《必修1》第五章第四节 “绿叶中色素的提取和分离”实验的改进与

人教版 高中生物 《必修1》第五章第四节

“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进与拓展 教学设计

一、教材分析

本实验是人教版高中生物必修1《分子与细胞》第5章第4节《能量之源──光与光合作用》学生实验。叶绿体是植物光合作用的场所，做好叶绿体中色素的提取和分离实验，有助于学生了解光合色素的种类和作用，是对第3章细胞结构知识的提升，是学习光合作用原理和应用的基础。按课标安排1课时。 二、学情分析

学生在初中已学习了光合作用的有关知识。在前面第3章学习了细胞结构，知道叶绿体是进行光合作用的场所，对叶绿体中色素对光合作用的贡献有浓厚的探究兴趣。在实验操作方面，学生能进行研磨和过滤等操作，但纸层析法是首次接触，需要教师给予直观正确的操作和示范，才能熟练掌握。本节课还涉及到许多理化知识，如光的色散现象和色素的吸收光谱，学生理解有一定困难。 三、教学目标（学生达成的学习目标）

1.知识目标：（1）能概述绿叶中色素提取和分离的原理及方法

（2）明确光合色素的分布和种类 （3）理解不同色素能够吸收不同色光

2.能力目标：（1）能独立完成植物中色素的提取和分离实验

（2）能针对实验提出相关问题，设计并实施方案，完成探究过程

3.情感态度与价值观目标：

（1）体会科学方法的应用是探究的利器 （2）感悟探究过程，享受探究的乐趣 四、学法指导：合作学习、探究学习。

五、教学重点：色素的提取和分离；色素吸收光谱的观察与分析。 六、教学难点：色素提取液的画线；光合色素吸收光谱的理解。

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七、教学设计理念（依据）

1.布卢姆“认知、技能、情感”三个目标领域，预期学生的学习结果。 2.皮亚杰的“建构主义”教学理论；

3.美国行为心理学家马杰关于教学设计的模式，解决三个问题：

①把学生带到哪里？②怎样把学生带到那里？③如何确信已经把学生带到那里？ 4.新课标的四大理念和高考大纲的“四大能力要求”实施有效教学。

八、实验教学设计思路

九、实验教学内容

实验器材:

1.研钵、天平、剪刀、玻璃漏斗、尼龙布、50mL锥形瓶、玻璃棒、试管、保鲜膜、试管架、药勺、10mL量筒、滤纸条、毛细吸管、250mL烧杯、硬纸盖、铅毛、尺子、超声波清洗机、头灯、铁架台、比色皿、泡沫台、光盘、镊子、滴管瓶。

2.无水乙醇、石油醚、丙酮、苯、碳酸钙、二氧化硅。 3.新鲜菠菜等。

（一）原课本实验分析：课本实验涉及4种试剂：无水乙醇、CaCO3、SiO2、层析液；5个步骤：称量→剪碎→研磨→过滤→层析。其过程繁琐，操作耗时，实验中研磨的程度不易把握。色素提取液浓度不够，层析效果不明显。课本实验注重了技能的训练，忽视了探究性思维的培养。

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（二）实验的四点改进或创新

1. 创新一：优化提取过程:超声波提取法

使用超声波清洗机，加速破坏叶肉细胞膜和双层叶绿体膜，利于色素提取。改进后的操作为：研磨1分钟→超声波处理3-5分钟。不需添加二氧化硅和无水乙醇，超声波具有加速颗粒沉降作用，提取液不需过滤，有效的实现了：简化程序，节省试剂，节约时间，提高效率；并且扩大了选材范围。

图一 超声波清洗机 图二 研磨法 超声波提取法

2. 创新二：改进层析细节:悬挂式纸层析

教材中采用烧杯和培养皿的方式，简便易行；缺点是滤纸层析后会变软，易发生相互接触或贴壁，再加盖培养皿时也容易导致滤纸条移位，影响层析的效果。针对这些实际情况，学生利用废弃硬纸片，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，进行悬挂式层析。有效解决以上困惑，且易得到平行色素带。

以上两项改进，使实验更加便捷、顺利！应用超声波提取法，层析后的4条色素带非常明显。进一步体现了超声波提取法的优势。

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图三 图四

3. 创新三：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，马上有学生想到平常见到的光盘也能出现“彩虹”，岂不是也可以分光！他们找来光盘，把太阳光反射到白色墙壁上，分出的七色光比较弱，不规则。为了方便观察，学生找到铁架台，又想到家中所用的头灯非常明亮，于是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。分光的问题解决了！我们把提取液装入试管，把试管移到光源前面，希望看到相应色光被吸收的现象，遗憾的是无论怎么调整角度，哪怕装入的是清水，要么离光源太近，光发散绕过试管，墙上的七色光全部没有变化；要么离光源稍远，形成一条黑影，都不能看到红光和蓝紫光单独被吸收的现象。经过教师查阅资料，引导学生用比色皿装溶液查看吸光情况，问题得到圆满解决！

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。

图五 自制分光装置 图六 色素吸光结果

4．创新四：拓展问题探究，培养探究能力 探究1：探究胡萝卜中色素的种类及光谱吸收情况

因胡萝卜较硬，先用搅碎机打成小颗粒。用石油醚进行超声波提取。

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图七 胡萝卜中色素与绿叶中色素层析的结果比较

图八 胡萝卜中色素与绿叶中色素的吸光情况

实验结果：胡萝卜提取液中只含有胡萝卜素，胡萝卜素主要吸收蓝紫光。推测：叶绿素吸收红光。

探究2：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。 实验设计：

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实验进行到这里，相信同学们都掌握了绿叶中色素提取、分离的原理和方法，其中超声波提取法和悬挂式纸层析优化了提取过程，改进了层析的细节，并且还有分光装置的发明，利用这些装置，同学们还进行了一系列有意义的探究实验，希望同学们在今后的学习过程中，继续保持这份探究的热情，再接再厉，争取更大的发现！

本节课就上到这里！下课，同学们再见！ 十一、教学设计反思与自我评价

1．超声波提取法的应用简化了实验操作，节省了试剂和时间，为后续的探究奠定了基础。

2．光盘自制分光器的发明，使学生直观的看到了色素吸光光谱的变化，有助于学生理解实证在科学研究中的重要意义。

3．学生能够利用超声波提取法和光盘自制分光装置，自主进行实验设计，实施实验方案，交流展示研究成果，这些过程锻炼了学生的语言表达能力，合作探究能力，知识迁移的能力，提高了学生的生物科学素养，体现了自主、合作、探究的新课标理念。

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