“光合色素的提取和分离”分段式实验教学探究

戚雪银　高婷婷

摘要 依據“光合色素的提取和分离”实验课程，开展分段式实验教学。具体阐述了从问题导入、阶段性实验课程的内容和环节安排，以及创新实验方法的操作等方面来优化实验课程设计，提高生物实验课堂效率，培养学生的科学思维和科学探究能力。

关键词 光合色素 分段式教学 实验教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“光合色素的提取和分离实验”是光合作用这一章中重要的实验。笔者仔细研读教材、合理安排实验原理讲解和操作进展时间，联系生活实际、扩大实验选材，并尝试融合其他学科拓展实验技术方法，从多方面精心设计“叶绿体中光合色素提取和分离”实验课程。在本节课程中开展分段式实验，将“提取”和“分离”两大实验步骤分开进行，对应的实验原理也在实验步骤开展前分开讲解。

1本地景观导入，点燃探究热情

南京是六朝古都，有着很浓厚的文化底蕴，教师展示南京中山陵景区内享誉“世界上最美项链的”——美龄宫春、秋季航拍图。学生成长于南京，对于家乡的景点很熟悉，但首次见到航拍图仍会感到震撼。

此时，教师趁着学生兴趣正浓，抛出问题串：

①南京的色彩由谁决定的？

②决定这色彩的物质有几种？

③它们的含量是否相同呢？

以此导入“叶绿体中色素的提取和分离”实验课程。由于实验课堂时间有限，教师已在课前将导学案发给学生，并安排学生进行课前自主学习任务，提炼出实验的相关原理，讨论并完善实验设计。

2展示课前导学成果，配合多样化选材，完成色素提取

2.1学生互评交流，共探提取原理

课程开始之前，教师拍摄有代表性的预习成果以供学生的课堂互评。新课讲授以学生之间对于“光合色素提取原理”互评开始，把课堂的主动权交给学生，让他们在相互的交流中发现问题，及时修正。教师转变为学生交流后结论的总结和提炼者，引导学生充分理解光合色素的提取原理。

2.2观看演示视频，合理选材，规范实验操作要点

教师提前录制约2min的色素提取视频，简要归纳流程及操作要点：剪碎叶片、加三种试剂（CaCO₃、SiO₂、无水乙醇）、快速研磨、纱布过滤、保存滤液。学生在展示自带的实验材料后，思考决定是否继续采用自己的材料。有学生当堂换取教师提前备好的韭菜或菠菜叶。这样的自由化选材和更换的过程可以调动学生的积极性，激发学生的思考，使学生深切地感受实验选材的要求。材料选定后，教师给出第一阶段的实验时间和任务：学生两人一组，5 min内尝试完成学案上实验设计流程，并收集澄清滤液。

2.3组间PK，阶段性实验结果分析

教师在学生第一阶段性实验过程中加以指导，并拍下小组实验现象的图片投放到屏幕中。学生在组间的比较和讨论中得到启发，在教师的引导下尝试分析本组的实验结果，总结阶段性的实验操作问题，增加对实验原理及步骤的理解。除此之外，教师和学生共同解决课前留下的实验设计补充习题。这一环节既是对阶段性实验的总结反馈，也是帮助学生系统掌握提取色素分子的实验操作流程。

3乘胜追击，讲解分离原理，合作完成色素分离

3.1结合提取结果，类比实例讲解分离原理

师生共同完成了第一阶段实验后，教师应乘胜追击，以小组的各种色素的混合液为例，引导学生理解光合色素的分离原理。高中生物实验中常用的分离色素的方法为“纸层析法”。教师可将光合色素在滤纸条上扩散的过程，类比为运动员于跑道上奔跑的过程，运动员的起跑线就是色素分离的滤液细线。教师提醒学生：为保证光合色素跑出来的色素带整齐，画滤液细线之前先用铅笔画一条细而直的线，再蘸取滤液进行“描红”。学生结合教师的讲解，小组为单位，讨论修正预习导学案中关于“光合色素分离原理”的归纳。

3.2观看演示视频，明确实验操作流程

教师播放提前录制约2 min的色素分离操作视频，接着，简要归纳实验流程和操作要点：制备滤纸条（条状滤纸剪去一端两角）、画滤液细线（铅笔先画，滤液重复描红）、层析分离（层析液不触及滤液细线）。

