基于生物學科核心素養凝練的實驗教學策略
——以“綠葉中色素的提取和分離實驗”為例

歐陽姮 朱曉燕

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

核心素養的形成，需要通過每一節課的有效學習來實現[1，2]。生物學科核心素養指通過學習生物學科知識與技能、思想與方法而習得的讓學生終身受益的重要觀念，學生解決問題時所需要的綜合性能力與必備品格。具體體現為：能用生命觀念闡釋生命世界、解釋生命現象，能理性思考與論證生命現象及規律，具備一定的科學探究與合作能力，具備對生物科技的認知與實踐能力，對社會有擔當與責任感。

本文以人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第5章第4節中“綠葉中色素的提取和分離實驗”一節實驗教學為例，闡述將生物學核心素養落實于日常課堂教學的策略。

1 立足基礎，形成生命觀念

“綠葉中色素的提取和分離實驗”是光合作用學習的重要教學內容。學生在初中時已經學過光合作用的有關知識，在必修1第3章中又學習了葉綠體的顯微結構及其功能，并知道光合作用是合成ATP的重要途徑之一。在課堂導入中，教師引導學生回顧初中“使用銀邊天竺葵驗證植物進行光合作用需要葉綠素”的實驗。由于銀邊天竺葵白邊部位無法進行光合作用，引發學生思考：因為葉綠素能捕獲光能，所以綠色植物才能正常進行光合作用。那么，綠葉中會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？引發學生探究綠葉中色素種類與色澤的興趣。進而引導學生復習葉綠體結構與功能、光合作用基本原理等基礎知識。在知識理解的基礎上，形成生命觀念，強調結構與功能相適應的生物學科思想。從生命科學的研究視角，感悟生命活動的奧妙和神奇，由此產生對自然的敬畏之心，形成尊重生命、關愛自然的情感。

2 分析原理，培養理性思維

科學知識必須基于邏輯推理，科學研究建立于大膽的想象和嚴謹的邏輯，理性思維是自然科學學科非常重要的一種思考方式，是科學知識實證性的重要體現。通過師生共同探討“綠葉中色素的提取和分離實驗”的實驗原理環節，培養學生理性思維。

教師提出問題：提取葉綠體色素應選用植物的哪一部分作材料？根據葉綠體色素溶解性應選用哪種溶劑提取？回顧相關的知識后，再次引導回顧，分析初中做過的“葉片中的淀粉的檢驗”實驗，幫助學生回顧葉綠素可以溶解于酒精。師生結合化學知識共同討論，引出以酒精為提取液，用有機溶劑研磨法提取色素的實驗原理。分析需用無水乙醇等進行提取的理由，說明必須研磨破壞膜結構進行色素提取。

對實驗原理的分析，既遵循了學生的認知心理，又關注初高中知識的銜接。幫助學生選擇適合的實驗材料，并對實驗的每一個步驟及該步驟要達成的目的形成清晰的認識，保證了實驗的順利進行。在此基礎上，引發學生對光合作用生理過程進一步思考，有助于學生自主建構概念，促進對學生的科學思維能力的培養及科學思維方法的習得。

3 自主設計，提升科學探究能力

設計實驗過程不僅能訓練常規思維，更可以培養學生創新思維。鼓勵學生發現問題并能嘗試從新的觀點、新的角度尋找新的解決問題的方法與途徑。教師要引導學生充分交流、討論，對學生提出的各種方案進行評價、修正。在學生自主探究的過程中，教師要留心觀察學生的實驗情況，并在實驗結束后，引導學生交流實驗的收獲與得失，對實驗過程及結果進行評價。

師生共同分享實驗成果，討論實驗結果是否與預期一樣；根據實驗結果，得到的結論是什么？分析如果實驗結果與預期有差異，具體差異在哪？分析導致這一差異現象的可能原因，分析實驗不成功的原因等，最后共同總結，得出結論。

根據實驗結論，總結綠色葉片共有的和光合作用有關的兩類色素，明晰葉綠體色素和液泡中色素的區別。提出進一步思考問題：選擇其他的植物葉片進行實驗，實驗結果也一樣嗎？教師進一步展示除菠菜外其他植物綠色葉片色素分離結果的圖片，分析月季枝條頂部紫色葉片的層析結果，展示月季紫色葉片色素提取液的雙向紙層析結果，總結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，再次引領學生感受自然與生命之美。教師繼續提出探究問題：用其他方法做實驗，得出的結論是否也一樣呢？在這個問題的引領下，教師繼續拓展柱層析技術：展示粉筆介質層析，介紹凝膠層析，體會層析技術是生物學和化學領域中物質分離的重要技術，感受生物學與技術之間的共同發展。展示入冬后銀杏樹葉顏色的變化、韭黃及病態葉圖片，提出質疑與進一步探究問題：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？影響色素合成的環境因素有哪些？從而拓展思維，激發探究的興趣和創造性，為下一節課教學埋下伏筆。

4 結合實踐，樹立社會責任感

引導學生結合實驗得出的結論，聯系社會與生活實際進行知識的遷移。挖掘社會生活實踐中對該生物學原理的利用，如大棚種菜時如何利用光合色素種類與含量的不同提高蔬菜的產量等。進一步提出：綠色植物的價值只限于利用光合作用制造有機物為人類提供食物嗎？討論綠色植物對自然界的更多意義，引發學生思考如何保護綠色植物，實現人與自然和諧共處。