人教版必修一 第5章第4節(jié)能量之源──光與光合作用（第1課時） 教案.doc

5.4能量之源光與光合作用 教學(xué)設(shè)計（第1課時）1教學(xué)內(nèi)容捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)是人教版高中生物第一冊分子與細(xì)胞第5章第4節(jié)能量之源光與光合作用的第1節(jié)課教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)葉綠體的結(jié)構(gòu)和色素的種類，掌握提取、分離色素的實(shí)驗(yàn)技巧，學(xué)習(xí)科學(xué)家探索光合作用原理的科學(xué)思維和科學(xué)方法。2學(xué)生分析學(xué)生在初中生物已經(jīng)學(xué)過光合作用的有關(guān)知識；在高中生物第一冊第3章中又學(xué)習(xí)了葉綠體的顯微結(jié)構(gòu)及其功能，以及第4章的細(xì)胞的能量“通貨”atp一節(jié)知道光合作用是合成atp重要途徑之一，至此，學(xué)生已經(jīng)具備進(jìn)一步學(xué)習(xí)葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)和光合作用原理的知識基礎(chǔ)和興趣。在實(shí)驗(yàn)操作方面，學(xué)生已經(jīng)能進(jìn)行研磨、過濾等操作，但紙層析法是首次進(jìn)行，需老師仔細(xì)指導(dǎo)。由于學(xué)生缺乏對基粒（類囊體）微觀結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識，本節(jié)課又涉及到物理（光學(xué)）、化學(xué)知識，對于理解色素吸收色光，掌握有關(guān)化學(xué)試劑的使用方法與技巧，可能存在一定的難度。3設(shè)計思想（1）以問題引發(fā)興趣。整個教學(xué)過程要設(shè)置好問題，層層展開，層層遞進(jìn)，讓新知識與舊知識融為一個整體，讓學(xué)生在步步上升中攀登到知識的頂峰。（2）以實(shí)驗(yàn)說明結(jié)論。生物學(xué)的教學(xué)就是實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程，實(shí)驗(yàn)的展示形式有學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、老師示范實(shí)驗(yàn)、動畫和圖片演示實(shí)驗(yàn)等，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明問題，而不是直接讓學(xué)生記住結(jié)論。（3）科學(xué)探究的思想貫徹始終。用科學(xué)家的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和思維，在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)設(shè)計實(shí)驗(yàn)的基本原則，學(xué)會分析實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會科學(xué)地評價自己。4教學(xué)方法學(xué)生自主、探究、合作學(xué)習(xí)與師生共同探究相結(jié)合（含自學(xué)、實(shí)驗(yàn)、談話、討論、講授等）。5教學(xué)目標(biāo) 知識與技能掌握綠葉中色素的提取和分離的方法及操作技巧。概述綠葉中色素的種類和作用。概述葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。過程與方法通過實(shí)驗(yàn)（含設(shè)計）及相關(guān)科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作能力、初步的研究能力和運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識解決生物學(xué)問題的能力。通過恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，嘗試運(yùn)用科學(xué)家的科學(xué)思維和科學(xué)方法。 通過影響色素的環(huán)境因素的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力。情感態(tài)度與價值觀通過恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計與實(shí)施，形成科學(xué)態(tài)度及創(chuàng)新、合作的科學(xué)精神。 