對“葉綠體中色素的提取和分離”實驗教學的創新與改進

曹冬梅

【摘 ? 要】本文針對傳統實驗教學存在的問題，提出對提取方法、過濾方法、畫濾液細線方法，不同配比的層析液和層析方法的改進等幾個方面挖掘實驗教學的創新點，以期促進對學生創新能力的培養。

【關鍵詞】實驗教學;創新能力;實驗改進

生物是以實驗為主的學科。實驗教學是教師結合教學內容進行的一種直觀教學手段。通過實驗可以幫助學生形成生物學概念，進一步理解和掌握生物學知識。實驗是學生進行觀察和獲得感性認識的重要源泉，是教師講解生物學概念、規律的基礎。

一、課題背景下的深入探討

“葉綠體中色素的提取和分離”是不同版本的教材中均重點強調的必修實驗之一，教材編排上將之放在光合作用過程之前，旨在使學生通過學習色素的知識，為之后光合作用的學習打下基礎。在開展實驗教學前，教師可讓學生思考以下問題：教材中的實驗材料是最佳選擇嗎？有沒有實驗效果更好的材料？如何做到既能快速研磨，加快色素從細胞中釋放，又能防止葉綠素被分解？濾紙條一端為什么要剪去兩角？不剪是否可行？怎樣才能畫好濾液細線？有沒更好的畫濾液細線的方法？層析方法如何改進優化？為了解決這些問題，師生需要不斷地摸索，一遍一遍地進行實驗，嘗試改進和優化教材中的實驗方法和過程。

二、實驗過程和方法的改進

（一）實驗選材多樣化

受許多國外教材的影響，實驗的創新起點應該從實驗材料的選擇開始，不可拘泥于教材，否則學生從源頭上就陷入了被動接受的狀態。教材選用的是易獲取的材料——新鮮的菠菜。教師可以因時因地制宜，根據當時做實驗的季節和地區之間的差異，把選擇材料的主動權交給學生，你會驚喜地發現，有的學生會準備教材中沒有的實驗材料，如韭菜、木耳菜等，甚至有的會準備帶有紫色的莧菜葉片。不同的小組之間會對色素的種類進行探索和比較，比如剛剛選擇帶有紫色葉片的學生，他的實驗肯定會有不一樣的精彩。教師不要過多地限制他們的主動思維，因為按部就班的實驗過程并不是我們提倡和鼓勵的。

（二）提取方法的改進

本實驗為葉綠體中色素的提取和分離，顧名思義便是色素的提取和色素的分離兩個步驟，由于用水不能提取到葉綠體中的色素，學生自然會想到葉綠體中的色素為脂溶性，僅溶于有機溶劑（如無水乙醇）。提取色素的過程較為繁瑣：稱量、剪碎、研磨、單層紗布過濾等操作，研磨這一步驟很關鍵，若研磨時間短，不充分，則色素不容易從細胞中釋放，若研磨時間太長，葉綠素容易分解，最終現象不明顯。

改進：針對耗時多，研磨不充分的情況，建議學生在實驗中分兩組進行，甲組按照教材的提取程序操作，乙組采取“解剖針按壓雙葉法”。在制備好的濾紙條上方平鋪兩層綠葉，在原來畫濾液細線的地方，用解剖針用力往下壓，在外界的壓力下使葉綠體破損，讓色素吸附在濾紙條上，這樣也可保證濾液細線“細、直、齊”的要求。實驗改進后，大大縮短了提取素色所需的時間，留有更多的時間進行分離色素的操作及對實驗結論的分析與評價。

但是簡便方法不能代替傳統的方法，“有機溶劑提取法”是用相關物質提取的方法，學生有必要了解和掌握。在近幾年的高考中均有涉及這方面的知識，不容忽視。學生只有動手自己做了，才能分析出不加石英砂和CaCO的異常現象的原因，所以甲組學生按照教材的步驟進行提取。過濾這一步驟，因為很多同學研磨不充分，濾液過濾困難，所以有的同學提出剪取一塊大紗布將研磨液及葉渣包裹，采取用力榨取的方法，結果色素不但多而且含量高，實驗結果較為明顯。

（三）劃濾液細線方法的改進

教材中是將濾紙剪成長為7.5cm，寬為1.5cm的濾紙條，并將一端剪去兩角，剪去兩角后底邊寬度接近濾紙條寬度的一半。至于為什么要剪去兩角，在以往的實驗中教師會告知學生就應該這么做。這種被動獲取的知識，時間一長，學生并不會留下深刻的印象。

