例析考查科学思维的2026年高考生物真题的解题突破

 

纪磊　沈舰

摘要：以2026年高考生物部分真题为例，分析了科学思维素养考查的发散性和批判性、论证性和递进性、严谨性和迁移性，阐述了解题策略，以期为新高考的复习备考提供借鉴和启示.

“科学思维”是指运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力，如能够基于生物学证据和逻辑，运用比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等方法、以及批判性思维、创造性思维，探讨、阐述生命现象及规律，审视或论证与生物学有关的社会学科学议题.《普通高中生物学课程标准(2017年版2025年修订)》将科学思维素养水平划分为3个依次递进的水平.其中批判性思维(素养水平3)是科学思维的最高层级，具有理性、反思性和论证性.它既是人的一种高层次思维，也是一种综合性的、个体必不可少的关键能力和必备品质，它指导着我们的认识和实践.

SOLO分类理论(Structure of the Observed Learning Outcome)即“可观察的学习成果结构”,是Biggs建立于认知发展理论基础上，用于评价学生回答问题时的思维结构的理论.该理论聚焦于学生解决问题时的不同类型的思维结构水平，根据科学思维的复杂程度，将科学思维划分为5种类型，包括前结构(Pre-structural, P)、单点结构(Uni-structural, U)、多点结构(Multi-structural, M)、关联结构(Relational, R)和扩展抽象结构(Extended Abstract, E).前结构水平、单点结构水平和多点结构水平侧重于知识量的变化，而关联结构水平和抽象拓展结构水平侧重于知识质的变化.其中，前结构水平和单点结构水平的学生处于概念学习进阶的低水平(经验、映射)阶段；多点结构水平的学生处于概念学习进阶的中间过渡水平(关联)阶段；关联结构水平和抽象拓展结构水平的学生处于概念学习进阶的高水平(系统、整合)阶段.

将SOLO分类理论和科学思维水平进行关联构建SOLO试题分析模型，如表1所示.

一、以X、Y染色体的同源区段的基因传递规律为载体，考查思维的发散性和批判性

例1 (2026河南卷15)番木瓜有雌株(XX)、雄株(XY)和雌雄同株(XY^h)三种类型，XY^h型可自花传粉也可异花传粉，Y^hY^h型的胚死亡.某果园种植有XX型和XY^h型的植株，理论上子一代植株的类型及比例可能为( ).

A.XX∶XY^h=3∶5 B.XX∶XY^h=5∶3

C.XX∶XY^h=5∶11 D.XX∶XY^h=11∶5

考向分析此题主要考查结构不良情境下的自由交配问题，考查水平为科学思维水平3.

解法一基于学科思维：亲本为雌株(XX)和雌雄同株(XY^h),存在两种交配可能：①自花传粉：XY^h自交，子代基因型及比例为XX∶XY^h∶Y^hY^h=1∶2∶1,Y^hY^h胚胎致死，存活子代：XX∶XY^h=1∶2;②异花传粉：XX(雌)×XY^h(雄),子代基因型及比例：XX∶XY^h=1∶1(均存活).实际子代比例必然在这两个区间之间，即XX占比在1/3～1/2之间，四个选项只有A选项符合题意.

解法二基于数学思维：一个随机(自由)交配的群体，母本为XX和XY^h,父本只能是XY^h.列出棋盘格如下：父本产生的精子X∶Y^h必然为1∶1,母本产生的卵细胞X∶Y^h=a∶b, 且a>b.子一代中基因型XX∶XY^h的比值为a∶(a+b),该比值必小于1,所以排除B和D.由选项C比例推知a∶b=5:6,直接排除.选项A中a∶b=3:2,符合要求.答案：A.

例2 (2026陕晋青宁卷16)某单基因遗传病的致病基因位于X、Y染色体的同源区段.图1为该病某家族系谱图，Ⅱ₂不携带致病基因，不考虑突变.下列叙述错误的是( ).

图1某家族系谱图

A.Ⅱ₄是否患病与其性别无关

B.Ⅱ₁的致病基因一定位于其X染色体上

C.Ⅱ₃配偶若为患者，子女基因型有5种可能

D.Ⅲ₃与正常配偶生出患病女孩的概率低于患病男孩

考向分析此题主要考查X、Y染色体的同源区段的单基因遗传系谱图的分析以及X、Y染色体非姐妹染色单体的互换，考查水平为科学思维水平2.

