胞连续进行4次有丝分裂，则含32P的子细胞的数量最少和最多分别是(不考虑交叉互换)(　)
　　A　2，16
　　B　2，8
　　C　4，8
　　D　4，16
　　很多学生选择A答案，在一些网络论坛中老师也展开了讨论，有许多老师认为此题答案应选择A，而不是B。这道题的正确答案应该是B。下面将这道题的解题方法、命题背景和变式拓展思路介绍给同行。
　　
　　1　根据题干信息解题的推理过程
　　
　　题干中表达的关键信息简要地说是四点：一是“二对同源染色体”；二是“核DNA都已用32P标记”；三是“4次有丝分裂”；四是“最少和最多”，其中解题的突破点是“最少和最多”。
　　为什么要问“含32P的子细胞的数量最少和最多分别是”?因为同位素印标记的是所有DNA分子，而示踪的目标是子细胞，子细胞分为“含32P的子细胞”和“不含32P的子细胞”两类，而“含32P的子细胞”又分为多种，即“含1个被32P标记的DNA分子的子细胞”、“含2个被32P标记的DNA分子的子细胞”、……、“所含DNA分子都被32P标记的子细胞”。
　　
　　为什么会出现这样的情况呢?涉及的重要知识点是：有丝分裂后期，着丝点分裂后两条姐妹染色单体分开，成为两条相同的姐妹染色体，而非姐妹染色体随机分配到两个子细胞中。
　　亲代细胞第一次有丝分裂形成的两个子一代细胞中，每条DNA分子都是杂合双链(一条单链为32P标记，一条单链元标记)，两个子细胞的标记情况是一样的，如图1所示。
　　而进行第二次有丝分裂时，以一个子一代细胞为例，子一代细胞中每条杂合的DNA分子半保留复制产生的两个DNA分子，一条是杂合双链，另一条是不含32P标记，分别随姐妹染色单体的分开而随机分配到两个子二代细胞中，使第二次有丝分裂得到的4个子二代细胞有五种可能，如图2所示。
　　从图中可以看出：只有当4条杂合双链DNA分子都分配到同一个子细胞中时，“含32P的子细胞的数量最少”，是1个细胞，两个子一代细胞产生的四个子二代细胞中为2个；当4条杂合双链DNA分子分别分配到不同的子二代细胞中时，“含32P的子细胞的数量最多”是2个，两个子一代细胞产生的4个子细胞，最多是4个。
　　
　　本题是要推理出“4次有丝分裂”后“含32P的子细胞的数量最少和最多”，根据上述推理可知，无论细胞进行多少次分裂，“含32P的子细胞的数量最少”都是2个。同时可以推理出第三次分裂得到8个子三代细胞，“含32P的子细胞的数量最多”是8个。是否可以由此推理出第四次分裂得到16个子三代细胞，“含32P的子细胞的数量最多”是16个呢?第n次分裂得到2n个子N代细胞，“含32P的子细胞的数量最多”是2n个呢?其实不是的。
　　因为由“二对同源染色体”和“核DNA都已用32P标记”推理得出：亲代细胞中共4条染色体，即4条核DNA分子，亲代细胞中共含有8条32P标记的脱氧核苷酸链。也就是说第四次分裂得到16个子三代细胞，“含32P的子细胞的数量最多”还是8个，第n次分裂得到2n个子N代细胞，“含32P的子细胞的数量最多”也是8个。
　　所以，本题的答案是B，而不是A。
　　
　　2　背景高考题原型的追溯和启示
　　
　　上例题可能是近年内出现的，但与之相关的高考题早就出现过，比较典型的有两道题。
　　
　　2.1高考题原型之一
　　2006年全国统一考试理科综合能力测试(北京卷)：用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期一个细胞中的染色体总条数和被35P标记的染色体条数分别是(　)
　　A　中期20和20、后期40和20
　　B　中期20和10、后期40和20
　　C　中期20和20、后期40和10
　　D　中期20和10、后期40和10
　　
　　命题特点是将“DNA半保留复制特点”和“第二次有丝分裂的中期和后期的特征”两个知识点综合起来，考查染色体和姐妹染色单体的标记数目，没有考查非姐妹染色体的随机分配，答案是A。
　　
　　2.2高考题原型之二
