視頻標(biāo)簽：綠葉中色素,提取和分離

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視頻課題：高中生物教師說(shuō)課《綠葉中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與拓展山西省榆社中學(xué)

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《綠葉中色素的提取和分離》實(shí)驗(yàn)的
改進(jìn)與拓展

一、使用教材
人教版（第二版）必修一第五章第四節(jié)“能量之源——光合作用”。
二、實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)材料：新鮮菠菜葉、梧桐綠葉和黃葉、新鮮胡蘿卜
實(shí)驗(yàn)儀器：研缽、榨汁機(jī)、粉碎機(jī)、剪刀、天平、量筒、干燥的定性濾紙、試管、試管架、脫脂棉、漏斗、載玻片、蓋玻片、培養(yǎng)皿、燒杯、毛細(xì)吸管、粉筆、棉塞、鋼筆、尺子、一次性透明飯盒、小刀、藥勺、尼龍布、光盤(pán)、紙盒、激光筆、濾色片、比色皿、LED燈
實(shí)驗(yàn)試劑：無(wú)水乙醇、碳酸鈣、二氧化硅、層析液
三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新要點(diǎn)
（一）對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)
1.組織學(xué)生查閱資料，對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，學(xué)生成為學(xué)習(xí)和探究的主體，老師作為輔助作用，只是引導(dǎo)和啟發(fā)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣和引導(dǎo)學(xué)生不斷思考和探究；
2.本實(shí)驗(yàn)除了對(duì)色素的提取和分離進(jìn)行了研究，還進(jìn)行了發(fā)散性思維的培養(yǎng)，目的是培養(yǎng)學(xué)生不斷探究的精神和知識(shí)遷移的能力；
3.實(shí)驗(yàn)后組織學(xué)生依據(jù)評(píng)價(jià)量化表進(jìn)行學(xué)生自評(píng)、互評(píng)和教師的點(diǎn)評(píng)，實(shí)現(xiàn)“以評(píng)價(jià)促發(fā)展的目的”。
（二）對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)
1.色素提取方法的改進(jìn)與創(chuàng)新
利用榨汁取液法提取的色素更鮮綠、濃度更高，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)和對(duì)比發(fā)現(xiàn)榨汁取液法提取色素更充分，它還可縮短提取時(shí)間，擴(kuò)大選材范圍，任意葉片都可以選擇探究。因此對(duì)色素的提取方法進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新，將教材介紹的研磨過(guò)濾法提取色素改進(jìn)為榨汁機(jī)提取色素。
榨汁機(jī)提取色素的具體操作過(guò)程：先將綠葉和適量碳酸鈣加入榨汁機(jī)、開(kāi)機(jī)攪拌數(shù)秒、收集汁液加入無(wú)水乙醇制得提取液。
2．濾液細(xì)線畫(huà)線方法的改進(jìn)與創(chuàng)新
通過(guò)不斷的探究，發(fā)現(xiàn)利用鋼筆沿尺子進(jìn)行畫(huà)線效果好，可獲得細(xì)直齊的濾液細(xì)線，而且能反復(fù)使用，可實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)畫(huà)線。因此將教材介紹的毛細(xì)吸管畫(huà)濾液細(xì)線改進(jìn)為鋼筆畫(huà)濾液細(xì)線。
3.層析裝置的改進(jìn)和創(chuàng)新
利用密閉紙層析裝置進(jìn)行色素的分離不僅可實(shí)現(xiàn)多個(gè)濾紙條懸垂式層析，濾紙條間還不會(huì)發(fā)生相互接觸和貼壁；在層析時(shí)還可隨時(shí)插入或取出濾紙條；一次性飯盒易獲得，可節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。因此將教材介紹的“燒杯和培養(yǎng)皿”裝置改進(jìn)為“密閉紙層析”裝置。
 密閉紙層析裝置由兩部分構(gòu)成：帶孔且能固定濾紙條的蓋子、 盛層析液的盒子。具體操作過(guò)程：先將層析液加入層析盒、將畫(huà)有濾液細(xì)線的濾紙條插入孔中，蓋子蓋上層析盒即可進(jìn)行層析。
4.對(duì)色素吸收光譜觀察方法的改進(jìn)與創(chuàng)新
教材介紹使用三棱鏡分光，但實(shí)際的操作和觀察非常困難，學(xué)生通過(guò)查閱資料制作了簡(jiǎn)易的分光裝置，由光盤(pán)和盒子兩部分構(gòu)成，主要利用了光盤(pán)對(duì)光的色散作用，將光盤(pán)固定于盒中，在兩個(gè)通光孔同時(shí)放置兩種色素，視窗中可同時(shí)觀察效果并作出對(duì)比，學(xué)生還在這個(gè)孔中插入攝像頭，與多媒體連接實(shí)現(xiàn)了全班同學(xué)效果共享，與正常光下觀察到的效果圖對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)經(jīng)葉綠素、經(jīng)類(lèi)胡蘿卜素觀察到的效果圖中紅光和藍(lán)紫光區(qū)明顯變暗，由此得出色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。