解题突破基于学科思维：Ⅱ₂不携带致病基因，若致病基因为隐性基因，则Ⅱ₂的后代均含有显性的正常基因，不可能患病，所以致病基因为显性基因.设相关基因为A、a, 则I₂的基因型为X^AX^–,I₁的基因型为X^aY^a,Ⅱ₄是男或女都会患病，与性别无关，A正确；据A分析，I₂的基因型为X^AX^–,I₁的基因型为X^aY^a,则Ⅱ₁的基因型为X^AY^a,致病基因一定位于其X染色体上，B正确；Ⅱ₃的基因型为X^AX^a,其配偶若为患者，配偶可能的基因型为X^AY^a、X^aY^A、X^AY^A,则子女基因型有X^AX^A、X^AX^a、X^AY^a、X^aY^a、X^AY^A、X^aY^A、X^aX^a共7种可能，C错误；I₁的基因型为X^aY^a,故Ⅱ₁的基因型为X^AY^a,Ⅱ₂不携带致病基因，则基因型为X^aX^a,但Ⅲ₃患病，则其基因型只能为X^aY^A,且不考虑突变，说明Ⅱ₁在形成配子过程中发生了同源染色体非姐妹染色单体的互换，产生了Y^A的配子，故Ⅲ₃(X^aY^A)与正常女性(X^aX^a)婚配，子代中女孩全正常，男孩全患病，D正确.答案：C.

二、以两对独立遗传的基因的相互作用为情境，考查思维的论证性和递进性

例3 (2026河南20)水稻A基因启动子区域存在两种突变类型(A₁、A₂),导致A基因表达量改变.为探究水稻穗型与A基因表达量之间的关系，研究人员以基因型为A₁A₁(小穗)与A₂A₂的植株为亲本杂交，获得的F₁自交，F₂中表型及其比例为小穗∶中穗∶大穗=1∶2∶1.回答下列问题：

(1)A基因的遗传__(填“遵循”或“不遵循”)分离定律，A₂A₂的表型为__.

(2)为探究F₂三种表型材料中A基因表达量的差异，研究人员提取mRNA,进行__,用PCR进行检测，发现A₂A₂植株中A基因表达量高于A₁A₁植株.据此推测，出现中穗性状的原因是__.

(3)水稻的稻瘟病抗性受一对等位基因B、b控制，并与A基因表达量相关.为探究水稻穗型与稻瘟病抗性的遗传关系，研究人员进行三组杂交实验，杂交组合及结果如表2所示(F₁自交得F₂).

组别	亲本	F1表型及比例	F2表型及比例
①	大穗抗病×大穗感病	全为大穗抗病(M)	大穗抗病∶大穗感病=3∶1
②	大穗抗病×小穗感病	全为中穗中抗病(G)	大穗抗病∶中穗中抗病∶小穗感病=1∶2∶1
③	M×小穗感病	中穗中抗病∶中穗感病=3∶1

已知控制水稻穗型与稻瘟病抗性的基因独立遗传，抗病只出现在大穗植株，中抗病只出现在中穗植株.据表分析，抗病对感病为__(填“显性”或“隐性”);G的基因型为__;组②和组③的亲本中，小穗感病的基因型分别为__、__.基因型A₁A₂Bb的植株自交，子一代中感病植株占比为__.

答案：(1)遵循 大穗

(2)逆转录 A₁A₂植株中A基因的表达量介于A₁A₁和A₂A₂之间，因此表现为中穗

(3)显性 A₁A₂BB A₁A₁BB A₁A₁Bb 7/16

考向分析此题以探究两对基因的位置关系及相互作用情境为载体，考查了论证分析、判断评价、设计方案、得出结论等科学思维，考查水平为科学思维水平3.

