人教版高中生物學必修1第5章第4節光合作用與能量轉化教學設計課題捕獲光能的色素和結構單元第5章學科生物年級高1教材分析《捕獲光能的色素和結構》是人教版高中必修1《分子與細胞》第5章第4節《光合作用與能量轉化》第1課時的教學內容，主要學習色素的種類和功能，掌握提取、分離色素的實驗方法。本節內容是對第3章細胞結構知識的提升，又是后面學習光合作用原理和應用的基礎。普通高中生物課程及解讀對本部分知識的要求是能分析科學家對光合作用的認識過程，形成光合作用的基本概念；提取和分離葉綠體中的色素，簡述葉綠體中色素的吸收光譜和作用光譜；要求教師能指導學生做好提取和分離葉綠體中色素的探索性實驗。教學目標與核心素養生命觀念：1.能說出葉綠體色素的種類、顏色、含量、作用和吸收光譜。2.能說出葉綠體適于進行光合作用的結構和功能。科學思維：1.利用列表比較法掌握葉綠體色素的種類、顏色、含量、作用和吸收光譜。2.利用實驗的方法，解決問題。科學探究：1.通過實驗，掌握提取、分離色素的實驗方法。2.通過學習經典實驗學習實驗的設計思路。社會責任：能夠運用色素與光合作用的原理解釋生產生活中的相關現象。重點能說出葉綠體色素的種類、顏色、含量、作用和吸收光譜；葉綠體適于進行光合作用的結構和功能難點提取、分離色素的實驗方法教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖導入新課問題導入：出示小麥圖片，并提出問題：小麥灌漿期間需要天氣晴朗，光照充足，才能灌漿充足、粒重提高。如果這時期光照不足或連陰雨，會延緩籽粒灌漿進程，減少干物質積累從而降低粒重，造成減產。你知道這里面的原理嗎？思考、回答問題通過生產實例，導入新課，引發學生思考，激發學生興趣和探究欲講授新課問題探討：你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養液成分等條件下，生產蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。討論：1.靠人工光源生產蔬菜有什么好處？2.為什么要控制二氧化碳的濃度、營養液成分和溫度等條件？得出：太陽光能的輸入、捕獲和轉化，是生物圈得以維持運轉的基礎。光合作用是唯一能夠捕獲和轉化光能的生物學途徑。光合作用是“地球上最重要的化學反應”植物捕獲光能要依靠特定的物質和結構。知識點一：捕獲光能的色素活動1：出示正常玉米植株和白化玉米植株的圖片，提出問題：玉米有正常植株和白化植株。正常植株的葉片是綠色的，說明其葉片中有綠色的色素；白化植株的葉片是白色的，說明其葉片中不含綠色色素。正常植株可以進行光合作用，并不斷生長發育；而白化植株待種子中貯存的養分耗盡就會死去。這說明葉片中的可能與光能的捕獲有關?；顒?：綠葉中色素的提取和分離。提問：若想真實地看到色素，確定色素的種類，我們就需要將色素從葉片中提取出來，并想辦法把不同的色素分開。那么綠葉中色素提取和分離的實驗原理是怎樣的？請同學們認真閱讀課本98-99頁，做好勾畫與批注，回答以下問題：1.綠葉中色素的提取和分離原理？2.實驗材料中為什么要選新鮮的綠葉？3.該實驗包括哪些步驟？每一步操作中都有哪些注意事項？通過大家的討論交流，我們已經明確了實驗的正確操作流程，接下來以小組為單位完成正確的實驗操作。教師組織學生動手實驗，并巡視指導。PPT呈現：色素在濾紙條上的分布圖教師引導學生思考：濾紙條上出現了幾條色素帶，顏色分別是怎樣的？其排列順序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？出示四種色素對光的吸收圖譜，提出問題：葉綠素a、b主要吸收。胡蘿卜素和葉黃素主要吸收。小結：色素色素顏色含量溶解度擴散速度吸收光能胡蘿卜素葉黃素葉綠素ａ葉綠素ｂ知識點二：葉綠體適于進行光合作用的結構出示圖片葉綠體的電鏡照片和模式圖，請同學們回憶葉綠體的形狀和結構。請同學們思考線粒體的結構特點對進行光合作用的好處。出示恩格爾曼經典實驗，并提出問題：1.恩格爾曼第一個實驗的結論是什么？2.恩格爾曼在選材、實驗設計上有什么巧妙之處？3.在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域，為什么？4.綜合上述資料，你認為葉綠體具有什么功能？總結：葉綠體的功能葉綠體是進行光合作用的場所。它內部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用的酶。思考、討論回答問題思考、討論回答問題按要求閱讀課本，做好勾畫與批注，思考問題，并在小組內討論問題學生根據預習匯報交流。學生按照正確操作順序實驗，同時每個小組按照神秘任務卡的要求完成探究實驗學生根據實驗原理分析四種色素的分布觀察圖片，對比分析，回答問題回憶相關內容并回答問題分析實驗現象，思考問題，小組交流討論，并回答問題培養學生思考和分析問題的能力引出光合作用培養學生閱讀提取信息的能力和思考和分析問題的能力，小組合作能力學會提取、分離葉綠體中色素的方法；提高觀察、分析能力提高學生的識圖能力和分析能力復習葉綠體的結構，培養學生觀察、分析問題的能力讓學生體會恩格曼實驗設計的巧妙之處。課堂練習1.關于葉綠體中色素的提取和分離實驗的操作，正確的是（）A.使用定性濾紙過濾研磨液B.將干燥處理過的定性濾紙條用于層析C.在畫出一條濾液細線后緊接著重復畫線1～2次D.研磨葉片時，用體積分數為70%的乙醇溶解色素2.如圖表示新鮮菠菜葉中四種色素的相對含量及在濾紙條上的分離情況，下列說法不正確的是（）A.葉綠體中的四種色素分布在類囊體薄膜上B.四種色均可溶于有機溶劑無水乙醇中C.四種色素在層析液中溶解度最大的是甲D.發黃菠菜葉中色素含量顯著減少的是甲和乙3.3、把新鮮葉綠素溶液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中吸收最強的是（）A、紅光部分B、紅橙光與藍紫光部分C、綠光部分D、紫光部分4、恩格爾曼用極細的光束照射到載有水綿和好氧菌的載玻片①上，將裝片②暴露在光下，結果如圖所示。關于該實驗說法錯誤的是（）A.實驗開始前，裝片都要先放在黑暗環境中一段時間B.該對照實驗可以證明葉綠體使進行光合作用的場所C.裝片中的好氧氣菌的聚集位置說明光合產物中有氧氣D.用透過三棱鏡的光束照射裝片②會得到與該圖示不同的結果1.下列標號各代表：①②________③_________④⑤________2.在④上分布有光合作用所需的和，在⑤中也分布有光合作用所需的。限時獨立自主完成鞏固新知，提升能力課堂小結梳理知識、