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视频标签：捕获光能,色素和结构
所属栏目：高中生物优质课视频
视频课题：高中生物必修一第五章第一节《捕获光能的色素和结构》北京市 - 东城区
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高中生物必修一第五章第一节《捕获光能的色素和结构》北京市 - 东城区
指导思想与理论依据
生物学科核心素养中提出了四大核心素养，其中与本节课密切相关的是“生命观念”、“科学探究”、“理性思维”这三大素养。贴近新高考改革素质教育的这条主线，充分尊重学生的个性发展，关注学生的实际获得。
建构主义强调学习的主动建构性、社会互动性和情境性，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。因此，通过教师创设情境，学生自主设计并自主实验，学生通过实验数据，画出数据柱状图，从而得出结论，形成概念。学生围绕本节课进行探究实验，使学生经历科学探究的过程，主动对已有知识经验进行综合、重组和改造。
教学背景分析
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一．教学内容：本节课内容是人教版高中生物必修一《分子与细胞》第一章《细胞能量供应和利用》
第四节《能量之源——光与光合作用》的内容。“光合色素的提取和分离”这个实验是人教版必修一教材中非常重要的实验。 教学设计思路
多种实验材料：为学生提供不同植物的叶片作为实验材料，让学生体会叶绿体中不同植物共有的色素一定在光合作用中起到重要作用；为学生提供月季枝条顶部的红色叶片为材料，一方面满足学生的好奇心里和探究欲望，同时有助于学生理解色素的存在部位和溶解性的关系。
色素含量测定的拓展：激发学生学习兴趣，拓宽学生视野，学科知识综合，体会用分光光度仪定量测定色素的含量。在重视定性实验的同时，也重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师给学生提供机会学习生物学研究中的测量方法，实事求是的记录、整理和分析实验数据，定量表示实验结果等，
教学环节的安排：合理安排实验操作和理论讲解的教学环节；立足于教材原有方法的基础上根据学校的实际情况与学生的现有水平，对原有方法的进一步完善与补充，同时也是为了更好地体现“面向全体学生、倡导探究性学习”的新课程理念。 二． 学情分析
生物学核心素养是学生后天习得终身受益的成果，是学生在解决真实的情境中的生物学问题时所表现出来的必备品格和关键能力，因而本课在高中生物学习上占有重要意义，可以培养学生实验能力、探究能力和创造性思维，分析实验数据的能力。
（1）知识上：学习本课时，学生在知识上已经具备“光合作用进行的条件，需要光能和叶绿体，玉米中有时会出现白化苗，白化苗由于不能进行光合作用，种子中贮存的养分耗尽后就会死亡，可能光合作用与细胞中的色素有关”等相关知识。但受限于理论与实际联系方面的欠缺，缺乏对捕获光能色素的直观感性认识。
（2）能力上：学生们经过初中两年的生物学习，已经具备实验探究基本环节以及实验设计基本思路的相应能力。通过“探究植物叶片中色素的种类和含量测定”，培养学生实验探究能力，严谨的科学态度，实验数据和结果才能够说明问题。
（3）情感上：高二的学生思维比较活跃，已经不再满足于教师简单的说教和书上现成的结论，开始用批判的眼光看待周围的事物，有了结构和功能相适应的生命观念。本节课以实验为主，体验从微观水平上探究和解释生物宏观现象的研究和思维方法，建立生物宏观与微观的联系；通过光合色素提取、分离和含量测定的实验操作，培养严谨的科学态度与生物科学素养。 三．教学方式： 探究、启发式教学，实验法 四．教学手段： 多媒体课件 小视频 六．技术准备：
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1、收集色素提取和分离实验的原理、分光光度计定量测定色素含量的原理，并制作PPT课件。 2、录制小视频：光合色素提取和分离实验过程、分光光度计使用过程。
教学目标(内容框架)
一． 教学目标 [知识目标]
1. 通过光合色素提取和分离实验，理解提取和分离光合色素的原理；
2. 通过光合色素提取、分离和含量测定的实验操作，说出实验结果呈现的光合色素的种类、色泽及含量。 [能力目标]
1．体验物质提取、分离及含量测定实验的原理和方法，培养实验能力、探究能力和创造性思维； 2．通过定量测定色素的含量，培养分析实验数据的能力。 [情感目标]
