關(guān)于“提取和分離葉綠體中的光合色素”的實驗教學(xué)建議

陸俊

摘 要 “提取和分離葉綠體中的光合色素”是普通高中生物必修1中的一個實驗，是《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中要求學(xué)生會操作的實驗。將該實驗開發(fā)成拓展性實驗，嘗試引導(dǎo)學(xué)生在校園環(huán)境中取材，設(shè)計并實施實驗，以期培養(yǎng)學(xué)生的實驗創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 提取和分離 光合色素 拓展性實驗

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“提取和分離葉綠體中的光合色素”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書生物必修1中的一個實驗。筆者在開設(shè)本節(jié)實驗課前，組織學(xué)生以學(xué)習(xí)小組形式，商討實驗設(shè)計方案，并撰寫成文字方案。進(jìn)而每個學(xué)生都明確實驗原理、實驗材料和實驗操作步驟等，教師根據(jù)每個學(xué)習(xí)小組的要求，準(zhǔn)備相應(yīng)的實驗器材。

1 色素的提取實驗

筆者所任教的學(xué)校是江蘇省生物課程基地，擁有四季花卉園、陰生植物園、水生植物園等，綠色植物種類繁多。實驗課前，學(xué)習(xí)小組成員依據(jù)自己的校園生活經(jīng)驗，在校園內(nèi)找實驗材料。學(xué)生收集了桂花葉、石楠葉、大葉黃楊葉等植物葉片。

這樣設(shè)計的意圖在于讓學(xué)生親自采集實驗材料，增加學(xué)習(xí)小組成員之間的合作機會，促進(jìn)領(lǐng)悟校園文化的積極意義，也激發(fā)學(xué)生的實驗興趣。

課上，學(xué)生帶來了自己準(zhǔn)備的實驗材料，教師則按照教材要求，給學(xué)生準(zhǔn)備了新鮮的菠菜。選用菠菜作為實驗材料的小組，依據(jù)教材上的實驗操作步驟，將新鮮的菠菜葉剪碎后放入研缽中，加入少許二氧化硅、碳酸鈣和5 mL無水乙醇，迅速而充分地研磨，以獲取含有色素的濾液；而選用自己采來的葉片作為實驗材料的小組，會發(fā)現(xiàn)葉片難以研磨，不易用教材中方法提取色素，讓學(xué)生思考怎么辦？學(xué)生對這個問題非常感興趣，發(fā)現(xiàn)自己取來的實驗材料含水量少，葉片質(zhì)地較硬，不易研磨。這時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論解決辦法。學(xué)生很快聯(lián)想在初中學(xué)過的實驗“綠葉在光下制造淀粉”，用酒精隔水加熱可以給綠葉脫色，這時酒精里就應(yīng)該有光合色素。于是，將研磨提取色素改為酒精隔水加熱提取。根據(jù)不同學(xué)習(xí)小組采集來的葉片種類，建議每組用不同的實驗材料同時做實驗，再對比實驗結(jié)果，探索最佳實驗方案。分好小組后，每組開始實驗，將2 g葉（桂花葉、石楠葉約3片，大葉黃楊葉約10片）去掉主葉脈后，剪碎裝入小燒杯，倒入10 mL無水酒精，使葉片剛好全部浸泡到酒精中，將小燒杯（規(guī)格100 mL）放入裝有開水（60 mL左右）的大燒杯（規(guī)格250 mL）中水浴加熱4～5 min，觀察到小燒杯中葉片不再是綠色，說明色素已經(jīng)溶于無水酒精，停止水浴加熱，將色素提取液倒入試管。對比實驗結(jié)果，學(xué)生驚喜地發(fā)現(xiàn)桂花葉和大葉黃楊葉提取液呈深綠色，石楠葉提取液為淺綠色。

教學(xué)設(shè)計意圖：實驗證明學(xué)生設(shè)計的實驗?zāi)芴崛〉缴?，其效果與教材中的一樣。實驗方案與學(xué)生真實的校園生活密切聯(lián)系，取材方便，學(xué)生參與性高，值得提倡；用初中生物實驗知識解決了高中實驗問題，鍛煉了學(xué)生用生物學(xué)知識解決實際問題的能力；水浴加熱以后，不需要過濾，簡化了操作步驟，同時也減少了因添加碳酸鈣和二氧化硅的用量不準(zhǔn)確而可能帶來的衍生問題；幾種不同實驗材料的實驗結(jié)果比較，使學(xué)生學(xué)會了選擇實驗材料。

