捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)

必修1第5章第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)說(shuō)課稿一、教學(xué)分析(一)教材分析本節(jié)課選自人教版必修1第5章“細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用”兼節(jié)“光合作用與能量轉(zhuǎn)化”第1課時(shí)的內(nèi)容。教材首先是通過(guò)綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)，明確了色素的種類、含量以及吸收的光譜，然后是光合色素存在于植物細(xì)胞的葉綠體中，由結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)，自然過(guò)渡到對(duì)葉綠體的功能探究，最后總結(jié)出葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本節(jié)課前承“細(xì)胞器之間的分工合作”從宏觀上了解到了葉綠體的形態(tài)以及細(xì)胞的能量貨幣“ATP”相關(guān)內(nèi)容，后啟“光合作用的原理和應(yīng)用”。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更好的理解光合作用的光反應(yīng)階段，對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一重要生物學(xué)觀點(diǎn)有更深刻的體會(huì)。(二)學(xué)情分析(1)知識(shí)準(zhǔn)備：學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)過(guò)光合作用的有關(guān)知識(shí)，知道光合作用的場(chǎng)所、原料、產(chǎn)物和條件等。學(xué)生已經(jīng)具備進(jìn)一步學(xué)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)的知識(shí)基礎(chǔ)和了解光合作用過(guò)程的興趣。⑵能力基:高一學(xué)生已經(jīng)具備一定的自主學(xué)習(xí)與合作探究能力，⑵能力基:高一學(xué)生已經(jīng)具備一定的自主學(xué)習(xí)與合作探究能力，能進(jìn)行研磨、過(guò)濾等實(shí)驗(yàn)操作。(3)不足之處：學(xué)生對(duì)光合作用有一定認(rèn)知，但不了解光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也不能從物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)光合作用；同時(shí)“葉綠體色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程又涉及到物理(光學(xué))、化學(xué)知識(shí)，對(duì)于理解色素吸收色光，掌握有關(guān)化學(xué)試劑的使用方法與技巧，可能存在一定的難度。(四)教學(xué)目標(biāo).知識(shí)目標(biāo)(1)掌握提取葉綠體中色素的方法。(2)說(shuō)出綠葉中色素的種類和作用。.科學(xué)探究(1)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，初步掌握探究的基本思路和方法。(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論分析，提高思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。.生命觀念通過(guò)對(duì)葉綠體結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

（五）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：能實(shí)施實(shí)驗(yàn)，客觀地觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并得出葉綠體中的色素能夠捕獲光能以及吸收光譜的差別。教學(xué)難點(diǎn)：能運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀，解釋葉綠體適于進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。三■教學(xué)過(guò)程（一）引入展示學(xué)校校園里各種綠色植物的葉片。詢問(wèn)學(xué)生這些植物的葉片顏色為什么是綠色的呢？展示玉米的一株白化苗，為什么會(huì)很快死亡呢？玉米的白化苗，由于不能進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡，可見光合作用與植物細(xì)胞中的色素有關(guān)。設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)聯(lián)系生活的問(wèn)題情境，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，誘發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，從而引出本節(jié)課內(nèi)容。（二）探究關(guān)于色素你想知道哪些內(nèi)容呢?師生共同討論，確定探究?jī)?nèi)容，安排小組任務(wù)，按照以下流程進(jìn)行“色素提取和分離”的實(shí)驗(yàn)。關(guān)于色素你想知道哪些內(nèi)容呢?師生共同討論，確定探究?jī)?nèi)容，安排小組任務(wù)，按照以下流程進(jìn)行“色素提取和分離”的實(shí)驗(yàn)。1.分析實(shí)驗(yàn)原理1.分析實(shí)驗(yàn)原理培養(yǎng)科學(xué)思維設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)進(jìn)行討論交流，推理出獲取植物細(xì)胞中的色素可以用研磨法，根據(jù)相似相容原理推理出可以用有機(jī)溶劑提取色素，再結(jié)合日常生活中刷白色帆布鞋時(shí)需包上衛(wèi)生紙曬干，這樣鞋面上的污漬部分溶解于水中會(huì)隨水分子擴(kuò)散到衛(wèi)生紙上，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象并運(yùn)用類比推理的思維方法得出“用有機(jī)溶劑作層析液分離色素”，這樣學(xué)生逐步理解綠葉中色素的提取和分離的實(shí)驗(yàn)原理，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維。.展示實(shí)驗(yàn)用一、演示實(shí)驗(yàn)步驟在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前展示實(shí)驗(yàn)用具，播放約5分鐘的實(shí)驗(yàn)操作視頻，介紹每種實(shí)驗(yàn)用具的作用以及實(shí)驗(yàn)的操作每個(gè)環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)。設(shè)計(jì)意圖：直觀清晰，節(jié)約實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，保障學(xué)生實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。.合^分組探究提高科學(xué)探究能力“色素提取和分離實(shí)驗(yàn)”是一個(gè)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，為了增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，我將其設(shè)計(jì)為探究性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，介紹實(shí)驗(yàn)步驟，營(yíng)造民主的課堂氛圍，讓學(xué)生敢于表達(dá)觀點(diǎn)，師生共同討論可以探究的問(wèn)題，課堂上生成了如下探究課題：探究1：不同植物綠色葉片的色素一樣嗎？探究2：衰老葉片和幼嫩葉片中的色素相同嗎？探究3：不同顏色葉片色素的種類和分布一樣嗎？分小組自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)中注重思考實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的設(shè)計(jì)，在教師指導(dǎo)下，各小組成員合作完成探究實(shí)驗(yàn)，并填寫好實(shí)驗(yàn)記錄表格。色雙鐮色色戚'電度設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在探究過(guò)程中逐步增強(qiáng)了對(duì)自然界中生命現(xiàn)象的好奇心，鍛煉了動(dòng)手實(shí)踐的能力及創(chuàng)新能力，耳濡目染了求實(shí)、理性的科學(xué)精神，形成尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，學(xué)生的創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)合作精神與無(wú)形中得到提高。（三）解釋探究過(guò)程完成后，要求學(xué)生自己解釋探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，思考實(shí)驗(yàn)中的色素帶從上而下的排序說(shuō)明了什么，不同條帶的寬窄說(shuō)明了什么，形成初步結(jié)論，之后再由

