葉綠體中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)課案例及總結(jié)

1、“葉綠體中色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)課的案例及分析在倡導(dǎo)教學(xué)形式和學(xué)習(xí)方式多樣化， 體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本的教學(xué)改革形勢下， 實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革迫在眉睫。 生物學(xué)實(shí)驗(yàn)并不是簡單的教學(xué)輔助部分， 它是學(xué)習(xí)生物學(xué)的主要手段， 是培養(yǎng)學(xué)生能力，提高科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。因此，必須考慮：怎樣才能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中樂學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)有所得。下面介紹作者在“葉綠體中色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的嘗試和體會(huì)。1 案例介紹案例實(shí)施的背景現(xiàn)行高二教材中本實(shí)驗(yàn)屬驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)， 教師在實(shí)驗(yàn)課之前布置了預(yù)習(xí)， 并按傳統(tǒng)教學(xué)方法要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作， 但是在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后， 結(jié)果并不理想， 很多學(xué)生的色素帶出現(xiàn)顏色不明顯；色素帶不整

2、齊， 有重疊等情況，究其原因， 主要是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范造成的， 然而令人擔(dān)憂的是當(dāng)老師追問 “可能是哪些操作步驟出問題， 會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不理想？” 時(shí)， 多數(shù)學(xué)生一問三不知， 很顯然， 學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)， 只是按照教材中的實(shí)驗(yàn)步驟， “依葫蘆畫瓢”，機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)而已，對實(shí)驗(yàn)步驟缺乏深入思考和有效反思， “只知其然，而不知其所以然”。要改變這種現(xiàn)狀， 必須解決以下幾個(gè)問題： 要激發(fā)學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的興趣， 提高學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)； 要提高學(xué)生的自我監(jiān)控意識(shí)， 使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的各具體操作步驟能不斷進(jìn)行反思。使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和規(guī)范性是得到正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的必要前 提，

3、提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)過程及分析 教師在認(rèn)真學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì) 高中生物課程標(biāo)準(zhǔn) 的基礎(chǔ)上， 結(jié)合學(xué)校和學(xué)生實(shí)際，創(chuàng)造性地進(jìn)行了心得教學(xué)設(shè)計(jì)，并在平行班中加以實(shí)施。教學(xué)實(shí)施情如下：(1)課前準(zhǔn)備教師：編制“自我監(jiān)控”表(附錄)；準(zhǔn)備新鮮的菠菜葉，干燥的定性濾紙，燒杯，研缽，小玻璃漏斗，尼龍布，毛細(xì)吸管，剪刀，小試管，培養(yǎng)皿蓋，量筒。天平，丙酮，層析液，二氧化硅，碳酸鈣。學(xué)生：進(jìn)行課前預(yù)習(xí)；分組。(2)創(chuàng)設(shè)問題情景 教師：展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，一條色素帶顏色清晰、整齊、無明顯重疊(理想)；另一條色素帶顏色不明顯、不整齊、有明顯重疊(不理想)。提問：“為什么會(huì)出現(xiàn)不理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)的哪些操作步驟與之有

4、關(guān)？ ”學(xué)生：相互討論，但由于一時(shí)無法理清實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的內(nèi)在邏輯性，因此難以確定問題的答案。(3)明確監(jiān)控目標(biāo)及意義教師：(發(fā)“自我監(jiān)控”表)問題的答案就在學(xué)生的實(shí)際 操作過程中，就在于這些實(shí)驗(yàn)操作的“準(zhǔn)確度”的把握上，那么如何把握實(shí)驗(yàn)操作過程的“準(zhǔn)確度” ？就要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作的具體步驟進(jìn)行自我監(jiān)控， 自我監(jiān)控能力的培養(yǎng)也是提到學(xué)生自學(xué)能力和學(xué)習(xí)效率，掌握好各學(xué)科知識(shí)的重要前提。學(xué)生：帶著一種新奇感，饒有興趣地去了解“自我監(jiān)控”表中各項(xiàng)監(jiān)控項(xiàng)目。(4)引導(dǎo)學(xué)生實(shí)施“自我監(jiān)控”學(xué)習(xí)學(xué)生：按照“自我監(jiān)控”表對各項(xiàng)監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的自我監(jiān)控，并做好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄。教師：不斷巡視，進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。(

