巫山紅葉在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用初探

甘立平

【摘 要】巫山紅葉是指中國(guó)重慶市巫山縣境內(nèi)紅葉。巫山有十多萬(wàn)畝野生紅葉，其主要樹(shù)種——黃櫨（Cotinus coggygria var.cinerea），巫山人司空見(jiàn)慣的黃櫨子，在高中生物教學(xué)中有何應(yīng)用呢？本人是一名高中生物教師，從巫山紅葉（主要是黃櫨）中色素的提取與分離等方面入手，初步探究了如何將本地特色結(jié)合到高中生物教學(xué)中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們的興趣更濃厚，思路更開(kāi)闊，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際操作的能力有所提高。通過(guò)此次將地方特色納入高中生物教學(xué)中的初步嘗試，看出這種方式在高中生物教學(xué)中具有很大的可行性。

【關(guān)鍵詞】巫山紅葉 色素提取 本地特色 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.08.046

愛(ài)因斯坦有一個(gè)名言：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問(wèn)題，新的可能性，從新的角度去看待舊的問(wèn)題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”

一、提出問(wèn)題

當(dāng)學(xué)生們學(xué)完了高中生物必修一第五章“綠葉中色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)之后，我就啟發(fā)同學(xué)們思考：“我們提取分離的是綠葉中的色素，那其他顏色的樹(shù)葉中有這四種色素嗎？還有其他色素嗎？巫山有很多樹(shù)木在秋天樹(shù)葉會(huì)變紅而不是變黃，是什么原因呢？”聯(lián)系日常生活中見(jiàn)到的樹(shù)葉顏色，以巫山紅葉為主進(jìn)行分組討論，提出一些你想要探究的問(wèn)題。將問(wèn)題整理后寫(xiě)出來(lái)。

（一）關(guān)于樹(shù)種

1.巫山紅葉最主要的樹(shù)種是什么？ 2.這些樹(shù)只有巫山有嗎？為什么就能在巫山成片生長(zhǎng)？跟香山紅葉有何異同？3.這些樹(shù)對(duì)環(huán)境穩(wěn)定有什么影響??？

（二）關(guān)于色素

1.洋蔥表皮細(xì)胞中的紫色是液泡中的花青素，巫山紅葉葉肉細(xì)胞內(nèi)的液泡中是否也有色素導(dǎo)致葉片顯紅色？2.巫山紅葉中的紅色素能進(jìn)行光合作用嗎？葉片變紅后還有葉綠素存在嗎？3.紅葉秋冬變紅，是低溫導(dǎo)致了新的紅色素產(chǎn)生還是變紅之前色素就存在？4.巫山紅葉中的紅色素能用無(wú)水乙醇提取出來(lái)嗎？能溶于層析液并在濾紙上擴(kuò)散嗎？如果不能，用什么方法將它提取出來(lái)呢？

二、猜想與假設(shè)

針對(duì)樹(shù)種，同學(xué)們提出有多種樹(shù)秋天樹(shù)葉變紅，有的樹(shù)在其他地方也有，只是巫山這個(gè)特殊的高山與江水氣候使某些樹(shù)能在這里大量生存。具體情況的確定還需要到網(wǎng)上及林業(yè)局去查找資料，以及做實(shí)地考察來(lái)確定。針對(duì)色素的問(wèn)題，學(xué)生們討論后做出了以下假設(shè)：

比如：針對(duì)“巫山紅葉為何秋冬季節(jié)才變紅”這個(gè)問(wèn)題。同學(xué)們做出的假設(shè)是：低溫使葉綠素分解，利于花青素的形成，花青素在酸性環(huán)境中顯紅色。

三、制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)思路是利用將同一顆黃櫨樹(shù)的已經(jīng)紅了的樹(shù)葉與還未紅的綠葉的花青素提取出來(lái)進(jìn)行含量比較，并利用無(wú)水乙醇提取其中的光合色素分離，看紅葉變紅后其中葉綠素及類胡蘿卜素的變化。那就需要找出提取黃櫨葉片中花青素的方法。

