基于建構(gòu)主義學習理論的“植物芳香油的提取”教學活動

1、<p>　　基于建構(gòu)主義學習理論的“植物芳香油的提取”教學活動</p><p>　　“植物芳香油的提取”是人教版普通高中課程標準實驗教科書《生物（選修1）》生物技術(shù)實踐的一個課題，通過該課題的學習與實踐，能夠加深學生對植物有效成分的認識，增進學生對實驗原理的理解，鍛煉學生設(shè)計和安裝實驗裝置的能力，培養(yǎng)他們的科學思維能力，養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。在教學中，針對課題的特點，采用建構(gòu)主義學習理論下的“任務(wù)驅(qū)動式”

2、教學方法，精心設(shè)計教學過程，取得了很好的教學效果。 </p><p><b>　　一、教材分析 </b></p><p>　　教材中介紹的植物芳香油的提取方法有水蒸氣蒸餾法、壓榨法和萃取法。其中水蒸氣蒸餾法是植物芳香油提取的常用方法，可以細分為水中蒸餾、水上蒸餾、水氣蒸餾。教材推薦使用水中蒸餾（如圖1所示），其優(yōu)點是裝置簡單、操作簡便，缺點是較難控制，容易出現(xiàn)原料糊焦

3、和有效成分水解等問題。吳成軍老師設(shè)計的水氣蒸餾裝置[1]（如圖2所示）克服了上述缺點，但儀器裝配稍顯復(fù)雜，還可能出現(xiàn)水汽在長頸圓底燒瓶中凝結(jié)而不能全部將芳香油帶出的情況。 </p><p>　　另外，此實驗不是基于通常的生物實驗原理，學生缺乏蒸餾操作的基礎(chǔ)，實驗需要較長的時間，還需要有前期植物原料采集的準備工作。 </p><p>　　這部分知識及實驗原理和實驗操作在整個知識體系中相對獨立

4、，與學科其他知識關(guān)聯(lián)度較小。通過本課題教學，能夠加深學生對植物有效成分的認識，增進對實驗原理的理解，鍛煉學生設(shè)計和安裝實驗裝置的能力。在教學中可充分利用教材提供的素材，對學生進行生動的科學、技術(shù)、社會的教育，并激發(fā)學生動手實踐的興趣。通過對3種蒸餾方法優(yōu)缺點的比較，學會篩選優(yōu)化實驗方案，培養(yǎng)學生的科學思維能力，再讓其廣泛收集信息資料，對實驗進行深入分析，提出改進意見，培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)。 </p><p>&

5、lt;b>　　二、教學設(shè)計 </b></p><p><b>　　1.教學目標 </b></p><p>　　（1）了解植物芳香油的基本概念及常見植物芳香油的名稱和作用。 </p><p>　　（2）了解提取植物芳香油的常見方法和基本原理。 </p><p>　?。?）嘗試根據(jù)常見的實驗材料選擇恰當?shù)奶?/p>

6、取方法及實驗操作。 </p><p><b>　　2.教學重點 </b></p><p>　　植物芳香油的提取技術(shù)、信息收集、探究創(chuàng)新。 </p><p><b>　　3.教學難點 </b></p><p>　　實驗操作技術(shù)及探究創(chuàng)新。 </p><p><b>　

7、　4.教學策略 </b></p><p>　　任務(wù)驅(qū)動、實驗探究。 </p><p><b>　　5.過程設(shè)計 </b></p><p>　　建構(gòu)主義學習理論認為，學習過程不是學習者被動地接受而是積極地建構(gòu)知識的過程，個體有自己獨特的知識與經(jīng)驗，以此為基礎(chǔ)，在與情境的相互作用中進行主動探究、協(xié)商合作，來建構(gòu)知識體系，從而形成對周圍世

8、界的認識和解釋[2]。因此，“知識是被創(chuàng)造的而非被發(fā)現(xiàn)的”。在學習的過程中，學生是知識的主動建構(gòu)者，他人無法替代，教師的作用是引導(dǎo)、幫助和促進學生對知識體系的建構(gòu)。建構(gòu)主義教學觀主張學習是個體主動建構(gòu)知識的過程，強調(diào)學習的情境性，構(gòu)建平等的師生關(guān)系，倡導(dǎo)對學習結(jié)果進行多維方式評價。 </p><p>　　“任務(wù)驅(qū)動”[3]是一種基于建構(gòu)主義學習理論的教學方法，它以具有教育性、實踐性、創(chuàng)造性、發(fā)展性的學生主體活動為

