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视频标签：菠菜的叶绿体,色素的提取,和分离
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视频课题：苏教版高中化学选修实验化学专题1课题2以“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”的教学-浙江省 - 台州
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基于证据推理的实验探究
——以“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”的教学设计为例
以苏教版选修模块《实验化学》专题一中拓展课题1-2“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”的内容为教学内容，基于探究性实验教学的角度对高中化学实验教学进行重新审视、分析和定位，能够使学生从传统的理论实验学习逐渐转变为自主探究实验学习。探究性教学过程中，必须明确学生的实验教学活动主体地位，教师要给予学生正确的引导，指导学生开放思维，能够使学生进行自主探究或者合作探究。只有让学生开展探究性实验，去设计实验方案，根据自己设计的实验进行操作、分析、讨论和总结，给予学生充足的独立空间，才能够更好地培养学生的创造力，从而提升教师的教学效果。在课堂上让学生经历这样的过程，学生可以体会、认识知识产生的过程及科学知识的本质，逼近科学的核心，使学生在科学探究过程中，创新能力与意识得到全面提升。
1 教材分析
1.1 教材分析
苏教版选修模块《实验化学》专题一的主题是物质的分离与提纯，该专题作为本书的第一个专题进行介绍，既为了体现分离、提纯知识在化学实验中的重要性，也为了使学生在后续的课题学习中进一步加强物质的分离与提纯过程中涉及的基础实验技能。该专题以融生活和化学知识及实验于一体的课题，介绍萃取、纸层析、重结晶等基本实验方法及操作、这些方法的使用的对象和选择的思路。“菠菜的叶绿体中色素的提取和分离”是与生活有密切联系的化学问题，通过学生自主讨论和探究性学习让学生感受到化学就在身边，学化学是为了用化学解决实际问题，从而激发学生学习化学的兴趣，提高科学探究能力。 1.2 目标设定
（1）基于已有的知识和发达的网络信息，让学生自主完成对菠菜的叶绿体的认识，依据《标准》提升证据推理与模型认知素养之水平1，即学会通过调查研究，基于事实和证据，认识事物。
（2）基于探究性教学模式，完成菠菜的叶绿体中色素的提取和分离的实验设计、实验操作、实验评价。依据《标准》提升科学探究与创新意识素养之水平2，即能对简单化学问题的解决提出可能的假设，依据假设设计实验方案，基于实验事实得出结论。依据《标准》提升科学探究与创新意识素养之水平3，即能在与同学讨论的基础上，各组完成实验，收集实验证据，基于现象和进行分析并得出结论，交流自己的探究成果。
（3）基于“科学探究与创新意识”的核心素养，学生勇于对实验进行创新。依据《标准》提升科学探究与创新意识素养之水平5，即能在探究过程中尊重客观事实，独立思考，敢于质疑，有批判精神和创新意识。
2 教学实践
由学生既感到熟悉又感到陌生的叶绿体开始，课前让学生从化学的角度去查阅有关叶绿体的知识，并做了“认识叶绿体”的课件，上课时先请一位同学上来讲讲学生所认识的叶绿体。 2.2 方案设计，提取色素
【教师】我们今天的任务就是将里面的色素进行提取和分离。 【学生】学生会参考前面学过的纸层析法来回答。
【教师】纸层析法作为一种物质分离的简单方法，也是色谱分析法的一种。它是以滤纸作为惰性支持物。滤纸纤维上的羟基具有亲水性，它所吸附的水作为固定相，通常把不与水混溶的有机溶剂作为流动相。 提问：分离原理是什么？
【学生】学生会参考纸层析法分离的原理来回答。
【教师】纸层析法分离的原理是样品中各组分在水或有机溶剂中的溶解能力各不相同，导致分配能力不同，并随有机溶剂自下而上移动而展开，达到分离的目的。在实验中体现出来的是性质不同的组分分离在滤纸的不同位置上。
设计意图：叶绿体学生在生物中也有接触，所以课前让学生从化学的角度去查阅有关叶绿体的知识，认识叶绿体中四种色素的化学结构，为接下来的分离埋下伏笔。这是拓展课题内容，学生是在已经学习并掌握用纸层析法分离铁离子和铜离子的实验的基础上学习菠菜的叶绿体中色素的提取和分离。师生共同合作得出分离方法。
教学环节二 分组讨论，探究实验方案
【教师】参考前面学过的纸层析法分离铁离子和铜离子的实验，根据下列提供的药品，分组讨论设计出色素的提取和分离的实验方案，并将方案写在学案上。 【学生】分组讨论，设计实验方案。
【教师】这个实验分为两部分：一是色素的提取（贴板书条）；二是色素的分离（贴板书条）。我们有五组，应有五个方案（贴板书条）。现请每组派位同学上来讲讲你们组的方案设计，并将所选择的药品贴于黑板上。
【学生】每组一位同学上来方案汇报。（教师用希沃投影学生设计的方案）
任务3：设计提取菠菜叶绿体中色素的
实验方案，列出所用药品和仪器。 任务6：将实验结果与同学分享，并尝
试解释实验结果的可能原因。 任务7：对比各组实验成效，思考纸层
析法的实际效用。通过查阅资料，如何用层析法分离大量色素？
任务4：设计分离菠菜叶绿体中色素的实验方案，列出所用药品和仪器。 任务5：提取并分离菠菜叶绿体中的色
