柴媛媛

摘要通過(guò)“綠葉中色素的提取和分離”的探究性實(shí)驗(yàn)為載體，基于PBL的教學(xué)模式，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，進(jìn)而全面提升學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)生物學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞PBL 教學(xué)模式 科學(xué)探究 實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

中圖分類(lèi)號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

PBL即基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)（Problem.based.1earn.ing），是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對(duì)于相對(duì)較復(fù)雜的問(wèn)題情境中，以小組合作的形式，來(lái)共同探討實(shí)際問(wèn)題或?qū)W習(xí)問(wèn)題，形成解決問(wèn)題的方案并進(jìn)行實(shí)施，最后進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，并在此過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，進(jìn)而全面提升思維品質(zhì)的教學(xué)策略。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中將“科學(xué)探究”納入普通高中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的范疇。它是指學(xué)生能夠從生物學(xué)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題出發(fā)，依據(jù)生物學(xué)的基本現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和探討的能力。因此，生物學(xué)教學(xué)應(yīng)以生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)為載體，以提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)，而教材中涉及到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自然就成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的良好素材。筆者嘗試將PBL的教學(xué)模式在高中生物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行嘗試應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，按照一定的規(guī)則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的探討和交流，幫助學(xué)生真正成長(zhǎng)為自主學(xué)習(xí)者和積極實(shí)踐者。

下面以人教版高中生物教材《必修1.分子與細(xì)胞》第五章第四節(jié)“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)為例，嘗試在高一實(shí)驗(yàn)課中，改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維，進(jìn)而使學(xué)生逐步形成良好的思維習(xí)慣。

1教學(xué)目標(biāo)的預(yù)設(shè)

《江蘇省普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)要求》對(duì)該實(shí)驗(yàn)提出：概述色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理，并說(shuō)出葉綠體中色素的提取和分離。單純的背實(shí)驗(yàn)是肯定不能滿(mǎn)足學(xué)生發(fā)展需求的，因此教師必須帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，親身來(lái)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只需重復(fù)操作，驗(yàn)證出實(shí)驗(yàn)結(jié)果即可。但是實(shí)驗(yàn)中有很多細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)的考查往往是學(xué)生經(jīng)常出錯(cuò)的地方，因此筆者就以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力為導(dǎo)向，大膽把該驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，并確定了以下教學(xué)目標(biāo)：

①通過(guò)動(dòng)手操作，學(xué)會(huì)提取和分離綠葉中色素的方法并解釋實(shí)驗(yàn)原理;

②通過(guò)小組的課題探究，說(shuō)出對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，并確定實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn);

③通過(guò)組內(nèi)及組間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，確定綠葉中色素的種類(lèi)和含量，說(shuō)出實(shí)驗(yàn)材料的選取和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

2實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

高一學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力比較薄弱。若想一節(jié)課內(nèi)完成小組的探究課題，難度非常大，所以教師需要特別注重實(shí)驗(yàn)的前期準(zhǔn)備。筆者在備課過(guò)程中查閱了大量的研究文獻(xiàn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)睾蛯W(xué)校的實(shí)際情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程做出了以下幾個(gè)改進(jìn)：

（1）一般做該實(shí)驗(yàn)的時(shí)間大約在12月份，市場(chǎng)上能買(mǎi)到菠菜還非常幼嫩，實(shí)驗(yàn)效果很不理想。因此教師經(jīng)過(guò)大量的預(yù)實(shí)驗(yàn)，把實(shí)驗(yàn)材料改為當(dāng)?shù)乇容^常見(jiàn)的“蘇州青”。

（2）研磨時(shí)向研缽中加入的材料和試劑進(jìn)行定量：并提前用保鮮膜包好2.5g蘇州青，待上課時(shí)使用;將蘇州青和少許（各1/4藥匙）二氧化硅和碳酸鈣放入研體，再加入4mL無(wú)水乙醇，然后迅速、充分地研磨成呈糊狀，以保證研磨液中含有較多色素。

（3）研磨后過(guò)濾時(shí)把漏斗改為研磨過(guò)濾器（圖1），從而加快過(guò)濾速度，提高課堂效率。

（4）畫(huà)濾液細(xì)線時(shí)把不好把控的“毛細(xì)吸管”改為更易操作的“勾線筆”，從而使畫(huà)出的濾液細(xì)線更為“細(xì)、齊、直”。

（5）分離色素時(shí)把由“石油醚、丙酮和苯”混合而成的有毒性的層析液改為較易獲得的92號(hào)汽油。

（6）為了減少汽油的揮發(fā)，先把適量汽油倒入燒杯中，再將一層塑料薄膜用橡皮筋扎口，待濾液細(xì)線畫(huà)好后，再用刀片劃開(kāi)一個(gè)略寬于濾紙條的小口，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液（92號(hào)汽油）中。

