王磊

高中生物必修課程中，有一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)，即“綠葉中色素的提取和分離”。歷年來，無論是在測試學(xué)業(yè)水平，還是在高考試題中，此實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的概率都較高。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也為了讓學(xué)生更好地理解光合作用，了解色素的種類及顏色，必須把“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)做好。

通過此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅掌握了提取和分離色素的具體方法，同時(shí)對(duì)綠葉中每個(gè)顏色的色素及色素的種類都有了很好的了解。通過這些實(shí)驗(yàn)，我們可以對(duì)教學(xué)方案進(jìn)行改進(jìn)，即實(shí)驗(yàn)讓我們了解簡單的過程，找出實(shí)驗(yàn)失敗原因，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)的方案。

一、改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)原型及其效果

首先，關(guān)于提取綠葉中的色素的實(shí)驗(yàn)步驟在教材中是這樣操作的：稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中，將無水乙醇10ml、碳酸鈣和二氧化硅少許加入，然后研磨，要快速充分。研磨后，過濾研磨液，將濾液收集在密封試管中。但在實(shí)際的教學(xué)中，我們可以看到它的不足：不同的季節(jié)，新鮮綠葉有較高的含水量，由于水分較多，有機(jī)溶劑的濃度較低，色素提取濃度較低，減少了色素溶解量。因此，教材中，將5g綠葉稱取，無水乙醇10ml加入，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)材料的浪費(fèi)，加之瑣碎的過濾過程，還會(huì)使色素大量流失。

因此，我們可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：將10ml綠葉稱取，剪碎，放入研缽中，放入碳酸鈣少許，再將無水乙醇10 ml加入，然后研磨，要快速充分，在試管中迅速加入研磨濾液，試管口及時(shí)用塞子塞嚴(yán)。實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)后，有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是無水乙醇的揮發(fā)少了，因?yàn)檠心ミ^濾器的使用將研磨的時(shí)間大幅度減少；二是試劑的使用節(jié)省了，二氧化硅未加入；三是實(shí)驗(yàn)簡單了，因?yàn)椤斑^濾”這一實(shí)驗(yàn)步驟被省去。

其次，教材中關(guān)于制備濾紙條的過程是：把干燥定性濾紙一端剪去兩個(gè)小角，并在距這端1cm處用鉛筆畫一條橫線。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，不難發(fā)現(xiàn)較煩瑣的用鉛筆畫的線。

與教材中的實(shí)驗(yàn)規(guī)定比較，我們可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：距離濾紙條一端lcm處將其對(duì)折，形成折痕后，在這端將兩個(gè)小角剪去。

再次，分離綠葉中的色素實(shí)驗(yàn)教材中規(guī)定：在試管中倒進(jìn)層析液適量，在層析液中輕輕地插入濾紙條，然后蓋好培養(yǎng)皿。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，不難發(fā)現(xiàn)在層析液中插入的濾紙條靠燒杯壁很近，層析液在層析時(shí)揮發(fā)得很快，在層析液中色素容易溶解。

與教材中的實(shí)驗(yàn)規(guī)定比較，我們可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：用刀將一個(gè)形狀為圓形的硬塑料片中間劃三條縫隙，作用主要是夾濾紙條，在塑料片縫隙中，夾入干燥好的濾紙條，將層析液適量加入到層析器中，在層析液中插入濾紙條。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)可以清晰地看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：四條色素帶在濾紙條上明顯地區(qū)分開，從下到上依次為：黃綠色，藍(lán)綠色，黃色，橙黃色，即：葉綠素b，葉綠素a，葉黃素，胡蘿卜素。通過更改實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性得到提高，不僅如此，生物學(xué)科研的基本原則也得到了很好的體現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生真實(shí)清晰地看到了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶也更加深刻。為了讓學(xué)生對(duì)生物更有興趣，使學(xué)生對(duì)生物知識(shí)可以更好地理解并且掌握，需要將教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)得更加生動(dòng)，這樣，學(xué)生的科學(xué)思維才能得到啟迪。有了科學(xué)的方法，學(xué)生的態(tài)度和價(jià)值觀也會(huì)隨之科學(xué)起來，生物學(xué)和學(xué)生得以共同發(fā)展。