解题突破第(3)小问，已知控制水稻穗型与稻瘟病抗性的基因独立遗传，抗病只出现在大穗植株，中抗病只出现在中穗植株，说明小穗均为感病，即表型有大穗抗病(A₂A₂B_)、中穗中抗病(A₁A₂B_)、大穗感病(A₂A₂bb)、中穗感病(A₁A₂bb)、小穗感病(A₁A₁_ _).根据第①组实验，亲本抗病×感病，F₁全为抗病，F₂抗病∶感病=3∶1,说明抗病对感病为显性；第①组M的基因型为A₂A₂Bb, M与小穗感病杂交后代全为中穗(A₁A₂),且中抗病∶感病=3∶1,符合Bb×Bb的分离比，因此第③组亲本小穗感病基因型为A₁A₁Bb.第②组亲本大穗抗病(A₂A₂B_)×小穗感病(A₁A₁_ _),F₁全为中穗中抗病G(A₁A₂B_),F₂表型比为大穗抗病∶中穗中抗病∶小穗感病=1∶2∶1,说明G的基因型为A₁A₂BB,因此亲本小穗感病基因型为A₁A₁BB.A₁A₂Bb自交，根据题意，所有A₁A₁(小穗)都感病，A₂A₂bb、A₁A₂bb也为感病，感病植株比例为：1/4×1(A₁A₁_ _)+1/4×1/4(A₂A₂bb)+1/2×1/4(A₁A₂bb)=7/16;或者用减法：F₂中抗病(A₂A₂B_)占3/16,中抗病(A₁A₂B_)占6/16,因而感病占1-3/16-6/16=7/16.

例4 (2026山东23)某二倍体昆虫的性别决定方式为XY型，其体色由2对等位基因A、a和B、b控制.研究发现，有基因B时，表现为黑身；无基因B时，是否表现为黑身与基因A、a的组成有关.现有该种昆虫的黑身品系Ⅰ和灰身品系Ⅱ,同一个品系内雌雄个体交配，子代均为纯合子(只含等位基因中的一种基因视为纯合子).为进一步探究体色的遗传规律，进行了如图2所示的杂交实验.然后利用DNA分子杂交技术检测F₂所有雄性个体中控制体色的全部基因，实验结果表明F₂雄性群体中只有6种基因型，如图3所示.不考虑致死、突变及染色体互换.

图2昆虫体色杂交实验流程

图3 F₂雄性体色基因检测结果

(1)据图分析，基因A、a位于__(填“常”或“X”)染色体上.图2中雄性亲本的基因型为__或__.

(2)某雄性个体与图2中的F₁雌性个体杂交，子代中黑身个体所占比例为7/8,则该雄性个体可能的3种基因型为__.

(3)以黑身品系Ⅰ、灰身品系Ⅱ和基因型为图3中①～③的个体为实验对象，通过1次杂交实验确定黑身品系Ⅰ中雌性个体的基因型.

实验方案：用品系__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)中的个体与基因型为__(填“①”“②”或“③”)的个体杂交.预期结果及结论：若子代全为黑身，则黑身品系Ⅰ中雌性个体的基因型为__.

参考答案:(1)常 AAX^BY aaX^BY

(2)AAX^BY、AaX^BY、aaX^BY

(3)Ⅱ ① AAX^BX^B

考向分析此题主要考查结构不良情境下伴性遗传与常染色体遗传的综合分析，以及基因互作与表型推断.以二倍体昆虫体色遗传探究实验为载体，结合DNA分子杂交的实验检测结果，考查了模型构建、演绎推理、实验设计、证据分析等科学思维，要求依托杂交结果与分子检测证据完成遗传规律推导，考查水平为科学思维水平3.

解题突破(1)根据图2,F₂雌雄均为黑身：灰身=3∶1,可初步判断两对基因中一对位于常染色体上，另外一对可能在X上.再根据图3信息可知，F₂雄性群体中仅含有B或b, 而等位基因A、a含有3种情况(AA、Aa、aa),由此推断，B、b位于X染色体，A、a位于常染色体上，F₂雄性群体中6种基因型为：AAX^BY、AaX^bY、AaX^BY、AAX^bY、aaX^BY、aaX^bY,因此能推出F₁是Aa; 雌性是X^BX^b.因为亲本P灰身是X^bX^b,所以P雄性为X^BY,F₁均为Aa, 则双亲是AA或aa.图2中雄性亲本的基因型为AAX^BY或aaX^BY,雌性亲本基因型为aaX^bX^b或AAX^bX^b.

