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2019-2020年高一生物 新人教版必修1教案《捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)》 一、設(shè)計(jì)思想 新課標(biāo)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(jì)通過(guò)讓學(xué)生預(yù)習(xí)教材→提出質(zhì)疑（問(wèn)題）→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→合作實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果→得出結(jié)論→表達(dá)和交流→進(jìn)一步探究來(lái)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(yàn)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(xì)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(shí)驗(yàn)方法。本節(jié)內(nèi)容是對(duì)第3章細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識(shí)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(duì)本部分知識(shí)的要求是能分析科學(xué)家對(duì)光合作用的認(rèn)識(shí)過(guò)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)。 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(shí)，在本冊(cè)教材第3章中又學(xué)習(xí)了細(xì)胞結(jié)構(gòu)，至此，學(xué)生已經(jīng)具備進(jìn)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(shí)基礎(chǔ)和興趣。通過(guò)本冊(cè)前面內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方面已經(jīng)有了對(duì)照、對(duì)比、變量的概念，在“證明某一種或某幾種無(wú)機(jī)鹽是某植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的”中對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有了接觸，在“影響酶活性的條件”、“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實(shí)驗(yàn)中對(duì)探究的方法、步驟有了進(jìn)一步的了解，也就是說(shuō)學(xué)生已經(jīng)有了探究的基礎(chǔ)和實(shí)踐，初步具備了探究的一般能力。 　　在實(shí)驗(yàn)操作方面，學(xué)生已經(jīng)能進(jìn)行研磨和過(guò)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(rèn)識(shí)。本節(jié)課涉及到許多理化知識(shí)，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(lái)可能會(huì)有一定困難，需要教師進(jìn)行解釋。 四、教學(xué)目標(biāo) １、知識(shí)目標(biāo)： （１）說(shuō)出葉綠體中色素的種類和作用； （2）說(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 ２、能力目標(biāo)： （１）通過(guò)“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)提取、分離葉綠體中色素的方法； （２）通過(guò)質(zhì)疑、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，初步掌握對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法，提高觀察、分析、判斷等思維能力；（３）通過(guò)小組間的交流和質(zhì)詢，提高學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力及思維的嚴(yán)密性，能夠聽(tīng)取他人的意見(jiàn)，利用證據(jù)和邏輯對(duì)自己的結(jié)論進(jìn)行辯護(hù)以及做必要的反思和修改。 ３、情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)： （１）通過(guò)對(duì)“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的操作，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、求實(shí)、創(chuàng)新及勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度； （２）通過(guò)和諧知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的興趣熱愛(ài)；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(diǎn)； （３）借助實(shí)驗(yàn)的自我評(píng)價(jià)，形成生命科學(xué)的價(jià)值觀，能正確認(rèn)識(shí)自我，評(píng)價(jià)自我。 五、重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：葉綠體中色素的種類和作用 難點(diǎn)：對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解；對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和色素的提取。 六、課前準(zhǔn)備 １、學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：復(fù)習(xí)有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究方法的知識(shí)；預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“葉綠體中色素的提取和分離”，初步把握實(shí)驗(yàn)的原理和方法步驟。 ２、教師的教學(xué)準(zhǔn)備：課件制作，就實(shí)驗(yàn)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(jì)和布置：兩人一組，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)。課前打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室門窗通風(fēng)。 實(shí)驗(yàn)的材料用具除了書本列舉的之外，再補(bǔ)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(shí)間，課前準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，盡可能滿足學(xué)生對(duì)材料用具的要求。 七、教學(xué)過(guò)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(yáng)能，引出課題。然后提問(wèn)： 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(guò)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(shí)驗(yàn)：葉綠體中色素的提取和分離　　　　色素的種類 △提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案： 通過(guò)預(yù)習(xí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理和方法步驟已經(jīng)有了大致的了解，但是由于認(rèn)知水平的限制，對(duì)原理的理解不夠透徹。所以在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，教師可讓學(xué)生先提出預(yù)習(xí)過(guò)程中的疑問(wèn)，再針對(duì)問(wèn)題作出解釋，或者鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決疑問(wèn)，教師也可對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和步驟進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)生會(huì)有這些問(wèn)題： １、菠菜是教材推薦的實(shí)驗(yàn)材料，那么能否用其他的實(shí)驗(yàn)材料？有沒(méi)有更好的實(shí)驗(yàn)材料呢？ ２、為什么要將濾紙條的一端剪去兩個(gè)角？如果不剪去會(huì)怎么樣呢？ ３、為什么要重復(fù)畫線？如果只畫一次會(huì)怎么樣呢？ ４、為什么濾液細(xì)線不能觸及層析液？如果接觸了又會(huì)怎么樣呢？ 本實(shí)驗(yàn)是一類提供方法步驟的探究性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以按照教材中的方法步驟進(jìn)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(jì)實(shí)驗(yàn)。