“绿叶中色素的提取和分离”实验改进与教学设计

廖红芳

(湖南省郴州市临武县第一中学 郴州 424300)

“绿叶中色素的提取和分离”是人教版高中《生物》必修1第5章“细胞的能量供应和利用”中第4节“能量之源——光与光合作用”第一部分捕获光能的色素和结构中的实验内容，是理解高中生物学重难点知识——光合作用的基础。因此，本实验是非常重要的经典实验。然而，按教材上提供的叶绿素萃取和分离方法，叶绿素易降解，点样难度大，层析效果差，难以达到较好的实验及教学效果，且多余的色素提取液也未能充分利用。笔者优化实验方案，从而降低实验难度，使学生更易获得理想的实验结果并取得了较好的教学效果。

1 实验方法改进

1.1 用薄层层析替代纸层析 教材中采用定性滤纸分离色素，价格便宜，适合中学使用。但是滤液细线在滤纸条上较易扩散，难以达到滤液细线的要求，色素条带不清晰，常重叠在一起，实验效果并不理想。经过多次实验摸索，发现薄层层析硅胶板能弥补上述缺点，取得较好的实验效果(图1)。

图1 定性滤纸条(左)和薄层层析硅胶板分离(右)效果图

1.2 匀浆替代研磨 教材中用研钵研磨绿叶时，要求迅速、充分。但一些动手能力差的学生难以达到此要求，会因研磨不迅速、不充分使提取出的色素含量过少以至实验失败。利用匀浆机破碎细胞，可快速获得含有色素的液体。匀浆充分且耗时短，不仅能增加溶液中色素的含量，还能腾出时间给学生思考分析实验结果甚至进行进一步的探究实验。

1.3 用吹风机吹干 画滤液细线时，边画边用冷风吹，促进滤液干燥，以减少细线的扩散，使滤液细线“细、匀”。

2 实验教学设计

2.1 教学目标 掌握色素提取和分离的原理及方法；学会观察绿叶中色素的种类；了解叶绿素在植物中的分布。与小组同学合作完成探究叶绿素等色素的分布的实验，提升语言表达能力及分享信息的能力。养成批判性地获取教材知识的习惯并形成质疑、创新及勇于实践的科学精神与态度。

2.2 教学策略及实验方案设计 本实验综合验证性实验和探究性实验的优缺点，采取半开放式。基于学生常误认为叶绿素等色素只存在于绿叶中，设计了探究实验。但课堂时间有限，故只增加绿茎作为研究对象，通过组外、组内合作探究色素的分布及种类。增加实验“探究色素对光的吸收”，充分利用材料的同时可以帮助学生理解叶绿素等色素的作用。最后，教师通过设置一系列问题，激发学生的兴趣，课后进一步设计实验探究。具体实验方案如图2。

图2 “色素的提取和分离”实验方案

2.3 教学过程 具体实验教学过程如下：

2.3.1 创设意境，导入本课 由李贺(唐)的诗句“绿波浸叶满浓光”导入。提问： 为什么自然界大多数叶片是绿的？部分学生知道是含有叶绿素的原因。进一步提问： 叶片中除叶绿素外还有其他色素吗？叶绿素等色素是否只分布在绿叶中？由此引入本课。

2.3.2 明确要求，熟悉理论 教师引导学生熟悉实验原理、步骤及注意事项。特别指出： ①薄层层析硅胶板的原理与定性滤纸条一样；②硅胶板是硬的，不能剪去两角，其边缘不画滤液细线以防止边缘效应；③画滤液细线时边画边用吹风机的冷风吹干以减少细线的扩散。强调为避免吸入过多的层析液中的挥发性物质，在通风条件下进行实验，层析时应用培养皿盖盖住小烧杯。

2.3.3 分组实验，合作探究 学生分组，每组四人。不同组可自由选择绿叶、绿茎作为实验对象，按照黑板上的实验方案(图2)展开实验。强调本组同学应分工合作，共同完成实验。教师及时解决实验过程中学生遇到的问题。

2.3.4 共享结果，讨论原因 实验完成后，选学生代表(绿叶、绿茎)实验组展示实验结果并讨论完成表1。教师随机展示实验结果，学生比较分析出现差距的原因，强调规范操作的重要性。提出： 为什么有些同学没有叶绿素a这条带？教师提醒： 为什么秋天时，绿叶会变成黄叶？介绍叶绿素易受多种因素(如光、温度等)的影响而降解，及时鼓励有兴趣的学生课后设计并进行相关实验。

表1 绿叶和绿茎实验结果比较

3 教学反思

本实验用薄层层析硅胶板替代定性滤纸条分离色素，画滤液细线时，色素在硅胶板上的扩散速度远小于在滤纸条上的，使得所画滤液细线更加细，突破了教学的难点之一。此外，不同色素在硅胶板上分离距离要远于定性滤纸条，因此更容易得到实验结果。学生在成功的喜悦下，对实验的兴趣高涨，本节课取得了较好的教学效果。