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摘要：以“胡萝卜素的提取”实验为线索贯穿课堂教学，通过动手、动脑的探究活动，培养学生获取知识的能力，体验科学探究的过程与方法，提高学生的科学素养。在教学中采用“实践一问题一再实践一归纳总结一引申拓展一能力提升”的过程，引导学生开拓思维、主动探究，让学生体验多学科知识交融的魅力，体现了新课标提出的“倡导探究性学习”的理念，将学生生物学学科核心素养培养落到实处。
关键词：胡萝卜素 素实验教学 生物学教学
中图分类号：Q-33 文献标志码：B
人教版高中生物教材《选修1·生物技术实践》教材内容往往与学生生活紧密相连，更关注学生的实践能力培养。“生物技术实践”模块重在培养学生设计实验、动手操作和收集证据等科学探究的能力，增进学生对生物技术应用的了解。然而，由于选修1中很多实验内容存在对实验仪器要求较高、实验材料难获取、实验时间长的问题，使得大多数学校停留在“讲实验”的层面。如何让实验内容更高效融入课堂教学，下面以“胡萝卜素的提取”为例，以实验为线索贯穿课堂教学浅谈实验在课堂教学中的可操作性及有效性，以期为实验教学在课堂教学中的有效开展提供参考依据。
1教学分析
1.1教材分析
“胡萝卜素的提取”是《选修1·生物技术实践》专题6课题2的内容。课程标准的要求是“研究从生物材料中提取某些特定成分”。教材中关于植物有效成分的提取方法介绍了蒸馏法、压榨法和萃取法3种。本实验涉及的方法有萃取法和蒸馏法，胡萝卜素的提取采用了萃取法，而在提取胡萝卜素的过程中的浓缩步骤采用了蒸馏的方法。蒸馏法在课题1中已学习过，本课题更关注萃取技术的学习。学生通过对萃取技术的学习，可加深对植物有效成分的认识。
1.2学情分析
学生通过化学课的学习，初步了解常见有机溶剂的基本性质，也有了一定组装和拆卸实验器材的能力。高中学生已具备一定的观察、比较、分析及动手操作能力，可较好地完成教师精心设置的任务及实验操作。学生在必修1“色素的提取和分离”实验中已经学习了色素的分离方法，即纸层析法，为胡萝卜素的鉴定打下基础。
1.3实验教学内容分析
本课题让学生尝试安装萃取和蒸馏装置来体验实验室条件下提取和浓缩胡萝卜素，通过观察、比较实验现象，加深对用萃取法提取植物有效成分的认识，同时结合对实验装置和实验操作过程中的相关问题的思考和讨论，增进对实验原理、流程真正的理解。
2教学目标
①掌握提取胡萝卜素的原理;熟练运用纸层析法鉴定胡萝卜素。
②提高多学科知识综合运用的能力和素养;提高动手操作，将理论学习运用于指导实践。
③发展乐于动手、乐于探究的科学探究精神;体验合作在科学研究中的重要性;体会科学探索过程的艰辛和乐趣。
3教学设计思路
教学设计的思路如图1所示。首先，教师创设情境，激发学生兴趣，引导学生回顾本实验装置操作要领，组织学生动手组装实验装置。接着，学生以小组合作为单位，以问题为载体，以实验设计为线索，展开对知识要点学习与思考，对实验过程进行自主评价。最后，教师层层设问，帮助学生运用科学思维构建知识体系，归纳总结，提升能力。教师的主要任务不是详细讲解，而是激发学生的问题意识，同时提供实验条件及必要的参考资料，指导学生组装和进行实验，培养学生的实践能力和创新意识，让学生体验多学科知识交融的魅力，将学生学科核心素养培养落到实处。
4教学过程
4.1合作探究，边实验边思考
本课题教学的常规做法是教师先进行基础知识和实验设计的理论教学，然后学生再到实验室去做实验。本次教学时，教师预先让学生在课前预习相关知识，学生再直接到实验室进行实验，在实验中发现问题，提出问题，解决问题。
4.1.1创设情景，激发兴趣
教师展示新鲜胡萝卜和某胡萝卜素软胶囊价格：胡萝卜价格5元/kg，而胡萝卜素软胶囊的价格可高达1.5万元/kg。由此激发学生的学习兴趣，过渡到本节课的教学内容。
