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視頻標簽：捕獲光能,色素和結構
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：高中生物必修一第五章第一節《捕獲光能的色素和結構》北京市 - 東城區
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高中生物必修一第五章第一節《捕獲光能的色素和結構》北京市 - 東城區
指導思想與理論依據
生物學科核心素養中提出了四大核心素養，其中與本節課密切相關的是“生命觀念”、“科學探究”、“理性思維”這三大素養。貼近新高考改革素質教育的這條主線，充分尊重學生的個性發展，關注學生的實際獲得。
建構主義強調學習的主動建構性、社會互動性和情境性，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。因此，通過教師創設情境，學生自主設計并自主實驗，學生通過實驗數據，畫出數據柱狀圖，從而得出結論，形成概念。學生圍繞本節課進行探究實驗，使學生經歷科學探究的過程，主動對已有知識經驗進行綜合、重組和改造。
教學背景分析
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一．教學內容：本節課內容是人教版高中生物必修一《分子與細胞》第一章《細胞能量供應和利用》
第四節《能量之源——光與光合作用》的內容。“光合色素的提取和分離”這個實驗是人教版必修一教材中非常重要的實驗。 教學設計思路
多種實驗材料：為學生提供不同植物的葉片作為實驗材料，讓學生體會葉綠體中不同植物共有的色素一定在光合作用中起到重要作用；為學生提供月季枝條頂部的紅色葉片為材料，一方面滿足學生的好奇心里和探究欲望，同時有助于學生理解色素的存在部位和溶解性的關系。
色素含量測定的拓展：激發學生學習興趣，拓寬學生視野，學科知識綜合，體會用分光光度儀定量測定色素的含量。在重視定性實驗的同時，也重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。教師給學生提供機會學習生物學研究中的測量方法，實事求是的記錄、整理和分析實驗數據，定量表示實驗結果等，
教學環節的安排：合理安排實驗操作和理論講解的教學環節；立足于教材原有方法的基礎上根據學校的實際情況與學生的現有水平，對原有方法的進一步完善與補充，同時也是為了更好地體現“面向全體學生、倡導探究性學習”的新課程理念。 二． 學情分析
生物學核心素養是學生后天習得終身受益的成果，是學生在解決真實的情境中的生物學問題時所表現出來的必備品格和關鍵能力，因而本課在高中生物學習上占有重要意義，可以培養學生實驗能力、探究能力和創造性思維，分析實驗數據的能力。
（1）知識上：學習本課時，學生在知識上已經具備“光合作用進行的條件，需要光能和葉綠體，玉米中有時會出現白化苗，白化苗由于不能進行光合作用，種子中貯存的養分耗盡后就會死亡，可能光合作用與細胞中的色素有關”等相關知識。但受限于理論與實際聯系方面的欠缺，缺乏對捕獲光能色素的直觀感性認識。
（2）能力上：學生們經過初中兩年的生物學習，已經具備實驗探究基本環節以及實驗設計基本思路的相應能力。通過“探究植物葉片中色素的種類和含量測定”，培養學生實驗探究能力，嚴謹的科學態度，實驗數據和結果才能夠說明問題。
（3）情感上：高二的學生思維比較活躍，已經不再滿足于教師簡單的說教和書上現成的結論，開始用批判的眼光看待周圍的事物，有了結構和功能相適應的生命觀念。本節課以實驗為主，體驗從微觀水平上探究和解釋生物宏觀現象的研究和思維方法，建立生物宏觀與微觀的聯系；通過光合色素提取、分離和含量測定的實驗操作，培養嚴謹的科學態度與生物科學素養。 三．教學方式： 探究、啟發式教學，實驗法 四．教學手段： 多媒體課件 小視頻 六．技術準備：
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1、收集色素提取和分離實驗的原理、分光光度計定量測定色素含量的原理，并制作PPT課件。 2、錄制小視頻：光合色素提取和分離實驗過程、分光光度計使用過程。
教學目標(內容框架)
一． 教學目標 [知識目標]
1. 通過光合色素提取和分離實驗，理解提取和分離光合色素的原理；
2. 通過光合色素提取、分離和含量測定的實驗操作，說出實驗結果呈現的光合色素的種類、色澤及含量。 [能力目標]
