浅谈“一体四层四翼”在高考生物复习中的落实——青蒿素专题为例

江苏 张卓鹏

浅谈“一体四层四翼”在高考生物复习中的落实
——青蒿素专题为例

江苏 张卓鹏

在高考生物复习中，方向比努力更为重要。高三教师和考生必须结合具体学科，对学科的“四层”与“四翼”要有清晰的认识。

1 “一体四层四翼”到底是什么

从2017年起，高考考试内容改革将更加注重顶层设计、统筹谋划，突出考试内容的整体设计和科学构建，形成“一体四层四翼”的高考评价体系。

“一体”即高考评价体系。通过确立“立德树人、服务选拔、导向教学”这一高考核心立场，回答了“为什么考”的问题，通过明确“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查目标以及“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面的考查要求，回答了高考“考什么”和“怎么考”的问题。“一体”是总体框架，“四层”与“四翼”是“一体”的有机组成部分，共同构成了实现高考评价功能的理论体系，如图1所示。

图1 “一体四层四翼”示意图

1.1 “四层”解读

“四层”，即通过明确“必备知识、关键能力、学科素养、核心价值”四层考查目标，回答了高考“考什么”的问题。

第一圈层“必备知识”。强调考查学生长期学习的知识储备中的基础性、通用性知识，是学生今后进入大学学习以及终身学习所必须掌握的。高考是选拔性考试，也有至少60%的基础题。这些题目考查的就是基础性、通用性知识。这些知识绝大部分都在教材上有明确体现，考生在一轮复习期间，首先就是要对照考纲，把考点涉及的这些基础性、通用性知识记熟、掌握。检验的方法，就是解答教材上的例题、练习题。

第二圈层“关键能力”。重点考查学生所学知识的运用能力，强调独立思考、分析问题和解决问题、交流与合作等学生适应未来不断变化发展的社会所需至关重要的能力。

第三圈层“学科素养”。要求学生能够在不同情境下综合利用所学知识和技能处理复杂任务，具有扎实的学科观念和宽阔的学科视野，并体现出自身的实践能力、创新精神等内化的综合学科素养。

“关键能力”和“学科素养”的考查，往往体现在那些“难题”上，比如生物实验题、信息给予题、生命科技新情境试题等。总结起来，要在这些难题上拿分，复习备考时就要把握“思”“广”两个字。思，就是对每一道试题，要多想：考查知识是什么？解答思路有几个？同类试题见过没有？答案组织顺畅吗？广，就是广泛涉猎学科相关内容，除了教材、各种优质试题，还有相关读物、学科领域最新进展等。

第四圈层“核心价值”。要求学生能够在知识积累、能力提升和素质养成的过程中，逐步形成正确的核心价值观。这也体现了高考所承载的“坚持立德树人，加强社会主义核心价值体系教育”和“增强学生社会责任感”的育人功能和政治使命。

1.2 “四翼”解读

“四翼”即通过明确“基础性、综合性、应用性、创新性”四个方面的考查要求，回答了“怎么考”的问题。

“基础性”要求主要体现在学生要具备适应大学学习或社会发展的基础知识、基本能力和基本素养，包括全面合理的知识结构、扎实灵活的能力要求和健康健全的人格素养。例如血球计数板使用的考查，一块血球计数板有几个计数室，一个计数室的容积为多大，先滴培养液还是先盖盖玻片，滴加培养液后要不要吸水纸引流等等。

“综合性”要求主要体现在学生能够综合运用不同学科知识、思想方法，多角度观察、思考，发现、分析和解决问题。例如概括基因工程生产青蒿素有哪些优势？（产量高，成本低，适合各地生产，生产的周期短等）

“应用性”要求主要体现在学生要能够善于观察现象、主动灵活地应用所学知识分析和解决实际问题，学以致用，具备较强的理论联系实际能力和实践能力。例如用血球计数板计数酵母菌种群数量时，结果往往偏大原因有哪些方面？（取样时培养液未摇匀，从底部取样；未染色，统计的菌体中包含了死亡的菌体）

“创新性”要求主要体现在学生要具有独立思考能力，具备批判性和创新性思维方式。例如治疗艾滋病目前没有特效药，但有新思路：有研究显示，HIV可能通过细胞表面的CD4（一种受体蛋白）识别T细胞。如果给AIDS患者大量注射用CD4修饰过的红细胞，则HIV大量入侵这些红细胞，这样的红细胞就可能成为HIV的“陷阱细胞”，这为治疗AIDS提供了新思路的原因？（人体成熟的红细胞没有细胞核，也没有核糖体等细胞器，HIV在红细胞中不能增殖）

