《綠葉中色素的提取和分離》實驗新設(shè)計

湖北 應貞貞 沈滿弟

《綠葉中色素的提取和分離》實驗新設(shè)計

湖北 應貞貞 沈滿弟

《綠葉中色素的提取和分離》這節(jié)實驗內(nèi)容是學生對初中光合作用學習的進一步深入。這個階段的學生本身對自然科學有著濃厚的興趣和強烈的好奇心，通過開設(shè)多節(jié)實驗課，高中學生已經(jīng)具備基本的實驗操作技能，而且高中學生自學、觀察能力較強，教師要做的就是適當?shù)卣{(diào)動和鼓勵，創(chuàng)造各種條件，為他們的創(chuàng)意思維搭建平臺，最終學會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。這節(jié)課原本為驗證性實驗，而我們將教材中滲透的問題進行對比和拓展，在課堂中生成并改進為探究性實驗，將學生思維激活放大，從而促進學生對光合作用的思考和理解。

1 課前準備

1.1 觀看視頻，規(guī)范操作，質(zhì)疑探究

學生活動：觀看視頻后紛紛提問：光照和溫度會影響葉綠體中色素的含量嗎？秋天葉片變黃的原因是什么？葉綠體中色素的功能是什么等等。然后按照興趣2人一組，設(shè)計探究實驗初稿。要求寫出實驗課題和實驗方案。

老師活動：歸類整理探究實驗初稿，主要從運用本實驗原理以及實驗可行性，排除如探究榴蓮色素含量等不可取的實驗，確立3個實驗課題。

1.2 完善實驗設(shè)計

按照課題分組，各課題組成員利用課外活動時間聚在一起，老師進行指導，強調(diào)遵循單一變量原則，完善實驗設(shè)計并填寫在實驗報告上。具體實驗設(shè)計如下：

課題1（A組）探究溫度對綠葉中色素含量的影響

實驗設(shè)計：取長勢相同的兩盆綠蘿，分別放在25℃和13℃的恒溫實驗室（空調(diào)房）中，日夜光照培養(yǎng)一周后，各取5克綠葉進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。

課題2（B組）探究光照對綠葉中色素含量的影響

實驗設(shè)計：取長勢相同的兩盆綠蘿，均放在日光燈下日夜光照，其中一盆套上黑袋，放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一周后，各取5克綠葉進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。

