逯瑞麟

摘要依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，本節(jié)內(nèi)容的性質(zhì)、在高中生物知識(shí)體系中的地位和學(xué)生特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)特色，開發(fā)“植物芳香油的提取”教學(xué)案例，探討“舊教材、新課標(biāo)”下的生物學(xué)教學(xué)問題。

關(guān)鍵詞一體兩翼;STEM理念;課程思政;教學(xué)案例

為全面深化課堂教學(xué)改革，我校構(gòu)建了“一體兩翼”的發(fā)展模式，“一體”是以課堂為主體，“兩翼”是思政課和STEM教育理念，旨在培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷、文科素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。如何將思政和STEM理念滲透在生物教學(xué)中？以植物有效成分的提取為例設(shè)計(jì)教學(xué)案例，探尋在生物教學(xué)中滲透思政教育和STEM理念的思路。

1 教材分析

“植物有效成分的提取”是整合自人教版《生物·選修1·生物技術(shù)實(shí)踐》專題6的內(nèi)容，該專題共包含兩個(gè)課題，分別是“植物芳香油的提取”和“胡蘿卜素的提取”。生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2003版）對(duì)于該內(nèi)容的要求是“研究從生物材料中提取某些特定成分”，2017版新課標(biāo)未對(duì)該內(nèi)容提出明確要求，在模塊3次位概念4.1.3說到“舉例說明次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)利用植物細(xì)胞工程提高效率”，其中次生代謝產(chǎn)物這一概念與植物有效成分有直接關(guān)聯(lián)。在選修課程，職業(yè)規(guī)劃前瞻“生物制藥”模塊，說到藥物的炮制，比如干餾、煨、煮等手段，是植物有效成分提取技術(shù)的具體化和專業(yè)化表現(xiàn)。因此制定教學(xué)思路如下：以青蒿素的發(fā)現(xiàn)為例，在教學(xué)中滲透思政教育，該內(nèi)容融合大量化學(xué)知識(shí)且具有可操作性，將兩節(jié)內(nèi)容進(jìn)行整合調(diào)整，主要學(xué)習(xí)三種提取方法，作為STEM項(xiàng)目“自制廁所除味劑”的理論基礎(chǔ)。

思政教育點(diǎn)青蒿素的提取方法為乙醚低溫提取，與本節(jié)內(nèi)容中植物有效成分的提取有相似之處，通過了解青蒿素的發(fā)現(xiàn)歷程和醫(yī)學(xué)應(yīng)用，學(xué)生可以體會(huì)科研道路的艱難和科學(xué)家的堅(jiān)持，同時(shí)在科學(xué)前沿中看到課本知識(shí)，初步建立科學(xué)探究的勇氣和樂趣。

STEM理念體現(xiàn)本節(jié)內(nèi)容以玫瑰精油的提取為例，簡單介紹植物精油的來源和提取方法。至于為什么要提取精油？教材上的三種方法能否獲得精油？網(wǎng)絡(luò)上精油推廣的廣告是否可信？等一系列實(shí)際生活中的問題，學(xué)生應(yīng)用書本上的理論無法解決。為避免理論與實(shí)際相剝離這一問題出現(xiàn)，在課后要求學(xué)生組隊(duì)親身實(shí)踐查找資料、提取植物精油，并將提取的精油應(yīng)用于生活是非常必要的。

2學(xué)情分析

在知識(shí)方面，通過化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)，高二學(xué)生已掌握蒸餾、萃取等化學(xué)知識(shí)，同時(shí)熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，例如蒸餾裝置、冷凝裝置等。但是，對(duì)不同實(shí)驗(yàn)原料的性質(zhì)了解不足。

在能力方面，高二學(xué)生具備一定的觀察、比較、分析及動(dòng)手操作能力，可較好地完成實(shí)驗(yàn)操作。但是對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的宏觀把握性欠缺;缺乏一定的預(yù)見性和持久性。

在情感態(tài)度方面，高中階段的學(xué)生樂于學(xué)習(xí)、樂于合作探究，具備實(shí)事求是的態(tài)度。

3教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)

3.1教學(xué)目標(biāo) ?（1）了解提取芳香油的基本原理，研究從生物材料中提取特定成分的方法，能針對(duì)原料的不同特點(diǎn)，初步學(xué)會(huì)選擇適宜的提取方法。（2）了解玫瑰精油的提取方法、提取裝置和流程。

3.2重難點(diǎn) ?提取植物有效成分的三種技術(shù)原理及方法;針對(duì)原料的不同特點(diǎn)，采用適宜的提取方法。

4教學(xué)流程

4.1重溫青蒿，激趣導(dǎo)入 ?通過多媒體呈現(xiàn)數(shù)字4.25和一株小草圖片，并請(qǐng)學(xué)生思考其特殊之處，學(xué)生心生困惑，小聲猜測。接著解開謎題，4.25是世界防治瘧疾日，這種植物叫做青蒿，學(xué)生能迅速說出“屠老師，青蒿素，瘧疾“等名詞。教師設(shè)問，青蒿素是如何被提取出來的？與本節(jié)植物芳香油的提取方法類似。

設(shè)計(jì)意圖 時(shí)隔5年，師生共同回顧屠老師團(tuán)隊(duì)做出的貢獻(xiàn)，重拾青少年內(nèi)心對(duì)于科研工作者的崇拜和感動(dòng)。對(duì)于提取方法留疑，引發(fā)學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。

4.2真實(shí)經(jīng)歷，感知來源 ?提供教具，包含：柑橘皮、薄荷葉片、百合葉片、杏仁、生姜、吸油紙等。學(xué)生隨機(jī)拿取，感受氣味并說明植物部位屬于的器官種類。初步得出結(jié)論，植物芳香油可以從不同植物的六大器官中提取。