2 以青蒿素专题示例“一体四层四翼”的落实

近年来，高考特别关注中华优秀传统文化、核心价值观等的考查，体现“一体四层四翼”，以能力立意为主导，考查考生对所学相关课程基础知识、基本技能、基本思想、基本活动经验的整体掌握程度和综合运用所学知识发现问题、提出问题、分析、解决实际问题的能力。

2.1 考查细胞的结构和功能

例1.中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿的组织细胞中所提取的一种代谢产物，其作用方式目前尚不明确，推测可能是作用于疟原虫的食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。从上述的论述中，不能得出的是 （ ）

A. 疟原虫对外界食物的获取方式主要是胞吞，体现了细胞膜的流动性特点

B. 细胞质是细胞代谢的主要场所，如果大量流失，甚至会威胁到细胞生存

C. 疟原虫寄生在寄主体内，从生态系统的成分上来看，可以视为分解者

D. 利用植物组织培养的方式，可以实现青蒿素的大规模生产

必备知识 胞吞依赖于细胞膜的流动性；细胞代谢的主要场所与细胞代谢的控制中心的区别；消费者与分解者的比较；植物组织培养的应用，如进行细胞产物的工厂化生产等。

【答案】C

2.2 考查基因表达及基因工程

例2.青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性种植影响较大。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图2实线框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成的中间产物FPP（如图2虚线框内所示）。请回答问题：

图2

（1）在FPP合成酶基因表达过程中，完成过程①需要________酶催化，完成过程②需要的物质有________、________、____ ___等，结构有________。

（2）根据图2所示代谢过程，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入__________、____等基因。

（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是________________，为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，请提出一个合理的思路_______________________：________________。

（4）利用酵母细胞生产青蒿素与从植物体内直接提取相比较，明显的优势有____________、______________、_______________等。

必备知识 转录、翻译的基本条件（模板、原料、能量、酶）。

关键能力 获取信息的能力。

学科素养 为提高酵母菌合成青蒿素的产量，请提出一个合理的思路。有学生答“通过基因改造降低FRG9酶活性”，也有学生答“去除FRG9酶基因，使细胞失去FRG9酶”，还有学生答“通过基因突变，使细胞FRG9酶彻底失去活性”等，教师可请学生分析哪一种最好，为什么？（试想代谢产物固醇也许是酵母细胞正常生命活动进行所必需的，故第一种方案最好）

【答案】（1）RNA聚合 氨基酸 ATP tRNA 核糖体

（2）ADS酶基因 CYP71AV1酶基因

（3）FPP合成固醇 通过基因改造降低FRG9酶活性

（4）青蒿素产量高 成本低 适合各地生产

2.3 考查遗传定律及育种

例3.利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍体，体细胞染色体数为18），通过传统育种和现代生物技术可培育高青蒿素含量的植株。请回答以下相关问题：

（1）假设野生型青蒿白青秆（A）对紫红秆（a）为显性，稀裂叶（B）对分裂叶（b）为显性，两对性状独立遗传，则野生型青蒿最多有________种基因型；若F1代中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为________，该F1代中紫红秆、分裂叶植株所占比例为________。

（2）四倍体青蒿中青蒿素含量通常高于野生型青蒿，低温处理野生型青蒿正在有丝分裂的细胞会导致染色体不分离，从而获得四倍体细胞并发育成植株。推测低温处理导致细胞染色体不分离的原因是________。四倍体青蒿与野生型青蒿杂交后代体细胞的染色体数为_______。

必备知识 基因分离定律、自由组合定律、基因型、表现型、概率计算等。

关键能力 独立思考、分析问题和解决问题的能力以及逆推能力。

【答案】（1）9 AaBb×aaBb或者AaBb×Aabb 1/8

（2）低温抑制纺锤体形成 27

例4.青蒿的花色白色（只含白色色素）和黄色（含黄色色素）是一对相对性状，由两对等位基因（A和a、B和b）共同控制，显性基因A控制以白色色素为前体物合成黄色色素的代谢过程，但当隐性基因bb存在时可抑制其表达（如图3所示）。据此回答：

