“綠葉中色素的提取和分離”實驗改進與教學設計

廖紅芳

(湖南省郴州市臨武縣第一中學 郴州 424300)

“綠葉中色素的提取和分離”是人教版高中《生物》必修1第5章“細胞的能量供應和利用”中第4節“能量之源——光與光合作用”第一部分捕獲光能的色素和結構中的實驗內容，是理解高中生物學重難點知識——光合作用的基礎。因此，本實驗是非常重要的經典實驗。然而，按教材上提供的葉綠素萃取和分離方法，葉綠素易降解，點樣難度大，層析效果差，難以達到較好的實驗及教學效果，且多余的色素提取液也未能充分利用。筆者優化實驗方案，從而降低實驗難度，使學生更易獲得理想的實驗結果并取得了較好的教學效果。

1 實驗方法改進

1.1 用薄層層析替代紙層析 教材中采用定性濾紙分離色素，價格便宜，適合中學使用。但是濾液細線在濾紙條上較易擴散，難以達到濾液細線的要求，色素條帶不清晰，常重疊在一起，實驗效果并不理想。經過多次實驗摸索，發現薄層層析硅膠板能彌補上述缺點，取得較好的實驗效果(圖1)。

圖1 定性濾紙條(左)和薄層層析硅膠板分離(右)效果圖

1.2 勻漿替代研磨 教材中用研缽研磨綠葉時，要求迅速、充分。但一些動手能力差的學生難以達到此要求，會因研磨不迅速、不充分使提取出的色素含量過少以至實驗失敗。利用勻漿機破碎細胞，可快速獲得含有色素的液體。勻漿充分且耗時短，不僅能增加溶液中色素的含量，還能騰出時間給學生思考分析實驗結果甚至進行進一步的探究實驗。

1.3 用吹風機吹干 畫濾液細線時，邊畫邊用冷風吹，促進濾液干燥，以減少細線的擴散，使濾液細線“細、勻”。

2 實驗教學設計

2.1 教學目標 掌握色素提取和分離的原理及方法；學會觀察綠葉中色素的種類；了解葉綠素在植物中的分布。與小組同學合作完成探究葉綠素等色素的分布的實驗，提升語言表達能力及分享信息的能力。養成批判性地獲取教材知識的習慣并形成質疑、創新及勇于實踐的科學精神與態度。

2.2 教學策略及實驗方案設計 本實驗綜合驗證性實驗和探究性實驗的優缺點，采取半開放式。基于學生常誤認為葉綠素等色素只存在于綠葉中，設計了探究實驗。但課堂時間有限，故只增加綠莖作為研究對象，通過組外、組內合作探究色素的分布及種類。增加實驗“探究色素對光的吸收”，充分利用材料的同時可以幫助學生理解葉綠素等色素的作用。最后，教師通過設置一系列問題，激發學生的興趣，課后進一步設計實驗探究。具體實驗方案如圖2。

圖2 “色素的提取和分離”實驗方案

2.3 教學過程 具體實驗教學過程如下：

2.3.1 創設意境，導入本課 由李賀(唐)的詩句“綠波浸葉滿濃光”導入。提問： 為什么自然界大多數葉片是綠的？部分學生知道是含有葉綠素的原因。進一步提問： 葉片中除葉綠素外還有其他色素嗎？葉綠素等色素是否只分布在綠葉中？由此引入本課。

2.3.2 明確要求，熟悉理論 教師引導學生熟悉實驗原理、步驟及注意事項。特別指出： ①薄層層析硅膠板的原理與定性濾紙條一樣；②硅膠板是硬的，不能剪去兩角，其邊緣不畫濾液細線以防止邊緣效應；③畫濾液細線時邊畫邊用吹風機的冷風吹干以減少細線的擴散。強調為避免吸入過多的層析液中的揮發性物質，在通風條件下進行實驗，層析時應用培養皿蓋蓋住小燒杯。

2.3.3 分組實驗，合作探究 學生分組，每組四人。不同組可自由選擇綠葉、綠莖作為實驗對象，按照黑板上的實驗方案(圖2)展開實驗。強調本組同學應分工合作，共同完成實驗。教師及時解決實驗過程中學生遇到的問題。

2.3.4 共享結果，討論原因 實驗完成后，選學生代表(綠葉、綠莖)實驗組展示實驗結果并討論完成表1。教師隨機展示實驗結果，學生比較分析出現差距的原因，強調規范操作的重要性。提出： 為什么有些同學沒有葉綠素a這條帶？教師提醒： 為什么秋天時，綠葉會變成黃葉？介紹葉綠素易受多種因素(如光、溫度等)的影響而降解，及時鼓勵有興趣的學生課后設計并進行相關實驗。

表1 綠葉和綠莖實驗結果比較

3 教學反思

本實驗用薄層層析硅膠板替代定性濾紙條分離色素，畫濾液細線時，色素在硅膠板上的擴散速度遠小于在濾紙條上的，使得所畫濾液細線更加細，突破了教學的難點之一。此外，不同色素在硅膠板上分離距離要遠于定性濾紙條，因此更容易得到實驗結果。學生在成功的喜悅下，對實驗的興趣高漲，本節課取得了較好的教學效果。