素，准备结果分享材料。 任务1：查阅有关叶绿体的知识，并以
“认识叶绿体”为题制作宣讲课件，介绍叶绿体及其色素。（课前） 任务2：选取1~2个小组宣讲“认识叶
绿体”。 资料查阅 了解色素
方案设计 提取色素 亲身实践 分离色素
结果分享 再认色素 成效对比 反思层析
问题1：根据你对叶绿体及其色素的认识，如何提
取并分离菠菜叶绿体中的色素？并说明理由。 认识1：叶绿体存在于植物细胞的细胞质中；由外
被、类囊体、基质组成。
认识2：叶绿体中色素主要有叶绿素a、叶绿素b、
叶黄素、胡萝卜素，都不溶于水。 认识3：四种色素溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，常用80%的丙酮或丙酮:乙醇:水为9:9:2来提取。 认识4：纸层析法可用于叶绿体色素的分离，展开剂可用汽油或石油醚:丙酮:苯为20:2:1。 问题2：色带带宽、间距说明了什么？与色素结构
有何关联？哪些操作可能影响上述结果？ 认识5：色素含量决定了带宽，亲水/油基决定了远近，相近色素结构相似。 问题3：为什么直接取样（免去溶解、点样）反而
获得较好的效果？ 认识6：纸层析法是一种成分检验的微量分析方法。
宏量分离需要使用柱层析法。
【教师】大家刚才看到每组不同方案时，第一感觉是什么？ 【学生】回答
【教师】方案描述有一种是文字描述，一种是流程图。化学里的更倾向于流程图，简单明了，但要明白文字背后的意义。每组设计的方案最大的不同就在于药品的选择上，有些只选择了丙酮，有些用了95%乙醇作展开剂。
设计意图：学生经过思考设计实验，体现了学生的自主性。小组合作设计实验方案，培养学生的小组合作能力。由小组代表汇报本组实验的实验方案，可以相互交流，共同学习。 2.3 亲身实践，分离色素
【教师】要想知道大家的方案是否合理，我们应该怎么做? 【学生】实验
【教师】还等什么，大家开始实验吧。 【学生】做实验
设计意图：学生亲身实验，动手参与探究过程，得出结论，进而来分享成功的快乐。这是新课程化学实验教学的最终归宿。 2.4 成果分享，再认色素
【教师】实验结果已经出来了。我们生物中学过的应该可以分离出几条色素带？ 【学生】回答
【教师】哪组有四条色素带？ 【学生】回答
【教师】请这组同学来评价一下你们组的方案。（教师希沃投影色素带） 【学生】第三组方案
评价【教师】为什么胡萝卜色的这条色素带宽点的？ 【学生】说明胡萝卜素的含量多 【教师】还有哪组有四条色素带的？ 【学生】回答
【教师】我们来听听这组同学的。（教师希沃投影色素带） 【学生】第四组方案
评价【教师】第一组同学的怎么样？ 【学生】第一组方案评价 【教师】第二组同学的怎么样？ 【学生】第二组方案评价 【教师】最后一组的怎么样？ 【学生】第五组方案评价
【教师】听了各组的方案评价，要想得到明显的色素带，我们应注意什么？ 【学生】学生分组讨论
【教师】现在请位同学上来说说看 【学生】学生上来讲台上讲。
设计意图：各组根据实验结果评价自己设计的实验方案，可以相互交流，得出最佳的实验方案。 2.5 效果对比，反思层析
【教师】色素的提取我们用的是研磨加丙酮溶解来得到的。有没有更直接更快捷的方法可以获得色素? 【学生】回答
【教师】可以用尺直接将色素印上去。展开的方法是一样的。请位学生演示下。
【学生】学生上来演示实验。（教师希沃直播）
【教师】色素的分离需要3-5min。我们等下来看实验结果。大家先把书翻到第9页，这就是我们这节课的课题。翻到第10页，这里有建议与意见，这里的注意点与我们刚才讨论总结的基本一样，用纸层析法可以分离出色素，但能得到大量的色素吗？ 【学生】回答
【教师】有一种分离方法叫柱色谱。用它分离可以得到大量的色素。现在大家上网查找一下如何用柱色谱分离色素。
【学生】用平板电脑上网查找资料
【教师】现请位同学上来讲讲你查到的资料。这是柱色谱的图。 【学生】学生分享资料
【教师】总结纸层析法和住色谱都属于色谱法。简单介绍色谱法的原理及分类。大家课后可以继续去查找资料了解下各种色谱以及它们的区别。
【教师】我们现在回过头来看看刚才张巧玲同学做的实验。师生一起分析一下这个实验。 【教师】希望大家在今后的学习中继续多思考，多合作，多创新，相信自己可以做的更好。下课 设计意图：引导学生创新实验，激发学生的创新意识，激活学生的创新思维。介绍一下色谱法，开阔学生的视野。
3 教学反思
本节课是一节实验探究课。整个教学过程始终体现了以学生活动为中心，以学生的认知发展为主线的教学策略。
3.1 循序渐进，达成教学目标
从教育学、心理学的角度分析，整个设计与皮亚杰的认知发展理论和建构主义理论相契合。教学设计从学生已有的知识出发，引导他们讨论设计实验，按照学生的认知发展特点循序渐进地达成教学目标，使学生更进一步掌握纸层析法的分离原理以及操作方法。 3.2 以生为本，开展实验探究
实验探究是一种重要的实践活动，是化学学科核心素养的构成要素之一。通过实验探究活动，有利于学生的可持续发展。整个教学设计都是以学生为中心，使学生自觉地、主动地探索，着重学习和体验科学研究的思路和方法，同时将化学知识的学习融合在以实验为主的课题中，使学生主动建构实验基本原理、方法手段及操作技能方面的有关知识。 3.3 实验改进，提升创新能力
通过实验改进，提高学生设计实验的能力，激发学生的创新意识，激活学生的创新思维，培养学生“科学探究与创新意识”的学科核心素养。
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