基于生物学核心素养凝练的实验教学初探——以“光合色素的提取和分离”实验为例

孙小瑜 嵊州市黄泽中学 浙江嵊州 312455

生物学核心素养主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任四个方面。生物学科实验主要有四类，即演示实验、探究实验、课外实验和科学史实验。在生物教学中积极使用实验教学法，可以充分调动学生的学习主动性和积极性，取得较好的教学效果。下面笔者就以“光合色素的提取和分离”的实验教学为例，阐述将生物学核心素养落实于日常课堂实验教学的策略。

教学目标： 说出提取和分离光合色素的原理；进行光合色素提取和分离的实验操作，描述光合色素的种类和色泽； 体验物质提取和分离实验的原理和方法；

主要教学流程如下

1.以概念教学为基石，形成生命观念

“光合色素的提取和分离”实验是本章重要教学内容。通过初中科学学习，学生对该知识点已有一定的认知基础，在导入环节，回顾使用银边天竺葵“验证植物进行光合作用需要叶绿素”实验。由于银边天竺葵的白边部位缺乏叶绿素，因此无法进行光合作用，来引发思考:正是因为叶绿素能吸收光能，所以绿色植物才能进行光合作用。那么，叶绿素是不是唯一具有该功能的光合色素呢？绿叶中会有其它光合色素吗? 如果有，它们又是什么颜色的? 各种色素在绿叶的含量有没有差异呢? 以此来激发学生探究绿叶中色素种类与色泽的兴趣，引导学生回忆叶绿体的结构与功能、光合作用基本原理等基础知识。在概念教学的基础上，形成生命观念，总结出结构总是与功能相适应的生物学思想。从生命科学的研究视角，感悟生命的奇妙，由此产生对自然的敬畏之心，形成尊重生命、关爱自然的情感。

2.以实验原理为引领，培养理性思维

科学知识必须基于逻辑推理，科学研究建立于大胆的想象和严谨的逻辑，理性思维是自然科学学科非常重要的一种思考方式，是科学知识实证性的重要体现。师生共同探讨“光合色素的提取和分离”实验原理环节，培养学生的理性思维能力。教师提出问题:提取光合色素应选用植物的哪一部分作为实验材料? 根据光合色素溶解性应选用什么溶剂来进行提取? 总结相关的知识后，帮助学生得出叶绿素可溶于有机溶剂，再结合化学知识共同讨论，得出以无水乙醇为提取液，用有机溶剂研磨法提取色素的实验原理。分析实验原理，既遵循了学生的认知水平和心理，又关注初高中知识的衔接。选择合适的实验材料，对实验步骤及该步骤所要达成的目的形成清晰的认识，既保证了实验的顺利进行，也助于学生自主建构概念，促进学生培养科学思维能力，也习得了科学的思维方法。

3.以思路设计为目标，提升科学探究能力

设计实验过程既能训练常规思维应对选考中的实验大题，也可以培养学生创新思维。教师要鼓励学生发现问题，不被惯性思维所束缚，从新的观点、新的角度寻找新的解决问题的方法。教师要引导学生充分交流、讨论，对各种方案进行评价、修正。在实际实验操作中的某一环节甚至整个实验过程，尽量采用学生自主设计的实验思路，即使出现可控范围内的问题，也能引导学生改进原有设计，渗透实验设计原则。

4.以实验操作为载体，引导学生合作共赢

为提高实验效率，教师提出用5分钟完成实验操作， 以便为色素在滤纸上的扩散争取时间。本实验中，学生完成色素划线和层析操作后，大约需要等待15分钟， 才能保证大多数小组得到理想的层析结果，理想的实验结果是对实验思路设计最好的肯定。在学生合作探究的过程中，教师要留心观察学生的实验情况，并在实验结束后，引导学生交流实验的收获与得失，对实验过程及结果进行评价。根据实验结果，可得出什么实验结论? 如果实验结果与预期有差异，具体差异是什么?差异出现的可能原因、实验失败的原因等，最后得出实验结论，进而总结出绿色叶片共有两类光合色素，明晰叶绿体色素和液泡中色素的区别。提出后续思考问题:如果选择其他的植物叶片进行实验，实验结果是不是一样呢?教师展示其他植物绿色光合分离结果的图片，如月季枝条顶部紫色叶片和白菜叶片的层析结果，总结出不同植物叶片共有光合色素的种类、色泽，展示植物不同有色部位提取液纸层析结果，让学生感受到自然与生命之美。提出质疑和问题:不同光合色素吸收光谱有差异吗？在光合作用中的各自作用有什么不同?哪些环境因素会影响光合色素的合成? 从而拓展思维，激发探究的兴趣，为下一节光合作用的过程教学埋下伏笔。

5.与实践相结合，树立社会责任感

结合实验所得出的结论，联系社会与实际生活来进行知识迁移。社会实践中对该生物学原理具体应用，如大棚种植蔬菜时选用什么颜色的塑料薄膜？如何利用光合色素种类与含量的不同来提高产量等。进一步提出:绿色植物的价值是不是只局限于利用光合作用制造有机物为人类提供食物吗?讨论绿色植物对自然界的更多意义如物质循环方面，水土保持方面，基因库方面等，引发学生思考如何保护绿色植物，实现人与自然和谐相处的可持续发展。