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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(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，倡導(dǎo)自主、合作與探究的學(xué)習(xí)方式。本教學(xué)設(shè)計通過讓學(xué)生預(yù)習(xí)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(xué)習(xí)葉綠體中色素的提取和分離，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，帶給學(xué)生理智的挑戰(zhàn)，促使學(xué)生分工合作，豐富學(xué)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(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)光合作用原理和應(yīng)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(xué)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(xué)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(xué)校教師應(yīng)該組織部分學(xué)生參與葉綠素吸收光譜的實驗。 三、學(xué)情分析 學(xué)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(xué)習(xí)了細胞結(jié)構(gòu)，至此，學(xué)生已經(jīng)具備進一步學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，學(xué)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(xué)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(xué)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(dǎo)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(xué)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(xué)生理解起來可能會有一定困難，需要教師進行解釋。 四、教學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生質(zhì)疑、求實、創(chuàng)新及勇于實踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度； （２）通過和諧知識與生產(chǎn)實踐的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)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(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)準備：復(fù)習(xí)有關(guān)實驗設(shè)計和探究方法的知識；預(yù)習(xí)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(xué)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(xué)環(huán)境的設(shè)計和布置：兩人一組，實驗室內(nèi)教學(xué)。課前打開實驗室門窗通風(fēng)。 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(xué)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(xué)生要求和實驗室實際情況，盡可能滿足學(xué)生對材料用具的要求。 七、教學(xué)過程： （一）、導(dǎo)入新課 教師提供數(shù)據(jù)，使學(xué)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(xué)生的注意力，激發(fā)研究興趣。 （二）、新課學(xué)習(xí) 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(yù)習(xí)，學(xué)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(xué)生實驗前，教師可讓學(xué)生先提出預(yù)習(xí)過程中的疑問，再針對問題作出解釋，或者鼓勵學(xué)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(xué)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(fù)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(xué)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(dǎo)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(xué)生思維的方向。但是為了保證學(xué)生在有限的時間里能完成一項探究，教師應(yīng)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(xué)生通過科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法的訓(xùn)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?？紤]到實驗中的一些步驟如畫濾液細線學(xué)生從來沒有接觸到過，為了使學(xué)生能準確、順利地完成自主性實驗操作，在學(xué)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(xué)生合作實驗，教師觀察指導(dǎo)。因為考慮到時間，教師要求學(xué)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(dǎo)，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(yīng)在通風(fēng)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(fù)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(xué)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(dǎo)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(xué)生根據(jù)自己所學(xué)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(xué)生自我評價、學(xué)生相互評價、教師評價。通過評價，使知識得以鞏固和提高，學(xué)生的思維和方法得到發(fā)展。 通過這一步教學(xué)，學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)生一個感性認識，通過看圖，提高了學(xué)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(yīng)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(xué)生認識到知識的價值，提高學(xué)習(xí)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(xué)生聯(lián)系細胞器的內(nèi)容學(xué)習(xí)。 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(xué)習(xí)，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)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(xué)習(xí)光合作用探索的歷史。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)一下這一部分，著重分析科學(xué)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(yù)習(xí)作業(yè)，激發(fā)學(xué)生科學(xué)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(yīng)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(xué)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(xué)，讓學(xué)生既能獲得一些陳述性知識，又能習(xí)得實驗設(shè)計的程序性知識，并能在今后的教學(xué)中讓學(xué)生養(yǎng)成探究的習(xí)慣，最大限度地促進學(xué)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(xué)生往往成了旁觀者，整個實驗都有動手能力較強的學(xué)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(xué)。在學(xué)生合作學(xué)習(xí)過程中，如何讓每一位同學(xué)都積極參與到探究中來？