曹志興 （廣東第二師范學(xué)院實驗中學(xué) 廣東廣州 510550）

“綠葉中色素的提取和分離”是人教版高中《生物》必修1 中的一個重要實驗。筆者在開設(shè)本節(jié)實驗課前，發(fā)動學(xué)生以學(xué)習(xí)小組形式，商討實驗設(shè)計方案，明確本小組的探究方向。課外興趣小組學(xué)生做預(yù)實驗，在課堂上與學(xué)生分享，共同歸納原因。

1 教材分析與設(shè)計思路

“綠葉中色素的提取和分離”是人教版高中生物學(xué)教材必修1 第5 章第4 節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。在普通高中生物學(xué)課程標準中，與本節(jié)有關(guān)的內(nèi)容要求是：學(xué)生在學(xué)完本節(jié)課后，能“說明植物細胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中，轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能”［1］。本節(jié)內(nèi)容承接上一節(jié)“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”，突出生物學(xué)實驗及實驗基本技能在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的基礎(chǔ)地位，又及時加深了學(xué)生對理論知識的理解與升華。

本實驗為驗證實驗，但實驗原理、步驟、過程等較復(fù)雜，學(xué)生掌握有一定的難度。筆者將其改成探究實驗，學(xué)生在教師引導(dǎo)下分組討論，對實驗每一步的做法提出質(zhì)疑，自己動手實驗，找出答案，突破難點。通過課外小組展示其實驗結(jié)果（操作過程加無水乙醇過多、漏加碳酸鈣、選用黃葉），學(xué)生思考與歸納：哪些因素可能導(dǎo)致色素帶顏色變淺？讓學(xué)生親身體驗實驗操作或藥劑使用不當對實驗結(jié)果的影響，將更利于學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的掌握。

2 教學(xué)目標

1）嘗試提取和分離綠葉中的色素，學(xué)會生物學(xué)研究方法，簡述色素的種類及在光合作用中的功能。

2）從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的角度，理解葉綠體適于進行光合作用的結(jié)構(gòu)特點。

3）通過對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的分析和討論，總結(jié)色素帶顏色變淺的原因，領(lǐng)悟批判性思維、歸納與概括，發(fā)展科學(xué)思維。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境，引出實驗 教師在課堂的開始階段，貼近學(xué)生生活實際,創(chuàng)設(shè)問題情境，引起學(xué)生對未知的或未曾想到的知識作出反應(yīng)，激發(fā)學(xué)生迫切解決問題的欲望。

情境引入：投影學(xué)校綠色植物圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：①綠色植物可進行什么重要的生理活動？②發(fā)生在哪個細胞器？③進行光合作用的細胞靠什么捕獲光能？④葉綠體中有哪些種類的色素？從而引出本節(jié)實驗課的內(nèi)容。

設(shè)計意圖：享受美的視覺，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滲透熱愛自然和生命的情感。學(xué)生分析思考問題，為培養(yǎng)科學(xué)思維打下良好基礎(chǔ)。展示校園生活圖片，增強真實感和可信度。

3.2 師生交談，掌握原理 交談：綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可用無水乙醇提取綠葉中的色素。綠葉中的色素不只一種，都能溶解在層析液中，然而它們在層析液中的溶解度不同。溶解度高的色素隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。這樣幾分鐘之后，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。

通過師生交談，檢驗學(xué)生預(yù)習(xí)程度，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。為前10 min 高效完成“綠葉中色素的提取和分離”驗證實驗任務(wù)（掌握原理，知道操作步驟，觀察到實驗結(jié)果）奠定基礎(chǔ)。層層推進，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入地思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

3.3 學(xué)生操作，自主探究

3.3.1 提取色素 教師課件展示操作步驟，引導(dǎo)學(xué)生思考：①二氧化硅的作用是什么？②碳酸鈣的作用是什么？師生交談得出，二氧化硅是石英砂，可使研磨更充分。研磨過程中，液泡中呈弱酸性的有機酸滲出，會破壞葉綠體中的色素，如何解決？加弱堿性物質(zhì)——碳酸鈣，因此，碳酸鈣可防止葉綠素在研磨過程中被破壞。

