对“叶绿体中色素的提取和分离”实验教学的创新与改进

曹冬梅

【摘   要】本文针对传统实验教学存在的问题，提出对提取方法、过滤方法、画滤液细线方法，不同配比的层析液和层析方法的改进等几个方面挖掘实验教学的创新点，以期促进对学生创新能力的培养。

【关键词】实验教学;创新能力;实验改进

生物是以实验为主的学科。实验教学是教师结合教学内容进行的一种直观教学手段。通过实验可以帮助学生形成生物学概念，进一步理解和掌握生物学知识。实验是学生进行观察和获得感性认识的重要源泉，是教师讲解生物学概念、规律的基础。

一、课题背景下的深入探讨

“叶绿体中色素的提取和分离”是不同版本的教材中均重点强调的必修实验之一，教材编排上将之放在光合作用过程之前，旨在使学生通过学习色素的知识，为之后光合作用的学习打下基础。在开展实验教学前，教师可让学生思考以下问题：教材中的实验材料是最佳选择吗？有没有实验效果更好的材料？如何做到既能快速研磨，加快色素从细胞中释放，又能防止叶绿素被分解？滤纸条一端为什么要剪去两角？不剪是否可行？怎样才能画好滤液细线？有没更好的画滤液细线的方法？层析方法如何改进优化？为了解决这些问题，师生需要不断地摸索，一遍一遍地进行实验，尝试改进和优化教材中的实验方法和过程。

二、实验过程和方法的改进

（一）实验选材多样化

受许多国外教材的影响，实验的创新起点应该从实验材料的选择开始，不可拘泥于教材，否则学生从源头上就陷入了被动接受的状态。教材选用的是易获取的材料——新鲜的菠菜。教师可以因时因地制宜，根据当时做实验的季节和地区之间的差异，把选择材料的主动权交给学生，你会惊喜地发现，有的学生会准备教材中没有的实验材料，如韭菜、木耳菜等，甚至有的会准备带有紫色的苋菜叶片。不同的小组之间会对色素的种类进行探索和比较，比如刚刚选择带有紫色叶片的学生，他的实验肯定会有不一样的精彩。教师不要过多地限制他们的主动思维，因为按部就班的实验过程并不是我们提倡和鼓励的。

（二）提取方法的改进

本实验为叶绿体中色素的提取和分离，顾名思义便是色素的提取和色素的分离两个步骤，由于用水不能提取到叶绿体中的色素，学生自然会想到叶绿体中的色素为脂溶性，仅溶于有机溶剂（如无水乙醇）。提取色素的过程较为繁琐：称量、剪碎、研磨、单层纱布过滤等操作，研磨这一步骤很关键，若研磨时间短，不充分，则色素不容易从细胞中释放，若研磨时间太长，叶绿素容易分解，最终现象不明显。

改进：针对耗时多，研磨不充分的情况，建议学生在实验中分两组进行，甲组按照教材的提取程序操作，乙组采取“解剖针按压双叶法”。在制备好的滤纸条上方平铺两层绿叶，在原来画滤液细线的地方，用解剖针用力往下压，在外界的压力下使叶绿体破损，让色素吸附在滤纸条上，这样也可保证滤液细线“细、直、齐”的要求。实验改进后，大大缩短了提取素色所需的时间，留有更多的时间进行分离色素的操作及对实验结论的分析与评价。

但是简便方法不能代替传统的方法，“有机溶剂提取法”是用相关物质提取的方法，学生有必要了解和掌握。在近几年的高考中均有涉及这方面的知识，不容忽视。学生只有动手自己做了，才能分析出不加石英砂和CaCO的异常现象的原因，所以甲组学生按照教材的步骤进行提取。过滤这一步骤，因为很多同学研磨不充分，滤液过滤困难，所以有的同学提出剪取一块大纱布将研磨液及叶渣包裹，采取用力榨取的方法，结果色素不但多而且含量高，实验结果较为明显。

（三）划滤液细线方法的改进

教材中是将滤纸剪成长为7.5cm，宽为1.5cm的滤纸条，并将一端剪去两角，剪去两角后底边宽度接近滤纸条宽度的一半。至于为什么要剪去两角，在以往的实验中教师会告知学生就应该这么做。这种被动获取的知识，时间一长，学生并不会留下深刻的印象。