5、5)開展“協(xié)作式”探索學(xué)生：以“自我監(jiān)控”表作為重要的參考依據(jù)，以小組為單位，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果成敗的原因進(jìn)行對照分析，明確問題癥結(jié)的原因，并進(jìn)一步驗(yàn)證。 如有學(xué)生發(fā) 現(xiàn)用棉線蘸取綠葉畫濾液細(xì)線效果更好， 馬上向其他同學(xué)推廣； 也有的學(xué)生通過對照分析， 認(rèn)為自己的色素帶顏色太淺的原因是研磨不夠充分及研磨液過濾不徹底， 則新的監(jiān)控學(xué)習(xí)中調(diào)整研磨的程度，并且不用尼龍布過濾而直接用少許脫脂棉等操作加以驗(yàn)證。教師：適當(dāng)指導(dǎo)，并引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)研究的一般過程：“實(shí)驗(yàn)觀察提出假設(shè)驗(yàn)證假設(shè)”。(6)反饋和評(píng)價(jià)學(xué)生：以小組為單位反饋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)小組間的資源共享。教師：不管學(xué)生的協(xié)作式探索結(jié)果是否正確，教師都要予以適

6、當(dāng)鼓勵(lì)。2 教學(xué)反饋及反思教學(xué)反饋學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)是考查實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的重要材料。 因此該實(shí)驗(yàn)結(jié)束后， 教師以座談的形式進(jìn)行了教學(xué)反饋調(diào)查，現(xiàn)將部分反饋整理如下：（ 1）學(xué)生甲：這種實(shí)驗(yàn)方式，不像以前那樣簡單，給我增加了難度，我無法從課本的操作步驟中找到明確的答案， 有時(shí)甚至感到無從下手， 但卻使我產(chǎn)生挑戰(zhàn)的興趣， 而且我也有信心去戰(zhàn)勝困難！對“葉綠體色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)的一點(diǎn)改進(jìn)在人教版高中生物（必修）教材第一冊的“葉綠體色素提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，按教材所描述的實(shí)驗(yàn)方法和過程操作，實(shí)驗(yàn)效果并不理想，往往存在以下問題影響實(shí)驗(yàn)效果：（1）實(shí)驗(yàn)過程繁瑣、操作復(fù)雜、耗時(shí)長；（ 2 ）綠葉還未充分研磨

7、，加入的丙酮就以揮發(fā)的差不多了；（3）由于毛線吸管較細(xì)，學(xué)生操作時(shí)極易將其折斷，增加了操作的難度和實(shí)驗(yàn)的成本；（4）用毛細(xì)吸管劃出的濾液細(xì)線，線條粗細(xì)不均，影響層析效果。針對上述問題，筆者對該實(shí)驗(yàn)的方法和步驟進(jìn)行了一些改進(jìn)，并做了大量的對照實(shí)驗(yàn)，獲得了良好的實(shí)驗(yàn)效果?，F(xiàn)將改進(jìn)后的具體方法和步驟介紹如下，一邊和各位同仁交流。1 實(shí)驗(yàn)方法、步驟1.1 提取綠葉中的色素（ 1） 稱取5g 新鮮綠色葉片（如菠菜葉、胡蘿卜葉等），剪碎，放入研缽中。（ 2） 向研缽中加入少許二氧化硅和碳酸鈣，將紙蓋在研缽上，在紙的中心穿一個(gè)洞，將杵棒套入洞口中進(jìn)行迅速充分的研磨。（ 3） 研磨1-2min后（綠葉接近雨糊

8、狀時(shí)），向研缽中加入 3ml 丙酮，繼續(xù)迅速充分的研磨約半分鐘。制備濾紙條取一張干燥的定性濾紙，剪成長 6cm,寬1cm的濾紙條，將濾紙條的一段剪去兩角，并在距這一端1cm 處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。分離色素（ 1）用一干凈的蓋玻片，用其一端蘸取研磨液印在濾紙條的鉛筆線上（操作時(shí)注意：蓋玻片要始終與濾紙相垂直），待研磨液干后，再重復(fù)上述操作一次?！叭~綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)一實(shí)驗(yàn)原理：色素提取原理：利用相似相溶原理，色素可以溶解于酒精、丙酮等有機(jī)溶劑中，形成色素液。色素分離原理： 由于四種色素在層析液的溶解度不同， 因而四種色素在濾紙上的擴(kuò)散速度也不同，從而將它們分離開來。二、目的要求1

9、. 初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法。2.探索葉綠體中有幾種色素。胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素 a、葉綠素b隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，可以分出四條色素帶三、重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法和探索葉綠體中有幾種色素。難點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問題和培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的能力 , 掌握探究實(shí)驗(yàn)的方法。四、對實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)地方進(jìn)行的改進(jìn)1 實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)：用菠菜作為實(shí)驗(yàn)材料，易受季節(jié)性限制，此外，色素提取液呈黃綠色，色素帶顏色淺，實(shí)驗(yàn)效果差。用韭菜，蘿卜葉，蒿菜，天竺葵代替菠菜，所得到的實(shí)驗(yàn)效果很好，又可以克服菠菜因季節(jié)原因，難于取材。2 提取液的改進(jìn)：除丙酮外，也可用酒精（無水乙醇）替

