基于項目任務導學模式的生物學實驗教學探析

關鍵詞：高中生物學；色素的提取和分離；實驗；項目任務導學模式；核心素養

文章編號：1671-489X（2025）11-0131-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.11.131

0 引言

項目教學法源自18世紀歐美的勞動教育思想，其雛形是工讀教育和合作教育。該教學法是在教師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生處理，其中的信息收集、方案設計、項目實施與評價等，都由學生自己負責。項目任務導學模式是在項目教學法的基礎上，將一個項目分解為若干任務，師生以項目為載體，通過逐個解決任務從而實施教學的一種教學模式，其特點是以項目的實施為主線，教師為項目實施的主導、學生為項目完成的主體[1]。在生物學教學過程中，項目實施應以生物學學科核心素養的達成為出發點和落腳點，輔之以合適的評價，這種模式有利于充分體現新課改理念，達成學科課程目標。

1 項目背景分析

作為高中生物學最經典的四個實驗之一，綠葉中色素的提取和分離實驗的流程與注意事項，教師在教學處理上已經有了相對成熟的方法，這里不再贅述。學生在教師的指導下，按照教材的方法和步驟，親身體驗實驗過程，順利提取綠葉中的幾種色素，并利用紙層析法成功實現色素的分離。然而，

這樣的實驗課顯然無法很好地達成核心素養目標。

學生雖有收獲，但效果有限。

為了改變這一現狀，筆者嘗試采用項目任務導學模式，以色素的提取和分離項目為載體，將實驗內容從綠葉中色素的提取和分離拓展為色素提取和分離，不再局限于葉綠體中的色素。在項目實施過程中，首先讓學生帶著教師設置的問題，自主學習綠葉中色素的提取和分離實驗的相關基礎知識；在此基礎上，學生進行小組分工合作，設計實驗方案并完成實驗過程；最后，通過項目成果的展示與評價環節，對實驗過程中發現的問題進行拓展和延伸。具體的教學流程如圖1所示。

2基于項目任務導學模式的生物學實驗教學案例

【情境導入】呈現課本P97圖5-10《正常玉米植株（綠色）和白化玉米植株（白色）》。圖片中，玉米地里偶爾會出現不含綠色色素的白化苗，這樣的白化苗能長期存活嗎？正常玉米植株（綠色）能正常生活，說明光能的捕獲可能與什么物質有關？

學生回答：“玉米地里偶爾會出現不含綠色色素的白化苗，這樣的白化苗將儲存的養分消耗殆盡后就會死去，不能長期存活。正常玉米植株（綠色）

作者簡介：姜松祥，一級教師，南通市教科院兼職教研員，如皋市學科帶頭人。

能正常生活，說明光能的捕獲可能與綠葉中的色素有關。”

教師點評并導入課題：“初中生物學已經讓大家對綠色植物光合作用有了一定的認識，初步了解了光合作用的原料、產物、反應條件以及意義等，但是對光合作用過程中如何實現物質和能量的轉換，特別是光能是如何被吸收利用并轉化等并不清楚。基于此，有必要先弄清楚捕獲光能的色素相關知識。

【教學設計意圖】通過圖片創設學生感興趣的問題情境，同時利用初中生物學已有知識，激發學生進一步探究的求知欲望，導入課題。

【項目任務1】對于綠葉中究竟含有哪些色素，科學家通過實驗進行了探究。請學生閱讀課本P98～99“探究·實踐”，思考并回答下列問題。1）根據前面所學的細胞結構方面的知識，綠葉中的色素主要存在于葉肉細胞的什么結構中？該如何將其釋放出來？2）綠葉中的色素能溶解在有機溶劑中，根據相似相溶原理，可以選擇什么試劑將細胞中釋放出來的色素進行提取？3）綠葉中的色素是單一的還是多種色素混合組成？如果不只一種色素，它們的含量和顏色是否存在差異？4）實驗過程中需要用到哪些工具和材料？如何選擇合適的實驗材料？5）提取色素時向研缽中加入的 Si0₂ 和 CaC0₃ 分別有什么作用？6）實驗的操作步驟有哪些？每一個步驟是否可以進行優化？各步驟是否存在安全隱患？該如何規避？學生帶著教師提出的這幾個問題閱讀教材，思考并回答問題。

學生通過自主學習應該不難獲得答案。在此基礎上，教師可以引導學生就“綠葉中的色素不只一種，不同的色素有不同的吸收光譜，這對于綠色植物吸收光能有什么好處”“不同植物所含色素的種類和含量是否存在差異？這與不同植物所處的環境是否有關”等問題進一步進行探究。

【教學設計意圖】通過引導學生閱讀教材中的“探究·實踐”相關內容，習得綠葉中色素提取的基礎知識，獲得綠葉中色素提取與分離的原理，為后續親身體驗實驗過程提供知識上的儲備，讓學生在獲取基礎科學知識的同時知道科學的實驗方法是科學研究的重要途徑，也讓學生體驗科學成果取得的艱辛。

【項目任務2】根據教材提供的實驗步驟進一步收集相關信息，從教師提供的材料和用具中選擇合適的材料和用具，小組合作完成色素的提取和分離項目實驗報告（表1）。

學生以小組為單位，根據各小組的實驗方案完成色素的提取和分離項目，并完成實驗報告。教師在學生完成實驗方案及實驗實施過程中進行巡視，幫助學生解決任務完成過程中出現的問題，隨時關注學生完成過程中的操作安全等，特別是對各小組的實驗方案進行有針對性指導并提出合理化建議或積極性改進意見等。

