《葉綠體色素的提取與分離》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 葉綠體色素的提取與分離教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容是中圖版高中生物（必修1分子與細(xì)胞）第三單元細(xì)胞的新陳代謝第2章細(xì)胞能量的來(lái)源與轉(zhuǎn)變第三節(jié)光能的捕獲和利用一節(jié)的內(nèi)容。高中新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是：說(shuō)明光合作用以及對(duì)它的認(rèn)識(shí)過(guò)程，屬于理解水平的目標(biāo)要求。本節(jié)課在內(nèi)容上先闡述光合作用的發(fā)現(xiàn)歷史，通過(guò)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)逐步讓學(xué)生了解光合作用的過(guò)程，是學(xué)生對(duì)于光合作用的實(shí)質(zhì)有了一個(gè)比較具體的認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)葉綠體的學(xué)習(xí)使學(xué)生對(duì)光合作用的內(nèi)涵有了更深入的了解，接下來(lái)通過(guò)“葉綠體色素的提取與分離實(shí)驗(yàn)”學(xué)生感知葉綠體結(jié)構(gòu)與光合作用相適應(yīng)的的特點(diǎn)，明白只有色素才能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光

2、能，知道了光合色素在光合作用中的重要作用，最后光合作用的過(guò)程便呼之欲出，這些本來(lái)很抽象的內(nèi)容就這樣個(gè)個(gè)擊破，學(xué)生很容易掌握和理解。完成光能的捕獲的光合作用過(guò)程作為自然界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝是本章乃至本模塊的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在高中生物學(xué)知識(shí)系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)在幫助學(xué)生理解光合作用的過(guò)程中起到關(guān)鍵的作用，同時(shí)對(duì)于鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度有著非常大的幫助。該實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教學(xué)核心是讓學(xué)生掌握葉綠體色素提取和分離的科學(xué)方法，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作要求非常高，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中先通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理的分析和講解，讓學(xué)生明白試驗(yàn)中所用到的各種試劑的用途和用法，然后通

3、過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)施，讓科學(xué)原理得以驗(yàn)證和拓展，而實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)部分學(xué)生的操作失誤，這些失誤教師不必當(dāng)場(chǎng)指出，而是在最后實(shí)驗(yàn)總結(jié)時(shí)，讓這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果異常的學(xué)生自行分析失誤所在，這樣不光強(qiáng)化了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)也使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)加深理解，既掌握了知識(shí)，又培養(yǎng)了科學(xué)意識(shí)，一舉兩得。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析1.內(nèi)容分析本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的主要內(nèi)容是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明葉綠體中色素的種類(lèi)及各種色素的含量和特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)多種試劑和藥品儀器等的使用和操作，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的要求相對(duì)比較高，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)思想，為學(xué)習(xí)光合作用的具體過(guò)程做好鋪墊

4、。2.學(xué)情分析在本實(shí)驗(yàn)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了光合作用的發(fā)現(xiàn)歷史，通過(guò)大量經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生體會(huì)到了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛，同時(shí)也對(duì)光合作用的實(shí)質(zhì)有了基本的認(rèn)識(shí)，在本模塊的第一單元就對(duì)光合作用的結(jié)構(gòu)葉綠體有了簡(jiǎn)單的介紹，所以要學(xué)習(xí)光合作用的過(guò)程，勢(shì)必先要了解葉綠體的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，而做好本實(shí)驗(yàn)正好是印證這一點(diǎn)的重要保障。3.教學(xué)條件分析本節(jié)實(shí)驗(yàn)課涉及到的藥劑及儀器和實(shí)驗(yàn)材料在普通中學(xué)實(shí)驗(yàn)室都有配備，主要有無(wú)水乙醇，四氯化碳，SiO2，CaCO3，實(shí)驗(yàn)材料使用新鮮的菠菜葉片，在這里需要說(shuō)明的是，原理上來(lái)說(shuō)提取液和層析液只要是有機(jī)溶劑就可以，但通過(guò)過(guò)去幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，我們選了丙酮作為提取液，效果

5、更好，使用四氯化碳作為層析液，層析效果較好，本實(shí)驗(yàn)畫(huà)濾液細(xì)線要求細(xì)、直、齊，課本上要求用毛細(xì)吸管劃線，過(guò)去還嘗試過(guò)蘸筆、去滾珠的圓珠筆頭等，結(jié)果都不盡人意，后來(lái)受木匠使用墨斗的啟發(fā)，改用棉線彈線的方法，效果很好，值得推廣。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn)葉綠體中色素的提取和分離方法。 突破方法：通過(guò)對(duì)提取和方法的詳細(xì)講解，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后對(duì)錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行歸因分析，進(jìn)一步理解提取和分離各步驟的作用和關(guān)鍵因子，加深理解。2.教學(xué)難點(diǎn)紙層析法的原理。突破方法：主要通過(guò)對(duì)至層析法的原理分析，講清楚不同色素在同一種有機(jī)溶劑中的溶解度不同，被往濾紙條上部擴(kuò)散的層析液帶動(dòng)的速度便有差異這一原理，再

