1、1,余杭高級中學(xué) 吳江林,試題的設(shè)計與說明,2,試題介紹,某同學(xué)通過學(xué)習(xí)肺炎雙球菌的體內(nèi)和體外轉(zhuǎn) 化實驗認(rèn)識到：R型菌能轉(zhuǎn)化為S型菌的原因 是在S型菌體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”DNA。那么， S型菌能轉(zhuǎn)化為R型菌嗎？如果能，則R型菌 體內(nèi)的“轉(zhuǎn)化因子”又是什么呢？他設(shè)計了兩 個模仿格里菲思和艾弗里的實驗來探究這個 問題。 材料：肺炎雙球菌的兩個品系：S型菌若干， R型菌若干；小鼠若干；固體培養(yǎng)基； 蒸餾水。 儀器：培養(yǎng)皿若干；一次性注射器若干；細 菌分離設(shè)備（可將細菌的各種物質(zhì)分 離開來）、酒精燈、試管等。,第一題,3,試題介紹,實驗一：探究R型菌體內(nèi)是否有“轉(zhuǎn)化因子”。 （1）實驗步驟： 將R型菌注

2、入小鼠體內(nèi)，小鼠正常。 將S型菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠得敗血癥死亡。 將加熱殺死后的R型菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠 正常。 將活的S型菌和加熱殺死后的R型菌混合后注 入小鼠，小鼠得敗血癥死亡。 （2）實驗結(jié)果：中的小鼠不死，說明S型菌 不能轉(zhuǎn)化為R型菌。 （3）實驗結(jié)論：R型菌體內(nèi)沒有“轉(zhuǎn)化因子”。 你認(rèn)為該同學(xué)的實驗結(jié)論證據(jù)充足嗎？如不充足，應(yīng)補充什么實驗步驟才能得出正確結(jié)論？,第一題,4,試題介紹,實驗二：探究“轉(zhuǎn)化因子”的化學(xué)本質(zhì)。 假設(shè)通過上述補充實驗觀察到了S型菌轉(zhuǎn)化為 R型菌的現(xiàn)象，他又模擬艾弗里的實驗來探究 R型菌體內(nèi)的“轉(zhuǎn)化因子”是什么物質(zhì)？ （1）實驗原理： 。 （2）實驗步驟： 將R

3、型菌分離后得到了它的DNA，蛋白質(zhì)， 糖類、脂類物質(zhì)。 將等量的培養(yǎng)基分裝于A、B、C、D四個培 養(yǎng)皿中，在A培養(yǎng)皿中接種活的S型菌和R型 菌的DNA，在B培養(yǎng)皿中接種活的S型菌和R 型菌的蛋白質(zhì)，在C培養(yǎng)皿中接種活的S型 菌和R型菌的多糖，在D培養(yǎng)皿中接種活的,第一題,5,試題介紹,S型菌和R型菌的脂類物質(zhì)，將A、B、C、D放 入25恒溫箱中培養(yǎng)，一天后觀察培養(yǎng)皿中 的菌落形態(tài)特征。 （3）實驗結(jié)果：A和B均出現(xiàn)了光滑型和粗糙 型菌落，C和D中只出現(xiàn)了光滑型菌落。 （4）實驗結(jié)論：R型菌的DNA和蛋白質(zhì)均為 “轉(zhuǎn)化因子” 我們認(rèn)為該同學(xué)的實驗結(jié)果有誤，可能的原因是： 、 。 、 。 、 。,