教師給出科學(xué)的結(jié)論。這是使新概念明確化和內(nèi)在轉(zhuǎn)化的過(guò)程。本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了小組展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，交流發(fā)言的方法來(lái)完成該過(guò)程（即為實(shí)驗(yàn)匯報(bào)總結(jié)）。.綠葉中色素的種類進(jìn)行探究1活動(dòng)的小組匯報(bào)4種（菠菜、韭菜、油麥菜、茴蒿）綠色植物葉片的色素分離結(jié)果，都含有胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素b四種色素帶。.衰老葉片和幼嫩葉片色素的比較進(jìn)行探究2活動(dòng)的小組進(jìn)行匯報(bào)，衰老葉片（大豆黃色葉片）色素中葉綠素含量很低，主要含有類胡蘿卜素。.月季紅色葉片的色素比較進(jìn)行探究3活動(dòng)的小組進(jìn)行匯報(bào)，該組學(xué)生首先得到的結(jié)果是4條色素帶與4種綠色葉片色素帶結(jié)果相同，而紅色色素帶仍停留在色素劃線位置并未擴(kuò)散。學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，小組成員討論得出紅色的色素不溶于酒精或有機(jī)溶劑，進(jìn)而推測(cè)該色素可能是存在于液泡里的水溶性色素。怎么證明該推測(cè)呢？小組學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，將層析液換成水，出現(xiàn)紅色色素在濾紙條上擴(kuò)散的現(xiàn)象，證明之前推測(cè)是正確的，紅色色素確實(shí)為存在于液泡中的花青素。師生共同總結(jié)本節(jié)課的探究活動(dòng):活動(dòng)內(nèi)容自一結(jié)論探究1：不同■綠色葉片的色素一樣嗎？4種不同綠色植物綠色葉片觀察色素在濾紙條上分離的顏色■排鼠寬窄濾紙條上顯示四種色素帶探究2:衰老葉片和幼嫩葉片中色素相同嗎？大豆幼嫩葉片和黃色衰老^片觀察色素在濾紙條上分離的顏色■排鼠寬窄衰老黃色^片色素以類胡蘿活動(dòng)內(nèi)容自一結(jié)論探究1：不同■綠色葉片的色素一樣嗎？4種不同綠色植物綠色葉片觀察色素在濾紙條上分離的顏色■排鼠寬窄濾紙條上顯示四種色素帶探究2:衰老葉片和幼嫩葉片中色素相同嗎？大豆幼嫩葉片和黃色衰老^片觀察色素在濾紙條上分離的顏色■排鼠寬窄衰老黃色^片色素以類胡蘿卜素為主探究3:不同顏色葉片色素種類和分布一樣嗎？用不同溶劑（水和有觀察色素在濾紙條機(jī)溶劑）分離月等紅上分離的顏色■排色葉片色素序、寬窄葉片中除了有溶于有機(jī)溶劑的色素還存在水溶性色素（四）擴(kuò)展此環(huán)節(jié)是新概念學(xué)習(xí)的延伸環(huán)節(jié)，主要目的是促進(jìn)學(xué)生將新學(xué)習(xí)的內(nèi)容用在新的或相似場(chǎng)景中，發(fā)展學(xué)生對(duì)概念的理解和應(yīng)用技巧，使得學(xué)生擴(kuò)充概念的基本內(nèi)