1．体验从微观水平上探究和解释生物宏观现象的研究和思维方法，建立生物宏观与微观的联系； 2．通过光合色素提取、分离和含量测定的实验操作，培养严谨的科学态度与生物科学素养。 二．教学重点：
1.光合色素提取和分离的原理；
2.光合色素提取、分离和含量测定的实验操作及结果分析 三．教学难点:层析的原理,分光光度仪的使用
教学流程示意
教学过程(表格描述)
教学阶段 教师活动 学生活动 设置意图
技术应用 时间安排 创设情境 导入新课
叶子在夏天是绿色的，到了秋天会变黄，为什么呢？叶学生回答： 有色素，秋天从生物学现象中发现和PPT课件
1min
提出 实验 问题 观看操作录像
进行 定性实验 操作
解析实验原理 分析实验结果
利用分光光度计进行定量测定
形成柱状图分析数据得出结论
4
黄素是否也存在绿色的叶子中呢？今天我们通过实验来解决这个问题。
的叶子中有叶黄素 提出探究问题。激发学习兴趣
观看操作录
像，定性实验操作
利用学生等待实验现象出现的时间分析实验原理
组织学生描述汇报、分析实验现象
1.展示器材，播放操作录像，讲解实验操作要点。 一、色素提取
称量2.5g材料 剪碎叶子 加CaCO3 、SiO2 移液枪加2.5ml无水乙醇 迅速、充分研磨，强调：研磨要充分！磨成叶片匀浆 二、色素分离
划线 层析（水；石油醚：丙酮
=10:1）
2．学生分组，选用不同材料，进行光合色素的提取和分离实验操作
3．利用学生等待实验现象出现的时间分析实验原理
（1）通过分析学生过去做过的叶片中淀粉检测实验，帮助学生理解有机溶剂研磨法提取色素的原理；为什
么研磨时加入碳酸钙和二氧化硅？
为什么研磨时加入酒精? （2）通过分析以酒精和丙酮为层析液的色素分离结果，说明层析的原理。纸层析法分
离色素 原理？
溶解度不同—扩散速度不同 为什么层析液不能触及色素划线?
叶片中有四种色素,叶片为什么为绿色
4．组织学生描述汇报、分析实验现象
（1）学生描述实验现象后，教师总结不同植物绿色叶片的共有色素种类、色泽、分类，说明它们是重要的光合色素。
（2）分析菠菜和油菜水层析和有机溶剂层析的结果，分
观看实验操作录像
牢记实验操作步骤和要点，
学生进行实验操作
明确实验原理
学生回答
碳酸钙作用：防止叶绿体中色素被破坏
二氧化硅作用：使研磨更充分 提取色素原理:叶绿体色素不溶于水,溶于有机溶剂
培养实验能力
培养分析实验结果的能力
PPT课件
色素提取和分离的操作视频 PPT课件 PPT课件
7min
15min
5min
2017年北京市中小学优秀教学设计评选
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析月季枝条顶部红色叶片的层析结果和进一步实验研究结果。
（3）呈现和分析不同植物器官色素提取物的层析结果。
认识绿色叶片共有的和光合作用有关的两类色素
明确叶绿体色素和液泡中色素的区别 体会层析技术是生物和化学领域中物质分离的重要技术
播放学生自己操作的视频
利用分光光度计进行定量测定色素的含量并读值记录在实验报告上
用混合提取液（丙酮：乙醇：蒸馏水=4.5：4.5：1）浸提法测定。 •
浸提色素：分别称取0.1g菠菜叶、油菜叶、月季红色叶、月季绿色叶、银杏黄色叶、爬山虎红色叶，加入10ml提取液，放入37度恒温箱中浸提24小时。教师展示提取好的色素，共6支试管。 学生用分光光度仪分组定量测定色素的含量并读值记录在实验报告上。
根据以下公式计算叶绿素浓度： 叶绿素a浓度（Ca，mg·L-1）
=12.7×A663–2.69×A645 叶绿素b浓度（Cb，mg·L-1）=22.9×A645–4.68×A663 叶绿素a +b浓度（CT，mg·L-1）=Ca+Cb=8.02×A663+20.21×A645 胡萝卜素浓度（Car，mg·L-1）=4.7×A440–0.27×Chl（a+b）
根据以下公式计算叶绿素含量：
叶绿素含量（mg·g-1 Fw）=叶绿素浓度（mg·L-1）×提取液体积（L）/样品鲜重（g）。 式中：A663、A645、A440分别为663、645、440 nm波长下的消光值。
教师提前24小时做完。
立足于教材原有方法的基础上根据学校的实际情况与学生的现有水平，对原有方法的进一步完善与补充
由定性分析到定量分析激发学生学习和探究的兴趣，培养学生严谨的科学态度
利用分光光度计进行定量测定色素含量的视频
10min
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形成柱状图分析数据得出结论
引导学生分析定量测定的数
据。
