1“葉綠素提取和分離”實驗在教材中的地位分析
在人教版高中生物《必修1?分子與細胞》一書中，“綠葉中色素的提取和分離”實驗是位于第五章“細胞的能量供應”的第四節(jié)“能量之源??光與光合作用”中課堂導入之后的一個“實驗”環(huán)節(jié)中�？赡艹鲇诮滩哪夸浀木幣趴紤]，人教版整套教材中的實驗環(huán)節(jié)都沒有出現(xiàn)在目錄中。
在美國Hill出版社出版的教材《Biology-TheDynamicsofLife》中，“綠葉中色素的提取和分離”實驗出現(xiàn)在了第五單元實驗中的“迷你實驗”部分，即第十六章“細胞的能量供應和利用”第二節(jié)“光與光合作用”內(nèi)容里。
在人教版教材中，第五章是整個必修1模塊后半部分的內(nèi)容。該章在前四個章節(jié)中，第三節(jié)“光合作用”和第四節(jié)“物質(zhì)跨膜運輸中的主動運輸”都是與“能量的利用”密切相關(guān)。學習到本章時，學生對“細胞活動需要能量”已經(jīng)有了很深的印象，通過第五章前三節(jié)的學習，了解了和能量有關(guān)的內(nèi)容“ATP和細胞呼吸”，接下來再學習“能量的來源??光合作用”就比較容易。且該實驗放在了本節(jié)開頭，學生對葉綠素有了感性認識后，再學習葉綠體的結(jié)構(gòu)以及光合作用原理就較為容易。Hill版教材中第十六章主要包括：細胞的能量通貨??ATP；光合光合作用；ATP的主要來源??細胞呼吸。此處內(nèi)容的安排和人教版教材稍有不同，細胞呼吸放在了光合作用的后面。人教版教材內(nèi)容安排稍優(yōu)，沒有把ATP和細胞呼吸割裂開，放在了連續(xù)的2節(jié)中講授。學生在學習了ATP的基礎(chǔ)上繼續(xù)學習細胞呼吸，有利于學生深入理解ATP和細胞呼吸之間的聯(lián)系。在Hill版教材的光合作用一節(jié)中，首先是通過介紹光合作用、光反應、暗反應來引入光合作用的反應方程式，接著介紹反應的場所??葉綠體，并把分離色素作為迷你實驗放在了該內(nèi)容的一旁。這樣方便學生一邊學習知識，一邊進行實驗，促進學生在實驗的基礎(chǔ)上提高學習興趣，也為后續(xù)??“用同位素來研究光合作用”這一迷你實驗的實踐夯實基礎(chǔ)。
1.1實驗結(jié)構(gòu)為比較
在人教版教材中，實驗一共分為了4個部分，分別是：①目的要求；②材料用具；③方法步驟；④討論。這三個部分相對來說連接較為緊密，教材把實驗過程安排得較為清楚，方便教學。但是作為一個探究實驗，這樣的安排更像是一個驗證性實驗，從內(nèi)容安排上對學生的要求較高，但在實際操作過程中卻不需要學生過多的獨立思考，沒有達到探究實驗目的（表1）。
在Hill版教材中，該內(nèi)容作為迷你實驗，篇幅較短，一共分為了實驗介紹、步驟、分析三部分。由于Hill版教材對于生物實驗的分類較為明確，本部分內(nèi)容是作為迷你實驗出現(xiàn)的。迷你實驗在教材中的要求是：“以下小活動，可以在家中完成，有些需要在教師的幫助下完成，當感到好奇時，請試著做這些迷你實驗�！彼詮囊笊峡矗阅銓嶒炓筝^低，所以本實驗的結(jié)構(gòu)也較為簡單，教師沒有出現(xiàn)大篇幅的原理介紹、目的要求以及實驗準備。在人教版教材中較重要的“色素懸液”也是直接從教師處領(lǐng)取，對于實驗的步驟描述也非常詳細，雖然從完整程度上不及人教版教材，但是由于迷你實驗的要求不高，從這個角度看，本實驗已經(jīng)達到了其設(shè)計的目的（表2）。
1.2操作步驟的比較
人教版教材對本實驗的操作步驟描述得非常詳細，從準備階段的稱取綠葉、剪碎綠葉到研磨、過濾以及對濾紙條的制備、濾液細線的畫取都完整描述出來。這方便了教師和學生在實驗過程中的操作，減輕了教學負擔。但實際上，因為學生只需要機械地依葫蘆畫瓢，不用去要思考這么做的原因以及是否存在更優(yōu)的方法，這不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。人教版教材更加注重知識的掌握，但忽略了對學生能力的培養(yǎng)。這種“手把手”式的實驗探究反而失去了其存在的意義。
在Hill版教材中，實驗的操作步驟描述得相對簡單，而實驗所用的植物懸液是教師提前制備好的，這就大大減少了實驗中可能出現(xiàn)的問題以及由于實驗材料帶來的安全隱患。學生只需要在濾紙上滴一滴植物懸液，接著放入層析液中即可等待實驗現(xiàn)象。Hill版教材用精煉的語言完成了人教版書上繁瑣的描述。而在實驗過程中需要注意的地方安排學生自己探索發(fā)現(xiàn)，從這點上來說，Hill版教材更看重的是學生能力的培養(yǎng)，而不是簡單的試劑配比、材料研磨這種含金量不高的操作，將更多的時間花在刀刃上。這種更注重能力和思維的培養(yǎng)方案不僅符合了“迷你實驗”的要求，也能大大提升學生實驗操作的技巧。
