“綠葉中色素的提取和分離”實驗的創新設計

吳芳

摘要：“綠葉中色素的提取和分離”是高中生物課本中一個非常經典的實驗，在實驗過程中需要注意的細節比較多，要求相對比較嚴格，學生在實際操作過程中容易出現失誤，導致最后的實驗結果不理想。故本文對實驗做了一些創新改進：首先將驗證性實驗改進為探究性實驗;其次在提取色素時先進行對比實驗，幫助學生更好地理解實驗原理，并對實驗操作過程中的操作順序、材料及步驟進行了改進;在分離色素時，對分離實驗操作的裝置及材料進行了創新改進。這些創新改進不僅簡化了實驗操作過程，而且取得了較好的實驗效果，有效地突破了本實驗的重難點。

關鍵詞：高中生物? 實驗教學? 實驗創新

生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，許多的生物學理論可以通過實驗得到很好驗證。例如觀察植物細胞的質壁分離和復原實驗，除了可以驗證植物細胞的滲透吸水和失水的理論，還可以驗證原生質層的存在。一些生物體的形態結構可以通過實驗觀察到，例如觀察細胞的結構。通過生物實驗得到的結果直觀形象，也更具有說服力，所以生物實驗教學是高中生物教學中不可缺少的一個重要環節。

在“綠葉中色素的提取和分離”實驗中，學生通過觀察實驗結果更好地掌握光合色素的種類及含量的多少，進一步促進學生對光合作用的場所、條件和過程的理解，同時培養了學生的動手操作能力和科學探究能力。但課本上的實驗操作過程過于煩瑣、操作要求過高，常常導致學生做的實驗結果不理想，為了更好地適應新課改中以學生為主體的教學理念，更好地培養學生的科學創新思維和科學探究能力，我將本節課的驗證實驗改成了探究實驗，并對實驗過程做了幾點創新，更簡潔、有效地突破了實驗的重難點。

一、提取色素的實驗

（一）改進一：實驗原理的傳授方法

提取色素的原理：由于綠葉中的色素易溶于無水乙醇，所以用無水乙醇來提取綠葉中的色素。把原實驗原理的傳授方法由直接講解改進為做一組對比實驗。對比實驗的操作：把兩塊沾有相同量菠菜汁的白布分別放入兩個裝有相同體積的水和無水乙醇的燒杯中，30分鐘后把這兩塊布從兩個燒杯中拿出來發現，放入無水乙醇中的白布上的菠菜汁幾乎都沒有了，而放入水中的白布上的菠菜汁幾乎沒有減少，從這個實驗結果可以說明色素易溶于乙醇而不溶于水。

這個時期的學生的特點為喜歡從直觀的、感興趣的角度學習新知識。為了充分調動學生自主學習的積極性，故對實驗原理的傳授方法做了改進。

原實驗是直接講解實驗原理，既枯燥無味又不具說服力;改進實驗后通過對比實驗能使學生更容易理解為什么提取色素使用乙醇而不使用水，這比枯燥無味的理論講解更能激起學生學習的興趣，使學生記得更牢固，對學生也更具有說服力，讓學生在輕松的氣氛中學習和理解新知識。

