安徽省蕪湖市第十二中學(xué)(241002) 吳志強(qiáng)

“綠葉中色素的提取和分離”這節(jié)實驗內(nèi)容是對初中學(xué)生光合作用學(xué)習(xí)的進(jìn)一步深入。這個階段的學(xué)生本身對自然科學(xué)有著濃厚的興趣和強(qiáng)烈的好奇心，通過開設(shè)多節(jié)實驗課，學(xué)生已經(jīng)具備基本的實驗操作技能，而且學(xué)生的自學(xué)、觀察能力較強(qiáng)，教師要做的就是適當(dāng)?shù)毓膭顚W(xué)生，創(chuàng)造各種條件，為他們的創(chuàng)新思維搭建平臺，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。這節(jié)課原本為驗證性實驗，而筆者將教材中滲透的問題進(jìn)行了對比和拓展，在課堂中改進(jìn)為探究性實驗，將學(xué)生的思維激活放大，從而促進(jìn)學(xué)生對光合作用的思考和理解。

1 課前準(zhǔn)備

1.1 觀看視頻，規(guī)范操作，質(zhì)疑探究

學(xué)生觀看視頻后提出：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問題，教師讓學(xué)生按照各自的興趣2人1組，設(shè)計并探究實驗，要求學(xué)生寫出實驗課題和實驗方案。教師歸類整理學(xué)生的探究實驗初稿，從實驗原理以及實驗的可行性方面排除不可取的實驗，確立了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在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實驗。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 g綠葉進(jìn)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，其中一盆放在日光燈下日夜光照培養(yǎng)；另一盆套上黑袋，放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)。一周后，各取5 g綠葉進(jìn)行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。

課題1和課題2設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)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(jìn)學(xué)生對光合作用過程的理解。

2 實驗過程

2.1 規(guī)范實驗操作

規(guī)范完成稱量、研磨、過濾、制備濾紙條、劃線、層析、觀察實驗現(xiàn)象等一系列實驗操作后，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 ℃時黃綠色和藍(lán)綠色的色素帶比13 ℃時的色素帶更寬。實驗結(jié)論：低溫導(dǎo)致葉綠素的含量減小。B組實驗現(xiàn)象：光照下黃綠色和藍(lán)綠色的色素帶比套袋后的更寬。實驗結(jié)論：弱光導(dǎo)致葉綠素的含量減小。根據(jù)A、B組結(jié)論得出：光照和溫度都影響葉片中葉綠素的含量，其中溫度的影響更大；結(jié)合生活實際，說明秋天葉片變黃主要是溫度影響葉片中葉綠素的含量。

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(lán)紫光。接下來用濃綠色大白菜葉提取液做實驗時，由于太陽光減弱，且無法對焦，該組學(xué)生帶著光源繼續(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(lán)紫光。學(xué)生得出結(jié)論：類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光，葉綠體中的色素主要吸收藍(lán)紫光和紅光。但有學(xué)生質(zhì)疑：2次實驗使用的光源不同，后面實驗中的自帶光源本身有顏色。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，筆者帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實驗室，使用分光光度計觀察色素提取液的吸收光譜?？汕宄^察到：2個色素的吸收峰值：660 nm(紅光)、400～470 nm(藍(lán)紫光)，500～550 nm(綠光)吸收的最少，波長小于390 nm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，學(xué)生以小組為單位細(xì)心觀察，發(fā)現(xiàn)了許多問題。

問題1：點樣處仍留有1條色素帶，把提取液進(jìn)行離心后再層析。兩組層析結(jié)果對比，推測原因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(xì)胞，不能隨著層析液擴(kuò)散，而堆積在點樣處。

問題2：有的學(xué)生利用紅楓葉進(jìn)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(xì)胞液流出，而且不溶解于有機(jī)溶劑，在層析時不會隨著層析液擴(kuò)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，色帶較窄，葉黃素幾乎沒有色帶。于是用同樣的提取液劃線再層析，再劃線，再層析，發(fā)現(xiàn)是由于實驗時劃線的次數(shù)較少，導(dǎo)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，也有的學(xué)生認(rèn)為可能是劃線前后位置不一致造成的。

問題5：問題4中的現(xiàn)象究竟是哪種情況造成的，我們能不能把這條色素帶剪下來單獨(dú)分析利用？查閱資料：利用高效液相色譜儀進(jìn)行色譜分析。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。

此外，“綠葉中色素的提取和分離”實驗，在完成規(guī)定的要求后，一般會剩余一些色素濾液。利用剩余的色素提取液進(jìn)行色素吸收光譜的探究是一個不錯的選擇。初中物理學(xué)習(xí)過，太陽光通過三棱鏡可以得到7種顏色的連續(xù)光譜。利用剩余的色素濾液探究色素主要吸收光譜實驗也是一件有趣和有意義的事情。在實踐操作中，如果效果不明顯可以對溶液進(jìn)行不同程度的稀釋或加強(qiáng)光照。

4 教學(xué)反思

“綠葉中色素的提取與分離”實驗的改進(jìn)和創(chuàng)新是實施素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的重要途徑之一。本節(jié)實驗課的教學(xué)體現(xiàn)“在體驗中成長，在探究中發(fā)展”這一教學(xué)理念。在方法上，采取分組實驗自主式探究、借用物理實驗儀器實驗、交流展示、查閱資料等方法，從而體現(xiàn)了“主動參與、樂于探究、合作交流”的新方法理念。實驗的精髓在于細(xì)心觀察發(fā)現(xiàn)問題，通過反復(fù)實驗解決問題，這就是創(chuàng)新的前提，在這個過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

實驗的進(jìn)步是從實驗操作中獲得的，上述的實驗改進(jìn)是筆者在查閱相關(guān)資料及實驗后的感悟。作為生物教師應(yīng)認(rèn)識到生物實驗在培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)中的重要地位。同時，要勇于創(chuàng)新，大膽實踐，發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力進(jìn)行探究性實驗,探索新型實驗?zāi)Ｊ健?/p>