綠葉色素的提取與分離實驗教學(xué)設(shè)計

綠葉色素的提取與分離教學(xué)設(shè)計主題綠葉色素的提取與分離講授一、教材分析“綠葉中色素的提取和分離”是人教版高中生物必修一第五章第四節(jié)的實驗內(nèi)容，從實驗材料的選擇到每一步實驗方法的設(shè)計都有原理可循，屬于驗證性實驗。在前面第三章介紹過細(xì)胞器的種類和作用，并且在上一節(jié)理論課上也介紹了葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能，這些都為本實驗提供理論基礎(chǔ)，使得學(xué)生易于理解材料的選擇。本實驗承接上節(jié)理論課內(nèi)容，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解葉綠體的功能，綠葉中色素的種類和顏色對植物葉片顏色的影響，也為后面學(xué)習(xí)光合作用做了鋪墊。本實驗旨在介紹葉綠素提取和分離的原理，通過提取色素，為后面學(xué)習(xí)光合作用中色素的作用提供了實驗基礎(chǔ)。本實驗材料種類多，過程復(fù)雜，且丙酮是有害物質(zhì)，要注意要求同學(xué)認(rèn)真理解操作過程，并在操作時注意安全，規(guī)范操作。二、學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，已經(jīng)掌握了葉綠體的結(jié)構(gòu)，對葉綠體的功能有了一些了解并且知道了葉綠體中含有色素，這為學(xué)生進(jìn)行本次實驗提供了知識基礎(chǔ)。本實驗屬于驗證性實驗，學(xué)生在之前也已經(jīng)做過類似的生物學(xué)驗證性實驗，對學(xué)生完成本次實驗提供了一些經(jīng)驗基礎(chǔ)。本節(jié)課的授課對象是高一的學(xué)生，高一的學(xué)生有較強的求知欲，并且具備了一定的觀察能力和較強的動手操作能力，能夠使學(xué)生更好的學(xué)習(xí)并完成實驗操作。同時，高一學(xué)生還具備了較強的溝通交流能力和合作學(xué)習(xí)的能力，對小組之間完成實驗，相互理解實驗操作原理及步驟都有很大幫助。高一階段的學(xué)生好奇心較強，而本次實驗材料相對豐富，教師要善于激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并引導(dǎo)學(xué)生注意聽講；另外由于本次實驗過程復(fù)雜，對初步學(xué)習(xí)生物實驗的高一學(xué)生有一定難度，教師在講解原理及過程時要仔細(xì)，重點突出幫助學(xué)生理解。三、教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)（1）概述葉綠素提取和分離的原理；（2）簡述紙層析的方法；（3）了解綠葉色素的種類；2.能力目標(biāo)（1）通過完成實驗提高合作能力、動手操作能力；（2）通過學(xué)習(xí)原理，觀察分析結(jié)果養(yǎng)成觀察能力和分析問題能力；（3）掌握科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灧椒ǎ?.情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)：（1）通過實驗，體會科學(xué)研究的艱辛和樂趣；（2）養(yǎng)成實驗室規(guī)范性操作的習(xí)慣；（3）形成質(zhì)疑的科學(xué)研究精神，樹立辯證唯物主義的觀點。四、教學(xué)重難點1.教學(xué)重點（1）葉綠素的提取和分離原理；（2）紙層析的方法；2.教學(xué)難點（1）葉綠素的提取和分離原理；（2）紙層析的操作過程。五、教學(xué)策略合作探究式教學(xué)六、教學(xué)環(huán)境及資源環(huán)境：實驗室資源：PPT、板書、實驗材料七、教學(xué)過程教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖1.復(fù)習(xí)導(dǎo)入帶領(lǐng)學(xué)生回顧有關(guān)葉綠體的知識，告訴學(xué)生光合作用在葉綠體內(nèi)發(fā)生是由于葉綠體中含有葉綠素；并舉“玉米出現(xiàn)白化苗不能進(jìn)行光合作用”的例子，設(shè)問“葉綠體中都含有那些色素呢？”導(dǎo)入實驗。跟隨老師回顧舊知，根據(jù)例子思考問題?；仡櫯f知，加深理解；舉生活實例和設(shè)問激起學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生思考。2.講授實驗1、 介紹色素類型：葉綠素：葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）類胡蘿卜素：胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）2、 介紹實驗?zāi)康摹⒃砑安牧希海ㄒ唬嶒災(zāi)康模?、 進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離；2、 探究綠葉中含有幾種色素。