在教材中实验方法的基础上，教师向学生展示改进后的“灯芯法”：

①圆形滤纸正中画直径为8 mm、16 mm同心圆，棉签蘸取适量滤液涂至两个同心圆之间，吹干后重复2～3次。圆规画的同心圆保证色素分离线统一，能很好解决色素带重叠及形状不规则的问题；棉签能转移大量色素，使实验结果中色素带清晰可见。

②圆心处穿棉线打结（长约3.5 cm），圆形滤纸盖在盛有10 mL层析液培养皿上，使棉线底部充分浸入层析液中，滤纸上方盖培养皿盖。

教师归纳圆形滤纸分离操作流程：制备同心圆滤纸（圆心处穿棉线打结）、蘸涂滤液（棉签蘸涂吹干重复）、层析分离（棉线底端接触层析液）。然后，教师给出第二阶段的实验时间和任务：4人一大组，2人一小组，一小组按条形组操作，另一小组按圆形组操作。学生在8 min内尝试完成学案上实验设计流程，并完成色素分离。

3.3分析实验结果，多方面了解光合色素

层析实验后，大部分小组可以得到预期的实验结果，但仍存在很多问题：色素条带颜色浅、条带不整齐、滤纸条上几乎没有色素带等。教师展示条形组较好的实验结果图，请学生结合分离原理从色素种类、色素颜色、色素含量、溶解度和扩散速度等方面进行分析。教师总结后，小组间自由讨论分析彼此的实验结果，查找成败原因。教师给出圆形组的实验结果，请学生在条形组结果分析的基础之上对圆形组的结果进行解析，使学生更深切地认识到生物学实验方法的多样性。两种方法的比较能很好地点燃学生的学习热情，激发了学生合作探究的欲望，也进一步启发学生在生物学科研领域的多元化思想。

4首尾呼应揭开神秘面纱，学科融汇拓宽视野

4.1完成色素提取分離，揭开关龄宫神秘面纱

教师在实验结尾带领学生回归到课堂刚开始的问题之中，请学生在动手操作之后尝试解答。学生已经知道绿色叶片中含有4种不同的色素，但由于叶绿素的含量明显高于类胡萝卜素，所以春季的美龄宫呈现大片绿色。教师可以启发学生思考：为何秋季叶片会变黄，是叶绿素分子消失了还是产生了新的物质？随后，教师讲解叶绿素不稳定的化学特性，启发学生思考秋季叶片变黄的原因。

4.2展示趣味实验，拓宽学科视野

课程最后，教师展示两个基于物理学的实验：

①叶绿素的荧光实验。单侧光照射收集到的滤液，学生分别从与入射光垂直的方向和透射光方向观察溶液的颜色，记录观察到的色素溶液颜色，思考原因。

②色素分子的光吸收实验。该实验通常是借助物理学上的三棱镜将单色光分开，观察叶绿素对光的吸收情况。鉴于该实验对三棱镜的规格要求严格，笔者经过思考和亲身实验，做出了一些小小的改进：课堂教学中，直接准备红、蓝、绿三种颜色的单色光，分别进行实验。结果清晰可见：红光和蓝光几乎全被色素分子吸收，而绿光几乎全部透过滤液，几乎不被吸收。

学生可以动手体验两个实验，也可以将提取到的色素滤液装到提前准备好的小玻璃瓶中带出课堂，利用其他颜色的单色光进行更多的趣味探究。学生在操作过程中，能深切感受到物理学和生物学之间的紧密联系。同时，这两个实验现象更是引发了学生的思考，也为下一课时光合色素的吸收光谱和光合作用的过程奠定了基础。

5教后反思

“提取和分离光合色素”实验是个传统的课题，但需要教师投入时间和精力去设计课堂，花心思去琢磨新的思路，加入新鲜的元素。生物学教学不应该仅仅停留在课堂中，而是应该将学到的知识带出课堂，走进生活。本节实验课中，教师根据学生的学情，将课程依据内在逻辑顺序划分为两大块，精心设计教学内容，仔细推敲阶段性教学任务，尝试在课堂上开展分段式实验教学。分段式实验教学要求教师有明确的分段目标和任务，给予学生充分合理的自主时间，并及时总结反馈学生的阶段性成效。分段式实验教学给予了学生更多的时间去接受和理解新的生物学实验知识。实验结束后，对结果及注意事项的分析，很好地培养了学生严谨认真的实验思维方式。课程最后展示的光学实验更是激起了学生浓厚的兴趣，让学生将课堂所学知识延伸到课堂以外，并尝试获得与其他学科之间的相互联系。