学生观察数据转化的图对比不同植物色素的含量，培养学生分析数据的能力
5min
分享交流
提出质疑与进一步探究问题：不同光合色素吸收光谱及在光合作用中的作用有什么不同？
拓展思维，激发探究的兴趣和创造性
1min
拓展提高 布置拓展活动：课后把另外三种材料进行定量测定并分析数据。
1min
学习效果评价设计
1．评价学生在课堂教学中的学习过程和态度，即评价学生参与教学活动的积极性。 评价方式：教师及时给与肯定和鼓励。 2．评价学生对知识技能的掌握。 学生课堂完成实验报告：
实验一：植物叶片中色素的提取、分离
实验原理
（1）提取色素的原理：叶绿体中的色素属于 色素，不溶于水，易溶于 溶剂，故可用 等有机溶剂来提取。绝大多数色素见光易分解，需要避光保存。
（2） 法分离色素的原理：不同色素在层析液中的 不同。溶解度大的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度小的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。 实验材料和器材
实验材料选择 主要实验用具、仪器 药品及试剂 菠菜叶、月季红色叶、爬山虎红色叶、油菜叶、月季绿色叶、银杏黄色叶 研钵、剪刀、层析装置、滤纸条、直尺、试管、比色杯、分光光度计等
无水乙醇、石油醚、丙酮、
CaCO3、SiO2、蒸馏水
实验步骤
1、称量植物材料：用天平秤取2.5g植物材料（两人一组,每组一种植物材料）。剪刀剪碎，放入研钵中。
2、提取色素：用药匙加入少许二氧化硅和碳酸钙，用移液枪吸取5ml无水乙醇，快速研磨。 加入如下试剂的作用: SiO2：___________;CaCO3_____________________________
酒精（或丙酮）：____________________________________
3、画细线：在滤纸条的一端剪去两角。在距离这一端 1cm处，折一条横线。用尺子沾取少量滤
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液，在滤纸条上沿折横线，压出一条细而直的滤液细线。待滤液干后，再在背面划线。每种材料，制备两个滤纸条。 4、 分离叶绿体中的色素
将滤纸条（有滤液细线的一端朝下），分别轻轻插入到水层析液和石油醚+丙酮的层析液中，盖上盖子。注意：不能让滤液细线触及层析液，防止色素溶解在层析液中，影响扩散结果。
同心圆装置：用纸捻快速吸取滤液,放入同心圆装置中。层析液为石油醚+丙酮的层析液。 5、 分析层析结果
（石油醚+丙酮层析液） （蒸馏水层析液）
你的植物材料是 。 请标出滤纸条上不同位置色素的名称、颜色。
实验二：色素的含量测定
实验原理：用混合提取液（丙酮：乙醇：蒸馏水=4.5：4.5：1）浸提法测定。 实验步骤
1、浸提色素。分别称取0.1g菠菜叶、油菜叶、月季红色叶、月季绿色叶、银杏黄色叶、爬山虎红色叶，加入10ml提取液，放入37度恒温箱中浸提24小时。
2、读值。分光光度计分别在波长440nm、645nm和663nm处测定并记录光密度值，通过OD值计算叶绿素含量。 A440 A645 A663 菠菜叶 月季红色叶 爬山虎红色叶 油菜叶 银杏叶 月季绿色叶
3.计算。
根据以下公式计算叶绿素浓度：叶绿素a（Ca，mg·L-1）=12.7×A663–2.69×A645。 叶绿素b（Cb，mg·L-1）=22.9×A645–4.68×A663
叶绿素a +b（CT，mg·L-1）=Ca+Cb=8.02×A663+20.21×A645 胡萝卜素（Car，mg·L-1）=4.7×A440–0.27×Chl（a+b）
式中：A663、A645、A440分别为663、645、440 nm波长下的消光值。
色素线
色素线
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根据以下公式计算叶绿素含量：
叶绿素含量（mg·g-1 Fw）=叶绿素浓度（mg·L-1）×提取液体积（L）/样品鲜重（g）。
评价方式：采取学生自评，学生之间相互评价，以及教师评价三种方式。从学生的思维活跃程度，分析问题角度，以及语言表达能力进行评价。
本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)
多种实验材料：为学生提供不同植物的叶片作为实验材料，让学生体会叶绿体中不同植物共有的色素一定在光合作用中起到重要作用；为学生提供月季枝条顶部的红色叶片为材料，一方面满足学生的好奇心里和探究欲望，同时有助于学生理解色素的存在部位和溶解性的关系。
