基于生物學核心素養凝練的實驗教學初探
——以“光合色素的提取和分離”實驗為例

孫小瑜 嵊州市黃澤中學 浙江嵊州 312455

生物學核心素養主要包括生命觀念、理性思維、科學探究和社會責任四個方面。生物學科實驗主要有四類，即演示實驗、探究實驗、課外實驗和科學史實驗。在生物教學中積極使用實驗教學法，可以充分調動學生的學習主動性和積極性，取得較好的教學效果。下面筆者就以“光合色素的提取和分離”的實驗教學為例，闡述將生物學核心素養落實于日常課堂實驗教學的策略。

教學目標： 說出提取和分離光合色素的原理；進行光合色素提取和分離的實驗操作，描述光合色素的種類和色澤； 體驗物質提取和分離實驗的原理和方法；

主要教學流程如下

1.以概念教學為基石，形成生命觀念

“光合色素的提取和分離”實驗是本章重要教學內容。通過初中科學學習，學生對該知識點已有一定的認知基礎，在導入環節，回顧使用銀邊天竺葵“驗證植物進行光合作用需要葉綠素”實驗。由于銀邊天竺葵的白邊部位缺乏葉綠素，因此無法進行光合作用，來引發思考:正是因為葉綠素能吸收光能，所以綠色植物才能進行光合作用。那么，葉綠素是不是唯一具有該功能的光合色素呢？綠葉中會有其它光合色素嗎? 如果有，它們又是什么顏色的? 各種色素在綠葉的含量有沒有差異呢? 以此來激發學生探究綠葉中色素種類與色澤的興趣，引導學生回憶葉綠體的結構與功能、光合作用基本原理等基礎知識。在概念教學的基礎上，形成生命觀念，總結出結構總是與功能相適應的生物學思想。從生命科學的研究視角，感悟生命的奇妙，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.以實驗原理為引領，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。師生共同探討“光合色素的提取和分離”實驗原理環節，培養學生的理性思維能力。教師提出問題:提取光合色素應選用植物的哪一部分作為實驗材料? 根據光合色素溶解性應選用什么溶劑來進行提取? 總結相關的知識后，幫助學生得出葉綠素可溶于有機溶劑，再結合化學知識共同討論，得出以無水乙醇為提取液，用有機溶劑研磨法提取色素的實驗原理。分析實驗原理，既遵循了學生的認知水平和心理，又關注初高中知識的銜接。選擇合適的實驗材料，對實驗步驟及該步驟所要達成的目的形成清晰的認識，既保證了實驗的順利進行，也助于學生自主建構概念，促進學生培養科學思維能力，也習得了科學的思維方法。

3.以思路設計為目標，提升科學探究能力

設計實驗過程既能訓練常規思維應對選考中的實驗大題，也可以培養學生創新思維。教師要鼓勵學生發現問題，不被慣性思維所束縛，從新的觀點、新的角度尋找新的解決問題的方法。教師要引導學生充分交流、討論，對各種方案進行評價、修正。在實際實驗操作中的某一環節甚至整個實驗過程，盡量采用學生自主設計的實驗思路，即使出現可控范圍內的問題，也能引導學生改進原有設計，滲透實驗設計原則。

4.以實驗操作為載體，引導學生合作共贏

為提高實驗效率，教師提出用5分鐘完成實驗操作， 以便為色素在濾紙上的擴散爭取時間。本實驗中，學生完成色素劃線和層析操作后，大約需要等待15分鐘， 才能保證大多數小組得到理想的層析結果，理想的實驗結果是對實驗思路設計最好的肯定。在學生合作探究的過程中，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。根據實驗結果，可得出什么實驗結論? 如果實驗結果與預期有差異，具體差異是什么?差異出現的可能原因、實驗失敗的原因等，最后得出實驗結論，進而總結出綠色葉片共有兩類光合色素，明晰葉綠體色素和液泡中色素的區別。提出后續思考問題:如果選擇其他的植物葉片進行實驗，實驗結果是不是一樣呢?教師展示其他植物綠色光合分離結果的圖片，如月季枝條頂部紫色葉片和白菜葉片的層析結果，總結出不同植物葉片共有光合色素的種類、色澤，展示植物不同有色部位提取液紙層析結果，讓學生感受到自然與生命之美。提出質疑和問題:不同光合色素吸收光譜有差異嗎？在光合作用中的各自作用有什么不同?哪些環境因素會影響光合色素的合成? 從而拓展思維，激發探究的興趣，為下一節光合作用的過程教學埋下伏筆。

5.與實踐相結合，樹立社會責任感

結合實驗所得出的結論，聯系社會與實際生活來進行知識遷移。社會實踐中對該生物學原理具體應用，如大棚種植蔬菜時選用什么顏色的塑料薄膜？如何利用光合色素種類與含量的不同來提高產量等。進一步提出:綠色植物的價值是不是只局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如物質循環方面，水土保持方面，基因庫方面等，引發學生思考如何保護綠色植物，實現人與自然和諧相處的可持續發展。