基于項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探析

關(guān)鍵詞：高中生物學(xué)；色素的提取和分離；實(shí)驗(yàn)；項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式；核心素養(yǎng)

文章編號：1671-489X（2025）11-0131-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.11.131

0 引言

項(xiàng)目教學(xué)法源自18世紀(jì)歐美的勞動教育思想，其雛形是工讀教育和合作教育。該教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下，將一個相對獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生處理，其中的信息收集、方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施與評價(jià)等，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)。項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式是在項(xiàng)目教學(xué)法的基礎(chǔ)上，將一個項(xiàng)目分解為若干任務(wù)，師生以項(xiàng)目為載體，通過逐個解決任務(wù)從而實(shí)施教學(xué)的一種教學(xué)模式，其特點(diǎn)是以項(xiàng)目的實(shí)施為主線，教師為項(xiàng)目實(shí)施的主導(dǎo)、學(xué)生為項(xiàng)目完成的主體[1]。在生物學(xué)教學(xué)過程中，項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，輔之以合適的評價(jià)，這種模式有利于充分體現(xiàn)新課改理念，達(dá)成學(xué)科課程目標(biāo)。

1 項(xiàng)目背景分析

作為高中生物學(xué)最經(jīng)典的四個實(shí)驗(yàn)之一，綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的流程與注意事項(xiàng)，教師在教學(xué)處理上已經(jīng)有了相對成熟的方法，這里不再贅述。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，按照教材的方法和步驟，親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，順利提取綠葉中的幾種色素，并利用紙層析法成功實(shí)現(xiàn)色素的分離。然而，

這樣的實(shí)驗(yàn)課顯然無法很好地達(dá)成核心素養(yǎng)目標(biāo)。

學(xué)生雖有收獲，但效果有限。

為了改變這一現(xiàn)狀，筆者嘗試采用項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式，以色素的提取和分離項(xiàng)目為載體，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從綠葉中色素的提取和分離拓展為色素提取和分離，不再局限于葉綠體中的色素。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，首先讓學(xué)生帶著教師設(shè)置的問題，自主學(xué)習(xí)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的相關(guān)基礎(chǔ)知識；在此基礎(chǔ)上，學(xué)生進(jìn)行小組分工合作，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)過程；最后，通過項(xiàng)目成果的展示與評價(jià)環(huán)節(jié)，對實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行拓展和延伸。具體的教學(xué)流程如圖1所示。

2基于項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

【情境導(dǎo)入】呈現(xiàn)課本P97圖5-10《正常玉米植株（綠色）和白化玉米植株（白色）》。圖片中，玉米地里偶爾會出現(xiàn)不含綠色色素的白化苗，這樣的白化苗能長期存活嗎？正常玉米植株（綠色）能正常生活，說明光能的捕獲可能與什么物質(zhì)有關(guān)？

學(xué)生回答：“玉米地里偶爾會出現(xiàn)不含綠色色素的白化苗，這樣的白化苗將儲存的養(yǎng)分消耗殆盡后就會死去，不能長期存活。正常玉米植株（綠色）

作者簡介：姜松祥，一級教師，南通市教科院兼職教研員，如皋市學(xué)科帶頭人。

能正常生活，說明光能的捕獲可能與綠葉中的色素有關(guān)。”

教師點(diǎn)評并導(dǎo)入課題：“初中生物學(xué)已經(jīng)讓大家對綠色植物光合作用有了一定的認(rèn)識，初步了解了光合作用的原料、產(chǎn)物、反應(yīng)條件以及意義等，但是對光合作用過程中如何實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換，特別是光能是如何被吸收利用并轉(zhuǎn)化等并不清楚?；诖耍斜匾扰宄东@光能的色素相關(guān)知識。

【教學(xué)設(shè)計(jì)意圖】通過圖片創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的問題情境，同時利用初中生物學(xué)已有知識，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的求知欲望，導(dǎo)入課題。

