李小玲 房 璐

（东营市第二中学 山东东营 257000）

学科核心素养指个体在面对复杂的、不确定的现实生活情境时，综合运用学科观念、方法、知识与技能解决实际问题所表现出来的必备品格与关键能力。教育部制定的《普通高中生物学课程标准（2017版）》中指出：生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。学生核心素养的形成并非朝夕之间，需要落实到每一堂课中。下面以人教版高中生物必修一第五章第四节中“绿叶中色素的提取和分离实验”教学为例，阐述如何在实验教学中渗透生物学学科核心素养。

1 知识衔接，树立生命观念

生命是结构与功能的统一体。生命观念指观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是经过实证后的想法或观点，如结构与功能观、进化与适应观、稳态与平衡观、物质与能量观等，有助于理解或解释较大范围的相关事件和现象。学生应基于知识的理解，树立生命观，并能用生命观念认识、解释生命现象。

在学习“色素的提取和分离”之前，学生已经学习过叶绿体的结构和功能，并且用高倍显微镜观察了菠菜叶下表皮、黑藻的叶绿体，发现它们为绿色扁平的球形或椭球形，散布在细胞质中。课始，教师以高倍显微镜下叶绿体的照片导入，并提出问题：叶绿体为什么呈现绿色？鉴于初中知识及高中生已有的逻辑，学生推断出：叶片呈绿色是因为叶绿体中含有绿色的色素。教师追问：绿叶中色素全部都是绿色的吗？绿叶中色素的种类有多少呢？含量是否一样呢？与光合作用有什么样的联系？由此激发学生的求知欲。教师继而引领学生回顾初中学过的银边天竺葵白边部位无法进行光合作用相关知识，合理地解释色素能够捕获光能的现象；叶绿体结构特点为双层膜，内含许多类囊体堆叠而成的基粒，这为捕获光能的素色提供了大量的附着位点，使光合作用能高效进行，体现了结构与功能相统一的观点。这样使学生进一步巩固了生命观念中的结构与功能观，通过对旧知识的梳理及与新知识的衔接，指导学生理解生物学概念，促使学生更科学地认识生命现象，并在思考中解释新面临的生物学问题，形成生命观念。

2 基于原理，培养科学思维

科学思维是指人脑对客观事物形成清晰的图景，并反复加工、去粗取精，把感性认识概括上升为理性认识的间接认识过程。教师要培养学生正确使用科学思维方法，如科学推理（如类比推理、演绎推理等）不仅需要大胆的联想与想象，也需要严谨务实的求知态度。教师引导学生分析“绿叶中色素的提取和分离实验”的原理，培养学生的科学思维。

教师提出问题：该实验应该如何取材？色素位于细胞内，如何才能获得实验材料中的色素？获取色素后应选用哪种提取液？基于高倍镜下的叶绿体呈绿色，学生易分析应选取绿色叶片，可选择种类较多，并不仅局限于新鲜绿叶，也可以是风干或烘干的绿叶。教师继续追问：色素位于细胞内，能否类比制备细胞膜一样利用吸水胀破的方式获取色素呢？类比推理应尊重事实，植物细胞具有细胞壁，这样的生理结构导致无法吸水胀破。教师可以进一步引导学生推理出可用机械方法破坏细胞，释放色素，如研磨法。

教师提供背景知识：溶质与溶剂极性相近，两者便可很好地溶解（相似相容原理），色素是有机大分子，不溶于水，应该选用什么作为提取液？学生推理可用有机溶剂提取色素，如用无水乙醇或者一定比例的石油醚、丙酮与苯，也可参考他人改进方法，将具有危害性的的丙酮和苯替换为毒性较小的甲苯。

在学生理解色素提取原理之后，教师提出问题：如何才能使色素分离呢？科学与生活经验总有千丝万缕的联系，教师结合日常生活中刷白色帆布鞋时需包上卫生纸晾干，这样鞋面上的污渍部分溶解于水中会随水分子扩散到卫生纸上，鼓励学生大胆想象并运用类比推理的思维方法得出“用有机溶剂作层析液分离色素”。

3 团队合作，提高科学探究能力

科学探究是指能够发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流和讨论。

“色素的提取和分离实验”是一个验证型实验，为增强学生科学探究能力，笔者将其设计为探究性实验。根据实验原理，简介实验步骤，营造民主的课堂氛围，让学生敢于表达观点，师生共同讨论可以探究的问题，课堂上生成了如下探究课题：探究不同实验材料对实验结果的影响；探究不同提取液对实验结果的影响；探究不同层析液对实验结果的影响；探究不同画线方法对实验结果的影响。在实验条件允许的情况下，学生选取可实施的探究课题，分小组自主设计实验方案，注重思考实验组与对照组的设计、预期结果判断。在教师的指导下，各小组成员合作完成探究实验，规范操作技能，每一步操作要科学、严谨，将实验误差控制在允许范围内。

学生观察、整理实验过程中遇到的问题及新生成的问题。教师针对所出现的问题，鼓励学生大胆创新，提出自己的改进意见，与组内成员进行交流讨论，并将每组的可取之处记录下来，便于后期探究更完善的方案。例如，某小组在探究不同实验材料对色素提取与分离的影响时，发现阴干的茴香叶提取和分离效果均优于新鲜茴香叶。为了探究这种结果是偶然现象还是必然结果，该组学生又设计了风干菠菜叶与新鲜菠菜叶、风干萝卜叶与新鲜萝卜叶、菠菜叶与韭菜叶的三组实验。每组实验至少三次重复，通过反复对比，发现，对于同种叶片，阴干叶片效果优于新鲜叶片，菠菜叶优于韭菜叶。学生深入思考后，提出假设：含水量低的叶片色素提取和分离效果优于含水量高的叶片。这个假设是否正确，还需要通过实验来验证。教师鼓励学生利用课余时间在实验室开放日走进实验室，主动地探究自己的改进方法，得出结果，形成结论。有的小组在完成实验后，创新了实验方法，如用圆形滤纸进行层析、用白粉笔进行层析、用蘸水笔吸取色素画滤液细线等，均取得了较好的效果。

学生在进行探究实验的过程中逐步增强了对自然界中生命现象的好奇心，锻炼了动手实践的能力及创新能力，耳濡目染了求实、理性的科学精神，形成尊重事实、敢于质疑的科学态度，学生的创新精神、团队合作精神于无形中提高。教师在日常实验课中的引导，对培养学生科学探究起到了润物细无声的效果。

4 分析结果，提升社会责任感

社会责任是指基于生物学的认识，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的担当和能力。

探究实验结束后，组内所有成员参与讨论，以生物学知识为依托，对实验现象做出合理的判断和解释，最终汇总本组实验结果、对结果的解释、新生成的问题等，并分组汇报进行展示，培养解决问题的能力，并对知识进行延伸。教师引导学生将本节课的知识与生产实践联系起来，将所学知识用于解决现实生活中的问题。例如，色素捕获光能以进行光合作用，将空气中的二氧化碳转化为植物体内储存能量的有机物，不同色素捕获的光能是否一致呢？如何根据色素捕获光能的种类提高大棚种植中作物产量呢？研究色素及光合作用是否仅仅是为了作物增产呢？能进行光合作用的植物与人类以及人类赖以生存的地球有什么联系？教师引导学生思考绿色植物的直接价值与间接价值，以及在生态平衡中无法替代的作用，形成“绿水青山就是金山银山”的理念，培养学生保护环境的意识；倡导学生关注社会议题，促使学生肩负起爱护地球、尊重生命的责任；培养学生解决现实生活问题的社会责任感，促进学生成为健康中国的实践者和接班人。