核心素養(yǎng)背景下高中生物實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

摘 要：生物教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律決定了教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)將實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模塊重視起來(lái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)思考、實(shí)踐活動(dòng)等方式對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)。作為新時(shí)代的教育工作者，應(yīng)當(dāng)基于教學(xué)要求、學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行巧妙的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，確保學(xué)生既可以對(duì)知識(shí)進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，也可以在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中得到提升以及發(fā)展。本文以人教版（2019）高中生物必修一《分子與細(xì)胞》第五章《細(xì)胞的能量供應(yīng)與利用》第四節(jié)《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》中的實(shí)驗(yàn)“綠葉中色素的提取和分離”為例，就核心素養(yǎng)背景下的高中生物實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)進(jìn)行討論，以供參考。

關(guān)鍵詞：高中生物；核心素養(yǎng)；實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)

在新課改逐漸深入的背景之下，教師在開(kāi)展高中生物教學(xué)的時(shí)候，要積極轉(zhuǎn)變觀念，從關(guān)注知識(shí)的教授，變化為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。說(shuō)明教師的教學(xué)任務(wù)是：教學(xué)教材當(dāng)中的知識(shí)，推動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，讓學(xué)生得到全方位的發(fā)展。在生物教學(xué)當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是半邊天，如果能夠有效地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，可以讓學(xué)生了解生物是具有科學(xué)性的，可以在一定程度上推動(dòng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的發(fā)展。為此，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展意義進(jìn)行深層次的探究，以發(fā)揮出其最大效用，提升學(xué)生的各項(xiàng)能力以及素養(yǎng)。

一、核心素養(yǎng)背景下高中生物實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的價(jià)值

（一）促使學(xué)生全面參與，提升學(xué)生的科學(xué)思維

新課標(biāo)明確提出，生物學(xué)科與其他學(xué)科不同，結(jié)論極其豐富，而且，其能夠構(gòu)建相應(yīng)的知識(shí)體系，這是體系當(dāng)中蘊(yùn)含著有關(guān)于自然規(guī)律的、自然現(xiàn)象的認(rèn)知的思維方式、探究過(guò)程[1]。通過(guò)有效地開(kāi)展生物實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，能夠?qū)⒖茖W(xué)思維利用起來(lái)，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，樹(shù)立正確的意識(shí)，養(yǎng)成站在不同的角度上看待問(wèn)題的習(xí)慣，形成嚴(yán)密的

思維。

（二）親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，掌握探究方法

最有價(jià)值的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，可以讓學(xué)生通過(guò)精確控制變量，嚴(yán)密計(jì)劃操作，基于客觀事實(shí)，找到恒定的規(guī)律，掌握生物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法。在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，只有學(xué)生真正地參與到教學(xué)環(huán)節(jié)里，從自身情況出發(fā)，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，并在這些環(huán)節(jié)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，通過(guò)操作獲取信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行有效的檢驗(yàn)以及假設(shè)，獲得一定的結(jié)論。

（三）促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，發(fā)展情感價(jià)值觀

在教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開(kāi)展，就可以使學(xué)生的主體地位得到體現(xiàn)，并在各種各樣的操作過(guò)程當(dāng)中，如宏觀設(shè)計(jì)、微觀操作等，對(duì)于生活當(dāng)中的條件的利用進(jìn)行了解，并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的有效開(kāi)展，使學(xué)生的情感態(tài)度價(jià)值觀得到發(fā)展。首先，在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中，關(guān)于生物學(xué)習(xí)的情感價(jià)值觀能夠得到發(fā)展。其次，學(xué)生的社會(huì)責(zé)任心能夠得到發(fā)展。社會(huì)責(zé)任，為高中生物核心素養(yǎng)的一部分，其對(duì)于學(xué)生借助生物學(xué)知識(shí)進(jìn)行事物解釋、事物判斷而言，有著至關(guān)重要的作用。

