“绿叶中色素的提取和分离”实验改进初探

郑向明

[摘要]“绿叶中色素的提取和分离”实验存在一些不足，在教学过程中应对其进行优化改进，如将验证性实验设计为探究性实验，将实验的部分内容进行逆向改进等。改进后的实验更重视课堂的生成，能够更好地培养学生的科学思维和科学探究能力，发展学生的生物学学科核心素养。

[关键词]绿叶中色素的提取和分离;实验改进;核心素养

[中图分类号]

G633.91

[文献标识码] A

[文章编号] 1674-6058（ 2020）23-0095-02

“绿叶中色素的提取和分离”实验是人教版高中生物必修1第五章第四节《光与光合作用》中的内容，是高中生物的一个重要实验，也是高考生物的高频考点之一。另外，这个实验的色素分离的实验原理与选修1第五章中的“血红蛋白的提取和分离”（凝胶色谱法、凝胶电泳法、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法）、第六章中的“胡萝卜素的提取与鉴定”（纸层析法）的原理类似。但对于该实验，教材设置为验证性实验，给出实验原理、材料、方法、步骤等，常规的教法是先布置学生预习实验，做实验时教师把实验过程讲解一遍，然后让学生按实验流程操作。这样的实验学习不利于学生创新能力和探究能力的培养.实验过程更多的是告诉学生实验现象和实验结果，课堂缺少生成性的东西。长此以往，学生就会认为做实验还不如背实验、背实验不如做练习题，进而对实验操作不感兴趣，实验学习完全依赖到教辅资料。即便开展实验，在实验过程中学生也没有自己的思想，无法自主分析和解决实验过程中的问题，学生的思维被局限在相应的理论课程中，缺乏积极性和创造性，这样的实验教学根本无法培养学生的创新能力和核心素养。因此，教师有必要对一些教材实验进行改进，以使实验成为一个探索、寻求的过程。基于此，笔者对“绿叶中色素的提取和分离”实验进行了改进。

一、实验改进

1.实验材料的改进

“绿叶中色素的提取和分离”实验的材料要求是新鲜的绿叶，很多教师都选择使用新鲜菠菜叶。新鲜的叶各种色素含量高，实验现象明显。为了能够更好地培养学生的科学思维与科学探究能力，笔者让一部分学生利用有点偏黄的叶片进行实验，从而对实验进行逆向改进。也可增设多种绿叶，例如朱瑾，它多生长在南方，四季常青，不受季节影响。让不同的学生使用不同的材料，并相互比较实验现象，通过比较二者的区别，可让学生掌握不同材料色素含量高低的判断方法。还可以选择其他植物叶片或花瓣，如桃花的花瓣等，尝试比较液泡色素的脂溶性或水溶性，提高学生解决实际问题的能力。

2.色素提取和过滤方法的改进

教材中为了防止色素被破坏，在色素的提取过程中使用碳酸钙，对此，教师可以增设一组碳酸钠对比实验，并设置问题：可以用碳酸钠代替碳酸钙吗？事实上，碳酸钠的作用与碳酸钙类似，因此可以使用碳酸钠。通过对问题的思考与探究，学生更加深刻地理解了碳酸钙在实验中的作用，提高了知识迁移能力。教材中的无水乙醇使用量为10mL，10 mL无水乙醇溶解色素会造成色素浓度偏低，从而影响观察效果。为此，可以给出几个不同的乙醇用量，如2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL，让学生去比较、去探索，然后得出实验结论，从而培养学生的实验探究能力。现行人教版教材中研磨和过滤用的是不同的装置，研磨时是用研钵，过滤用的是漏斗。这种传统的研磨过滤法最大的缺点是研磨时间长，影响实验的进程，留给学生思考的时间不多;其次还增加了色素和空气的接触时间，这样色素容易被氧化，从而影响实验效果。因此，现在很多学校普遍使用比较简捷的研磨过滤器来代替传统的研钵装置。研磨过滤器集研磨、过滤、分离于一体，使用简单并且可以节省不少时间，但缺点也很明显。主要的缺点有：第一，塑质材料硬度不够，导致研磨不充分，提取的色素较少，颜色偏淡，实验现象不够明显;第二，在旋转的过程中尼龙布容易破损，从而不能很好地过滤滤液;第三，装置设计不够科学，每次获得的滤液体积少;第四，层析管太深且滤纸条不好固定，使层析液很容易没及滤液细线而导致观察不到实验现象。对此，笔者经过尝试发现可用榨汁机代替传统的研磨过滤方法，这样做的好处是实验材料研磨充分且耗时少。