 

              
                 圖1              圖2 正常光下   經(jīng)葉綠素  經(jīng)類(lèi)胡蘿卜素
在觀察過(guò)程中有的學(xué)生提出我們能不能不進(jìn)行分光，而是直接利用單色光進(jìn)行觀察，學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)檢索，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)介紹，學(xué)生想到了童年玩過(guò)的激光本身就是單色的平行光，利用濾色片也可獲得單色光，因此學(xué)生制定了方案并進(jìn)行了操作，以下是學(xué)生用紅色激光照射黑盒，黑盒上有紅光，紅色激光經(jīng)過(guò)色素照射黑盒，黑盒上無(wú)紅光，可見(jiàn)色素吸收了紅光，同理可得出色素不吸收綠光。
 
 
 

 
 
 

圖3                圖4                   圖5               圖6
這時(shí)學(xué)生又覺(jué)得每次觀察一種單色光不利于對(duì)比，為了同時(shí)對(duì)比色素對(duì)七種單色光的吸收情況，學(xué)生利用紙盒和濾色片制作了這樣的分光裝置，該裝置由盒子和LED燈構(gòu)成，盒子前方有兩排孔，每排7個(gè)，分別固定了紅橙黃綠青藍(lán)紫七種顏色的濾色片，開(kāi)燈，在下方一排孔前放置提取的葉綠素，觀察到的效果圖與未經(jīng)過(guò)葉綠素的效果圖對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)紅光和藍(lán)紫光區(qū)明顯變暗，說(shuō)明葉綠素吸收了紅光和藍(lán)紫光，用胡蘿卜中提取的類(lèi)胡蘿卜素進(jìn)行觀察，觀察到的效果圖與未經(jīng)類(lèi)胡蘿卜素觀察到的效果圖對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)藍(lán)紫光區(qū)明顯變暗，說(shuō)明類(lèi)胡蘿卜素吸收了藍(lán)紫光，由此可得出色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新，簡(jiǎn)化了裝置，提升了效果。