【教學設計意圖】本環節通過引導學生利用自主習得的基礎知識合作完成色素的提取與分離實驗方案的設計，并利用各小組自主設計的實驗方案完成色素的提取與分離實驗項目，讓學生在設計實驗方案的過程中進一步理解色素提取與分離的原理、各實驗步驟的細節及注意事項等。其中，提供了多種材料和用具供學生選擇，學生可以比較不同材料和用具所呈現的不同實驗結果，并針對實驗過程中發現的問題對實驗操作細節進行改進，對部分實驗內容進行拓展和延伸。通過項目的實施，培養學生能根據要求獨立設計實驗方案的能力、實驗實踐操作能力和發現問題、解決問題的能力，激發學生學習的興趣和求知欲望，努力培養學生科學嚴謹的實驗態度、小組合作的團隊意識和敢于質疑、勇于探究的精神等。

【項目任務3】各小組分階段展示項目成果，并分享實驗過程中的拓展、反思與收獲，對項目成果和實驗收獲等進行組間互評、教師點評。

學生以小組為單位展示各小組的項目成果，包括色素提取的成果、色素分離的成果、實驗拓展與改進的收獲成果等，交流和分享實驗中的經驗與教訓，并將結果記錄在表2所示項目評價表中。

教師在各小組進行自評和互評過程中及時進行點評，部分成果如圖 2～4 所示。在實驗實施過程中，教師發現部分小組對實驗的部分細節進行了改進。例如：不用毛細吸管蘸取濾液畫細線，而是用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻細線，待干后重復 2～3 次，如圖5所示；將剪濾紙兩角方法進行調整，調整后的實驗結果如圖6所示。

教師設問：“紫甘藍組提取的色素成果很好，但用相同的方法進行色素提取液層析實驗得到的結

I果如何呢？原因是什么？能否通過查找資料，對實驗進行改進？”

學生回答：“分離結果不理想（圖7）。通過查找資料發現，綠葉中的四種色素都是脂溶性的色素，可以利用它們在層析液中的溶解度不同進行分離。但紫甘藍中的色素主要存在于液泡中，屬于可溶于水和有機溶劑的花青素，因此，嘗試用清水代替層析液進行實驗，結果如圖8所示。”

教師設問：“根據紫甘藍提取液利用清水層析的結果，推測紫甘藍提取液的成分可能也不是單一

U

的，這些成分通過層析分離后與原來的提取液的顏色為什么差異較大？特別是紫色在色素帶上不太明顯，你認為這是什么原因呢？”

學生回答：“可能原來的紫色是幾種不同顏色的色素成分疊加的效果，也可能是提取液在空氣中發生氧化等導致色素顏色的變化等。”

教師點評：“此問題具有一定的開放性和探究性，現有知識可能無法準確回答，但同學們可以帶著這樣的問題進一步進行研究，或嘗試借助書籍或網絡等進行后續的學習和研究。”

【教學設計意圖】通過展示各小組色素提取與分離實驗成果并交流分享實驗過程中遇到的問題、解決問題的措施等經驗與教訓，對實驗成果進行小組內自評、自主歸納綠葉中色素的名稱和顏色，組與組之間通過互評以及教師有針對性的點評等，培養學生的交流與表達能力、集體協作意識等。通過項目任務3的實驗成果展示環節，學生能真實體驗科學實驗的探究歷程，領悟生物學研究問題與解決問題的方法，培養尊重科學的情感態度。這一過程

（上接P130）

教學可以彌補傳統實驗教學的不足，提高學生的學習興趣、深化學生對生物學微觀和抽象知識的理解。

在智慧教育理念的推動下，虛擬實驗教學對教師實驗教學能力的提升具有重要作用。因此，教師順應時代需求，根據實操實驗教學過程中出現的問題，結合虛擬實驗的優點，探索出科學、合理、有效的實驗教學策略尤為重要。

5 參考文獻

[1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準

對學生生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等學科核心素養的培養也起到一定作用。

3 結束語

高中生物學是自然科學中研究生命現象、提示生命活動規律的一門基礎學科[2]。本節課基于項目任務導學模式，以色素的提取與分離項目為載體，通過引導學生自主習得基礎知識、合作進行實驗方案設計、實驗操作過程體驗、實驗操作細節改進、實驗成果展示交流與評價、實驗現象分析與拓展等豐富多彩的項目任務逐級推進，初步達成對學生生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等學科核心素養的培養[3]。基于這種模式，學生在自主建構基礎知識、獨立設計實驗方案、合作體驗實驗過程、改進實驗步驟以及歸納、分析與拓展實驗結果等探究過程中研究生命現象，揭示生命活動規律。這種模式下，學生參與度高、興趣濃厚，項目成果豐富、知識掌握牢固，對學科課程目標達成和學科核心素養培養具有積極作用。

4參考文獻

[1］沈晶晶.項目任務導學案中巧用教具學具落實學科核心素養的基本原則[J].教育與裝備研究，2019，35（7）：62-64.

[2]徐楠楠，畢明庚，孫嫻，等．微課在初中生物學考前復習中的設計應用［J].啟迪與智慧（教育），2018（2）：64-65.

[3]中華人民共和國教育部．普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]張禮根.基于VR/AR技術的“細胞膜的結構和功能”教學設計[J].中學生物學，2022，38（2）：25-27.

[3]王貴才，楊九民，蔣玲，等．多媒體教學系統虛擬仿真實驗平臺設計與實現[J].實驗室研究與探索，2022，41（4）：223-226，239.

[4]人民教育出版社，課程教材研究所，生物課程教材研究開發中心．普通高中教科書生物學選擇性必修2生物與環境[M].北京：人民教育出版社，2019：65.