淺析“以實驗為線索”的課堂教學初探

吳廣濤

摘要：以“胡蘿卜素的提取”實驗為線索貫穿課堂教學，通過動手、動腦的探究活動，培養(yǎng)學生獲取知識的能力，體驗科學探究的過程與方法，提高學生的科學素養(yǎng)。在教學中采用“實踐一問題一再實踐一歸納總結一引申拓展一能力提升”的過程，引導學生開拓思維、主動探究，讓學生體驗多學科知識交融的魅力，體現(xiàn)了新課標提出的“倡導探究性學習”的理念，將學生生物學學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實處。

關鍵詞：胡蘿卜素 素實驗教學 生物學教學

中圖分類號：Q-33 文獻標志碼：B

人教版高中生物教材《選修1·生物技術實踐》教材內(nèi)容往往與學生生活緊密相連，更關注學生的實踐能力培養(yǎng)。“生物技術實踐”模塊重在培養(yǎng)學生設計實驗、動手操作和收集證據(jù)等科學探究的能力，增進學生對生物技術應用的了解。然而，由于選修1中很多實驗內(nèi)容存在對實驗儀器要求較高、實驗材料難獲取、實驗時間長的問題，使得大多數(shù)學校停留在“講實驗”的層面。如何讓實驗內(nèi)容更高效融入課堂教學，下面以“胡蘿卜素的提取”為例，以實驗為線索貫穿課堂教學淺談實驗在課堂教學中的可操作性及有效性，以期為實驗教學在課堂教學中的有效開展提供參考依據(jù)。

1教學分析

1.1教材分析

“胡蘿卜素的提取”是《選修1·生物技術實踐》專題6課題2的內(nèi)容。課程標準的要求是“研究從生物材料中提取某些特定成分”。教材中關于植物有效成分的提取方法介紹了蒸餾法、壓榨法和萃取法3種。本實驗涉及的方法有萃取法和蒸餾法，胡蘿卜素的提取采用了萃取法，而在提取胡蘿卜素的過程中的濃縮步驟采用了蒸餾的方法。蒸餾法在課題1中已學習過，本課題更關注萃取技術的學習。學生通過對萃取技術的學習，可加深對植物有效成分的認識。

1.2學情分析

學生通過化學課的學習，初步了解常見有機溶劑的基本性質(zhì)，也有了一定組裝和拆卸實驗器材的能力。高中學生已具備一定的觀察、比較、分析及動手操作能力，可較好地完成教師精心設置的任務及實驗操作。學生在必修1“色素的提取和分離”實驗中已經(jīng)學習了色素的分離方法，即紙層析法，為胡蘿卜素的鑒定打下基礎。

1.3實驗教學內(nèi)容分析

本課題讓學生嘗試安裝萃取和蒸餾裝置來體驗實驗室條件下提取和濃縮胡蘿卜素，通過觀察、比較實驗現(xiàn)象，加深對用萃取法提取植物有效成分的認識，同時結合對實驗裝置和實驗操作過程中的相關問題的思考和討論，增進對實驗原理、流程真正的理解。

2教學目標

①掌握提取胡蘿卜素的原理;熟練運用紙層析法鑒定胡蘿卜素。

②提高多學科知識綜合運用的能力和素養(yǎng);提高動手操作，將理論學習運用于指導實踐。

③發(fā)展樂于動手、樂于探究的科學探究精神;體驗合作在科學研究中的重要性;體會科學探索過程的艱辛和樂趣。

3教學設計思路

教學設計的思路如圖1所示。首先，教師創(chuàng)設情境，激發(fā)學生興趣，引導學生回顧本實驗裝置操作要領，組織學生動手組裝實驗裝置。接著，學生以小組合作為單位，以問題為載體，以實驗設計為線索，展開對知識要點學習與思考，對實驗過程進行自主評價。最后，教師層層設問，幫助學生運用科學思維構建知識體系，歸納總結，提升能力。教師的主要任務不是詳細講解，而是激發(fā)學生的問題意識，同時提供實驗條件及必要的參考資料，指導學生組裝和進行實驗，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，讓學生體驗多學科知識交融的魅力，將學生學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)落到實處。

4教學過程

4.1合作探究，邊實驗邊思考

本課題教學的常規(guī)做法是教師先進行基礎知識和實驗設計的理論教學，然后學生再到實驗室去做實驗。本次教學時，教師預先讓學生在課前預習相關知識，學生再直接到實驗室進行實驗，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題。

4.1.1創(chuàng)設情景，激發(fā)興趣

教師展示新鮮胡蘿卜和某胡蘿卜素軟膠囊價格：胡蘿卜價格5元/kg，而胡蘿卜素軟膠囊的價格可高達1.5萬元/kg。由此激發(fā)學生的學習興趣，過渡到本節(jié)課的教學內(nèi)容。

4.1.2課前準備，提高效率

教師提前準備好粉碎干燥的胡蘿卜粉末、提前萃取好的提取液、石油醚、萃取裝置的儀器（酒精燈、鐵架臺、水浴缸、圓底燒瓶、冷凝管、石棉網(wǎng)等）、蒸餾裝置的儀器（燒瓶、酒精燈、冷凝管、接液管、錐形瓶、溫度計、鐵架臺等）。