【項(xiàng)目任務(wù)1】對于綠葉中究竟含有哪些色素，科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究。請學(xué)生閱讀課本P98～99“探究·實(shí)踐”，思考并回答下列問題。1）根據(jù)前面所學(xué)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面的知識，綠葉中的色素主要存在于葉肉細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)中？該如何將其釋放出來？2）綠葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑中，根據(jù)相似相溶原理，可以選擇什么試劑將細(xì)胞中釋放出來的色素進(jìn)行提?。?）綠葉中的色素是單一的還是多種色素混合組成？如果不只一種色素，它們的含量和顏色是否存在差異？4）實(shí)驗(yàn)過程中需要用到哪些工具和材料？如何選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料？5）提取色素時向研缽中加入的 Si0₂ 和 CaC0₃ 分別有什么作用？6）實(shí)驗(yàn)的操作步驟有哪些？每一個步驟是否可以進(jìn)行優(yōu)化？各步驟是否存在安全隱患？該如何規(guī)避？學(xué)生帶著教師提出的這幾個問題閱讀教材，思考并回答問題。

學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)應(yīng)該不難獲得答案。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生就“綠葉中的色素不只一種，不同的色素有不同的吸收光譜，這對于綠色植物吸收光能有什么好處”“不同植物所含色素的種類和含量是否存在差異？這與不同植物所處的環(huán)境是否有關(guān)”等問題進(jìn)一步進(jìn)行探究。

【教學(xué)設(shè)計(jì)意圖】通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的“探究·實(shí)踐”相關(guān)內(nèi)容，習(xí)得綠葉中色素提取的基礎(chǔ)知識，獲得綠葉中色素提取與分離的原理，為后續(xù)親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程提供知識上的儲備，讓學(xué)生在獲取基礎(chǔ)科學(xué)知識的同時知道科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)研究的重要途徑，也讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)成果取得的艱辛。

【項(xiàng)目任務(wù)2】根據(jù)教材提供的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)一步收集相關(guān)信息，從教師提供的材料和用具中選擇合適的材料和用具，小組合作完成色素的提取和分離項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告（表1）。

學(xué)生以小組為單位，根據(jù)各小組的實(shí)驗(yàn)方案完成色素的提取和分離項(xiàng)目，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中進(jìn)行巡視，幫助學(xué)生解決任務(wù)完成過程中出現(xiàn)的問題，隨時關(guān)注學(xué)生完成過程中的操作安全等，特別是對各小組的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行有針對性指導(dǎo)并提出合理化建議或積極性改進(jìn)意見等。

【教學(xué)設(shè)計(jì)意圖】本環(huán)節(jié)通過引導(dǎo)學(xué)生利用自主習(xí)得的基礎(chǔ)知識合作完成色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，并利用各小組自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案完成色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中進(jìn)一步理解色素提取與分離的原理、各實(shí)驗(yàn)步驟的細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)等。其中，提供了多種材料和用具供學(xué)生選擇，學(xué)生可以比較不同材料和用具所呈現(xiàn)的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并針對實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題對實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，對部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拓展和延伸。通過項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生能根據(jù)要求獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐操作能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲望，努力培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度、小組合作的團(tuán)隊(duì)意識和敢于質(zhì)疑、勇于探究的精神等。

【項(xiàng)目任務(wù)3】各小組分階段展示項(xiàng)目成果，并分享實(shí)驗(yàn)過程中的拓展、反思與收獲，對項(xiàng)目成果和實(shí)驗(yàn)收獲等進(jìn)行組間互評、教師點(diǎn)評。

學(xué)生以小組為單位展示各小組的項(xiàng)目成果，包括色素提取的成果、色素分離的成果、實(shí)驗(yàn)拓展與改進(jìn)的收獲成果等，交流和分享實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，并將結(jié)果記錄在表2所示項(xiàng)目評價(jià)表中。