二、核心素養(yǎng)背景下高中生物實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的策略

（一）進(jìn)行多維思考，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

1.以問(wèn)為引

問(wèn)題具有引導(dǎo)性，能夠幫助學(xué)生活躍思路，從自己掌握的知識(shí)，以及生活經(jīng)驗(yàn)入手，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行深層次的分析以及研究，為實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)的時(shí)候，教師需要提出針對(duì)性的問(wèn)題。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”相關(guān)內(nèi)容的時(shí)候，教師就可以在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究之前創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，通過(guò)多媒體技術(shù)的運(yùn)用將玉米地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，并放大綠色的玉米植株、白化玉米植株，讓學(xué)生在觀看圖片的過(guò)程當(dāng)中，了解原來(lái)一個(gè)健康的植物的葉片，一般都含有色素。在這基礎(chǔ)上，教師可以將如下的問(wèn)題呈現(xiàn)在學(xué)生面前：“植物綠葉中的色素包括哪些？請(qǐng)結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)一說(shuō)在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以將其分為哪兩個(gè)部分？”基于問(wèn)題的引導(dǎo)，學(xué)生可以從實(shí)際情況出發(fā)，將其分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，第一個(gè)環(huán)節(jié)是“提取色素”，第二個(gè)環(huán)節(jié)是“分離色素”，之后，教師就可以進(jìn)行巧妙的引導(dǎo)，使學(xué)生詳細(xì)深入地觀察操作臺(tái)上放著的材料，與此同時(shí)，翻閱書(shū)籍，基于相關(guān)知識(shí)對(duì)材料的用途進(jìn)行闡述[2]。

2.調(diào)整優(yōu)化

在學(xué)生對(duì)相關(guān)材料有了一定的了解之后，教師就可以讓學(xué)生對(duì)教材當(dāng)中的基本方案進(jìn)行閱讀，從其出發(fā)進(jìn)行改進(jìn)、調(diào)整、優(yōu)化，以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的目的，為學(xué)生的成長(zhǎng)以及發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時(shí)候，教師可以發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生從三個(gè)方面入手進(jìn)行分析、優(yōu)化，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方案的有效性。首先，可以讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并從實(shí)際情況出發(fā)簡(jiǎn)化環(huán)節(jié)。其次，可以讓學(xué)生增加一些材料，使實(shí)驗(yàn)觀察的方式變得更加豐富，以便學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的認(rèn)知。最后，可以關(guān)注責(zé)任的提升，使學(xué)生基于綠色環(huán)保理念對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化。以實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化為例，教材當(dāng)中的提取色素分為三步，即稱5克綠色，在研缽當(dāng)中加入少量的碳酸鈣、二氧化硅，放入五毫升至十毫升的無(wú)水乙醇進(jìn)行研磨。之后，通過(guò)單層尼龍布進(jìn)行過(guò)濾，使其過(guò)濾的試管當(dāng)中。雖然其可以提取液色素，但是其提取含量并不多，在進(jìn)行點(diǎn)樣的時(shí)候很容易出現(xiàn)暈染現(xiàn)象，使得色素分離不夠明顯，同時(shí)，研磨之后還需要再次進(jìn)行過(guò)濾。為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效率的進(jìn)一步提升，教師完全可以參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，與學(xué)生一同探究無(wú)水乙醇的量在葉色素含量提取方面的影響、綠葉表面水分的影響[3]。在分析探究的過(guò)程當(dāng)中，學(xué)生能夠各抒己見(jiàn)，并從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，有效地創(chuàng)新研磨方案。比如，稱好綠葉，然后在干燥機(jī)當(dāng)中放入綠葉，將干燥機(jī)的溫度設(shè)置為70度，然后，倒入五毫升的無(wú)水乙醇，進(jìn)行研磨，此時(shí)，可以使綠葉變成溶液。之后，靜置溶液，制作濾紙條，然后進(jìn)行點(diǎn)樣操作。

（二）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生提升自身素養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生基于教材內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)手操作、有效觀察、深入思考的環(huán)節(jié)，其涉及教學(xué)做思四個(gè)方面的內(nèi)容，教師應(yīng)當(dāng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐，不斷地提升自身的核心素養(yǎng)。

1.小組合作

學(xué)生的能力、優(yōu)勢(shì)不同，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的時(shí)候難免會(huì)出現(xiàn)較大的差異，為了確保每名學(xué)生都能夠在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)當(dāng)中發(fā)揮自身效用，真正地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到進(jìn)一步的成長(zhǎng)，以及發(fā)展，教師可以在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候?qū)⑿〗M合作法利用