4、第一題,6,試題介紹,第二題,變形蟲是單細胞的原生動物，是一種 良好的實驗材料。實驗甲為科學(xué)家利 用變形蟲的拆開和重組實驗來研究細 胞的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；實驗乙為S同 學(xué)利用變形蟲放射性標(biāo)記實驗研究遺 傳信息傳遞途徑的實驗。根據(jù)圖示回 答下列問題：,7,第二題,試題介紹,8,試題介紹,第二題,（1）實驗甲的結(jié)果說明了 。 （2）根據(jù)實驗乙的實驗結(jié)果，S同學(xué)認(rèn)為 可以得到結(jié)論：RNA分子先在細胞核中 合成，然后到達細胞質(zhì)中。經(jīng)過討論，同 學(xué)們認(rèn)為實驗乙的A組實驗中，細胞質(zhì)中 出現(xiàn)放射性可以有二種解釋，除了結(jié)論 外，還可認(rèn)為是 ， 現(xiàn)請你利用現(xiàn)有材料對實驗乙進行改進， 使該結(jié)論變得唯一。（仿照實驗

5、乙，畫出 實驗過程，并用文字在圖形旁作必要說明） （3）在實驗乙中，能否將用同位素標(biāo)記尿 嘧啶改為同位素標(biāo)記胞嘧啶？為什么？ 。,9,第二題,（4）在實驗乙的基礎(chǔ)上，S同學(xué)又設(shè)計了實 驗丙，如右圖： 由此得到結(jié)論：RNA分子能 指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。我們認(rèn) 為僅從右圖的實驗得到該結(jié) 論是不嚴(yán)密的。請你利用下 列材料為實驗丙設(shè)計一組對 照實驗?。▽嶒炦^程的表達 仿照實驗丙） 實驗材料：變形蟲、普通培養(yǎng)液，還應(yīng)采用 ， （A、DNA酶 B、RNA酶 C、DNA聚合酶 D、RNA聚合酶） 這是利用了酶催化特性中的 。當(dāng)向變形蟲 體內(nèi)加入該酶后，觀測到的現(xiàn)象是 。,試題介紹,10,試題設(shè)計的背景,試題的學(xué)

6、術(shù)背景,人類探索遺傳物質(zhì)的實驗， 始于格里菲思的肺炎雙球 菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗，成于 艾弗里的肺炎雙球菌的體 內(nèi)轉(zhuǎn)外實驗。,11,試題設(shè)計的背景,試題的學(xué)術(shù)背景,肺炎雙球菌,S型：具有控制UDPG一脫氫酶 的基因而能合成莢膜，能抵抗 被感染動物的正常免疫機制而 具有致病性。,R型：控制UDPG的基因發(fā)生突變而 不能合成莢膜，不能抵抗被感 染生物的正常免疫機制而不具 致病性。,12,試題設(shè)計的背景,試題的學(xué)術(shù)背景,肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗,格里菲思的實驗不僅使人們認(rèn)識到生物 體內(nèi)有“轉(zhuǎn)化因子”，還為后來的科學(xué) 家提供了繼續(xù)探索的思路：設(shè)法將S菌 的成分分離開來，讓其單獨地與R型菌 作用，從而尋找轉(zhuǎn)化

7、因子。,1928年格里菲思的實驗不僅觀察到了 RS的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，還觀察到了SR 的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。,13,試題設(shè)計的背景,試題的學(xué)術(shù)背景,肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實驗,隨著細菌的培養(yǎng)技術(shù)和分離技術(shù)日益完善， 1944年，艾弗里首先將S菌的各種物質(zhì)分離 開來，然后將各種物質(zhì)與R型菌單獨培養(yǎng)； 后又將提純后的S菌的DNA以低達六億分之 一的劑量加在一個R型細胞的培養(yǎng)物中，發(fā) 現(xiàn)DNA仍具有轉(zhuǎn)化能力，該實驗徹底改變 了“DNA在生物體內(nèi)無足輕重的傳統(tǒng)觀念” 證實了DNA即“轉(zhuǎn)化因子”。但因當(dāng)時技 術(shù)條件的限制，他提取的活性DNA分子中 仍然有0.02%的蛋白質(zhì),因此他的結(jié)論一直被 人們質(zhì)疑。,14,試題設(shè)計的背景