（二）實驗原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇中，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。綠葉中的色素不止一種，他們都能溶解在層析液中，但是他們在層析液中的溶解度不同；溶解度高的隨層析液在濾紙上擴撒的快；反之則慢。一段時間后，綠葉中的色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分離開。（三）實驗材料：材料：新鮮的綠葉（韭菜葉）（事先放入烘箱中烘30-40min）；器材：干燥的定性濾紙、試管、棉塞、試管架、研缽、玻璃漏斗、尼龍布、毛細(xì)吸管、剪刀、藥勺、量筒（10ml）、天平，鉛筆（自備），蓋玻片；試劑：無水乙醇、層析液、二氧化硅（本次實驗用洗干凈的細(xì)沙代替）、碳酸鈣。3、 介紹色素提取方法步驟：1、稱取5g韭菜葉，剪碎，放入研缽中；（強調(diào)綠葉要去主脈并說明原因）2、向研缽中加入少許細(xì)沙和碳酸鈣，再加入10ml無水乙醇，進(jìn)行迅速、充分的研磨；（指出加入無水乙醇、細(xì)沙和碳酸鈣的作用：無水乙醇使溶解色素的有機溶劑，細(xì)沙有助于研磨充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞；提問學(xué)生“為何要迅速、充分研磨？”提問學(xué)生“我們在實際操作時為什么要用細(xì)沙代替二氧化硅？”）3、將研磨液迅速倒人基部放一塊單層尼龍布的玻璃漏斗中過濾，將濾液收集到試管中及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)；4、將濾液放入黑暗環(huán)境中。（教師講解步驟以及注意事項后，學(xué)生進(jìn)行實驗操作，教師走動觀察學(xué)生操作是否正確并給予適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)和評價。）四、介紹分離色素的方法步驟：1、制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成略小于試管長與直徑的濾紙條（6cmlcm為宜），一端剪去兩角，距該端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。（教師邊講解邊用實物給學(xué)生演示如何制備濾紙條；指出剪去濾紙條兩角的原因并強調(diào)濾紙條大小要略小于試管長與直徑；提問學(xué)生“為何用鉛筆畫細(xì)線？”）2、畫濾液細(xì)線：用蓋玻片代替毛細(xì)吸管蘸取少量濾液，沿鉛筆線均勻壓出一條細(xì)而直的線，待干燥后再重復(fù)壓一兩次（次數(shù)越多色素越多）。（強調(diào)吸取濾液量要為少量，壓出濾液時要均勻并且注意次數(shù)過多會導(dǎo)致濾紙損壞，過少導(dǎo)致現(xiàn)象不明顯。）3、分離綠葉中的色素：將適量的層析液導(dǎo)入試管中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。（告訴同學(xué)層析液中丙酮是有毒的，要在實驗過程中注意操作安全；強調(diào)注意事項：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，并提問這樣操作的原因。）（指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行色素分離操作，并給予適當(dāng)評價。）4、觀察與記錄：觀察試管內(nèi)濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶，以及每條色素帶的顏色，記錄結(jié)果。5、整理實驗材料，洗手。五、展示實驗結(jié)果：待一段時間各組結(jié)果分別出來后，請各小組展示實驗結(jié)果，并提問學(xué)生：濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序是怎樣的？寬窄如何？說明了什么問題？接著講解綠葉色素的分類、分布、顏色、比例等知識。1、聽老師講解綠葉色素類型；2、認(rèn)真聽老師介紹實驗?zāi)康?，材料和原理?、 聽老師講解色素的提取方法，注意各步驟操作注意事項，做好筆記，回答老師提出的問題；4、按照操作步驟和注意事項小組合作進(jìn)行色素提取的驗證實驗，若遇到問題及時詢問老師；5、在將綠葉放入黑暗中處理后，繼續(xù)聽老師講解制備濾紙條步驟，認(rèn)真觀察老師演示，掌握操作要領(lǐng)，回答老師提出的問題；6、聽老師講解色素分離后續(xù)操作步驟和注意事項思考并回答老師的提問，做好筆記；7、按照步驟小組合作進(jìn)行色素分離操作；8、觀察本組實驗結(jié)果，做好實驗記錄；9、對比各組實驗結(jié)果，分析實驗現(xiàn)象，思考并回答老師提出的問題，最后聽老師講解關(guān)于綠葉色素的知識。