課題1和課題2設(shè)計意圖：引導學生從生活中發(fā)現(xiàn)問題，學會設(shè)計實驗，解決問題。

課題3（C組）探究葉綠體中色素的功能

實驗設(shè)計：制備色素提取液后，利用平行光源讓光透過三棱鏡，再透過色素提取液后在白紙上成像，觀察吸收光譜情況。

課題3設(shè)計意圖：促進學生對光合作用過程的理解。

1.3 制備實驗材料

接下來同學們挑選綠蘿，按照實驗方案進行，培養(yǎng)一周后，收集實驗材料，走進實驗室實驗。

2 實驗過程

2.1 規(guī)范實驗操作

稱量、研磨、過濾、制備濾紙條、劃線、層析、觀察實驗現(xiàn)象，然后小組內(nèi)相互交流，各小組之間相互交流。

2.2 成果分享

A組：實驗現(xiàn)象：25℃下黃綠色和藍綠色的帶比13℃下的更寬；實驗結(jié)論：低溫導致葉綠素的含量減小。

B組：實驗現(xiàn)象：光照下黃綠色和藍綠色的帶比套袋后的更寬；實驗結(jié)論：弱光導致葉綠素的含量減小。

A、B組：光照和溫度都影響葉片中葉綠素的含量，溫度影響的更大；結(jié)合生活實際，說明秋天葉片變黃主要是溫度影響葉綠素的含量。

2.3 C組探究葉綠體中色素的功能

該組實驗最困難的就是對焦。先制備黃色大白菜葉的提取液，該提取液中主要含有類胡蘿卜素，讓太陽光穿過平行光源后再透過提取液后在白紙上成像，可明顯觀察到與周圍色帶相比少了藍紫光。接下來換濃綠色大白菜葉提取液時太陽光減弱，且無法對焦，于是下午5點半，該組同學帶著光源繼續(xù)實驗，不斷嘗試，終于成功，發(fā)現(xiàn)與周圍色帶相比明顯少了紅光和藍紫光。同學們得出結(jié)論：類胡蘿卜素主要吸收藍紫光，葉綠體中的色素主要吸收藍紫光和紅光。但是有同學質(zhì)疑：2次實驗使用的光源不同，后面自帶光源本身有顏色。我們需要借助精密的儀器來解決這個問題，分光光度計是最好的選擇。第二天，我們又進入三峽大學實驗室，使用分光光度計觀察色素提取液的吸收光譜?？汕宄^察到：色素的吸收峰值有兩個：660納米（紅光）、400納米～470納米（藍紫光），500納米～550納米（綠光）吸收的最少，波長小于390納米的是紫外光。從而驗證了我們實驗結(jié)論的正確性。

3 實驗延續(xù)

實驗中，同學們以小組為單位細心觀察，發(fā)現(xiàn)了許多問題，節(jié)選如下：

問題1：點樣處仍留有1條色素帶；

我們把提取液進行離心后再層析。兩組層析結(jié)果對比，推測原因可能是由于提取過程中研磨不夠充分，濾液中有一些未被破壞的葉綠體和葉肉細胞，不能隨著層析液擴散，而堆積在點樣處。

問題2：有的同學利用紅楓葉進行實驗，點樣處有其他顏色的色素帶；

推測原因是液泡中花青素隨著細胞液流出，而且不溶解于有機溶劑，在層析時不會隨著層析液擴散，從而堆積在點樣處。

問題3：紙層析結(jié)果中葉綠素的顏色淺，帶較窄，葉黃素幾乎沒有；

我們用同樣的提取液劃線再層析，再劃線再層析。發(fā)現(xiàn)：是我們劃線的次數(shù)較少導致色素含量少造成的。

問題4：層析后出現(xiàn)5條色素帶，是不是發(fā)現(xiàn)了一種新的色素？

查閱資料：葉綠素和類胡蘿卜素的種類很多，靈敏度較高的薄層層析就可以分離出6條色帶，也有的同學認為可能是劃線前后位置不一致造成。

問題5：究竟是哪種情況，我們能不能把這條帶剪下來單獨分析利用？

查閱資料：利用高效液相色譜儀進行色譜分析。

還發(fā)現(xiàn)：放置一段時間后，濾紙上各色素含量減少，溫度低時，更明顯，說明低溫可加快葉綠體中色素分解。

學生還提出：獼猴桃中葉黃素的含量較多，能用本實驗提取出來嗎？

我們的實驗未完待續(xù)，還可以繼續(xù)探究，研究到底。

4 教學反思

本節(jié)實驗課堂的教學法都是課堂中生成的：

教法：興趣式指導學生分組探究；點撥式指導學生分析實驗變量；矯正式指導學生動手實踐規(guī)范操作，體現(xiàn)“在體驗中成長，在探究中發(fā)展”這一教學理念。

學法：分組實驗自主式探究、借用物理實驗儀器、走進三峽大學實驗室實驗、交流展示、查閱資料從而體現(xiàn)了“主動參與、樂于探究、合作交流”的新學法理念。

實驗的精髓在于細心觀察發(fā)現(xiàn)問題，通過反復實驗解決問題，這就是創(chuàng)新的前提，這個過程中逐步培養(yǎng)了學生的科學態(tài)度，從而具備一定的科學素養(yǎng)。

本節(jié)實驗讓學生親歷知識的發(fā)現(xiàn)和探索過程，在探究性活動中發(fā)現(xiàn)科學本質(zhì)，深度理解事物之間的聯(lián)系，讓課堂成為有意義的學習場所。

（作者單位：湖北省宜昌市夷陵中學，湖北省宜昌市第一中學）