色素含量测定的拓展：激发学生学习兴趣，拓宽学生视野，学科知识综合，体会用分光光度仪定量测定色素的含量。在重视定性实验的同时，也重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师给学生提供机会学习生物学研究中的测量方法，实事求是的记录、整理和分析实验数据，定量表示实验结果等，
教学环节的安排：合理安排实验操作和理论讲解的教学环节；立足于教材原有方法的基础上根据学校的实际情况与学生的现有水平，对原有方法的进一步完善与补充，同时也是为了更好地体现“面向全体学生、倡导探究性学习”的新课程理念。
教学反思
马山英
在这节高二生物实验课的课堂教学中，从生物学现象中发现和提出探究问题，叶子在夏天是绿色的，到了秋天会变黄，为什么？因为绿色的叶子不仅含有叶绿素还含有叶黄素等色素，引导学生探讨本实验课的核心问题：绿色叶子或其他颜色的叶子到底含有哪些色素？
选择多样化的实验材料激发学生的探究欲望，大多数教师在进行该节课教学时只为学生准备一种植物的绿色叶片，如菠菜叶片，那么不同植物的绿叶所含的色素种类相同吗?红色叶片到底含有哪些色素，这些问题从自然现象出发，密切联系生活，激发了学生的好奇心和探究欲望，教师准备了三种实验材料，绿色的菠菜叶、绿色的油菜叶、月季枝条顶部红色叶片发给不同的小组，小组分工合作共同实验探究不同植物叶片中色素种类。
精心设计各教学环节的内容和时间，提高实验课堂教学效果，整个教学中涉及色素的提取、分离和色素含量的测定，容量比较大，为了在45分钟准时完成教学任务，老师在课前把叶片称量好，剪碎装在小塑料袋子中备用，学生从加入二氧化硅、碳酸钙，研磨叶子开始，有效的控制了时间，学生在完成实验操作后，需要等待较长时间才能获得较理想的实验结果，在等待结果的时候，引导学生预测实验结果，呈现学生在课下做的实验结果，分析哪一个是放在水中，哪一个是放在丙酮和石油醚的混合层析液中的结果，深入解析色素提取和分离的实验原理，通过月季红叶中色素提取和分离，分析液泡中和叶绿体中色素的溶解性不同。立足于教材原有方法的基础上根据学校的实际情况与学生的现有水平，对原有实验进一步完善与补充，增加了植物叶片中色素的含量的测定。由定性分析到定量分析激发学生学习和探究的兴趣，培养学生严谨的科学态度，同时也是为了更好地体现“面向全体学生、倡导探究性学习”的新课程理念。
与以往色素的提取和分离实验不同，增加了学生用分光光度计测量色素的含量，学生通过提取和分离色素出现四个条带，观察分析叶绿素a、叶绿素b的色素带明显比叶黄素、胡萝卜素色素带宽，那么一定是叶绿素a、叶绿素b的含量大于叶黄素和胡萝卜素吗？学生通过定量测定663、645、440三个波长下的吸光值，输入Excel表利用公式计算叶绿素、类胡萝卜素的浓度和含量，并通过转化成柱状图形式呈现给学生，学生一目了然，定量分析色素含量，与看到的色素条带宽窄完全吻合。由定性分析到定量分析激发学生学习和探究的兴趣，培养学生严谨的科学态度。根据学校的实际情况与学生的现有水平，对原有实验进一步完善与补充。
植物叶片中色素的提取、分离和含量测定
班级 姓名 学号
实验一：植物叶片中色素的提取、分离
实验原理
（1）提取色素的原理：叶绿体中的色素属于 色素，不溶于水，易溶于 溶剂，故可用
等有机溶剂来提取。绝大多数色素见光易分解，需要避光保存。
（2） 法分离色素的原理：不同色素在层析液中的 不同。溶解度大的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度快；溶解度小的色素，在滤纸上随层析液的扩散速度慢。
实验材料和器材
| 实验材料选择 | 主要实验用具、仪器 | 药品及试剂 |
| 菠菜叶、月季红色叶、爬山虎红色叶、油菜叶、月季绿色叶、银杏黄色叶 | 研钵、剪刀、层析装置、滤纸条、直尺、试管、比色杯、分光光度计等 | 无水乙醇、石油醚、丙酮、CaCO3、SiO2、蒸馏水 |
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| A440 | A645 | A663 | |
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| 爬山虎红色叶 | |||
| 油菜叶 | |||
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| 月季绿色叶 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
