戚雪銀　高婷婷

摘要 依據(jù)“光合色素的提取和分離”實驗課程，開展分段式實驗教學。具體闡述了從問題導入、階段性實驗課程的內(nèi)容和環(huán)節(jié)安排，以及創(chuàng)新實驗方法的操作等方面來優(yōu)化實驗課程設計，提高生物實驗課堂效率，培養(yǎng)學生的科學思維和科學探究能力。

關鍵詞 光合色素 分段式教學 實驗教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“光合色素的提取和分離實驗”是光合作用這一章中重要的實驗。筆者仔細研讀教材、合理安排實驗原理講解和操作進展時間，聯(lián)系生活實際、擴大實驗選材，并嘗試融合其他學科拓展實驗技術方法，從多方面精心設計“葉綠體中光合色素提取和分離”實驗課程。在本節(jié)課程中開展分段式實驗，將“提取”和“分離”兩大實驗步驟分開進行，對應的實驗原理也在實驗步驟開展前分開講解。

1本地景觀導入，點燃探究熱情

南京是六朝古都，有著很濃厚的文化底蘊，教師展示南京中山陵景區(qū)內(nèi)享譽“世界上最美項鏈的”——美齡宮春、秋季航拍圖。學生成長于南京，對于家鄉(xiāng)的景點很熟悉，但首次見到航拍圖仍會感到震撼。

此時，教師趁著學生興趣正濃，拋出問題串：

①南京的色彩由誰決定的？

②決定這色彩的物質有幾種？

③它們的含量是否相同呢？

以此導入“葉綠體中色素的提取和分離”實驗課程。由于實驗課堂時間有限，教師已在課前將導學案發(fā)給學生，并安排學生進行課前自主學習任務，提煉出實驗的相關原理，討論并完善實驗設計。

2展示課前導學成果，配合多樣化選材，完成色素提取

2.1學生互評交流，共探提取原理

課程開始之前，教師拍攝有代表性的預習成果以供學生的課堂互評。新課講授以學生之間對于“光合色素提取原理”互評開始，把課堂的主動權交給學生，讓他們在相互的交流中發(fā)現(xiàn)問題，及時修正。教師轉變?yōu)閷W生交流后結論的總結和提煉者，引導學生充分理解光合色素的提取原理。

2.2觀看演示視頻，合理選材，規(guī)范實驗操作要點

教師提前錄制約2min的色素提取視頻，簡要歸納流程及操作要點：剪碎葉片、加三種試劑（CaCO₃、SiO₂、無水乙醇）、快速研磨、紗布過濾、保存濾液。學生在展示自帶的實驗材料后，思考決定是否繼續(xù)采用自己的材料。有學生當堂換取教師提前備好的韭菜或菠菜葉。這樣的自由化選材和更換的過程可以調(diào)動學生的積極性，激發(fā)學生的思考，使學生深切地感受實驗選材的要求。材料選定后，教師給出第一階段的實驗時間和任務：學生兩人一組，5 min內(nèi)嘗試完成學案上實驗設計流程，并收集澄清濾液。

2.3組間PK，階段性實驗結果分析

教師在學生第一階段性實驗過程中加以指導，并拍下小組實驗現(xiàn)象的圖片投放到屏幕中。學生在組間的比較和討論中得到啟發(fā)，在教師的引導下嘗試分析本組的實驗結果，總結階段性的實驗操作問題，增加對實驗原理及步驟的理解。除此之外，教師和學生共同解決課前留下的實驗設計補充習題。這一環(huán)節(jié)既是對階段性實驗的總結反饋，也是幫助學生系統(tǒng)掌握提取色素分子的實驗操作流程。

3乘勝追擊，講解分離原理，合作完成色素分離

3.1結合提取結果，類比實例講解分離原理

師生共同完成了第一階段實驗后，教師應乘勝追擊，以小組的各種色素的混合液為例，引導學生理解光合色素的分離原理。高中生物實驗中常用的分離色素的方法為“紙層析法”。教師可將光合色素在濾紙條上擴散的過程，類比為運動員于跑道上奔跑的過程，運動員的起跑線就是色素分離的濾液細線。教師提醒學生：為保證光合色素跑出來的色素帶整齊，畫濾液細線之前先用鉛筆畫一條細而直的線，再蘸取濾液進行“描紅”。學生結合教師的講解，小組為單位，討論修正預習導學案中關于“光合色素分離原理”的歸納。

3.2觀看演示視頻，明確實驗操作流程

教師播放提前錄制約2 min的色素分離操作視頻，接著，簡要歸納實驗流程和操作要點：制備濾紙條（條狀濾紙剪去一端兩角）、畫濾液細線（鉛筆先畫，濾液重復描紅）、層析分離（層析液不觸及濾液細線）。

