劉執(zhí)平 王曉夢
[摘 ? 要]“綠葉中色素的提取和分離”是高中生物的一個重要驗證性實驗,其為光合作用過程的學習奠定了基礎(chǔ),教材對此實驗的材料、用具、步驟等都有詳細的講解,雖方便了實驗教學及實施,但也局限了教師和學生的創(chuàng)造空間。為了優(yōu)化改進此實驗,從色素的提取方法、層析液的配制方法、層析裝置的設(shè)計、最佳劃線方法等方面對該實驗進行了探究。
[關(guān)鍵詞]實驗;探究;色素;提取;分離
[中圖分類號] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058(2019)26-0094-02
《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出,要高度關(guān)注生物學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng),要在擴展、深入學習生物學知識的同時,特別注意對學生關(guān)鍵能力和必備品格方面的要求。組織以探究為特點的主動學習是落實生物學科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。因此,為了全面落實生物學科核心素養(yǎng),教師在實驗教學中應(yīng)嘗試將驗證性實驗改為探究性實驗。
“綠葉中色素的提取和分離”是高中生物的一個重要驗證性實驗,在教學本實驗時筆者將全班學生分為四大組,師生一起探究教材實驗的材料、儀器、步驟、結(jié)果等各項內(nèi)容,學生能夠有針對性地提出問題,并且在筆者的指導下設(shè)計出合適的探究方案,包括實驗材料的多樣選擇、實驗儀器和實驗試劑的改進、跨學科探究等方面。
一、探究綠葉中色素的提取方法
教材中本實驗選用研磨法提取綠葉中的色素:稱取5 g綠葉并剪碎,在研缽中加10 mL無水乙醇,少許SiO2和CaCO3,迅速充分研磨,將研磨液倒入玻璃漏斗(基部放一層尼龍布)進行過濾,將濾液收集到試管中,用棉塞塞嚴。
學生根據(jù)“高溫使生物膜控制物質(zhì)進出的功能喪失”這一知識儲備,提出采用水浴加熱法提取綠葉中的色素:稱取5 g綠葉并剪碎放入50 mL小燒杯中,加入10 mL無水乙醇,85 ℃水浴加熱2分鐘,直接收集濾液置于試管中,并用棉塞塞嚴。
有學生聯(lián)想到物理學中提到超聲在介質(zhì)中前進時所產(chǎn)生的效應(yīng)可引起機體若干反應(yīng),可以改變細胞膜的通透性,刺激細胞半透膜的彌散過程。因此,提出超聲波提取法:取5 g綠葉并剪碎置于50 mL燒杯中,加入10 mL無水乙醇,用頻率為40 kHz的超聲波超聲6分鐘,直接收集濾液置于試管中,并用棉塞塞嚴。
第一組學生對綠葉中色素的提取方法進行了三種實驗探究,結(jié)果比較如表1所示。
二、探究層析液的配制方法和層析裝置的設(shè)計
教材中本實驗的提取液是由20份石油醚、2份丙酮和1份苯配制而成。用該種層析液分離綠葉中的色素不易找到“胡蘿卜素”這一條色素帶,并且學生對苯這一化學物質(zhì)有一定的了解,知道它是一種毒性大、易揮發(fā)的有機物,可以通過皮膚、呼吸道進入人體,且難以排泄。美國早在1992年就禁止在學生實驗中使用苯。學生通過查閱資料,結(jié)合苯在分離色素中的作用,將教材實驗中的層析液改成用石油醚和丙酮按照10∶1的比例進行配制,不僅去掉了毒性較大的苯,而且層析效果明顯。
在分離色素時使用紙層析法,需要等待幾分鐘,石油醚和丙酮都易揮發(fā),它們對人體健康都會有些許危害,所以學生便自制了一個簡易的滲透裝置,增加濾紙條長度,用細口瓶做層析裝置,瓶蓋可壓住濾紙條,避免層析液沒線,既能防止濾紙條貼壁,又能防止層析液揮發(fā)。
三、探究最佳劃線方法
教材中用毛細吸管吸取少量濾液,沿鉛筆線均勻地畫出一條細線,待濾液干后,再畫一條。學生在實驗過程中掌握不好劃線的技巧,出現(xiàn)暈染、濾紙劃破、毛細吸管堵塞等狀況,學生便主動探究了如表2所示的幾種劃線方法。
四、探究綠葉中色素對光的吸收
有一組學生提出問題:綠葉中的色素會吸收光嗎?如果會,會吸收什么顏色的光?由此該組學生設(shè)計了一組實驗:首先制作一個光色散工具,通過光盤將手電筒中的光折射出七彩光譜;然后分別用綠葉提取液、無水乙醇、滴加鹽酸破壞葉綠素的濾液分別放置于光源和光盤之間,擋住光源后觀察光譜的變化情況。該組學生將實驗結(jié)果記錄如表3所示。
此外,本組學生在實驗中無意間發(fā)現(xiàn)了綠葉中的色素濾液在透射光下為綠色,而在反射光下為紅色的現(xiàn)象,隨即查閱資料,拓展了“熒光現(xiàn)象”這一知識點。
本實驗由單純的驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒?,?jīng)過分組探究,挖掘?qū)嶒灥纳顚觾?nèi)涵,學生不僅能專注于對生物學科知識的學習,還能夠結(jié)合其他學科的知識進行綜合的探究??傊?,重視實驗教學,引導學生主動探究,培養(yǎng)學生的實驗技能,是新課標下高中生物實驗教學的必然趨勢和重要內(nèi)容。教師應(yīng)將學習的主動權(quán)還給學生,與學生一起參與實驗探究,使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習,真正成為學習的主人,使自身能力和學科素養(yǎng)得到全面提高。
(責任編輯 ? ?黃春香)