教学重难点的突破策略 [“细胞质遗传”的难点分析及突破]

　　在人民教育出版社出版的《 全日制普通高级中学生物教科书（选修）》中，“细胞质遗传”是安排在孟德尔遗传定律之后的一个重要内容，是对细胞核遗传的补充。通过本节内容的学习，可以使学生对生物遗传的物质基础形成更加全面的认识。教学实践表明，本节的教学难点有两处：一是细胞质遗传与母系遗传的关系，有许多学生把细胞质遗传等同于母系遗传；二是教材中关于母系遗传的表述，不少学生认为教材中“F1总是表现出母本性状”的表述与紫茉莉花斑枝条上的花做母本，其后代产生三种植株的事实相矛盾。那么到底是教科书不够严谨，还是学生的理解存在偏差呢？看来，本节的教学难点及突破仍是一个值得探讨的问题。
　　一、难点解析
　　1．细胞质遗传并非都是母系遗传
　　细胞质遗传现象的发现最早可追溯到1909年，德国学者科伦斯（Carl Correns）和鲍尔（Baur）分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。后来的研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征，因而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。
　　20世纪80年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA分子标记应用于细胞质遗传研究，从DNA分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。据研究表明，在所有高等真核生物中，线粒体DNA一般表现为母系遗传的特征，包括人类、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个**、大麦和黑麦的属间**、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA是父系遗传的。在被子植物中，对近60个物种的质体DNA的遗传研究，发现大多数表现为母系遗传特征，而其中20％的物种中存在着双亲遗传的现象，紫花苜蓿、胡萝卜等植物表现为典型的父系遗传特征。与被子植物相比，大多数裸子植物的质体DNA则表现为父系遗传特征。
　　可见，细胞质遗传表现为多种形式的复杂性，没有一种简单的机制去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，而不能代表细胞质遗传的全部内容。随着分子生物学技术的发展和应用，为人们对细胞质遗传规律的研究和认识提供了强有力的手段，科学家们已揭示出了生物细胞质DNA遗传的新规律和新现象，在细胞质遗传方面表现为单亲的母系遗传、父系遗传及双亲遗传多种形式，大大丰富和逐步完善了细胞质遗传研究的内容。[1]
　　2．下定义不同于作诠释
　　下定义和作诠释是在编写教材时经常用到的、极易混淆的两种逻辑学概念。所谓下定义，就是用准确、简练、概括的语言说明事物本质的一种说明方法。[2]例如“基因是有遗传效应的DNA片段”就运用了下定义的说明方法。其中，定义项“有遗传效应的DNA片段”是对被定义项“基因”的本质特征的揭示。而作诠释，则是对事物或事理的某些性质和特点进行适当解释的一种说明方法。有些被说明的事物经过下定义，读者理解起来感到困难，甚至产生误解，这就需要采用作诠释的方法。例如对“细胞分化”这一概念，教材是这样表述的：“在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。”在这段话中，首先用了下定义的方法概括了细胞分化的本质，然后用作诠释的方法对细胞分化做了进一步的说明。
　　下定义与作诠释的区别是多方面的：下定义要揭示事物的本质特征，并且定义项的外延与被定义项的外延必须是全同的 [3]；而作诠释并不要求从本质上去揭示概念，只要揭示概念的一部分内涵就可以了，并且解释的对象与做出的解释外延也可以不相等。例如“细胞质遗传”这节内容，教材在介绍了紫茉莉花斑植株的杂交结果后，这样表述细胞质遗传的特点，“从上述杂交实验的结果可以看出，紫茉莉F1植株的颜色，完全取决于种子产生于哪一种枝条，而与花粉来自哪一种枝条无关。也就是说，F1的性状，完全是由母本决定的。像这样具有相对性状的亲本杂交，F1总是表现出母本性状的遗传现象，叫做母系遗传”。教材中这句话是采用了下定义还是作诠释的说明方法呢？若是下定义，那么根据下定义说明方法的特点，定义项和被定义项的外延必须是全同的，即F1总是表现出母本性状的遗传现象就一定是母系遗传；反过来，母系遗传的F1也总是表现出母本性状。事实是否如此呢？我们知道，椎实螺外壳的遗传，其子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，这是由核基因的产物积累在卵细胞中所决定的，生物学上称之为母性影响，而不是母系遗传。再如，本节内容中紫茉莉花斑植株的花做母本，其F1除了花斑植株，还出现了绿色和白色两种不同于母本的植株。可见，F1总是表现出母本性状的遗传现象，并不一定是母系遗传，而母系遗传的F1也不一定仅表现出母本性状。因此，教材中的表述不是给母系遗传下定义，而是以作诠释的方式介绍了母系遗传的现象。
　　可见，学生把教材中对母系遗传的诠释当做严格的下定义，从而得出“‘母系遗传’与‘F1总是表现出母本性状’的外延有全同关系，因此具有母系遗传特征的紫茉莉花斑枝条上的花做母本，F1必定是与母本一样的花斑植株”等一系列逻辑推理，直至与F1产生三种植株的事实相矛盾，从而断定“F1总是表现出母本性状”的表述错误。殊不知，他们在推理的源头就错了。
　　综上所述，混淆了细胞质遗传与母系遗传以及误解了教材中关于母系遗传现象的表述导致本节内容难点的产生。
　　二、难点突破
　　1．引发认知冲突
　　任何学科体系的构建都离不开众多学科概念，概念混淆和错位是概念学习中常见的错误。如何使学生从错误概念向正确概念转变，是科学教育界研究的热点问题。对于有些同学认定细胞质遗传就是母系遗传以及F1总是表现出母本性状的遗传就是母系遗传的错误理解，教师不必急于纠正，可以提供一些与他们的理解相矛盾的事实，如Erickson和Kemble在双子叶的甘蓝型油菜中发现了线粒体DNA父系遗传，Ohba等观察到日本柳杉中质体DNA表现为双亲遗传，椎实螺子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，但不是母系遗传等，引导学生认识到先前理解的错误，从而转向正确理解细胞质遗传的本质及与母系遗传的关系。
　　2．绘制概念图表
　　为了能更直观地把握细胞质遗传、母系遗传和F1的表型之间的关系，还可以通过绘制概念图来解决这一问题。所谓概念图，实质上就是用于组织和表征知识信息的工具，它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念和命题连接，这就形成了关于该主题的概念图。
　　对于细胞质遗传与母系遗传、母系遗传与F1的关系，教学中首先指出细胞质遗传的本质是生物性状通过细胞质内的遗传物质控制的遗传方式，主要表现为母系遗传，但也有少数表现为父系遗传和双亲遗传（如图1），F1与母本性状一致并不一定是母系遗传（如图2），然后以概念图的方式展示这些概念之间的关系，则细胞质遗传、母系遗传和F1的表型三者之间的关系就一目了然了。
　　以上是笔者对本节内容难点形成的看法及采取的对策。当然，本节内容的教学难点与重点并不完全一致，在教学中不能花费太多时间，因此探讨巧妙突破难点、进行有效教学的策略仍是摆在我们教学工作者面前的重要课题。
　　（作者单位：占芳龙，都昌三汊港中学，江西 都昌，332600；吴笑臣，赣南师范学院化生学院，江西 赣南，341000）
　　
　　参考文献：
　　［1］田志宏．细胞质遗传并非都是母系遗传［J］．生物学通报，1999（1）：14-15.
　　［2］曾树银．如何区分下定义与作诠释［J］．南京师范大学文学院学报，1999（6）：5.
　　［3］金岳霖．形式逻辑［M］．北京：人民出版社，2005：57.