在教材中實驗方法的基礎上，教師向學生展示改進后的“燈芯法”：

①圓形濾紙正中畫直徑為8 mm、16 mm同心圓，棉簽蘸取適量濾液涂至兩個同心圓之間，吹干后重復2～3次。圓規(guī)畫的同心圓保證色素分離線統(tǒng)一，能很好解決色素帶重疊及形狀不規(guī)則的問題；棉簽能轉移大量色素，使實驗結果中色素帶清晰可見。

②圓心處穿棉線打結（長約3.5 cm），圓形濾紙蓋在盛有10 mL層析液培養(yǎng)皿上，使棉線底部充分浸入層析液中，濾紙上方蓋培養(yǎng)皿蓋。

教師歸納圓形濾紙分離操作流程：制備同心圓濾紙（圓心處穿棉線打結）、蘸涂濾液（棉簽蘸涂吹干重復）、層析分離（棉線底端接觸層析液）。然后，教師給出第二階段的實驗時間和任務：4人一大組，2人一小組，一小組按條形組操作，另一小組按圓形組操作。學生在8 min內(nèi)嘗試完成學案上實驗設計流程，并完成色素分離。

3.3分析實驗結果，多方面了解光合色素

層析實驗后，大部分小組可以得到預期的實驗結果，但仍存在很多問題：色素條帶顏色淺、條帶不整齊、濾紙條上幾乎沒有色素帶等。教師展示條形組較好的實驗結果圖，請學生結合分離原理從色素種類、色素顏色、色素含量、溶解度和擴散速度等方面進行分析。教師總結后，小組間自由討論分析彼此的實驗結果，查找成敗原因。教師給出圓形組的實驗結果，請學生在條形組結果分析的基礎之上對圓形組的結果進行解析，使學生更深切地認識到生物學實驗方法的多樣性。兩種方法的比較能很好地點燃學生的學習熱情，激發(fā)了學生合作探究的欲望，也進一步啟發(fā)學生在生物學科研領域的多元化思想。

4首尾呼應揭開神秘面紗，學科融匯拓寬視野

4.1完成色素提取分離，揭開關齡宮神秘面紗

教師在實驗結尾帶領學生回歸到課堂剛開始的問題之中，請學生在動手操作之后嘗試解答。學生已經(jīng)知道綠色葉片中含有4種不同的色素，但由于葉綠素的含量明顯高于類胡蘿卜素，所以春季的美齡宮呈現(xiàn)大片綠色。教師可以啟發(fā)學生思考：為何秋季葉片會變黃，是葉綠素分子消失了還是產(chǎn)生了新的物質？隨后，教師講解葉綠素不穩(wěn)定的化學特性，啟發(fā)學生思考秋季葉片變黃的原因。

4.2展示趣味實驗，拓寬學科視野

課程最后，教師展示兩個基于物理學的實驗：

①葉綠素的熒光實驗。單側光照射收集到的濾液，學生分別從與入射光垂直的方向和透射光方向觀察溶液的顏色，記錄觀察到的色素溶液顏色，思考原因。

②色素分子的光吸收實驗。該實驗通常是借助物理學上的三棱鏡將單色光分開，觀察葉綠素對光的吸收情況。鑒于該實驗對三棱鏡的規(guī)格要求嚴格，筆者經(jīng)過思考和親身實驗，做出了一些小小的改進：課堂教學中，直接準備紅、藍、綠三種顏色的單色光，分別進行實驗。結果清晰可見：紅光和藍光幾乎全被色素分子吸收，而綠光幾乎全部透過濾液，幾乎不被吸收。

學生可以動手體驗兩個實驗，也可以將提取到的色素濾液裝到提前準備好的小玻璃瓶中帶出課堂，利用其他顏色的單色光進行更多的趣味探究。學生在操作過程中，能深切感受到物理學和生物學之間的緊密聯(lián)系。同時，這兩個實驗現(xiàn)象更是引發(fā)了學生的思考，也為下一課時光合色素的吸收光譜和光合作用的過程奠定了基礎。

5教后反思

“提取和分離光合色素”實驗是個傳統(tǒng)的課題，但需要教師投入時間和精力去設計課堂，花心思去琢磨新的思路，加入新鮮的元素。生物學教學不應該僅僅停留在課堂中，而是應該將學到的知識帶出課堂，走進生活。本節(jié)實驗課中，教師根據(jù)學生的學情，將課程依據(jù)內(nèi)在邏輯順序劃分為兩大塊，精心設計教學內(nèi)容，仔細推敲階段性教學任務，嘗試在課堂上開展分段式實驗教學。分段式實驗教學要求教師有明確的分段目標和任務，給予學生充分合理的自主時間，并及時總結反饋學生的階段性成效。分段式實驗教學給予了學生更多的時間去接受和理解新的生物學實驗知識。實驗結束后，對結果及注意事項的分析，很好地培養(yǎng)了學生嚴謹認真的實驗思維方式。課程最后展示的光學實驗更是激起了學生濃厚的興趣，讓學生將課堂所學知識延伸到課堂以外，并嘗試獲得與其他學科之間的相互聯(lián)系。