关于“提取和分离叶绿体中的光合色素”的实验教学建议

陆俊

摘 要 “提取和分离叶绿体中的光合色素”是普通高中生物必修1中的一个实验，是《普通高中生物课程标准》中要求学生会操作的实验。将该实验开发成拓展性实验，尝试引导学生在校园环境中取材，设计并实施实验，以期培养学生的实验创新精神和创新能力。

关键词 提取和分离 光合色素 拓展性实验

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“提取和分离叶绿体中的光合色素”是普通高中课程标准实验教科书生物必修1中的一个实验。笔者在开设本节实验课前，组织学生以学习小组形式，商讨实验设计方案，并撰写成文字方案。进而每个学生都明确实验原理、实验材料和实验操作步骤等，教师根据每个学习小组的要求，准备相应的实验器材。

1 色素的提取实验

笔者所任教的学校是江苏省生物课程基地，拥有四季花卉园、阴生植物园、水生植物园等，绿色植物种类繁多。实验课前，学习小组成员依据自己的校园生活经验，在校园内找实验材料。学生收集了桂花叶、石楠叶、大叶黄杨叶等植物叶片。

这样设计的意图在于让学生亲自采集实验材料，增加学习小组成员之间的合作机会，促进领悟校园文化的积极意义，也激发学生的实验兴趣。

课上，学生带来了自己准备的实验材料，教师则按照教材要求，给学生准备了新鲜的菠菜。选用菠菜作为实验材料的小组，依据教材上的实验操作步骤，将新鲜的菠菜叶剪碎后放入研钵中，加入少许二氧化硅、碳酸钙和5 mL无水乙醇，迅速而充分地研磨，以获取含有色素的滤液；而选用自己采来的叶片作为实验材料的小组，会发现叶片难以研磨，不易用教材中方法提取色素，让学生思考怎么办？学生对这个问题非常感兴趣，发现自己取来的实验材料含水量少，叶片质地较硬，不易研磨。这时，教师可以引导学生讨论解决办法。学生很快联想在初中学过的实验“绿叶在光下制造淀粉”，用酒精隔水加热可以给绿叶脱色，这时酒精里就应该有光合色素。于是，将研磨提取色素改为酒精隔水加热提取。根据不同学习小组采集来的叶片种类，建议每组用不同的实验材料同时做实验，再对比实验结果，探索最佳实验方案。分好小组后，每组开始实验，将2 g叶（桂花叶、石楠叶约3片，大叶黄杨叶约10片）去掉主叶脉后，剪碎装入小烧杯，倒入10 mL无水酒精，使叶片刚好全部浸泡到酒精中，将小烧杯（规格100 mL）放入装有开水（60 mL左右）的大烧杯（规格250 mL）中水浴加热4～5 min，观察到小烧杯中叶片不再是绿色，说明色素已经溶于无水酒精，停止水浴加热，将色素提取液倒入试管。对比实验结果，学生惊喜地发现桂花叶和大叶黄杨叶提取液呈深绿色，石楠叶提取液为浅绿色。

教学设计意图：实验证明学生设计的实验能提取到色素，其效果与教材中的一样。实验方案与学生真实的校园生活密切联系，取材方便，学生参与性高，值得提倡；用初中生物实验知识解决了高中实验问题，锻炼了学生用生物学知识解决实际问题的能力；水浴加热以后，不需要过滤，简化了操作步骤，同时也减少了因添加碳酸钙和二氧化硅的用量不准确而可能带来的衍生问题；几种不同实验材料的实验结果比较，使学生学会了选择实验材料。

2 色素的分离实验

2.1 制备滤纸条

有的学生按教材要求准备好略短于烧杯高度、宽1 cm的干燥滤纸条，并剪去一端的两个角；还有的学生在实际操作过程中，没有完全按教材要求，准备的干燥滤纸条比烧杯高度长，为了确保滤纸条下端触及层析液的同时，层析液不没及滤液细线，将滤纸条上端折叠后，斜挂在烧杯壁上，用于固定滤纸条，盖上培养皿盖，防止层析液挥发实验装置如图1所示，还有的学习小组没有剪去滤纸条一端的两个角此时教师并没有刻意提醒。可以让学生自己通过观察实验现象，分析实验结果，得出科学的实验结论。

教学设计意图：在教学过程中，学生往往对于将滤纸条剪去一端的两个角的操作目的不能理解，教师直接告诉学生层析液在滤纸条边缘扩散得比较快，中间扩散得慢，剪角的目的是确保最后分离的色素在滤纸条上平行排列。与其让学生被动地接受，将信将疑，不如让学生设计对照实验，自己动手探究。

2.2 画滤液细线

教师按教材要求准备好毛细吸管、铅笔和电吹风等实验器材，还准备了载玻片、盖玻片和滴管等拓展性实验器材。学生通过阅读教材，知道在准备好的滤纸条剪去两角的一端或未剪去两角的任意一端，大约1 cm处用铅笔画一条细线。接下来，有的学生用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画细而直的滤液细线，用电吹风吹干后再画，重复2～3次；有的学生经过小组讨论后，对实验操作步骤进行了创新，先滴2～3滴色素提取液在载玻片上，用盖玻片将色素刮抹均匀，促进酒精挥发，再将滤纸在画铅笔细线处折叠，在折叠处插入另一盖玻片后直接在载玻片中的滤液上快速蘸取色素，再用电吹风吹干后，重复2～3次，操作方便、效果好。

教学设计意图：教师接纳不同的实验方案，督促学生认真、规范操作实验，以便进行实验结果分析。

2.3 分离光合色素

放入层析液前，教师应该使学生明确层析液是有机溶剂，会溶解滤液细线上的光合色素。学生明白实验原理后，就知道液面高度直接影响实验效果，学生将画好滤液细线的滤纸条轻轻地插入盛有层析液（可用93号汽油）的烧杯时，就会考虑使用的烧杯大小不同，倒入的层析液的量就不同，层析液不能没及滤液细线。如果层析液触及滤液细线，就会造成实验失败。因此，学生会发现成功的实验装置中层析液液面在滤液细线下（教材中层析装置如图2所示）。

教学设计意图：为什么未剪去两角的滤纸条上的色素带不直？这个问题可以作为下节课复习本节课内容的线索问题之一，留作学生课后思考。

3 教学反思

3.1 联系生活，拓展实验

本节课中，教师引导学生从校园生活环境中取材，结合已有的初中生物知识基础，通过发散性思维，设计出教材的拓展性实验方案，并在课堂上实施，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的实验创新精神和能力，收到了理想的实验效果。

3.2 体验实验，实现目标

素质教育的重点和核心是培养学生的创新精神和实践能力，课堂是素质教育的主阵地和主渠道。本节课以学习小组的形式进行拓展性实验，体现了学习方式的个性化和课程教材建设的生活化，给学生以积极的同辈文化的价值参照，利于提高学生的生物实验科学素养，从而真正实现实验教学目标。

参考文献：

[1] 袁振国.教育新理念[M].北京：教育科学出版社，2007，8.

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2009，2.

[3] 杨克俊.生活化实验促进学生生物科学素养的提高[J].中学生物学，2015，31（6）：41.