學(xué)生質(zhì)疑：教材中用到的實驗材料為菠菜，能否用其他實驗材料？教師引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗探究1：不同選材對實驗結(jié)果有何影響？

學(xué)生完成實驗：稱量→剪碎→加二氧化硅、碳酸鈣、無水乙醇→研磨→過濾。

教師提醒注意事項：乙醇易揮發(fā)，研磨要快速。為了得到足夠多的色素，研磨要充分。

3.3.2 分離色素

1）制備濾紙條。學(xué)生將濾紙條一端剪去兩角，并在距這一端1.5 cm 處用鉛筆印一條細橫線。學(xué)生質(zhì)疑：為什么要剪去兩角？不剪去兩角是否可以？學(xué)生自主設(shè)計實驗探究2：濾紙條不剪角對實驗結(jié)果有何影響?

2）畫濾液細線。用蓋玻片蘸取少量濾液，沿鉛筆畫線處均勻畫一條濾液細線，待濾液干燥后，重復(fù)2～3 次。

3）色素分離。將濾紙條插入自制圓圈卡紙，置于層析液的燒杯中。

學(xué)生質(zhì)疑：為什么濾液細線不能觸及層析液？學(xué)生自主設(shè)計實驗探究3：濾液細線觸及層析液對實驗結(jié)果有何影響？

學(xué)生提問：教材沒有明確層析時間，應(yīng)該層析多久？教師引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計實驗探究4：層析時間長短對實驗結(jié)果有何影響？

引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計探究方案，對教材中以結(jié)論形式出現(xiàn)的一些操作提出質(zhì)疑，再通過小組合作探究，觀察實驗現(xiàn)象，對教材中的操作進行評價，訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維。

4）觀察與記錄。教師選取不同小組的結(jié)果展示于平臺上，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實驗結(jié)果完成結(jié)果記錄表（表1）。教師同時利用多媒體講解綠葉中色素的種類及其顏色。

表1 實驗結(jié)果記錄表

學(xué)生深度思維拓展：哪些因素可能導(dǎo)致色素帶顏色淺？

3.4 分析數(shù)據(jù)，拓展思維 教師組織學(xué)生匯報、分析實驗現(xiàn)象和結(jié)果。

1）比較菠菜、白菜、上海青的結(jié)果有何異同？

學(xué)生展示實驗結(jié)果，歸納與概括得出：菠菜、白菜、上海青的色素帶基本相似（圖1），說明綠葉中的色素主要有4 種。

圖1 不同選材的色素帶

2）比較濾紙條剪角與不剪角的結(jié)果差異？

學(xué)生通過實驗，親身體驗“剪角與否”對實驗結(jié)果的影響（圖2）。分析剪角目的：防止層析液在濾紙邊緣擴散過快。

圖2 剪角與否的色素帶

3）哪些因素可能導(dǎo)致色素帶顏色淺？

在課外組織學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)，將探究的實驗結(jié)果拍成照片（操作過程加無水乙醇過多、漏加碳酸鈣、選用黃葉等），以學(xué)生主持“猜猜我干啥”的游戲形式（圖3），讓學(xué)生參與推理和討論。

圖3 猜猜我干啥

基于實驗事實和證據(jù)，用科學(xué)思維對實驗現(xiàn)象作出解釋。利用信息技術(shù)，將課外探究的實驗結(jié)果運用到課堂討論分析，有效克服了課堂時間對科學(xué)探究的局限，歸納與概括哪些因素可能導(dǎo)致色素帶顏色淺，提高了全體學(xué)生的思維深度。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課通過創(chuàng)設(shè)問題情境導(dǎo)入教學(xué)，問題設(shè)置層次清晰，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。通過實驗觀察和探究，在增加學(xué)生的感性認識的同時，也提升了學(xué)生的實驗操作及探究能力。實驗教學(xué)過程注重基本原理的教學(xué)，通過小組合作等形式，促使學(xué)生共同完成教師教學(xué)任務(wù)。結(jié)合實驗教學(xué)的實際情況，培養(yǎng)學(xué)生觀察與分析的能力，滲透結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的生命觀念，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。