5.4.1 捕获光能的色素和结构第1课时教学设计-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学教学设计聚焦“捕获光能的色素提取分离及吸收光谱”核心内容，从植物工厂情境切入，通过问题链（人工光源作用→植物能量来源→光合作用）衔接，以白化苗与正常幼苗对比为支架，揭示色素对光能捕获的关键作用。 特色在于实验教学深度融合核心素养，分步指导提取分离操作（如二氧化硅与碳酸钙作用），通过异常现象分析（如滤液绿色过浅原因）培养科学思维，结合大棚薄膜颜色等实例体现态度责任，助力学生构建结构与功能观，为教师提供可操作的探究实践教学范式。

5.4.1 捕获光能的色素和结构（第1课时） 课题 5.4.1 捕获光能的色素和结构（第1课时） 学科 生物 学段 高中 年级 高一 教材 人教版2019必修一 教学目标及教学重点、难点 【教学目标】 1. 掌握绿叶中色素的提取和分离原理及其操作步骤，提升学生探究实践能力。 2. 能够分析色素溶液的吸收光谱，掌握叶绿素和类胡萝卜素的光能吸收情况。 【教学重点】 1. 绿叶中色素的提取和分离实验原理及步骤。 2. 叶绿素和类胡萝卜素吸收光谱。 【教学难点】 绿叶中色素的提取和分离实验异常现象分析。 核心素养 【生命观念】通过进行绿叶中色素的提取和分离实验，关注色素对叶片生理功能的重要作用，树立良好的结构与功能观念。 【科学思维】对绿叶中色素的提取和分离实验异常现象进行多角度分析思考，培养系统思维。 【科学探究】进行绿叶中色素的提取和分离实验，能够利用科学方法分析和解决问题，提升探究能力。 【社会责任】关注生物知识对生产生活的重要影响，能够利用所学知识分析和解决现实生活问题。 教学方法和手段 讲解法、讨论法 教学过程(表格描述) 教学 环节 主要教学活动 设计意图 创设 问题 情境 引入 新课 【问题探讨】向学生展示植物工厂图片，介绍植物工厂情况。 提问学生： 1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？ 带着问题进入本节课的学习 通过介绍植物工厂，引导学生关注光源对植物生长的影响 一、捕获光能的色素 （一）幼苗正常生长的条件—含有叶绿素 【师生活动】教师提问：人类的生命活动所需要的能量是来自食物，植物的生命活动所需要的能量主要来自什么呢？学生提出光合作用。 追问：植物都能进行光合作用吗？ 教师介绍白化苗和正常幼苗情况： 白化苗的叶片无绿色色素，待种子中的养分耗尽会死亡 总结：可见，叶片中的色素与光能的捕获有关，绿叶中有哪些色素呢？我们通过下面的实验来进行探究。 （二）探究·实践：绿叶中色素的提取和分离 【师生活动】教师简明讲述实验原理和目的： 1. 讲解实验方法：纸层析法 注意提示学生：丙酮和层析液易挥发，并有一定的毒性，要注意安全。 2..学生以小组形式，按照课本实验步骤进行实验，教师强调实验过程的细节并讲解原因。 （1）提取绿叶中的色素 教师介绍几种实验材料的功能： 10mL无水乙醇：溶解、提取色素。 少量二氧化硅：有助于研磨充分。 少量碳酸钙：防止色素被破坏，主要是叶绿素。 （2）制备滤纸条 将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两角（防止边缘效应），并在距这一段1cm处用铅笔画一条细的横线。 （3）画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。 讲明要求：①细、齐、直；（防止色素带重叠而影响分离效果） ②重复画几次。（积累更多的色素，使分离后的色素带明显。） （4）分离绿叶中的色素 将适量的层析液倒入试管中，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。 注意：①不能让滤液细线触及层析液；（防止色素溶解于层析液中而无法分离） ②也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯口。（防止层析液中成分挥发） 【师生活动】教师抽取几组学生展示实验结果：滤纸条分为明显的4个部分，从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。 以问题串的形式引导学生对实验结果进行分析，得出实验结论。 （1）滤纸条上有几条色素带？它们是按照什么次序分布的？ （2）滤纸条上的色素带的分布情况说明了什么？ 教师引导学生对异常的实验结果进行分析: (1)收集到的滤液绿色过浅的原因分析： (2)滤纸条色素带重叠: (3)滤纸条看不到色素带: (4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带: 9. 进行实验总结： 师：科学家将这四种色素进行归类，胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素占1/4，叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素，占所有色素的3/4，由于这四种色素都能捕获光能，因此可以将他们称为光合色素。 