巫山紅葉在高中生物實驗教學(xué)中的應(yīng)用初探

甘立平

【摘 要】巫山紅葉是指中國重慶市巫山縣境內(nèi)紅葉。巫山有十多萬畝野生紅葉，其主要樹種——黃櫨（Cotinus coggygria var.cinerea），巫山人司空見慣的黃櫨子，在高中生物教學(xué)中有何應(yīng)用呢？本人是一名高中生物教師，從巫山紅葉（主要是黃櫨）中色素的提取與分離等方面入手，初步探究了如何將本地特色結(jié)合到高中生物教學(xué)中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們的興趣更濃厚，思路更開闊，進行實驗設(shè)計與實際操作的能力有所提高。通過此次將地方特色納入高中生物教學(xué)中的初步嘗試，看出這種方式在高中生物教學(xué)中具有很大的可行性。

【關(guān)鍵詞】巫山紅葉 色素提取 本地特色 實驗教學(xué)

中圖分類號：G4 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.08.046

愛因斯坦有一個名言：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒炆系募寄芏眩岢鲂碌膯栴}，新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進步?！?/p>

一、提出問題

當(dāng)學(xué)生們學(xué)完了高中生物必修一第五章“綠葉中色素的提取與分離”實驗之后，我就啟發(fā)同學(xué)們思考：“我們提取分離的是綠葉中的色素，那其他顏色的樹葉中有這四種色素嗎？還有其他色素嗎？巫山有很多樹木在秋天樹葉會變紅而不是變黃，是什么原因呢？”聯(lián)系日常生活中見到的樹葉顏色，以巫山紅葉為主進行分組討論，提出一些你想要探究的問題。將問題整理后寫出來。

（一）關(guān)于樹種

1.巫山紅葉最主要的樹種是什么？ 2.這些樹只有巫山有嗎？為什么就能在巫山成片生長？跟香山紅葉有何異同？3.這些樹對環(huán)境穩(wěn)定有什么影響啊？

（二）關(guān)于色素

1.洋蔥表皮細(xì)胞中的紫色是液泡中的花青素，巫山紅葉葉肉細(xì)胞內(nèi)的液泡中是否也有色素導(dǎo)致葉片顯紅色？2.巫山紅葉中的紅色素能進行光合作用嗎？葉片變紅后還有葉綠素存在嗎？3.紅葉秋冬變紅，是低溫導(dǎo)致了新的紅色素產(chǎn)生還是變紅之前色素就存在？4.巫山紅葉中的紅色素能用無水乙醇提取出來嗎？能溶于層析液并在濾紙上擴散嗎？如果不能，用什么方法將它提取出來呢？

二、猜想與假設(shè)

針對樹種，同學(xué)們提出有多種樹秋天樹葉變紅，有的樹在其他地方也有，只是巫山這個特殊的高山與江水氣候使某些樹能在這里大量生存。具體情況的確定還需要到網(wǎng)上及林業(yè)局去查找資料，以及做實地考察來確定。針對色素的問題，學(xué)生們討論后做出了以下假設(shè)：

比如：針對“巫山紅葉為何秋冬季節(jié)才變紅”這個問題。同學(xué)們做出的假設(shè)是：低溫使葉綠素分解，利于花青素的形成，花青素在酸性環(huán)境中顯紅色。

三、制定計劃與設(shè)計實驗

學(xué)生們設(shè)計的實驗思路是利用將同一顆黃櫨樹的已經(jīng)紅了的樹葉與還未紅的綠葉的花青素提取出來進行含量比較，并利用無水乙醇提取其中的光合色素分離，看紅葉變紅后其中葉綠素及類胡蘿卜素的變化。那就需要找出提取黃櫨葉片中花青素的方法。

以下是學(xué)生們設(shè)計出的實驗方案之一：1.實驗?zāi)康模和豢命S櫨樹的紅葉與綠葉中花青素含量比較，葉綠素含量比較。2.實驗原理：黃櫨葉片中的花青素較溶于0.10%的HCl，在恒溫31℃遮光的提取條件下，提取4小時后過濾，可得透明原液。比較同一顆黃櫨樹的紅葉與綠葉提取后的原液顏色深淺。葉片中的光合色素易容于無水乙醇，可通過提取分離實驗比較紅葉與綠葉中光合色素含量變化。3.材料用具：同一棵黃櫨樹的紅葉與綠葉 恒溫箱、試管、試管架、剪刀、量筒、玻璃漏斗、尼龍布、天平、0.10%HCl、無水乙醇、濾紙條、93號汽油。4.方法步驟：（1）將新鮮葉片快速洗凈 ，放入培養(yǎng)皿中晾干 ，剪碎備用。（2）分別取提取劑 （0.10%的HCl溶液）20 mL 于1、2號燒杯中，無水乙醇20 mL 于3、4號燒杯中。1、3號燒杯中分別加入紅葉2.0 g ， 2、4號燒杯中分別加入綠葉2.0 g ，都放入 31℃恒溫箱 ， 振蕩數(shù)次， 4小時后過濾得透明原液。（3）比較鹽酸提取的兩組中紅色深淺，加入濃鹽酸（15%的HCl溶液）5mL后試管中紅色液體的顏色深淺。（4）將3、4號濾液用紙層析法進行分離。比較葉綠素含量大小。

四、進行實驗與收集證據(jù)

實驗結(jié)果顯示：HCl中提取出的花青素紅葉多于綠葉，加入濃鹽酸后綠葉原液顏色有所變紅，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于紅葉組。得出初步結(jié)論紅葉中花青素大量增多。3、4組分離出的色素帶顯示：紅葉中葉綠素含量大量減少。

五、分析與論證、評估

綜合資料和實驗結(jié)果，教師引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)了黃櫨葉片秋冬變紅的原因：

使葉片呈現(xiàn)紅色主要靠兩種物質(zhì)：1.胡蘿卜素，是普遍存在于葉綠體中的橙紅色色素。2.花青素，存在于液泡內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞液為堿性時，花青素呈藍(lán)紫色，當(dāng)細(xì)胞液呈酸性時，花青素呈紅色。入秋以后，葉內(nèi)的花青素增多，而氣溫下降又使葉綠素破壞消失，因此綠葉變成了紅葉。

變色的外因是氣候：當(dāng)氣溫迅速下降到一定程度，樹葉還未凋落，而葉綠素已大部被破壞，同時晝夜溫差增大，有助于花青素的形成，因此葉子很快變紅。由于我校實驗室條件有限，不能用紫外可見光譜儀測定比較其最大吸收波長處的吸光度值，只靠視覺判斷有很大的誤差，因此，得出的此結(jié)果還需更有說服力的驗證。

六、結(jié)合本地特色教學(xué)的意義

結(jié)合本地特色—巫山紅葉 進行教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更高，思維更活躍，與實際生活聯(lián)系更緊密。其意義在于不僅僅使學(xué)生更深入地掌握了教材知識，還練習(xí)了從其他渠道去獲取知識，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力、整合知識的能力、動手能力，交換信息、語言表達(dá)能力，甚至做事情的條理性等。

通過將地方特色納入高中生物教學(xué)中的初步嘗試，看出此方式在高中生物教學(xué)中具很大的優(yōu)越性和可行性。

參考文獻

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