8、,試題的學(xué)術(shù)背景,探究遺傳信息的傳遞途徑,實驗一：變形蟲放射性標(biāo)記實驗,15,試題設(shè)計的背景,試題的學(xué)術(shù)背景,探究遺傳信息的傳遞途徑,實驗二：洋蔥根尖和變形蟲實驗,向洋蔥根尖和變形蟲中加入RNA酶， 細胞中的蛋白質(zhì)合成停止，再加入 從酵母菌中提取出來的RNA，則蛋 白質(zhì)的合成又重新開始。,遺傳信息的傳遞不是通過DNA直接傳 遞到蛋白質(zhì)的，而是通過RNA實現(xiàn)的。,16,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,17,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,18,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,19,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,教材試圖通過學(xué)生有選擇性地體驗 科學(xué)家的探索過程，培養(yǎng)學(xué)生的分 析、歸納、推理、假設(shè)

9、等方面的能 力；領(lǐng)會科學(xué)探究的一般思維方法： 現(xiàn)象假設(shè)驗證結(jié)論；領(lǐng)悟?qū)?驗設(shè)計的基本原則：對照性、單一 變量、平行重復(fù)、隨機性；培養(yǎng)學(xué) 生的科學(xué)探究精神。,20,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,教學(xué)反饋,1、實驗設(shè)計的原理是什么？,2、實驗設(shè)計的方法（遵循了哪些原則）？,將DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開，直接地、 單獨的觀察各自在遺傳中的作用。,對照性原則、單一變量原則、 隨機性原則、平行重復(fù)原則。,21,試題設(shè)計的背景,試題的教學(xué)背景,教學(xué)反饋,3、轉(zhuǎn)化的條件是什么？轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是什么？ 轉(zhuǎn)化的程度怎么樣？,條件：S型菌。,實質(zhì)：RS是變異。,程度（變異的頻率）：少量（低）。,22,試題設(shè)計的背景,試題

10、的教學(xué)背景,教學(xué)反饋,5、過于注重知識的掌握，忽視過程和方法的學(xué) 習(xí)，對思維的發(fā)展和對課本的探究不重視。,4、對實驗的遷移能力弱，動手能力差。,例如格里菲思的第四組實驗的驗證,例如對兩個實驗過程的文字表達,例如細菌的培養(yǎng)，菌落的觀察與記錄,例如對“基因的表達”的學(xué)習(xí)更多的是停 留在對基礎(chǔ)知識的把握這一層面上，而 對知識的發(fā)現(xiàn)和獲得的過程缺乏應(yīng)有的 重視。,23,試題的設(shè)計意圖,強化課本意識，引導(dǎo)學(xué)生研讀課本,輕課本，重資料；輕閱讀，重練習(xí),實驗一：探究R型菌體內(nèi)是否有“轉(zhuǎn)化因子”。 將活的S型菌和加熱殺死后的R型菌混合后 注入小鼠，小鼠得敗血癥死亡。 （3）實驗結(jié)論：R型菌體內(nèi)沒有“轉(zhuǎn)化因子”

11、。 你認(rèn)為該同學(xué)的實驗結(jié)論證據(jù)充足嗎？如不 充足，應(yīng)補充什么實驗步驟才能得出正確結(jié)論？,S,R,轉(zhuǎn)化,變異,遺傳,S,課本：,S,轉(zhuǎn)化,變異,遺傳,本題：,R,R,24,試題的設(shè)計意圖,考察學(xué)生“搜集和處理信息的能力”， “分析和解決實際問題的能力”。,實驗一：探究R型菌體內(nèi)是否有“轉(zhuǎn)化因子”。 將活的S型菌和加熱殺死后的R型菌混合后 注入小鼠，小鼠得敗血癥死亡。 （3）實驗結(jié)論：R型菌體內(nèi)沒有“轉(zhuǎn)化因子”。 你認(rèn)為該同學(xué)的實驗結(jié)論證據(jù)充足嗎？如不 充足，應(yīng)補充什么實驗步驟才能得出正確結(jié)論？,將A、B、C、D放 入25恒溫箱中培養(yǎng)， 一天后觀察培養(yǎng)皿中的菌落形態(tài)特征。,25,試題的設(shè)計意圖,考