以下是學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案之一：1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和豢命S櫨樹(shù)的紅葉與綠葉中花青素含量比較，葉綠素含量比較。2.實(shí)驗(yàn)原理：黃櫨葉片中的花青素較溶于0.10%的HCl，在恒溫31℃遮光的提取條件下，提取4小時(shí)后過(guò)濾，可得透明原液。比較同一顆黃櫨樹(shù)的紅葉與綠葉提取后的原液顏色深淺。葉片中的光合色素易容于無(wú)水乙醇，可通過(guò)提取分離實(shí)驗(yàn)比較紅葉與綠葉中光合色素含量變化。3.材料用具：同一棵黃櫨樹(shù)的紅葉與綠葉 恒溫箱、試管、試管架、剪刀、量筒、玻璃漏斗、尼龍布、天平、0.10%HCl、無(wú)水乙醇、濾紙條、93號(hào)汽油。4.方法步驟：（1）將新鮮葉片快速洗凈 ，放入培養(yǎng)皿中晾干 ，剪碎備用。（2）分別取提取劑 （0.10%的HCl溶液）20 mL 于1、2號(hào)燒杯中，無(wú)水乙醇20 mL 于3、4號(hào)燒杯中。1、3號(hào)燒杯中分別加入紅葉2.0 g ， 2、4號(hào)燒杯中分別加入綠葉2.0 g ，都放入 31℃恒溫箱 ， 振蕩數(shù)次， 4小時(shí)后過(guò)濾得透明原液。（3）比較鹽酸提取的兩組中紅色深淺，加入濃鹽酸（15%的HCl溶液）5mL后試管中紅色液體的顏色深淺。（4）將3、4號(hào)濾液用紙層析法進(jìn)行分離。比較葉綠素含量大小。

四、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：HCl中提取出的花青素紅葉多于綠葉，加入濃鹽酸后綠葉原液顏色有所變紅，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于紅葉組。得出初步結(jié)論紅葉中花青素大量增多。3、4組分離出的色素帶顯示：紅葉中葉綠素含量大量減少。

五、分析與論證、評(píng)估

綜合資料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)了黃櫨葉片秋冬變紅的原因：

使葉片呈現(xiàn)紅色主要靠?jī)煞N物質(zhì)：1.胡蘿卜素，是普遍存在于葉綠體中的橙紅色色素。2.花青素，存在于液泡內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞液為堿性時(shí)，花青素呈藍(lán)紫色，當(dāng)細(xì)胞液呈酸性時(shí)，花青素呈紅色。入秋以后，葉內(nèi)的花青素增多，而氣溫下降又使葉綠素破壞消失，因此綠葉變成了紅葉。

變色的外因是氣候：當(dāng)氣溫迅速下降到一定程度，樹(shù)葉還未凋落，而葉綠素已大部被破壞，同時(shí)晝夜溫差增大，有助于花青素的形成，因此葉子很快變紅。由于我校實(shí)驗(yàn)室條件有限，不能用紫外可見(jiàn)光譜儀測(cè)定比較其最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度值，只靠視覺(jué)判斷有很大的誤差，因此，得出的此結(jié)果還需更有說(shuō)服力的驗(yàn)證。

六、結(jié)合本地特色教學(xué)的意義

結(jié)合本地特色—巫山紅葉 進(jìn)行教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更高，思維更活躍，與實(shí)際生活聯(lián)系更緊密。其意義在于不僅僅使學(xué)生更深入地掌握了教材知識(shí)，還練習(xí)了從其他渠道去獲取知識(shí)，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力、整合知識(shí)的能力、動(dòng)手能力，交換信息、語(yǔ)言表達(dá)能力，甚至做事情的條理性等。

通過(guò)將地方特色納入高中生物教學(xué)中的初步嘗試，看出此方式在高中生物教學(xué)中具很大的優(yōu)越性和可行性。

參考文獻(xiàn)

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