起來(lái)。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時(shí)候，教師需要明確，該實(shí)驗(yàn)當(dāng)中涉及多個(gè)操作步驟，且每個(gè)步驟當(dāng)中都有明確的、具體的要求。所以，采用小組合作學(xué)習(xí)法進(jìn)行探究是有著一定的積極意義的，其能夠促進(jìn)同伴之間進(jìn)行交流溝通，也可以發(fā)揮每名學(xué)生的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中得到提升。在開(kāi)展小組合作探究時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)遵循一些原則，首先是要分工合作。通過(guò)分工合作，能夠增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作的整體性，而且確保每個(gè)環(huán)節(jié)是妥當(dāng)?shù)摹⒖茖W(xué)的，能夠進(jìn)行順利的轉(zhuǎn)換。其次是共同確認(rèn)。在進(jìn)行關(guān)鍵的操作的時(shí)候，操作人員需要進(jìn)行操作，其他人員需要進(jìn)行確認(rèn)，只有確保沒(méi)有什么問(wèn)題之后，才能夠進(jìn)行操作。比方說(shuō)放入濾紙時(shí)，小組成員就需要共同確認(rèn)濾紙的細(xì)線有無(wú)觸及層析液，重案蓋玻片的時(shí)候，要等待原有綠葉干涸。在學(xué)生進(jìn)行小組合作探究的時(shí)候，教師也不能當(dāng)甩手掌柜，而是要參與到實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，及時(shí)了解學(xué)生的探究情況，明確學(xué)生是否遇到的問(wèn)題。如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到了問(wèn)題，卻無(wú)法短時(shí)間內(nèi)解決，教師就需要給予相應(yīng)的指導(dǎo)。

2.分析細(xì)節(jié)

把握實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)是實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是否成功的關(guān)鍵。而想要對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)進(jìn)行有效把握，就需要學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的原理進(jìn)行充分理解，就需要具備清晰的思維，有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。反過(guò)來(lái)，可以進(jìn)行細(xì)節(jié)的深度分析，幫助學(xué)生了解自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的存在哪些的披露，不斷地推動(dòng)學(xué)生的思維能力的發(fā)展。因此，在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的時(shí)候，教師需要從學(xué)生的實(shí)際情況入手，發(fā)揮引導(dǎo)作用，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行分析以及研究。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時(shí)候，教師就可以將這樣的方法利用起來(lái)。開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前，教師可以將提前準(zhǔn)備好的自主學(xué)習(xí)單利用起來(lái)，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)深入的分析。這也就是說(shuō)，學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行完成之前，需要花費(fèi)一定的時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行分析研究，了解其中存在怎樣的問(wèn)題，然后思考這些問(wèn)題的解決方法，對(duì)其進(jìn)行逐一排查。比方說(shuō)，對(duì)綠葉當(dāng)中的色素進(jìn)行分離的時(shí)候，教師就可以在自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)當(dāng)中提出五個(gè)問(wèn)題，一是在進(jìn)行色素分離的時(shí)候，為什么要利用濾紙條？二是在借助濾紙條對(duì)色素進(jìn)行分離的時(shí)候，為什么要減去某一端的兩個(gè)角？在畫(huà)濾液細(xì)線的時(shí)候，為什么要重復(fù)地進(jìn)行，而且重復(fù)的次數(shù)是兩次或者三次？為什么不能讓綠波細(xì)線觸及層析液？教師需要明確，這些問(wèn)題，如果不能讓學(xué)生進(jìn)行解決，那么學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中，勢(shì)必就會(huì)遇到問(wèn)題。所以，教師可以采用邀請(qǐng)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行解答的方式，也可以采用親自進(jìn)行講解的方式。

