绿叶色素的提取与分离实验教学设计

绿叶色素的提取及分离教学设计主题绿叶色素的提取及分离讲授一、教材分析“绿叶中色素的提取和分离”是人教版高中生物必修一第五章第四节的实验内容，从实验材料的选择到每一步实验方法的设计都有原理可循，属于验证性实验。在前面第三章介绍过细胞器的种类和作用，并且在上一节理论课上也介绍了叶绿体的结构和功能，这些都为本实验提供理论基础，使得学生易于理解材料的选择。本实验承接上节理论课内容，进一步帮助学生理解叶绿体的功能，绿叶中色素的种类和颜色对植物叶片颜色的影响，也为后面学习光合作用做了铺垫。本实验旨在介绍叶绿素提取和分离的原理，通过提取色素，为后面学习光合作用中色素的作用提供了实验基础。本实验材料种类多，过程复杂，且丙酮是有害物质，要注意要求同学认真理解操作过程，并在操作时注意安全，规范操作。二、学情分析学生在学习本节课之前，已经掌握了叶绿体的结构，对叶绿体的功能有了一些了解并且知道了叶绿体中含有色素，这为学生进行本次实验提供了知识基础。本实验属于验证性实验，学生在之前也已经做过类似的生物学验证性实验，对学生完成本次实验提供了一些经验基础。本节课的授课对象是高一的学生，高一的学生有较强的求知欲，并且具备了一定的观察能力和较强的动手操作能力，能够使学生更好的学习并完成实验操作。同时，高一学生还具备了较强的沟通交流能力和合作学习的能力，对小组之间完成实验，相互理解实验操作原理及步骤都有很大帮助。高一阶段的学生好奇心较强，而本次实验材料相对丰富，教师要善于激起学生学习兴趣并引导学生注意听讲；另外由于本次实验过程复杂，对初步学习生物实验的高一学生有一定难度，教师在讲解原理及过程时要仔细，重点突出帮助学生理解。三、教学目标1.知识目标（1）概述叶绿素提取和分离的原理；（2）简述纸层析的方法；（3）了解绿叶色素的种类；2.能力目标（1）通过完成实验提高合作能力、动手操作能力；（2）通过学习原理，观察分析结果养成观察能力和分析问题能力；（3）掌握科学严谨的实验方法；3.情感、态度及价值观目标：（1）通过实验，体会科学研究的艰辛和乐趣；（2）养成实验室规范性操作的习惯；（3）形成质疑的科学研究精神，树立辩证唯物主义的观点。四、教学重难点1.教学重点（1）叶绿素的提取和分离原理；（2）纸层析的方法；2.教学难点（1）叶绿素的提取和分离原理；（2）纸层析的操作过程。五、教学策略合作探究式教学六、教学环境及资源环境：实验室资源：PPT、板书、实验材料七、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图1.复习导入带领学生回顾有关叶绿体的知识，告诉学生光合作用在叶绿体内发生是由于叶绿体中含有叶绿素；并举“玉米出现白化苗不能进行光合作用”的例子，设问“叶绿体中都含有那些色素呢？”导入实验。跟随老师回顾旧知，根据例子思考问题。回顾旧知，加深理解；举生活实例和设问激起学生兴趣，促进学生思考。2.讲授实验介绍色素类型：叶绿素：叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）介绍实验目的、原理及材料：（一）实验目的：进行绿叶中色素的提取和分离；探究绿叶中含有几种色素。（二）实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。绿叶中的色素不止一种，他们都能溶解在层析液中，但是他们在层析液中的溶解度不同；溶解度高的随层析液在滤纸上扩撒的快；反之则慢。一段时间后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。