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2019-2020年高中生物 5.4《捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)》教案 新人教版必修1 一、設(shè)計思想 新課標提出學生學習方式的變革，倡導自主、合作與探究的學習方式。本教學設(shè)計通過讓學生預習教材→提出質(zhì)疑（問題）→作出假設(shè)→設(shè)計實驗→合作實驗→分析結(jié)果→得出結(jié)論→表達和交流→進一步探究來學習葉綠體中色素的提取和分離，激發(fā)學生的學習需要，帶給學生理智的挑戰(zhàn)，促使學生分工合作，豐富學生的經(jīng)驗系統(tǒng)。 二、教材分析 《捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)》是人教版高中生物１必修分子與細胞第5章第4節(jié)《能量之源──光與光合作用》第1節(jié)課的教學內(nèi)容，主要學習色素的種類和功能、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能，掌握提取、分離色素的實驗方法。本節(jié)內(nèi)容是對第3章細胞結(jié)構(gòu)知識的提升，又是后面學習光合作用原理和應用的基礎(chǔ)。 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；要求教師能直到學生做好提取和分離葉綠體中色素的探索性實驗，有條件的學校教師應該組織部分學生參與葉綠素吸收光譜的實驗。 三、學情分析 學生在初中階段已經(jīng)有了光合作用的有關(guān)知識，在本冊教材第3章中又學習了細胞結(jié)構(gòu)，至此，學生已經(jīng)具備進一步學習葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)和光合作用原理的知識基礎(chǔ)和興趣。通過本冊前面內(nèi)容的學習，學生在實驗方面已經(jīng)有了對照、對比、變量的概念，在“證明某一種或某幾種無機鹽是某植物生長發(fā)育所必需的”中對實驗設(shè)計有了接觸，在“影響酶活性的條件”、“探究酵母菌細胞呼吸的方式”的實驗中對探究的方法、步驟有了進一步的了解，也就是說學生已經(jīng)有了探究的基礎(chǔ)和實踐，初步具備了探究的一般能力。 　　在實驗操作方面，學生已經(jīng)能進行研磨和過濾等操作，但紙層析法是首次接觸，需要教師指導或者借助錄像給予直觀的認識。本節(jié)課涉及到許多理化知識，如各種化學試劑的使用方法和技巧，光的色散現(xiàn)象和色素的吸收光譜，學生理解起來可能會有一定困難，需要教師進行解釋。 四、教學目標 １、知識目標： （１）說出葉綠體中色素的種類和作用； （2）說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 ２、能力目標： （１）通過“葉綠體中色素的提取和分離”實驗，學會提取、分離葉綠體中色素的方法； （２）通過質(zhì)疑、創(chuàng)新設(shè)計，初步掌握對照實驗的方法，提高觀察、分析、判斷等思維能力；（３）通過小組間的交流和質(zhì)詢，提高學生的語言表達能力及思維的嚴密性，能夠聽取他人的意見，利用證據(jù)和邏輯對自己的結(jié)論進行辯護以及做必要的反思和修改。 ３、情感、態(tài)度和價值觀目標： （１）通過對“葉綠體中色素的提取和分離”實驗的操作，培養(yǎng)學生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學精神和科學態(tài)度； （２）通過和諧知識與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，激發(fā)學生對生物學科的興趣熱愛；借助葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系分析，形成結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點； （３）借助實驗的自我評價，形成生命科學的價值觀，能正確認識自我，評價自我。 五、重點難點： 重點：葉綠體中色素的種類和作用 難點：對實驗原理的理解；對照實驗的設(shè)計和色素的提取。 六、課前準備 １、學生的學習準備：復習有關(guān)實驗設(shè)計和探究方法的知識；預習實驗“葉綠體中色素的提取和分離”，初步把握實驗的原理和方法步驟。 ２、教師的教學準備：課件制作，就實驗的原理和方法盡可能多地提出質(zhì)疑并找到答案。 ３、教學環(huán)境的設(shè)計和布置：兩人一組，實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風。 實驗的材料用具除了書本列舉的之外，再補充胡蘿卜的葉子、烘干的菠菜葉（學生也可以自帶綠葉）；為了節(jié)省時間，課前準備好濾紙條，配制好層析液。 課后的探究可根據(jù)學生要求和實驗室實際情況，盡可能滿足學生對材料用具的要求。 七、教學過程： （一）、導入新課 教師提供數(shù)據(jù)，使學生理解絕大多數(shù)生物的能量之源是太陽能，引出課題。然后提問： 1、綠色植物以什么方式固定光能？ 2、植物靠什么物質(zhì)去捕獲光能的？（出示玉米正常苗和白化苗圖片） 3、出示綠色和黃色的菠菜葉，綠葉中有哪些色素呢？是否只含葉綠素？ 通過創(chuàng)設(shè)情境、層層設(shè)疑，迅速吸引學生的注意力，激發(fā)研究興趣。 （二）、新課學習 實驗：葉綠體中色素的提取和分離　　　　色素的種類 △提出問題、設(shè)計方案： 通過預習，學生對實驗的原理和方法步驟已經(jīng)有了大致的了解，但是由于認知水平的限制，對原理的理解不夠透徹。所以在學生實驗前，教師可讓學生先提出預習過程中的疑問，再針對問題作出解釋，或者鼓勵學生自己設(shè)計實驗并通過實驗來解決疑問，教師也可對實驗原理和步驟進行簡要說明。一般來說，學生會有這些問題： １、菠菜是教材推薦的實驗材料，那么能否用其他的實驗材料？有沒有更好的實驗材料呢？ ２、為什么要將濾紙條的一端剪去兩個角？如果不剪去會怎么樣呢？ ３、為什么要重復畫線？如果只畫一次會怎么樣呢？ ４、為什么濾液細線不能觸及層析液？如果接觸了又會怎么樣呢？ 本實驗是一類提供方法步驟的探究性實驗。學生可以按照教材中的方法步驟進行操作，也可以根據(jù)老師的引導啟發(fā)，自己大膽的設(shè)計實驗。因為前面已經(jīng)有了實驗設(shè)計的知識基礎(chǔ)和探究的實踐經(jīng)驗，所以教師只是提供建議，切不要限制學生思維的方向。但是為了保證學生在有限的時間里能完成一項探究，教師應規(guī)定每個小組只能選擇一個研究的問題，而且對照組必須與書本提供的操作完全一致（以保證完成教材要探究的問題）。 學生通過科學思維方式和科學研究方法的訓練，勢必會產(chǎn)生采用自己設(shè)計的實驗方案來探究問題的迫切愿望。考慮到實驗中的一些步驟如畫濾液細線學生從來沒有接觸到過，為了使學生能準確、順利地完成自主性實驗操作，在學生實驗前教師可進行演示實驗或放映有關(guān)實驗過程的錄像。 △實驗操作、合作探究： 學生合作實驗，教師觀察指導。因為考慮到時間，教師要求學生兩個人為一組，統(tǒng)籌規(guī)劃、分工合作，并認真觀察記錄實驗結(jié)果，分析結(jié)果得出結(jié)論。教師邊巡邏指導，邊給予人文關(guān)懷，提醒：層析液中的丙酮有毒且易揮發(fā)，所以實驗應在通風條件下進行，分離色素時必須用棉塞塞緊試管口，實驗結(jié)束后必須用肥皂洗手，廢料必須倒在廢液缸里；實驗后色素保存?zhèn)溆谩? △表達和交流。 １、與其他小組交流探究的過程和結(jié)論，以及提出新的問題。 （１）濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶，其排列順序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？ （２）通過實驗組和對照組的分析，得出本小組探究問題的結(jié)論，如為什么要重復畫線，濾液細線為什么不能觸及層析液。 ２、聽取其他小組的質(zhì)詢，以及進行必要的答辯、反思和修改。 進一步探究。在實驗過程中，學生往往會發(fā)現(xiàn)新的問題，如： （１）綠葉中水分的存在會影響實驗效果，有沒有方法可以降低葉片中水的含量呢？ （２）用研磨的方法提取色素時，必須加入碳酸鈣保護葉綠體中的色素，從而導致毛細吸管容易堵塞，那么有沒有更好的提取色素的方法？ （３）濾液細線很難畫直、畫勻，那有沒有有方法既可以達到這些要求，又可以提高色素的濃度呢？ （４）濾液細線很難畫，能不能換一種方法，不用畫直線也能使色素分離呢？ …… 教師鼓勵學生根據(jù)自己所學的知識或者利用網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計實驗解決新問題。這個過程其實是一個評價的過程：學生自我評價、學生相互評價、教師評價。通過評價，使知識得以鞏固和提高，學生的思維和方法得到發(fā)展。 通過這一步教學，學生不僅完成了色素種類的探究，還通過自己的努力實踐，解決了課本中提出的“不能”、“注意”的原因，從中找到成就感，學習生物的積極性會大有提高。 