人教版(第二版)必修一第五章第四节“能量之源——光合作用”

《绿叶中色素的提取和分离》实验的

改进与拓展

山西省晋中市榆社县榆社中学马翠芬

一、使用教材

人教版（第二版）必修一第五章第四节“能量之源——光合作用”。

二、实验材料

实验材料：新鲜菠菜叶、梧桐绿叶和黄叶、新鲜胡萝卜

实验仪器：研钵、榨汁机、粉碎机、剪刀、天平、量筒、干燥的定性滤纸、试管、试管架、脱脂棉、漏斗、载玻片、盖玻片、培养皿、烧杯、毛细吸管、粉笔、棉塞、钢笔、尺子、一次性透明饭盒、小刀、药勺、尼龙布、光盘、纸盒、激光笔、滤色片、比色皿、LED灯实验试剂：无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅、层析液

三、实验改进与创新要点

（一）对实验教学方法的改进

1.组织学生查阅资料，对实验改进与创新，并设计实验改进方案，将验证性实验转变为探究性实验，学生成为学习和探究的主体，老师作为辅助作用，只是引导和启发，激发学生的探究兴趣和引导学生不断思考和探究；

2.本实验除了对色素的提取和分离进行了研究，还进行了发散性思维的培养，目的是培养学生不断探究的精神和知识迁移的能力；

3.实验后组织学生依据评价量化表进行学生自评、互评和教师的点评，实现“以评价促发展的目的”。

（二）对实验装置的改进

1.色素提取方法的改进与创新

利用榨汁取液法提取的色素更鲜绿、浓度更高，经过多次重复和对比发现榨汁取液法提取色素更充分，它还可缩短提取时间，扩大选材范围，任意叶片都可以选择探究。因此对色素的提取方法进行了改进与创新，将教材介绍的研磨过滤法提取色素改进为榨汁机提取色素。

榨汁机提取色素的具体操作过程：先将绿叶和适量碳酸钙加入榨汁机、开机搅拌数秒、收集汁液加入无水乙醇制得提取液。

2．滤液细线画线方法的改进与创新

通过不断的探究，发现利用钢笔沿尺子进行画线效果好，可获得细直齐的滤液细线，而

且能反复使用，可实现多次重复画线。因此将教材介绍的毛细吸管画滤液细线改进为钢笔画滤液细线。

3.层析装置的改进和创新

利用密闭纸层析装置进行色素的分离不仅可实现多个滤纸条悬垂式层析，滤纸条间还不会发生相互接触和贴壁；在层析时还可随时插入或取出滤纸条；一次性饭盒易获得，可节约资源、保护环境。因此将教材介绍的“烧杯和培养皿”装置改进为“密闭纸层析”装置。

密闭纸层析装置由两部分构成：带孔且能固定滤纸条的盖子、盛层析液的盒子。具体操作过程：先将层析液加入层析盒、将画有滤液细线的滤纸条插入孔中，盖子盖上层析盒即可进行层析。

4.对色素吸收光谱观察方法的改进与创新

教材介绍使用三棱镜分光，但实际的操作和观察非常困难，学生通过查阅资料制作了简易的分光装置，由光盘和盒子两部分构成，主要利用了光盘对光的色散作用，将光盘固定于盒中，在两个通光孔同时放置两种色素，视窗中可同时观察效果并作出对比，学生还在这个孔中插入摄像头，与多媒体连接实现了全班同学效果共享，与正常光下观察到的效果图对比，可发现经叶绿素、经类胡萝卜素观察到的效果图中红光和蓝紫光区明显变暗，由此得出色素主要吸收红光和蓝紫光。

图1 图2 正常光下经叶绿素经类胡萝卜素在观察过程中有的学生提出我们能不能不进行分光，而是直接利用单色光进行观察，学生通过文献检索，没有发现相关介绍，学生想到了童年玩过的激光本身就是单色的平行光，利用滤色片也可获得单色光，因此学生制定了方案并进行了操作，以下是学生用红色激光照射黑盒，黑盒上有红光，红色激光经过色素照射黑盒，黑盒上无红光，可见色素吸收了红光，同理可得出色素不吸收绿光。

图3 图4 图5 图6 这时学生又觉得每次观察一种单色光不利于对比，为了同时对比色素对七种单色光的吸收情况，学生利用纸盒和滤色片制作了这样的分光装置，该装置由盒子和LED灯构成，盒子前方有两排孔，每排7个，分别固定了红橙黄绿青蓝紫七种颜色的滤色片，开灯，在下方一排孔前放置提取的叶绿素，观察到的效果图与未经过叶绿素的效果图对比，可发现红光和蓝紫光区明显变暗，说明叶绿素吸收了红光和蓝紫光，用胡萝卜中提取的类胡萝卜素进行观察，观察到的效果图与未经类胡萝卜素观察到的效果图对比，可发现蓝紫光区明显变暗，说明类胡萝卜素吸收了蓝紫光，由此可得出色素主要吸收红光和蓝紫光。学生通过对实验方法的改进与创新，简化了装置，提升了效果。

图7 分光装置

图7孔前放置叶绿素图8观察到的效果图

图9孔前放置类胡萝卜素图10观察到的效果图

四、实验原理

1.提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素；

2.分离：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的快，溶解度低的随层析液在滤纸上扩散的慢。

五、实验教学目标

知识目标：1.概述绿叶中色素的提取和分离的原理和方法；

2. 明确绿叶中色素种类并理解作用。

能力目标：1.组织学生描述实验现象，锻炼学生观察和语言表述能力；

2.引导学生探究与交流并设计实验改进方案、提高学生思考、设计、处理和分析问题的能力。

情感目标：1.培养学生严谨的科学思维和科学态度；

2.通过探究实验，培养学生交流合作的意识，提高学生学习生物的兴趣，激发学生创新思维。

六、实验教学内容

1.绿叶中色素的提取和分离的原理；

2.实验操作步骤的改进与操作；

3.实验结果的比较、分析和进一步探究：色素的种类、含量及作用；

4.理论联系实际，让学生学以致用。

七、实验设计思路及实验教学过程：

课前：

先让学生了解实验目的和原理并观看教师操作视频，让学生熟悉操作步骤；学生通过查阅资料、进行实验探究，对实验进行了改进与创新，并设计了实验改进方案，使验证性的实验转变为学生喜欢的多维灵活、动态开放的探究性实验。

课上：

1.通过对白色枫叶纸变成绿色的小魔术，创设叶片呈绿色是因为绿叶中有色素情景，导入新课；

2.学生按照设计的实验改进方案进行操作，锻炼学生的动手能力；

3.操作完成后学生展示实验结果，并进行分析，根据结果选出实验改进的最优设计组合：榨汁取液法提取色素、钢笔画滤液细线、密闭纸层析装置分离色素。

通过组织学生设计改进实验方案，进行实验操作、实验结果分析，并选出最优实验设计