1、激發(fā)學(xué)生實驗興趣；2、培養(yǎng)學(xué)生理解能力，觀察能力，小組合作能力和動手操作能力以及學(xué)生的耐心與細(xì)心；3、通過驗證實驗掌握綠葉色素的的提取和分離方法以及注意事項；4、通過親身實驗操作掌握綠色色素的相關(guān)知識。3總結(jié)通過提問的方式帶領(lǐng)學(xué)生回顧各操作步驟的注意事項、操作要點和實驗材料的作用?；叵雽嶒炦^程，回答老師提出的問題，回顧實驗課主要內(nèi)容。復(fù)習(xí)實驗主要內(nèi)容，強化對注意事項和材料作用的記憶與理解。4布置作業(yè)布置作業(yè)要求學(xué)生對本組實驗結(jié)果進(jìn)行分析（失敗的要分析原因），將結(jié)論寫在作業(yè)本上，下節(jié)課課堂上分享交流。分析成敗原因，完成作業(yè)。有助于學(xué)生實驗內(nèi)容復(fù)習(xí)；鍛煉學(xué)生自主分析、解決問題和表達(dá)交流能力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。八、板書設(shè)計綠葉色素的提取與分離一、步驟：1、 提取綠葉中的色素2、 制備濾紙條3、 畫濾液細(xì)線4、 分離綠葉中的色素5、 觀察與記錄二、色素： 葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素（含量約占3/4） 葉綠素b（黃綠色）綠葉中的色素 胡蘿卜素（橙黃色）類胡蘿卜素（含量約占1/4） 葉黃素（黃色）九、教學(xué)反思基于本實驗的性質(zhì)（驗證性實驗）及特點（操作步驟復(fù)雜），教師在教學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾個問題:1.選擇新鮮且葉綠素含量高的綠葉，盡量無刺激性氣味（如菠菜，吉祥草等）；2.將學(xué)生分組，以小組合作形式完成實驗，可增強合作意識提高表達(dá)溝通能力；3.在學(xué)生進(jìn)行實驗之前，將實驗原理講清楚，方便學(xué)生操作，加深對實驗的理解；4.在實驗進(jìn)行中，強調(diào)注意事項（尤其是研磨、畫濾液細(xì)線，層析等步驟）；5.由于實驗難度較大，可安排助教，對學(xué)生給予及時的指導(dǎo)；6.若實驗操作失敗，注意引導(dǎo)學(xué)生分析失敗的原因；7.提醒學(xué)生及時清理實驗臺，保持實驗室清潔，養(yǎng)成好習(xí)慣。十、實驗反思本實驗是必修一中繼糖類，脂肪，蛋白質(zhì)鑒定之后的又一驗證性實驗，具備以下特點:操作步驟較多，比較繁瑣；所用試劑種類較多，注意各種試劑的用量及作用；實驗原理（葉綠素的提取與紙層析法）較深，不易理解與掌握。通過預(yù)實驗中出現(xiàn)的問題，做如下反思:1.要對綠葉進(jìn)行充分研磨，避免提取色素含量過低影響實驗結(jié)果；2.無水乙醇要分幾次進(jìn)行傾倒，可使研磨效果更好；3.本實驗用紗布代替濾紙，因為葉綠素很容易吸附于濾紙上；4.由于實驗材料沒有準(zhǔn)備鉛筆，需選擇載玻片蘸取濾液于濾紙條上，并注意涂抹均勻；5.要選擇大小長度適宜的試管進(jìn)行層析，避免層析液觸及濾液細(xì)線；6.注意保持實驗臺的干凈整潔，做完實驗后及時打掃實驗室。十一、改進(jìn)建議（一）實驗材料改進(jìn)：1、加入無水乙醇研磨時，教材中給出的用量為10ml。在實際實驗操作中可根據(jù)綠葉種類和用量的不同，適當(dāng)減少無水乙醇體積（6-8ml為宜），防止提取液濃度過低影響后續(xù)實驗。另外為保證研磨充分，無水乙醇應(yīng)分三次左右加入，第一次加入迅速研磨，第二次加入后緩慢研磨（使研磨更細(xì)致），第三次用于沖洗研缽，并將液體液倒入漏斗；2、本實驗將書上的菠菜葉改為韭菜（也可改為芹菜等四季均有的蔬菜），是由于用菠菜作為實驗材料，易受季節(jié)性限制，改用韭菜后突破了實驗材料的局限性。本次實驗將綠葉放在烘箱里烘3040min，然后取出再進(jìn)行充分研磨，可以降低葉片的含水量，對提高葉綠體中色素的提取效率有幫助。3、本次用細(xì)沙代替二氧化硅，二氧化硅是特別細(xì)的白色粉末，控制不好會過量，使濾液中含有較多的二氧化硅，而導(dǎo)致濾液顏色變淺，而且濾液中雜質(zhì)越多，實驗現(xiàn)象越不明顯。用細(xì)沙代替二氧化硅粉末，能幫助研磨更充分，還減少了雜質(zhì)的含量，顏色變?yōu)樯罹G，使實驗效果明顯。（二）實驗方法改進(jìn)：用蓋玻片代替毛細(xì)吸管吸取濾液進(jìn)行壓線。通過以往實驗會發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生的操作水平有限，有時操作不夠精細(xì)，用毛細(xì)吸管畫線很難達(dá)到細(xì)、直、齊的要求，造成濾液細(xì)線上的濃度不一，層析后的色素帶呈波浪狀，效果不好。而改進(jìn)后達(dá)到了使濾液線的細(xì)、勻、直的要求，使實驗效果有所提升。（三）教學(xué)方法改進(jìn)：以往的驗證性實驗都是教師將實驗原理、步驟以及涉及到的相關(guān)知識全部講完，再讓學(xué)生做實驗，而這樣做對于步驟簡單的實驗還容易理解和記憶一些，但是葉綠