《绿叶中色素的提取和分离》创新实验设计

相银龙

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）43-0169-01

一、创新实验设计思路

该实验是一节验证性实验，滤纸条的制备及画滤液细线等方法步骤过于机械，学生容易理解提取和分离色素的原理，却从来不去想“好的提取液和层析液的标准”，从来不去深究为什么教材要选用不同的有机溶剂分别做提取液和层析液，缺乏探究和大胆创新的精神。因此，本着打破“以本为纲”的教育教学理念，依据课程标准的要求——要培养学生探究问题的能力，将本实验设计为探究性实验，探究解决“滤纸条边缘毛细管现象”的其它方法，探究为什么提取液和层析液分别要用不同的有机溶剂。

二、实验教材分析

该实验是人教版高中生物学教材必修1中的一个重要实验，是对初中有关光合作用知识和本模块第3章第2节“细胞器——细胞的分工合作”中有关“叶绿体”结构和功能知识的深化与提升。

三、实验教学目标

知识目标：

1.了解叶绿体中色素的组成及颜色

2.简述提取和分离色素的原理

3.初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法

能力目标：

培养学生的实验操作和探究问题的能力

情感目标：

1.培养学生的创新精神

2.养成合作探究的意识

四、实验教学过程

（一）分组

每2位同学为一组。

（二）引出需要探究的问题和实验设计思路

提问学生：“针对提取和分离色素的原理，能提出什么疑问？”请学生们积极讨论，老师加以引导。不管是提取液还是层析液，都必须是能溶解色素的有机溶剂，为什么提取时要用无水乙醇，层析时要用层析液，为什么不能用无水乙醇作为层析液，这两种试剂的优缺点是什么。要想解答这些疑问，我们该怎么做？经过讨论，最终确定下方案，加一组“无水乙醇作为层析液”的实验。

（三）讲解实验步骤及注意事项并引导学生对实验进行创新改进

设计问题串，引导学生改进实验方案。（1）二氧化硅有什么用？碳酸钙的作用是什么？（2）为什么要将滤纸剪成略小于试管长和直径的滤纸条？为了能塞进试管里。（3）为什么要用试管？因为层析液挥发性很强，并具有浓烈的刺激性气味，试管方便加棉塞。（4）为什么要将滤纸条的一端剪去两角？因为滤纸的“毛细管现象”，会使滤纸条边上的层析液扩散得快，使得分离出的色素出现重叠的现象。（5）如何将提取液转移到滤纸上？用毛细吸管吸取少量提取液在滤纸上画滤液细线。教师补充要求，要细、直、齐。（6）同学们有没有觉得这个操作很难？有没有什么改进措施？教师加以引导，得出改进方案：將滤液转移到圆形滤纸的中央避免“毛细管现象”。（7）为什么待滤液干后，再画一两次？增加色素的量，使实验效果更明显。（8）将滤纸插入层析液时要注意什么，为什么？不能让滤液细线触及层析液，因为色素溶于层析液。（9）改为圆形滤纸后，实验步骤具体怎么进行？先在圆形滤纸的中央用打孔器打一个小孔，将滤液滴在小孔周围，然后取一张方形滤纸卷成滤纸棒，插入到圆形滤纸的小孔，将层析液（石油醚和丙酮）倒入试管（可大大减小层析液的表面积，减少挥发），滤纸棒的下端浸入层析液，再将装层析液的试管放到烧杯中，圆形滤纸盖在烧杯上，最后在滤纸上扣上培养皿盖，这样可以防止滤纸上层析液的上方空气流通，减少层析液挥发，有效减少刺激性气味。若层析液为提取液，可将滤纸棒直接插入装无水乙醇的试管，圆形滤纸盖住试管口，减少无水乙醇挥发。用滤纸棒作为层析液和色素之间的桥梁，根本无需担心层析液会没过色素滤液。

（四）指导学生做实验并引导学生得出实验结论

可以清楚的看到用石油醚和丙酮作层析液分离得到4个色素环，从外往内分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，颜色分别为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色。而用提取液无水乙醇作层析液只能分离得到2个紧紧挨在一起的色素环，从外往内分别为黄色和绿色。两个结果一对比，推测黄色应该由胡萝卜素和叶黄素组成，绿色应该由叶绿素a和叶绿素b组成，事实上，胡萝卜素和叶黄素结构、性质非常相似，归类为类胡萝卜素，叶绿素a和叶绿素b结构、性质也非常相似，归类为叶绿素。四种色素在无水乙醇的溶解度较大，因为我们提取的色素颜色墨绿，但相差无几，这是无水乙醇不适合作层析液的原因，但恰恰是适合作提取液的品质，能提取到较多色素且能真实体现各色素在细胞中的比例。从这个角度来说，优秀的提取液注定不能成为优秀的层析液，优秀的层析液注定也不能成为优秀的提取液。

五、创新实验教学效果及评价

本实验依据学生的认知发展水平和已有的实验技能，尝试将较低认知层次的验证性实验改为能够培养学生较高认知水平的探究性实验。经改进后的实验，操作简便，对人体健康和环境无害，实验结果明显，并成功解答要探究的问题，不仅可以完成各项教学目标，还可培养学生的实验操作和探究问题的能力及创新能力。