因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)有了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的知識(shí)基礎(chǔ)和探究的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(shí)間里能完成一項(xiàng)探究，教師應(yīng)規(guī)定每個(gè)小組只能選擇一個(gè)研究的問(wèn)題，而且對(duì)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(wèn)題）。 學(xué)生通過(guò)科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生采用自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)探究問(wèn)題的迫切愿望?？紤]到實(shí)驗(yàn)中的一些步驟如畫濾液細(xì)線學(xué)生從來(lái)沒(méi)有接觸到過(guò)，為了使學(xué)生能準(zhǔn)確、順利地完成自主性實(shí)驗(yàn)操作，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前教師可進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)或放映有關(guān)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的錄像。 △實(shí)驗(yàn)操作、合作探究： 學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)，教師觀察指導(dǎo)。因?yàn)榭紤]到時(shí)間，教師要求學(xué)生兩個(gè)人為一組，統(tǒng)籌規(guī)劃、分工合作，并認(rèn)真觀察記錄實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)應(yīng)在通風(fēng)條件下進(jìn)行，分離色素時(shí)必須用棉塞塞緊試管口，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須用肥皂洗手，廢料必須倒在廢液缸里；實(shí)驗(yàn)后色素保存?zhèn)溆谩? △表達(dá)和交流。 １、與其他小組交流探究的過(guò)程和結(jié)論，以及提出新的問(wèn)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(shuō)明了什么？ （２）通過(guò)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的分析，得出本小組探究問(wèn)題的結(jié)論，如為什么要重復(fù)畫線，濾液細(xì)線為什么不能觸及層析液。 ２、聽(tīng)取其他小組的質(zhì)詢，以及進(jìn)行必要的答辯、反思和修改。 進(jìn)一步探究。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生往往會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，如： （１）綠葉中水分的存在會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，有沒(méi)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(shí)，必須加入碳酸鈣保護(hù)葉綠體中的色素，從而導(dǎo)致毛細(xì)吸管容易堵塞，那么有沒(méi)有更好的提取色素的方法？ （３）濾液細(xì)線很難畫直、畫勻，那有沒(méi)有有方法既可以達(dá)到這些要求，又可以提高色素的濃度呢？ （４）濾液細(xì)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(lì)學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)或者利用網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決新問(wèn)題。這個(gè)過(guò)程其實(shí)是一個(gè)評(píng)價(jià)的過(guò)程：學(xué)生自我評(píng)價(jià)、學(xué)生相互評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)，使知識(shí)得以鞏固和提高，學(xué)生的思維和方法得到發(fā)展。 通過(guò)這一步教學(xué)，學(xué)生不僅完成了色素種類的探究，還通過(guò)自己的努力實(shí)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(huì)大有提高。 實(shí)驗(yàn)：色素的吸收光譜　　　色素的功能 將色素溶液放在陽(yáng)光和三棱鏡之間，從連續(xù)光譜中可以看到不同波長(zhǎng)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(lán)紫光。通過(guò)實(shí)驗(yàn)給了學(xué)生一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，通過(guò)看圖，提高了學(xué)生對(duì)圖表的分析能力。然后給出問(wèn)題：溫室或大棚中指蔬菜時(shí)，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、薄膜或補(bǔ)充光源？通過(guò)聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到知識(shí)的價(jià)值，提高學(xué)習(xí)生物的興趣。 過(guò)渡：這些捕捉光能的色素存在于細(xì)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(xì)胞器的內(nèi)容學(xué)習(xí)。 資料分析：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)。得出葉綠體的功能，并討論恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處。 通過(guò)對(duì)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(diǎn)。 （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(jìn)行的呢？在下一節(jié)課我們一起來(lái)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(jì)實(shí)驗(yàn)，如何得出恰當(dāng)?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(guò)濾→收集 　　　　　分離色素：制備濾紙條→畫濾液細(xì)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(shí)結(jié)構(gòu)： 九、作業(yè)設(shè)計(jì) １、課堂鞏固： （1）陽(yáng)光通過(guò)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(huì)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(lán)紫光區(qū)和綠光區(qū) D、紅橙光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū) （2）在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，會(huì)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(lán)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(gè)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(guò)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(wú)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(shí)驗(yàn)中提出的疑問(wèn)，課后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐操作解決問(wèn)題。 十、問(wèn)題研討 １、查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，很多教師在上新課程的時(shí)候，補(bǔ)充了許多老教材里面的知識(shí)，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(bǔ)充有沒(méi)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(shí)，又能習(xí)得實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的程序性知識(shí)，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(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和情感的發(fā)展？ ２、合作實(shí)驗(yàn)時(shí)，動(dòng)手能力較弱的學(xué)生往往成了旁觀者，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都有動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生完成，而實(shí)驗(yàn)后小組間交流時(shí)，發(fā)言的代表也往往是幾個(gè)成績(jī)較好、語(yǔ)言表達(dá)能力較強(qiáng)的同學(xué)。在學(xué)生合作學(xué)習(xí)過(guò)程中，如何讓每一位同學(xué)都積極參與到探究中來(lái)？