教師在各小組進(jìn)行自評和互評過程中及時進(jìn)行點(diǎn)評，部分成果如圖 2～4 所示。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，教師發(fā)現(xiàn)部分小組對實(shí)驗(yàn)的部分細(xì)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。例如：不用毛細(xì)吸管蘸取濾液畫細(xì)線，而是用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻細(xì)線，待干后重復(fù) 2～3 次，如圖5所示；將剪濾紙兩角方法進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

教師設(shè)問：“紫甘藍(lán)組提取的色素成果很好，但用相同的方法進(jìn)行色素提取液層析實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)

I果如何呢？原因是什么？能否通過查找資料，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)？”

學(xué)生回答：“分離結(jié)果不理想（圖7）。通過查找資料發(fā)現(xiàn)，綠葉中的四種色素都是脂溶性的色素，可以利用它們在層析液中的溶解度不同進(jìn)行分離。但紫甘藍(lán)中的色素主要存在于液泡中，屬于可溶于水和有機(jī)溶劑的花青素，因此，嘗試用清水代替層析液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖8所示?！?/p>

教師設(shè)問：“根據(jù)紫甘藍(lán)提取液利用清水層析的結(jié)果，推測紫甘藍(lán)提取液的成分可能也不是單一

U

的，這些成分通過層析分離后與原來的提取液的顏色為什么差異較大？特別是紫色在色素帶上不太明顯，你認(rèn)為這是什么原因呢？”

學(xué)生回答：“可能原來的紫色是幾種不同顏色的色素成分疊加的效果，也可能是提取液在空氣中發(fā)生氧化等導(dǎo)致色素顏色的變化等。”

教師點(diǎn)評：“此問題具有一定的開放性和探究性，現(xiàn)有知識可能無法準(zhǔn)確回答，但同學(xué)們可以帶著這樣的問題進(jìn)一步進(jìn)行研究，或嘗試借助書籍或網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究?！?/p>

【教學(xué)設(shè)計(jì)意圖】通過展示各小組色素提取與分離實(shí)驗(yàn)成果并交流分享實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題、解決問題的措施等經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，對實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行小組內(nèi)自評、自主歸納綠葉中色素的名稱和顏色，組與組之間通過互評以及教師有針對性的點(diǎn)評等，培養(yǎng)學(xué)生的交流與表達(dá)能力、集體協(xié)作意識等。通過項(xiàng)目任務(wù)3的實(shí)驗(yàn)成果展示環(huán)節(jié)，學(xué)生能真實(shí)體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究歷程，領(lǐng)悟生物學(xué)研究問題與解決問題的方法，培養(yǎng)尊重科學(xué)的情感態(tài)度。這一過程

（上接P130）

教學(xué)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、深化學(xué)生對生物學(xué)微觀和抽象知識的理解。

在智慧教育理念的推動下，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)對教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力的提升具有重要作用。因此，教師順應(yīng)時代需求，根據(jù)實(shí)操實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，探索出科學(xué)、合理、有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略尤為重要。

5 參考文獻(xiàn)

[1］中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)

對學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也起到一定作用。

3 結(jié)束語

高中生物學(xué)是自然科學(xué)中研究生命現(xiàn)象、提示生命活動規(guī)律的一門基礎(chǔ)學(xué)科[2]。本節(jié)課基于項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)學(xué)模式，以色素的提取與分離項(xiàng)目為載體，通過引導(dǎo)學(xué)生自主習(xí)得基礎(chǔ)知識、合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作過程體驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)成果展示交流與評價(jià)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與拓展等豐富多彩的項(xiàng)目任務(wù)逐級推進(jìn)，初步達(dá)成對學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)[3]?；谶@種模式，學(xué)生在自主建構(gòu)基礎(chǔ)知識、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、合作體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)步驟以及歸納、分析與拓展實(shí)驗(yàn)結(jié)果等探究過程中研究生命現(xiàn)象，揭示生命活動規(guī)律。這種模式下，學(xué)生參與度高、興趣濃厚，項(xiàng)目成果豐富、知識掌握牢固，對學(xué)科課程目標(biāo)達(dá)成和學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)具有積極作用。

4參考文獻(xiàn)

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（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

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