4.1.2课前准备，提高效率
教师提前准备好粉碎干燥的胡萝卜粉末、提前萃取好的提取液、石油醚、萃取装置的仪器（酒精灯、铁架台、水浴缸、圆底烧瓶、冷凝管、石棉网等）、蒸馏装置的仪器（烧瓶、酒精灯、冷凝管、接液管、锥形瓶、温度计、铁架台等）。
4.1.3分组实验，纠正操作
教师通过展示实验装置，引导学生回顾知识，并给予实验操作指引。学生根据步骤提示进行操作。教师巡视，指导学生设计和操作实验，汇总学生操作中的错误和疑问。
教师展开操作的指引，使学生明确操作步骤。萃取步骤：烧瓶中加入粉碎干燥的胡萝卜、萃取剂（石油醚100mL）一连接好装置一水浴加热萃取，观察现象→一段时間后，收集提取液。蒸馏步骤：蒸馏瓶中加入提前准备的提取液一连接好装置一加热蒸馏，观察现象。
4.2以问题串为支点，构建知识体系
由于本实验需要加热反应一段时间。故教师可利用该时间引导学生构建本课题的知识体系。教师进行分层设问，以问题为驱动，层层深入，帮助学生养成科学思维，有效完成理论知识的梳理，巩固知识的落实。
①萃取装置中，加热的目的是什么？为什么选择水浴加热？
②萃取装置中，冷凝管的作用是什么？哪一个是进水口，哪一个是出水口？可以反接吗？
③萃取到的提取液可以直接蒸馏吗？
④蒸馏装置为什么可以浓缩胡萝卜素？进入锥形瓶中是什么成分？留在圆底烧瓶中是什么成分？
⑤在植物芳香油（玫瑰精油）提取中也用到蒸馏装置，蒸馏的目的是什么？
⑥胡萝卜素含量的高低取决于萃取效率，影响萃取效率的因素有哪些？
⑦胡萝卜素的鉴定中纸层析法的方法与色素分离中纸层析法进行对比，两者相同和不同之处在哪里？ ⑧如何判断胡萝卜素提取是否成功？
⑨如果提取到的胡蘿卜素不纯将出现怎样的结果？
4.3以小组为单位，对实验操作自主评价
小组自主汇报实验问题，师生共同解决问题，观察实验现象，填写实验结果记录表（表1），完成实验报告单。
5教学反思
5.1优化教学内容，灵活高效
本节内容从学生熟悉的实例入手，利用相关图片、实验装置、动手操作等直观行为，引导学生循序渐进，层层深入。本实验的步骤较多，涉及较多仪器和试剂，在有限的教学时间内完成全部实验操作有一定的难度。因此，为了在课堂上突出萃取和浓缩这两步关键步骤，教师在课前先做好实验材料准备工作，如胡萝卜的粉碎和干燥以及萃取好的提取液;在课堂上让萃取和浓缩的加热过程同时进行，既能观察比较到两过程的实验现象，又节约了课堂等待的时间，保证实验顺利完成。
5.2实验是检验真理的唯一标准
实验前，教师指导学生对实验仪器和实验操作的基本要求做了回顾，学生基本上能说出实验注意事项，但在动手操作环节，还是错误百出。在萃取时，学生直接拿水浸泡胡萝卜素粉末，过后知道错误，又倒掉水，再加萃取剂;仪器的安装上先固定烧杯再来调整酒精灯的位置;先点燃酒精灯才开冷凝管的水管，等等。可见，“背知识”和“用知识”是不可等同，会背不代表会用，而现代教育所倡导的“学以致用”不就是要让学到的知识能灵活运用吗？脱离了运用，知识的学习显得苍白无力，而生物学科作为一门以实验为依据的学科，更不能脱离实验。
动手操作的魅力胜于言语，如单纯靠课本知识理解萃取和浓缩的原理，只会让学生停留在知识层面上。学生通过实际操作，动手体验实验过程，能通过观察实验现象，进而加深对实验原理的理解。例如，学生观察冷凝回流动态现象，更能明白冷凝的目的和作用。通过接冷凝管的进水口与出水口，有学生摸索出：下口进，上口出;如果反接，水会直接流走，而不能浸满冷凝管，使得冷凝管起不到冷凝作用。这些问题如果仅靠言语来解决，学生的遗忘率会非常高，如果让他们亲自体验过，则印象深刻。