6、通過(guò)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，便可以得到很好的理解和掌握。四、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 1.知識(shí)目標(biāo) 驗(yàn)證葉綠體中色素的種類(lèi)，辨別各種色素的顏色和排列順序、含量 2.能力目標(biāo) 初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法。 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過(guò)學(xué)生彼此合作、討論和相互比較的過(guò)程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的樂(lè)趣； （2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的艱辛和樂(lè)趣，樹(shù)立辯證唯物主義觀點(diǎn)，進(jìn)行生命科學(xué)價(jià)值觀的教育。五、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 1.教師準(zhǔn)備（1） 實(shí)驗(yàn)材料、器具及試劑準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料：新鮮菠菜葉片器 具：干燥的定性濾紙，棉塞，試管，試管架，研缽，玻璃漏斗，尼龍布，細(xì)棉線，剪刀，藥勺，量筒，天平、三棱鏡、聚光手電筒等。試 劑：提取液（丙酮）

7、，分離液（四氯化碳），SiO2，CaCO3。（2）使用PPT制作實(shí)驗(yàn)步驟的文字說(shuō)明。 2.學(xué)生準(zhǔn)備 復(fù)制葉綠體的結(jié)構(gòu)，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)。6、 教學(xué)流程圖創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，導(dǎo)入新課學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作作品展示總結(jié)點(diǎn)評(píng)反饋練習(xí)展示標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析討論成功關(guān)鍵和失誤原因講解和分析實(shí)驗(yàn)原理和方法觀察記錄交流討論 7、 教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖1.創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題 綠色植物完成了自然界工程量最為巨大的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化，歸功于其光合作用的特殊能力，而光合作用卻在小小的葉綠體中完成，那么葉綠體到底具備什么樣的結(jié)構(gòu)使得其具備了這種能力呢？課件展示葉綠體的結(jié)構(gòu)模型，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)葉綠體的結(jié)構(gòu)，

8、并找出答案。提出問(wèn)題：葉綠體中有那些色素？他們都吸收什么光？ 學(xué)生思考，觀察PPT中葉綠體的三維模型。葉綠體中有能進(jìn)行光合作用的色素，這些色素具備吸收和轉(zhuǎn)化光能的作用。創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課2.實(shí)驗(yàn)原理引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本“探究活動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)原理。教師在學(xué)生理解的基礎(chǔ)上解釋實(shí)驗(yàn)原理：1.色素提取原理：葉綠體中的色素不溶于水，但能溶解在有機(jī)溶劑如丙酮中，所以可用丙酮提取綠葉中的色素。2.色素分離原理：紙層析法各種色素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(kuò)散得快，反之則慢，因此色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分開(kāi)。教師強(qiáng)調(diào)：層析液即有機(jī)溶劑，可以溶解色素，但不同色素在同一種層析液中的溶解度有

9、差異，這是色素分離的基礎(chǔ)。學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)原理。 學(xué)生聽(tīng)講，記錄筆記。讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)原理，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解。3.綠葉中色素的提取和分離的具體操作步驟讓學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)步驟，思考并討論P(yáng)PT中的問(wèn)題：1.提取色素：稱(chēng)?。?g新鮮濃綠的葉片，剪碎，放入研缽；剪碎：去除葉脈，將葉片剪碎；研磨：加入少量SiO2、CaCO3和2ml丙酮，迅速 而充分的研磨。過(guò)濾：漏斗基部墊上單層尼龍布，過(guò)濾獲得色素提取液，過(guò)濾完畢用棉塞塞住試管口，避光保存。PPT展示問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)下討論并得出答案：為何要選用新鮮濃綠的葉片？研磨時(shí)：為什么要加入SiO2？ 為什么要加入CaCO3？ 丙酮的作用是什么？過(guò)濾為何用單層尼龍布而不

10、用濾紙？（該問(wèn)題讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決）。收集到的綠葉為何要用棉塞塞緊試管口?2.制備濾紙條：（1）將干燥的濾紙剪成長(zhǎng)寬合適的紙條，再剪去一端兩角（2）在距離角這一端1cm處用鉛筆畫(huà)線PPT展示問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)下討論并得出答案： 濾紙條為何要剪去兩兩角？為何用鉛筆劃線？3.畫(huà)濾液細(xì)線（1）將濾紙條平放在載玻片上，將棉線蘸取少量的濾液，沿鉛筆線處小心均勻地壓出一條濾液細(xì)線；（2）干燥后重復(fù)劃2-3次。畫(huà)線要求：濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直問(wèn)題：為何要重復(fù)畫(huà)線？ 4.分離色素（1）向燒杯中倒入適量層析液；（2）將濾紙條尖端朝下輕輕插入層析液中，濾液細(xì)線不能接觸層析液，濾紙條上端長(zhǎng)出的部分向外折疊90度以固

