经典实验《叶绿体中色素的提取和分离》

经典实验《叶绿体中色素的提取和分离》

唐维佳

探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。探究性实验教学注重引导学生在实验活动中亲自体验科学思维加工的过程，它属于过程性教学范畴。现阶段普通高中教材中，探究性实验的比例有显著增大。探究性实验教学不仅能够充分地调动学生学习的积极性和主动性，而且促进他们学会科学思维的方式和科学研究的方法，不仅有利于学生学习有关的科学知识，而且有利于培养学生的质疑能力，动手能力和创新意识，从而全面提高学生素质。

关键词：探究性实验培养学生动手能力

一、探究性实验在生物课堂中的实施过程

以全日制普通高中《生物》教材中的实验“叶绿体中色素的提取和分离”①为例，谈谈在生物课堂中实施探究性实验教学的具体过程。

首先，提出问题。教师结合教学内容，由教师提出问题或者引导学生在学习过程中遇到的问题，确立实验要探究的方向或题目，这是开展探究性实验的前提。

第二，问题的论证。对问题出现的可能原因和可能产生的结果进行猜想和预测，同学之间进行相互交流和探讨，理清问题解决的基本思路，这是进行探究性实验的基础。

第三，制订实验方案。设计实验方案是开展探究性实验最关键的一步，方案设计的优劣往往决定了实验研究的方向和问题的解决能否成功。由于探究是以实验为手段，所以应该从以下七个方面去考虑：试验中用到什么原理；可能存在哪些实验方案；实验过程中的实验条件需要如何控制；实验过程中可能出现什么问题；实验过程中的意外事故如何处理；如何处理实验结果以得到实验结论；实验过程小组人员的分工等。当然不一定在每个实验中都要考虑以上所有内容，而应该根据实验的具体情况和需要来制订。

第四，开展实验。按照实验方案中规定的操作，注意事项，小组成员的分工展开实验探究。实验过程中应该注意实验的事实理论、实验现象、实验数据、实验结果、实验中的异常等内容。

最后，实验结果的整理和处理，对收集到的实验结果进行研究、讨论、分析、综合等处理，初步得出结论。在此基础上总结出本次探究性实验的完成效果及实验教训。

二、探究性实验案例

（一）题目：叶绿体中色素的提取和分离

（二）实验原理：1.叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素；2.层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂，叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，这样叶绿体中的色素就在扩散过程中分离出来。

（三）实验步骤：绿色叶片5克。剪碎放入研钵，加少量二氧化硅和碳酸钙、5毫升丙酮，迅速、充分研磨成匀浆。在干燥的滤纸条上划一细线，待滤液干后再次划线，重复2，3次，然后放入层析液中进行层析。

（四）具体探究过程见附表：

探究环节

实验活动过程

提出问题

教师创设情景：是否所有的绿色叶片都适用于提取叶绿体中的色素呢？

学生思考提出的问题有：1.用5毫升丙酮来提取5克绿色叶片的色素是不是最佳比例；2.划线二三次是否能保证滤纸条上有足够量的色素，是否能保证分离的清晰度；3.毛细吸管很容易破裂，而滤纸条相对比较粗糙，因此用毛细吸管作为划线工具是否最合适

问题论证

学生讨论，认为可采取分组；对比实验来进行探究。

制订方案

学生研究、交流、设计实验方案。针对交流情况，学生分成4大组，每大组在各分成四小组，分别进行实验。

第一大组：采用不同的叶片分别进行研磨，获取色素提取液，探究叶片不同对实验的影响，其余实验材料、试剂与步骤均按照书本内容。选择的材料有：菠菜叶、青菜叶、大豆叶、冬青叶。

第二大组：探究菠菜叶片与丙酮的量的比例不同对实验结果的影响，其余实验材料、试剂与步骤均按照书本内容。选择的试剂比例有：10克菠菜叶与5毫升丙酮结合、10克菠菜叶与10毫升丙酮结合、5克菠菜叶与5毫升丙酮结合、5克菠菜叶与10毫升丙酮结合。