10、代，用量相同，結(jié)果大致相同；和酒精相比，丙酮有一定毒性，因而不妨換一下。3 過濾和制濾液的改進(jìn)：獲取高濃度的色素提取液是該實(shí)驗(yàn)成功的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 一般我們要求色素提取液呈墨綠色。 為 了得到墨綠色的色素提取液，我們可嘗試取消漏斗基部放脫脂棉這一步，而用34層紗布包裹充分研磨過的綠葉， 用 4 層紗布過濾， 通過漏斗將汁液擠于試管中， 將濾液收集到試管或小燒杯中備用。這樣可以降低葉片含水量，從而提高葉綠體中色素的提取效率。 實(shí)驗(yàn)證明， 改進(jìn)后較改 進(jìn)前實(shí)驗(yàn)效果明顯。將過濾用的尼龍布改為用棉花塞住漏斗口過濾，效果更好！4 分離色素的改進(jìn)：分離色素時(shí)教材中的條形紙層析法，據(jù)許多中學(xué)老師反映實(shí)驗(yàn)效果

11、不很理想，存在的問題有: 采用毛細(xì)吸管吸取濾液，畫線很難達(dá)到“細(xì)、勻、齊”的要求 ；制備濾紙條時(shí)剪去兩角，不容 易把握；層析液容易沒及濾液細(xì)線。條形紙很容易下滑層析后容易出現(xiàn)色素帶分離不夠充分，或色素帶分離過度而造成胡蘿卜素在濾紙條上消失的現(xiàn)象。另一種新的方法叫培養(yǎng)皿法不用濾紙條，也不劃濾液細(xì)線，而取直徑為 10cm 的干燥圓形定性濾紙，用毛細(xì)吸管吸取色素濾液，在濾紙的中央點(diǎn)成圓形的色素斑，重復(fù)45次。然后取一枚縫衣針，穿一條細(xì)棉線，在棉線末端打個(gè)結(jié)，將針穿過濾紙上的色素斑中心，在距線結(jié)約 4cm處剪斷棉線。取直徑l0cm 的培養(yǎng)皿一套，向培養(yǎng)皿底中加入 5ml 層析液。把上述圓形濾紙扣在培養(yǎng)

12、皿底上面，無線結(jié)的一面朝下，棉線則浸沒在層析液中。再將培養(yǎng)皿蓋蓋在濾紙上。采用該方法， 可以看到色素隨層析液由線結(jié)處向周圍均勻擴(kuò)散。 因此得到的4 條色素帶呈同心環(huán)狀，由內(nèi)而外分別是黃綠色、藍(lán)綠色、黃色和橙黃色，十分清晰。而且層析時(shí)，濾紙上的色素不會(huì)沒及層析液中，點(diǎn)色素斑比劃濾液細(xì)線容易得多，實(shí)驗(yàn)效果非常顯著。 結(jié)果證明： 運(yùn)用燈芯法分離色素，色素量大，分層清晰，四種色素分離出鮮明的四圈色素環(huán)，效果顯著；操作過程較易掌握，失誤較少。此實(shí)驗(yàn)方法關(guān)鍵有兩點(diǎn)需注意： 一是幾次滴液體要在同一點(diǎn)上，否則不能形成圓環(huán)：二是要掌握好滴層析液的量和時(shí)間，否則會(huì)影響效果，甚至失敗。綜述：要求： 教師具有較高的組織教學(xué)能力和啟發(fā)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)， 教師要事先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容精心設(shè)疑， 引 導(dǎo)學(xué)生積極思考，獨(dú)立研究，自行設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)，從而使學(xué)生加深對實(shí)驗(yàn)原理的理解，并在此基礎(chǔ)上掌握和學(xué)會(huì)獲得知識(shí)的科學(xué)方法。優(yōu)點(diǎn)： 學(xué)生通過親自參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作、分析得出結(jié)論，學(xué)生經(jīng)歷了質(zhì)疑、思考、分析、釋疑等一系列思維加工過程，成為一個(gè)“發(fā)現(xiàn)者”。獲得了成功感，學(xué)習(xí)興趣極高。不足： “探討實(shí)踐”實(shí)驗(yàn)教學(xué)法適合于有一定的知識(shí)基礎(chǔ)， 已有一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ母吣昙?jí)學(xué)生，教師既要敢于“放”