9、主要形式來建構(gòu)知識，以激勵學生主動參與、主動實踐、主動探索和主動創(chuàng)新為基本特征，以促進學生整體素質(zhì)全面提高為目的的新型教學方法。它要求在教學過程中，以完成一個個具體的任務(wù)為線索，把教學內(nèi)容巧妙地隱含在每個任務(wù)之中，讓學生自己討論問題或提出問題，并經(jīng)過自己的思考和教師的點撥，自己解決問題。它強調(diào)學生要在真實情境中的任務(wù)驅(qū)動下，在探索任務(wù)和完成任務(wù)的過程中，在自主學習協(xié)作學習的環(huán)境下，在討論和對話的氛圍中，進行學習活動，這樣學生不僅可以學到

10、知識，還可提高動手實踐能力，培養(yǎng)探索創(chuàng)新精神。 </p><p>　　本課題的實施環(huán)節(jié)如下： </p><p>　　自主學習→收集信息→合作探究→實驗設(shè)計→實驗操作→分析討論→展示交流→探索創(chuàng)新→總結(jié)評價→成果匯集。 </p><p>　　由于該單元教學內(nèi)容的特殊性，我們不是將教學安排在1～2節(jié)課內(nèi)完成，而是讓學生在一個階段的時間內(nèi)自主進行，僅“實驗操作”環(huán)節(jié)在實驗

11、室進行，“分析討論”“展示交流”“總結(jié)評價”等環(huán)節(jié)相對集中在教學時間里完成，并且是以“科技活動小組”形式先行進行各環(huán)節(jié)的主要活動，進而帶動全體學生共同完成任務(wù)。 </p><p><b>　　三、教學實施 </b></p><p><b>　　1.自主學習 </b></p><p>　　此階段學生帶著任務(wù)學習教材所給的素材

12、，掌握基礎(chǔ)知識（側(cè)重于水蒸氣蒸餾法的學習和探究）。 </p><p><b>　　[任務(wù)一] </b></p><p>　　（1）天然香料的主要來源、提取植物芳香油的發(fā)展歷史、植物芳香油的廣泛應(yīng)用。 </p><p>　?。?）植物芳香油的提取方法。 </p><p>　?。?）水蒸氣蒸餾法提取植物芳香油的原理。 <

13、;/p><p>　?。?）比較水中蒸餾、水上蒸餾、水氣蒸餾的優(yōu)點和缺點（展示圖片和實物裝置。由于水上蒸餾的裝置不易使用常用的實驗儀器來裝配，采用廚房中加工食物的方法來對水上蒸餾的原理進行解釋。如蒸饅頭、清蒸食物等，很容易理解，不同點在于，蒸食物是將其蒸熟，而水上蒸餾是將其有效成分蒸出來）。 </p><p>　　至此，學生對該單元的內(nèi)容已經(jīng)有了大概的了解。 </p><p&

14、gt;<b>　　2.收集信息 </b></p><p>　　此階段側(cè)重于信息收集、信息處理及知識面的拓展。 </p><p><b>　　[任務(wù)二] </b></p><p>　　在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，廣泛收集“植物芳香油的提取”“水蒸氣蒸餾法”相關(guān)知識，深入了解水蒸氣蒸餾法的原理，接受更豐富的知識。 </p>

15、<p><b>　　[師生活動] </b></p><p>　　學生課外在網(wǎng)上查到了很多相關(guān)資料，對水蒸氣蒸餾法有了進一步的了解。 </p><p><b>　　學生發(fā)現(xiàn)： </b></p><p>　　吳成軍老師[1]設(shè)計了“水氣蒸餾”裝置；百度百科對“水蒸氣蒸餾法”的解釋除了有“水中蒸餾”“水上蒸餾”“水

16、氣蒸餾”，還有“水擴散蒸氣蒸餾”[4]（也叫“水擴散法”），這是教材中沒有介紹的；進一步搜索“水擴散蒸氣蒸餾”，找到了有關(guān)文章[5]的介紹，知道了基本原理。 </p><p>　　對此，師生展開了熱烈的討論，開始了探究的過程。 　　3.合作探究 </p><p>　　此階段結(jié)合教材基礎(chǔ)知識，對前期收集的信息進行加工梳理，合作探究，為后期的實驗設(shè)計、實驗操作、實驗探究打下基礎(chǔ)。 </

17、p><p><b>　　[任務(wù)三] </b></p><p>　?。?）分析水中蒸餾、水上蒸餾、水氣蒸餾的優(yōu)點和缺點，考慮用哪種方法進行植物芳香油的提取更好？ </p><p>　?。?）結(jié)合網(wǎng)上收集的資料，分析水擴散法與上述3種方法的優(yōu)劣。 </p><p>　?。?）水擴散法提取芳香精油是新型技術(shù)，沒有現(xiàn)成的參考裝置，該