同時(shí)，為了使學(xué)生課堂操作規(guī)范，減少不必要的錯(cuò)誤，教師提前錄制好一段演示視頻，在實(shí)驗(yàn)之前，邊演示邊講解。

3基于PBL的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

3.1教師分組并進(jìn)行問(wèn)題呈現(xiàn)

目前筆者所教班級(jí)只有24人，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，把學(xué)生分為6組，每組探究一個(gè)課題（表1）。

3.2進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，學(xué)生小組合作

根據(jù)教師提供的小組討論課題，班級(jí)學(xué)生以4人單位為一個(gè)課題組，選擇一個(gè)課題，討論出各組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)自變量確定對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。同時(shí)，注意組內(nèi)的分工合作，兩人合作做對(duì)照組，另外兩人完成實(shí)驗(yàn)組。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，把結(jié)果粘貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單的空白處，一個(gè)課題組內(nèi)對(duì)比分析對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果，組內(nèi)討論分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。小組討論結(jié)束后，進(jìn)行班級(jí)內(nèi)部的組間交流，每個(gè)課題組派出一個(gè)代表，向全班同學(xué)展示小組內(nèi)的課題探究成果，其他小組的同學(xué)可以提出質(zhì)疑或見(jiàn)解。

3.3學(xué)習(xí)成果展示

實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生首先在小組內(nèi)完成課題的討論，分析各自的自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。然后，小組選出一名代表向全班同學(xué)進(jìn)行匯報(bào)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，學(xué)生能夠說(shuō)出：蘇州青葉片與菠菜葉片中色素的種類(lèi)相同，但前者的色素含量要明顯多于后者;成熟的蘇州青葉片中比幼嫩葉片中的色素含量多;提取色素不加碳酸鈣時(shí)胡蘿卜素與類(lèi)胡蘿卜素的含量沒(méi)有明顯變化，但是葉綠素a和葉綠素b的含量則比對(duì)照組少了很多，可以看出研磨時(shí)加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素;提取色素時(shí)用蒸餾水的實(shí)驗(yàn)組濾紙條上幾乎沒(méi)有色素帶，說(shuō)明綠葉中的色素屬于脂溶性色素，用蒸餾水提取是不可行的;分離色素時(shí)條形濾紙由上至下的色素帶同圓形濾紙由外至內(nèi)的色素帶的條數(shù)和寬窄幾乎一致，所以定性濾紙的形狀對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響。當(dāng)最后一組學(xué)生將濾液細(xì)線觸及濾液細(xì)線時(shí)發(fā)現(xiàn)濾紙上沒(méi)有出現(xiàn)色素帶，剛開(kāi)始并沒(méi)有討論出來(lái)，但是在第四組學(xué)生展示的基礎(chǔ)上，小組內(nèi)學(xué)生又經(jīng)討論后，認(rèn)為是由于色素溶解在了層析液中，因此才會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果。通過(guò)組內(nèi)及組問(wèn)的討論，學(xué)生對(duì)蘇州青材料的選取、綠葉中色素提取和分離的原理及操作步驟的注意事項(xiàng)有了進(jìn)一步的理解。

4基于PBL模式下探究性實(shí)驗(yàn)的反思

本節(jié)課筆者在基于PBL教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，把課本典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)大膽改為了探究性實(shí)驗(yàn)，在教師充分進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法，并且設(shè)計(jì)了6個(gè)探究性課題，激起了學(xué)生科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生提出了兩個(gè)問(wèn)題，（1）從實(shí)驗(yàn)中可以看出碳酸鈣保護(hù)了綠葉中的色素，是不是也可以保護(hù)花瓣中的色素呢？（2）不能用清水提取綠葉中的色素，那么，能不能提取花瓣中的色素呢？

教師可以在課堂上或是課外給學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)材料，滿(mǎn)足學(xué)生的探究欲望。同時(shí)，這也說(shuō)明了學(xué)生對(duì)本節(jié)課產(chǎn)生了更多的思考，培養(yǎng)了學(xué)生積極思考的品質(zhì)和知識(shí)遷移的能力、質(zhì)疑的理性思維能力。對(duì)于課堂上還沒(méi)有解決的問(wèn)題，學(xué)生可以通過(guò)課后查閱資料、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室再探究等方式獲取。通過(guò)本節(jié)課可以看出，改編教材的實(shí)驗(yàn)的確是一個(gè)非常好的素材。這就要求教師能夠善于發(fā)掘教材和生活中的資料，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的熱情，進(jìn)而逐步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。

PBL教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，能夠從真正意義上解放學(xué)生的思維，鼓勵(lì)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，使其真正成長(zhǎng)為科學(xué)研究的探索者，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。教師始終要把握的就是“圍繞問(wèn)題來(lái)組織教學(xué)過(guò)程，使問(wèn)題成為學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，把問(wèn)題的解決作為衡量教學(xué)成果的關(guān)鍵”。