《綠葉中色素的提取和分離》創新實驗設計

相銀龍

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）43-0169-01

一、創新實驗設計思路

該實驗是一節驗證性實驗，濾紙條的制備及畫濾液細線等方法步驟過于機械，學生容易理解提取和分離色素的原理，卻從來不去想“好的提取液和層析液的標準”，從來不去深究為什么教材要選用不同的有機溶劑分別做提取液和層析液，缺乏探究和大膽創新的精神。因此，本著打破“以本為綱”的教育教學理念，依據課程標準的要求——要培養學生探究問題的能力，將本實驗設計為探究性實驗，探究解決“濾紙條邊緣毛細管現象”的其它方法，探究為什么提取液和層析液分別要用不同的有機溶劑。

二、實驗教材分析

該實驗是人教版高中生物學教材必修1中的一個重要實驗，是對初中有關光合作用知識和本模塊第3章第2節“細胞器——細胞的分工合作”中有關“葉綠體”結構和功能知識的深化與提升。

三、實驗教學目標

知識目標：

1.了解葉綠體中色素的組成及顏色

2.簡述提取和分離色素的原理

3.初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法

能力目標：

培養學生的實驗操作和探究問題的能力

情感目標：

1.培養學生的創新精神

2.養成合作探究的意識

四、實驗教學過程

（一）分組

每2位同學為一組。

（二）引出需要探究的問題和實驗設計思路

提問學生：“針對提取和分離色素的原理，能提出什么疑問？”請學生們積極討論，老師加以引導。不管是提取液還是層析液，都必須是能溶解色素的有機溶劑，為什么提取時要用無水乙醇，層析時要用層析液，為什么不能用無水乙醇作為層析液，這兩種試劑的優缺點是什么。要想解答這些疑問，我們該怎么做？經過討論，最終確定下方案，加一組“無水乙醇作為層析液”的實驗。

（三）講解實驗步驟及注意事項并引導學生對實驗進行創新改進

設計問題串，引導學生改進實驗方案。（1）二氧化硅有什么用？碳酸鈣的作用是什么？（2）為什么要將濾紙剪成略小于試管長和直徑的濾紙條？為了能塞進試管里。（3）為什么要用試管？因為層析液揮發性很強，并具有濃烈的刺激性氣味，試管方便加棉塞。（4）為什么要將濾紙條的一端剪去兩角？因為濾紙的“毛細管現象”，會使濾紙條邊上的層析液擴散得快，使得分離出的色素出現重疊的現象。（5）如何將提取液轉移到濾紙上？用毛細吸管吸取少量提取液在濾紙上畫濾液細線。教師補充要求，要細、直、齊。（6）同學們有沒有覺得這個操作很難？有沒有什么改進措施？教師加以引導，得出改進方案：將濾液轉移到圓形濾紙的中央避免“毛細管現象”。（7）為什么待濾液干后，再畫一兩次？增加色素的量，使實驗效果更明顯。（8）將濾紙插入層析液時要注意什么，為什么？不能讓濾液細線觸及層析液，因為色素溶于層析液。（9）改為圓形濾紙后，實驗步驟具體怎么進行？先在圓形濾紙的中央用打孔器打一個小孔，將濾液滴在小孔周圍，然后取一張方形濾紙卷成濾紙棒，插入到圓形濾紙的小孔，將層析液（石油醚和丙酮）倒入試管（可大大減小層析液的表面積，減少揮發），濾紙棒的下端浸入層析液，再將裝層析液的試管放到燒杯中，圓形濾紙蓋在燒杯上，最后在濾紙上扣上培養皿蓋，這樣可以防止濾紙上層析液的上方空氣流通，減少層析液揮發，有效減少刺激性氣味。若層析液為提取液，可將濾紙棒直接插入裝無水乙醇的試管，圓形濾紙蓋住試管口，減少無水乙醇揮發。用濾紙棒作為層析液和色素之間的橋梁，根本無需擔心層析液會沒過色素濾液。

（四）指導學生做實驗并引導學生得出實驗結論

可以清楚的看到用石油醚和丙酮作層析液分離得到4個色素環，從外往內分別為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，顏色分別為橙黃色、黃色、藍綠色、黃綠色。而用提取液無水乙醇作層析液只能分離得到2個緊緊挨在一起的色素環，從外往內分別為黃色和綠色。兩個結果一對比，推測黃色應該由胡蘿卜素和葉黃素組成，綠色應該由葉綠素a和葉綠素b組成，事實上，胡蘿卜素和葉黃素結構、性質非常相似，歸類為類胡蘿卜素，葉綠素a和葉綠素b結構、性質也非常相似，歸類為葉綠素。四種色素在無水乙醇的溶解度較大，因為我們提取的色素顏色墨綠，但相差無幾，這是無水乙醇不適合作層析液的原因，但恰恰是適合作提取液的品質，能提取到較多色素且能真實體現各色素在細胞中的比例。從這個角度來說，優秀的提取液注定不能成為優秀的層析液，優秀的層析液注定也不能成為優秀的提取液。

五、創新實驗教學效果及評價

本實驗依據學生的認知發展水平和已有的實驗技能，嘗試將較低認知層次的驗證性實驗改為能夠培養學生較高認知水平的探究性實驗。經改進后的實驗，操作簡便，對人體健康和環境無害，實驗結果明顯，并成功解答要探究的問題，不僅可以完成各項教學目標，還可培養學生的實驗操作和探究問題的能力及創新能力。