生物实验课通识教育研究.doc

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1、生物实验课通识教育研究早期通识教育在高中阶段的课堂教学中已逐步渗透发轫于高考备考，顺应基础教育和高等教育接轨的趋势，通识教育应是一以贯之的教育方略。基于建构主义理论设计一节选修实验课面临着探索空间大、参照课例少、教学效果不稳定等诸多困难。鉴于上述现状，笔者尝试以《胡萝卜素的提取》为例设计一节以早期通识教育理念为指导的高中“建构”型实验课以期培养学生的学科素养。一、课题准备4学海无涯1.理论知识（1）胡萝卜素简介a.化学视角下认识胡萝卜素的分子结构：胡萝卜素的化学结构中央有相同的多烯链（包含多个碳碳双

2、键），根据碳碳双键的数目将其主要划分为α、β、γ三种。β-胡萝卜素在胡萝卜素中分布最广，含量最多，在众多异构体中最具有维生素A生物活性，在绿叶中与叶绿素共同存在，胡萝卜的根里也有很多；α-胡萝卜素在绿叶和胡萝卜的根里与β-胡萝卜素共同存在，含量一般较少；γ-胡萝卜素在生物体内的分布则有限。b.生化特性：胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水、微溶于乙醇、易溶于石油醚等有机溶剂，铁离子可使其褪色。胡萝卜素是常用的食品橙色色素，广泛地用作食品、饮料、饲料的无毒添加剂以及化妆品新兴市场上，还可以

3、清除自由基，抗衰老，预防和修复细胞损伤，近期发现天然的胡萝卜素还具有使癌细胞恢复成正常细胞的作用。β-胡萝卜素称为维生素A原，一分子β-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官可被氧化成为两分子的维生素A，因此可被用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等。c.提取来源：从植物（如胡萝卜）中提取；从养殖的岩藻（如海带、马尾藻、裙带菜等）中提取；利用微生物发酵（如产氢红杆菌、工程菌等）生产。（2）纸层析的原理及应用纸层析法又称纸色谱法，是以纸为载体的色谱法。固定相一般为纸

4、纤维上吸附的水分，流动相为不与水相溶的有机溶剂。纸层析法依据极性相似相溶原理，以滤纸纤维的结合水为固定相，以有机溶剂作为流动相。由于样品中各物质分配系数不同，而扩散速度不同，因此可达到分离的目的。常应用在环境分析测试中，有时用纸层析法分离测试样组分，也用于一些精度不高的组分分析。必修1叶绿体色素分离的实验中利用四种色素在层析液中的溶解度不同，分离出4条色素带，并由此可知各种色素的相对含量和种类。（3）萃取剂萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水互溶。此外还需考虑萃

5、取的效率、实验的安全性、取材的便捷性，综合考虑得出适合于萃取胡萝卜素的萃取剂是石油醚。2.实施方案（1）原料：胡萝卜粉碎干燥。（2）萃取剂：石油醚。（3）萃取效率的优化：萃取效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，还受原料颗粒的大小、紧密程度、含水量，萃取的温度和时间等条件的影响。萃取的最佳温度和时间可通过设置对照实验来摸索。（4）粗提装置的设计如图所示：（5）结果分析：最佳萃取条件的优化；萃取获得的粗提液的处理；萃取液的浓缩；提取物的鉴定。（6）提取物鉴定方案：纸层析法（如图）（7）课题成果评价：①总

6、结提取胡萝卜素的最佳方案。学生分组选取不同溶剂和萃取时间，最后汇总数据比较各组实验结果，优化出最佳方案。②层析带显示状态的解释与说明。从样品含有的杂质量、颜色比较等方面定性判断萃取质量。二、课题实施材料粉碎→材料干燥→水浴加热→冷凝回流→空间通风→纸层析法鉴定三、课题整理问题串：1.用胡萝卜做食材的菜肴中浮油会呈现橘黄色，产生该现象的原因是什么？2.如何将这些橘黄色的物质提取出来？浮油意味着什么？3.选取的萃取剂需要符合哪些条件？4.萃取之前需要对原材料做哪些处理？5.联系已有化学知识，提取胡萝卜素

7、的装置和蒸馏装置该如何安装？6.鉴定提取物采取的方法在哪些物质的分析中还应用过？7.层析装置组装需要注意哪些事项？请对纸层析的结果图进行说明。8.有机溶剂萃取法还可应用于哪些动、植物有效成分提取？9.尝试总结层析技术的基本原理。10.结合课题3中蛋白质的提取和分离技术并借助网络和书籍梳理色谱技术。四、课例理解4学海无涯1.生物实验教学的出发点是学科核心素养当下生物实验课堂上知识教学发生着三种习惯性的演变：首先，知识教学狭化为具体知识点的教学，而对知识背后的学科方法、学科思想和学科价值等的挖掘不够。其

8、次，知识教学演变为符号形式的教学，而对知识所蕴含的逻辑根据、思想方法和价值意义一带而过。再次，知识教学囿于知识本身的教学，而较少关注其认识来源、类型差异、共同属性以及这些知识之间的组织结构。对于实验教学来说，应该“两个拳头”都得硬，一是理论知识储备，二是动手能力培养。只有教师更新观念，才会引导学生建构和获得高质量的知识，才能培育学科核心素养。2.培养学科核心素养中的自我4学海无涯建构学生学科核心素养的发展不仅与学生建构和获得知识的结果质量有关，而且还与学生建构和获得知