另外，通过此次实验，学生对选修1教材的79页图6-9胡萝卜素的纸层析结果示意图提出质疑。对于用纸层析法鉴定胡萝卜素，由于时间有限，课堂上学生体验不了胡萝卜素的鉴定，只能留在课后完成。笔者在提取了胡萝卜素后进行了鉴定，在点样的方法上尝试了原点点样和划细线点样，结果发现两者分离出的色素带都不是原点样，而是细线状，与教师呈现的图示不符合。经过和其他老师的讨论，初步认为原点点样根据物质的扩散不应该呈现原点，而应该是细线状才对。这也成为继续探究的内容。
关键词：胡萝卜素 素实验教学 生物学教学
中图分类号：Q-33 文献标志码：B
人教版高中生物教材《选修1·生物技术实践》教材内容往往与学生生活紧密相连，更关注学生的实践能力培养。“生物技术实践”模块重在培养学生设计实验、动手操作和收集证据等科学探究的能力，增进学生对生物技术应用的了解。然而，由于选修1中很多实验内容存在对实验仪器要求较高、实验材料难获取、实验时间长的问题，使得大多数学校停留在“讲实验”的层面。如何让实验内容更高效融入课堂教学，下面以“胡萝卜素的提取”为例，以实验为线索贯穿课堂教学浅谈实验在课堂教学中的可操作性及有效性，以期为实验教学在课堂教学中的有效开展提供参考依据。
1教学分析
1.1教材分析
“胡萝卜素的提取”是《选修1·生物技术实践》专题6课题2的内容。课程标准的要求是“研究从生物材料中提取某些特定成分”。教材中关于植物有效成分的提取方法介绍了蒸馏法、压榨法和萃取法3种。本实验涉及的方法有萃取法和蒸馏法，胡萝卜素的提取采用了萃取法，而在提取胡萝卜素的过程中的浓缩步骤采用了蒸馏的方法。蒸馏法在课题1中已学习过，本课题更关注萃取技术的学习。学生通过对萃取技术的学习，可加深对植物有效成分的认识。
1.2学情分析
学生通过化学课的学习，初步了解常见有机溶剂的基本性质，也有了一定组装和拆卸实验器材的能力。高中学生已具备一定的观察、比较、分析及动手操作能力，可较好地完成教师精心设置的任务及实验操作。学生在必修1“色素的提取和分离”实验中已经学习了色素的分离方法，即纸层析法，为胡萝卜素的鉴定打下基础。
1.3实验教学内容分析
本课题让学生尝试安装萃取和蒸馏装置来体验实验室条件下提取和浓缩胡萝卜素，通过观察、比较实验现象，加深对用萃取法提取植物有效成分的认识，同时结合对实验装置和实验操作过程中的相关问题的思考和讨论，增进对实验原理、流程真正的理解。
2教学目标
①掌握提取胡萝卜素的原理;熟练运用纸层析法鉴定胡萝卜素。
②提高多学科知识综合运用的能力和素养;提高动手操作，将理论学习运用于指导实践。
③发展乐于动手、乐于探究的科学探究精神;体验合作在科学研究中的重要性;体会科学探索过程的艰辛和乐趣。
3教学设计思路
教学设计的思路如图1所示。首先，教师创设情境，激发学生兴趣，引导学生回顾本实验装置操作要领，组织学生动手组装实验装置。接着，学生以小组合作为单位，以问题为载体，以实验设计为线索，展开对知识要点学习与思考，对实验过程进行自主评价。最后，教师层层设问，帮助学生运用科学思维构建知识体系，归纳总结，提升能力。教师的主要任务不是详细讲解，而是激发学生的问题意识，同时提供实验条件及必要的参考资料，指导学生组装和进行实验，培养学生的实践能力和创新意识，让学生体验多学科知识交融的魅力，将学生学科核心素养培养落到实处。
4教学过程
4.1合作探究，边实验边思考
本课题教学的常规做法是教师先进行基础知识和实验设计的理论教学，然后学生再到实验室去做实验。本次教学时，教师预先让学生在课前预习相关知识，学生再直接到实验室进行实验，在实验中发现问题，提出问题，解决问题。
4.1.1创设情景，激发兴趣
教师展示新鲜胡萝卜和某胡萝卜素软胶囊价格：胡萝卜价格5元/kg，而胡萝卜素软胶囊的价格可高达1.5万元/kg。由此激发学生的学习兴趣，过渡到本节课的教学内容。
4.1.2课前准备，提高效率
教师提前准备好粉碎干燥的胡萝卜粉末、提前萃取好的提取液、石油醚、萃取装置的仪器（酒精灯、铁架台、水浴缸、圆底烧瓶、冷凝管、石棉网等）、蒸馏装置的仪器（烧瓶、酒精灯、冷凝管、接液管、锥形瓶、温度计、铁架台等）。