借助葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系分析，形成普遍聯(lián)系的辨證唯物主義觀點(diǎn)和結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。 借助影響色素的環(huán)境因素的學(xué)習(xí)，形成生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，從而學(xué)會理論聯(lián)系實(shí)際。借助實(shí)驗(yàn)的自我評價，形成生命科學(xué)的價值觀，能正確認(rèn)識自我，評價自我。6教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)綠葉中色素的提取和分離的操作技巧。對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自我評價，總結(jié)成功與失敗之處。綠葉中色素的種類和作用。學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)思維和科學(xué)方法和探索精神。7教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)活動時間教學(xué)活動設(shè)計意圖教師活動學(xué)生活動1引入新課1）提出問題：自然界中的植物葉片多為綠色，是因?yàn)槿~肉細(xì)胞中含有哪一結(jié)構(gòu)呢？這一結(jié)構(gòu)是不是有什么特殊結(jié)構(gòu)或物質(zhì)存在？（答：細(xì)胞含有葉綠體）2）示范實(shí)驗(yàn)：光學(xué)顯微鏡觀察金魚藻葉肉細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)的葉綠體。引發(fā)問題：“葉綠體為什么是綠色的？”（答：葉綠體中有綠色的色素）復(fù)習(xí)舊課，引入新課。3 min引導(dǎo)學(xué)生觀察，提出問題。示范實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)觀察?；貞浥f知識，思考、回答問題。直觀認(rèn)識到葉綠體是綠色的，思考、討論問題。通過桌面上的綠色葉片和顯微鏡下看到的葉肉細(xì)胞及葉綠體，結(jié)合已有知識，引發(fā)學(xué)生探究葉綠體中色素種類的興趣。2新課學(xué)習(xí)1）實(shí)驗(yàn)綠葉中色素的提取和分離的原理。今天我們就來做一個實(shí)驗(yàn)，探究綠葉中含有幾種色素和學(xué)習(xí)對色素進(jìn)行提取和分離的方法。問題：我們已經(jīng)推測色素在葉綠體中，而葉綠體又在葉片中，那怎么把色素提取出來呢？（答：磨碎葉片，再過濾，色素在濾液中）問題：怎么能保證色素一定存在于濾液中？（答：用能溶解色素的溶劑，也就是有機(jī)溶劑）問題：常用的有機(jī)溶劑是什么？（答：無水乙醇）其實(shí)，還有其他有機(jī)溶劑也可以，例如丙酮、石油醚、苯、汽油等都可以。我們今天是用無水乙醇。問題：得到色素的濾液后，如何讓各種色素分離開來呢？（答：因?yàn)樯卦趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?，而且由于溶解度不同而?dǎo)致隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度 不同，這樣，一段時間后，色素就會在濾紙上分離開來）這就是實(shí)驗(yàn)的原理。今天我們用的材料是綠葉，大紅花（朱槿）葉；藥品有無水乙醇、層析液、還有二氧化硅和碳酸鈣。后兩種藥品有什么作用呢？（答：二氧化硅可以加快研磨，而碳酸鈣的作用是保護(hù)色素）在研磨過程中，細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如何變化了？（答：破碎了）所以，液泡里面的有機(jī)酸也就出來了，而葉綠素在酸性環(huán)境下很容易被破壞，所以碳酸鈣的作用是（答：中和酸性），也就可以保護(hù)色素了。新課教學(xué)“實(shí)驗(yàn)原理和藥品、材料等”5 min引導(dǎo)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的原理及有關(guān)藥品的作用。檢查預(yù)習(xí)情況。思考、回答有關(guān)問題。通過問答，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、藥品的作用，這樣既可以檢查學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，也可以激發(fā)學(xué)生的興趣。