二、對(duì)實(shí)驗(yàn)選擇失敗中的材料進(jìn)行討論

對(duì)失敗的實(shí)驗(yàn)，我們要進(jìn)行總結(jié)，其實(shí)有的實(shí)驗(yàn)不能順利地完成，甚至完全失敗，有很多的原因，其中選取實(shí)驗(yàn)材料不當(dāng)是原因之一。在對(duì)材料的選擇上，首先要選擇相對(duì)簡單的實(shí)驗(yàn)材料，一般是選擇數(shù)量多、常見、容易取得的葉子；再次，色素的提取液濃度要高。在抽提色素實(shí)驗(yàn)所需的研磨材料中，應(yīng)選擇細(xì)胞水分少且深綠色的葉子，即表面沒有或少有蠟質(zhì)層。在某些植物的綠葉中，都有較高的有機(jī)酸含量，由于葉綠素性質(zhì)很不穩(wěn)定，若細(xì)胞破裂，葉綠素中的鎂就會(huì)被細(xì)胞液內(nèi)有機(jī)酸中的氫所取代，成為去鎂葉綠素，顏色為褐色，從而對(duì)色素進(jìn)行了破壞。對(duì)于去鎂反應(yīng)的發(fā)生可進(jìn)行防止，因?yàn)橛袡C(jī)酸可以被碳酸鈣中和，但若碳酸鈣的中和作用小于有機(jī)酸的含量，葉綠素被大量破壞的情況也會(huì)發(fā)生。例如，研磨后的筒篙、香菜葉都會(huì)出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，且比較明顯，所以在實(shí)驗(yàn)中，這類綠葉就不能使用。在教材中，提取和分離色素，選擇的實(shí)驗(yàn)材料一般為菠菜。在實(shí)際操作中，有很多因素會(huì)造成提取液對(duì)色素的抽提效率降低，對(duì)層析產(chǎn)生不利影響。比如，菠菜不一定新鮮，葉片內(nèi)有過高的含水量，葉片表面有水珠等因素。在提取及分離色素效果對(duì)比的資料中顯示，采用新鮮葉片沒有采用脫水葉片對(duì)比效果好。我們通過對(duì)上述情況進(jìn)行多次的比較發(fā)現(xiàn)，對(duì)葉菜的選擇上，韭菜和三葉草較為合適，取得較容易且價(jià)格不高。在進(jìn)一步進(jìn)行選擇時(shí)，發(fā)現(xiàn)三葉草更具實(shí)驗(yàn)價(jià)值。三葉草比較常見，是一種草坪綠化植物，取得較容易，三葉草有較長的生長周期，除去隆冬和早春時(shí)節(jié)，其他季節(jié)可隨時(shí)取用。另外，三葉草本身具有較發(fā)達(dá)的葉肉組織，肥厚的葉肉，濃綠的顏色，且含水量較少，色素含量較高，會(huì)出現(xiàn)色彩鮮艷的4條色素帶。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后的教學(xué)設(shè)計(jì)問題

在教學(xué)中，“提取和分離綠葉中的色素”實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是：對(duì)葉綠體中的色素提取和分離進(jìn)行探索。在學(xué)習(xí)葉綠體的結(jié)構(gòu)和光合作用時(shí)，此知識(shí)點(diǎn)與其緊密相關(guān)，因此，“提取和分離綠葉中的色素”實(shí)驗(yàn)非常重要。

1. 在探索中學(xué)生疑問的提出。

教材中，具體的實(shí)驗(yàn)在上一節(jié)實(shí)驗(yàn)課時(shí)已經(jīng)完成。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生的興趣都很濃厚，做完實(shí)驗(yàn)后，也出現(xiàn)了很多問題。比如實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生不能完全理解實(shí)驗(yàn)的過程，也有的學(xué)生做出的實(shí)驗(yàn)效果不明顯，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不理想。其中，各色素帶的帶寬不均勻，色素帶重疊不能分開等問題比較突出。學(xué)生對(duì)其進(jìn)行分析后，有一些改進(jìn)的方法提出。比如：（1）能否將其他綠色植物的葉片作為實(shí)驗(yàn)材料？ （2）對(duì)葉綠體中色素進(jìn)行分離時(shí)，分離色素用圓形濾紙，用四氯化碳代替層析液的配制，實(shí)驗(yàn)的效果會(huì)相同嗎？學(xué)生有了這些疑問，教師可利用一節(jié)實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)物品準(zhǔn)備好，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、探索，以解答心中的疑問。

2. 教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

為了將學(xué)生觀察、選擇、判斷、分析等思維能力進(jìn)一步提高，需要通過實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生存在的一些困惑和疑問進(jìn)行解決，對(duì)科學(xué)探索的一般方法和過程進(jìn)行學(xué)習(xí)，是教學(xué)的重點(diǎn)。學(xué)生動(dòng)手操作過程中不規(guī)范、準(zhǔn)確性較低是教學(xué)的難點(diǎn)。

3. 教學(xué)過程。

課前準(zhǔn)備：根據(jù)每個(gè)班學(xué)生的具體情況、學(xué)生對(duì)問題的提出總結(jié)等將學(xué)生分組。一般是將學(xué)生分為三個(gè)大組，再將每個(gè)大組分為四個(gè)小組，設(shè)定每個(gè)小組的人數(shù)為5人，選取一個(gè)大組的組長，一個(gè)小組的組長。根據(jù)學(xué)生提出的困惑和問題，選出本組的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每個(gè)大組中的四個(gè)小組做出的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是相同的。每個(gè)小組都要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目記錄表的填寫，在實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的情況，進(jìn)行原因分析，小組成員一同查閱資料，共同討論，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)提出指導(dǎo)意見。

實(shí)驗(yàn)過程：小組成員在小組長帶領(lǐng)下，按照上節(jié)課學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)原理、步驟進(jìn)行模擬，將已設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)，有序安靜地進(jìn)行，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出后，在小組間共同分析交流。各個(gè)小組及各個(gè)大組的同學(xué)相互討論，并找出優(yōu)點(diǎn)和不足。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，一定要將器材整理好。

4. 教學(xué)評(píng)價(jià)。

提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，幫助學(xué)生選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)并讓學(xué)生親自實(shí)踐，在課堂上，提高了學(xué)生的主動(dòng)參與性，將師生互動(dòng)調(diào)動(dòng)起來，雙向交流。尊重學(xué)生，讓學(xué)生自我思考，自我探索，自我表現(xiàn)的心理需求得到了充分的滿足。這是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的理論分析和具體實(shí)驗(yàn)過程的操作，培養(yǎng)了學(xué)生的思維邏輯性。對(duì)掌握知識(shí)的評(píng)價(jià)，解決問題的能力的評(píng)價(jià)等，是教學(xué)中對(duì)教師的主要評(píng)價(jià)。是否了解實(shí)驗(yàn)所用藥品的性質(zhì)和作用，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理是否真正理解是教學(xué)中主要的學(xué)生自我評(píng)價(jià)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中，同伴對(duì)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，其他同學(xué)做的實(shí)驗(yàn)是否完美，如何操作實(shí)驗(yàn)等是教學(xué)中主要的學(xué)生互評(píng)內(nèi)容。