談對《葉綠素的提取與分離》實驗的改進

　　摘 要：從教材原實驗及不足，到其他生物教師對實驗的創新改進以及對實驗改進的體會，總結出實驗并沒有一個固定的模式。為了達到實驗目的，教師也要善于學習，勇于探索，敢于創新，這樣才會影響到學生，使學生不拘泥于課本，養成質疑、求實、創新、勇于實踐的科學精神和科學態度。
　　關鍵詞：葉綠素的提取與分離實驗；色素提取液；層析液；實驗改進
　　光合作用是高中生物學的重點和難點內容之一，葉綠體是進行光合作用的場所。“葉綠素的提取與分離”是必修一《分子與細胞》中一個非常重要的實驗。通過實驗有助于學生掌握葉綠體中色素的種類和含量，進而加深對光合作用相關內容的理解。教材對該實驗設計了一個比較詳細的實驗方案，但學生按照教材的要求操作，實驗成功率并不高。如何提高實驗成功率，許多生物教師在不斷探尋。于是，在對教材原實驗過程分析的基礎上，將實驗進行了一些創新改進，取得了較好的實驗效果。筆者通過學習和實踐，也受益匪淺，對實驗教學有了更深的體會。
　　一、教材原實驗及不足
　　1.提取綠葉中色素
　　（1）教材介紹：稱取5 g綠色的葉片（如菠菜葉片），剪碎，放入研缽中。向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣，再加入10 mL無水乙醇，進行迅速、充分的研磨。將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進行過濾，將濾液收集到試管中，及時用棉塞將試管口塞嚴。
　　（2）不足之處：①材料的選擇受限，只能選擇容易研磨的葉片，革質葉等不能用。②材料用量多、所用藥品多、所用儀器多、操作步驟多，所需時間長。③實驗中對二氧化硅和碳酸鈣的用量不好把握，多了，難以過濾，而且會殘留在濾液中，導致濾液雜質多，顏色淺；少了，研磨不充分，色素含量少，實驗效果差。④迅速、充分研磨的程度難把握。
　　2.濾紙條的制備與畫濾液細線
　　（1）教材介紹：將干燥的定性濾紙剪成長和寬略小于試管長和寬的濾紙條，將濾紙條的一端剪去兩角，并在距這一端1 cm處用鉛筆畫一條細的橫線。用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫出一條細線。待濾液干后，再畫一兩次。
　　（2）不足之處：色素帶分離效果的好壞與濾液細線劃得是否細、直、齊直接相關。學生在實際操作時，往往難做到，結果色素帶彎彎曲曲，或者濾液細線中色素過少，色素帶顏色很淡不易區分。
　　3.分離綠葉中的色素
　　（1）教材介紹：將3 mL的層析液倒入試管中，將濾紙條（有綠濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，然后用棉塞塞緊試管口。（也可用小燒杯代替試管，用培養皿蓋住小燒杯）
　　（2）不足之處：因為試管空間小，操作難度大，容易使濾紙條接觸管壁從而影響實驗效果。用小燒杯盡管空間大，但濾紙條窄，易變軟下塌，使濾液細線沒入層析液中。
　　二、對實驗的創新改進
　　針對教材原實驗的不足，許多教師嘗試對實驗進行了改進，取得了較好的實驗效果。
　　1.對提取綠葉中色素的改進