圖7 分光裝置
         
圖7 孔前放置葉綠素                    圖8 觀察到的效果圖
         
圖9 孔前放置類(lèi)胡蘿卜素                  圖10 觀察到的效果圖
 
四、實(shí)驗(yàn)原理
1.提取：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中，所以，可以用無(wú)水乙醇提取綠葉中的色素；
2.分離：色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的快，溶解度低的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的慢。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：1.概述綠葉中色素的提取和分離的原理和方法；
2. 明確綠葉中色素種類(lèi)并理解作用。
 能力目標(biāo)：1.組織學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，鍛煉學(xué)生觀察和語(yǔ)言表述能力；
2.引導(dǎo)學(xué)生探究與交流并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案、提高學(xué)生思考、設(shè)計(jì)、處理和分析問(wèn)題的能力。
情感目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)態(tài)度；
2.通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生交流合作的意識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
1.綠葉中色素的提取和分離的原理；
2.實(shí)驗(yàn)操作步驟的改進(jìn)與操作；
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較、分析和進(jìn)一步探究：色素的種類(lèi)、含量及作用；
4.理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生學(xué)以致用。
七、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程：
課前：
先讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮�理并觀看教師操作視頻，讓學(xué)生熟悉操作步驟； 學(xué)生通過(guò)查閱資料、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新，并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，使驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生喜歡的多維靈活、動(dòng)態(tài)開(kāi)放的探究性實(shí)驗(yàn)。
課上：
1.通過(guò)對(duì)白色楓葉紙變成綠色的小魔術(shù)，創(chuàng)設(shè)葉片呈綠色是因?yàn)榫G葉中有色素情景，導(dǎo)入新課；
2.學(xué)生按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案進(jìn)行操作，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力；
3.操作完成后學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果選出實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)組合：榨汁取液法提取色素、鋼筆畫(huà)濾液細(xì)線、密閉紙層析裝置分離色素。
通過(guò)組織學(xué)生設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，并選出最優(yōu)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，使學(xué)生掌握了重點(diǎn)、突破了難點(diǎn)。
4.興趣小組進(jìn)行進(jìn)一步探究：
探究一：秋天葉片（如學(xué)校門(mén)口的梧桐葉）由綠變黃，色素發(fā)生了什么變化？
學(xué)生經(jīng)過(guò)對(duì)梧桐綠葉和黃葉中色素的提取和分離，由圖可明顯發(fā)現(xiàn)它們的色素差異。
探究二：色素吸收光譜的觀察
學(xué)生通過(guò)查閱資料，制作了簡(jiǎn)易的分光裝置，通過(guò)觀察，學(xué)生能直觀感受到色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光。
探究三：色素的熒光觀察
學(xué)生利用剩余的提取液觀察了色素的熒光現(xiàn)象
5.實(shí)驗(yàn)操作完成后，組織學(xué)生完善設(shè)計(jì)方案，并依據(jù)評(píng)價(jià)量化表進(jìn)行學(xué)生自評(píng)、組間互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)等多主體多角度評(píng)價(jià)，使學(xué)生清楚自己的長(zhǎng)處與不足，激發(fā)學(xué)生改善自身學(xué)習(xí)的愿望，實(shí)現(xiàn)以“評(píng)價(jià)促發(fā)展”的目的。
6.教師拋出問(wèn)題：大棚種植蔬菜應(yīng)選什么顏色的薄膜，補(bǔ)充什么顏色的光源？將課堂延伸到生產(chǎn)，目的是使學(xué)生學(xué)以致用。
課后：
要求學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合性的小結(jié)，促進(jìn)學(xué)生總結(jié)反思，達(dá)到綜合能力的提升。
八、實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思與評(píng)價(jià)：
1.通過(guò)組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方案，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，并滿(mǎn)足了高考對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的考察要求；
2．學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中進(jìn)行了多處的改進(jìn)與創(chuàng)新，不僅簡(jiǎn)化了裝置，優(yōu)化了組合，提升了效果，還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究和實(shí)踐創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了以“核心素養(yǎng)為宗旨、教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐”的新課程理念；
3.實(shí)驗(yàn)完成后組織學(xué)生自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)，實(shí)現(xiàn)了以“學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)促發(fā)展的目的”；
4.最后通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，從而使學(xué)生所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活、生產(chǎn)，延伸了課堂，加強(qiáng)了學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。
    不足：由于時(shí)間原因，如利用分光光度計(jì)定量測(cè)定色素含量的進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)未能完成，這將留給學(xué)生在課后進(jìn)一步探究。
我們知道科學(xué)探究永無(wú)止境……
 

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