18、如何設(shè)計實驗裝置？該方法與常用的水蒸氣蒸餾本質(zhì)的區(qū)別在何處？ </p><p><b>　　[師生活動] </b></p><p>　　討論以后得出結(jié)論： </p><p>　　水中蒸餾的優(yōu)點是裝置簡單、易于裝配、操作簡便；缺點是控制稍難，會出現(xiàn)原料糊焦和有效成分水解等問題。 </p><p>　　水上蒸餾比較容易操作，

19、不存在上述缺點，但在實驗室用現(xiàn)有的實驗儀器不易裝配，在工業(yè)化生產(chǎn)中可以廣泛使用。 </p><p>　　水氣蒸餾也不存在上述缺點，但儀器裝配稍顯復(fù)雜，另外可能會出現(xiàn)水汽在長頸圓底燒瓶中凝結(jié)而不能全部將芳香油帶出的情況。 </p><p>　　水擴散法取3種方法的優(yōu)點，克服了缺點，是最佳方法，但沒有現(xiàn)成的參考裝置，需要全新設(shè)計，難度較大。我們可以進行創(chuàng)新設(shè)計。 </p><

20、;p>　　水擴散法與通常的水蒸氣蒸餾的本質(zhì)差別在于：水蒸氣是在低壓下自上而下地通過植物層，植物芳香油只要從腺體里擴散出來，不必經(jīng)過氣化就可能被水帶出。 </p><p><b>　　4.實驗設(shè)計 </b></p><p><b>　　[任務(wù)四] </b></p><p>　　（1）根據(jù)對實驗原理和方法的理解，依據(jù)實驗

21、方案設(shè)計的基本要求，設(shè)計可行的實驗方案，關(guān)注實驗時要注意的事項。 </p><p>　　（2）實驗時儀器安裝的連接順序。 </p><p>　?。?）水擴散法的實驗裝置設(shè)計。 </p><p>　?。?）實驗材料的準備。 </p><p><b>　　[師生活動] </b></p><p>　　在

22、師生的共同努力下，利用實驗室的現(xiàn)有條件，分別組裝了幾套水中蒸餾、水氣蒸餾的裝置，并創(chuàng)新設(shè)計了水擴散蒸氣蒸餾裝置（如圖3所示）。利用這些裝置，我們讓興趣小組成員先進行安裝、操作訓練，在具體實驗操作階段帶動全班學生分組進行實驗操作，并作對比觀察，理解各方法的優(yōu)缺點。 </p><p>　　圖3 水擴散蒸氣蒸餾裝置 </p><p><b>　　5.實驗操作 </b><

23、;/p><p><b>　　[任務(wù)五] </b></p><p>　?。?）實驗操作，注意觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結(jié)果。 </p><p>　?。?）分析實驗中需要注意的事項及實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題。 </p><p><b>　　[師生活動] </b></p><p>　　由于學生

24、對提取芳香油實驗非常感興趣，在實驗過程中，非常關(guān)注每一步進展，認真觀察實驗現(xiàn)象，仔細記錄，期待有很多的芳香油被提取出來。當?shù)谝坏我后w流進錐形瓶中，學生不約而同地歡呼：“我們成功了！” </p><p>　　當?shù)谝坏我后w滴入錐形瓶中，就有學生急著去聞氣味，期望能聞到玫瑰芳香，但是沒有聞到，于是，對實驗產(chǎn)生了疑問。教師引導(dǎo)學生注意兩點：①這時出來的完全是芳香油嗎？②在芳香物很少的時候能聞到它的氣味嗎？學生經(jīng)過思考和了

25、解，明白了大量的提取物只能在后面得到，先流出來的液體基本上是水。要正確看待實驗結(jié)果與我們預(yù)期之間的出入，以鮮玫瑰花瓣為例，蒸餾得到的油水混合物是油少水多，精油的香味和純度都不夠。 </p><p>　　實驗進行一段時間以后，從接收裝置中散發(fā)出芳香氣味。學生體會到了成功。 </p><p>　　在實驗過程中學生還提出了疑問：哪些物質(zhì)可以用這樣的方法提取？教師沒有直接給出答案，而是讓他們繼續(xù)收

26、集資料。 </p><p>　　有的學生還提問：“食用植物油與植物芳香油是一回事嗎？”教師也沒有直接給出答案，而是讓他們自己去查閱資料，分清兩者的區(qū)別。 </p><p>　　有的學生在對實驗進行觀察的同時還提出了這樣的問題：“‘水擴散法’中，蒸氣從導(dǎo)管進入三頸燒瓶，我們不知道其中的壓力大小，怎么才能知道其中的壓力是否過大呢？內(nèi)部壓力大小如何控制？如何解決這一問題？”教師與學生一起討論得出