　　由于葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，很多教師的改進是將綠色葉片放入無水乙醇中并水浴加熱。具體操作是：稱取1 g綠色葉片，剪碎放入試管，加入2 mL的無水乙醇，把試管置于沸水中水浴加熱2～3分鐘，當試管中的液體呈深綠色時，取出試管，冷卻待用。這樣處理彌補了原實驗的不足：①取材廣泛。只要是深綠色的葉片，效果都好。②節約材料和藥品。原來要5 g葉片，改進后只要1 g；原來要10 mL的無水乙醇，改進后只要2 mL；改進后不需要二氧化硅和碳酸鈣。③節約時間。④色素提取液深綠透明，色素含量高，效果明顯。
　　2.對濾紙條的制備與畫濾液細線的改進
　　由于對濾液細線的要求高，一些教師的改進是用吸水鋼筆代替毛細吸管，用鋼筆畫線容易掌控；或用蓋玻片的一側作為“印章”，蘸取濾液對齊濾紙條上的鉛筆細線垂直按下，待濾液干后，重復兩次，此方法省時省力，而且濾液細線易細、直、齊。
　　另一種改進是改“畫線”為“點樣”。將一干燥的圓形定性濾紙（直徑大于培養皿底）蓋在培養皿上，用毛細吸管吸取色素提取液在中央點上2～3次，形成圓形色素斑。取一枚縫衣針，穿一根細棉線，在棉線末端打個結，將針從濾紙的正面穿過色素斑中心。或在圓形定性濾紙中央用鉛筆尖在其中央戳破成一個小孔，用雙手把小塊濾紙條搓成一個紙捻，把紙捻的一端插入圓形濾紙的中央小孔，紙捻的一端與圓形濾紙平齊，另一端的長度與培養皿底的高度相當，用滴管吸取色素提取液滴在與濾紙平齊的紙捻上，待稍干燥后重復滴2～3次。此方法，可以避免濾紙條在伸入試管時被試管壁上殘留的層析液影響。
　　3.對分離綠葉中的色素的改進
　　由于層析液易揮發，有毒，有些老師建議改層析液為無水乙醇；也有些老師自己設計層析盒，由于密閉效果好，能有效防止層析液揮發，造成空氣污染，影響師生身體健康。
　　很多教師建議用圓形定性濾紙做色素分離實驗。如上述“點樣”后，向培養皿底加入適量的層析液（或無水乙醇），把做好的濾紙扣在培養皿底的上面，棉線的無結一端（或紙捻）浸沒在層析液中，再將培養皿蓋蓋上。可以觀察到濾紙上出現色素同心圓。
　　三、對實驗改進的看法和體會
　　大多教師是從如何得到更明顯的實驗現象而對實驗進行改進的。但《普通高中生物課程標準》明確指出要進一步提高學生的生物科學素養，尤其是發展學生的科學探究能力。高中學生實驗次數有限，教師應充分利用每一次實驗的機會，來培養學生的科學探究能力，提高科學素養。
　　在此實驗中，我注重了對學生提出問題、進行探究和合作交流能力的培養。實驗前，我與學生一起討論實驗的原理和步驟，以及實驗不成功的可能原因，引導學生從中提出可以探究的問題，鼓勵學生設計可行的實驗方案進行探究。如：設置一個空白對照，不畫濾液細線，其他條件均相同，比較兩者的結果，排除不同色素帶是層析液在濾紙上擴散留下來的顏色；通過設置對照實驗探究哪種實驗方案更有利于達到最佳的實驗效果等等，學生自己選擇實驗的內容。由于要在一節課堂完成，學生之間就有了小組與小組間的合作。
　　在分離色素的實驗中，學生設計了如下方案：事先根據燒杯的高度制備濾紙條，使其長度長出燒杯1 cm，將長出的部分做直角折疊，另一端同制備濾紙條的實驗要求劃濾液細線。在培養皿蓋的內面貼上雙面膠，將濾紙條折疊部分貼在雙面膠上，可以貼數條。小燒杯中注入適量的層析液，把貼好濾紙條的培養皿蓋蓋在燒杯上，進行層析。此方法，可以多個小組一同進行，節約了藥品材料，降低了空氣污染；對開展探究實驗，設置對照實驗，都是不錯的選擇。
　　可見，實驗并沒有一個固定的模式。為了達到實驗目的，教師也要善于學習，勇于探索，敢于創新，這樣才會影響學生，使學生不拘泥于課本，養成質疑、求實、創新、勇于實踐的科學精神和科學態度。
　　（作者單位 湖南省長沙市周南中