图3

（1）开黄花的青蒿植株的基因型可能是_______。

（2）现有AAbb、aaBB两个纯种白花青蒿品种，为了培育出能稳定遗传的黄花品种，某同学设计了如下程序：

Ⅰ.用AAbb和aaBB两个品种进行杂交，得到F1种子；

Ⅱ.F1种子种下得F1植株，F1随机交配得F2种子；

Ⅲ.F2种子种下得F2植株，F2自交，然后选择开黄花植株的种子混合留种；

Ⅳ.重复步骤Ⅲ若干代，直到后代不出现性状分离为止。

①F1植株能产生比例相等的四种配子，原因是_______________________。

②F2的性状分离比为________。

③若F1与基因型为aabb的白花品种杂交，后代的分离比为________。

④F2自交，在开黄花的植株上所结的种子中黄花纯合子占________。

⑤有同学认为这不是一个最佳方案，你能在原方案的基础上进行修改，以缩短培育年限吗？请简要概述你的方案。

必备知识 杂交、自交、测交、基因的自由组合定律、9∶3∶3∶1的变式、基因型、表现型、概率计算、杂交育种与单倍体育种的比较等。

关键能力 获取信息的能力。独立思考、分析问题和解决问题的能力。

【答案】 （1）AABB、AaBB、AABb、AaBb

（2）①A、a和B、b基因位于2对同源染色体上，在子一代形成配子时，遵循基因自由组合定律 ②黄花∶白花=9∶7

③黄花∶白花=1∶3 ④1/4 ⑤采用F1植株的花粉进行离体培养获得单倍体幼苗，然后用秋水仙素处理单倍体幼苗，成熟后开黄花的植株即为纯种。

2.4 考查生物多样性价值

例5.在野生植物中提取青蒿素治疗疟疾，这体现了野生生物的 （ ）

A. 直接使用价值 B. 间接使用价值

C. 潜在使用价值 D. A与B的总和

必备知识 生物多样性的价值。

核心价值 生物多样性间接使用价值远大于直接使用价值。

【答案】A

2.5 考查生物实验的设计及对结果的评价和解释

例6.我国山西的青蒿资源非常丰富，本研究为开发利用青蒿资源提供实验依据。

【实验一】

研究目的：比较同一植株不同生长期叶片中青蒿素含量的差异。

材料准备：5～9月期间，分别采集成苗期、生长盛期、花期和果期的青蒿叶，干燥后粉碎备用。

（1）根据研究目的，下列属于实验时需控制的因素是__________。（多选）

A. 采摘时叶片中含水量

B. 采集叶片时的气温

C. 叶片的着生位置

D. 叶片干燥的程度

（2）将实验数据绘制如图4所示。

图4

该坐标图的横坐标名称是________，纵坐标名称是_______。

（3）根据实验一的研究结果，选择______________期的青蒿作为继续研究的实验材料。

【实验二】

材料准备：采集青蒿不同组织如根、茎、老叶（叶龄21d）、新叶（叶龄7d），共采集3次，每次在同一地方随机采样。所有样品均采用烘干和自然干燥2种方式干燥，粉碎后备用。

实验结果：青蒿素含量（mg/g）

第1次采集：

根：1.02（晒干），0.74（烘干）；

茎：0.09（晒干），0.04（烘干）；

老叶：3.91（晒干），2.66（烘干）；

新叶：4.57（晒干），3.49（烘干）。

第2次采集：

根：1.05（晒干），0.72（烘干）；

茎：0.11（晒干），0.09（烘干）；

老叶：4.02（晒干），2.71（烘干）；

新叶：4.65（晒干），3.69（烘干）。

第3次采集：

根：1.14（晒干），0.79（烘干）；

茎：0.10（晒干），0.02（烘干）；

老叶：4.05（晒干），2.95（烘干）；

新叶：4.58（晒干），3.59（烘干）。

（4）本实验的研究目的是______________________。

（5）根据研究目的，设计一个实验数据记录表，用于记录上述数据。（不用抄录数据）

必备知识 对照实验，涉及的变量有自变量、无关变量和因变量，其中无关变量一般要求适宜且相同，同时也要考虑生产生活实际，要具有可操作性；实验目的通常为“探究自变量对因变量的影响”。

关键能力 获取信息的能力，图文转换能力，数据表格的转化能力。

【答案】（1）CD

（2）生长期 青蒿素含量（mg/g）

（3）生长盛

（4）不同组织中青蒿素含量的比较以及不同干燥方法对青蒿素含量的影响

（5）青蒿素含量实验数据记录表（mg/g）

不同组织 干燥方法____不同采收时间（或采集次序）青蒿素含量（mg/g）____平均值（mg/g）_______________________________1________________________2_3根 _____________________________________________晒干__烘干茎 _____________________________________________晒干____________________________________________烘干老叶 ____________________________________________晒干____________________________________________烘干新叶 __晒干____________________________________________烘干

江苏省南通市通州区金沙中学）