（三）实验材料：材料：新鲜的绿叶（韭菜叶）（事先放入烘箱中烘30-40min）；器材：干燥的定性滤纸、试管、棉塞、试管架、研钵、玻璃漏斗、尼龙布、毛细吸管、剪刀、药勺、量筒（10ml）、天平，铅笔（自备），盖玻片；试剂：无水乙醇、层析液、二氧化硅（本次实验用洗干净的细沙代替）、碳酸钙。介绍色素提取方法步骤：1、称取5g韭菜叶，剪碎，放入研钵中；（强调绿叶要去主脉并说明原因）2、向研钵中加入少许细沙和碳酸钙，再加入10ml无水乙醇，进行迅速、充分的研磨；（①指出加入无水乙醇、细沙和碳酸钙的作用：无水乙醇使溶解色素的有机溶剂，细沙有助于研磨充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏；②提问学生“为何要迅速、充分研磨？”③提问学生“我们在实际操作时为什么要用细沙代替二氧化硅？”）3、将研磨液迅速倒人基部放一块单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，将滤液收集到试管中及时用棉塞将试管口塞严；4、将滤液放入黑暗环境中。（教师讲解步骤以及注意事项后，学生进行实验操作，教师走动观察学生操作是否正确并给予适当的辅导和评价。）四、介绍分离色素的方法步骤：1、制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长及直径的滤纸条（6cm×lcm为宜），一端剪去两角，距该端1cm处用铅笔画一条细的横线。（①教师边讲解边用实物给学生演示如何制备滤纸条；②指出剪去滤纸条两角的原因并强调滤纸条大小要略小于试管长及直径；③提问学生“为何用铅笔画细线？”）2、画滤液细线：用盖玻片代替毛细吸管蘸取少量滤液，沿铅笔线均匀压出一条细而直的线，待干燥后再重复压一两次（次数越多色素越多）。（强调吸取滤液量要为少量，压出滤液时要均匀并且注意次数过多会导致滤纸损坏，过少导致现象不明显。）3、分离绿叶中的色素：将适量的层析液导入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。（①告诉同学层析液中丙酮是有毒的，要在实验过程中注意操作安全；②强调注意事项：不能让滤液细线触及层析液，并提问这样操作的原因。）（指导学生进行色素分离操作，并给予适当评价。）4、观察及记录：观察试管内滤纸条上出现了几条色素带，以及每条色素带的颜色，记录结果。5、整理实验材料，洗手。五、展示实验结果：待一段时间各组结果分别出来后，请各小组展示实验结果，并提问学生：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序是怎样的？宽窄如何？说明了什么问题？接着讲解绿叶色素的分类、分布、颜色、比例等知识。1、听老师讲解绿叶色素类型；2、认真听老师介绍实验目的，材料和原理；听老师讲解色素的提取方法，注意各步骤操作注意事项，做好笔记，回答老师提出的问题；4、按照操作步骤和注意事项小组合作进行色素提取的验证实验，若遇到问题及时询问老师；5、在将绿叶放入黑暗中处理后，继续听老师讲解制备滤纸条步骤，认真观察老师演示，掌握操作要领，回答老师提出的问题；6、听老师讲解色素分离后续操作步骤和注意事项思考并回答老师的提问，做好笔记；7、按照步骤小组合作进行色素分离操作；8、观察本组实验结果，做好实验记录；9、对比各组实验结果，分析实验现象，思考并回答老师提出的问题，最后听老师讲解关于绿叶色素的知识。1、激发学生实验兴趣；2、培养学生理解能力，观察能力，小组合作能力和动手操作能力以及学生的耐心及细心；3、通过验证实验掌握绿叶色素的的提取和分离方法以及注意事项；4、通过亲身实验操作掌握绿色色素的相关知识。3．总结通过提问的方式带领学生回顾各操作步骤的注意事项、操作要点和实验材料的作用。