改進：在實驗中不妨設計剪去兩角和不剪去兩角的兩組實驗，通過實驗結果的對比，讓學生自己找出問題所在，原來剪去兩角可有效防止液體表面張力引起的濾紙條擴散過快的現象，通過對比實驗，會使學生留下深刻印象。

畫濾液細線采用的是毛細吸管蘸取法，毛細吸管很細易斷，且畫濾液細線時，線畫的較粗且不直，很難符合“細、直、齊”的要求。

改進：選用薄薄的蓋玻片直接蘸取上述的提取液在鉛筆線處輕輕拓印，稍等片刻，等干燥以后重復幾次，這樣的操作簡單易行，且滿足了“細、直、齊”的要求，可為接下來分離色素不重疊打好基礎。

另外，還可采用“推血涂片的方法”。具體操作：取一塊潔凈的載玻片，載玻片中央滴一滴過濾后的提取液，再用另一塊載玻片傾斜過來將提取液在載玻片上推成薄薄的一層。在濾紙條剪去兩角的一端大約1厘米處折一折痕，讓折痕在薄層濾液上輕輕推過。該過程是模擬推血涂片的方法。優點：可實現畫濾液細線的要求“細、直、齊”。

（四）層析液配比的改進

色素的提取過程結束，緊接著要分離色素，原理在于溶解度不同，在層析液中溶解度越大，會隨層析液在濾紙上擴散得快。人教版的教材中，層析液是由石油醚、丙酮、苯按照20：2：1的比例混合而成。既然層析液的成分也是有機溶劑，能否使用無刺激性氣味的無水乙醇完成層析操作，改變石油醚、丙酮、苯在混合液的配比效果會不會更佳？圍繞以上問題，設置幾組探究實驗：（1）石油醚：丙酮：苯=20：2：1;（2）石油醚：丙酮=9：1;③無水乙醇。最終發現：層析液的最佳配方是石油醚：丙酮：苯=20：2：1，其次為石油醚：丙酮=9：1，在無水乙醇中色素帶都未得到分離。

（五）分離方法的改進

教材中分離色素的方法是將層析液裝入大試管，而層析液是幾種有機溶劑的混合，有毒且易揮發，反應結束后沒法回收利用。還要考慮濾紙條的長度是否恰當，否則濾液細線淹沒到層析液下面，色素將會全部溶解，濾紙條上結果不明顯。

改進：將濾紙條放入大試管中，倒置后用帶橡皮管的塞子塞住管口，取一只潔凈的注射針筒吸取一定量的層析液與剛剛的橡皮管相連，緩緩地將針筒內的層析液推入大試管。改進后的優點：操作簡單，密封性好，可減少有毒氣體危害青少年身體健康，能有效避免層析液沒及濾液細線且實驗結束后層析液可回收利用，節約了成本。

三、教學反思和評價

一個實驗的結束，留給我們的不僅是實驗結果，也不是實驗的成功與否，而是實驗背后的反思與實驗中某些細節的評價。如果一個教師只注重實驗的成敗，忽略了對細節的評價，那他教出來的學生也會如此。每個學生在實驗過程中總會碰到一些異常現象，這時我們教師能做的不是忽略它們的存在，而是要引導學生繼續探索其中的原因，如有的學生分離出的色素帶重疊，有的分離到的色素帶顏色很淺，甚至沒有分離出色素帶。此時我們要鼓勵學生對自己的方案進行改進、優化，最終得到滿意的結果。

教師對學生實驗中某一個好的實驗設計，如本實驗中色素研磨液倒入漏斗中過濾（漏斗基布放一塊尼龍紗布）因為很多同學研磨不充分，濾液過濾困難，所以有的同學提出剪取大紗布把研磨液及葉渣包裹，用力榨取的方法，結果色素不但多而且色素含量高，實驗結果明顯。對于這位同學的方法，應給予肯定，并及時反饋給學生，盡量使每個學生都能認識自己的優點，增強自信心，在原有的基礎之上有所進步。

【參考文獻】

[1]朱靜.“葉綠體中色素的提取和分離”實驗教學中的研究性學習的實施[J].生物學教學，2003

[2]何揚建.探尋實驗教學的創新點培養學生創新能力[J].生物學教學，2016