(2)根据图3 F₂雄性有6种基因型，可反推F₁雌雄个体的基因型分别为AaX^BX^b和AaX^bY,AaX^bY表型为黑身，据此可推测F₂灰身基因型为AA、aa与X^bX^b、X^bY的组合，比例为1/4=1/2×1/2,与甲的实验结果相吻合.若某雄性个体与图2中的F₁雌性个体(AaX^BX^b)杂交，子代中黑身个体所占比例为7/8,则灰身为1/8=1/2×1/4,则该雄性个体可为AAX^BY、AaX^BY、aaX^BY.

(3)根据(1、2)分析可知，图3中①～③的个体基因型为AAX^BY、AaX^bY、AaX^BY,图2中雄性亲本的基因型为AAX^BY或aaX^BY,则黑身品系Ⅰ雌性基因型为AAX^BX^B或aaX^BX^B,由于黑身品系Ⅰ雌性个体均为X^BX^B,有基因B时，表现为黑身，其杂交子一代均为黑身，无法判断黑身品系Ⅰ中雌性个体的基因型，所以要根据品系Ⅱ进行间接的判断.图2中灰身品系Ⅱ雌性个体基因型为aaX^bX^b或AAX^bX^b.若通过1次杂交实验确定黑身品系Ⅰ中雌性个体的基因型，则需要①AAX^BY与Ⅱ中的雌性个体杂交，当黑身品系Ⅰ雌性基因型为AAX^BX^B,灰身品系Ⅱ雌性个体基因型为aaX^bX^b,与①杂交，杂交子代基因型为AaX^BX^b、AaX^bY均为黑身；当黑身品系Ⅰ雌性基因型为aaX^BX^B,灰身品系Ⅱ雌性个体基因型为AAX^bX^b,与①杂交，杂交子代基因型为AAX^BX^b(黑身)、AAX^bY(灰身).根据两组杂交实验结果表明，黑身基因除了有基因B是表现为黑身，另一组基因Aa杂交是也表现为黑色.

三、以基因表达载体的构建中对载体和目的基因进行同聚物加尾等素材，考查思维的严谨性和迁移性

例5 (2026山东卷25节选)小鼠基因W编码的蛋白质可调节脂肪代谢.研究人员将基因W转入酵母菌并使其稳定表达，实现了该蛋白的高效合成.该过程中用到末端脱氧核苷酸转移酶(TdT),该酶不需要模板，可在DNA的3′端随机添加4种脱氧核苷酸，若只提供1种脱氧核苷酸，则连续添加多个该种脱氧核苷酸，称为同聚物加尾.相关信息如图4所示.

图4限制酶位点与同聚物加尾原理

(2)研究人员选取2种限制酶切开载体，再用TdT分别对基因W和切开的载体进行同聚物加尾，然后将两者连接；若载体酶切后产生的黏性末端为5′端突出，则需先用DNA聚合酶补平后再进行同聚物加尾.因后续研究还需要用这2种限制酶将基因W从重组载体中切下，据图4分析，应选取的2种限制酶为__.

(3)基因W和载体两者的同聚物尾配对后形成的重组载体存在部分单链区，为构建完整重组载体需要的2种酶是__,该过程中__(填“需要”或“不需要”)添加引物，原因是__.

答案：(2)PstⅠ、XhoⅠ

(3)DNA聚合酶、DNA连接酶 不需要 同聚物尾配对后存在可直接延伸的3′端，DNA聚合酶可直接从该末端延伸合成互补链，无需引物起始

考向分析此题主要考查结构不良情境下的基因表达载体的构建方法的灵活应用，考查了论证分析、批判性思维等科学思维，考查水平为科学思维水平3.

解题突破第(2)问，选取2种限制酶切开载体，首先排除SalI,因为基因W内部存在它的识别切割序列.只能选PstI和XhoI.理由如下：PstI切开后突出的是3’端黏性末端，XhoI切开后，产生的是5′端突出的黏性末端，由题意可知，若载体酶切后产生的黏性末端为5′端突出，则需先用DNA聚合酶补平后再进行同聚物加尾.补齐后，3′端还要进行同聚物加尾处理，而且加尾后的突出序列是同一种核苷酸形成的，并且还能够与基因W经过加尾后的突出序列相互配对才行.另外，还有很重要的一点：重组载体还能够被原来的两种限制酶PstI和XhoI识别，即重组载体上含有这两种酶的识别序列，才能把基因W完整切下来.

来源：纪磊,沈舰.例析考查科学思维的2026年高考生物真题的解题突破[J].中学生理科应试,2026,(9):60-64.