基于培養學生社會責任素養的實驗材料創新

李素婷

摘要 以葉綠體色素提取和分離實驗的材料創新為例，在傳統的生物學實驗課堂中融入生物學議題，旨通過實驗教學提高學生的社會責任核心素養水平。

關鍵詞 社會責任 生物學學科核心素養 實驗設計

中圖分類號 G633.91

文獻標志碼 B

1社會責任學科核心素養的要求

社會責任是生物學學科核心素養之一，是指學生基于生物學的認識，參與個人與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力。將“社會性科學議題”引入課堂是國內、外常使用的策略之一。有研究支持了這一策略在生物學課堂中的有效性，特別是將生物學概念框架擴展到相關的社會問題后可提高學生學習成果的保留度。

“社會性科學議題”也可稱作“生物學社會議題”，教師要將生物學知識與社會問題相關聯，在教學中引入這些話題，并引導學生分析或展開討論，為學生提供應用知識的機會，鼓勵他們注意生物學與社會之間的相互作用，說明如何運用生物學的成果承擔社會責任。

生物學實驗教學不僅是教師的講解和演示過程，也是師生交流、共同發展的互動過程。

教師除了要重視實驗技能和能力的培養，也要引導學生關注生物學熱點議題，運用生物學知識理性分析、科學論證議題背后的真偽，提高中學生參與社會事務的意識。

2實驗材料創新

2.1教材實驗分析

“葉綠體中色素的提取和分離”是高中生物學的經典實驗。很多教師都對該實驗進行了改進和創新，如把該實驗由定性實驗優化為定量實驗，驗證性實驗優化為探究性實驗，以期提高學生的科學思維和科學探究能力。筆者參考應學超老師研究提出的縮短該實驗用時方法，對實驗材料進行創新，并聯系生物學熱點議題培養學生的社會責任感。

2.2創新一——大氣污染與大紅花

2.2.1相關生物學社會議題

德國、荷蘭等歐洲國家研究綠化植物與大氣污染較早，已建立了大氣污染生物監測網絡。我國從20世紀70年代展開研究，也獲得了長足的進步，研究工作涉及植物不同污染的生理生態指標的測定分析，從微觀解釋植物對大氣污染的響應。葉綠素含量的下降幅度與SO2、NO2、HF等污染氣體的濃度呈正相關，特別是當葉片出現可見傷害癥狀后，葉綠素含量往往大幅度下降，具有作為污染指示劑的良好潛力。

2.2.2開展方法

教師提前一周在課堂播放相關視頻激發學生自主學習，按照典型污染區、交通樞紐區、文教區、清潔對照區，把全班學生按照生源地分為4個小組進行大紅花綠葉的采樣，見表1。

每個小組在采樣點摘取本地常見物種大紅花的新鮮綠葉，選定周日上午9點～11點，摘取中上部葉子，記錄采摘葉子的外觀特征，放置于有冰塊的盒中并帶回學校實驗室冰箱（4°C），以后續用于課堂實驗。

課堂上，每個小組對自己采摘的材料進行葉綠素的提取和分離。教師引導學生對比、分析各組實驗結果。小組討論交流：

1實驗結果與你設想的結果一樣嗎？分析出現誤差的原因。

2結合全班4組的實驗結果，分析大氣污染與葉綠素含量的關系，并提出自己看法。

3大氣污染為什么會影響葉綠素的含量？

課后，各組對不同地區大紅花綠葉的葉綠素含量進行調查分析，撰寫交流報告。

2.2.3設計意圖

教師聯系生物學熱點創造情境，促進學生主動參與到實踐活動中。學生在采摘實驗材料的過程中，關注周圍環境對植物生長的影響，從而樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念。課前、課中、課后環環相扣，在課前的調查過程中，學生通過查找著作、期刊、網絡等方式獲取所需的相關信息，通過廣泛的閱讀積累，在接受外界信息的不斷刺激中建構觀念，發展個體的認知能力。教師在課后安排科學寫作可以激發學生將實驗結論與閱讀的知識整合到自身認知結構中，進一步構建自己的內容框架，闡述自己的觀點。

2.3創新二——化學染色與箬葉

2.3.1相關生物學社會議題

粽子是我國幾千年來的一種傳統習俗節令食品。粽葉是制作粽子必不可少的材料，最常見的是箬葉。李時珍的《本草綱目·草四·箬》：“箬生南方平澤，其根莖皆似小竹，其節捧與葉皆似蘆荻，而葉之面青背淡，柔而韌，新舊相代，四時常青。南人取葉作笠，及裹茶鹽包米粽?！斌枞~經高溫蒸煮后，會失去天然的鮮綠色，變為淺黃色。不法商家為了謀利將箬葉用硫酸銅或氯化銅等浸泡，大量銅離子與箬葉中的葉綠素反應生成綠色的葉綠素-銅金屬絡合物，使已失去原色澤的箬葉得以恢復鮮綠色，深受部分消費者的喜愛。但是，這種處理方式很有可能導致箬葉中吸附的銅含量較高，在與食品接觸后遷移到食品中，引起食用者銅中毒。

2.3.2開展方法

教師提前準備好三組材料：提前從市面上買回來放置太久發黃的箬葉，其中一部分用硫酸銅溶液浸泡令箬葉返青作為實驗組A，其余部分發黃箬葉作為對照組B;校園采摘的新鮮箬葉作為實驗組C。在學生完成教材實驗提取色素等待色素分離結果的過程中，教師播放“返青箬葉”視頻，組織學生應用所學生物知識和掌握的實驗技能討論以下問題：1箬葉放久發黃的原因是什么？2作為消費者，你會買發黃的箬葉嗎？你能從外觀辨析手中拿的箬葉究竟有沒有經過硫酸銅處理？3請用所學知識解釋視頻中提及的蒸煮法和放鐵釘法。4返青箬葉會對人體造成怎樣的危害？你可以為此做點什么？

2.3.3設計意圖

該議題涉及的生物學知識（如葉綠素的分解）與本節課的實驗技能和原理緊扣，過渡自然合理，可在實驗課堂的后半段開展。教師在生物學實驗課堂中緊扣中國優秀傳統文化，激發學生的愛國情懷，給學生提供真實的實驗材料，使學生在真實的情境中解決問題，鍛煉了學生應用所學生物學解決實際問題的能力，培養學生理性消費觀，引導學生關注身邊生物學現象并可作出科學的解釋。在學生討論交流解決這個問題的過程中，通過思維的碰撞，提升了批判性思維和社會責任感。

3反思與體會

開展本實驗的傳統方法是學生帶著實驗手冊來到實驗室，使用教師提供的實驗材料（菠菜等），按照教師的要求和實驗步驟按部就班地開展色素提取和分離，等待實驗結果，最后對實驗結果進行交流。這樣的學習過程中，教師是課堂的主導者，學生是課堂的參與者，學生主要掌握的是實驗技能，師生、生生很難在課堂中實現情感、價值觀的碰撞，也難以實現社會責任的培養。培養學生的社會責任不應只是思政教師的任務，也是每個生物學教師重點落實的目標。筆者對實驗的選材進行創新，充實了實驗的開展方式，促進學生在實驗課堂上大膽討論與交流，也使學生更加關注生物學社會議題。

考慮本校實驗室客觀條件的限制，沒有使用分光光度計進行定量實驗，只使用傳統方法進行實驗，粗略對濾紙條的葉綠素色素帶的寬度進行對比而得出結論。雖然實驗誤差較大，但學生在這個過程中體驗了科學探究的一般過程，學會了分析誤差的來源，主動參與實驗課的開展，享受實驗課堂帶來的成就感和觸動，學有所得。