導(dǎo)語：生物實(shí)驗(yàn)課通識(shí)教育研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

早期通識(shí)教育在高中階段的課堂教學(xué)中已逐步滲透發(fā)軔于高考備考，順應(yīng)基礎(chǔ)教育和高等教育接軌的趨勢(shì)，通識(shí)教育應(yīng)是一以貫之的教育方略?；诮?gòu)主義理論設(shè)計(jì)一節(jié)選修實(shí)驗(yàn)課面臨著探索空間大、參照課例少、教學(xué)效果不穩(wěn)定等諸多困難。鑒于上述現(xiàn)狀，筆者嘗試以《胡蘿卜素的提取》為例設(shè)計(jì)一節(jié)以早期通識(shí)教育理念為指導(dǎo)的高中“建構(gòu)”型實(shí)驗(yàn)課以期培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

一、課題準(zhǔn)備

1.理論知識(shí)（1）胡蘿卜素簡介a.化學(xué)視角下認(rèn)識(shí)胡蘿卜素的分子結(jié)構(gòu)：胡蘿卜素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中央有相同的多烯鏈（包含多個(gè)碳碳雙鍵），根據(jù)碳碳雙鍵的數(shù)目將其主要?jiǎng)澐譃棣?、β、γ三種。β-胡蘿卜素在胡蘿卜素中分布最廣，含量最多，在眾多異構(gòu)體中最具有維生素A生物活性，在綠葉中與葉綠素共同存在，胡蘿卜的根里也有很多；α-胡蘿卜素在綠葉和胡蘿卜的根里與β-胡蘿卜素共同存在，含量一般較少；γ-胡蘿卜素在生物體內(nèi)的分布則有限。b.生化特性：胡蘿卜素是橘黃色結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水、微溶于乙醇、易溶于石油醚等有機(jī)溶劑，鐵離子可使其褪色。胡蘿卜素是常用的食品橙色色素，廣泛地用作食品、飲料、飼料的無毒添加劑以及化妝品新興市場上，還可以清除自由基，抗衰老，預(yù)防和修復(fù)細(xì)胞損傷，近期發(fā)現(xiàn)天然的胡蘿卜素還具有使癌細(xì)胞恢復(fù)成正常細(xì)胞的作用。β-胡蘿卜素稱為維生素A原，一分子β-胡蘿卜素在人或動(dòng)物的小腸、肝臟等器官可被氧化成為兩分子的維生素A，因此可被用來治療因缺乏維生素A而引起的各種疾病，如夜盲癥、幼兒生長發(fā)育不良、干皮癥等。c.提取來源：從植物（如胡蘿卜）中提?。粡酿B(yǎng)殖的巖藻（如海帶、馬尾藻、裙帶菜等）中提?。焕梦⑸锇l(fā)酵（如產(chǎn)氫紅桿菌、工程菌等）生產(chǎn)。（2）紙層析的原理及應(yīng)用紙層析法又稱紙色譜法，是以紙為載體的色譜法。固定相一般為紙纖維上吸附的水分，流動(dòng)相為不與水相溶的有機(jī)溶劑。紙層析法依據(jù)極性相似相溶原理，以濾紙纖維的結(jié)合水為固定相，以有機(jī)溶劑作為流動(dòng)相。由于樣品中各物質(zhì)分配系數(shù)不同，而擴(kuò)散速度不同，因此可達(dá)到分離的目的。常應(yīng)用在環(huán)境分析測(cè)試中，有時(shí)用紙層析法分離測(cè)試樣組分，也用于一些精度不高的組分分析。必修1葉綠體色素分離的實(shí)驗(yàn)中利用四種色素在層析液中的溶解度不同，分離出4條色素帶，并由此可知各種色素的相對(duì)含量和種類。（3）萃取劑萃取胡蘿卜素的有機(jī)溶劑應(yīng)該具有較高的沸點(diǎn)，能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水互溶。此外還需考慮萃取的效率、實(shí)驗(yàn)的安全性、取材的便捷性，綜合考慮得出適合于萃取胡蘿卜素的萃取劑是石油醚。2.實(shí)施方案（1）原料：胡蘿卜粉碎干燥。（2）萃取劑：石油醚。（3）萃取效率的優(yōu)化：萃取效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量，還受原料顆粒的大小、緊密程度、含水量，萃取的溫度和時(shí)間等條件的影響。萃取的最佳溫度和時(shí)間可通過設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)來摸索。（4）粗提裝置的設(shè)計(jì)如圖所示：（5）結(jié)果分析：最佳萃取條件的優(yōu)化；萃取獲得的粗提液的處理；萃取液的濃縮；提取物的鑒定。（6）提取物鑒定方案：紙層析法（如圖）（7）課題成果評(píng)價(jià)：①總結(jié)提取胡蘿卜素的最佳方案。學(xué)生分組選取不同溶劑和萃取時(shí)間，最后匯總數(shù)據(jù)比較各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化出最佳方案。②層析帶顯示狀態(tài)的解釋與說明。從樣品含有的雜質(zhì)量、顏色比較等方面定性判斷萃取質(zhì)量。