2 色素的分離實驗

2.1 制備濾紙條

有的學(xué)生按教材要求準(zhǔn)備好略短于燒杯高度、寬1 cm的干燥濾紙條，并剪去一端的兩個角；還有的學(xué)生在實際操作過程中，沒有完全按教材要求，準(zhǔn)備的干燥濾紙條比燒杯高度長，為了確保濾紙條下端觸及層析液的同時，層析液不沒及濾液細(xì)線，將濾紙條上端折疊后，斜掛在燒杯壁上，用于固定濾紙條，蓋上培養(yǎng)皿蓋，防止層析液揮發(fā)實驗裝置如圖1所示，還有的學(xué)習(xí)小組沒有剪去濾紙條一端的兩個角此時教師并沒有刻意提醒?？梢宰寣W(xué)生自己通過觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果，得出科學(xué)的實驗結(jié)論。

教學(xué)設(shè)計意圖：在教學(xué)過程中，學(xué)生往往對于將濾紙條剪去一端的兩個角的操作目的不能理解，教師直接告訴學(xué)生層析液在濾紙條邊緣擴散得比較快，中間擴散得慢，剪角的目的是確保最后分離的色素在濾紙條上平行排列。與其讓學(xué)生被動地接受，將信將疑，不如讓學(xué)生設(shè)計對照實驗，自己動手探究。

2.2 畫濾液細(xì)線

教師按教材要求準(zhǔn)備好毛細(xì)吸管、鉛筆和電吹風(fēng)等實驗器材，還準(zhǔn)備了載玻片、蓋玻片和滴管等拓展性實驗器材。學(xué)生通過閱讀教材，知道在準(zhǔn)備好的濾紙條剪去兩角的一端或未剪去兩角的任意一端，大約1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)線。接下來，有的學(xué)生用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫細(xì)而直的濾液細(xì)線，用電吹風(fēng)吹干后再畫，重復(fù)2～3次；有的學(xué)生經(jīng)過小組討論后，對實驗操作步驟進(jìn)行了創(chuàng)新，先滴2～3滴色素提取液在載玻片上，用蓋玻片將色素刮抹均勻，促進(jìn)酒精揮發(fā)，再將濾紙在畫鉛筆細(xì)線處折疊，在折疊處插入另一蓋玻片后直接在載玻片中的濾液上快速蘸取色素，再用電吹風(fēng)吹干后，重復(fù)2～3次，操作方便、效果好。

教學(xué)設(shè)計意圖：教師接納不同的實驗方案，督促學(xué)生認(rèn)真、規(guī)范操作實驗，以便進(jìn)行實驗結(jié)果分析。

2.3 分離光合色素

放入層析液前，教師應(yīng)該使學(xué)生明確層析液是有機溶劑，會溶解濾液細(xì)線上的光合色素。學(xué)生明白實驗原理后，就知道液面高度直接影響實驗效果，學(xué)生將畫好濾液細(xì)線的濾紙條輕輕地插入盛有層析液（可用93號汽油）的燒杯時，就會考慮使用的燒杯大小不同，倒入的層析液的量就不同，層析液不能沒及濾液細(xì)線。如果層析液觸及濾液細(xì)線，就會造成實驗失敗。因此，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)成功的實驗裝置中層析液液面在濾液細(xì)線下（教材中層析裝置如圖2所示）。

教學(xué)設(shè)計意圖：為什么未剪去兩角的濾紙條上的色素帶不直？這個問題可以作為下節(jié)課復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容的線索問題之一，留作學(xué)生課后思考。

3 教學(xué)反思

3.1 聯(lián)系生活，拓展實驗

本節(jié)課中，教師引導(dǎo)學(xué)生從校園生活環(huán)境中取材，結(jié)合已有的初中生物知識基礎(chǔ)，通過發(fā)散性思維，設(shè)計出教材的拓展性實驗方案，并在課堂上實施，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的實驗創(chuàng)新精神和能力，收到了理想的實驗效果。

3.2 體驗實驗，實現(xiàn)目標(biāo)

素質(zhì)教育的重點和核心是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，課堂是素質(zhì)教育的主陣地和主渠道。本節(jié)課以學(xué)習(xí)小組的形式進(jìn)行拓展性實驗，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)方式的個性化和課程教材建設(shè)的生活化，給學(xué)生以積極的同輩文化的價值參照，利于提高學(xué)生的生物實驗科學(xué)素養(yǎng)，從而真正實現(xiàn)實驗教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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