“绿叶中色素的提取和分离”探究实验教学设计*

曹志兴 （广东第二师范学院实验中学 广东广州 510550）

“绿叶中色素的提取和分离”是人教版高中《生物》必修1 中的一个重要实验。笔者在开设本节实验课前，发动学生以学习小组形式，商讨实验设计方案，明确本小组的探究方向。课外兴趣小组学生做预实验，在课堂上与学生分享，共同归纳原因。

1 教材分析与设计思路

“绿叶中色素的提取和分离”是人教版高中生物学教材必修1 第5 章第4 节的教学内容。在普通高中生物学课程标准中，与本节有关的内容要求是：学生在学完本节课后，能“说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能”［1］。本节内容承接上一节“捕获光能的色素和结构”，突出生物学实验及实验基本技能在中学生物学教学中的基础地位，又及时加深了学生对理论知识的理解与升华。

本实验为验证实验，但实验原理、步骤、过程等较复杂，学生掌握有一定的难度。笔者将其改成探究实验，学生在教师引导下分组讨论，对实验每一步的做法提出质疑，自己动手实验，找出答案，突破难点。通过课外小组展示其实验结果（操作过程加无水乙醇过多、漏加碳酸钙、选用黄叶），学生思考与归纳：哪些因素可能导致色素带颜色变浅？让学生亲身体验实验操作或药剂使用不当对实验结果的影响，将更利于学生对相关内容的掌握。

2 教学目标

1）尝试提取和分离绿叶中的色素，学会生物学研究方法，简述色素的种类及在光合作用中的功能。

2）从结构与功能相适应的角度，理解叶绿体适于进行光合作用的结构特点。

3）通过对相关实验数据的分析和讨论，总结色素带颜色变浅的原因，领悟批判性思维、归纳与概括，发展科学思维。

3 教学过程

3.1 创设情境，引出实验 教师在课堂的开始阶段，贴近学生生活实际,创设问题情境，引起学生对未知的或未曾想到的知识作出反应，激发学生迫切解决问题的欲望。

情境引入：投影学校绿色植物图片，引导学生思考：①绿色植物可进行什么重要的生理活动？②发生在哪个细胞器？③进行光合作用的细胞靠什么捕获光能？④叶绿体中有哪些种类的色素？从而引出本节实验课的内容。

设计意图：享受美的视觉，激发学生的学习兴趣，渗透热爱自然和生命的情感。学生分析思考问题，为培养科学思维打下良好基础。展示校园生活图片，增强真实感和可信度。

3.2 师生交谈，掌握原理 交谈：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不只一种，都能溶解在层析液中，然而它们在层析液中的溶解度不同。溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样几分钟之后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。

通过师生交谈，检验学生预习程度，激发学习的兴趣。为前10 min 高效完成“绿叶中色素的提取和分离”验证实验任务（掌握原理，知道操作步骤，观察到实验结果）奠定基础。层层推进，引导学生逐步深入地思考，培养学生的科学思维能力。

3.3 学生操作，自主探究

3.3.1 提取色素 教师课件展示操作步骤，引导学生思考：①二氧化硅的作用是什么？②碳酸钙的作用是什么？师生交谈得出，二氧化硅是石英砂，可使研磨更充分。研磨过程中，液泡中呈弱酸性的有机酸渗出，会破坏叶绿体中的色素，如何解决？加弱碱性物质——碳酸钙，因此，碳酸钙可防止叶绿素在研磨过程中被破坏。

学生质疑：教材中用到的实验材料为菠菜，能否用其他实验材料？教师引导学生自主设计实验探究1：不同选材对实验结果有何影响？

学生完成实验：称量→剪碎→加二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇→研磨→过滤。

教师提醒注意事项：乙醇易挥发，研磨要快速。为了得到足够多的色素，研磨要充分。

3.3.2 分离色素

1）制备滤纸条。学生将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端1.5 cm 处用铅笔印一条细横线。学生质疑：为什么要剪去两角？不剪去两角是否可以？学生自主设计实验探究2：滤纸条不剪角对实验结果有何影响?

2）画滤液细线。用盖玻片蘸取少量滤液，沿铅笔画线处均匀画一条滤液细线，待滤液干燥后，重复2～3 次。

3）色素分离。将滤纸条插入自制圆圈卡纸，置于层析液的烧杯中。

学生质疑：为什么滤液细线不能触及层析液？学生自主设计实验探究3：滤液细线触及层析液对实验结果有何影响？

学生提问：教材没有明确层析时间，应该层析多久？教师引导学生自主设计实验探究4：层析时间长短对实验结果有何影响？

引导学生自主设计探究方案，对教材中以结论形式出现的一些操作提出质疑，再通过小组合作探究，观察实验现象，对教材中的操作进行评价，训练学生的批判性思维。

4）观察与记录。教师选取不同小组的结果展示于平台上，引导学生根据自己的实验结果完成结果记录表（表1）。教师同时利用多媒体讲解绿叶中色素的种类及其颜色。

表1 实验结果记录表

学生深度思维拓展：哪些因素可能导致色素带颜色浅？

3.4 分析数据，拓展思维 教师组织学生汇报、分析实验现象和结果。

1）比较菠菜、白菜、上海青的结果有何异同？

学生展示实验结果，归纳与概括得出：菠菜、白菜、上海青的色素带基本相似（图1），说明绿叶中的色素主要有4 种。

图1 不同选材的色素带

2）比较滤纸条剪角与不剪角的结果差异？

学生通过实验，亲身体验“剪角与否”对实验结果的影响（图2）。分析剪角目的：防止层析液在滤纸边缘扩散过快。

图2 剪角与否的色素带

3）哪些因素可能导致色素带颜色浅？

在课外组织学生小组合作学习，将探究的实验结果拍成照片（操作过程加无水乙醇过多、漏加碳酸钙、选用黄叶等），以学生主持“猜猜我干啥”的游戏形式（图3），让学生参与推理和讨论。

图3 猜猜我干啥

基于实验事实和证据，用科学思维对实验现象作出解释。利用信息技术，将课外探究的实验结果运用到课堂讨论分析，有效克服了课堂时间对科学探究的局限，归纳与概括哪些因素可能导致色素带颜色浅，提高了全体学生的思维深度。

4 教学反思

本节课通过创设问题情境导入教学，问题设置层次清晰，有利于培养学生的科学思维。通过实验观察和探究，在增加学生的感性认识的同时，也提升了学生的实验操作及探究能力。实验教学过程注重基本原理的教学，通过小组合作等形式，促使学生共同完成教师教学任务。结合实验教学的实际情况，培养学生观察与分析的能力，渗透结构和功能相适应的生命观念，培养了学生的科学思维。