二、課題實(shí)施

材料粉碎→材料干燥→水浴加熱→冷凝回流→空間通風(fēng)→紙層析法鑒定

三、課題整理

問題串：1.用胡蘿卜做食材的菜肴中浮油會(huì)呈現(xiàn)橘黃色，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是什么？2.如何將這些橘黃色的物質(zhì)提取出來？浮油意味著什么？3.選取的萃取劑需要符合哪些條件？4.萃取之前需要對(duì)原材料做哪些處理？5.聯(lián)系已有化學(xué)知識(shí)，提取胡蘿卜素的裝置和蒸餾裝置該如何安裝？6.鑒定提取物采取的方法在哪些物質(zhì)的分析中還應(yīng)用過？7.層析裝置組裝需要注意哪些事項(xiàng)？請(qǐng)對(duì)紙層析的結(jié)果圖進(jìn)行說明。8.有機(jī)溶劑萃取法還可應(yīng)用于哪些動(dòng)、植物有效成分提??？9.嘗試總結(jié)層析技術(shù)的基本原理。10.結(jié)合課題3中蛋白質(zhì)的提取和分離技術(shù)并借助網(wǎng)絡(luò)和書籍梳理色譜技術(shù)。

四、課例理解

1.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)是學(xué)科核心素養(yǎng)當(dāng)下生物實(shí)驗(yàn)課堂上知識(shí)教學(xué)發(fā)生著三種習(xí)慣性的演變：首先，知識(shí)教學(xué)狹化為具體知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，而對(duì)知識(shí)背后的學(xué)科方法、學(xué)科思想和學(xué)科價(jià)值等的挖掘不夠。其次，知識(shí)教學(xué)演變?yōu)榉?hào)形式的教學(xué)，而對(duì)知識(shí)所蘊(yùn)含的邏輯根據(jù)、思想方法和價(jià)值意義一帶而過。再次，知識(shí)教學(xué)囿于知識(shí)本身的教學(xué)，而較少關(guān)注其認(rèn)識(shí)來源、類型差異、共同屬性以及這些知識(shí)之間的組織結(jié)構(gòu)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說，應(yīng)該“兩個(gè)拳頭”都得硬，一是理論知識(shí)儲(chǔ)備，二是動(dòng)手能力培養(yǎng)。只有教師更新觀念，才會(huì)引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)和獲得高質(zhì)量的知識(shí)，才能培育學(xué)科核心素養(yǎng)。2.培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)中的自我建構(gòu)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展不僅與學(xué)生建構(gòu)和獲得知識(shí)的結(jié)果質(zhì)量有關(guān)，而且還與學(xué)生建構(gòu)和獲得知識(shí)的過程、質(zhì)量和方式有關(guān)。從方法論上講需要教師從學(xué)習(xí)的本質(zhì)和學(xué)科核心素養(yǎng)的特性兩個(gè)方面展開思考。常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)的一個(gè)重要原因是偏離了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，即學(xué)生沒有自主建構(gòu)。生物實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)在操作層面上應(yīng)關(guān)注深度學(xué)習(xí)，即要求學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)過程是連續(xù)的、縱深的和整體的。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培育學(xué)科核心素養(yǎng)大量的課堂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)理論表明，有利于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的學(xué)習(xí)狀態(tài)必須滿足兩類條件：第一，從知識(shí)的活化到知識(shí)的整合；第二，從知識(shí)的內(nèi)化到知識(shí)的外化。生物學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)最終還是由學(xué)生通過領(lǐng)悟而成，最終要實(shí)現(xiàn)將外在的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的知識(shí)，再通過表達(dá)與交流、遷移與運(yùn)用將知識(shí)外化出來。4.生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本設(shè)計(jì)思路在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中通常采取構(gòu)建思維導(dǎo)圖和問題解決式學(xué)習(xí)來彌補(bǔ)課堂教學(xué)機(jī)械化操作的不足。本文所引案例的學(xué)習(xí)策略包含了如下內(nèi)涵：問題解決式學(xué)習(xí)的精髓在于實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)路徑的翻轉(zhuǎn)，即知識(shí)線索翻轉(zhuǎn)為問題線索；立足“學(xué)生—學(xué)科—生活”來設(shè)計(jì)真實(shí)的學(xué)科問題；謀求過程內(nèi)發(fā)生真實(shí)而深刻的轉(zhuǎn)變，即從內(nèi)源性學(xué)習(xí)到生成性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。