实验七探究性实验设计——《制作“叶脉书签”》
一、探究问题的提出
“叶脉书签制作”选自人教版初三化学第十单元酸和碱里面的一个家庭小实验，它利用氢氧化钠具有强腐蚀性，可腐蚀叶肉的多糖物质，留下较坚韧的叶脉，可成为美观的书签。
让学生动手制作这个实验，让学生对碱有一个更深刻更直观的认识，还可以培养学生的动手能力，增加学习化学的趣味性，激发学生创造潜能。
但是，在制作过程中往往出现制作时间过长，叶脉被破坏等问题。
我小组成员采用控制变量法，将分别从反应时间、碱液浓度、叶子种类、叶子新旧等因素进行探究，以期能得出叶脉书签制作的最佳反应条件。
二、相关资料查阅综述
经过查阅多篇文献：制作书签的过程一般如下：
第一步就是选叶。
一张叶片包括一层表皮细胞，叶肉组织，以及贯穿在叶肉组织间的叶脉。
叶脉书签就是选择叶形美丽的树叶，经各种方法处理后去掉叶肉部分，保留完整的叶脉，经染色后制成的一种书签。
因而影响叶脉书签美观的因素就是叶子形态与叶脉形态。
而叶的形态、种类、质地各种各样，因此选取合适的书签成为书签制作成功的重要步骤。
第二步是选取叶脉书签的制作方法，资料中有简单的、古老的的方法，也有复杂的、需要较贵的原料。
如自然发酵法、碱解法、酶解法，所用材料也比较多样，有氢氧化钠、洗衣粉、沟里的水、土壤处理等。
其中自然发酵法所需要时间较长，酶解法所需要的原料较难获得，而用洗衣粉虽然原料易获得，但据文献资料显示，用洗衣粉煮叶肉，叶肉不容易去除。
所以结合各种因素，碱解法是最合适的方法，实验室中有氢氧化钠，碳酸钠等药品，且它们碱性较强，对叶肉的腐蚀效果也较佳，所需要时间也不会很长。
第三步分析对制作叶脉书签可能产生影响的因素：从文献可知，碱溶液浓度大小、煮的时间的长短、树叶的不同类型、清除叶肉的不同方式等因素都对最终的叶脉书签有所影响。
第四步如何确定评定书签好环的标准，在所查文献中，并没有给出一个标准让我们判断实验所作出来的叶脉书签的好坏，因此，我们需要确定衡量其好坏的标准。
三、问题解决设想（思路）
（一）、针对选叶问题，我们小组选取了不同种类的叶子，以其同种种类叶子的新叶子和旧叶子，期望得出哪种种类的叶子比较适合做书签，是新叶子还是旧叶子的制作效果比较好。
（二）、针对各种书签的制作方法的优缺点，以及结合我们的实际情况，我们选取了碱解法来制作叶脉书签。
（三）、针对各种影响因素：由于碱溶液浓度大小、煮的时间的长短、树叶的不同类
型、清除叶肉的不同方式等因素都对最终的叶脉书签有所影响，所以我们小组采用正交法，探究各种因素对叶脉书签制作的影响，期望得出各种因素的最佳条件。
（四）、针对判断书签好坏的标准：由于没有一个规定的判断书签好坏的标准，而我们小组成员也在之前也未做过书签，因此，我们决定灵活判断，在实验过程发现标准。
四、实验设计方案
（一）实验原理：
氢氧化钠具有强碱性，可腐蚀叶肉的多糖物质，经过加热，它会腐烂得更快。
叶脉比较坚韧，不容易被腐蚀。
因此，可以将一些叶片坚硬、叶脉坚韧（网状叶脉）的树叶制成叶脉书签。
（二）实验仪器：
250ml烧杯，三脚架、石棉网、酒精灯、玻璃棒、镊子、试管刷（旧牙刷）、玻璃片，丝线，旧报纸
（三）实验药品：
新鲜的树叶、NaOH、无水Na2CO3、3%的双氧水、水彩颜料
（四）实验步骤：
1、把约200毫升水倒入烧杯，在水中加入6克碳酸钠和若干克氢氧化钠，分别配制成3%，7%和10%的氢氧化钠溶液，把烧杯搁在石棉网上，用酒精灯加热，煮沸溶液。
2、用丝线绑住叶柄，把树叶分别浸没在3种溶液中，同时加热5分钟左右，用镊子轻轻搅动，使叶肉分离，腐蚀均匀。
3、当叶片变色、叶肉酥烂时，用镊子取出叶片，放在盛有清水的玻璃杯内。
4、从清水里取出叶片，放在玻璃上，用试管刷或旧牙刷在流水中轻轻地刷叶片的正面和背面，刷去叶片的柔软部分，露出白色的叶脉，把叶脉片浸入3%的双氧水中24小时，使它们变成纯白色，再取出叶片，用清水洗净，沥去水滴。
5、把叶脉片放在旧书或旧报纸里压干。
