對“綠葉中色素的提取和分離” 實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)探究

劉執(zhí)平 王曉夢

[摘 ? 要]“綠葉中色素的提取和分離”是高中生物的一個(gè)重要驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其為光合作用過程的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，教材對此實(shí)驗(yàn)的材料、用具、步驟等都有詳細(xì)的講解，雖方便了實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)施，但也局限了教師和學(xué)生的創(chuàng)造空間。為了優(yōu)化改進(jìn)此實(shí)驗(yàn)，從色素的提取方法、層析液的配制方法、層析裝置的設(shè)計(jì)、最佳劃線方法等方面對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn);探究;色素;提取;分離

[中圖分類號] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2019）26-0094-02

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，要高度關(guān)注生物學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，要在擴(kuò)展、深入學(xué)習(xí)生物學(xué)知識的同時(shí)，特別注意對學(xué)生關(guān)鍵能力和必備品格方面的要求。組織以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。因此，為了全面落實(shí)生物學(xué)科核心素養(yǎng)，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)嘗試將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)。

“綠葉中色素的提取和分離”是高中生物的一個(gè)重要驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)本實(shí)驗(yàn)時(shí)筆者將全班學(xué)生分為四大組，師生一起探究教材實(shí)驗(yàn)的材料、儀器、步驟、結(jié)果等各項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)生能夠有針對性地提出問題，并且在筆者的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出合適的探究方案，包括實(shí)驗(yàn)材料的多樣選擇、實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)試劑的改進(jìn)、跨學(xué)科探究等方面。

一、探究綠葉中色素的提取方法

教材中本實(shí)驗(yàn)選用研磨法提取綠葉中的色素：稱取5 g綠葉并剪碎，在研缽中加10 mL無水乙醇，少許SiO2和CaCO3，迅速充分研磨，將研磨液倒入玻璃漏斗（基部放一層尼龍布）進(jìn)行過濾，將濾液收集到試管中，用棉塞塞嚴(yán)。

學(xué)生根據(jù)“高溫使生物膜控制物質(zhì)進(jìn)出的功能喪失”這一知識儲備，提出采用水浴加熱法提取綠葉中的色素：稱取5 g綠葉并剪碎放入50 mL小燒杯中，加入10 mL無水乙醇，85 ℃水浴加熱2分鐘，直接收集濾液置于試管中，并用棉塞塞嚴(yán)。

有學(xué)生聯(lián)想到物理學(xué)中提到超聲在介質(zhì)中前進(jìn)時(shí)所產(chǎn)生的效應(yīng)可引起機(jī)體若干反應(yīng)，可以改變細(xì)胞膜的通透性，刺激細(xì)胞半透膜的彌散過程。因此，提出超聲波提取法：取5 g綠葉并剪碎置于50 mL燒杯中，加入10 mL無水乙醇，用頻率為40 kHz的超聲波超聲6分鐘，直接收集濾液置于試管中，并用棉塞塞嚴(yán)。

第一組學(xué)生對綠葉中色素的提取方法進(jìn)行了三種實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)果比較如表1所示。

二、探究層析液的配制方法和層析裝置的設(shè)計(jì)

教材中本實(shí)驗(yàn)的提取液是由20份石油醚、2份丙酮和1份苯配制而成。用該種層析液分離綠葉中的色素不易找到“胡蘿卜素”這一條色素帶，并且學(xué)生對苯這一化學(xué)物質(zhì)有一定的了解，知道它是一種毒性大、易揮發(fā)的有機(jī)物，可以通過皮膚、呼吸道進(jìn)入人體，且難以排泄。美國早在1992年就禁止在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中使用苯。學(xué)生通過查閱資料，結(jié)合苯在分離色素中的作用，將教材實(shí)驗(yàn)中的層析液改成用石油醚和丙酮按照10∶1的比例進(jìn)行配制，不僅去掉了毒性較大的苯，而且層析效果明顯。

在分離色素時(shí)使用紙層析法，需要等待幾分鐘，石油醚和丙酮都易揮發(fā)，它們對人體健康都會有些許危害，所以學(xué)生便自制了一個(gè)簡易的滲透裝置，增加濾紙條長度，用細(xì)口瓶做層析裝置，瓶蓋可壓住濾紙條，避免層析液沒線，既能防止濾紙條貼壁，又能防止層析液揮發(fā)。

三、探究最佳劃線方法

教材中用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線，待濾液干后，再畫一條。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中掌握不好劃線的技巧，出現(xiàn)暈染、濾紙劃破、毛細(xì)吸管堵塞等狀況，學(xué)生便主動(dòng)探究了如表2所示的幾種劃線方法。

四、探究綠葉中色素對光的吸收

有一組學(xué)生提出問題：綠葉中的色素會吸收光嗎？如果會，會吸收什么顏色的光？由此該組學(xué)生設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)：首先制作一個(gè)光色散工具，通過光盤將手電筒中的光折射出七彩光譜;然后分別用綠葉提取液、無水乙醇、滴加鹽酸破壞葉綠素的濾液分別放置于光源和光盤之間，擋住光源后觀察光譜的變化情況。該組學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表3所示。

此外，本組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中無意間發(fā)現(xiàn)了綠葉中的色素濾液在透射光下為綠色，而在反射光下為紅色的現(xiàn)象，隨即查閱資料，拓展了“熒光現(xiàn)象”這一知識點(diǎn)。

本實(shí)驗(yàn)由單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，經(jīng)過分組探究，挖掘?qū)嶒?yàn)的深層內(nèi)涵，學(xué)生不僅能專注于對生物學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，還能夠結(jié)合其他學(xué)科的知識進(jìn)行綜合的探究?？傊匾晫?shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，是新課標(biāo)下高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必然趨勢和重要內(nèi)容。教師應(yīng)將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，與學(xué)生一起參與實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，真正成為學(xué)習(xí)的主人，使自身能力和學(xué)科素養(yǎng)得到全面提高。

（責(zé)任編輯 ? ?黃春香）