《绿叶中色素的提取和分离实验的改进》

常州市第三中学 丁楚楚

一、实验教材分析

本实验是人教版必修一第五章第4节第一部分“捕获光能的色素和结构”中的实验。植物光合作用始于光合色素吸收、传递和转换光能，在学生学习光合作用过程之前，课标和教材安排光合色素的提取和分离实验，既能激发学生学习和探究的兴趣，学习物质提取和分离实验的基本技能，又为学习和理解光合作用中的能量转化奠定基础。

二、实验改进和优化

按照教材提供的常规实验方案，有些操作费时费力，整堂课基本上只能完成色素的提取和分离操作，无法对实验进行分析和拓展，学生的学科核心素养难以得到有效提升。经过查阅资料和大量的预实验，我们对教材提供的实验方案进行了如下改进。

【改进创新1：材料的处理】

常规的提取材料一般选择新鲜绿叶，但新鲜叶片含水量较高，提取的色素颜色较淡；叶片剪碎、研磨不方便，耗时长；且研磨时需要加入碳酸钙和二氧化硅，过滤后杂质较多。针对这些问题，我们对实验材料进行了烘干处理。将新鲜叶片放入烘干箱内，在65-70℃下烘干3小时，待叶片完全脱水干燥后取出。

干燥的叶片可以直接用手揉碎，制得叶干粉。放入研钵中加无水乙醇研磨，操作十分方便，且耗时极短，提取的色素颜色更深，呈墨绿色。

【改进创新2：层析装置：悬挂式纸层析】

由于学生训练不足，操作不熟练，将滤纸条无论是放入烧杯中还是试管中层析，都很容易出现失误，往往导致实验失败。针对这个问题，我们改进层析装置，利用废弃硬纸片，裁剪成大于烧杯口径的纸盖，上面开多条狭缝，将滤纸插入小缝进行层析。

优点：①悬垂式层析，滤纸条间不会相互接触或贴壁。②有效避免滤液细线触及层析液。③层析时随时插入或取出滤纸条。

通过上述改进，可以大大缩短实验用时，将更多的时间用于对实验结果进行交流、分析以及实验的再探究。

【创新3：自制分光装置，探究光谱吸收】

通过色素的提取和分离，学生对绿叶中光合色素的种类、含量、颜色有了一定了解，但是还不能认同色素吸收光能的事实，如何能直接看到色素吸收光谱的事实？教材中提到用三棱镜将白光分成单色光，马上有学生想到课本附带的光盘也能出现“彩虹”，也可以分光。为了方便观察，学生找到铁架台，把头灯固定在铁架台上，把光盘斜插在废弃泡沫板上，调整角度，拉上窗帘，七色光非常清晰。把提取液装入试管，把试管移到光源前面，观察相应色光被吸收的现象。 

三、实验教学目标

依据教材和实验创新方案，以培养学生学科核心素养为出发点，我确立了如下教学目标：

1、通过对不同植物叶片中的色素的提取、分离和比较，能从色素的角度，认识植物的统一性，多样性与复杂性。

2、能按照科学探究的的要求对色素的提取和分离的实验方案进行质疑、改进，并对实验结果进行交流与讨论。

3、明确光合色素的分布和种类，阐释色素吸收光能的一般规律。

4、能利用绿叶中色素的提取和分离原理，尝试解决生活中的实际问题。

四、教学过程

依据教学目标，按照思维力度从小到大顺序，本节课设计了以下几组紧密相连的实验。

【实验1】教材方案和改进方案 色素实验对比

各称量5g新鲜菠菜叶，一组按照教材实验方法（鲜叶法）进行色素提取和分离，一组将这5g新鲜菠菜叶按照改进后的方案（干粉法），烘干后进行实验。

实验表明：与传统方法相比，改进后的方法提取分离色素效果更佳。改进后的方法缩短了提取色素的时间，大幅度提高了色素的浓度。而且干粉法不局限于易研磨的蔬菜类叶片，扩大了选择和探究的材料范围。

【实验2】不同绿叶中色素的提取分离与比较

该实验为基础实验，任何实验的拓展和延伸都离不开基本的原理和操作。将学生分为三组，分别利用课前经过干燥处理过的菠菜叶、芹菜叶和韭菜叶进行色素的提取和分离操作，掌握基本的实验操作技能。 

比较和分析各组实验结果：①不同的植物色素提取液均可分离得到四条颜色不同的色素带，从色素的角度认同植物的统一性；但色素的含量又不同，认同差异性和复杂性。②三种绿叶蔬菜中，菠菜叶滤液颜色最深，提取分离效果相对最佳。

【实验3】色素吸收光谱的观察和拓展分析

通过色素的提取和分离，学生对绿叶中光合色素的种类、含量、颜色有了一定了解，但是还不能认同色素吸收光能的事实，如何能直接看到色素吸收光谱的现象？教材中提到用三棱镜将白光分成单色光，马上有学生想到平常见到的光盘也能出现“彩虹”，岂不是也可以分光。

自制分光装置：把头灯固定在铁架台上，把光盘斜插在废弃泡沫板上，调整角度，拉上窗帘，七色光非常清晰。吸光结果展示：两只比色皿，左边装的是无水乙醇，右边是色素提取液，通过对比，学生很容易得出，色素主要吸收红光和蓝紫光这个结论。

【学生活动】设计方案探究叶绿素的光谱吸收情况

资料：酸性条件下，叶绿素易受破坏，从而失去功能。

学生实验设计：

实验结果：

五、教学反思与自我评价

优点：1.教学围绕核心素养展开，既重视实验操作技能，又注重创新能力和实证意识的培养。 2.实验方案的改进缩短了时间，激发了学生的探究欲望，发散了学生的思维。

不足：有些实验的改进仍有缺陷，比如色素吸收光谱的观察操作还不够成熟，必须在黑暗条件下才能看的清楚，且与角度有关系，还需要继续改进。另外，中学实验室无法对四种色素分离提纯，有待进一步研究。