1、 葉綠體色素的提取與分離教學設計一、教學設計思路本實驗教學設計內容是中圖版高中生物（必修1分子與細胞）第三單元細胞的新陳代謝第2章細胞能量的來源與轉變第三節光能的捕獲和利用一節的內容。高中新課程標準對本節內容的要求是：說明光合作用以及對它的認識過程，屬于理解水平的目標要求。本節課在內容上先闡述光合作用的發現歷史，通過經典實驗逐步讓學生了解光合作用的過程，是學生對于光合作用的實質有了一個比較具體的認識，然后通過光合作用的結構基礎葉綠體的學習使學生對光合作用的內涵有了更深入的了解，接下來通過“葉綠體色素的提取與分離實驗”學生感知葉綠體結構與光合作用相適應的的特點，明白只有色素才能吸收、傳遞和轉化光

2、能，知道了光合色素在光合作用中的重要作用，最后光合作用的過程便呼之欲出，這些本來很抽象的內容就這樣個個擊破，學生很容易掌握和理解。完成光能的捕獲的光合作用過程作為自然界最基本的物質代謝和能量代謝是本章乃至本模塊的重點內容之一，在高中生物學知識系統中占據著重要的地位，本實驗教學在幫助學生理解光合作用的過程中起到關鍵的作用，同時對于鍛煉學生的實驗操作技能和培養學生嚴謹的科學態度有著非常大的幫助。該實驗屬于驗證性實驗內容，教學核心是讓學生掌握葉綠體色素提取和分離的科學方法，對學生的實驗操作要求非常高，教師在實驗教學過程中先通過實驗原理的分析和講解，讓學生明白試驗中所用到的各種試劑的用途和用法，然后通

3、過實驗實施，讓科學原理得以驗證和拓展，而實驗過程中不可避免的會出現部分學生的操作失誤，這些失誤教師不必當場指出，而是在最后實驗總結時，讓這些實驗結果異常的學生自行分析失誤所在，這樣不光強化了學生實驗的嚴謹性，同時也使得學生對實驗過程中的每個環節加深理解，既掌握了知識，又培養了科學意識，一舉兩得。二、實驗教學分析1.內容分析本節實驗課的主要內容是通過實驗證明葉綠體中色素的種類及各種色素的含量和特點，實驗過程設計多種試劑和藥品儀器等的使用和操作，對學生實驗操作能力的要求相對比較高，旨在通過實驗，體驗科學實驗的嚴謹性，鍛煉動手能力，培養嚴謹的科學態度和生物學實驗思想，為學習光合作用的具體過程做好鋪墊

4、。2.學情分析在本實驗課之前，學生已經學習了光合作用的發現歷史，通過大量經典實驗，是學生體會到了科學發現的艱辛，同時也對光合作用的實質有了基本的認識，在本模塊的第一單元就對光合作用的結構葉綠體有了簡單的介紹，所以要學習光合作用的過程，勢必先要了解葉綠體的結構與其功能相適應的特點，而做好本實驗正好是印證這一點的重要保障。3.教學條件分析本節實驗課涉及到的藥劑及儀器和實驗材料在普通中學實驗室都有配備，主要有無水乙醇，四氯化碳，SiO2，CaCO3，實驗材料使用新鮮的菠菜葉片，在這里需要說明的是，原理上來說提取液和層析液只要是有機溶劑就可以，但通過過去幾年的實驗教學實踐，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，本實驗畫濾液細線要求細、直、齊，課本上要求用毛細吸管劃線，過去還嘗試過蘸筆、去滾珠的圓珠筆頭等，結果都不盡人意，后來受木匠使用墨斗的啟發，改用棉線彈線的方法，效果很好，值得推廣。三、教學重點和難點 1.教學重點葉綠體中色素的提取和分離方法。 突破方法：通過對提取和方法的詳細講解，指導學生進行實驗，最后對錯誤的實驗操作進行歸因分析，進一步理解提取和分離各步驟的作用和關鍵因子，加深理解。2.教學難點紙層析法的原理。突破方法：主要通過對至層析法的原理分析，講清楚不同色素在同一種有機溶劑中的溶解度不同，被往濾紙條上部擴散的層析液帶動的速度便有差異這一原理，再

6、通過學生對實驗現象的觀察，便可以得到很好的理解和掌握。四、實驗目標 1.知識目標 驗證葉綠體中色素的種類，辨別各種色素的顏色和排列順序、含量 2.能力目標 初步掌握提取和分離葉綠體中色素的方法。 3.情感態度與價值觀 （1）通過學生彼此合作、討論和相互比較的過程，體驗實驗探究的樂趣； （2）通過實驗，體驗科學實驗的艱辛和樂趣，樹立辯證唯物主義觀點，進行生命科學價值觀的教育。五、實驗準備 1.教師準備（1） 實驗材料、器具及試劑準備實驗材料：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制作實驗步驟的文字說明。 2.學生準備 復制葉綠體的結構，預習實驗。6、 教學流程圖創設情境，提出問題，導入新課學生進行實驗操作作品展示總結點評反饋練習展示標準實驗結果，分析討論成功關鍵和失誤原因講解和分析實驗原理和方法觀察記錄交流討論 7、 教學過程教學內容教師的組織和引導學生活動教學意圖1.創設情境，提出問題 綠色植物完成了自然界工程量最為巨大的物質轉化和能量轉化，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構使得其具備了這種能力呢？課件展示葉綠體的結構模型，引導學生復習葉綠體的結構，

