《叶绿体色素的提取与分离》教学设计资料

《叶绿体色素的提取与分离》教学设计

一、教学设计思路

本实验教学设计内容是中图版高中《生物》（必修1分子与细胞）第三单元《细胞的新陈代谢》第2章《细胞能量的来源与转变》第三节《光能的捕获和利用》一节的内容。高中新课程标准对本节内容的要求是：说明光合作用以及对它的认识过程，属于理解水平的目标要求。本节课在内容上先阐述光合作用的发现历史，通过经典实验逐步让学生了解光合作用的过程，是学生对于光合作用的实质有了一个比较具体的认识，然后通过光合作用的结构基础——叶绿体的学习使学生对光合作用的内涵有了更深入的了解，接下来通过“叶绿体色素的提取与分离实验”学生感知叶绿体结构与光合作用相适应的的特点，明白只有色素才能吸收、传递和转化光能，知道了光合色素在光合作用中的重要作用，最后光合作用的过程便呼之欲出，这些本来很抽象的内容就这样个个击破，学生很容易掌握和理解。

完成光能的捕获的光合作用过程作为自然界最基本的物质代谢和能量代谢是本章乃至本模块的重点内容之一，在高中生物学知识系统中占据着重要的地位，本实验教学在帮助学生理解光合作用的过程中起到关键的作用，同时对于锻炼学生的实验操作技能和培养学生严谨的科学态度有着非常大的帮助。该实验属于验证性实验内容，教学核心是让学生掌握叶绿体色素提取和分离的科学方法，对学生的实验操作要求非常高，教师在实验教学过程中先通过实验原理的分析和讲解，让学生明白试验中所用到的各种试剂的用途和用法，然后通过实验实施，让科学原理得以验证和拓展，而实验过程中不可避免的会出现部分学生的操作失误，这些失误教师不必当场指出，而是在最后实验总结时，让这些实验结果异常的学生自行分析失误所在，这样不光强化了学生实验的严谨性，同时也使得学生对实验过程中的每个环节加深理解，既掌握了知识，又培养了科学意识，一举两得。 二、实验教学分析 1.内容分析

本节实验课的主要内容是通过实验证明叶绿体中色素的种类及各种色素的含量和特点，实验过程设计多种试剂和药品仪器等的使用和

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操作，对学生实验操作能力的要求相对比较高，旨在通过实验，体验科学实验的严谨性，锻炼动手能力，培养严谨的科学态度和生物学实验思想，为学习光合作用的具体过程做好铺垫。 2.学情分析

在本实验课之前，学生已经学习了光合作用的发现历史，通过大量经典实验，是学生体会到了科学发现的艰辛，同时也对光合作用的实质有了基本的认识，在本模块的第一单元就对光合作用的结构——叶绿体有了简单的介绍，所以要学习光合作用的过程，势必先要了解叶绿体的结构与其功能相适应的特点，而做好本实验正好是印证这一点的重要保障。 3.教学条件分析

本节实验课涉及到的药剂及仪器和实验材料在普通中学实验室都有配备，主要有无水乙醇，四氯化碳，SiO2，CaCO3，实验材料使用新鲜的菠菜叶片，在这里需要说明的是，原理上来说提取液和层析液只要是有机溶剂就可以，但通过过去几年的实验教学实践，我们选了丙酮作为提取液，效果更好，使用四氯化碳作为层析液，层析效果较好，本实验画滤液细线要求细、直、齐，课本上要求用毛细吸管划线，过去还尝试过蘸笔、去滚珠的圆珠笔头等，结果都不尽人意，后来受木匠使用墨斗的启发，改用棉线弹线的方法，效果很好，值得推广。 三、教学重点和难点 1.教学重点

叶绿体中色素的提取和分离方法。

突破方法：通过对提取和方法的详细讲解，指导学生进行实验，最后对错误的实验操作进行归因分析，进一步理解提取和分离各步骤的作用和关键因子，加深理解。 2.教学难点

纸层析法的原理。

突破方法：主要通过对至层析法的原理分析，讲清楚不同色素在同一种有机溶剂中的溶解度不同，被往滤纸条上部扩散的层析液带动的速度便有差异这一原理，再通过学生对实验现象的观察，便可以得到很好的理解和掌握。 四、实验目标 1.知识目标

