“叶绿体中色素提取和分离”实验课的案例及分析

在倡导教学形式和学习方式多样化，体现以学生发展为本的教学改革形势下，实验课的教学改革迫在眉睫。生物学实验并不是简单的教学辅助部分，它是学习生物学的主要手段，是培养学生能力，提高科学素养的有效途径。因此，必须考虑：怎样才能使学生在实验课中乐学、会学、学有所得。下面介绍作者在“叶绿体中色素提取和分离”实验课教学中的尝试和体会。

1         案例介绍

1.1 案例实施的背景   现行高二教材中本实验属验证性实验，教师在实验课之前布置了预习，并按传统教学方法要求学生根据实验步骤进行操作，但是在学生完成实验后，结果并不理想，很多学生的色素带出现颜色不明显；色素带不整齐，有重叠等情况，究其原因，主要是学生实验操作不规范造成的，然而令人担忧的是当老师追问“可能是哪些操作步骤出问题，会导致实验结果的不理想？”时，多数学生一问三不知，很显然，学生在做实验时，只是按照教材中的实验步骤，“依葫芦画瓢”，机械地完成实验任务而已，对实验步骤缺乏深入思考和有效反思，“只知其然，而不知其所以然”。

    要改变这种现状，必须解决以下几个问题：①要激发学生上实验课的兴趣，提高学习积极性，增强学生的主体意识；②要提高学生的自我监控意识，使学生对实验的各具体操作步骤能不断进行反思。③使学生深刻认识到生物学实验操作的准确性和规范性是得到正确实验结果的必要前提，提升学生的生物科学素养。

1.2  教学过程及分析    教师在认真学习和领会《高中生物课程标准》的基础上，结合学校和学生实际，创造性地进行了心得教学设计，并在平行班中加以实施。教学实施情如下：

（1）课前准备   ①教师：编制“自我监控”表（附录）；准备新鲜的菠菜叶，干燥的定性滤纸，烧杯，研钵，小玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，小试管，培养皿盖，量筒。天平，丙酮，层析液，二氧化硅，碳酸钙。②学生：进行课前预习；分组。

（2）创设问题情景   ①教师：展示实验结果，一条色素带颜色清晰、整齐、无明显重叠（理想）；另一条色素带颜色不明显、不整齐、有明显重叠（不理想）。提问：“为什么会出现不理想的实验结果，本实验的哪些操作步骤与之有关？” ②学生：相互讨论，但由于一时无法理清实验内容的内在逻辑性，因此难以确定问题的答案。

（3）明确监控目标及意义   ①教师：（发“自我监控”表）问题的答案就在学生的实际操作过程中，就在于这些实验操作的“准确度”的把握上，那么如何把握实验操作过程的“准确度”？就要求学生对实验操作的具体步骤进行自我监控，自我监控能力的培养也是提到学生自学能力和学习效率，掌握好各学科知识的重要前提。②学生：带着一种新奇感，饶有兴趣地去了解“自我监控”表中各项监控项目。

（4）引导学生实施“自我监控”学习   ①学生：按照“自我监控”表对各项监控项目进行实验操作的自我监控，并做好相应的实验记录。②教师：不断巡视，进行适当的指导。

（5）开展“协作式”探索   ①学生：以“自我监控”表作为重要的参考依据，以小组为单位，对实验结果成败的原因进行对照分析，明确问题症结的原因，并进一步验证。如有学生发现用棉线蘸取绿叶画滤液细线效果更好，马上向其他同学推广；也有的学生通过对照分析，认为自己的色素带颜色太浅的原因是研磨不够充分及研磨液过滤不彻底，则新的监控学习中调整研磨的程度，并且不用尼龙布过滤而直接用少许脱脂棉等操作加以验证。②教师：适当指导，并引导学生了解科学研究的一般过程：“实验观察—提出假设—验证假设”。

（6）反馈和评价   ①学生：以小组为单位反馈实验结果，实现小组间的资源共享。②教师：不管学生的协作式探索结果是否正确，教师都要予以适当鼓励。

2   教学反馈及反思

2.1   教学反馈   学生对实验教学的评价是考查实验教学效果的重要材料。因此该实验结束后，教师以座谈的形式进行了教学反馈调查，现将部分反馈整理如下：

    （1）学生甲：这种实验方式，不像以前那样简单，给我增加了难度，我无法从课本的操作步骤中找到明确的答案，有时甚至感到无从下手，但却使我产生挑战的兴趣，而且我也有信心去战胜困难！

对“叶绿体色素提取和分离”实验的一点改进

在人教版高中生物（必修）教材第一册的“叶绿体色素提取和分离”实验中，按教材所描述的实验方法和过程操作，实验效果并不理想，往往存在以下问题影响实验效果：（1）实验过程繁琐、操作复杂、耗时长；（2）绿叶还未充分研磨，加入的丙酮就以挥发的差不多了；（3）由于毛线吸管较细，学生操作时极易将其折断，增加了操作的难度和实验的成本；（4）用毛细吸管划出的滤液细线，线条粗细不均，影响层析效果。