8、并找出答案。提出問題：葉綠體中有那些色素？他們都吸收什么光？ 學生思考，觀察PPT中葉綠體的三維模型。葉綠體中有能進行光合作用的色素，這些色素具備吸收和轉化光能的作用。創設情境，導入新課2.實驗原理引導學生閱讀課本“探究活動”的實驗原理。教師在學生理解的基礎上解釋實驗原理：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散得快，反之則慢，因此色素就會隨著層析液在濾紙上的擴散而分開。教師強調：層析液即有機溶劑，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。學生閱讀實驗原理。 學生聽講，記錄筆記。讓學生知道實驗原理，加深對實驗的理解。3.綠葉中色素的提取和分離的具體操作步驟讓學生閱讀實驗步驟，思考并討論PPT中的問題：1.提取色素：稱取：5g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。過濾：漏斗基部墊上單層尼龍布，過濾獲得色素提取液，過濾完畢用棉塞塞住試管口，避光保存。PPT展示問題，在老師的指導下討論并得出答案：為何要選用新鮮濃綠的葉片？研磨時：為什么要加入SiO2？ 為什么要加入CaCO3？ 丙酮的作用是什么？過濾為何用單層尼龍布而不

10、用濾紙？（該問題讓學生通過實驗來解決）。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處用鉛筆畫線PPT展示問題，在老師的指導下討論并得出答案： 濾紙條為何要剪去兩兩角？為何用鉛筆劃線？3.畫濾液細線（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線；（2）干燥后重復劃2-3次。畫線要求：濾液細線要細、齊、直問題：為何要重復畫線？ 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，濾液細線不能接觸層析液，濾紙條上端長出的部分向外折疊90度以固

11、定濾紙條；（3）用培養皿蓋住燒杯。問題：濾液細線為何不能接觸層析液？用培養皿蓋住燒杯？ 學生閱讀實驗步驟，思考并討論PPT展示的問題。 學生思考并配合老師的引導，解決問題：新鮮濃綠的葉片色素含量多，現象更明顯。加SiO2能保證研磨充分。CaCO3能中和有機酸，防止色素被破壞。丙酮用來溶解色素。防止丙酮揮發，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散過快，使色素帶擴散不整齊。其他筆含有色素，防止帶入無關變量，影響實驗結果。重復畫使濾液細線含有較多的色素。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。讓學生明確實驗步驟，了解實驗中各種試劑的用途和操作注意事項

12、，為后面的實驗操作奠定基礎4、實驗實施老師在實驗室巡查，指導學生進行實驗操作，學生可能會因為疏忽產生一些失誤，教師可不當場指出，待實驗結束，總結實驗時再指出，讓學生明白某些失誤所可能導致的后果。學生按照實驗步驟進行實驗操作。培養學生的實驗操作能力。5.觀察與記錄 交流與討論根據學生的實驗結果和討論結果，教師給出正確的實驗結果，總結實驗的關鍵。讓實驗結果不符的同學展示結果，并以小組為單位自查實驗失誤，常見失誤結果有： 色素提取液顏色過淺，層析結果不明顯 色素帶不整齊或出現斷帶 色素帶未完全分離開 濾液細線中的色素未隨層析液往上擴散學生觀察并記錄濾紙條上出現的色素帶條數、顏色、寬度等。對于與實驗標

13、準結果不同的，以小組為單位分析討論原因。 提取液加入過多，或研磨時間過長色素分解 濾紙條干燥不充分 濾液細線過粗，分離時間過短 濾液細線觸及到層析液，優先溶解在層析液中，而不隨層析液網上擴散培養學生良好的實驗習慣，主動思考和分析問題的能力。5作品展示挑選優秀實驗作品在實驗展示板中進行展示，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，共同學相互學習。 學生進行歸納總結，并進行相互交流。 歸納升華6、實驗拓展提出問題：怎么樣證明葉綠體中的色素的確能吸收光能呢？教師引導：通過觀察色素溶液的透射光發現為綠色，說明除綠色以外的光基本都被色素吸收，如何驗證色素吸收那些光呢？

14、學生可分組對以上分析進行驗證。引導學生分析并得出結論。學生思考。聯系物理學中白光透過三棱鏡會分出七色光的原理，展開色素吸收光譜的探究。葉綠體色素主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收最少。培養學生的探究能力，使學生能對所學知識加以有效綜合和應用，同時拓展學生的視野，培養學科綜合的科學思想。6反饋練習 分別在A、B、C三個研缽中加入2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經研磨、過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 。 學生分析并作答。【答案】：（1） 黃綠色（或褐色）；部分葉綠素受到破壞（2） 幾乎無色；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，檢驗學生的掌握情況8、 問題研討1. 本實驗中的操作中的問題提取色素的過程由于學生之間的差異，化學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，經本人實踐證明效果比較好。酒精水浴法：在試管中用0.5g綠葉加2mL酒精中沸水浴2min