巫山紅葉在高中生物實驗教學中的應用初探

甘立平

【摘 要】巫山紅葉是指中國重慶市巫山縣境內紅葉。巫山有十多萬畝野生紅葉，其主要樹種——黃櫨（Cotinus coggygria var.cinerea），巫山人司空見慣的黃櫨子，在高中生物教學中有何應用呢？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合到高中生物教學中。結果發現，學生們的興趣更濃厚，思路更開闊，進行實驗設計與實際操作的能力有所提高。通過此次將地方特色納入高中生物教學中的初步嘗試，看出這種方式在高中生物教學中具有很大的可行性。

【關鍵詞】巫山紅葉 色素提取 本地特色 實驗教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.08.046

愛因斯坦有一個名言：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”

一、提出問題

當學生們學完了高中生物必修一第五章“綠葉中色素的提取與分離”實驗之后，我就啟發同學們思考：“我們提取分離的是綠葉中的色素，那其他顏色的樹葉中有這四種色素嗎？還有其他色素嗎？巫山有很多樹木在秋天樹葉會變紅而不是變黃，是什么原因呢？”聯系日常生活中見到的樹葉顏色，以巫山紅葉為主進行分組討論，提出一些你想要探究的問題。將問題整理后寫出來。

（一）關于樹種

1.巫山紅葉最主要的樹種是什么？ 2.這些樹只有巫山有嗎？為什么就能在巫山成片生長？跟香山紅葉有何異同？3.這些樹對環境穩定有什么影響啊？

（二）關于色素

1.洋蔥表皮細胞中的紫色是液泡中的花青素，巫山紅葉葉肉細胞內的液泡中是否也有色素導致葉片顯紅色？2.巫山紅葉中的紅色素能進行光合作用嗎？葉片變紅后還有葉綠素存在嗎？3.紅葉秋冬變紅，是低溫導致了新的紅色素產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水乙醇提取出來嗎？能溶于層析液并在濾紙上擴散嗎？如果不能，用什么方法將它提取出來呢？

二、猜想與假設

針對樹種，同學們提出有多種樹秋天樹葉變紅，有的樹在其他地方也有，只是巫山這個特殊的高山與江水氣候使某些樹能在這里大量生存。具體情況的確定還需要到網上及林業局去查找資料，以及做實地考察來確定。針對色素的問題，學生們討論后做出了以下假設：

比如：針對“巫山紅葉為何秋冬季節才變紅”這個問題。同學們做出的假設是：低溫使葉綠素分解，利于花青素的形成，花青素在酸性環境中顯紅色。

三、制定計劃與設計實驗

學生們設計的實驗思路是利用將同一顆黃櫨樹的已經紅了的樹葉與還未紅的綠葉的花青素提取出來進行含量比較，并利用無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。

以下是學生們設計出的實驗方案之一：1.實驗目的：同一棵黃櫨樹的紅葉與綠葉中花青素含量比較，葉綠素含量比較。2.實驗原理：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小時后過濾，可得透明原液。比較同一顆黃櫨樹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水乙醇，可通過提取分離實驗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、無水乙醇、濾紙條、93號汽油。4.方法步驟：（1）將新鮮葉片快速洗凈 ，放入培養皿中晾干 ，剪碎備用。（2）分別取提取劑 （0.10%的HCl溶液）20 mL 于1、2號燒杯中，無水乙醇20 mL 于3、4號燒杯中。1、3號燒杯中分別加入紅葉2.0 g ， 2、4號燒杯中分別加入綠葉2.0 g ，都放入 31℃恒溫箱 ， 振蕩數次， 4小時后過濾得透明原液。（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號濾液用紙層析法進行分離。比較葉綠素含量大小。

四、進行實驗與收集證據

實驗結果顯示：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，但還是遠遠小于紅葉組。得出初步結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、評估

綜合資料和實驗結果，教師引領學生總結了黃櫨葉片秋冬變紅的原因：

使葉片呈現紅色主要靠兩種物質：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，當細胞液為堿性時，花青素呈藍紫色，當細胞液呈酸性時，花青素呈紅色。入秋以后，葉內的花青素增多，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：當氣溫迅速下降到一定程度，樹葉還未凋落，而葉綠素已大部被破壞，同時晝夜溫差增大，有助于花青素的形成，因此葉子很快變紅。由于我校實驗室條件有限，不能用紫外可見光譜儀測定比較其最大吸收波長處的吸光度值，只靠視覺判斷有很大的誤差，因此，得出的此結果還需更有說服力的驗證。

六、結合本地特色教學的意義

結合本地特色—巫山紅葉 進行教學，我發現學生的學習興趣更高，思維更活躍，與實際生活聯系更緊密。其意義在于不僅僅使學生更深入地掌握了教材知識，還練習了從其他渠道去獲取知識，鍛煉了學生的邏輯思維能力、整合知識的能力、動手能力，交換信息、語言表達能力，甚至做事情的條理性等。

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

參考文獻

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