11、定濾紙條；（3）用培養(yǎng)皿蓋住燒杯。問(wèn)題：濾液細(xì)線為何不能接觸層析液？用培養(yǎng)皿蓋住燒杯？ 學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)步驟，思考并討論P(yáng)PT展示的問(wèn)題。 學(xué)生思考并配合老師的引導(dǎo)，解決問(wèn)題：新鮮濃綠的葉片色素含量多，現(xiàn)象更明顯。加SiO2能保證研磨充分。CaCO3能中和有機(jī)酸，防止色素被破壞。丙酮用來(lái)溶解色素。防止丙酮揮發(fā)，色素接觸空氣容易被氧化分解。剪去濾紙條兩角，防止層析液在濾紙條邊緣擴(kuò)散過(guò)快，使色素帶擴(kuò)散不整齊。其他筆含有色素，防止帶入無(wú)關(guān)變量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。重復(fù)畫(huà)使濾液細(xì)線含有較多的色素。防止色素溶于層析液，濾紙條上得不到色素帶。防止層析液揮發(fā)。讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)步驟，了解實(shí)驗(yàn)中各種試劑的用途和操作注意事項(xiàng)

12、，為后面的實(shí)驗(yàn)操作奠定基礎(chǔ)4、實(shí)驗(yàn)實(shí)施老師在實(shí)驗(yàn)室巡查，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可能會(huì)因?yàn)槭韬霎a(chǎn)生一些失誤，教師可不當(dāng)場(chǎng)指出，待實(shí)驗(yàn)結(jié)束，總結(jié)實(shí)驗(yàn)時(shí)再指出，讓學(xué)生明白某些失誤所可能導(dǎo)致的后果。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。5.觀察與記錄 交流與討論根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論結(jié)果，教師給出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符的同學(xué)展示結(jié)果，并以小組為單位自查實(shí)驗(yàn)失誤，常見(jiàn)失誤結(jié)果有： 色素提取液顏色過(guò)淺，層析結(jié)果不明顯 色素帶不整齊或出現(xiàn)斷帶 色素帶未完全分離開(kāi) 濾液細(xì)線中的色素未隨層析液往上擴(kuò)散學(xué)生觀察并記錄濾紙條上出現(xiàn)的色素帶條數(shù)、顏色、寬度等。對(duì)于與實(shí)驗(yàn)標(biāo)

13、準(zhǔn)結(jié)果不同的，以小組為單位分析討論原因。 提取液加入過(guò)多，或研磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)色素分解 濾紙條干燥不充分 濾液細(xì)線過(guò)粗，分離時(shí)間過(guò)短 濾液細(xì)線觸及到層析液，優(yōu)先溶解在層析液中，而不隨層析液網(wǎng)上擴(kuò)散培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，主動(dòng)思考和分析問(wèn)題的能力。5作品展示挑選優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)作品在實(shí)驗(yàn)展示板中進(jìn)行展示，具有代表性的失敗作品，讓小組分析并找到原因后將失誤原因注明，也展示在展板中，共同學(xué)相互學(xué)習(xí)。 學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，并進(jìn)行相互交流。 歸納升華6、實(shí)驗(yàn)拓展提出問(wèn)題：怎么樣證明葉綠體中的色素的確能吸收光能呢？教師引導(dǎo)：通過(guò)觀察色素溶液的透射光發(fā)現(xiàn)為綠色，說(shuō)明除綠色以外的光基本都被色素吸收，如何驗(yàn)證色素吸收那些光呢？

14、學(xué)生可分組對(duì)以上分析進(jìn)行驗(yàn)證。引導(dǎo)學(xué)生分析并得出結(jié)論。學(xué)生思考。聯(lián)系物理學(xué)中白光透過(guò)三棱鏡會(huì)分出七色光的原理，展開(kāi)色素吸收光譜的探究。葉綠體色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對(duì)綠光吸收最少。培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，使學(xué)生能對(duì)所學(xué)知識(shí)加以有效綜合和應(yīng)用，同時(shí)拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)科綜合的科學(xué)思想。6反饋練習(xí) 分別在A、B、C三個(gè)研缽中加入2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過(guò)濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色（或褐色）、幾乎無(wú)色。處理ABCSiO2（少量）CaCO3（少量）丙酮（2毫升）蒸餾水（2毫升） 注：“”表示加；“”表示不加試回答：（1） A處理得到的溶液顏色是 ，原因是 。（2）B處理得到的溶液顏色是 ，原因是 。（3）C處理得到的溶液顏色是 ，原因是 。 學(xué)生分析并作答?！敬鸢浮浚海?） 黃綠色（或褐色）；部分葉綠素受到破壞（2） 幾乎無(wú)色；葉綠素不溶于水（3）深綠色；大量葉綠素溶于乙醇中鞏固知識(shí)，檢驗(yàn)學(xué)生的掌握情況8、 問(wèn)題研討1. 本實(shí)驗(yàn)中的操作中的問(wèn)題提取色素的過(guò)程由于學(xué)生之間的差異，化學(xué)藥品以及試劑的量不好控制，常造成提取到的色素不符合要求，可以考慮用酒精水浴法代替，經(jīng)本人實(shí)踐證明效果比較好。酒精水浴法：在試管中用0.5g綠葉加2mL酒精中沸水浴2min