科學創新試題　有效考查能力

王守民

一、原題呈現

新課標全國卷Ⅰ。29.（10分）根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現后需要確定該病毒的類型。假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換，請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出（1）實驗思路，（2）預期實驗結果及結論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）

二、參考答案

1.實驗思路 甲組：將宿主細胞培養在含有放射性標記尿嘧啶的培養基中，一段時間后接種新病毒。培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養基中，一段時間后接種新病毒，培養一段時間后收集病毒檢測其放射性。

2.預期結果及結論 若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；若乙組收集的病毒有放射性，甲組無，則為DNA病毒。

三、在考查生物科學能力方面的作用

1.理解能力 病毒只有依賴活細胞才能完成復制和繁殖，即病毒只有依賴活細胞里的原料如堿基、能量和相關酶等條件才能實現自己的“表達”，這個表達即“基因指導蛋白質的合成”，本題是基于T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗的方法和思路，這就要求學生對實驗的原理、思路、方法步驟、結果和結論有充分的理解和把握，再借助實驗的思路和技巧來設計本題實驗的思路和預測結果及結論。同時要充分理解DNA和RNA的主要區別在于五碳糖和含氮堿基的不同，本題能充分考查學生的核心素養。

2.實驗和探究能力 根據題目信息分析實驗目的、性質、實驗變量、遵循原則、設置對照、方法步驟、預測結果和總結結論。

（l）實驗目的：確定一種新病毒的類型是DNA病毒還是RNA病毒，以便分析實驗性質。

（2）實驗性質：是探究性實驗，還是驗證性實驗，以便確定實驗結果和結論是只有正確的一項，還是有多種情況存在。

（3）實驗變量：自變量是放射性同位素標記的物質為尿嘧啶還是胸腺嘧啶，用來設置對照實驗；因變雖是子代病毒是否有放射性，做為實驗檢測的指標；其他條件均屬于無關變量，要嚴格控制使其適宜且相同。

（4）遵循的實驗原則：有對照性原則、單因子變量原則和等量性原則等。

（5）設置對照：用自變量來處理相同的實驗材料，本實驗分別用放射性同位素標記的胸腺嘧啶和尿嘧啶培養宿主細胞，再用培養的宿主細胞培養病毒，形成對照實驗。

（6）實驗方法：根據題目要求，本實驗必須使用同位素標記法和對比（相互對照）實驗。

（7）實驗步驟：需要遵循實驗設計的原則，科學合理地安排實驗順序，達到實驗的日的，即甲組將宿主細胞培養在含有放射性標記尿嘧啶的培養基中，一段時間后接種新病毒，培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性；乙組將宿主細胞培養在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養基中，一段時間后接種新病毒，培養一段時間后收集病毒并檢測其放射性。

（8）預測結果和結論：實驗結果和結論的描述必須準確全面，不能只預測實驗組而不關心對照組，否則是不能得出科學合理的結論的，本實驗的結果和結論是甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；乙組收集的病毒有放射性，甲組無，則為DNA病毒。

3.獲取信息的能力 其重要的含義包括能從提供的材料中獲取并運用相關的生物學信息，結合所學知識解決相關的生物學問題。在本題中根據題意可以獲取多種解題信息，并運用于解題過程。

（l）根據題目中“假設在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換”，可以分析得出本實驗設計中要求用堿基種類來檢測是DNA還是RNA，而不是選擇核糖還是脫氧核糖來加以區別，因此確定該實驗的自變量是同位素標記的胸腺嘧啶還是尿嘧啶。

（2）根據題目中“請利用放射性同位素標記的方法”，可知該實驗方法是同位素標記法，實驗的因變量是子代病毒是否有放射性。

（3）根據題目中“以體外培養的宿主細胞等為材料”，結合T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗，可以聯想到應該借鑒其實驗的思路和步驟，用精煉的語言進行描述即可。

（4）根據題目中“設計實驗以確定一種新病毒的類型”，可以確定該實驗的目的是確定一種新病毒的類型是DNA病毒還是RNA病毒，還可以確定該實驗的性質是探究性實驗而非驗證性實驗，進而可確認實驗結果和結論不是只有正確的一項，而是多種情況要分類討論。

（5）根據題目中“要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組”，可以明確該實驗應設置甲乙兩組對比實驗，而沒有空白對照。

4.綜合運用能力 能夠理論聯系實際，綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的一些生物學問題。

本題實際上涉及的知識內容很多，其中包括DNA和RNA的組成、病毒的分類、病毒的生活方式、病毒的培養和標記、病毒的危害、病毒在遺傳學中的作用以及細胞的培養等相關知識，根據該題日的要求，（1）將DNA和RNA的含氮堿基組成不同轉化為同位素標記的物質是胸腺嘧啶還是尿嘧啶，把枯燥理論和實驗實際結合起來，充分體現理論聯系實際；（2）借助同位素標記法和對照實驗的設計來解決確定病毒類型的問題，充分體現綜合運用所學知識解決自然界和社會生活中的生物學問題。

（收稿日期：2024-02-10）