基于生物學(xué)科核心素養(yǎng)凝練的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略
——以“綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”為例

歐陽姮 朱曉燕

(福建省福州第十一中學(xué) 350001) (福建省南平市普通教育教學(xué)研究室 353000)

核心素養(yǎng)的形成，需要通過每一節(jié)課的有效學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)[1，2]。生物學(xué)科核心素養(yǎng)指通過學(xué)習(xí)生物學(xué)科知識(shí)與技能、思想與方法而習(xí)得的讓學(xué)生終身受益的重要觀念，學(xué)生解決問題時(shí)所需要的綜合性能力與必備品格。具體體現(xiàn)為：能用生命觀念闡釋生命世界、解釋生命現(xiàn)象，能理性思考與論證生命現(xiàn)象及規(guī)律，具備一定的科學(xué)探究與合作能力，具備對(duì)生物科技的認(rèn)知與實(shí)踐能力，對(duì)社會(huì)有擔(dān)當(dāng)與責(zé)任感。

本文以人教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細(xì)胞》第5章第4節(jié)中“綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”一節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，闡述將生物學(xué)核心素養(yǎng)落實(shí)于日常課堂教學(xué)的策略。

1 立足基礎(chǔ)，形成生命觀念

“綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”是光合作用學(xué)習(xí)的重要教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在初中時(shí)已經(jīng)學(xué)過光合作用的有關(guān)知識(shí)，在必修1第3章中又學(xué)習(xí)了葉綠體的顯微結(jié)構(gòu)及其功能，并知道光合作用是合成ATP的重要途徑之一。在課堂導(dǎo)入中，教師引導(dǎo)學(xué)生回顧初中“使用銀邊天竺葵驗(yàn)證植物進(jìn)行光合作用需要葉綠素”的實(shí)驗(yàn)。由于銀邊天竺葵白邊部位無法進(jìn)行光合作用，引發(fā)學(xué)生思考：因?yàn)槿~綠素能捕獲光能，所以綠色植物才能正常進(jìn)行光合作用。那么，綠葉中會(huì)有哪些種類的光合色素呢？ 它們分別是什么顏色的？各種色素在綠葉的含量相同嗎？引發(fā)學(xué)生探究綠葉中色素種類與色澤的興趣。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)葉綠體結(jié)構(gòu)與功能、光合作用基本原理等基礎(chǔ)知識(shí)。在知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，形成生命觀念，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)科思想。從生命科學(xué)的研究視角，感悟生命活動(dòng)的奧妙和神奇，由此產(chǎn)生對(duì)自然的敬畏之心，形成尊重生命、關(guān)愛自然的情感。

2 分析原理，培養(yǎng)理性思維

科學(xué)知識(shí)必須基于邏輯推理，科學(xué)研究建立于大膽的想象和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?，理性思維是自然科學(xué)學(xué)科非常重要的一種思考方式，是科學(xué)知識(shí)實(shí)證性的重要體現(xiàn)。通過師生共同探討“綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)原理環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生理性思維。

教師提出問題：提取葉綠體色素應(yīng)選用植物的哪一部分作材料？根據(jù)葉綠體色素溶解性應(yīng)選用哪種溶劑提取？回顧相關(guān)的知識(shí)后，再次引導(dǎo)回顧，分析初中做過的“葉片中的淀粉的檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生回顧葉綠素可以溶解于酒精。師生結(jié)合化學(xué)知識(shí)共同討論，引出以酒精為提取液，用有機(jī)溶劑研磨法提取色素的實(shí)驗(yàn)原理。分析需用無水乙醇等進(jìn)行提取的理由，說明必須研磨破壞膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行色素提取。

對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的分析，既遵循了學(xué)生的認(rèn)知心理，又關(guān)注初高中知識(shí)的銜接。幫助學(xué)生選擇適合的實(shí)驗(yàn)材料，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)步驟及該步驟要達(dá)成的目的形成清晰的認(rèn)識(shí)，保證了實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，引發(fā)學(xué)生對(duì)光合作用生理過程進(jìn)一步思考，有助于學(xué)生自主建構(gòu)概念，促進(jìn)對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維能力的培養(yǎng)及科學(xué)思維方法的習(xí)得。

3 自主設(shè)計(jì)，提升科學(xué)探究能力

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程不僅能訓(xùn)練常規(guī)思維，更可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并能嘗試從新的觀點(diǎn)、新的角度尋找新的解決問題的方法與途徑。教師要引導(dǎo)學(xué)生充分交流、討論，對(duì)學(xué)生提出的各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)、修正。在學(xué)生自主探究的過程中，教師要留心觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)的收獲與得失，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

師生共同分享實(shí)驗(yàn)成果，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與預(yù)期一樣；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到的結(jié)論是什么？分析如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期有差異，具體差異在哪？分析導(dǎo)致這一差異現(xiàn)象的可能原因，分析實(shí)驗(yàn)不成功的原因等，最后共同總結(jié)，得出結(jié)論。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，總結(jié)綠色葉片共有的和光合作用有關(guān)的兩類色素，明晰葉綠體色素和液泡中色素的區(qū)別。提出進(jìn)一步思考問題：選擇其他的植物葉片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也一樣嗎？教師進(jìn)一步展示除菠菜外其他植物綠色葉片色素分離結(jié)果的圖片，分析月季枝條頂部紫色葉片的層析結(jié)果，展示月季紫色葉片色素提取液的雙向紙層析結(jié)果，總結(jié)不同植物綠色葉片的共有色素種類、色澤、分類，展示植物不同有色器官提取液紙層析圖譜，再次引領(lǐng)學(xué)生感受自然與生命之美。教師繼續(xù)提出探究問題：用其他方法做實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)論是否也一樣呢？在這個(gè)問題的引領(lǐng)下，教師繼續(xù)拓展柱層析技術(shù)：展示粉筆介質(zhì)層析，介紹凝膠層析，體會(huì)層析技術(shù)是生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域中物質(zhì)分離的重要技術(shù)，感受生物學(xué)與技術(shù)之間的共同發(fā)展。展示入冬后銀杏樹葉顏色的變化、韭黃及病態(tài)葉圖片，提出質(zhì)疑與進(jìn)一步探究問題：不同光合色素吸收光譜以及在光合作用中的作用有什么不同？影響色素合成的環(huán)境因素有哪些？從而拓展思維，激發(fā)探究的興趣和創(chuàng)造性，為下一節(jié)課教學(xué)埋下伏筆。

4 結(jié)合實(shí)踐，樹立社會(huì)責(zé)任感

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，聯(lián)系社會(huì)與生活實(shí)際進(jìn)行知識(shí)的遷移。挖掘社會(huì)生活實(shí)踐中對(duì)該生物學(xué)原理的利用，如大棚種菜時(shí)如何利用光合色素種類與含量的不同提高蔬菜的產(chǎn)量等。進(jìn)一步提出：綠色植物的價(jià)值只限于利用光合作用制造有機(jī)物為人類提供食物嗎？討論綠色植物對(duì)自然界的更多意義，引發(fā)學(xué)生思考如何保護(hù)綠色植物，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處。