1.3實驗分析討論的比較
人教版教材在實驗最后有“討論”環(huán)節(jié)，討論的以直接能觀察到的現(xiàn)象為主，比如：有幾條顏色的色帶？寬窄如何？……這些問題都是學生可以直接觀察到的現(xiàn)象，作為這一環(huán)節(jié)就失去了討論的價值。而關(guān)于濾液細線不能觸碰層析液的問題，則是比較巧妙地符合了本實驗設(shè)置的目的要求??色素的提取和分離�？傮w來說，人教版教材設(shè)置的討論環(huán)節(jié)問題不具有典型性，需要從培養(yǎng)提高學生實驗能力的角度出發(fā)提問，讓學生在解決層層遞進的問題中將實驗內(nèi)容內(nèi)化。
在Hill版教材中，實驗最后設(shè)置了“分析”環(huán)節(jié)，且將分析環(huán)節(jié)設(shè)置成兩個部分：解釋；推斷。教科書采用問句的形式首先引導學生觀察實驗現(xiàn)象，接著在已有知識和現(xiàn)象的基礎(chǔ)上讓學生推理判斷濾紙不同部位會出現(xiàn)不同色帶的原因，問題難度逐層遞進，利用了“最近發(fā)展區(qū)”的規(guī)律，讓學生回答產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因。這樣的分析環(huán)節(jié)就顯得較為縝密。簡單的分析環(huán)節(jié)卻包括了兩個遞進的部分，這同樣符合“迷你實驗”的要求。
1.4注意事項的比較
在人教版教材中出現(xiàn)了出現(xiàn)了帶警示符號的方框，提示學生實驗應該在通風條件下進行，以免吸入過多的層析液，同時提醒學生及時洗手，確保學生安全實驗；而在美國教材中由于是迷你實驗，沒有出現(xiàn)相應的注意事項，盡管美國教材采用的是酒精作為層析液，但是仍然需要注意實驗的安全問題，這方面美國教材稍有欠缺。
2對實驗教學的啟示
2.1全面認識實驗的教學價值
生物實驗的教學價值具有多重性，包括知識價值、方法價值、能力價值、科學精神價值、品格價值和人文價值等。教材中每一個實驗的設(shè)計和教學都應該考慮到教學價值的多重性，從而達到全面提高學生素質(zhì)的目的。對比中美教材發(fā)現(xiàn)，兩個版本的教材都考慮到了實驗教學的知識價值：Hill版教材通過實驗的分類進一步考慮了學生的方法價值等其他方面，而人教版教材則在這方面有所不足：人教版教材重知識輕技能，重結(jié)果輕精神，這和新課程目標不完全吻合。實驗教學作為生物學科的特色教學模塊，應該努力發(fā)揮出其優(yōu)勢，在滿足了學生知識需求的同時進一步發(fā)展其實踐能力。
2.2切實培養(yǎng)實驗探究精神，倡導探究性學習
生物課程標準提出：倡導探究性學習。這就要求教師不光需要對學生進行知識的傳授，還需要鍛煉學生的探究能力。教材中的探究性實驗正應以這一標準為出發(fā)點設(shè)計。但是中國教材的探究性實驗大都詳盡地寫出了每一步的操作，學生做的只是依葫蘆畫瓢，并不需要進行思考就能完成實驗，這樣的探究性實驗實則為驗證性操作，不能真正意義上鍛煉學生的創(chuàng)新和動手能力，長此以往不利于學生科學素養(yǎng)的發(fā)展。在以后的教材編寫和教師授課的過程中，可以適當放手，在保證課時充裕的情況下，讓學生自行設(shè)計實驗、實施實驗，從不斷的嘗試中體會到實驗教學真正的樂趣。實驗教學的目的不在于學生是否能夠做出標準的結(jié)果樣式，而是希望學生能夠在親自動手的過程中提升自身的科學探究能力，從重結(jié)果輕過程向重過程輕結(jié)果轉(zhuǎn)變。
2.3明確用“教材教”而不是“教教材”
由于我國課程改革還未真正完成，所以在教材編寫、教師授課等方面還是存在著一定的不足之處，在實驗教學這一部分，美國作為科學教育的領(lǐng)頭羊會有很多值得借鑒的地方。誠然市場上流行著不同版本的教材，但是需要明確的是教材只是教學的一個參考，教師需要將學生的學習能力和教材相結(jié)合，挑選最適合的給學生使用，在如今全球化的時代，教師應該放眼世界，吸取國外優(yōu)秀教材實驗教學的經(jīng)驗方法，結(jié)合學生，力爭創(chuàng)造出適合學生的一套合理實驗教學策略。
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