對實驗《綠葉中色素的提取和別離》的改良作者姓名：寧衛(wèi)陽工作單位：東莞市常平中學：523570E-mail：對實驗《綠葉中色素的提取和別離》的改良摘要本文通過對此實驗的改良，旨在到達以下目的：優(yōu)化實驗方案，簡化實驗操作，使得色素的提取和別離效果更加明顯，提高學生的實驗操作技能，培養(yǎng)學生的環(huán)境保護意識和實驗創(chuàng)新能力等。關鍵詞色素的提取和別離實驗改良實驗《綠葉中色素的提取和別離》是人民教育出版社出版的高中生物必修1《分子與細胞》中的重點實驗，從2007年至今的5年中，廣東高考生物卷對此實驗已經進行過三次考查，可見此實驗的重要性。然而該實驗自編入人教版課本多年以來，對實驗的材料和操作步驟等根本上沒有做過修改。筆者結合多年的教學實踐和教師們的反映發(fā)現，即使完全按照課本所提供的材料和實驗方案進行標準操作，色素提取和別離的效果依然不甚理想，筆者認為主要是由以下幾個原因造成的：1.菠菜葉肉細胞的葉綠體中葉綠素的含量并不高。通過查閱“有機化學實驗〞教材中關于“菠菜葉中色素的提取、別離及鑒定〞實驗得知，菠菜葉肉細胞的葉綠體中主要含四種色素，分別是B-胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b，這四種色素的比例是2:1:3:1，根據此比例可知葉綠素所占的比例約為4/7，并沒有到達課本上所說的2/3，含量相對較少。而B-胡蘿卜素、葉綠素a所占比例分別是2/7、3/7，含量相對較高，這就是學生色素層析別離的結果為什么總是第二條帶〔葉綠素a〕及第四條帶〔胡蘿卜素〕比擬明顯而第一條帶〔葉綠素b〕和第三條帶〔葉黃素〕不明顯的原因所在。2.研磨過程中葉綠素被破壞。為什么這樣說呢？課本中安排的實驗操作是：稱取5g菠菜葉，剪碎后放入研缽，再向研缽中參加10ml無水乙醇等。根據我們多年的實驗教學實踐可知，即使用剪刀盡可能的剪碎〔而不是粉碎〕5g菠菜，而參加的10ml無水乙醇也根本無法將菠菜淹沒，也就是說，在研磨的過程中葉片幾乎都是暴露在空氣之中，葉綠素易被氧化分解且過濾后得到的濾液太少。假設參加無水乙醇過多，那么導致色素溶液濃度過小，紙層析別離的色素帶不明顯，所以這就是一個矛盾。3.色素別離的方法不甚合理。課本中濾紙條的制作、條形濾紙層析別離的方法、濾液細線的畫法尤其是毛細吸管的使用等都大大增加了學生操作的難度，使得色素別離的效果不理想以及實驗的成功率大大下降?；谝陨显虿⒔Y合自身多年的實驗教學實踐及實驗成功的經驗，對該實驗做了以下四個方面的改良：一、對實驗材料的改良1.實驗材料由菠菜改為“韭菜〞——→2.韭菜的優(yōu)勢：韭菜一年可收割多茬，材料易獲取；韭菜葉片肉質較厚，保水性好，可長時間保存而色素不易受到破壞；韭菜葉脈少，葉片細長，柔軟，纖維少，易粉碎；葉綠素含量高，層析得到的四條色素帶清晰明顯。二、對色素提取方法的改良1.把用“研缽研磨〞改成“攪拌機〞粉碎勻漿。查閱了各種生產色素提取的工藝，無一是用研缽研磨的方法，而幾乎都是用一種叫做“韋氏攪切器〞的粉碎設備。而這種設備我們實驗室無法使用，所以選擇了常見的“攪拌器或榨汁機〞替代?！?.攪拌機粉碎的優(yōu)點：不用加二氧化硅，無需使用尼龍布，攪拌機自行過濾出汁；攪拌機本身有蓋且密封性較好，降低了攪拌過程中無水乙醇揮發(fā)對環(huán)境的污染；大大縮短了提取色素的時間，攪拌機粉碎全過程只需30秒，同時也降低了色素被氧化破壞的程度，提高了色素提取液的濃度。