针对上述问题，笔者对该实验的方法和步骤进行了一些改进，并做了大量的对照实验，获得了良好的实验效果。现将改进后的具体方法和步骤介绍如下，一边和各位同仁交流。

1           实验方法、步骤

1.1        提取绿叶中的色素

（1）       称取5g新鲜绿色叶片（如菠菜叶、胡萝卜叶等），剪碎，放入研钵中。

（2）       向研钵中加入少许二氧化硅和碳酸钙，将纸盖在研钵上，在纸的中心穿一个洞，将杵棒套入洞口中进行迅速充分的研磨。

（3）       研磨1-2min后（绿叶接近雨糊状时），向研钵中加入3ml丙酮，继续迅速充分的研磨约半分钟。

1.2   制备滤纸条   取一张干燥的定性滤纸，剪成长6cm，宽1cm的滤纸条，将滤纸条的一段剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线。

1.3   分离色素

      （1）用一干净的盖玻片，用其一端蘸取研磨液印在滤纸条的铅笔线上（操作时注意：盖玻片要始终与滤纸相垂直），待研磨液干后，再重复上述操作一次。

“叶绿体中色素的提取和分离”实验改进

一．实验原理：

色素提取原理：利用相似相溶原理，色素可以溶解于酒精、丙酮等有机溶剂中，形成色素液。

色素分离原理：由于四种色素在层析液的溶解度不同，因而四种色素在滤纸上的扩散速度也不同，从而将它们分离开来。

二、目的要求

1.初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法。

2.探索叶绿体中有几种色素。胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b随层析液在滤纸上扩散速度不同，可以分出四条色素带

三、重点与难点

重点：初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法和探索叶绿体中有几种色素。

难点：该实验中应注意的问题和培养学生独立实验的能力,掌握探究实验的方法。

四、对实验的几个地方进行的改进

1实验材料的改进：

用菠菜作为实验材料，易受季节性限制，此外，色素提取液呈黄绿色，色素带颜色浅，实验效果差。用韭菜，萝卜叶，蒿菜，天竺葵代替菠菜，所得到的实验效果很好，又可以克服菠菜因季节原因，难于取材。

2提取液的改进：

除丙酮外，也可用酒精（无水乙醇）替代，用量相同，结果大致相同；和酒精相比，丙酮有一定毒性，因而不妨换一下。

3过滤和制滤液的改进：

获取高浓度的色素提取液是该实验成功的一个关键环节。一般我们要求色素提取液呈墨绿色。为了得到墨绿色的色素提取液，我们可尝试取消漏斗基部放脱脂棉这一步，而用3～4层纱布包裹充分研磨过的绿叶，用4层纱布过滤，通过漏斗将汁液挤于试管中，将滤液收集到试管或小烧杯中备用。这样可以降低叶片含水量，从而提高叶绿体中色素的提取效率。实验证明，改进后较改进前实验效果明显。

将过滤用的尼龙布改为用棉花塞住漏斗口过滤，效果更好！

4分离色素的改进：

分离色素时教材中的条形纸层析法，据许多中学老师反映实验效果不很理想，存在的问题有:①采用毛细吸管吸取滤液，画线很难达到“细、匀、齐”的要求;②制备滤纸条时剪去两角，不容易把握;③层析液容易没及滤液细线。④条形纸很容易下滑⑤层析后容易出现色素带分离不够充分，或色素带分离过度而造成胡萝卜素在滤纸条上消失的现象。

另一种新的方法叫培养皿法  不用滤纸条，也不划滤液细线，而取直径为10cm的干燥圆形定性滤纸，用毛细吸管吸取色素滤液，在滤纸的中央点成圆形的色素斑，重复4～5次。然后取一枚缝衣针，穿一条细棉线，在棉线末端打个结，将针穿过滤纸上的色素斑中心，在距线结约4cm处剪断棉线。取直径l0cm的培养皿一套，向培养皿底中加入5ml层析液。把上述圆形滤纸扣在培养皿底上面，无线结的一面朝下，棉线则浸没在层析液中。再将培养皿盖盖在滤纸上。

采用该方法，可以看到色素随层析液由线结处向周围均匀扩散。因此得到的4条色素带呈同心环状，由内而外分别是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色，十分清晰。而且层析时，滤纸上的色素不会没及层析液中，点色素斑比划滤液细线容易得多，实验效果非常显著。结果证明：运用灯芯法分离色素，色素量大，分层清晰，四种色素分离出鲜明的四圈色素环，效果显著；操作过程较易掌握，失误较少。此实验方法关键有两点需注意：一是几次滴液体要在同一点上，否则不能形成圆环：二是要掌握好滴层析液的量和时间，否则会影响效果，甚至失败。

综述：

要求：教师具有较高的组织教学能力和启发教学的经验，教师要事先根据教学内容精心设疑，引导学生积极思考，独立研究，自行设计、完成实验，从而使学生加深对实验原理的理解，并在此基础上掌握和学会获得知识的科学方法。

优点：学生通过亲自参与实验的设计、操作、分析得出结论，学生经历了质疑、思考、分析、释疑等一系列思维加工过程，成为一个“发现者”。获得了成功感，学习兴趣极高。

不足：“探讨——实践”实验教学法适合于有一定的知识基础，已有一定的实验能力的高年级学生，教师既要敢于“放”（让学生自由讨论、动手实验）又要能够“收”（及时纠错、分析、总结），课堂纪律不好控制，很难保证在按时完成实验的前提下全面提高学生的素质。

反思和分析：

 (1 ) 这个实验可以作为验证实验处理，也可变为光合色素提取方法的探究实验

（2）教师的教育观念一定要转变与更新

（3）教师一定要注意学生的创新需要

（4）教师一定要努力实践

综合同学们对各步骤的改进，使实验的完成效果更好，体现了同学们无限的创造力！

第二篇：实验二 叶绿体中色素的提取和分离