验证叶绿体中色素的种类，辨别各种色素的颜色和排列顺序、含

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量

2.能力目标

初步掌握提取和分离叶绿体中色素的方法。 3.情感态度与价值观

（1）通过学生彼此合作、讨论和相互比较的过程，体验实验探究的乐趣；

（2）通过实验，体验科学实验的艰辛和乐趣，树立辩证唯物主义观点，进行生命科学价值观的教育。 五、实验准备

1.教师准备

（1）实验材料、器具及试剂准备 实验材料：新鲜菠菜叶片

器 具：干燥的定性滤纸，棉塞，试管，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，细棉线，剪刀，药勺，量筒，天平、三棱镜、聚光手电筒等。 试 剂：提取液（丙酮），分离液（四氯化碳），SiO2，CaCO3。

（2）使用PPT制作实验步骤的文字说明。 2.学生准备

复制叶绿体的结构，预习实验。 六、教学流程图

创设情境，提出问题，导入新课

观察记录 交流讨论 3 讲解和分析实验原理和方法 学生进行实验操作

展示标准实验结果，分析讨论成功关键和失误原因

七、教学过程 教学内容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 绿色植物完成了自然界工程量最为巨大的 物质转化和能量转化，归功于其光合作用的特殊 能力，而光合作用却在小小的叶绿体中完成，那学生思么叶绿体到底具备什么样的结构使得其具备了考，观察PPT中这种能力呢？ 叶绿体的三维课件展示叶绿体的结构模型，引导学生复习叶绿模型。 1.创设情境，提出问题 体的结构，并找出答案。 叶绿体中有能进行光合作用的色素，这些色素具备吸收和转化光能的作用。 创设情境，导入新课 提出问题：叶绿体中有那些色素？他们都吸收什 么光？ 让学生知道实验原引导学生阅读课本“探究活动”的实验原理。 学生阅读实验2.实验原理 教师在学生理解的基础上解释实验原理： 原理。 学生听讲，记录理，加深对实验的理1.色素提取原理：叶绿体中的色素不溶于水，但笔记。

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能溶解在有机溶剂如丙酮中，所以可用丙酮提取 绿叶中的色素。 2.色素分离原理：纸层析法 各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，因此色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 教师强调：层析液即有机溶剂，可以溶解色素，但不同色素在同一种层析液中的溶解度有差异，这是色素分离的基础。 让学生阅读实验步骤，思考并讨论PPT中的问题： 学生阅读实验1.提取色素： 步骤，思考并讨解。 称取：5g新鲜浓绿的叶片，剪碎，放入研钵； 论PPT展示的↓ 问题。 剪碎：去除叶脉，将叶片剪碎； ↓ 研磨：加入少量SiO2、CaCO3和2ml丙酮，迅速 ↓ 而充分的研磨。 过滤：漏斗基部垫上单层尼龙布，过滤获得色素 提取液，过滤完毕用棉塞塞住试管口，避 光保存。 3.绿叶中色素的提取和分离的具体操作步骤 让学生明确实验步骤，了解实验中各种试 PPT展示问题，在老师的指导下讨论并得出答案： ①为何要选用新鲜浓绿的叶片？ ②研磨时：为什么要加入SiO2？ 学生思考并配剂的用途和合老师的引导，操作注意事解决问题： 项，为后面新鲜浓绿的叶的实验操作片色素含量多，奠定基础 现象更明显。 加SiO2能保证 研磨充分。 为什么要加入CaCO3？ CaCO3能中和有机酸，防止色素被破坏。 丙酮用来溶解色素。 丙酮的作用是什么？ ③过滤为何用单层尼龙布而不用滤纸？（该问题 5

让学生通过实验来解决）。 ④收集到的绿叶为何要用棉塞塞紧试管口? 2.制备滤纸条： 防止丙酮挥发，色素接触空气容易被氧化分解。 （1）将干燥的滤纸剪成长宽合适的纸条，再剪 去一端两角 （2）在距离角这一端1cm处用铅笔画线 PPT展示问题，在老师的指导下讨论并得出答案： ① 滤纸条为何要剪去两两角？ ②为何用铅笔划线？ 3.画滤液细线 剪去滤纸条两角，防止层析液在滤纸条边缘扩散过快，使色素带扩散不整齐。 其他笔含有色素，防止带入无关变量，影响实验结果。 （1）将滤纸条平放在载玻片上，将棉线蘸取少 量的滤液，沿铅笔线处小心均匀地压出一条滤液 细线； （2）干燥后重复划2-3次。 画线要求： ①滤液细线要细、齐、直 问题：为何要重复画线？ 4.分离色素 （1）向烧杯中倒入适量层析液； 重复画使滤液细线含有较多的色素。 6

