“綠葉中色素提取與分離”實驗教學設計

廣東省東莞外國語學校(523413) 王 定

1 教學背景分析

1.1 教材分析

本課題是高中生物必修1第5章第4節“能量之源——光與光合作用”第1部分“捕獲光能的色素和結構”中的實驗。光合作用所發生的物質和能量轉化過程在生態系統中的物質循環和能量流動中，具有十分重要的意義。而葉綠體中“捕獲光能的色素”是本節的重點，實驗亦是難點，是光合作用常見考點。了解葉綠體中光合色素的種類、顏色、作用，是學習光合作用的基礎。

1.2 學情分析

高一的學生經過初中化學和生物的學習，已具有一定的科學思維和探究能力，但缺乏在科學探究中深度學習的體驗，設計、實施實驗和分析能力有待提高。

1.3 教學策略

根據建構主義理論，教師創設問題情境，以解決學生“好奇點”為目標，提供解決問題的工具，通過“探討-實踐”實驗教學法，引導學生開展微“項目化學習”；最后以“問題”對話的形式，在師生交流、生生交流中實現重難點的突破。筆者將“捕獲光能的色素與結構”進行教學結構的調整，第1課時進行實驗的探究，第2課時進行理論的延伸。

2 教學目標

根據2017版《普通高中生物學課程標準》中培養學生核心素養的宗旨，在色素提取與分離實驗中，重操作，滲透核心素養的基本理念。

2.1 生命觀念

通過色素的提取和分離，了解色素的種類、顏色、作用，更好地理解葉肉細胞的“結構和功能觀”“物質與能量觀”。

2.2 科學思維

利用創新的實驗器材，嘗試實驗設計及操作。通過分析比較實驗結果，學會表達交流，理解不同植物色素含量有差異。

2.3 科學探究

嘗試設計分離、提取色素實驗，思考其與適應環境的關系，增強學生對自然現象的好奇心和求知欲。

2.4 社會責任

因時因地選擇實驗材料，踐行綠色校園理念。認識層析液的化學成分對健康的影響，樹立正確的健康觀。

3 實驗教學重難點

3.1 教學重點

綠葉中色素提取與分離的動態生成過程。

3.2 教學難點

對結果的分析、交流與討論。

4 教學過程

4.1 創設情境，導入課堂

展示實驗材料：校園各種翠色欲滴的綠色植物葉片。設問：葉子為何呈現出綠色？進而展示黃葉，啟發學生思考葉子中色素有多種，追問：怎樣提取出葉片中的色素呢？

設計意圖：教師要善于將生活中真實問題情境導入課堂激發學生的學習興趣，促進學生融入到課堂學習環境中，把“學科概念”當作“有趣話題”，充分體現學科學習的生活化、趣味性。

4.2 基于理論，設計實驗

若單純讓學生根據課本的實驗步驟，進行“依葫蘆畫瓢”的重復性實驗，不能激發學生的創造性思維和動手實驗能力的培養。故教師選擇性地提供其他生活中常見的材料，如不同的校園植物、牙線、去除針頭的注射器，引導學生改良實驗，實驗流程設置如圖1所示。

圖1 實驗流程

學生活動：根據教師提供的3種校園植物(楊桃、木瓜、蜘蛛蘭)，對比2種過濾方式，3種不同工具畫濾液細線的方法來設計實驗。

設計意圖：設計探究任務，給學生呈現具體的、真實的整體任務情境，學生在理解課本實驗步驟的基礎上，主動思考。但由于學生剛剛接觸，這方面正是他們的薄弱環節，故需要教師給予必要的引導，如新過濾方式和濾液細線的畫法，促進學生進行有意識的概念生成。

4.3 合作探究，開展實驗

根據愛德加·戴爾提出的學習金字塔模型，靠視聽結合和簡單的聽和看，只能留住20%的知識。而讓學生親身經歷學習和活動的過程，“做中學”或“實際演練”，可以使平均學習保持率達到75%。讓學生親自操作、體會色素提取和分離的細節，有助于學生主動進行知識的構建。

4.4 結果分析，反思拓展

“學起于思，思源于疑”。精準提問是啟發學生思索，培養科學思維的有效方法。設置問題連續體，引發學生掌握、加工知識，會使學生形成深刻認知，在思考中促進學生智力的開發和思維能力的提升。如：①根據實驗提供的3種校園植物(楊桃、木瓜、蜘蛛蘭)，你認為哪種植物更適合作為實驗材料，你判斷的理由是什么；②獲取濾液細線的過程當中，漏斗過濾和用注射器推動的方式過濾，哪一種更高效；③畫濾液細線過程中，哪種工具最為合適，用毛細吸管、載玻片及牙線畫線的效果有何不同；④哪種色素溶解度最大；⑤哪種色素含量最多。

設計意圖：通過“問題對話”的教學方式，有效激發學生思維，要求學生根據情境與問題的輸入，進行表達和輸出。在“師生對話”的互動過程中引導回答者有條理、有邏輯地表達觀點、陳述證據，促進其他同學對問題進行思考及辨析，有效培養科學思維。對于學生而言，“精準的問題設置”可以讓他們迅速融入問題學習，解決問題，既強化了知識，又提升了生物學核心素養。在進行師生平等地交流溝通中，引導學生從原有的知識水平“生長”出新的知識和能力，達到知識的重新建構。

4.5 知識遷移，舉一反三

位于愛德加·戴爾學習金字塔理論基部的學習方式是“教別人”或“馬上應用”，它可實現90%學習內容的記憶。利用相關多媒體或全息投屏技術讓學生當堂練習鞏固檢測，或利用“釘釘”“問卷星”等網絡工具，可以讓學生在周末時間進行知識能力的轉化。利用軟件的統計功能分析學生的思維誤區，再次探討，進行深度學習，使學生在討論中取長補短。在參與中掌握知識，生成能力，從而真正實現了從知識到能力的轉化。

5 教學評價與反思

2017版《普通高中生物學課程標準》倡導的教學理念是面向全體學生，培養學生的生物學科素養，倡導探究性學習。而教師對生物實驗的優化教學可有效促進學生科學思維和科學探究能力的提高。課前筆者進行充分的實驗預設，靈活處理各種動態生成，這樣課中才可以實現高效實驗教學。

本實驗學生依據課本的主要步驟，進行不同植物的色素提取和分離難度并不太大，但對實驗最終出現的各種結果進行分析以及能否提出相應的改進方法卻有很大的難度。因此，“綠葉中色素的提取與分離”實驗教學中注重課堂的動態生成，側重對實驗步驟改進效果的分析和交流。這一交流評價活動也提高了學生的創新思維能力。

筆者對“捕獲光能的色素和結構”進行教學結構的調整，第1課時開展和探究實驗的教學模式。注重課堂主動生成，不急于給學生糾錯，如導課中“綠葉是綠色的原因”，有學生回答“是因為有了葉綠體、葉綠素的緣故”，說明學生具備了一定的物質觀、結構和功能觀，但并不明白“為什么有葉綠素，葉子就會呈現出綠色”。故第2課時引導學生對色素吸收光譜的特點進行認識，激發學生思考得出“綠葉的產生是因為葉綠體對綠光的吸收最少，綠光被反射出來，故葉片呈綠色”遷移學習“磷光、熒光現象”，更深入理解“結構與功能觀”。