基于核心素养的“植物有效成分提取”的教学设计

陈文君

（台山市第一中学 广东江门 529200）

生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命规律的科学，是农业、养殖业、医药制造业的技术基础。高中阶段的生物学课程目的，是通过展示生物学的基本内容，让学生获得基础知识，领悟科学家在探究过程中所采用的思路及方法。因此在《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中提出了，培养学生的生物学科核心素养，落实“立德树人”的根本任务。

生物学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。下面以“植物有效成分的提取”为例，谈谈笔者基于核心素养的理念下，对这节课的设计。

1 以青蒿素的提取导入，激发学生兴趣

教师导入：从广为流传的神农尝百草的故事开始，我们的祖先就意识到植物能给人治病，并发展出一套独有的医学理论——中医。但由于这套理论中用到的植物材料成分复杂而不稳定，难以通过国际上的双盲测试，所目前并不被国际社会认可。因此想要进一步发扬国粹，就需要提取植物中的有效成分并进行化学分析，明确其作用——如2015年诺贝尔获奖者屠呦呦所作的贡献。实际上，青蒿素的提取、命名早在20世纪70年代已经完成，再经过数十年临床验证，发现治疗疟疾效果良好，拯救了数十万人的生命，诺贝尔委员会才决定为屠呦呦颁奖。

教师同时出示疟疾分布图，让学生直观地看到疟疾在世界范围内仍然严重威胁着很多人的生命，并讲述：青蒿素对疟疾的作用效果再一次给人们展示植物有效成分的价值，那么本章节，我们将重走人类对抗疟疾的历史，体验怎么根据有效成分的特性，选择合适的提取方法。

这个融合了发扬中医国粹、对抗疟疾的章节导入，既引发了学生学习本章节的兴趣，又增强了学生的社会责任感。

2 铺垫提取植物有效成分的三种方法

教师概述植物有效成分的组成、特性，再介绍一般提取有效成分的蒸馏、压榨和萃取法3种方法，而具体选用哪种方法，要根据植物原料的特点。

2.1 区分3种水蒸气蒸馏法，整理该装置知识点

教科书对于3种水蒸气蒸馏法的划分有具体的文字描述，但文字量大，略显枯燥。在教学时，教师可尝试先让学生阅读具体概念，自行找出关键信息，再通过观察图1装置的特点进行判断。这种处理既能从另一个纬度评价学生对于3种方法的掌握情况，还提高学生的观察能力。而具备一定的观察能力又是科学探究必备的品质。

然后，教师引导学生运用化学知识解决水中蒸馏装置的安装、拆卸和注意事项。接着，教师设问：有人认为教科书74页中的蒸馏装置有缺陷那么，怎么改良？

学生讨论后，联想到利用水气蒸馏法提取的成分的特性——挥发性强，从而得出改良方法：在接收瓶的开口处加锡箔纸。这也应用了结构和功能相适应的原理。也有学生想到提取到精油的量少，可换用直径较小的接收瓶。

当教师首先以质疑的眼光审视教材，有助于学生解放思维，养成良好的科学思维。良好的科学思维是科学探究的基础。

最后，教师组织学生阅读教科书中的资料1，将散乱的知识点整理至教材中图6-1的流程图上（如加盐促进油水分层、分层后利用分液漏斗获得芳香油），保证学生复习的有效性。

2.2 整理资料，建构压榨法的知识网络

学生自学压榨法获得的有效成分的特性，并把压榨过程中需要注意的知识点转化成流程——石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油，从而帮助学生理清各环节的作用。教师引导学生联系已学知识（如有丝分裂中漂洗的目的是洗去上一步的解离液，此处的是洗去上一步的石灰水），尝试构建认知网络。

建构主义学习理论认为，学生不是被动的知识接受者，而是积极的信息加工者。因此教学的有效性不在于教师教给学生多少，而在于学生掌握了多少。

2.3 呈现古籍抗疟配方，引出萃取法

评价的目的在于确保学生对学习过程的反思，也有助于教师评估自己的教学效果。当学习完2种提取方法后，教师出示古籍中用于对抗疟疾的方法——水煮青蒿以及《肘后备急方》中“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”，用以考查学生对2种提取方法的区分。对前者，学生容易以为是水蒸气蒸馏法，暴露出对概念掌握的不准确；对后者能抓到关键词“绞取汁”，判断出属于压榨法。

然后教师补充这些方法的疗效——几乎无用与有疗效但病情反复（有效成分浓度低），引导学生推断有效成分青蒿素的特性——不溶于水，溶于有机溶剂。学生根据这个特性，自由选择萃取剂。

教师讲述：水作为自然界中应用最广泛的溶剂（也是萃取剂），能溶解大部分的溶质。当一种物质难溶于水时，人们往往愿意选择熟悉的乙醇。但实验证明，乙醇提取物对疟原虫的抑制率效果不稳定。后来，经多次试验，终于发现乙醚的萃取效果较好。回顾这段历史，能让学生感受到：科学研究既是有一定规律可循，又是要经过多次试验才能成功。

这样以润物细无声的方式，给学生阐述了科学思维的重要和科学探究的艰难。同时，这段历史既已成为一个情景呈现在学生面前，教师可以再抛出一个问题：萃取剂确定后，如何提高青蒿素的萃取量？学生经过小组讨论进行知识迁移，联想到前面所说的影响有效成分提取因素——时间、温度、材料本身颗粒大小等，便能解决问题。

教材编排的第一课时先着重介绍蒸馏法提取玫瑰精油和压榨法提取橘皮精油，第二课时再详细介绍萃取法提取胡萝卜素。而这节课的设计是以古籍中青蒿方出现的先后顺序串联3种方法，主线清晰连贯，还使课堂变得高效。同时，整节课的教学设计以提高学生生物核心素养为目标，采用观察法、情景法、练习法、暗示教学法等教学方法，有效达到帮助学生建构生命观念，培养科学思维、提高科学探究能力和增强社会意识的目的。