提取實驗中提取色素含量較多的濾液是為下面的分離實驗做準備，所以提取到色素含量較多的濾液很重要，為此做了以下幾個方面的改進。

（二）改進二：實驗步驟的改進

（1）菠菜葉的處理：把原實驗中洗干凈的菠菜葉改進為烘干的菠菜葉，然后再剪碎研磨

為了得到色素含量多的濾液，實驗前先把洗干凈的菠菜葉放進50 ℃左右的烘干箱中烘干，然后再剪碎研磨。

原實驗的菠菜葉中水分太多，使得到的濾液中的色素濃度相對較低;改進實驗后的菠菜葉中的水分相對較少，使制備的濾液中的色素濃度相對較高。

（2）濾液的處理：原實驗是直接用研磨得到的濾液，改進實驗后把裝有濾液的大試管放開水里恒溫水浴5分鐘左右

原實驗是直接用研磨得到的濾液用于后面分離色素的實驗，其濾液中溶于

乙醇中的色素相對較少;改進實驗后是把裝有濾液的大試管放入開水中恒溫水浴5～6分鐘，這樣可以更好地促進色素溶于無水乙醇。

（三）改進三：實驗順序的改進

乙醇的處理：把原實驗里乙醇是在研磨時和其他材料一起放進研缽里研磨且量為10克改為研磨后再加入質量減半的乙醇，即5克。

由于乙醇的揮發性很強，所以一些色素會隨著乙醇的揮發而丟失，這樣濾液中色素的含量相對減少，其會影響后面分離色素實驗的結果。改進實驗后可以減少乙醇揮發時帶走的色素量，提高濾液中色素的濃度，為保證后面的分離實驗結果的準確性做好前提準備。

（四）改進四：實驗材料改變

把原實驗中直接把剪碎的綠葉與SiO2、CaCO3、乙醇混合研磨改為在研磨中另外加入少量的氯化鈉，改進實驗后可以促進色素盡量從綠葉中釋放出來。

這些細節的改變可以提高濾液中色素的含量，為下面的分離實驗做準備。當然上面的改進只是可以得到含有較多色素的濾液，為了更好地分離色素，我對下面的分離實驗過程也進行了改進。

二、分離色素的實驗：利用各種色素在層析液中溶解度的不同來分離色素

（一）改進一：實驗材料改變

（1）層析液的改進：把原實驗的層析液是由石油醚、丙酮和苯混合而成的改進為93號汽油

原實驗的層析液具有一定的毒性而且組成層析液的原料不易獲取;改進實驗是用93號汽油代替原層析液。

改進后的實驗材料更容易獲取且獲得的實驗效果更好，既經濟又實惠，既可以減少有毒物質對操作者的傷害又可以避免對環境造成污染，這對偏僻的鄉村實驗教學更實用。

（2）濾紙的改進：把原實驗的條形濾紙改為圓形濾紙

原實驗所用的條形濾紙對畫濾液細線的要求過于嚴格，既要求濾液細線要畫得細、直、齊，又要求要有足夠量的色素，否則會直接影響實驗的結果;改進實驗后可以避開畫濾液細線的過高要求，而且改為圓形濾紙后可以直接用吸管吸取濾液滴在濾紙的中央，操作更簡便。

（二）改進二：實驗裝置的改進

（1）原實驗是把畫有濾液細線的條形濾紙放入裝有層析液的試管中，改進后是把中央滴有濾液的圓形濾紙放在裝有汽油的培養皿上。

原實驗要求層析液不能高于濾液細線，否則色素直接溶于層析液，不會沿濾紙往上面擴散，導致實驗的失敗;改進實驗后由于圓形濾紙上的色素不與汽油直接接觸，可以避免濾紙上的色素直接溶解在汽油中而不在濾紙上擴散，這樣的操作更簡便，實驗現象更明顯。

（2）為了降低汽油的揮發速度，在濾紙上再蓋一個培養皿，為了把濾紙上的色素與汽油聯系起來，在濾紙中央滴加濾液的部位用棉簽穿一個小孔，在穿孔的部位穿入一條棉線，使汽油沿著棉線到達濾液的位置。

對“綠葉中色素的提取和分離”實驗做的一些創新改進，既簡化了實驗操作過程又取得了更好的實驗效果，同時培養了學生的創新思維，讓學生在輕松的環境下鍛煉了自己的實驗技能。實驗教學是生物教學中非常重要的一環，實驗可以提高學生學習生物的興趣及創新探究能力，讓學生在實驗中發現問題并嘗試著解決問題，能更好學生自主學習能力和科學思維探究能力，所以做好生物實驗教學是生物教學中不可忽視的一環。

參考文獻：

[1]楊飛.“葉綠體中色素的提取和分離”實驗探索與改進[J].教海探航，2011（10）：073.

[2]楊雪峰.“葉綠體中色素的提取和分離”實驗探索與改進[J].中學生物教學，2018（17）：5557.