4.1.3分組實驗，糾正操作

教師通過展示實驗裝置，引導學生回顧知識，并給予實驗操作指引。學生根據(jù)步驟提示進行操作。教師巡視，指導學生設計和操作實驗，匯總學生操作中的錯誤和疑問。

教師展開操作的指引，使學生明確操作步驟。萃取步驟：燒瓶中加入粉碎干燥的胡蘿卜、萃取劑（石油醚100mL）一連接好裝置一水浴加熱萃取，觀察現(xiàn)象→一段時間后，收集提取液。蒸餾步驟：蒸餾瓶中加入提前準備的提取液一連接好裝置一加熱蒸餾，觀察現(xiàn)象。

4.2以問題串為支點，構建知識體系

由于本實驗需要加熱反應一段時間。故教師可利用該時間引導學生構建本課題的知識體系。教師進行分層設問，以問題為驅(qū)動，層層深入，幫助學生養(yǎng)成科學思維，有效完成理論知識的梳理，鞏固知識的落實。

①萃取裝置中，加熱的目的是什么？為什么選擇水浴加熱？

②萃取裝置中，冷凝管的作用是什么？哪一個是進水口，哪一個是出水口？可以反接嗎？

③萃取到的提取液可以直接蒸餾嗎？

④蒸餾裝置為什么可以濃縮胡蘿卜素？進入錐形瓶中是什么成分？留在圓底燒瓶中是什么成分？

⑤在植物芳香油（玫瑰精油）提取中也用到蒸餾裝置，蒸餾的目的是什么？

⑥胡蘿卜素含量的高低取決于萃取效率，影響萃取效率的因素有哪些？

⑦胡蘿卜素的鑒定中紙層析法的方法與色素分離中紙層析法進行對比，兩者相同和不同之處在哪里？

⑧如何判斷胡蘿卜素提取是否成功？

⑨如果提取到的胡蘿卜素不純將出現(xiàn)怎樣的結果？

4.3以小組為單位，對實驗操作自主評價

小組自主匯報實驗問題，師生共同解決問題，觀察實驗現(xiàn)象，填寫實驗結果記錄表（表1），完成實驗報告單。

5教學反思

5.1優(yōu)化教學內(nèi)容，靈活高效

本節(jié)內(nèi)容從學生熟悉的實例入手，利用相關圖片、實驗裝置、動手操作等直觀行為，引導學生循序漸進，層層深入。本實驗的步驟較多，涉及較多儀器和試劑，在有限的教學時間內(nèi)完成全部實驗操作有一定的難度。因此，為了在課堂上突出萃取和濃縮這兩步關鍵步驟，教師在課前先做好實驗材料準備工作，如胡蘿卜的粉碎和干燥以及萃取好的提取液;在課堂上讓萃取和濃縮的加熱過程同時進行，既能觀察比較到兩過程的實驗現(xiàn)象，又節(jié)約了課堂等待的時間，保證實驗順利完成。

5.2實驗是檢驗真理的唯一標準

實驗前，教師指導學生對實驗儀器和實驗操作的基本要求做了回顧，學生基本上能說出實驗注意事項，但在動手操作環(huán)節(jié)，還是錯誤百出。在萃取時，學生直接拿水浸泡胡蘿卜素粉末，過后知道錯誤，又倒掉水，再加萃取劑;儀器的安裝上先固定燒杯再來調(diào)整酒精燈的位置;先點燃酒精燈才開冷凝管的水管，等等。可見，“背知識”和“用知識”是不可等同，會背不代表會用，而現(xiàn)代教育所倡導的“學以致用”不就是要讓學到的知識能靈活運用嗎？脫離了運用，知識的學習顯得蒼白無力，而生物學科作為一門以實驗為依據(jù)的學科，更不能脫離實驗。

動手操作的魅力勝于言語，如單純靠課本知識理解萃取和濃縮的原理，只會讓學生停留在知識層面上。學生通過實際操作，動手體驗實驗過程，能通過觀察實驗現(xiàn)象，進而加深對實驗原理的理解。例如，學生觀察冷凝回流動態(tài)現(xiàn)象，更能明白冷凝的目的和作用。通過接冷凝管的進水口與出水口，有學生摸索出：下口進，上口出;如果反接，水會直接流走，而不能浸滿冷凝管，使得冷凝管起不到冷凝作用。這些問題如果僅靠言語來解決，學生的遺忘率會非常高，如果讓他們親自體驗過，則印象深刻。

另外，通過此次實驗，學生對選修1教材的79頁圖6-9胡蘿卜素的紙層析結果示意圖提出質(zhì)疑。對于用紙層析法鑒定胡蘿卜素，由于時間有限，課堂上學生體驗不了胡蘿卜素的鑒定，只能留在課后完成。筆者在提取了胡蘿卜素后進行了鑒定，在點樣的方法上嘗試了原點點樣和劃細線點樣，結果發(fā)現(xiàn)兩者分離出的色素帶都不是原點樣，而是細線狀，與教師呈現(xiàn)的圖示不符合。經(jīng)過和其他老師的討論，初步認為原點點樣根據(jù)物質(zhì)的擴散不應該呈現(xiàn)原點，而應該是細線狀才對。這也成為繼續(xù)探究的內(nèi)容。