“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的問題探析和改良

蔡文清

光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝，它是高中生物的重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容.捕獲光能要靠葉綠體中的色素.現(xiàn)行人教版教材中安排了“綠葉中色素的提取和分離”的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過自我操作實(shí)驗(yàn)，探索出葉綠體中所含色素的種類，從中培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手探索知識(shí)的能力，教育學(xué)生實(shí)事求是的對(duì)待和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.做好葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生理解光合作用色素的種類和作用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)光合作用的理解和掌握.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了一些問題，下面對(duì)此進(jìn)行探討分析和改良方法的探索，供同行參考.

一、材料的選擇和處理

1.教材的材料選擇及問題探析

本實(shí)驗(yàn)對(duì)所選材料是新鮮的綠葉，很多植物葉片都可作為實(shí)驗(yàn)材料，但植物葉片必須是鮮綠的，且不宜是革質(zhì)或蠟質(zhì)的，也就是機(jī)械組織、纖維素較少、葉綠素含量高的種類.有的報(bào)道采用菊花、芹菜、油菜的葉也可.本實(shí)驗(yàn)室用教材推薦的菠菜葉片，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：1.由于菠菜含水量高，經(jīng)研磨過濾得到的濾液顏色偏淡，紙層析后的色素帶不明顯.2. 學(xué)生把握不好二氧化硅和碳酸鈣的用量 ，致使二氧化硅和碳酸鈣明顯地殘存在濾液中，影響實(shí)驗(yàn)效果.3. 提取時(shí)無水乙醇10 mL用量偏多，導(dǎo)致濾液中色素濃度不高.

2.改良方法

采集的新鮮綠葉可以先晾曬半天備用，有條件的可用烘箱烘半小時(shí)備用.根據(jù)碳酸鈉可以防止葉綠素被破壞，氯化鈉有助于充分研磨葉片，而且兩者有溶于水的優(yōu)點(diǎn)，在吸收少量水分時(shí)可提高濾液中色素濃度，因此，將碳酸鈉代替碳酸鈣使用，將氯化鈉代替二氧化硅使用.

將實(shí)驗(yàn)中無水乙醇的用量由10mL改為6mL.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的色素帶明顯.

二、畫濾液細(xì)線

1.教材的畫法及問題探析

教材中使用毛細(xì)吸管劃濾液細(xì)線，毛細(xì)吸管管徑粗，繪制的濾液細(xì)線太粗，而且毛細(xì)吸管用力難以控制，易斷裂，對(duì)學(xué)生易造成傷害，且造成實(shí)驗(yàn)器材損耗過大.實(shí)際操作時(shí)，學(xué)生容易把紙劃破，劃線不均勻，不齊，導(dǎo)致濾液細(xì)線上的色素濃度不均，分離出的色素帶高處有峰，低處有谷，直接影響實(shí)驗(yàn)效果.

2.改良方法

蓋玻片的邊很細(xì)，用蓋玻片直接蘸取濾液印到鉛筆線處，得到一條又細(xì)又整齊、濃度均勻的樣線.

三、層析液的配置

1.教材的選擇及問題探析

教材中層析液由20份石油醚、2份丙酮和1份苯混合而成，此層析液有很強(qiáng)的揮發(fā)性，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中難免會(huì)吸入一定的揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)身體健康產(chǎn)生影響.

2.改良方法

層析液的配制改為：石油醚∶丙酮=10∶1，分離出4種色素的時(shí)間短 ，且省去了毒性大的苯試劑，是一種更為理想的材料.

四、分離綠葉中的色素

1.教材的方法及問題探析

將適量層析液倒入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口.注意，不能讓濾液細(xì)線觸及層析液（也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯）.學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，很多實(shí)驗(yàn)組的濾紙條軟塌在試管中或燒杯中，造成實(shí)驗(yàn)徹底失敗.

2.改良方法

用試劑瓶代替試管或燒杯進(jìn)行層析.用圖釘將濾紙條固定于橡膠塞上（如上圖），插入試劑瓶?jī)?nèi)，使窄端浸入溶劑中（濾線要略高于液面），蓋緊橡膠塞，直立于陰暗處進(jìn)行層析.此方法可有效避免濾紙條邊緣碰到試管壁，也可有效避免濾紙條軟塌在試管中.試劑瓶有蓋，密封性好，避免了有毒物質(zhì)丙酮揮發(fā)污染環(huán)境，造成對(duì)人體的傷害.通過該裝置可方便地觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且層析液置于其中可供幾個(gè)班重復(fù)使用，有效節(jié)省了實(shí)驗(yàn)試劑.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提醒學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)桌、清洗自己的手、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.

五、設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)

1.教材問題探析

教材實(shí)驗(yàn)一直強(qiáng)調(diào)要進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，不少學(xué)生提出：此實(shí)驗(yàn)缺乏空白對(duì)照，不能肯定不同色素帶是層析液在濾紙上擴(kuò)散后留下的顏色.此外，學(xué)生對(duì)制備的濾紙條為何要剪去大小相同的兩角不理解.

（1）改良方法

設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)1：在其他條件完全相同的條件下，一個(gè)畫濾液細(xì)線，而另一個(gè)不畫，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)2：在其他條件完全相同的條件下，一個(gè)將干燥的定性濾紙條的一端剪去兩角，這兩個(gè)角的剪取要大小一致，另一個(gè)干燥的定性濾紙條兩角剪取大小不一致，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

通過兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生自己能夠找出濾紙條剪取不均導(dǎo)致的現(xiàn)象及原因.

借助設(shè)置對(duì)照讓學(xué)生清晰的觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用自己做出的事實(shí)，加深學(xué)生的記憶.此設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了生物科學(xué)研究的基本原則，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)和動(dòng)手操作能力.

在探索完善生物實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣得到了激發(fā)，教材實(shí)驗(yàn)得到了改良，實(shí)驗(yàn)效果明顯，適合學(xué)生單獨(dú)實(shí)驗(yàn)，提高了課堂教學(xué)效益.生動(dòng)活潑的教學(xué)情境，有助于學(xué)生理解生物學(xué)知識(shí)，掌握生物實(shí)驗(yàn)技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，養(yǎng)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀，促進(jìn)了生物學(xué)科和學(xué)生的共同發(fā)展.