改进：在实验中不妨设计剪去两角和不剪去两角的两组实验，通过实验结果的对比，让学生自己找出问题所在，原来剪去两角可有效防止液体表面张力引起的滤纸条扩散过快的现象，通过对比实验，会使学生留下深刻印象。

画滤液细线采用的是毛细吸管蘸取法，毛细吸管很细易断，且画滤液细线时，线画的较粗且不直，很难符合“细、直、齐”的要求。

改进：选用薄薄的盖玻片直接蘸取上述的提取液在铅笔线处轻轻拓印，稍等片刻，等干燥以后重复几次，这样的操作简单易行，且满足了“细、直、齐”的要求，可为接下来分离色素不重叠打好基础。

另外，还可采用“推血涂片的方法”。具体操作：取一块洁净的载玻片，载玻片中央滴一滴过滤后的提取液，再用另一块载玻片倾斜过来将提取液在载玻片上推成薄薄的一层。在滤纸条剪去两角的一端大约1厘米处折一折痕，让折痕在薄层滤液上轻轻推过。该过程是模拟推血涂片的方法。优点：可实现画滤液细线的要求“细、直、齐”。

（四）层析液配比的改进

色素的提取过程结束，紧接着要分离色素，原理在于溶解度不同，在层析液中溶解度越大，会随层析液在滤纸上扩散得快。人教版的教材中，层析液是由石油醚、丙酮、苯按照20：2：1的比例混合而成。既然层析液的成分也是有机溶剂，能否使用无刺激性气味的无水乙醇完成层析操作，改变石油醚、丙酮、苯在混合液的配比效果会不会更佳？围绕以上问题，设置几组探究实验：（1）石油醚：丙酮：苯=20：2：1;（2）石油醚：丙酮=9：1;③无水乙醇。最终发现：层析液的最佳配方是石油醚：丙酮：苯=20：2：1，其次为石油醚：丙酮=9：1，在无水乙醇中色素带都未得到分离。

（五）分离方法的改进

教材中分离色素的方法是将层析液装入大试管，而层析液是几种有机溶剂的混合，有毒且易挥发，反应结束后没法回收利用。还要考虑滤纸条的长度是否恰当，否则滤液细线淹没到层析液下面，色素将会全部溶解，滤纸条上结果不明显。

改进：将滤纸条放入大试管中，倒置后用帶橡皮管的塞子塞住管口，取一只洁净的注射针筒吸取一定量的层析液与刚刚的橡皮管相连，缓缓地将针筒内的层析液推入大试管。改进后的优点：操作简单，密封性好，可减少有毒气体危害青少年身体健康，能有效避免层析液没及滤液细线且实验结束后层析液可回收利用，节约了成本。

三、教学反思和评价

一个实验的结束，留给我们的不仅是实验结果，也不是实验的成功与否，而是实验背后的反思与实验中某些细节的评价。如果一个教师只注重实验的成败，忽略了对细节的评价，那他教出来的学生也会如此。每个学生在实验过程中总会碰到一些异常现象，这时我们教师能做的不是忽略它们的存在，而是要引导学生继续探索其中的原因，如有的学生分离出的色素带重叠，有的分离到的色素带颜色很浅，甚至没有分离出色素带。此时我们要鼓励学生对自己的方案进行改进、优化，最终得到满意的结果。

教师对学生实验中某一个好的实验设计，如本实验中色素研磨液倒入漏斗中过滤（漏斗基布放一块尼龙纱布）因为很多同学研磨不充分，滤液过滤困难，所以有的同学提出剪取大纱布把研磨液及叶渣包裹，用力榨取的方法，结果色素不但多而且色素含量高，实验结果明显。对于这位同学的方法，应给予肯定，并及时反馈给学生，尽量使每个学生都能认识自己的优点，增强自信心，在原有的基础之上有所进步。

【参考文献】

[1]朱静.“叶绿体中色素的提取和分离”实验教学中的研究性学习的实施[J].生物学教学，2003

[2]何扬建.探寻实验教学的创新点培养学生创新能力[J].生物学教学，2016