2）實(shí)驗(yàn)步驟：現(xiàn)在就來學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的步驟了。第一步，提取色素。剛才已經(jīng)了解了提取的主要步驟是研磨和過濾。但還有什么細(xì)節(jié)需要注意的？提取主要分為這幾步：碎葉，加入藥品，研磨，過濾，得濾液。加入哪些藥品？（學(xué)生回答）是不是加得越多越好？研磨的速度應(yīng)該快還是慢？得到的濾液對著光觀察是什么顏色？帶著這些問題大家開始第一部分的實(shí)驗(yàn)吧!（學(xué)生開始“色素的提取”實(shí)驗(yàn)，老師隨堂指導(dǎo)）實(shí)驗(yàn)討論：色素提取液的顏色應(yīng)該是綠色；研磨過程應(yīng)該較快；藥品應(yīng)加得適量。實(shí)驗(yàn)的第二階段是分離色素，怎么分離呢？我們剛才學(xué)習(xí)了，應(yīng)該是讓色素隨層析液在濾紙上進(jìn)行擴(kuò)散。所以我們應(yīng)該在濾紙上劃一條濾液細(xì)線，再放入層析液中進(jìn)行層析分離。現(xiàn)在有一個問題希望大家能想辦法解決，就是怎樣在濾紙上劃一條又細(xì)又直，色素含量又多的濾液細(xì)線？（學(xué)生討論）現(xiàn)在提供給大家的用具有毛細(xì)吸管和蓋玻片。想到辦法了嗎？（答：用毛細(xì)吸管吸取濾液，再劃到濾紙上或是用蓋玻片蘸取少量濾液，再印到濾紙上，劃或印都要重復(fù)多次）好，同一組兩位同學(xué)相互比較一下，看哪一種方法效果更好。劃好濾液細(xì)線后，就可以將濾紙條放入層析管中，等待層析。有兩點(diǎn)要特別注意的：一是試管口要塞好棉花，二是層析液的液面與濾液細(xì)線的關(guān)系如何？層析液的液面不能超過濾液細(xì)線。好，現(xiàn)在我們就開始做色素的分離。（學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師隨堂指導(dǎo)）好，在等待層析結(jié)果的過程中，我們來分析一下步驟中的某些要點(diǎn)，第一，為什么要塞好試管口的棉塞？（答：防止層析液揮發(fā)，層析液還有一定的毒性）第二，為什么層析液的液面不能超過濾液細(xì)線？（答：如果超過，色素會溶解在層析液中，就不會在濾紙上擴(kuò)散開來，實(shí)驗(yàn)就會失敗。）實(shí)驗(yàn)最后的結(jié)果并不是最重要的，重要的是大家在實(shí)驗(yàn)的過程中，是不是真的學(xué)到了應(yīng)該學(xué)到的知識和應(yīng)該得到鍛煉的能力。現(xiàn)在大家把實(shí)驗(yàn)的評價表中有關(guān)實(shí)驗(yàn)過程的部分給自己做個比較中肯的評價。如果成功了，要知道自己成功在哪里才是真正的成功。如果失敗了，只要知道了自己失敗在哪里，也是成功。后面實(shí)驗(yàn)結(jié)果及進(jìn)一步探究部分請大家課后完成。再收回，我也會給大家一個評價?，F(xiàn)在我們來看看大家的結(jié)果，濾紙條上出現(xiàn)了幾種顏色的色帶？排序如何？（答：四種，從上到下依次為橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色）色帶的寬窄如何？（答：藍(lán)綠色的最寬，橙黃色的最窄）排序體現(xiàn)什么？（答：色素擴(kuò)散的速度）寬窄體現(xiàn)了什么？（答：色素的含量）新課教學(xué)實(shí)驗(yàn)“色素的提取和分離”15 min引導(dǎo)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的操作方法，提出問題，激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行評價。對學(xué)生不熟悉的操作，仔細(xì)分析、強(qiáng)調(diào)要點(diǎn)，用同組比較的方法讓學(xué)生在實(shí)踐中得出結(jié)論。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行評價。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的自我評價。強(qiáng)調(diào)評價應(yīng)該是多方面的，體現(xiàn)多種能力的，而不僅僅是一個最標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？偨Y(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)習(xí)步驟，完成實(shí)驗(yàn)，思考問題。