绿叶中色素的提取和分离实验探究与创新

绿叶中色素的提取和分离实验探究与创新

淡海彬 冯张璐琳

郑州市第一中学 450000

摘要：新课改下，基于学生生活经历开展高中生物学生活化实验与创新，可以推进高中生物实验与生活化教学的有机融合。绿叶中色素的提取与分离实验，培养了学生合作与探索能力，提高了学生主动学习和动手的能力，并推动高中生物学新课改不断发展。

关键词：高中生物学；光合色素；提取；分离；探究创新

1. 实验的地位与目的

“绿叶中色素的提取与分离”实验是普通高中生物学课本中多次改版后仍然保留的一个经典实验，说明了此实验是高中生物知识板块非常重要的内容。通过此实验，不仅使学生学会实验操作，探索叶绿体中含有几种色素，深入理解叶绿体中的光合色素起着吸收、传递与转化光能的作用。而且使学生懂得探索生物学基本方法，培养了学生实事求是的态度，不断探索新知识和合作的能力。

2. 实验教学目标

1. 生命观念：形成与结构与功能相联系的生命观念。

2. 理性思维：通过兴趣小组的探究，培养学生批判和创新、求真和严谨的科学思维。

3. 科学探究：学生能在课本实验的基础上查阅资料，设计并改良优化实验方案，分析实验误差。

3. 对教材实验的思考

通过多年的教学经验和学生反复做本实验的结果发现即使完全按照课本所提供的材料和实验方案实施，光合色素的提取和分离也会有不理想的地方。主要存在以下问题：

1.课本实验材料选用菠菜。知识来源于生活，更离不开实验。实验的创新点应该从材料的选择开始，可不拘泥于教材材料的选择，否则学生从源头上就陷入了被动接受的状态。教师应鼓励学生大胆尝试不同种蔬菜来探究实验。

2.材料中提取色素的方案比较繁琐，药品种类很多。二氧化硅和碳酸钙加入过少会提取不充分，无水乙醇加入过多也会使提取色素浓度偏小，影响色素的含量。研磨要求充分、迅速，学生也很难把握研磨的程度，导致色素分离不充分。基于此类问题，兴趣小组研究提取色素的其他方案。

3.教材中画滤液细线是使用毛细吸管吸取滤液直接画，毛细吸管易断、易堵，且画的易粗不直，操作上很难符合要求。兴趣小组探讨了画线的其他方案。

4.分离色素用到的是滤纸条，且放置在装有层析液的试管中层析，由于试管口较小，制备的滤纸条也较小，易导致色素含量不多，色素带不明显，导致实验失败。兴趣小组探究了分离色素的其他方案。

四、实验过程和方法的改进

1. 实验选材多样化

本探究实验不仅选择了教材中易获取的菠菜，还因时因地制宜，根据做实验的季节和地区差异选择学生感兴趣的生活中容易得到的其他蔬菜，如学生选取了韭菜、上海青、小白菜，甚至还有学生买到了韭黄、蒜黄来探究。教师不要限制他们的思维，要大胆鼓励他们尝试。在第一小组做材料选取的探究实验后发现提取的韭菜中色素的效果非常明显，色素颜色也较深。颜色由深到浅依次是菠菜、上海青、小白菜。学生在探究实验中遵循等量原则、单一变量原则，实验结果也经过多次重复，所以创新与改进后实验结果是非常有说服力的。

2. 提取高浓度色素方案多样化

方案一：学生在初中学过萨克斯的实验，明白酒精脱色原理，将课本实验的研磨法改为酒精隔水加热法。直接将菠菜叶剪碎加入无水乙醇，进行隔水加热，省去了添加二氧化硅和碳酸钙的麻烦，也让学生很容易理解了光合色素不溶于水，易溶于有机溶剂这个知识点。

方案二：学生们还想到可以用脱水后的菠菜做材料来提高色素的浓度。光合色素溶于有机溶剂如无水乙醇，而不溶于水。水的含量过多会造成色素提取浓度低。从原理上讲，干燥后的菠菜较新鲜菠菜更易提取。且干燥后的菠菜由于失去了水分，叶片脆、硬，研磨更容易进行。于是在兴趣小组探究实验前一个月买到菠菜并晾干可得到脱水菠菜。有条件学校也可以用烘干机对菠菜烘干，此方法可大大缩短实验材料的准备实验，同样可达到脱水效果。

学生在探究实验后发现这两种方案均可以提高并简化实验流程，大大缩短了提取色素的实验时间，留有更多时间进行色素的分离及后续实验结论的分析与评价。

建议学生在上述两种方案中均分为两组进行，甲组按照教材的提取程序和提取材料操作，乙组按照上述各自创新方案实施。通过对照实验使结果更具有说服力。且课本实验的内容也是考试中经常出现的考点，不可舍弃不做。

3. 画滤液细线的方法改进

可将此方法改为细毛笔画线法、盖玻片蘸取法。毛笔画线法直接用细毛笔将色素画在滤纸条上；盖玻片蘸取法直接在装有色素溶液的培养皿中蘸取色素，印在滤纸条上即可。这两种方法经探究小组多次尝试，发现效果很好，画出的细线又细又直。可见身边可利用的材料很多，鼓励学生大胆尝试。

（四）光合色素分离方法的改进

光合色素分离的探究方案一:粉笔层析法（图1）。取一支干燥的白色粉笔，在距其小头一端1cm处用含有色素液的毛细吸管画出一圆环，待干后（可用电吹风吹干）重复刻2~3次（最好两人合作）；把粉笔小头一端放入有层析液的烧杯（烧杯的高度大于粉笔的高度）中放稳，用培养皿盖上，让学生注意观察现象，色素将随着层析液在粉笔上扩散形成4个颜色不同的圆，最上圈是橙黄色（胡萝卜素），其次是黄色（叶黄素），再次是蓝绿色（叶绿素a），最下圈是黄绿色（叶绿素b）；待4条色素带明显后，取出粉笔，晾干保存

^[1]。

光合色素分离的探究方案二:灯芯法（图2）。将教材中滤纸条分离改为圆形滤纸分离，以滤纸拧卷做灯芯，将层析液引导至圆形滤纸片上，得到层析结果是同心圆色素带，非常美观。

光合色素分离的探究方案三：剪溜须法(图3)。是将滤纸剪成长为7.5cm,宽为1.5cm的滤纸条，并将易断剪去两角，剪去两角后底边接近滤纸条宽度的一半。教材实验减去两角是防止毛细现象。这个方案也可以改为在滤纸下端剪溜须，同样可以达到滤纸条色素分离均匀的结果^[2]。

图1 图2 图3

五、教学反思和评价

一个实验的完成留给我们的不仅仅是实验的成功与否，而是实验中学生遇到的细节的评价，出现与预测不相符的实验结果时不应忽视不见，而是继续探索其中的深层原因，想办法、动脑筋得到最终满意答案。本探究实验的改进打破了传统的学生只能被动接受知识的思维定势，培养学生在动手操作中分析比较、合作探讨、归纳总结的能力，使学生敢于质疑、敢于创新。实验改进后强化了学生对新仪器、新技术的应用，丰富了知识储备，拓宽了科学视野，给予了学生敢于打破经典的信心。

参考文献：

[1] 高婷婷. 高中生物生活化教学的几点尝试[J].中学生物教学,2010,16(9):66-67.

[2] 曹冬梅. 对“叶绿体中色素的提取和分离”实验教学的创新与改进[J]. 理科课堂/生物,2019(7):60-64.

本文系河南省课题《基于学生生活经历开展高中生物生活化教学的案例研究》的成果内容，课题号JCJYC2108zy069。