4.1.3分组实验，纠正操作
教师通过展示实验装置，引导学生回顾知识，并给予实验操作指引。学生根据步骤提示进行操作。教师巡视，指导学生设计和操作实验，汇总学生操作中的错误和疑问。
教师展开操作的指引，使学生明确操作步骤。萃取步骤：烧瓶中加入粉碎干燥的胡萝卜、萃取剂（石油醚100mL）一连接好装置一水浴加热萃取，观察现象→一段时間后，收集提取液。蒸馏步骤：蒸馏瓶中加入提前准备的提取液一连接好装置一加热蒸馏，观察现象。
4.2以问题串为支点，构建知识体系
由于本实验需要加热反应一段时间。故教师可利用该时间引导学生构建本课题的知识体系。教师进行分层设问，以问题为驱动，层层深入，帮助学生养成科学思维，有效完成理论知识的梳理，巩固知识的落实。
①萃取装置中，加热的目的是什么？为什么选择水浴加热？
②萃取装置中，冷凝管的作用是什么？哪一个是进水口，哪一个是出水口？可以反接吗？
③萃取到的提取液可以直接蒸馏吗？
④蒸馏装置为什么可以浓缩胡萝卜素？进入锥形瓶中是什么成分？留在圆底烧瓶中是什么成分？
⑤在植物芳香油（玫瑰精油）提取中也用到蒸馏装置，蒸馏的目的是什么？
⑥胡萝卜素含量的高低取决于萃取效率，影响萃取效率的因素有哪些？
⑦胡萝卜素的鉴定中纸层析法的方法与色素分离中纸层析法进行对比，两者相同和不同之处在哪里？ ⑧如何判断胡萝卜素提取是否成功？
⑨如果提取到的胡蘿卜素不纯将出现怎样的结果？
4.3以小组为单位，对实验操作自主评价
小组自主汇报实验问题，师生共同解决问题，观察实验现象，填写实验结果记录表（表1），完成实验报告单。
5教学反思
5.1优化教学内容，灵活高效
本节内容从学生熟悉的实例入手，利用相关图片、实验装置、动手操作等直观行为，引导学生循序渐进，层层深入。本实验的步骤较多，涉及较多仪器和试剂，在有限的教学时间内完成全部实验操作有一定的难度。因此，为了在课堂上突出萃取和浓缩这两步关键步骤，教师在课前先做好实验材料准备工作，如胡萝卜的粉碎和干燥以及萃取好的提取液;在课堂上让萃取和浓缩的加热过程同时进行，既能观察比较到两过程的实验现象，又节约了课堂等待的时间，保证实验顺利完成。
5.2实验是检验真理的唯一标准
实验前，教师指导学生对实验仪器和实验操作的基本要求做了回顾，学生基本上能说出实验注意事项，但在动手操作环节，还是错误百出。在萃取时，学生直接拿水浸泡胡萝卜素粉末，过后知道错误，又倒掉水，再加萃取剂;仪器的安装上先固定烧杯再来调整酒精灯的位置;先点燃酒精灯才开冷凝管的水管，等等。可见，“背知识”和“用知识”是不可等同，会背不代表会用，而现代教育所倡导的“学以致用”不就是要让学到的知识能灵活运用吗？脱离了运用，知识的学习显得苍白无力，而生物学科作为一门以实验为依据的学科，更不能脱离实验。
动手操作的魅力胜于言语，如单纯靠课本知识理解萃取和浓缩的原理，只会让学生停留在知识层面上。学生通过实际操作，动手体验实验过程，能通过观察实验现象，进而加深对实验原理的理解。例如，学生观察冷凝回流动态现象，更能明白冷凝的目的和作用。通过接冷凝管的进水口与出水口，有学生摸索出：下口进，上口出;如果反接，水会直接流走，而不能浸满冷凝管，使得冷凝管起不到冷凝作用。这些问题如果仅靠言语来解决，学生的遗忘率会非常高，如果让他们亲自体验过，则印象深刻。
另外，通过此次实验，学生对选修1教材的79页图6-9胡萝卜素的纸层析结果示意图提出质疑。对于用纸层析法鉴定胡萝卜素，由于时间有限，课堂上学生体验不了胡萝卜素的鉴定，只能留在课后完成。笔者在提取了胡萝卜素后进行了鉴定，在点样的方法上尝试了原点点样和划细线点样，结果发现两者分离出的色素带都不是原点样，而是细线状，与教师呈现的图示不符合。经过和其他老师的讨论，初步认为原点点样根据物质的扩散不应该呈现原点，而应该是细线状才对。这也成为继续探究的内容。