設(shè)計(jì)意圖 通過親自感受不同植物器官的氣味，打破固有認(rèn)知即植物芳香油是從花朵里獲取，建立新知并認(rèn)同植物芳香油來源的多樣性，為STEM項(xiàng)目的開展奠定理論基礎(chǔ)，學(xué)生在選擇提取材料提供多種思路。學(xué)生通過擠壓的手段感受橘皮、薄荷葉的味道，與壓榨法有異曲同工之妙。

4.3學(xué)科交叉，總結(jié)方法 ?教師設(shè)疑：如何將乙醇從乙醇水溶液、溴從溴水中分離出來？學(xué)生結(jié)合已掌握的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行回答，利用乙醇與水沸點(diǎn)不同，通過蒸餾法獲取乙醇，利用溴在四氯化碳和水中的溶解度不同，通過先萃取后蒸餾獲得溴。教師進(jìn)一步提問：芳香油的提取方法與之類似，有蒸餾法、壓榨法、萃取法。確定原料后，采用哪種方法進(jìn)行提取呢？引導(dǎo)學(xué)生思考，提取方法是由植物原料的特點(diǎn)決定的。

資料：①玫瑰為香料植物，從玫瑰花中提取的香料——玫瑰油，在國際市場上價(jià)格昂貴：1kg玫瑰油相當(dāng)于1.25kg黃金的價(jià)格，所以有人稱之為“液體黃金”。 玫瑰精油的主要成分是香茅醇，香茅醇是一種有機(jī)物，化學(xué)式為C10H20O，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易揮發(fā)、高溫時(shí)不易分解，溶于乙醇和大多數(shù)非揮發(fā)性油及丙二醇。②橘皮精油主要貯藏在橘皮中，在橘皮上分布著密密麻麻的油囊，橘皮精油的有效成分為檸檬烯，無色油狀液體，易溶于乙醇，在用溫度較高時(shí)會(huì)發(fā)生部分水解，除此之外，橘皮在加熱的過程中，易發(fā)生焦糊的現(xiàn)象。③青蒿素是無色針狀晶體，易溶于有機(jī)溶劑乙醚，不溶于水，不易揮發(fā)，60℃以上易分解。獲取途徑主要是從黃花蒿中直接提取得到。

閱讀資料后學(xué)生在小組內(nèi)討論確定提取方法。小組展示最終成果并說明依據(jù)，組間提出不同觀點(diǎn)和修改建議，在玫瑰精油的提取方法的討論中，萃取法產(chǎn)生爭議，部分小組認(rèn)為萃取劑乙醇為水溶性會(huì)影響提取效率，教師立刻提出影響萃取的因素，最終師生共同歸納總結(jié)三種提取方法的適用范圍。

設(shè)計(jì)意圖 借助學(xué)生熟知的化學(xué)知識(shí)引出三種提取方法，以材料的形式展示不同生物原料的特性，通過討論最終確定合適的提取方法。使學(xué)生初步建立綜合性的理科思維，在STEM項(xiàng)目中，能綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)去解決問題。學(xué)生討論得出青蒿素的提取方法，揭開青蒿素提取的神秘面紗，增加志愿科研的動(dòng)力和信心。

學(xué)生觀看電影《Perfume》片段，觀察視頻中提取玫瑰精油的裝置及提取成果，思考實(shí)驗(yàn)室蒸餾裝置的安裝順序，多媒體呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：接收瓶中的液體是純的精油嗎？如果不是，如何去掉其中的雜質(zhì)？結(jié)合化學(xué)知識(shí)，學(xué)生提出運(yùn)用分液漏斗分離水油，繼續(xù)追問：如何使分層明顯？如何進(jìn)一步清除油層中混有的少量的水？學(xué)生提出離心機(jī)、借助化學(xué)試劑等多種途徑，討論可行性。

設(shè)計(jì)意圖 電影中運(yùn)用水中蒸餾法提取到幾滴玫瑰精油，與教學(xué)內(nèi)容非常貼近，在問題串的引導(dǎo)下，學(xué)生能從科學(xué)性的視角分析視頻內(nèi)容，培養(yǎng)批判性思維，并能完整的羅列STEM項(xiàng)目所需要的實(shí)驗(yàn)儀器和材料。

展示“4年，191次，100%抑制率，第一枚”等關(guān)鍵詞，講述屠呦呦團(tuán)隊(duì)的科研故事，并提出STEM項(xiàng)目《自制除味劑》——廁所味道刺鼻，請(qǐng)查找資料，選取合適的植物，制作除味劑，選取適宜的裝置，達(dá)到去除異味的效果。

設(shè)計(jì)意圖 青蒿素的發(fā)現(xiàn)歷程啟迪激勵(lì)學(xué)生積極參與科研，借助數(shù)據(jù)體現(xiàn)科研的不易，引出學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、提升動(dòng)手操作能力的必要性，進(jìn)而提出“自制除味劑”的STEM項(xiàng)目，這是學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的過程，在真實(shí)情境中學(xué)生會(huì)遇到真實(shí)問題，解決問題的過程就是科學(xué)思維培養(yǎng)的過程。

5教學(xué)反思

本節(jié)內(nèi)容側(cè)重生物技術(shù)實(shí)踐，因此進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)是非常必要的，但考慮到精油提取實(shí)際耗時(shí)很久，課上完成并不現(xiàn)實(shí)，因此在對(duì)比新舊課標(biāo)和教材后，提出“自制廁所除味劑”的項(xiàng)目，學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題，打通知識(shí)與生活的聯(lián)系，有助于學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的成就感，熱愛學(xué)習(xí)熱愛生活，升華社會(huì)責(zé)任核心素養(yǎng)。