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行自我評價。學(xué)習(xí)步驟，思考問題。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行自我評價。正確地從知識的掌握、能力的鍛煉、思維的練習(xí)等多方面評價自己。隨著老師的引導(dǎo)，觀察結(jié)果，思考、回答問題。先學(xué)后實(shí)踐，學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的第一階段，鍛煉學(xué)生的動手操作能力。學(xué)生對第二階段的實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)不熟悉，需要老師仔細(xì)指導(dǎo)。第二階段實(shí)驗(yàn)重在學(xué)習(xí)層析的方法和正確的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評價。 3）綠葉中色素的種類和作用從剛才的實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可知，綠葉中的色素主要有四種，它們的名稱分別應(yīng)該是什么呢？（答：橙黃色的是胡蘿卜素，黃色的為葉黃素，藍(lán)綠色的為葉綠素a，黃綠色的為葉綠素b）由于結(jié)構(gòu)上的相似性，它們可以被分為兩大類，即胡蘿卜素和葉黃素共歸為類胡蘿卜素，葉綠素a和葉綠素b共歸為葉綠素。類胡蘿卜素總體上呈黃色，葉綠素總體上呈綠色，使葉片呈現(xiàn)許多美麗的顏色。那為什么葉片多數(shù)為綠色的呢？（答：葉綠素的含量比類胡蘿卜素多）那為什么許多植物到了秋天葉子就變黃了？（答：秋天氣溫低，葉綠素不穩(wěn)定，容易分解，這樣黃色就呈現(xiàn)出來了。）你知道還有哪些因素可能影響葉綠素的結(jié)構(gòu)？（提示：碳酸鈣的作用ph值，無機(jī)鹽（mg2+）的作用等）楓葉為什么是紅色的呢？（楓葉的顏色不是由于葉綠體中的色素，而是由于液泡中的花青素的作用）這些就是綠葉中的色素的種類，它們都能捕獲光能，那么它們倒底吸收哪些顏色的光呢？我們給大家介紹一個實(shí)驗(yàn)。介紹實(shí)驗(yàn)裝置將色素的提取液放于光源與三棱鏡之間，觀察光屏上顏色的變化。為什么這樣能夠確定色素吸收哪些光呢？我們給大家介紹一下原理。所有的可見光（答：即白光）通過三棱鏡會發(fā)生什么變化？（答：形成七色光的一個連續(xù)光譜）如果我在各種色光前進(jìn)的途中放入色素溶液，又假設(shè)色素能吸收黃色光，那么光屏上原來黃光的位置會發(fā)生什么變化？（答：沒有光了，即表現(xiàn)為暗帶）所以我們只需觀察光屏上哪一位置出現(xiàn)暗帶，即意味著什么？（答：意味著那種色光被吸收了）現(xiàn)在我們回過頭去看看實(shí)驗(yàn)情況。當(dāng)把色素提取液放于光源與三棱鏡之間，光屏上發(fā)生了什么現(xiàn)象？（答：紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶）說明什么？（答：葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。）如果想知道各種色素吸收色光的不同，可以用不同色素的溶液分別做這個實(shí)驗(yàn)就行了。但這種方法只能大概測定色光，具體的吸收量就不能測定了?，F(xiàn)在有更好的儀器可以用來測定，就是分光儀。它的原理與剛才的裝置非常相似。介紹分光儀。通過分光儀及相關(guān)儀器的檢測，我們可以得到各種色素的吸收光譜。如：葉綠素a，從圖中可以看出葉綠素a主要吸收的光是哪些光？（答：紅光和藍(lán)紫光）吸收最少的是？（答：綠光）與此類似，其他色素的吸收光譜是這樣的，我們請同學(xué)來分別歸納一下各種色素吸收光的情況。（答：葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光）這就是色素吸收光能的情況。根據(jù)你剛剛學(xué)習(xí)的內(nèi)容，判斷一下，溫室的頂棚用紅色玻璃還是綠色玻璃好？（答：紅色玻璃好。因?yàn)樘柟饣蛘哒f白光通過紅色玻璃后只剩下紅光，植物吸收紅光能進(jìn)行較強(qiáng)的光合作用；如果用綠色玻璃只剩下綠光，而植物吸收綠光很少，幾乎得不到光能，不能正常進(jìn)行光合作用）新課學(xué)習(xí)綠葉中色素的種類和作用（吸收光能）13 min歸納色素的種類及顏色。分析色素與葉片顏色的關(guān)系以及影響葉綠素的環(huán)境因素。展示實(shí)驗(yàn)：色素的吸收光譜的測定方法。分析實(shí)驗(yàn)原理，介紹實(shí)驗(yàn)裝置，如三棱鏡、分光儀等。