（三）進(jìn)行觀察記錄，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效探討

觀察記錄環(huán)節(jié)能夠讓學(xué)生有效地對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行收集，同時(shí)，圍繞這些內(nèi)容進(jìn)行深入探討，可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的各項(xiàng)能力。因此，作為教育工作者，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生進(jìn)行自主交流，并對(duì)其他小組的分離結(jié)果進(jìn)行觀察，通過(guò)探究、展示、描述掌握相關(guān)知識(shí)。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時(shí)候，教師就可以在看到學(xué)生利用層析液分離出綠葉中的色素之后，使其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行交流溝通，并在此基礎(chǔ)上查看其他小組在進(jìn)行色素分離的時(shí)候獲得了怎樣的結(jié)果。在學(xué)生交流完之后，教師可以隨機(jī)抽選兩個(gè)小組，邀請(qǐng)其上講臺(tái)進(jìn)行分享，說(shuō)一說(shuō)本小組觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是怎樣的，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行公布、描述[4]。比如，某小組的學(xué)生作出了如下報(bào)告：“濾紙最上方是橙黃色色素帶，中部是黃色色素帶，然后是藍(lán)綠色色素帶和黃綠色色素帶?！逼渌〗M則從色素帶的寬度出發(fā)，對(duì)色素含量進(jìn)行了說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上，教師可以對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，讓學(xué)生了解各色素顏色及其對(duì)應(yīng)的色素種類。與此同時(shí)，可以在圓形濾紙中間滴上色素液、層析液，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步觀察、驗(yàn)證，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行展示。不過(guò)，教師還需要明確，雖然學(xué)生可能會(huì)收集一些符合科學(xué)知識(shí)的證據(jù)，但是該實(shí)驗(yàn)操作還是對(duì)學(xué)生提出了一定的要求的，所以部分小組會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不成功的情況，搜集到異常數(shù)據(jù)。比如，有的小組研磨得不夠充分，使得色素與無(wú)水乙醇無(wú)法進(jìn)行充分的溶解，因此在濾紙上，色素并不是很完善；有的小組在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候沒(méi)有考慮到實(shí)際情況，選擇的濾紙條的長(zhǎng)度不夠，色素帶自然也不夠完善。在遇到這些情況的時(shí)候，教師也需要進(jìn)行針對(duì)性的教育，以幫助學(xué)生了解自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中哪步?jīng)]有做到位。

（四）進(jìn)行拓展練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)

拓展練習(xí)是為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知，提升學(xué)生的理解水平。所以，在完成實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)之后，教師可以從實(shí)驗(yàn)結(jié)果、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)出發(fā)引入針對(duì)性的習(xí)題，讓學(xué)生從心理的角度，再次思考實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

在教學(xué)“綠葉中色素的提取和分離”的時(shí)候，教師就可以進(jìn)行拓展實(shí)驗(yàn)練習(xí)，讓學(xué)生對(duì)色素溶液的光譜吸收特點(diǎn)進(jìn)行探究，對(duì)色素溶液的熒光現(xiàn)象進(jìn)行觀察。在進(jìn)行該練習(xí)的時(shí)候，學(xué)生會(huì)從前面學(xué)過(guò)的知識(shí)入手進(jìn)行詳細(xì)深入地分析，選擇針對(duì)性的材料，如剩余色素提取液、白光手電筒、藍(lán)紫光手電筒、激光筆、白紙等。在開(kāi)展生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的時(shí)候，學(xué)生需要采用顏色不同的光源，將其照射在色素提取液以及無(wú)水乙醇上。照射，可是需要一定的方法的，即需要從上往下進(jìn)行，同時(shí)，操作的時(shí)候，要觀察背景紙上的光點(diǎn)，明確其變化情況。在這種情況下，學(xué)生能夠?qū)G葉體色素吸收光譜進(jìn)行感知。而且，學(xué)生還可以選擇樓道直射光的環(huán)境之下，將色素提取液放置在該環(huán)境下，同時(shí)，借助直射光、反射光對(duì)色素提取液進(jìn)行觀察、分析。而且，在操作的時(shí)候，要確保色素溶液與人的身高相等。在透射光側(cè)，可以看到色素溶液是綠色的；在反射光側(cè)，色素溶液是血紅色的。這也就是說(shuō)，葉綠素的顏色是熒光的。在這樣的實(shí)踐活動(dòng)當(dāng)中，可以使學(xué)生進(jìn)一步感知實(shí)驗(yàn)探究的魅力及樂(lè)趣，并加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于色素的光學(xué)性質(zhì)的認(rèn)知，為其明確色素在光合作用當(dāng)中的意義打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可以看出，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是學(xué)生形成適應(yīng)社會(huì)、終身發(fā)展的品格以及能力的基礎(chǔ)，在進(jìn)行高中生物實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的時(shí)候，教師需要將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)重視起來(lái)，從新課改要求、生物教學(xué)特征出發(fā)，巧妙地設(shè)計(jì)活動(dòng)，以確保學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)知識(shí)進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化相關(guān)方法的理解，形成一定的學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，上述就此進(jìn)行了深入研究，提出了一些科學(xué)合理的方法，進(jìn)行多維思考，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生提升自身素養(yǎng)；進(jìn)行觀察記錄，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效探討；進(jìn)行拓展練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)等，教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候可以將其利用起來(lái)，以不斷地提升高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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