12、察學(xué)生“搜集和處理信息的能力”， “分析和解決實際問題的能力”。,實驗一：探究R型菌體內(nèi)是否有“轉(zhuǎn)化因子”。 將活的S型菌和加熱殺死后的R型菌混合后 注入小鼠，小鼠得敗血癥死亡。 （3）實驗結(jié)論：R型菌體內(nèi)沒有“轉(zhuǎn)化因子”。 你認(rèn)為該同學(xué)的實驗結(jié)論證據(jù)充足嗎？如不 充足，應(yīng)補充什么實驗步驟才能得出正確結(jié)論？,抽取中死亡小鼠的血液，接種于固 體培養(yǎng)基上，觀察記錄菌落的特征。,26,試題的設(shè)計意圖,考察學(xué)生“搜集和處理信息的能力”， “分析和解決實際問題的能力”。,結(jié)論：RNA分子先在細胞核中合成，然后 到達細胞質(zhì)中?，F(xiàn)請你利用現(xiàn)有材料對實驗乙進行改進，使該結(jié)論變得唯一。,27,試題的設(shè)計意圖,考

13、察學(xué)生實驗設(shè)計能力。,結(jié)論：RNA分子先在細胞核中合成，然后 到達細胞質(zhì)中?，F(xiàn)請你利用現(xiàn)有材料對實驗乙進行改進，使該結(jié)論變得唯一。,28,試題的設(shè)計意圖,考察學(xué)生設(shè)計實驗的能力”。,（3）在你對乙的改進實驗中，能否將用同位素標(biāo)記的尿嘧啶改為同位素標(biāo)記的胞嘧啶？為什么？,否，因為 DNA和 RNA都含 有胞嘧啶， 使得標(biāo)記 不具有唯 一性。,29,試題的設(shè)計意圖,考察學(xué)生表達能力。,結(jié)論：現(xiàn)請你對實驗乙進行改進，使該結(jié)論變得唯一。（仿照實驗乙，畫出實驗過程，并用文字在圖形旁作必要說明）,表達的形式：文字、圖形、表格等,30,試題的設(shè)計意圖,考察學(xué)生表達能力。,由此得到結(jié)論：RNA分子能指導(dǎo)蛋白質(zhì)

14、的合成。我們認(rèn)為僅從右圖實驗得到該結(jié)論是不嚴(yán)密的。請利用下列材料為實驗丙設(shè)計一組對照實驗?。▽嶒炦^程的表達仿照實驗丙）,表達的形式：文字、圖形、表格等,31,試題的設(shè)計意圖,引導(dǎo)學(xué)生不僅要重視知識本身，更應(yīng) 重視知識發(fā)生的過程和獲得的過程， 從而培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性和靈活性。,知識的發(fā)生過程往往源于人們對某 種生物現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和思考，而知識 的獲得過程又常常蘊含著：現(xiàn)象 假說演繹建立模型交流表達 得出結(jié)論的思維發(fā)展過程。,32,試題的設(shè)計意圖,引導(dǎo)學(xué)生不僅要重視知識本身，更應(yīng) 重視知識發(fā)生的過程和獲得的過程， 從而培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性和靈活性。,他又模擬艾弗里的 實驗來探究R型菌 體內(nèi)的“轉(zhuǎn)化因子” 是什么物質(zhì)？ （1）實驗原理： 。,現(xiàn)象假說演繹建立模型交流表達 得出結(jié)論,將R型菌的DNA、蛋白質(zhì)、糖類、脂類等物質(zhì) 完全分離開來，分別和S型菌混合培養(yǎng)，觀察 各種物質(zhì)在遺傳中的作用。,33,試題的設(shè)計意圖