捕获光能的色素和结构教学设计

必修1第5章第4节光合作用与能量转化

第1课时捕获光能的色素和结构说课稿一、教学分析(一)教材分析本节课选自人教版必修1第5章“细胞的能量供应和利用”兼节“光合作用与能量转化”第1课时的内容。教材首先是通过绿叶中色素的提取和分离实验，明确了色素的种类、含量以及吸收的光谱，然后是光合色素存在于植物细胞的叶绿体中，由结构和功能相适应的观点，自然过渡到对叶绿体的功能探究，最后总结出叶绿体适于进行光合作用的结构基础。本节课前承“细胞器之间的分工合作”从宏观上了解到了叶绿体的形态以及细胞的能量货币“ATP”相关内容，后启“光合作用的原理和应用”。通过本节课的学习，学生可以更好的理解光合作用的光反应阶段，对细胞的结构与功能相适应这一重要生物学观点有更深刻的体会。(二)学情分析(1)知识准备：学生之前已经学过光合作用的有关知识，知道光合作用的场所、原料、产物和条件等。学生已经具备进一步学习叶绿体的亚显微结构的知识基础和了解光合作用过程的兴趣。⑵能力基:高一学生已经具备一定的自主学习与合作探究能力，⑵能力基:高一学生已经具备一定的自主学习与合作探究能力，能进行研磨、过滤等实验操作。(3)不足之处：学生对光合作用有一定认知，但不了解光合作用的物质基础，结构基础，也不能从物质变化和能量转化的角度认识光合作用；同时“叶绿体色素的提取与分离”实验的过程又涉及到物理(光学)、化学知识，对于理解色素吸收色光，掌握有关化学试剂的使用方法与技巧，可能存在一定的难度。(四)教学目标.知识目标(1)掌握提取叶绿体中色素的方法。(2)说出绿叶中色素的种类和作用。.科学探究(1)描述实验现象，初步掌握探究的基本思路和方法。(2)对实验现象进行讨论分析，提高思考问题和解决问题的能力。.生命观念通过对叶绿体结构的学习，认同结构与功能相适应的观点。

（五）教学重点和难点教学重点：能实施实验，客观地观察和描述实验现象，并得出叶绿体中的色素能够捕获光能以及吸收光谱的差别。教学难点：能运用结构与功能观，解释叶绿体适于进行光合作用的结构基础。三■教学过程（一）引入展示学校校园里各种绿色植物的叶片。询问学生这些植物的叶片颜色为什么是绿色的呢？展示玉米的一株白化苗，为什么会很快死亡呢？玉米的白化苗，由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡，可见光合作用与植物细胞中的色素有关。设计意图：创设联系生活的问题情境，引起学生的学习兴趣，诱发学生主动思考，激发学生的探究意识，从而引出本节课内容。（二）探究关于色素你想知道哪些内容呢?师生共同讨论，确定探究内容，安排小组任务，按照以下流程进行“色素提取和分离”的实验。关于色素你想知道哪些内容呢?师生共同讨论，确定探究内容，安排小组任务，按照以下流程进行“色素提取和分离”的实验。1.分析实验原理1.分析实验原理培养科学思维设计意图：通过问题驱动进行讨论交流，推理出获取植物细胞中的色素可以用研磨法，根据相似相容原理推理出可以用有机溶剂提取色素，再结合日常生活中刷白色帆布鞋时需包上卫生纸晒干，这样鞋面上的污渍部分溶解于水中会随水分子扩散到卫生纸上，鼓励学生大胆想象并运用类比推理的思维方法得出“用有机溶剂作层析液分离色素”，这样学生逐步理解绿叶中色素的提取和分离的实验原理，培养了学生的科学思维。.展示实验用一、演示实验步骤在学生做实验前展示实验用具，播放约5分钟的实验操作视频，介绍每种实验用具的作用以及实验的操作每个环节及注意事项。设计意图：直观清晰，节约实验的时间，保障学生实验顺利进行。.合^分组探究提高科学探究能力“色素提取和分离实验”是一个验证型实验，为了增强学生的科学探究能力，我将其设计为探究性实验。根据实验原理，介绍实验步骤，营造民主的课堂氛围，让学生敢于表达观点，师生共同讨论可以探究的问题，课堂上生成了如下探究课题：探究1：不同植物绿色叶片的色素一样吗？探究2：衰老叶片和幼嫩叶片中的色素相同吗？探究3：不同颜色叶片色素的种类和分布一样吗？分小组自主设计实验方案，在实验中注重思考实验组和对照组的设计，在教师指导下，各小组成员合作完成探究实验，并填写好实验记录表格。色双镰色色戚'电度设计意图：学生在探究过程中逐步增强了对自然界中生命现象的好奇心，锻炼了动手实践的能力及创新能力，耳濡目染了求实、理性的科学精神，形成尊重事实、敢于质疑的科学态度，学生的创新精神、团队合作精神与无形中得到提高。（三）解释探究过程完成后，要求学生自己解释探究实验的结果，思考实验中的色素带从上而下的排序说明了什么，不同条带的宽窄说明了什么，形成初步结论，之后再由