實驗：色素的吸收光譜　　　色素的功能 將色素溶液放在陽光和三棱鏡之間，從連續(xù)光譜中可以看到不同波長的光被吸收的情況，并給出葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜，從而得出色素的功能：吸收光能，主要吸收紅橙光和藍紫光。通過實驗給了學生一個感性認識，通過看圖，提高了學生對圖表的分析能力。然后給出問題：溫室或大棚中指蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、薄膜或補充光源？通過聯(lián)系生產(chǎn)實踐，使學生認識到知識的價值，提高學習生物的興趣。 過渡：這些捕捉光能的色素存在于細胞中什么部位呢？　　葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。 課件展示：葉綠體的結(jié)構(gòu)。要求學生聯(lián)系細胞器的內(nèi)容學習。 資料分析：恩格爾曼實驗。得出葉綠體的功能，并討論恩格爾曼實驗的巧妙之處。 通過對葉綠體結(jié)構(gòu)和功能的學習，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應的生物學觀點。 （三）、總結(jié) 總結(jié)葉綠體的功能，具有這些功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。那么，光合作用是如何進行的呢？在下一節(jié)課我們一起來學習光合作用探索的歷史。這節(jié)課后大家可以先預習一下這一部分，著重分析科學家是如何設(shè)計實驗，如何得出恰當?shù)慕Y(jié)論的。既是總結(jié)，也是布置預習作業(yè)，激發(fā)學生科學探究的意愿。 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) 捕獲光能的色素 葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 提取和分離 綠葉中色素的 原理： 材料用具： 方法步驟；提取色素：稱量→研磨→過濾→收集 　　　　　分離色素：制備濾紙條→畫濾液細線→分離色素→觀察和記錄 　　　　　 色素的種類： 色素的功能： 葉綠體的結(jié)構(gòu) 雙層膜 基粒（類囊體構(gòu)成） 基質(zhì) 葉綠體的功能： 八、知識結(jié)構(gòu)： 九、作業(yè)設(shè)計 １、課堂鞏固： （1）陽光通過三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應位于（ ） A、綠光區(qū) B、紅橙光區(qū)和綠光區(qū) C、藍紫光區(qū)和綠光區(qū) D、紅橙光區(qū)和藍紫光區(qū) （2）在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，會看到近似同心的四圈色素環(huán)，排在最外圈的色素是 A、橙黃色的胡蘿卜素 B、黃色的葉黃素 C、藍綠素的葉綠素a D、黃綠色的葉綠素b （3）分別在A、B、C三個研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)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 A B C SiO2（少量） ＋ ＋ ＋ CaCO3（少量） － ＋ ＋ 95％乙醇（10毫升） ＋ － ＋ 蒸餾水（10毫升） － ＋ － 注：“＋”表示加；“－”表示不加。試回答： ①A處理得到的溶液顏色是____，原因是________________。 ②B處理得到的溶液顏色是_____，原因是_______________。 ③C處理得到的溶液顏色______，原因是________________。 ２、課外探究：學生根據(jù)在實驗中提出的疑問，課后設(shè)計實驗、實踐操作解決問題。 十、問題研討 １、查閱資料時發(fā)現(xiàn)，很多教師在上新課程的時候，補充了許多老教材里面的知識，如：用丙酮提取色素，色素的功能為吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能。老教材內(nèi)容的補充有沒有必要？ ２、教師如何在有限的一節(jié)課內(nèi)組織好教學，讓學生既能獲得一些陳述性知識，又能習得實驗設(shè)計的程序性知識，并能在今后的教學中讓學生養(yǎng)成探究的習慣，最大限度地促進學生知識、能力和情感的發(fā)展？ ２、合作實驗時，動手能力較弱的學生往往成了旁觀者，整個實驗都有動手能力較強的學生完成，而實驗后小組間交流時，發(fā)言的代表也往往是幾個成績較好、語言表達能力較強的同學。在學生合作學習過程中，如何讓每一位同學都積極參與到探究中來？