5.4 创新实验：绿叶中色素的提取和分离 教学设计 2023—2024学年高一上学期生物人教版必修1

人教版高中生物必修1第5章第4节创新实验：绿叶中色素的提取和分离 1、 使用教材 人教版高一年级生物学必修一第五章第四节 2、 实验器材 试剂与药品：层析液、无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅。 器材：新鲜的菠菜绿叶、小楷毛笔、天平、酒精灯、研钵、干燥的定性滤纸、剪刀、烧杯、量筒、镊子、玻璃棒、试管、试管夹、铁架台、石棉网、培养皿等。 3、 实验创新要点/改进要点 （1）色素提取方法的改进——水浴加热法替代研磨法 用水浴加热装置（见图1）提取色素，实验步骤简单，操作更方便，而研磨法步骤较为繁琐，加入的药品种类较多，且药品用量不好控制，同时绿叶需充分研磨成匀浆，而学生难以把握好匀浆的程度。 图1 水浴加热装置 图2 小楷毛笔 （2）滤液细线画法的改进——用小楷毛笔代替教材中的画线工具毛细吸管 毛细吸管很细且容易断裂，对于学生而言容易存在安全隐患，且画出的滤液细线粗细不均，很难符合画线要求，而所用的画线工具小楷毛笔（见图2）容易购买，能重复使用，且毛笔画线与学生书写习惯相近，更容易画出平直的细线，相对容易晾干，同时毛笔轻柔，多次描画也不会划损滤纸。 （3） 层析装置的改进——自制层析密封盖 教材中的层析装置（见图3）是将滤纸条折叠挂在烧杯壁上，放置培养皿后滤纸条出现翘边，从而触及不到层析液，或者滤液细线浸没在层析液中以及滤纸条贴壁的情况，而改进的层析装置（见图4）制作简单，滤纸条放置位置可以方便调整，不会发生以上问题。 图3 教材中的层析装置 图4 改进的层析装置 （4） 课堂评价上的改进——自制评价量化表 传统的实验课堂评价内容（见图4）较为基础和笼统，在核心素养发展的基础上，对实验过程进行细致量化评价（见图5），可以使学生站在更高的角度重新审视实验探究过程的各个环节，实现更有效的自我评价。 图5 传统实验课堂评价表 图6 自制的评价量化表 4、 实验原理/实验设计思路 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇来提取色素。由于色素存在于细胞中，需要先破碎细胞才能释放出色素，研磨和高温能破坏叶肉细胞的生物膜，使叶绿体中色素释放出来。绿叶中的色素不只有一种，但不同的色素溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 5、 实验教学目标 （1）生命观念：掌握色素的种类及作用，形成结构与功能相适应的生命观。 （2）科学思维：通过查阅资料和比较迁移，对原有实验进行改进，激发学生创造性思维。 （3）科学探究：自主设计实验方案，提高学生观察、分析和解决问题的能力。 （4）社会责任：体会科学研究的艰辛和成功的乐趣，养成求实、创新及勇于探究的科学精神。 6、 实验教学内容 本节课以科学实验探究为主线，设置了四个环节：①创设情境，导入课题：从“叶片颜色在夏天是绿色的，到了秋天叶片变黄是为什么呢？”组织学生讨论，并进一步引导；②演示实验，讲解步骤：展示设计的实验装置，演示操作，观察现象。③分组设计，进行实验：根据问题清单，让学生针对其中问题设计实验方案，并进行实验，小组观察并记录实验结果；④成果展示，多元评价：让小组组长展示设计的实验方案以及采取的实验改进措施，以教师评价为主，自我评价和学生互评为辅，进行分析与评价，教师进行总结。 7、 实验教学过程 教师环节 教师活动 学生活动 设计意图 创设 情景，导入课题 以学生实际生活中所知道的不同季节中植物叶片颜色的变化为情境提出问题：“叶片颜色在夏天是绿色的，到了秋天叶片变黄是为什么呢？”组织学生讨论，并进一步引导；“秋天时，叶片中黄色的色素叫做叶黄素。”“叶子从绿色变黄色，叶子的色素组成出现了什么变化？” 图7 叶片颜色 学生观察叶片颜色，讨论并回答：“色素组成发生了变化。”“由叶绿素变成了叶黄素”等 通过图片提出问题，激发学生的学习兴趣和探究的积极性，为探究绿叶中的色素和提取做铺垫。 演示实验，讲解步骤 （1）展示所用实验材料和用具，见图8所示。 图8 材料用具 （2） 用托盘天平称取绿叶备用 （3） 使用水浴法提取色素 （4） 制作层析装置 （5） 画滤液细线，分离色素 学生观看并学习实验演示过程，熟悉实验步骤和实验基本操作 基本掌握实验操作，在观看过程中，对实验器具和方法以及材料有一定的批判性思考 分组设计，进行实验 根据问题清单，引导学生设计实验方案并进行实验。 问题清单： （1）为了提高滤液中色素的浓度，对于绿叶材料的优化处理上有哪些方法？ （2）画滤液细线时用的毛细吸管吸取滤液直接画线，还可以用它工具画线吗？ （3）可以用圆形滤纸替代滤纸条做层析实验吗？用什么工具画线，该如何做？ （4）教材中提取色素时使用的是研磨法，步骤较为繁琐，药品种类较多，且用量不好控制，可以用其他方法吗？ 教师巡视指导 学生积极参与探讨，每两人一组，针对其中一个或两个问题设计实验方案，并进行实验。小组观察并记录实验结果。 图9 学生活动 图10 学生活动 积极参与小组各项分工和合作，熟练掌握实验操作，能自主设计实验方案，对实验器具、方法提出改进方案，查阅资料并设计实验仪器 成果展示，多元评价 让小组组长展示设计的实验方案以及采取的实验改进措施，以教师评价为主,自我评价和学生互评为辅，进行分析与评价。 教师最后进行总结 小组组长展示该小组的实验方案以及采取的实验改进措施和实验结论。 图11 评价量化表 图12 小组展示 分享交流的过程能让学生更好的体会实验的乐趣，帮助学生认识自我，改进学习方式，实验教学过程的多元化评价 8、 实验效果评价 经过对比发现水浴加热法的实验步骤简单、操作更方便，水浴加热法提取到的色素含量高，色素溶液色泽更鲜艳，实验比较容易成功。用小楷毛笔画线后进行层析，呈现的实验层析效果不是很理想，可能是小楷毛笔笔尖较细，所蘸取的色素溶液较少，需要通过增加画线次数达到好的层析效果。而基于核心素养发展的评价量化表可以帮助学生认识自我，改进学习方式，教师从中反思教学活动设计和教学过程中的得失，能实现教学过程的多元化评价。 在整个探究过程中，教师要鼓励学生大胆去尝试，放手让他们自己去做，并给予适当的指导和帮助，给每个学生展示自己的机会，强调学习过程的价值，尽量做到每位学生都有所收获。 学科网（北京）股份有限公司 $$