“绿叶中色素提取与分离”实验教学设计

广东省东莞外国语学校(523413) 王 定

1 教学背景分析

1.1 教材分析

本课题是高中生物必修1第5章第4节“能量之源——光与光合作用”第1部分“捕获光能的色素和结构”中的实验。光合作用所发生的物质和能量转化过程在生态系统中的物质循环和能量流动中，具有十分重要的意义。而叶绿体中“捕获光能的色素”是本节的重点，实验亦是难点，是光合作用常见考点。了解叶绿体中光合色素的种类、颜色、作用，是学习光合作用的基础。

1.2 学情分析

高一的学生经过初中化学和生物的学习，已具有一定的科学思维和探究能力，但缺乏在科学探究中深度学习的体验，设计、实施实验和分析能力有待提高。

1.3 教学策略

根据建构主义理论，教师创设问题情境，以解决学生“好奇点”为目标，提供解决问题的工具，通过“探讨-实践”实验教学法，引导学生开展微“项目化学习”；最后以“问题”对话的形式，在师生交流、生生交流中实现重难点的突破。笔者将“捕获光能的色素与结构”进行教学结构的调整，第1课时进行实验的探究，第2课时进行理论的延伸。

2 教学目标

根据2017版《普通高中生物学课程标准》中培养学生核心素养的宗旨，在色素提取与分离实验中，重操作，渗透核心素养的基本理念。

2.1 生命观念

通过色素的提取和分离，了解色素的种类、颜色、作用，更好地理解叶肉细胞的“结构和功能观”“物质与能量观”。

2.2 科学思维

利用创新的实验器材，尝试实验设计及操作。通过分析比较实验结果，学会表达交流，理解不同植物色素含量有差异。

2.3 科学探究

尝试设计分离、提取色素实验，思考其与适应环境的关系，增强学生对自然现象的好奇心和求知欲。

2.4 社会责任

因时因地选择实验材料，践行绿色校园理念。认识层析液的化学成分对健康的影响，树立正确的健康观。

3 实验教学重难点

3.1 教学重点

绿叶中色素提取与分离的动态生成过程。

3.2 教学难点

对结果的分析、交流与讨论。

4 教学过程

4.1 创设情境，导入课堂

展示实验材料：校园各种翠色欲滴的绿色植物叶片。设问：叶子为何呈现出绿色？进而展示黄叶，启发学生思考叶子中色素有多种，追问：怎样提取出叶片中的色素呢？

设计意图：教师要善于将生活中真实问题情境导入课堂激发学生的学习兴趣，促进学生融入到课堂学习环境中，把“学科概念”当作“有趣话题”，充分体现学科学习的生活化、趣味性。

4.2 基于理论，设计实验

若单纯让学生根据课本的实验步骤，进行“依葫芦画瓢”的重复性实验，不能激发学生的创造性思维和动手实验能力的培养。故教师选择性地提供其他生活中常见的材料，如不同的校园植物、牙线、去除针头的注射器，引导学生改良实验，实验流程设置如图1所示。

图1 实验流程

学生活动：根据教师提供的3种校园植物(杨桃、木瓜、蜘蛛兰)，对比2种过滤方式，3种不同工具画滤液细线的方法来设计实验。

设计意图：设计探究任务，给学生呈现具体的、真实的整体任务情境，学生在理解课本实验步骤的基础上，主动思考。但由于学生刚刚接触，这方面正是他们的薄弱环节，故需要教师给予必要的引导，如新过滤方式和滤液细线的画法，促进学生进行有意识的概念生成。

4.3 合作探究，开展实验

根据爱德加·戴尔提出的学习金字塔模型，靠视听结合和简单的听和看，只能留住20%的知识。而让学生亲身经历学习和活动的过程，“做中学”或“实际演练”，可以使平均学习保持率达到75%。让学生亲自操作、体会色素提取和分离的细节，有助于学生主动进行知识的构建。

4.4 结果分析，反思拓展

“学起于思，思源于疑”。精准提问是启发学生思索，培养科学思维的有效方法。设置问题连续体，引发学生掌握、加工知识，会使学生形成深刻认知，在思考中促进学生智力的开发和思维能力的提升。如：①根据实验提供的3种校园植物(杨桃、木瓜、蜘蛛兰)，你认为哪种植物更适合作为实验材料，你判断的理由是什么；②获取滤液细线的过程当中，漏斗过滤和用注射器推动的方式过滤，哪一种更高效；③画滤液细线过程中，哪种工具最为合适，用毛细吸管、载玻片及牙线画线的效果有何不同；④哪种色素溶解度最大；⑤哪种色素含量最多。

设计意图：通过“问题对话”的教学方式，有效激发学生思维，要求学生根据情境与问题的输入，进行表达和输出。在“师生对话”的互动过程中引导回答者有条理、有逻辑地表达观点、陈述证据，促进其他同学对问题进行思考及辨析，有效培养科学思维。对于学生而言，“精准的问题设置”可以让他们迅速融入问题学习，解决问题，既强化了知识，又提升了生物学核心素养。在进行师生平等地交流沟通中，引导学生从原有的知识水平“生长”出新的知识和能力，达到知识的重新建构。

4.5 知识迁移，举一反三

位于爱德加·戴尔学习金字塔理论基部的学习方式是“教别人”或“马上应用”，它可实现90%学习内容的记忆。利用相关多媒体或全息投屏技术让学生当堂练习巩固检测，或利用“钉钉”“问卷星”等网络工具，可以让学生在周末时间进行知识能力的转化。利用软件的统计功能分析学生的思维误区，再次探讨，进行深度学习，使学生在讨论中取长补短。在参与中掌握知识，生成能力，从而真正实现了从知识到能力的转化。

5 教学评价与反思

2017版《普通高中生物学课程标准》倡导的教学理念是面向全体学生，培养学生的生物学科素养，倡导探究性学习。而教师对生物实验的优化教学可有效促进学生科学思维和科学探究能力的提高。课前笔者进行充分的实验预设，灵活处理各种动态生成，这样课中才可以实现高效实验教学。

本实验学生依据课本的主要步骤，进行不同植物的色素提取和分离难度并不太大，但对实验最终出现的各种结果进行分析以及能否提出相应的改进方法却有很大的难度。因此，“绿叶中色素的提取与分离”实验教学中注重课堂的动态生成，侧重对实验步骤改进效果的分析和交流。这一交流评价活动也提高了学生的创新思维能力。

笔者对“捕获光能的色素和结构”进行教学结构的调整，第1课时开展和探究实验的教学模式。注重课堂主动生成，不急于给学生纠错，如导课中“绿叶是绿色的原因”，有学生回答“是因为有了叶绿体、叶绿素的缘故”，说明学生具备了一定的物质观、结构和功能观，但并不明白“为什么有叶绿素，叶子就会呈现出绿色”。故第2课时引导学生对色素吸收光谱的特点进行认识，激发学生思考得出“绿叶的产生是因为叶绿体对绿光的吸收最少，绿光被反射出来，故叶片呈绿色”迁移学习“磷光、荧光现象”，更深入理解“结构与功能观”。