分析色素吸收光能的吸收光譜，總結(jié)其差異性和相似性。聯(lián)系實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識?；貞泴?shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納色素種類。思考、回答問題。思考、討論、回答問題。應(yīng)用物理學(xué)科的知識，了解連續(xù)光譜和吸收光譜的知識。思考、回答問題?？次展庾V圖，歸納各色素吸收色光的差異性。系實(shí)際，思考、討論、運(yùn)用知識。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，歸納色素的種類比較容易，通過聯(lián)系生活中的常見實(shí)例，更好地掌握色素的性質(zhì)以及與葉片的顏色關(guān)系。激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。色素的作用部分涉及一些物理的光學(xué)知識，需做一定的鋪墊再講述，學(xué)生較易接受。通過學(xué)習(xí)三棱鏡的色散作用、分光儀的原理以及色素的吸收光譜，讓學(xué)生學(xué)習(xí)看圖、并能從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出推論的能力。聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，更好地理解、運(yùn)用知識。4）葉綠體的結(jié)構(gòu)和作用色素存在于細(xì)胞中的哪一結(jié)構(gòu)呢？（答：葉綠體，這是由薩克斯通過光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)的）那么把葉綠體放到電子顯微鏡下又會觀察到什么樣的結(jié)構(gòu)呢？展示圖片：葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)所謂亞顯微結(jié)構(gòu)就是指在電子顯微鏡下看到的結(jié)構(gòu)?？梢钥吹饺~綠體大概分為四個部分，你能說出它們的名稱嗎？（答：1是內(nèi)膜，2是外膜，3是基質(zhì)，4是基粒）對。哪里是綠色的呢？（答：基粒）基粒又是怎樣的結(jié)構(gòu)呢？（展示圖片：基粒的結(jié)構(gòu)）可以看到基粒是由一個個小圓餅堆疊而成。每一個小圓餅其實(shí)是一個囊狀結(jié)構(gòu)，我們稱之為類囊體?；Ｊ蔷G色是因?yàn)轭惸殷w是綠色的，類囊體是綠色又是由于什么物質(zhì)的存在呢？（答：色素就存在于類囊體的膜上）現(xiàn)在我們學(xué)到的葉綠體比前面在第三章學(xué)的更微觀。正是由于葉綠體中含有色素，所以葉綠體能夠吸收光能。那么葉綠體就只能吸收光能了嗎？有沒有其他功能呢？有很多科學(xué)家也對此產(chǎn)生了疑問，并且通過自己的思考、實(shí)驗(yàn)得出一些結(jié)論。我們來學(xué)習(xí)一下他們的成果。資料一，恩格爾曼的水綿實(shí)驗(yàn)。展示水綿結(jié)構(gòu)圖，介紹其葉綠體。恩格爾曼設(shè)計了一個非常巧妙的實(shí)驗(yàn)。大家閱讀一下資料一，思考兩個問題，一是從實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論？二是這個實(shí)驗(yàn)的巧妙之處在哪里？學(xué)生閱讀教材，思考并回答問題，老師評價、總結(jié)。結(jié)論：氧氣是由葉綠體產(chǎn)生的，葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。巧妙之處有：一是實(shí)驗(yàn)材料選擇好。水綿有帶狀的葉綠體，方便觀察；用好氧細(xì)菌標(biāo)記氧氣產(chǎn)生較多的部位。二是實(shí)驗(yàn)條件控制好。放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，排除了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實(shí)驗(yàn)；臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等。我們知道，一項(xiàng)科學(xué)研究的成功，離不開一定的技術(shù)手段，但在科技水平有限時，如果有科學(xué)、巧妙的方法，也能達(dá)到同樣的效果。恩格爾曼的成功當(dāng)然也離不開前人的經(jīng)驗(yàn)，在下一節(jié)課我們會和大家一起來學(xué)習(xí)光合作用探索的歷史。這節(jié)課后大家可以先預(yù)