問題驅(qū)動(dòng)的整合式教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)，也是在通識(shí)教育理念下展開的廣域深度學(xué)習(xí)。為了設(shè)計(jì)出接近真實(shí)的學(xué)科問題，教師應(yīng)采取“1+n”的學(xué)科問題設(shè)計(jì)思路。其中，“1”指在課堂中居于核心地位，對(duì)其他問題起著統(tǒng)領(lǐng)和整合作用的學(xué)科核心問題或核心概念；“n”指圍繞學(xué)科核心問題而自然生成的學(xué)科子問題，同時(shí)要兼顧STSE（科學(xué)—技術(shù)—社會(huì)—環(huán)境）類問題的設(shè)計(jì)。學(xué)科子問題的設(shè)計(jì)需要遵循三個(gè)基本要素：學(xué)生認(rèn)知順序性、各個(gè)學(xué)科子問題之間內(nèi)在邏輯性、體現(xiàn)層次性和階梯性的縱深化處理。借助學(xué)科核心問題和學(xué)科子問題，共同構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)科問題群以不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，進(jìn)而達(dá)到通識(shí)化學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)。在此思路下，教師須基于大量的課堂經(jīng)驗(yàn)把握四個(gè)操作要領(lǐng)：第一，把握教材內(nèi)容所傳遞的學(xué)科本質(zhì)信息；第二，捕捉學(xué)生內(nèi)源性學(xué)習(xí)力的激活點(diǎn)；第三，尋找教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活事物的連接點(diǎn)；第四，具有“Bio-X”為基礎(chǔ)的學(xué)科交叉?zhèn)湔n準(zhǔn)備。通識(shí)教育的初級(jí)階段需要初步的學(xué)科交叉、打破文理。如果沒有這種跨學(xué)科融合的超前意識(shí)，備出的課總顯單調(diào)枯燥，并沒有揭示出學(xué)科生態(tài)關(guān)系，對(duì)學(xué)科生態(tài)位的理解也是模糊的。5.以通識(shí)教育為歸宿的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐通識(shí)教育極其廣博，就生物學(xué)科而言主要體現(xiàn)在樹立正確的生命觀、崇尚理性思維的培養(yǎng)、注重實(shí)際問題的科學(xué)探究和增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)。筆者基于以上認(rèn)識(shí)為本課制定了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)“雙育”和“三維”目標(biāo)的四個(gè)環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)一，核心目標(biāo)—核心知識(shí)。在胡蘿卜素的提取一課中，需要著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手操作能力。為了達(dá)成這個(gè)核心目標(biāo)，教師需要著重引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)與獲得核心知識(shí)。環(huán)節(jié)二，核心知識(shí)—核心問題。將萃取法和紙層析技術(shù)作為本節(jié)課的核心知識(shí)，定為本節(jié)課的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。這樣還不足以體現(xiàn)通識(shí)性，應(yīng)拓展其應(yīng)用范圍，如涉及色譜技術(shù)的簡介，并結(jié)合人教版教材中出現(xiàn)的案例來揭示這類分析技術(shù)的應(yīng)用。環(huán)節(jié)三，核心問題—子問題群。圍繞萃取法的應(yīng)用這個(gè)核心問題，可以將其分解成多個(gè)子問題來逐步認(rèn)識(shí)萃取法的適用條件等。環(huán)節(jié)四，子問題群—活動(dòng)序列?！爸迸c“行”的辯證統(tǒng)一。先做理論準(zhǔn)備，再定實(shí)施方案，可以生成本節(jié)課的學(xué)習(xí)活動(dòng)序列。通過對(duì)本課例實(shí)實(shí)施過程實(shí)質(zhì)上的考查，發(fā)現(xiàn)實(shí)施問題驅(qū)動(dòng)的整合式教學(xué)要依次實(shí)現(xiàn)“四化”：一是目標(biāo)的內(nèi)容化，即將學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)轉(zhuǎn)化成符合學(xué)科本質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容，以核心知識(shí)為載體；二是內(nèi)容的問題化，即將學(xué)生需要重點(diǎn)建構(gòu)和獲得的核心知識(shí)轉(zhuǎn)化成一個(gè)學(xué)科核心問題；三是問題的次序化，即將學(xué)科核心的問題分解轉(zhuǎn)化為一系列具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的學(xué)科子問題，符合學(xué)生解決問題與認(rèn)知建構(gòu)的心理規(guī)律；四是問題的活動(dòng)化，以具體可檢測(cè)評(píng)價(jià)的學(xué)習(xí)活動(dòng)為載體，學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)程是根據(jù)學(xué)科子問題群的生成而同步推進(jìn)的。借助以上四個(gè)轉(zhuǎn)化，最終引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的活動(dòng)過程中自然而然的培養(yǎng)和發(fā)展了學(xué)科核心素養(yǎng)。

作者:王兆胡 吳曉東 單位:甘肅省平?jīng)鍪腥A亭一中