27、結(jié)論：在裝置中的B端接一個安全檢測裝置并可適時排空。師生再對實驗裝置進行改進設(shè)計。 </p><p>　　有的學生提問：“芳香油可不可以人工合成？怎么檢驗芳香油是從植物中提取出來的還是人工合成的？”師生討論結(jié)果為：可以用現(xiàn)代檢測方法測出植物芳香油的成分，可以用人工合成方法合成芳香油，天然植物芳香油與人工合成的芳香油可以用碳-14檢測法加以檢測和區(qū)別。 </p><p><b>　

28、　6.分析討論 </b></p><p>　　給學生的任務(wù)：完成實驗報告，總結(jié)實驗心得，對實驗中出現(xiàn)的問題進行探討，自行解決問題，提出今后繼續(xù)探究的意向。 </p><p><b>　　7.展示交流 </b></p><p>　　此階段讓學生把自己的實驗報告、實驗心得相互傳閱，相互評價，推介好的實驗報告供大家借鑒學習。 </p

29、><p><b>　　8.探索創(chuàng)新 </b></p><p>　　按傳統(tǒng)的教學方法，該單元的教學任務(wù)已經(jīng)完成，但是教師沒有就此結(jié)束，而是讓興趣小組的學生繼續(xù)進行探究活動。 </p><p><b>　　[任務(wù)六] </b></p><p>　?。?）對水擴散法裝置進行驗壓、減壓的設(shè)計。 </p&g

30、t;<p>　?。?）查閱資料，了解哪些植物材料可以用水蒸氣蒸餾法進行芳香油的提取、用不同的材料進行實驗比較。 </p><p><b>　　[師生活動] </b></p><p>　　興趣小組的學生與教師一起進行實驗，并作對比分析；興趣小組的學生撰寫相關(guān)的小論文；興趣小組的學生準備解答其他學生提出的疑問。 </p><p>&l

31、t;b>　　9.總結(jié)評價 </b></p><p>　　經(jīng)過上述一系列活動后，我們對活動進行了總結(jié)與評價，在學生相互評價的基礎(chǔ)上由教師進一步評價，評選出了系列最佳，即資料篩選、實驗方案、實驗操作、問題探究、實驗報告、問題答疑及小論文方面表現(xiàn)最好的學生，還評選出小小老師、小發(fā)明家。還讓興趣小組成員給學生進行釋疑解答。 </p><p><b>　　10.成果匯集

32、</b></p><p>　　最后，讓學生對活動的資料進行收集，匯集成該課題下的“精選資料集”“實驗方案集”“實驗報告集”“問題探討集”“小論文集”。教師也進行了總結(jié)和思考，撰寫了《水擴散法提取植物芳香油》[6]一文。 </p><p><b>　　四、教學感想 </b></p><p>　　“任務(wù)驅(qū)動式”教學法的一個顯著特點就是學

33、生成了學習的主體，改變了傳統(tǒng)的“教師講、學生聽”的以教定學的教學模式，創(chuàng)造了學生主動參與、自主合作、探究創(chuàng)新的新型學習方式。教師的角色是學習情境的創(chuàng)設(shè)者、學習任務(wù)的設(shè)計者、學習資源的提供者。 </p><p>　　在教學過程中，培養(yǎng)學生提出疑問、突破固定思維模式約束的能力，鼓勵學生大膽猜想、判斷，并將其作為邏輯推理的一種形式和發(fā)展學生創(chuàng)造力的一種重要手段，幫助學生克服思維定勢，同時注意對學生學習能力的培養(yǎng)。 &l

34、t;/p><p>　　用“任務(wù)驅(qū)動式”教學方法能充分調(diào)動學生的興趣和求知欲望，增進師生關(guān)系，容易被學生所接受，在不知不覺中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，使學生的觀察能力、想象能力、審美能力、邏輯思維能力都得到鍛煉，教學效果更加明顯，對全面推進素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要的意義。 </p><p>　　當然，不同的教學方法適用于不同的學習內(nèi)容，不同的學生也不能完全適用同樣的教學方法。只有我們

35、用心去探索，找出最適合自己學生的教學方法，才會在提高教學效果方面大有收獲。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 吳成軍.“植物芳香油的提取”的教學組織[J].生物學通報，2009（3）：37-39. </p><p>　　[2] 林竹.基于傳統(tǒng)教學觀與建構(gòu)主義教學觀整合的教學設(shè)計[J].南京工程學院學報

36、：社會科學版，2011（3）：52-55. </p><p>　　[3] 范晶，付繼強.讓任務(wù)驅(qū)動教學法取得最大收益[J].山東教育，2011（Z4）：106-107. </p><p>　　[4] 百度百科?百科.水蒸氣蒸餾法[EB/OL].http：//baike.baidu.com. </p><p>　　[5] 何玉娟，李士雨.天然香料的提取技術(shù)[J].化工