涵，并與其他已有概念建立某種聯(lián)系，并能夠用標(biāo)準(zhǔn)和正確的科學(xué)術(shù)語(yǔ)交流解釋新的情境或新的問(wèn)題。.實(shí)驗(yàn)拓展活動(dòng)（1）材料和分離技術(shù)上的拓展師生的上述實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果神奇而有趣，激發(fā)了學(xué)生更加高漲的學(xué)習(xí)興趣，此時(shí)展示課前興趣小組同學(xué)的拓展實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料的拓展：展示學(xué)生利用圓形濾紙片、粉筆進(jìn)行的葉片色素分離月季紅色葉片雙向?qū)游黾夹g(shù)：介紹雙向紙層析技術(shù)，展示學(xué)生利用該技術(shù)進(jìn)行的月季紅色葉片色素分離結(jié)果。（2）觀察色素的熒光現(xiàn)象教師指導(dǎo)學(xué)生利用提取的色素溶液逆光觀察和順光觀察其顏色，請(qǐng)學(xué)生描述觀察到的現(xiàn)象并進(jìn)行解釋。學(xué)生推測(cè)逆光源觀察光合色素溶液呈綠色是因?yàn)樯貛缀醪晃站G光，如何證明呢，學(xué)生展開積極討論。教師指導(dǎo)每組學(xué)生使用自制光譜儀觀察光合色素（菠菜色素提取液、大豆黃色葉片提取液）吸收光譜。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)組內(nèi)學(xué)生的討論，以生物學(xué)知識(shí)為依托，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出合理的判斷和解釋，最終匯總本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果、對(duì)結(jié)果的解釋、新生成的問(wèn)題等，并分組匯報(bào)展示，其中學(xué)生能夠從活動(dòng)中學(xué)到知識(shí)、鍛煉能力、發(fā)展科學(xué)思維等生物學(xué)核心素養(yǎng)。同時(shí)展示不同材料和技術(shù)方法分離色素，讓學(xué)生體會(huì)層析技術(shù)是生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域中物質(zhì)分離的重要技術(shù)，感受生物學(xué)與技術(shù)之間共同發(fā)展；光合色素的熒光現(xiàn)象、自制光譜儀觀察光合色素吸收光譜更是讓學(xué)生獲取“葉綠體中的色素能夠吸收光能”這一具體概念的重要證據(jù)。2.概念拓展學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)已經(jīng)知道光合色素存儲(chǔ)在葉綠體中，葉綠體可以通過(guò)光合色素來(lái)吸收光能，那么葉綠體還有哪些功能呢？引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料1（恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)）【資料1】1881年，德國(guó)科學(xué)家恩格爾曼（T.Engelmann,1843-1909）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：把載有水綿（葉綠體呈螺旋帶狀分布）和需氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒(méi)有空氣的小室內(nèi)，在黑暗中用極細(xì)的光束照射水綿，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌只向葉綠體被光束照

射到的部位集中；如果把裝置放在光下，細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光的部位。緊接著，他又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。學(xué)生通過(guò)閱讀分析思考得出：葉綠體能吸收光能用于光合作用放出氧氣我們都知道結(jié)構(gòu)和功能是相適應(yīng)的，那么葉綠體具備這些功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是什么呢？引導(dǎo)學(xué)生閱讀資料2（葉綠體的結(jié)構(gòu)）?！举Y料2】觀察電子顯微鏡下的葉綠體結(jié)構(gòu)（圖5-13）， ，/?."弋工可以看到，葉綠體由雙層膜包被，內(nèi)部有許多基粒。每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的4種色素就分布在類囊體的薄膜上?；Ｅc基粒之間充滿了基質(zhì)。在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。學(xué)生經(jīng)過(guò)閱讀和討論可以答出：類囊體薄膜上分布著色素，基質(zhì)和基粒中都有光合作用的相關(guān)的酶。在此基礎(chǔ)上提出以下拓展性問(wèn)題：⑴植物葉片的顏色隨著季節(jié)會(huì)出現(xiàn)怎樣的變化？這其中蘊(yùn)含了什么道理？（2）大棚種植蔬菜不受季節(jié)的限制，具有打破時(shí)間差、空間差和地域差的特點(diǎn)，很多蔬菜生產(chǎn)園都利用塑料大棚來(lái)種植蔬菜，為城區(qū)居民的“菜籃子”工程供給提供有力的保障。如果你是蔬菜種植大戶，你有哪些措施可以提高蔬菜的產(chǎn)量呢？設(shè)計(jì)意圖：在已獲得的概念“葉綠體中的色素能吸收光能”的基礎(chǔ)上，通過(guò)閱讀資料分析討論將概念遷