回想实验过程，回答老师提出的问题，回顾实验课主要内容。复习实验主要内容，强化对注意事项和材料作用的记忆及理解。4．布置作业布置作业要求学生对本组实验结果进行分析（失败的要分析原因），将结论写在作业本上，下节课课堂上分享交流。分析成败原因，完成作业。有助于学生实验内容复习；锻炼学生自主分析、解决问题和表达交流能力；培养学生严谨求实的科学态度。八、板书设计 绿叶色素的提取及分离一、步骤：提取绿叶中的色素制备滤纸条画滤液细线分离绿叶中的色素观察及记录二、色素：叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）叶绿素b（黄绿色）绿叶中的色素胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）九、教学反思基于本实验的性质（验证性实验）及特点（操作步骤复杂），教师在教学过程中应注意以下几个问题:1.选择新鲜且叶绿素含量高的绿叶，尽量无刺激性气味（如菠菜，吉祥草等）；2.将学生分组，以小组合作形式完成实验，可增强合作意识提高表达沟通能力；3.在学生进行实验之前，将实验原理讲清楚，方便学生操作，加深对实验的理解；4.在实验进行中，强调注意事项（尤其是研磨、画滤液细线，层析等步骤）；5.由于实验难度较大，可安排助教，对学生给予及时的指导；6.若实验操作失败，注意引导学生分析失败的原因；7.提醒学生及时清理实验台，保持实验室清洁，养成好习惯。十、实验反思本实验是必修一中继糖类，脂肪，蛋白质鉴定之后的又一验证性实验，具备以下特点:操作步骤较多，比较繁琐；所用试剂种类较多，注意各种试剂的用量及作用；实验原理（叶绿素的提取及纸层析法）较深，不易理解及掌握。通过预实验中出现的问题，做如下反思:1.要对绿叶进行充分研磨，避免提取色素含量过低影响实验结果；2.无水乙醇要分几次进行倾倒，可使研磨效果更好；3.本实验用纱布代替滤纸，因为叶绿素很容易吸附于滤纸上；4.由于实验材料没有准备铅笔，需选择载玻片蘸取滤液于滤纸条上，并注意涂抹均匀；5.要选择大小长度适宜的试管进行层析，避免层析液触及滤液细线；6.注意保持实验台的干净整洁，做完实验后及时打扫实验室。十一、改进建议（一）实验材料改进：1、加入无水乙醇研磨时，教材中给出的用量为10ml。在实际实验操作中可根据绿叶种类和用量的不同，适当减少无水乙醇体积（6-8ml为宜），防止提取液浓度过低影响后续实验。另外为保证研磨充分，无水乙醇应分三次左右加入，第一次加入迅速研磨，第二次加入后缓慢研磨（使研磨更细致），第三次用于冲洗研钵，并将液体液倒入漏斗；2、本实验将书上的菠菜叶改为韭菜（也可改为芹菜等四季均有的蔬菜），是由于用菠菜作为实验材料，易受季节性限制，改用韭菜后突破了实验材料的局限性。本次实验将绿叶放在烘箱里烘30～40min，然后取出再进行充分研磨，可以降低叶片的含水量，对提高叶绿体中色素的提取效率有帮助。3、本次用细沙代替二氧化硅，二氧化硅是特别细的白色粉末，控制不好会过量，使滤液中含有较多的二氧化硅，而导致滤液颜色变浅，而且滤液中杂质越多，实验现象越不明显。用细沙代替二氧化硅粉末，能帮助研磨更充分，还减少了杂质的含量，颜色变为深绿，使实验效果明显。（二）实验方法改进：用盖玻片代替毛细吸管吸取滤液进行压线。通过以往实验会发现，由于学生的操作水平有限，有时操作不够精细，用毛细吸管画线很难达到细、直、齐的要求，造成滤液细线上的浓度不一，层析后的色素带呈波浪状，效果不好。而改进后达到了使滤液线的细、匀、直的要求，使实验效果有所提升。（三）教学方法改进：以往的验证性实验都是教师将实验原理、步骤以及涉及到的相关知识全部讲完，再让学生做实验，而这样做对于步骤简单的实验还容易理解和记忆一些，但