PBL教學(xué)模式下的高中生物實驗教學(xué)策略

柴媛媛

摘要通過“綠葉中色素的提取和分離”的探究性實驗為載體，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)隊協(xié)作意識，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 實驗教學(xué)策略

中圖分類號G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

PBL即基于問題的學(xué)習(xí)（Problem.based.1earn.ing），是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對于相對較復(fù)雜的問題情境中，以小組合作的形式，來共同探討實際問題或?qū)W習(xí)問題，形成解決問題的方案并進(jìn)行實施，最后進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，并在此過程中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和團(tuán)隊合作意識，進(jìn)而全面提升思維品質(zhì)的教學(xué)策略?！镀胀ǜ咧猩飳W(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)實問題出發(fā)，依據(jù)生物學(xué)的基本現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問、實驗設(shè)計、方案實施并對結(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驗內(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驗教學(xué)中進(jìn)行嘗試應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生自主設(shè)計的實驗方案，按照一定的規(guī)則進(jìn)行實驗探究，最后進(jìn)行實驗結(jié)果的探討和交流，幫助學(xué)生真正成長為自主學(xué)習(xí)者和積極實踐者。

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”實驗為例，嘗試在高一實驗課中，改驗證性實驗為探究性實驗，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》對該實驗提出：概述色素提取和分離實驗的原理，并說出葉綠體中色素的提取和分離。單純的背實驗是肯定不能滿足學(xué)生發(fā)展需求的，因此教師必須帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)實驗室，親身來體驗實驗的探究過程。該實驗是一個驗證性實驗，學(xué)生只需重復(fù)操作，驗證出實驗結(jié)果即可。但是實驗中有很多細(xì)節(jié)及注意事項的考查往往是學(xué)生經(jīng)常出錯的地方，因此筆者就以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力為導(dǎo)向，大膽把該驗證性實驗改為探究性實驗，并確定了以下教學(xué)目標(biāo)：

①通過動手操作，學(xué)會提取和分離綠葉中色素的方法并解釋實驗原理;

②通過小組的課題探究，說出對照實驗的設(shè)計方法，并確定實驗方案進(jìn)行小組實驗;

③通過組內(nèi)及組間的實驗結(jié)果分析，確定綠葉中色素的種類和含量，說出實驗材料的選取和實驗注意事項。

2實驗方案的改進(jìn)

高一學(xué)生的實驗操作能力比較薄弱。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驗的前期準(zhǔn)備。筆者在備課過程中查閱了大量的研究文獻(xiàn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)睾蛯W(xué)校的實際情況，對實驗過程做出了以下幾個改進(jìn)：

（1）一般做該實驗的時間大約在12月份，市場上能買到菠菜還非常幼嫩，實驗效果很不理想。因此教師經(jīng)過大量的預(yù)實驗，把實驗材料改為當(dāng)?shù)乇容^常見的“蘇州青”。

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

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

（5）分離色素時把由“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)線畫好后，再用刀片劃開一個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號汽油）中。

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

3基于PBL的實驗教學(xué)過程

3.1教師分組并進(jìn)行問題呈現(xiàn)

目前筆者所教班級只有24人，因此在進(jìn)行實驗時，把學(xué)生分為6組，每組探究一個課題（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，班級學(xué)生以4人單位為一個課題組，選擇一個課題，討論出各組的實驗設(shè)計方案，并根據(jù)自變量確定對照組和實驗組。同時，注意組內(nèi)的分工合作，兩人合作做對照組，另外兩人完成實驗組。實驗結(jié)束時，把結(jié)果粘貼在實驗報告單的空白處，一個課題組內(nèi)對比分析對照組和實驗組的結(jié)果，組內(nèi)討論分析實驗結(jié)果，得出結(jié)論。小組討論結(jié)束后，進(jìn)行班級內(nèi)部的組間交流，每個課題組派出一個代表，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)疑或見解。

3.3學(xué)習(xí)成果展示

實驗完成后，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實驗結(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。通過實驗結(jié)果的對比，學(xué)生能夠說出：蘇州青葉片與菠菜葉片中色素的種類相同，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胡蘿卜素與類胡蘿卜素的含量沒有明顯變化，但是葉綠素a和葉綠素b的含量則比對照組少了很多，可以看出研磨時加入碳酸鈣是為了保護(hù)葉綠素;提取色素時用蒸餾水的實驗組濾紙條上幾乎沒有色素帶，說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實驗結(jié)果沒有影響。當(dāng)最后一組學(xué)生將濾液細(xì)線觸及濾液細(xì)線時發(fā)現(xiàn)濾紙上沒有出現(xiàn)色素帶，剛開始并沒有討論出來，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，因此才會出現(xiàn)這樣的結(jié)果。通過組內(nèi)及組問的討論，學(xué)生對蘇州青材料的選取、綠葉中色素提取和分離的原理及操作步驟的注意事項有了進(jìn)一步的理解。

4基于PBL模式下探究性實驗的反思

本節(jié)課筆者在基于PBL教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，把課本典型的驗證性實驗大膽改為了探究性實驗，在教師充分進(jìn)行預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了實驗方法，并且設(shè)計了6個探究性課題，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。在實驗過程中，學(xué)生提出了兩個問題，（1）從實驗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)生提供更多的實驗材料，滿足學(xué)生的探究欲望。同時，這也說明了學(xué)生對本節(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)和知識遷移的能力、質(zhì)疑的理性思維能力。對于課堂上還沒有解決的問題，學(xué)生可以通過課后查閱資料、進(jìn)入實驗室再探究等方式獲取。通過本節(jié)課可以看出，改編教材的實驗的確是一個非常好的素材。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)模式在實驗課的教學(xué)中，能夠從真正意義上解放學(xué)生的思維，鼓勵學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，使其真正成長為科學(xué)研究的探索者，化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。教師始終要把握的就是“圍繞問題來組織教學(xué)過程，使問題成為學(xué)生學(xué)習(xí)的起點，把問題的解決作為衡量教學(xué)成果的關(guān)鍵”。