6、取出压平的叶脉片，待叶脉干透后，用毛笔在叶脉两面涂上水彩颜料，稍干后
再压平。
7、取出涂上颜料的叶脉片，在它的叶柄上系一条彩色丝线，就得到了一张精致美丽的叶脉书签了。
8、将加热时间改为10分钟和15分钟，重复上述1~7步骤。
（五）实验记录表格：
（六）实验注意事项：
1、选择比较坚硬、网状脉比较明显的叶片，如桂花树叶、紫荆叶等，尽量选取干净、
大小、手感适宜的叶子。
2、用碱液浸泡叶子加热时，最好不要浸没叶柄，以免造成叶柄软化，破坏整个叶子
的脉络。
刷落叶片时注意不要把叶脉刷断。
五、实验过程记录：
1、最佳浓度及最佳反应时间的探究
此部分我们是两人一组探究同一种浓度的不同时间的效果，得出结论如下：
（1）碱液浓度5%时，煮沸时间为15分钟是最佳时间
（2）碱液浓度7%时，煮沸时间为10分钟是最佳时间
（3）碱液浓度10%时，煮沸时间为5分钟是最佳时间
所以本着节约药品和节约时间的原则，取第（2）得出的条件为最佳反应条件。
附图：
图1
图1为碱浓度为3%时，叶子从左到右依次煮沸了5分钟，10分钟，15分钟
图2
图2为碱浓度7%时，叶脉的效果
图3
图3为碱浓度为10%时，叶子从左到右依次煮沸了5分钟，10分钟，15分钟
2、最佳叶子种类的探究。
（1）芒果叶，玉兰叶，桂花树叶均是较理想地制作叶脉书签的树叶。
附图：不同种类的叶子
图4：未知名叶子
见形状比较特殊所以拿来试验一下 实验结果：此种叶子较易烂 叶脉硬度较差
图5：未知名叶子
实验结果：不管是上面的新叶子还是下面的旧叶子，都较易烂，叶脉硬度较差
图6：芒果叶，效果较好
图7：较大的是紫荆叶
实验结果：说明其叶子较薄，不适合做书签
3、新旧叶子哪种效果较好的探究
图8：实验所采用的旧叶子
图9：
第一张叶脉书签是新叶子所得
第二、三，四张皆是图8中三张旧叶子所制得的，可看出效果很好。
根据以上结果得出结论：
采用旧叶子所得的叶脉书签整体较干净，易染色
4、叶脉书签的染色美化。
在将叶脉书签用双氧水浸泡一段时间后，再用清水洗净，我们用品红溶液泡了5分钟，发现叶脉上色挺快，上色也较均匀。
图10，用染色后的书签在纸上印出的纹理，非常漂亮！
图11，用品红溶液染色后的书签
六、相关问题探讨
1、关于判断书签好坏的标准：
在实验前，我们并不知道判断一张书签好坏的标准是什么，实践出真知，在实验过程中，我们借着自己的审美经验和做出来书签的情况，得出了以下标准：（1）书签叶脉需要清晰（2）叶肉需要清除干净无残留，且在刷叶肉过程中，叶脉无断裂破损（3）书签的韧性和硬度均要求较大，不能太软（4）书签大小适中，而且上色均匀
而根据以上标准，我们最终选出了最佳反应条件。
2、在制作书签的过程中，刷叶肉是一门技术活。
如何刷才能刷得漂亮干净？我在实验过程得出了以下经验：
（1）叶片煮的时间要适宜，不能太长或者太短，太长容易导致叶脉被刷烂，太短
叶肉难刷掉（2）不能让叶片来回移动，只能轻轻单向重复刷，多刷几遍，就可以得到晶莹剔透的叶脉书签（3）刷叶肉的时候用力要轻，不能过猛，且需要耐心细致3、关于碱的浓度与及煮沸时间的讨论
在这个实验中，我们最终取了碱液浓度7%时，煮沸时间为10分钟为最佳反应条件。
但从制得的书签可以发现：当碱液浓度3%时，增长煮沸时间也可以取得较佳效果，而当当碱液浓度10%时，煮沸5分钟时所取得的效果也是不错的。
因此，最佳条件可以根据实际情况选择，若为了节约药品，节省成本，可采用碱液浓度较低而增长煮沸时间，当时间较紧，则可采用碱液体浓度较大的。
4、关于叶子种类及新旧叶子选择的问题
虽然这个世界有着各种各样美丽的叶子，但能真正用来加工的却很少，叶脉不清、叶子幼嫩的材料在碱的作用下往往片瓦不存，体无完肤。
如图4，图5，图7中的叶子虽然形状可爱，但不适合做书签。
七、参考文献
[1]鲁文文.制作叶脉书签.中学生数理化.2010（2）.
[2]赵明，张希军，王建国，高翠君.叶脉标本的制作.河北林业科技.2005.6（3）.。