1．體驗物質提取、分離及含量測定實驗的原理和方法，培養實驗能力、探究能力和創造性思維； 2．通過定量測定色素的含量，培養分析實驗數據的能力。 [情感目標]
1．體驗從微觀水平上探究和解釋生物宏觀現象的研究和思維方法，建立生物宏觀與微觀的聯系； 2．通過光合色素提取、分離和含量測定的實驗操作，培養嚴謹的科學態度與生物科學素養。 二．教學重點：
1.光合色素提取和分離的原理；
2.光合色素提取、分離和含量測定的實驗操作及結果分析 三．教學難點:層析的原理,分光光度儀的使用
教學流程示意
教學過程(表格描述)
教學階段 教師活動 學生活動 設置意圖
技術應用 時間安排 創設情境 導入新課
葉子在夏天是綠色的，到了秋天會變黃，為什么呢？葉學生回答： 有色素，秋天從生物學現象中發現和PPT課件
1min
提出 實驗 問題 觀看操作錄像
進行 定性實驗 操作
解析實驗原理 分析實驗結果
利用分光光度計進行定量測定
形成柱狀圖分析數據得出結論
4
黃素是否也存在綠色的葉子中呢？今天我們通過實驗來解決這個問題。
的葉子中有葉黃素 提出探究問題。激發學習興趣
觀看操作錄
像，定性實驗操作
利用學生等待實驗現象出現的時間分析實驗原理
組織學生描述匯報、分析實驗現象
1.展示器材，播放操作錄像，講解實驗操作要點。 一、色素提取
稱量2.5g材料 剪碎葉子 加CaCO3 、SiO2 移液槍加2.5ml無水乙醇 迅速、充分研磨，強調：研磨要充分！磨成葉片勻漿 二、色素分離
劃線 層析（水；石油醚：丙酮
=10:1）
2．學生分組，選用不同材料，進行光合色素的提取和分離實驗操作
3．利用學生等待實驗現象出現的時間分析實驗原理
（1）通過分析學生過去做過的葉片中淀粉檢測實驗，幫助學生理解有機溶劑研磨法提取色素的原理；為什
么研磨時加入碳酸鈣和二氧化硅？
為什么研磨時加入酒精? （2）通過分析以酒精和丙酮為層析液的色素分離結果，說明層析的原理。紙層析法分
離色素 原理？
溶解度不同—擴散速度不同 為什么層析液不能觸及色素劃線?
葉片中有四種色素,葉片為什么為綠色
4．組織學生描述匯報、分析實驗現象
（1）學生描述實驗現象后，教師總結不同植物綠色葉片的共有色素種類、色澤、分類，說明它們是重要的光合色素。
（2）分析菠菜和油菜水層析和有機溶劑層析的結果，分
觀看實驗操作錄像
牢記實驗操作步驟和要點，
學生進行實驗操作
明確實驗原理
學生回答
碳酸鈣作用：防止葉綠體中色素被破壞
二氧化硅作用：使研磨更充分 提取色素原理:葉綠體色素不溶于水,溶于有機溶劑
培養實驗能力
培養分析實驗結果的能力
PPT課件
色素提取和分離的操作視頻 PPT課件 PPT課件
7min
15min
5min
2017年北京市中小學優秀教學設計評選
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析月季枝條頂部紅色葉片的層析結果和進一步實驗研究結果。
（3）呈現和分析不同植物器官色素提取物的層析結果。
認識綠色葉片共有的和光合作用有關的兩類色素
明確葉綠體色素和液泡中色素的區別 體會層析技術是生物和化學領域中物質分離的重要技術
播放學生自己操作的視頻
利用分光光度計進行定量測定色素的含量并讀值記錄在實驗報告上
用混合提取液（丙酮：乙醇：蒸餾水=4.5：4.5：1）浸提法測定。 •
浸提色素：分別稱取0.1g菠菜葉、油菜葉、月季紅色葉、月季綠色葉、銀杏黃色葉、爬山虎紅色葉，加入10ml提取液，放入37度恒溫箱中浸提24小時。教師展示提取好的色素，共6支試管。 學生用分光光度儀分組定量測定色素的含量并讀值記錄在實驗報告上。
根據以下公式計算葉綠素濃度： 葉綠素a濃度（Ca，mg·L-1）
=12.7×A663–2.69×A645 葉綠素b濃度（Cb，mg·L-1）=22.9×A645–4.68×A663 葉綠素a +b濃度（CT，mg·L-1）=Ca+Cb=8.02×A663+20.21×A645 胡蘿卜素濃度（Car，mg·L-1）=4.7×A440–0.27×Chl（a+b）
根據以下公式計算葉綠素含量：
葉綠素含量（mg·g-1 Fw）=葉綠素濃度（mg·L-1）×提取液體積（L）/樣品鮮重（g）。 式中：A663、A645、A440分別為663、645、440 nm波長下的消光值。
教師提前24小時做完。
立足于教材原有方法的基礎上根據學校的實際情況與學生的現有水平，對原有方法的進一步完善與補充
由定性分析到定量分析激發學生學習和探究的興趣，培養學生嚴謹的科學態度
利用分光光度計進行定量測定色素含量的視頻
10min
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形成柱狀圖分析數據得出結論