三、對色素別離方法的改良1.將課本中的“條形濾紙層析法〞改成“燈芯法〞。→→具體改良如下：⑴所需材料儀器：圓形定性濾紙〔圓形濾紙直徑應略大于上圖中大培養(yǎng)皿的直徑〕、大小培養(yǎng)皿〔如上圖〕、脫脂棉線、回形針、鋼筆帽⑵“燈芯法〞層析別離的操作步驟①取實驗前經烘干機枯燥過的圓形定性濾紙一張，用回形針在濾紙正中央扎一個小孔。②吸取約1ml的色素提取液滴入到另一培養(yǎng)皿中，緩緩搖動培養(yǎng)皿，使色素提取液均勻覆蓋在培養(yǎng)皿底部。③約半分鐘后，待大局部酒精已揮發(fā)，將鋼筆帽扣在培養(yǎng)皿底部蘸取色素提取液，然后以圓形濾紙中央小孔為圓心，將鋼筆帽扣于其上，形成一個圓形色素圈，待枯燥后，重復上述做法3-5次。④取一根長度約3厘米的脫脂細棉線，一端打死結，穿過已畫有圓形色素帶的濾紙中央的小孔。⑤吸取約5ml層析液滴入圖示小培養(yǎng)皿中，將上述圓形濾紙蓋在培養(yǎng)皿上，脫脂棉線浸入層析液中，約兩分鐘后即可出現四圈清晰的同心圓色素帶。⑶“燈芯法〞層析別離的效果，如下列圖所示：2.上述改良的優(yōu)點：減少了層析液的使用量，降低了因層析液揮發(fā)對環(huán)境的污染及人體健康的危害；不再出現層析液沒及濾液細線而導致色素帶沒有或不清晰的現象；克服了畫濾液細線過程中經常出現的濾液細線不直、不細、不齊而引起的別離效果差的難題；運用“燈芯法〞別離色素，色素帶分層清晰，四種色素別離出鮮明的四個同心圓的色素環(huán)，效果顯著；此操作過程學生較易掌握，所需時間短，效果明顯，成功率高。四、對實驗課型的改良1.將“驗證性〞實驗改為“探究性〞實驗該實驗是一節(jié)驗證性實驗，課程標準的要求是通過實驗讓學生掌握葉綠體中色素的種類及色素提取和別離的根本操作流程。通過改為探究性實驗，不僅可以實現課程標準對本節(jié)課的要求，又可以激發(fā)學生的創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學生實驗探究的能力。2.探究實驗的大致做法如下：這里只對教學流程和課前準備過程做一個簡要的介紹【教學流程】課前準備→教師講授→學生分組實驗→分組匯報、互評→教師小結【課前準備】為了到達教學目標，突出教學重點，突破難點，提升實驗教學的有效性，課前必須做好相應的準備。⑴實驗課的教學過程中，學生的實驗探究過程是絕對的主體地位，教師應通過課前的充分準備，盡可能減少教師在實驗課堂中對時間的占用；⑵教師應做好多媒體課件：展示實驗原理、材料用具、操作流程、考前須知；⑶學生進行課前預習，了解實驗原理及實驗操作流程；⑷教師課前提供探究菜單〔如下表〕，作為學生選擇探究主題及分組的參考；探究的課題探究工程〔參考〕實驗流程組別成員組長材料實驗程序菠菜改良方案〔四種組合任選一種〕韭菜課本方案備注改良的實驗方案：見上述改良匯報內容層析濾紙粘貼處⑸學生根據教師提供的探究菜單，完成實驗主題的選擇、分組、制定實驗報告單等。所有的改良已經表達完成，但筆者仍然要強調的是，在這個實驗過程當中，濾液的提取是實驗成功的關鍵步驟，濾液的質量好壞與能否別離出四條色素帶及色素帶的清晰程度有著密切關系，筆者深知自己提供的提取及別離方案絕非最正確方案，“路漫漫其修遠兮，吾等一起去求索！〞