　　2007年广东高考题39(1)：在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生交换。实验表明，交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂交换。图3是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图，其中D和d，E和e，F和f表示某对同源染色体上的三对等位基因。
　　(1)请问该细胞在发生有丝分裂交换后，产生几种基因型的子代表皮细胞?并分别写出基因型。
　　这题考查的知识点有两个：一是有丝分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交换对应部分后，着丝点分裂，姐妹染色单体分离，非姐妹染色体随机分配到两个子细胞中；另一个知识点是基因与染色体的平行行为。答案是：2种或1种(即有2种可能，一种可能出现2种基因型，一种可能出现1种基因型)。DdEeFF(即DEF／deF)和DdEeff(即DEf／der)；或DdEeFf(即DEF／def和DEf／deF)。
　　从以上两道高考题考查内容和命题特点可以看出，考查的虽然是书本的基础知识和基本技能，但都是多个知识点的整合，对学生的知识迁移能力的要求比较高，充分体现高考的能力立意。这也将教师平时命制模拟试题或训练题的要求定位在一定高度，启示命题一定要考虑到试题的思维量，要注重学生灵活运用基础知识解决问题的能力。
　　
　　3　变式训练题的编制
　　
　　就本文例题而言，至少可以从3个角度编制变式训练题。
　　
　　3.1改变实验数据，巩固推理方法
　　变式一：现将含有10对同源染色体且核DNA都已用32P标记的一个细胞，放在不含32P的培养基中培 养，若该细胞连续进行4次有丝分裂，则含印的子细胞的数量最少为_____个和最多______个。若该细胞连续进行，6次有丝分裂，则含32P的子细胞的数量最多_____个分别是(不考虑交叉互换)。
　　答案：2 16 40。
　　
　　3.2改变题干情境，拓宽解题思路
　　变式二：不同细胞的细胞周期长短不一。利用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养某种细胞(染色体数为4对)一段时间后，再移至普通培养基中进行培养，不同时间间隔取样，进行放射显影，在显微镜下观察计数，统计被标记细胞的百分数，得到相关数据如图4所示。
　　A　被标记细胞x开始进入分裂期
　　B　细胞x着丝点开始分裂，被标记的细胞数目在增加
　　C　细胞x分裂成两个细胞；
　　D　100％的细胞被标记，又开始进入分裂期
　　E　被标记细胞的比例在减少
　　F　被标记细胞的数目在减少
　　试回答：实验过程中，细胞内被标记的物质是_____。被标记细胞的比例减少的原因是_____，被标记细胞的数目减少的原因是_____。
　　解析及答案：被标记的物质是DNA。依据DNA半保留复制的特点，子细胞中被标记的染色体数最多为16条，被标记的子细胞数最多为16个，随着细胞分裂次数增多，子细胞数目超过16个以后，被标记的细胞的百分比将减少。随着细胞分裂次数增多，被标记的细胞开始衰老和凋亡，被标记的细胞数目也会逐渐减少。
　　这种变式训练的目的是开拓学生视野，并让学生体验细胞和生命的动态变化的观点。
　　
　　3.3改变研究对象，领悟思维共性
　　变式三：现有一杂合的黑色雌鼠，其卵巢内成熟的初级卵母细胞中共有20个黑色基因，经减数分裂后，最多或最少能形成含白色基因的卵细胞分别为_____个和_____个。
　　答案：10　0。
　　减数分裂过程中也有最多或最少的问题，因为基因在分配到配子中的过程中有随机性。杂合的黑色雌鼠的基因型为Aa，“成熟的初级卵母细胞中共有20个黑色基因”说明共有10个卵原细胞，1个卵原细胞产生一个卵细胞，则共形成10个卵细胞，A与a基因分离后，分别进入子细胞中，最多是10个卵细胞中都有a基因，最少0个卵细胞中有a基因。这道变式题可以让学生继续思考“还有哪些生理过程中会出现最多或最少的问题”，从而领悟思维方法，学会举一反三，触类旁通。
　　经历上述的教学实践活动，习题的训练和讲评并不是越多越好，也不是越难越好。有时教师需要讲清楚、讲透彻一道典型试题，想方设法引导学生真正地理解重难点知识，并在此基础上进行变式拓展训练，使得学生获得超越题目本身的思维方法体验，从而真正提高学生的思维能力。