《叶绿体中色素的提取和分离》实验既突出了生物实验在中学生物教学中的基础性地位,又加深了学生对上节知识的理解,锻炼了学生的实验操作基本技能。但本实验操作过程复杂,有些操作方法并不能取得理想的实验效果,为了适应新课改要求,我将此实验由验证性实验改为探究性实验,并通过多年的实践摸索,对一些操作方法和实验仪器进行了改进和创新。

一、实验不足之处

1.研磨剂的配制。学生只是按课本要求按顺序添加无水乙醇、CaCO3、SiO2,并不能深刻理解添加这些物质的原理和作用。

2.过滤装置。课本要求用放置单层尼龙布的漏斗过滤滤液,但实际操作中这个方法耗时且费力。

3.画线方法。由于学生在平时的实验操作中很少用到毛细吸管,所以采用课本要求的方法画线,很难做到滤液细线细、直、均匀的要求。

4.层析液的配制。按照课本提供的石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1的配制方法配制出的层析液,效果并不是很理想,而且苯的挥发也会对学生的身体造成伤害。

5.色素分离装置。分离色素是将滤纸条插入到加入层析液的烧杯中,为了防止层析液挥发,还可以给烧杯加盖。而实际操作很难做到滤纸条在烧杯中保持竖直,也不能有效减少层析液的挥发。

6.分离色素的方法。课本是让色素在长形滤纸条上扩散分离,方法单一,不能培养学生的创新思维。

二、实验改进与创新

1.研磨剂的配制。实验设计:分别在A、B、C三个研钵中加入5克剪碎的新鲜菠菜叶。A中加少量二氧化硅和无水乙醇;B中加少量二氧化硅、碳酸钙和水;C中加少量二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇;经研磨、过滤得到三种不同颜色的滤液(A黄绿色、B几乎无色、C深绿色)。

分析实验结果得出结论:碳酸钙可以防止色素被破坏;色素可以溶于酒精但不溶于水。通过分组对照,让学生通过具体的实验探究,理解提取色素过程中所添加的各物质的作用。

2.过滤装置的改进。将过滤用的尼龙布改为用棉花塞住漏斗口过滤,一个人就能独立完成,而且过滤速度快,操作更为简单。

3.画线方法的研究。这一步是本实验的一个操作难点,学生很难用毛细吸管画出细、直、均匀的滤液细线。如果用钢笔蘸色素、硬币边缘压线、盖玻片或者棉线画线,操作起来更容易。

4.层析液配制的改进。采用石油醚∶丙酮=10∶1配制层析液,省去了有毒的苯试剂。

5.色素分离装置的研究。自制层析缸,用有机玻璃制作,滤纸条只需要从层析缸上盖子的缝隙插入到层析液中,根据实验需要可以选择缝隙数量不同的盖子,既可以有效防止层析液的挥发,还节约了层析液,一个实验室两个层析缸就可以满足全班需要,而且操作更简单。

6.分离色素方法的创新。用圆形滤纸片分离。取平面培养皿1只,将一干燥的圆形定性滤纸盖在培养皿中,在圆形滤纸(直径为11cm)中央滴上2~3滴色素提取液,静置约1min,在滤纸的中央点成圆形的色素斑。然后依次滴3~5滴层析液,每次间隔30s左右,然后盖上培养皿盖,几分钟后,观察结果会得到近似同心圆的4个色素环,由内而外分别是黄绿色、蓝绿色、黄色和橙黄色。

(2)用粉笔代替滤纸分离色素

取一支干燥的白色粉笔,在距其大头一端1cm处用含有色素液的细棉线刻出一圆环,待干后(可用电吹风吹干)重复刻2~3次(最好两人合作);把粉笔大头一端放入层析缸中,观察现象,色素将随着层析液在粉笔上扩散形成4个颜色不同的圆,最上圈是橙黄色(胡萝卜素),其次是黄色(叶黄素),再次是蓝绿色(叶绿素a),最下圈是黄绿色(叶绿素b);待4条色素带明显后,取出粉笔,晾干保存。

中学生物学实验教学的目的是培养学生的观察能力、实验操作能力、思维能力等,形成良好的科学态度和科学精神,而高中生物学实验课又是达成生物学教学目标不可缺少的重要环节。我们要达到这个目标,不但要在知识上使学生学习与掌握生物学最基本的概念和规律,在技能上培养学生基本的实验操作技能,更应该着重培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生良好的实验方法以及基本的实验能力和动手能力,并且在此基础上进一步培养他们的动手能力和创新能力。