5.4.1捕获光能的色素和结构教学设计2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1

《捕获光能的色素和结构》 教学设计 【教材分析】 《捕获光能的色素和结构》是高中生物人教版必修1《分子与细胞》第5章《细胞的能量供应和利用》中第4小节的第一部分。本节的主要内容为捕获光能的色素（含绿叶中色素的提取和分离实验）、叶绿体的结构、叶绿体的功能（资料分析恩格尔曼的实验）。本节内容既是对第3章细胞结构知识的提升，又是学习后续光合作用过程及原理的基础。普通高中生物课程及解读对本部分知识的要求是通过对绿叶中色素的提取和分离，简述叶绿体中色素的吸收光谱；能说出叶绿体之所以是光合作用的场所所具有的结构。 【学情分析】 学生在初中阶段已经有了光合作用的有关知识，在本册教材第3章中又学习了细胞结构，至此，学生已经具备进一步学习叶绿体亚显微结构和光合作用原理的知识基础和兴趣。通过前面内容的学习，学生在实验方面已经有了探究的基础和实践，初步具备了探究的一般能力。  本节课涉及到各种化学试剂的使用方法和技巧，光的色散现象和色素的吸收光谱，学生理解起来可能会有一定困难，需要教师进行解释。 【核心素养】 生命观念:通过对叶绿体结构的分析，树立结构与功能相统一的生物学观点 科学思维：通过对绿叶中色素的提取和分离，分析实验结果成功或失败的原因 科学探究：通过对绿叶中色素的提取和分离，体验科学实验的一般过程，培养学生合作探究的能力 社会责任：通过“捕获光能的色素”的学习，联系生活实际“叶子概念车”可以实现零污染零排放 【教学目标】 通过对绿叶中色素的提取和分离，说出捕获光能的色素的种类和特性 说出叶绿体是光合作用场所的原因 【教学重难点】 1. 教学重点 绿叶中色素的提取和分离实的验原理及操作要点 叶绿体是光合作用的场所 2. 教学难点 绿叶中色素的提取和分离实的验原理及操作要点 【教学方法】 教法：问题驱动教学法 学法：小组合作探究学习法、自主学习法 【教学过程】 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、导入课题 通过播放全球首个垂直植物工厂的视频 并设问：植物工厂中常用的光源 为何通常是红光和蓝光呢？ 【过渡】想要解决这个问题，这要从捕获光能的色素和结构说起，这就是今天大家一起探讨的内容：捕获光能的结构和色素 学生思考 导入新课。 二、绿叶中色素的提取和分离 【过渡】绿叶中究竟有哪些捕获光能的色素呢？接下来，让我们一起来探究一下绿叶中色素的提取和分离吧。 （一） 色素的提取 PPT呈现图片叶绿素溶解在酒精中的图片： 教师讲解提取的原理 学生活动一：请同学们阅读教材P98实验中提取绿叶中的色素，讨论下列问题： 1. 取材时为什么菠菜叶要减去主叶脉？ 2.研磨时加入SiO2、CaCO3、无水乙醇的目的是什么？研磨时为什么要迅速、充分？ 3.过滤时能否用滤纸代替尼龙布？ 4.收集滤液时用棉塞将试管口塞严的目的是什么？ 【过渡】我们需要探究色素的种类，即分离色素。此环节的原理何在？ （二） 色素的分离 分离的原理：各种色素在 ______中的______不同,_______高的随层析液在滤纸条上的___________,反之则慢,从而可以将色素分离,该方法也叫________法 学生活动二：请同学们阅读教材P98-P99实验中色素的分离，讨论下列问题： 1. 制备滤纸条时，滤纸条的一端为什么要剪去两角？ 2. 画滤液细线的要求是什么？为什么要重复1-2次？ 3. 在分离色素时（纸层析时），为什么不能让滤液细线触及层析液？ 4. 在分离色素的过程中（纸层析时），为什么要用棉塞塞紧试管口或者盖培养皿？ PPT：展示分离结果：色素呈4条带： 从上依次是：胡罗卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。 提问：含量最多的色素是哪一种？在层析液中溶解度最大的色素是哪一种？ 请学生看书并回答。 学生边看书边回答 学生讨论并回答 小组代表分析实验不成功的原因。 学生回答 理解实验操作流程及其要点，通过学生自己说加深其印象，确保实验顺利进行。 使学生知道色素分离的原理 使学生理解分离过程中的实验操作要点 及时对实验进行总结，加深学生对实验的理解。 二、色素的提取 【过渡】不同色素在吸收光能方面有什么区别？ PPT展示可见光的光谱图和吸收光谱图 教师边讲解光谱边让学生勾画 叶绿素除了吸收红光和蓝紫光，其他可见光吸收吗？色素吸收紫外光和红外光吗？ 【讨论】1.解释植物工厂中的人工光源最常见的就是红光和蓝光，而不是绿光。 2. 冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选择选择什么颜色(红色/蓝色/无色)的大棚塑料薄膜？为什么？ 教师总结：绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能。依据这个功能科学家们制造出了“叶子概念车”从而实现零排放零污染 【过渡】思考：叶绿体有怎样的结构？其结构是怎样与功能相适应的？ 1.4种光合色素分布在