（2）将滤纸条尖端朝下轻轻插入层析液中，滤 液细线不能接触层析液，滤纸条上端长出的部分 向外折叠90度以固定滤纸条； （3）用培养皿盖住烧杯。 问题： ①滤液细线为何不能接触层析液？ ②用培养皿盖住烧杯？ 防止色素溶于层析液，滤纸条上得不到色素带。 防止层析液挥发。 老师在实验室巡查，指导学生进行实验操4、实验实施 作，学生可能会因为疏忽产生一些失误，教师可学生按照培养学实验步骤进行生的实验操不当场指出，待实验结束，总结实验时再指出，实验操作。 作能力。 让学生明白某些失误所可能导致的后果。 根据学生的实验结果和讨论结果，教师给出学生观察并记录滤纸条上出现的色素带条数、颜色、宽度等。 对于与实验标准结果不正确的实验结果，总结实验的关键。 同的，以小组为单位分析讨论原因。 让实验结果不符的同学展示结果，并以小组 培养学生良好的实验习惯，主动思考和分析问题的能力。 5.观察与记录 交流与讨论 为单位自查实验失误，常见失误结果有： ① 色素提取液颜色过浅，层析结果不明显 ① 提取液加入 过多，或研 磨时间过长 ② 色素带不整齐或出现断带 色素分解 ② 滤纸条干燥不充分 7

③ 色素带未完全分离开 ④ 滤液细线中的色素未随层析液往上扩散 ③ 滤液细线过粗，分离时间过短 ④ 滤液细线触及到层析液，优先溶解在层析液中，而不随层析液网上扩散 挑选优秀实验作品在实验展示板中进行展 学生进行归纳总结，并进行 归纳升华 相互交流。 学生思考。联系物理学中5．作品展示 示，具有代表性的失败作品，让小组分析并找到原因后将失误原因注明，也展示在展板中，共同学相互学习。 提出问题：怎么样证明叶绿体中的色素的确能吸收光能呢？ 教师引导：通过观察色素溶液的透射光发现为绿白光透过三棱色，说明除绿色以外的光基本都被色素吸收，如镜会分出七色培养学生的光的原理，展开探究能力，色素吸收光谱使学生能对的探究。 6、实验拓展 何验证色素吸收那些光呢？ 学生可分组对以上分析进行验证。 引导学生分析并得出结论。 所学知识加以有效综合和应用，同时拓展学生的视野，培养学科综合叶绿体色的科学思素主要吸收红想。 光和蓝紫光，对绿光吸收最少。 分别在A、B、C三个研钵中加入2克剪碎的 学生分析并6．反馈练习 新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、作答。 过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄 巩固知识，检验学生的掌握情 8

绿色（或褐色）、几乎无色。 处理 SiO2（少量） CaCO3（少量） 丙酮（2毫升） 蒸馏水（2毫升） A B C 【答案】： （1）黄绿色（或褐色）；部分叶绿素受到破坏 （2）几乎无色；叶绿素不溶况 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ － ＋ － ＋ － 注：“＋”表示加；“－”表示不加 试回答： 于水 （1）A处理得到的溶液颜色是 ， （3）深绿色；原因是 。 （2）B处理得到的溶液颜色是 ，大量叶绿素溶于乙醇中 原因是 。（3）C处理得到的溶液颜色是 ，原因是 。

八、问题研讨

1.本实验中的操作中的问题

提取色素的过程由于学生之间的差异，化学药品以及试剂的量不好控制，常造成提取到的色素不符合要求，可以考虑用酒精水浴法代替，经本人实践证明效果比较好。

酒精水浴法：在试管中用0.5g绿叶加2mL酒精中沸水浴2min，就能得到滤液，这样做省时、省材、省器械，且效果也很好（本方法参考《中学生物教学》2009年第8期） 2、试剂的选用问题

在本实验中使用了丙酮和四氯化碳，都具有挥发性和一定的生物毒性，所以在以后的试验中可以考虑使用无水乙醇代替丙酮。 3、关于本实验的拓展和应用

本实验的原理可以应用在其他植物组织色素的提取和分离中，课后可以鼓励学生多做思考和尝试，比如分离花瓣、韭黄等组织中的色素，研究色素的种类、功能等探究性课题，这样便更符合新课标对学生全面发展的要求和探究思维的养成。

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