基于生物学科核心素养凝练的实验教学策略——以“绿叶中色素的提取和分离实验”为例

欧阳姮 朱晓燕

(福建省福州第十一中学 350001) (福建省南平市普通教育教学研究室 353000)

核心素养的形成，需要通过每一节课的有效学习来实现[1，2]。生物学科核心素养指通过学习生物学科知识与技能、思想与方法而习得的让学生终身受益的重要观念，学生解决问题时所需要的综合性能力与必备品格。具体体现为：能用生命观念阐释生命世界、解释生命现象，能理性思考与论证生命现象及规律，具备一定的科学探究与合作能力，具备对生物科技的认知与实践能力，对社会有担当与责任感。

本文以人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第5章第4节中“绿叶中色素的提取和分离实验”一节实验教学为例，阐述将生物学核心素养落实于日常课堂教学的策略。

1 立足基础，形成生命观念

“绿叶中色素的提取和分离实验”是光合作用学习的重要教学内容。学生在初中时已经学过光合作用的有关知识，在必修1第3章中又学习了叶绿体的显微结构及其功能，并知道光合作用是合成ATP的重要途径之一。在课堂导入中，教师引导学生回顾初中“使用银边天竺葵验证植物进行光合作用需要叶绿素”的实验。由于银边天竺葵白边部位无法进行光合作用，引发学生思考：因为叶绿素能捕获光能，所以绿色植物才能正常进行光合作用。那么，绿叶中会有哪些种类的光合色素呢？ 它们分别是什么颜色的？各种色素在绿叶的含量相同吗？引发学生探究绿叶中色素种类与色泽的兴趣。进而引导学生复习叶绿体结构与功能、光合作用基本原理等基础知识。在知识理解的基础上，形成生命观念，强调结构与功能相适应的生物学科思想。从生命科学的研究视角，感悟生命活动的奥妙和神奇，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 分析原理，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。通过师生共同探讨“绿叶中色素的提取和分离实验”的实验原理环节，培养学生理性思维。

教师提出问题：提取叶绿体色素应选用植物的哪一部分作材料？根据叶绿体色素溶解性应选用哪种溶剂提取？回顾相关的知识后，再次引导回顾，分析初中做过的“叶片中的淀粉的检验”实验，帮助学生回顾叶绿素可以溶解于酒精。师生结合化学知识共同讨论，引出以酒精为提取液，用有机溶剂研磨法提取色素的实验原理。分析需用无水乙醇等进行提取的理由，说明必须研磨破坏膜结构进行色素提取。

对实验原理的分析，既遵循了学生的认知心理，又关注初高中知识的衔接。帮助学生选择适合的实验材料，并对实验的每一个步骤及该步骤要达成的目的形成清晰的认识，保证了实验的顺利进行。在此基础上，引发学生对光合作用生理过程进一步思考，有助于学生自主建构概念，促进对学生的科学思维能力的培养及科学思维方法的习得。

3 自主设计，提升科学探究能力

设计实验过程不仅能训练常规思维，更可以培养学生创新思维。鼓励学生发现问题并能尝试从新的观点、新的角度寻找新的解决问题的方法与途径。教师要引导学生充分交流、讨论，对学生提出的各种方案进行评价、修正。在学生自主探究的过程中，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。

师生共同分享实验成果，讨论实验结果是否与预期一样；根据实验结果，得到的结论是什么？分析如果实验结果与预期有差异，具体差异在哪？分析导致这一差异现象的可能原因，分析实验不成功的原因等，最后共同总结，得出结论。

根据实验结论，总结绿色叶片共有的和光合作用有关的两类色素，明晰叶绿体色素和液泡中色素的区别。提出进一步思考问题：选择其他的植物叶片进行实验，实验结果也一样吗？教师进一步展示除菠菜外其他植物绿色叶片色素分离结果的图片，分析月季枝条顶部紫色叶片的层析结果，展示月季紫色叶片色素提取液的双向纸层析结果，总结不同植物绿色叶片的共有色素种类、色泽、分类，展示植物不同有色器官提取液纸层析图谱，再次引领学生感受自然与生命之美。教师继续提出探究问题：用其他方法做实验，得出的结论是否也一样呢？在这个问题的引领下，教师继续拓展柱层析技术：展示粉笔介质层析，介绍凝胶层析，体会层析技术是生物学和化学领域中物质分离的重要技术，感受生物学与技术之间的共同发展。展示入冬后银杏树叶颜色的变化、韭黄及病态叶图片，提出质疑与进一步探究问题：不同光合色素吸收光谱以及在光合作用中的作用有什么不同？影响色素合成的环境因素有哪些？从而拓展思维，激发探究的兴趣和创造性，为下一节课教学埋下伏笔。

4 结合实践，树立社会责任感

引导学生结合实验得出的结论，联系社会与生活实际进行知识的迁移。挖掘社会生活实践中对该生物学原理的利用，如大棚种菜时如何利用光合色素种类与含量的不同提高蔬菜的产量等。进一步提出：绿色植物的价值只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，引发学生思考如何保护绿色植物，实现人与自然和谐共处。