3.滤液细线函法的改进

教材中滤纸上的点样是用毛细吸管划线，且要多次划线，学生在此之前从未接受过这方面的训练，技术不够娴熟，这样会造成划线不够细，点样不均匀，细线浓度不一，而且容易将滤纸划破，最终分离出的色素带不整齐，影响实验效果。为了更好地获得滤液细线，可以让学生尝试多种滤液细线画法，例如用牙线（也可以用盖玻片）蘸取色素研磨液少许，轻轻地印在滤纸条的细线处，然后尝试用多种方法来晾干滤纸，例如使用吹风机吹干后再重复多次，这样也可以节约实验时间。

4.层析装置的改进

采用传统的层析装置进行实验，层析液易挥发，层析液容易没及滤纸中的滤液细线，且滤纸难以立足于小烧杯中。因此实验中可以提供多种层析装置以供学生选择，例如利用带橡皮塞的小锥形瓶，其优点有：（1）锥形瓶高度合适，可很好地固定6厘米左右长度的滤纸条，避免层析液没及滤液细线;（2）锥形瓶带有橡皮塞，可以有效地避免层析液挥发，既可提高实验的安全性，又可节约实验材料。通过让学生多次选择实验材料、实验用具，让学生明白教材所提供材料、用具是合理的，但不一定是最佳的。

5.教学流程的改进

全班学生每2人一小组，共同完成一个实验，4个小组为一个大组，其中4个小组分别编号为A组、B组、C组、D组。每组的实验任务为：A组按照课本做实验;B组将实验中的IO mL无水乙醇换成10 mL蒸馏水;C组不加Si02;D组不加CaCO3。实验过程让学生思考以下问题：

（1）与A组比较，B组有什么不同？为什么？说明了什么？

（2）與A组比较，C组有什么不同？为什么？说明了什么？

（3）与A组比较，D组有什么不同？为什么？说明了什么？

（4）为什么会出现四条色素带？有些黄色叶片经过色素的提取和分离后只出现两条色素带，这说明了什么？

（5）四条色素带都一样宽吗？为什么？

（6）有的学生展示的色素带不整齐，可能是实验过程中的哪个环节出了问题？

该实验设计的改进使得原来的验证性实验变成了探究性实验，而且是逆向改进，这样整个实验过程学生都保持很高的学习热情，对实验充满了兴趣，再也不是简单的背实验，改进后学生对实验的原理、材料、用具都有着深刻的印象，同时养成尊重客观事实和实验证据、不盲从书本、敢于质疑的科学思维，提高了核心素养。同时，对实验现象进行分析时以问题串的形式引发学生深度思考并拓展各种不同的实验情况，开拓了学生的思维。另外，通过各组实验的对照，让学生明确自变量的控制引发了因变量的差异，培养学生的实验思想，提高学生的实验探究能力。教师可以尝试用植物不同的绿色器官、不同颜色的植物器官做实验;还可分析不同色素是否有不同的提取方法：如果材料中水分过多，可以尝试先将叶片烘干然后再研磨。

二、教学建议

该实验改进的部分比较多，对学生的思维要求比较高，同时探究的问题也很多，任务比较重，一节课的时间是难以完成的。因此，教师在实验课上可让每个班只选择一部分实验进行实验改进。另外，即便对实验进行了改进，可还是会存在一些问题，例如色素带不够整齐、色素带颜色偏浅，即使是用盖玻片画滤液细线效果也不是太好，有些学生的滤液细线还是不够平、直、齐，还应该继续引导学生进行探索，以找到更好的实验方法。实验现象不明显其实也不是坏事，这恰好是课堂生成的东西，教师要充分利用这些生成引导学生对实验现象进行分析，以培养学生的核心素养。

教师在教学中对教材实验进行创新、改进，让学生在优化后的实验教学中，通过活动探究、分組实验、小组讨论等来获取新知识，提升科学思维和科学素养，同时引导学生在交流中解决问题，培养学生的团结协作和不断创新的实验精神。

这与新课程标准提出的“关注学生学习过程中的实验经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，加深对生物概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题”相吻合。因此，在实验教学中，教师应注重引导学生对实验进行创新、改进，并积极参与实验探究，从而培养学生的科学思维和科学探究能力。

[参考文献]

[1]赵志超.中学生物实验教学存在的问题及对策[J].西部素质教育，2018（15）：233.

[2]傅晶.对实验“绿叶中色素的提取和分离”的改进与创新[J].中国校外教育，2017（4）：115+117.

[3]郑美莉.《绿叶中色素的提取和分离》实验教学改进初探[J].课程教育研究，2018（30）：158.

（责任编辑 黄春香）