教师给出科学的结论。这是使新概念明确化和内在转化的过程。本节课的实验中，设置了小组展示实验结果，交流发言的方法来完成该过程（即为实验汇报总结）。.绿叶中色素的种类进行探究1活动的小组汇报4种（菠菜、韭菜、油麦菜、茴蒿）绿色植物叶片的色素分离结果，都含有胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b四种色素带。.衰老叶片和幼嫩叶片色素的比较进行探究2活动的小组进行汇报，衰老叶片（大豆黄色叶片）色素中叶绿素含量很低，主要含有类胡萝卜素。.月季红色叶片的色素比较进行探究3活动的小组进行汇报，该组学生首先得到的结果是4条色素带与4种绿色叶片色素带结果相同，而红色色素带仍停留在色素划线位置并未扩散。学生分析实验现象，小组成员讨论得出红色的色素不溶于酒精或有机溶剂，进而推测该色素可能是存在于液泡里的水溶性色素。怎么证明该推测呢？小组学生设计实验方案，将层析液换成水，出现红色色素在滤纸条上扩散的现象，证明之前推测是正确的，红色色素确实为存在于液泡中的花青素。师生共同总结本节课的探究活动:活动内容自一结论探究1：不同■绿色叶片的色素一样吗？4种不同绿色植物绿色叶片观察色素在滤纸条上分离的颜色■排鼠宽窄滤纸条上显示四种色素带探究2:衰老叶片和幼嫩叶片中色素相同吗？大豆幼嫩叶片和黄色衰老^片观察色素在滤纸条上分离的颜色■排鼠宽窄衰老黄色^片色素以类胡萝活动内容自一结论探究1：不同■绿色叶片的色素一样吗？4种不同绿色植物绿色叶片观察色素在滤纸条上分离的颜色■排鼠宽窄滤纸条上显示四种色素带探究2:衰老叶片和幼嫩叶片中色素相同吗？大豆幼嫩叶片和黄色衰老^片观察色素在滤纸条上分离的颜色■排鼠宽窄衰老黄色^片色素以类胡萝卜素为主探究3:不同颜色叶片色素种类和分布一样吗？用不同溶剂（水和有观察色素在滤纸条机溶剂）分离月等红上分离的颜色■排色叶片色素序、宽窄叶片中除了有溶于有机溶剂的色素还存在水溶性色素（四）扩展此环节是新概念学习的延伸环节，主要目的是促进学生将新学习的内容用在新的或相似场景中，发展学生对概念的理解和应用技巧，使得学生扩充概念的基本内

涵，并与其他已有概念建立某种联系，并能够用标准和正确的科学术语交流解释新的情境或新的问题。.实验拓展活动（1）材料和分离技术上的拓展师生的上述实验研究结果神奇而有趣，激发了学生更加高涨的学习兴趣，此时展示课前兴趣小组同学的拓展实验。实验材料的拓展：展示学生利用圆形滤纸片、粉笔进行的叶片色素分离月季红色叶片双向层析技术：介绍双向纸层析技术，展示学生利用该技术进行的月季红色叶片色素分离结果。（2）观察色素的荧光现象教师指导学生利用提取的色素溶液逆光观察和顺光观察其颜色，请学生描述观察到的现象并进行解释。学生推测逆光源观察光合色素溶液呈绿色是因为色素几乎不吸收绿光，如何证明呢，学生展开积极讨论。教师指导每组学生使用自制光谱仪观察光合色素（菠菜色素提取液、大豆黄色叶片提取液）吸收光谱。设计意图：通过组内学生的讨论，以生物学知识为依托，对实验现象做出合理的判断和解释，最终汇总本组实验结果、对结果的解释、新生成的问题等，并分组汇报展示，其中学生能够从活动中学到知识、锻炼能力、发展科学思维等生物学核心素养。同时展示不同材料和技术方法分离色素，让学生体会层析技术是生物学和化学领域中物质分离的重要技术，感受生物学与技术之间共同发展；光合色素的荧光现象、自制光谱仪观察光合色素吸收光谱更是让学生获取“叶绿体中的色素能够吸收光能”这一具体概念的重要证据。2.概念拓展学生通过学习已经知道光合色素存储在叶绿体中，叶绿体可以通过光合色素来吸收光能，那么叶绿体还有哪些功能呢？引导学生阅读资料1（恩格尔曼的水绵实验）【资料1】1881年，德国科学家恩格尔曼（T.Engelmann,1843-1909）做了这样的实验：把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内，在黑暗中用极细的光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照

射到的部位集中；如果把装置放在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。学生通过阅读分析思考得出：叶绿体能吸收光能用于光合作用放出氧气我们都知道结构和功能是相适应的，那么叶绿体具备这些功能的结构基础是什么呢？引导学生阅读资料2（叶绿体的结构）。【资料2】观察电子显微镜下的叶绿体结构（图5-13）， ，/?."弋工可以看到，叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的4种色素就分布在类囊体的薄膜上。基粒与基粒之间充满了基质。在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。学生经过阅读和讨论可以答出：类囊体薄膜上分布着色素，基质和基粒中都有光合作用的相关的酶。在此基础上提出以下拓展性问题：⑴植物叶片的颜色随着季节会出现怎样的变化？这其中蕴含了什么道理？（2）大棚种植蔬菜不受季节的限制，具有打破时间差、空间差和地域差的特点，很多蔬菜生产园都利用塑料大棚来种植蔬菜，为城区居民的“菜篮子”工程供给提供有力的保障。如果你是蔬菜种植大户，你有哪些措施可以提高蔬菜的产量呢？设计意图：在已获得的概念“叶绿体中的色素能吸收光能”的基础上，通过阅读资料分析讨论将概念迁