第三大组：探究对滤纸的划线次数不同对实验结果的影响，其余实验材料、试剂与步骤均按照书本内容。选择的划线次数有：3次、5次、7次、10次等。

第四大组：探究对滤纸条的划线工具的不同对实验结果的影响，其余实验材料、试剂与步骤均按照书本内容。选择的工具有：毛细吸管、载玻片、滤纸条折线、铅笔等。

开展实验

小组分工合作，开展实验探究，教师参与、观察、指导。

得出结论

第一大组结论：使用菠菜叶层析出的色素带效果较好。分析原因：菠菜叶片中的叶绿体多，色素相应也多，细胞壁相对薄，易研磨。冬青叶虽然色素较多，但是由于细胞壁较厚，往往不容易研磨充分，色素也就不能充分地从叶绿体中释放出来。

第二大组结论：10克菠菜叶与10毫升丙酮结合，层析出的色素带分层比较清晰。分析原因：10克菠菜叶与5毫升丙酮结合，由于丙酮易挥发，导致提取液量过少，色素不能溶解充分；5克菠菜叶与5毫升丙酮结合也是由于丙酮量过少导致同样的结果；而5克菠菜叶与10毫升丙酮组合虽然色素充分溶解出来了，但相对而言色素浓度低导致色素带太浅。

第三大组结论：划线次数5次时效果最佳。分析原因：划线3次，滤纸条上色素较少，层析出的色素带颜色较浅；而超过7次，由于色素过多，往往会使层析出的色素带混在一起，尤其是叶绿素a和叶绿素b。

第四大组结论：直接采用载玻片的一侧蘸取滤液压在滤纸条上效果较好。分析原因：此方法不仅节省实验时间，而且滤液细线达到了细、齐、直的要求。用毛细吸管划出的色素容易在两边堆积而中间较少；铅笔很难蘸上滤液；而折纸法获得的色素带太粗不美观。

三、对探究性实验的一些体会

通过实施探究性实验来培养学生创新精神和创新能力，实现“真正把学生当成课堂的主人，变成对问题进行研究的主人，变学生被动地接受知识为主动地去探究知识的提出、发生、发展和过程、结论等”。教师首先要更新教育理念，重新调整自己在教学过程中的角色，把学生置于学习的主体地位上，积极创设能够引导学生主动参与的教学环境。这就对教师提出看更高的要求。面临如何更有效地培养学生把握探究实验的切入点的困惑。我觉得：

首先、把握生物探究实验的切入点是解决问题的关键，也是设计探究实验的难点，需要培养学生认真分析题目所给的各种条件和情景因素，又要严格遵循科学实验的基本原理，做好探究实验的设计，只有这样才有利于学生容易找到探究实验的切入点。

其次、把握生物探究实验的科学性，应包括原理是科学的，过程是科学的，结论是科学的。为了保证实验的科学性，一定要保证实验条件的一致性和严谨性，任何一个环节不正确，实验就没有说服力了。

第三、把握好探究实验的合理性，包括探究实验的过程要合理、程序要合理、步骤要合理。因为给学生的实验是开放性的，不同学生的探究方案可能不一样，因此尤其要加强实验合理性的强化练习。这样充分发挥了学生的主观能动性，培养的学生科学的思维方法，对推动素质教育是有好处的。

第四、把握探究实验的实用性，任何探究性实验的目的是通过实验全过程得出一个科学的正确结论，要求实验过程简单和实验现象明显，能说明问题就符合要求。

总之，探究性实验是一个全新的课题，怎样使学生在短时间内掌握其方法，均在积极探索之中，但实验总的基本原则是不变的。就是要把科学性、合理性、实用性、严谨性、一致性、可重复性等有机结合起来，探究性实验可多样化。要打破定势，使学生的思维具有开放性，体现出创新意识和创新能力。从而促进学生的思维的发展和创新能力的培养。因此在生物教学中必须大胆地去探索尝试丰富生物教学内容和形式，实施素质教育。

参考文献：人民教育出版社生物室编著，全日制普通高级中学生物教科书