溶解度：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 含量：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 二、四种色素对光的吸收 （一）教师展示并讲解实验装置安放情况，得到的实验结果：各色素溶液的吸收光谱 学生分析叶绿素a、叶绿素b的吸收光谱，得出结论：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。分析胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱，得出结论：类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 （二）进行叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱的全图分析 通过观察不同色素的吸收光谱，得出结论：不同色素对光的吸收有所差异，叶绿素a、叶绿色b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。 【问题分析】1.为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？ 2.“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”，为什么枫叶是红色的？ 【联系生活】回扣课前植物工厂的内容，让学生结合所学内容思考： 1.为什么大棚里选用无色透明的塑料薄膜？ 2.如果夜间大棚中为了促进光合作用，需要补充说明颜色的光源？ 五、当堂检测 1．关于叶绿体色素的提取和分离实验的操作,正确的是( ) A.使用干燥的定性滤纸过滤后收集滤液 B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2-3次 D.研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素 答案：B 2．在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是(　　) ①未加石英砂、研磨不充分 ②一次加入大量的无水乙醇提取 ③分次加入少量无水乙醇提取 ④使用放置数天的菠菜叶 A. ①②③ B. ②③④ C. ①③④ D. ①②④ 答案：D 3．在叶绿体的色素提取和分离实验中，实验结果表明，在滤纸条上相邻色素带之间距离最大的是(　　) A. 叶绿素a和叶绿素b B. 叶绿素a和叶黄素 C. 叶黄素和胡萝卜素 D. 无法判断 答案：C 4．某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体，将其叶片进行了红光照射，分别进行光吸收测定和色素层析条带分析(从上至下)，与相同生长期的正常叶片相比，实验结果是(　　) A. 光吸收差异显著，色素带缺第2条 B. 光吸收差异不显著，色素带缺第2条 C. 光吸收差异显著，色素带缺第3条 D. 光吸收差异不显著，色素带缺第3条 答案：B 5． 将长势相同的三盆麦苗分别置于钟罩内，如图所示，若干天后，与丙盆相比，甲、乙两盆麦苗的长势是(　　) A.甲、乙、丙三盆麦苗长势相近 B. 甲与丙长势相近，乙比丙长势差 C. 乙与丙长势相近，甲比丙长势差 D. 甲、乙长势都比丙好 答案：C 介绍白化苗和正常幼苗的区别，引导关注色素对植物生长发育的影响。 详细介绍提取和分离绿叶中色素的方法步骤，以便学生能够根据实验要求正确开展实验。 通过讨论，引导学生对实验结果进一步分析思考，以加深学生对实验的理解。 进行实验结果的总结，理清学生思路。 进行四种色素的吸收光谱分析，帮助学生深入掌握叶绿素和类胡萝卜素的光吸收情况。 通过习题检测学生对本节知识的掌握情况。 课堂 总结 绿叶中的色素包括类胡萝卜素和叶绿素： 类胡萝卜素含量约占1/4，包括胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），主要吸收蓝紫光。 叶绿素含量约占3/4，包括叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色），主要吸收蓝紫光和红光。 对本节核心知识进行总结，以加深学生印象。 板书设计 5.4.1捕获光能的色素和结构（第1课时） 一、绿叶中色素的提取和分离 （一）实验原理： 1. 提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 2. 分离：不同的色素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散得快；反之则慢。 （二）实验步骤： 1. 提取绿叶中的色素 2. 制备滤纸条 3. 画滤液细线 4. 分离绿叶中的色素 (三）实验结果： 二、四种色素对光的吸收 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 教学设计反思 本节内容主要是关于绿叶中色素的提取和分离实验以及色素溶液吸收光谱分析。在实验部分，教师清楚讲明实验原理的基础上进行实验步骤的介绍，尤其是色素的提取和分离的原理各不相同，我通过对比法引导学生记忆。在光谱分析部分，叶绿素和类胡萝卜素具有不同的吸收光谱，我先引导学生单独对其进行分析，再结合起来进行对比记忆，符合学生思维逻辑，循序渐进，帮助学生更好的掌握本节内容。 学科网（北京）股份有限公司 $