引導學生分析定量測定的數
據。
學生觀察數據轉化的圖對比不同植物色素的含量，培養學生分析數據的能力
5min
分享交流
提出質疑與進一步探究問題：不同光合色素吸收光譜及在光合作用中的作用有什么不同？
拓展思維，激發探究的興趣和創造性
1min
拓展提高 布置拓展活動：課后把另外三種材料進行定量測定并分析數據。
1min
學習效果評價設計
1．評價學生在課堂教學中的學習過程和態度，即評價學生參與教學活動的積極性。 評價方式：教師及時給與肯定和鼓勵。 2．評價學生對知識技能的掌握。 學生課堂完成實驗報告：
實驗一：植物葉片中色素的提取、分離
實驗原理
（1）提取色素的原理：葉綠體中的色素屬于 色素，不溶于水，易溶于 溶劑，故可用 等有機溶劑來提取。絕大多數色素見光易分解，需要避光保存。
（2） 法分離色素的原理：不同色素在層析液中的 不同。溶解度大的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度快；溶解度小的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。 實驗材料和器材
實驗材料選擇 主要實驗用具、儀器 藥品及試劑 菠菜葉、月季紅色葉、爬山虎紅色葉、油菜葉、月季綠色葉、銀杏黃色葉 研缽、剪刀、層析裝置、濾紙條、直尺、試管、比色杯、分光光度計等
無水乙醇、石油醚、丙酮、
CaCO3、SiO2、蒸餾水
實驗步驟
1、稱量植物材料：用天平秤取2.5g植物材料（兩人一組,每組一種植物材料）。剪刀剪碎，放入研缽中。
2、提取色素：用藥匙加入少許二氧化硅和碳酸鈣，用移液槍吸取5ml無水乙醇，快速研磨。 加入如下試劑的作用: SiO2：___________;CaCO3_____________________________
酒精（或丙酮）：____________________________________
3、畫細線：在濾紙條的一端剪去兩角。在距離這一端 1cm處，折一條橫線。用尺子沾取少量濾
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液，在濾紙條上沿折橫線，壓出一條細而直的濾液細線。待濾液干后，再在背面劃線。每種材料，制備兩個濾紙條。 4、 分離葉綠體中的色素
將濾紙條（有濾液細線的一端朝下），分別輕輕插入到水層析液和石油醚+丙酮的層析液中，蓋上蓋子。注意：不能讓濾液細線觸及層析液，防止色素溶解在層析液中，影響擴散結果。
同心圓裝置：用紙捻快速吸取濾液,放入同心圓裝置中。層析液為石油醚+丙酮的層析液。 5、 分析層析結果
（石油醚+丙酮層析液） （蒸餾水層析液）
你的植物材料是 。 請標出濾紙條上不同位置色素的名稱、顏色。
實驗二：色素的含量測定
實驗原理：用混合提取液（丙酮：乙醇：蒸餾水=4.5：4.5：1）浸提法測定。 實驗步驟
1、浸提色素。分別稱取0.1g菠菜葉、油菜葉、月季紅色葉、月季綠色葉、銀杏黃色葉、爬山虎紅色葉，加入10ml提取液，放入37度恒溫箱中浸提24小時。
2、讀值。分光光度計分別在波長440nm、645nm和663nm處測定并記錄光密度值，通過OD值計算葉綠素含量。 A440 A645 A663 菠菜葉 月季紅色葉 爬山虎紅色葉 油菜葉 銀杏葉 月季綠色葉
3.計算。
根據以下公式計算葉綠素濃度：葉綠素a（Ca，mg·L-1）=12.7×A663–2.69×A645。 葉綠素b（Cb，mg·L-1）=22.9×A645–4.68×A663
葉綠素a +b（CT，mg·L-1）=Ca+Cb=8.02×A663+20.21×A645 胡蘿卜素（Car，mg·L-1）=4.7×A440–0.27×Chl（a+b）
式中：A663、A645、A440分別為663、645、440 nm波長下的消光值。
色素線
色素線
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根據以下公式計算葉綠素含量：
葉綠素含量（mg·g-1 Fw）=葉綠素濃度（mg·L-1）×提取液體積（L）/樣品鮮重（g）。
評價方式：采取學生自評，學生之間相互評價，以及教師評價三種方式。從學生的思維活躍程度，分析問題角度，以及語言表達能力進行評價。
本教學設計與以往或其他教學設計相比的特點(300-500字數)
多種實驗材料：為學生提供不同植物的葉片作為實驗材料，讓學生體會葉綠體中不同植物共有的色素一定在光合作用中起到重要作用；為學生提供月季枝條頂部的紅色葉片為材料，一方面滿足學生的好奇心里和探究欲望，同時有助于學生理解色素的存在部位和溶解性的關系。
