基于核心素養(yǎng)的“植物有效成分提取”的教學(xué)設(shè)計(jì)

陳文君

（臺(tái)山市第一中學(xué) 廣東江門(mén) 529200）

生物學(xué)是自然科學(xué)中的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，是研究生命現(xiàn)象和生命規(guī)律的科學(xué)，是農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)。高中階段的生物學(xué)課程目的，是通過(guò)展示生物學(xué)的基本內(nèi)容，讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)家在探究過(guò)程中所采用的思路及方法。因此在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出了，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，落實(shí)“立德樹(shù)人”的根本任務(wù)。

生物學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任。下面以“植物有效成分的提取”為例，談?wù)劰P者基于核心素養(yǎng)的理念下，對(duì)這節(jié)課的設(shè)計(jì)。

1 以青蒿素的提取導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生興趣

教師導(dǎo)入：從廣為流傳的神農(nóng)嘗百草的故事開(kāi)始，我們的祖先就意識(shí)到植物能給人治病，并發(fā)展出一套獨(dú)有的醫(yī)學(xué)理論——中醫(yī)。但由于這套理論中用到的植物材料成分復(fù)雜而不穩(wěn)定，難以通過(guò)國(guó)際上的雙盲測(cè)試，所目前并不被國(guó)際社會(huì)認(rèn)可。因此想要進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)國(guó)粹，就需要提取植物中的有效成分并進(jìn)行化學(xué)分析，明確其作用——如2015年諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)咄肋线纤鞯呢暙I(xiàn)。實(shí)際上，青蒿素的提取、命名早在20世紀(jì)70年代已經(jīng)完成，再經(jīng)過(guò)數(shù)十年臨床驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)治療瘧疾效果良好，拯救了數(shù)十萬(wàn)人的生命，諾貝爾委員會(huì)才決定為屠呦呦頒獎(jiǎng)。

教師同時(shí)出示瘧疾分布圖，讓學(xué)生直觀地看到瘧疾在世界范圍內(nèi)仍然嚴(yán)重威脅著很多人的生命，并講述：青蒿素對(duì)瘧疾的作用效果再一次給人們展示植物有效成分的價(jià)值，那么本章節(jié)，我們將重走人類(lèi)對(duì)抗瘧疾的歷史，體驗(yàn)怎么根據(jù)有效成分的特性，選擇合適的提取方法。

這個(gè)融合了發(fā)揚(yáng)中醫(yī)國(guó)粹、對(duì)抗瘧疾的章節(jié)導(dǎo)入，既引發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)本章節(jié)的興趣，又增強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

2 鋪墊提取植物有效成分的三種方法

教師概述植物有效成分的組成、特性，再介紹一般提取有效成分的蒸餾、壓榨和萃取法3種方法，而具體選用哪種方法，要根據(jù)植物原料的特點(diǎn)。

2.1 區(qū)分3種水蒸氣蒸餾法，整理該裝置知識(shí)點(diǎn)

教科書(shū)對(duì)于3種水蒸氣蒸餾法的劃分有具體的文字描述，但文字量大，略顯枯燥。在教學(xué)時(shí)，教師可嘗試先讓學(xué)生閱讀具體概念，自行找出關(guān)鍵信息，再通過(guò)觀察圖1裝置的特點(diǎn)進(jìn)行判斷。這種處理既能從另一個(gè)緯度評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于3種方法的掌握情況，還提高學(xué)生的觀察能力。而具備一定的觀察能力又是科學(xué)探究必備的品質(zhì)。

然后，教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決水中蒸餾裝置的安裝、拆卸和注意事項(xiàng)。接著，教師設(shè)問(wèn)：有人認(rèn)為教科書(shū)74頁(yè)中的蒸餾裝置有缺陷那么，怎么改良？

學(xué)生討論后，聯(lián)想到利用水氣蒸餾法提取的成分的特性——揮發(fā)性強(qiáng)，從而得出改良方法：在接收瓶的開(kāi)口處加錫箔紙。這也應(yīng)用了結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的原理。也有學(xué)生想到提取到精油的量少，可換用直徑較小的接收瓶。

當(dāng)教師首先以質(zhì)疑的眼光審視教材，有助于學(xué)生解放思維，養(yǎng)成良好的科學(xué)思維。良好的科學(xué)思維是科學(xué)探究的基礎(chǔ)。

