項目化實驗教學設計

摘 要：本文設計并探究了校本選修課程中“光合色素的提取與分離”實驗的延伸活動，并將其拓展為學習項目，在項目化學習的過程中提升學生的思維品質，培養其綜合素養。

關鍵詞：光合色素的提取分離；項目化教學；高階思維

文章編號：1003-7586（2024）07-0009-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

項目化學習（Project-Based Learning，PBL）是一種以學生為中心，設計并執行學習項目的教學和學習方法，是一種基于真實問題探究的學習方式。其通常由真實情境引出驅動性問題，將教學重難點轉化為項目化學習的主題，強調源于真實生活、參與合作，注重成果輸出、評價反思。［1］項目化學習能夠有效培養學生解決實際問題的能力，提升思維品質，從而獲得分析思維、批判性思維以及創造性解決問題的高階思維能力。

“光合色素的提取與分離”是人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》（以下簡稱“教材”）中的實踐活動。在常規教學過程中由教師準備好實驗材料及用具，引導學生根據教材中的操作步驟進行操作并獲得實驗結果。這樣的實踐活動設計過于刻板，且因為教學課時有限、操作存在誤差等原因，導致學生無法得到滿意的實驗結果。筆者在校本選修課上，嘗試以“光合色素的提取與分離”為主題，鼓勵學生開拓創新，建設屬于自己的學習項目，從而在項目化學習的過程中積極探索，以獲得思維能力和綜合素養的有效提升。

1 項目化學習實施

項目化學習包含以下主要環節：提出問題、規劃方案、實施方案、過程評價、結果評價和反思改進。“光合色素的提取與分離”學習項目的設計流程如圖1所示。

筆者以一個學習小組的項目化學習過程為例。該小組經過熱烈討論后，確定本組的學習項目主題是“校園常見植物光合色素的提取與分離”。學生們走遍校園，采集多種常見植物，最后選取婆婆納、艾草、一年蓬、酢漿草、酸模五種草本植物進行光合色素的提取與分離（見圖2）。

在光合色素的提取過程中，學生利用酸模和酢漿草作為實驗材料，沒有得到預期的實驗結果，色素提取液呈現非常淡的黃綠色，說明其中葉綠素的含量極低（見圖3）。

由此，該小組決定針對酢漿草的異常實驗結果進行深入研究，探索其無法提取到葉綠素的原因，并尋找解決辦法。小組成員通過查閱資料了解葉綠素的化學性質，發現其化學性質不穩定，遇酸容易分解，因此小組成員推測研磨液中的酸性物質破壞了葉綠素的結構。

后續經過實踐檢測證實：利用教材方法獲得的酢漿草研磨液pH較低（見圖4）。針對如何保護葉綠素，找到提取葉綠素的有效方法的問題，小組成員開展積極的改進和創新。筆者通過查閱文獻資料，收集并試驗多種色素的提取方法（見表1），最終該小組確定氫氧化鈉法能夠成功提取酢漿草的光合色素（見圖5）。項目的最后階段，小組成員將本組的探究過程和實驗成果整理為實驗報告，并制作

演示文稿在班級內進行分享展示，同時結合評價量表進行自評和互評（見表2），最終完成本項目的學習。

2 在項目化學習中培養高階思維

項目化學習模式有助于培養學生的高階思維能力。基于布魯姆教育目標分類法

（Bloom's taxonomy of educational objectives）

中有關認知領域的層級劃分，高階思維指的是認知水平層級中的分析、評價、創造三個層級，而記憶、理解、應用則屬于低階思維層級。具體來說，高階思維是一種從真實問題情境中提取信息、思辨、創造、決策、實踐、反思的思維能力。培養學生的高階思維能力是當今多元化社會對生物學學科教學提出的高層次要求，有助于學生在面對復雜問題時進行深度思考和靈活反應，從而促進其終身發展。我國在最新修訂的《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中也強調“在生物學學科學習中要培養能夠基于生物學事實和證據運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。教師需要在學習項目的立項和開展過程中，使學生獲得充分的實踐探究機會，親身經歷探究活動過程，主動構建屬于自己的知識結構，進而使學習方式發生轉變，促進其思維能力的提升。

以本文中提及的項目小組為例，梳理思維進階過程：用校園植物進行光合色素提取實驗；如何選取材料進行實驗；草質葉植物易被研磨破碎；校園里的常見草質葉植物有哪些；實地摸排，收集植物，選擇量多并且容易獲得的植物作為實驗材料。；進行實驗、觀察、總結，選擇最合適的實驗材料；探索分析出現異常現象的原因；查閱資料，尋找原因并嘗試解決；進行酢漿草光合色素提取的嘗試創新；對實驗過程和結果進行總結展示；自評和互評。

該項目的順利完成需要學生做到：①整合分析校園植物資源，對其進行分類鑒定，根據植物特點挑選適宜的實驗材料；②對實驗現象進行仔細觀察和深入分析，對色素的提取方法進行探究思考和實踐評價；③積極查閱資料，通過分析文獻資料，嘗試可能的問題解決辦法，發展批判性思維；④制作演示文檔展示本組成果、運用歸納與概括等方法，進行過程性評價和結果性評價，鍛煉思維表達和總結綜述能力；⑤進行小組合作，發展交流溝通能力。教師需要在教學中引導學生在實際的實驗情境中運用創造、系統推理分析等高階認知策略完成項目任務，從而在實踐中發展高階思維能力。

參考文獻

［1］胡勝男.高中生物項目化學習的實踐與思考［J］.上海教育，2019（Z2）：94．