色素含量測定的拓展：激發學生學習興趣，拓寬學生視野，學科知識綜合，體會用分光光度儀定量測定色素的含量。在重視定性實驗的同時，也重視定量實驗，讓學生在量的變化中了解事物的本質。教師給學生提供機會學習生物學研究中的測量方法，實事求是的記錄、整理和分析實驗數據，定量表示實驗結果等，
教學環節的安排：合理安排實驗操作和理論講解的教學環節；立足于教材原有方法的基礎上根據學校的實際情況與學生的現有水平，對原有方法的進一步完善與補充，同時也是為了更好地體現“面向全體學生、倡導探究性學習”的新課程理念。
教學反思
馬山英
在這節高二生物實驗課的課堂教學中，從生物學現象中發現和提出探究問題，葉子在夏天是綠色的，到了秋天會變黃，為什么？因為綠色的葉子不僅含有葉綠素還含有葉黃素等色素，引導學生探討本實驗課的核心問題：綠色葉子或其他顏色的葉子到底含有哪些色素？
選擇多樣化的實驗材料激發學生的探究欲望，大多數教師在進行該節課教學時只為學生準備一種植物的綠色葉片，如菠菜葉片，那么不同植物的綠葉所含的色素種類相同嗎?紅色葉片到底含有哪些色素，這些問題從自然現象出發，密切聯系生活，激發了學生的好奇心和探究欲望，教師準備了三種實驗材料，綠色的菠菜葉、綠色的油菜葉、月季枝條頂部紅色葉片發給不同的小組，小組分工合作共同實驗探究不同植物葉片中色素種類。
精心設計各教學環節的內容和時間，提高實驗課堂教學效果，整個教學中涉及色素的提取、分離和色素含量的測定，容量比較大，為了在45分鐘準時完成教學任務，老師在課前把葉片稱量好，剪碎裝在小塑料袋子中備用，學生從加入二氧化硅、碳酸鈣，研磨葉子開始，有效的控制了時間，學生在完成實驗操作后，需要等待較長時間才能獲得較理想的實驗結果，在等待結果的時候，引導學生預測實驗結果，呈現學生在課下做的實驗結果，分析哪一個是放在水中，哪一個是放在丙酮和石油醚的混合層析液中的結果，深入解析色素提取和分離的實驗原理，通過月季紅葉中色素提取和分離，分析液泡中和葉綠體中色素的溶解性不同。立足于教材原有方法的基礎上根據學校的實際情況與學生的現有水平，對原有實驗進一步完善與補充，增加了植物葉片中色素的含量的測定。由定性分析到定量分析激發學生學習和探究的興趣，培養學生嚴謹的科學態度，同時也是為了更好地體現“面向全體學生、倡導探究性學習”的新課程理念。
與以往色素的提取和分離實驗不同，增加了學生用分光光度計測量色素的含量，學生通過提取和分離色素出現四個條帶，觀察分析葉綠素a、葉綠素b的色素帶明顯比葉黃素、胡蘿卜素色素帶寬，那么一定是葉綠素a、葉綠素b的含量大于葉黃素和胡蘿卜素嗎？學生通過定量測定663、645、440三個波長下的吸光值，輸入Excel表利用公式計算葉綠素、類胡蘿卜素的濃度和含量，并通過轉化成柱狀圖形式呈現給學生，學生一目了然，定量分析色素含量，與看到的色素條帶寬窄完全吻合。由定性分析到定量分析激發學生學習和探究的興趣，培養學生嚴謹的科學態度。根據學校的實際情況與學生的現有水平，對原有實驗進一步完善與補充。
植物葉片中色素的提取、分離和含量測定
班級 姓名 學號
實驗一：植物葉片中色素的提取、分離
實驗原理
（1）提取色素的原理：葉綠體中的色素屬于 色素，不溶于水，易溶于 溶劑，故可用
等有機溶劑來提取。絕大多數色素見光易分解，需要避光保存。
（2） 法分離色素的原理：不同色素在層析液中的 不同。溶解度大的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度快；溶解度小的色素，在濾紙上隨層析液的擴散速度慢。
實驗材料和器材
| 實驗材料選擇 | 主要實驗用具、儀器 | 藥品及試劑 |
| 菠菜葉、月季紅色葉、爬山虎紅色葉、油菜葉、月季綠色葉、銀杏黃色葉 | 研缽、剪刀、層析裝置、濾紙條、直尺、試管、比色杯、分光光度計等 | 無水乙醇、石油醚、丙酮、CaCO3、SiO2、蒸餾水 |
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| A440 | A645 | A663 | |
| 菠菜葉 | |||
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| 爬山虎紅色葉 | |||
| 油菜葉 | |||
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| 月季綠色葉 |
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