最后，教師組織學(xué)生閱讀教科書(shū)中的資料1，將散亂的知識(shí)點(diǎn)整理至教材中圖6-1的流程圖上（如加鹽促進(jìn)油水分層、分層后利用分液漏斗獲得芳香油），保證學(xué)生復(fù)習(xí)的有效性。

2.2 整理資料，建構(gòu)壓榨法的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

學(xué)生自學(xué)壓榨法獲得的有效成分的特性，并把壓榨過(guò)程中需要注意的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成流程——石灰水浸泡→漂洗→壓榨→過(guò)濾→靜置→再次過(guò)濾→橘皮油，從而幫助學(xué)生理清各環(huán)節(jié)的作用。教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系已學(xué)知識(shí)（如有絲分裂中漂洗的目的是洗去上一步的解離液，此處的是洗去上一步的石灰水），嘗試構(gòu)建認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生不是被動(dòng)的知識(shí)接受者，而是積極的信息加工者。因此教學(xué)的有效性不在于教師教給學(xué)生多少，而在于學(xué)生掌握了多少。

2.3 呈現(xiàn)古籍抗瘧配方，引出萃取法

評(píng)價(jià)的目的在于確保學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的反思，也有助于教師評(píng)估自己的教學(xué)效果。當(dāng)學(xué)習(xí)完2種提取方法后，教師出示古籍中用于對(duì)抗瘧疾的方法——水煮青蒿以及《肘后備急方》中“青蒿一握，以水二升漬，絞取汁，盡服之”，用以考查學(xué)生對(duì)2種提取方法的區(qū)分。對(duì)前者，學(xué)生容易以為是水蒸氣蒸餾法，暴露出對(duì)概念掌握的不準(zhǔn)確；對(duì)后者能抓到關(guān)鍵詞“絞取汁”，判斷出屬于壓榨法。

然后教師補(bǔ)充這些方法的療效——幾乎無(wú)用與有療效但病情反復(fù)（有效成分濃度低），引導(dǎo)學(xué)生推斷有效成分青蒿素的特性——不溶于水，溶于有機(jī)溶劑。學(xué)生根據(jù)這個(gè)特性，自由選擇萃取劑。

教師講述：水作為自然界中應(yīng)用最廣泛的溶劑（也是萃取劑），能溶解大部分的溶質(zhì)。當(dāng)一種物質(zhì)難溶于水時(shí)，人們往往愿意選擇熟悉的乙醇。但實(shí)驗(yàn)證明，乙醇提取物對(duì)瘧原蟲(chóng)的抑制率效果不穩(wěn)定。后來(lái)，經(jīng)多次試驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)乙醚的萃取效果較好。回顧這段歷史，能讓學(xué)生感受到：科學(xué)研究既是有一定規(guī)律可循，又是要經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)才能成功。

這樣以潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的方式，給學(xué)生闡述了科學(xué)思維的重要和科學(xué)探究的艱難。同時(shí)，這段歷史既已成為一個(gè)情景呈現(xiàn)在學(xué)生面前，教師可以再拋出一個(gè)問(wèn)題：萃取劑確定后，如何提高青蒿素的萃取量？學(xué)生經(jīng)過(guò)小組討論進(jìn)行知識(shí)遷移，聯(lián)想到前面所說(shuō)的影響有效成分提取因素——時(shí)間、溫度、材料本身顆粒大小等，便能解決問(wèn)題。

教材編排的第一課時(shí)先著重介紹蒸餾法提取玫瑰精油和壓榨法提取橘皮精油，第二課時(shí)再詳細(xì)介紹萃取法提取胡蘿卜素。而這節(jié)課的設(shè)計(jì)是以古籍中青蒿方出現(xiàn)的先后順序串聯(lián)3種方法，主線清晰連貫，還使課堂變得高效。同時(shí)，整節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以提高學(xué)生生物核心素養(yǎng)為目標(biāo)，采用觀察法、情景法、練習(xí)法、暗示教學(xué)法等教學(xué)方法，有效達(dá)到幫助學(xué)生建構(gòu)生命觀念，培養(yǎng)科學(xué)思維、提高科學(xué)探究能力和增強(qiáng)社會(huì)意識(shí)的目的。