观察绿叶色素吸收光谱的实验装置设计.pdf

观察绿叶色素吸收光谱的实验装置设计易任远?唐利辉?曾?峰?湖南师范大学附属中学?长沙?湖南省教育科学研究院?长沙?摘?要?为观察绿叶色素的吸收光谱?设计了一套由?灯?手持光栅?摄像头和支架组成的可见光吸收光谱观察装置?能把透过色素溶液的光色散成吸收光谱?呈现在屏幕上?进而探讨了该装置在探究不同光合色素的吸收光谱中的应用?关键词?绿叶色素?吸收光谱?实验装置?设计?探究?绿叶色素的吸收光谱?是人教版高中生物学教材必修?分子与细胞?第?章第?节中的内容?教材中介绍的方法是让光通过三棱镜?色散成光谱?再让不同颜色的光照射色素溶液?得到吸收光谱?但是?该法在实际操作过程中存在一定的困难?在常规实验室配备不发散的强光源和营造可清晰地观察到色散的暗室环境有一定的难度?需要将色素溶液放在不同颜色光照下记录不同光带的明暗变化?再根据记录得到吸收光谱?不够直观?如果需要对吸收光谱进行定量分析?需要借助分光光度计进行测量?分光光度计可将色素溶液对某一波长光的吸收量转化为电信号后?以数值的形式呈现?进行定量分析?得到对这一波长光吸收的百分比?用这个方法测得叶绿素和类胡萝卜素在不同波长下的吸收百分比?绘制成连续的吸收曲线?再配上波长对应的颜色?就得到了教材中第?页?图?叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱?然而?分光光度计体积较大?价格偏高?操作复杂?且需要将数据处理后才能得到图谱?受到宝石光谱鉴定的启发?借用手持光栅这种更为直观的观察工具?观察时只需要将色素溶液放在手持光栅的前面?对准光源就可观察到色素溶液的吸收光谱?操作简便?为克服上述存在的问题?设计了一套由?打印的支架?灯?试管?手持光栅和摄像头组成的可见光吸收光谱成像仪?电子资源?装置的制作?材料与工具?打印机?接口?灯?手持光栅?接口摄像头?试管等?装置的组装?将摄像头?灯?手持光栅和摄像头嵌入?打印出的支架?图?形成稳定的光路?图?可见光吸收光谱成像仪示意图将?灯和摄像头连接上计算机?就可在屏幕上展示全光谱?使用时将装有色素提取液的试管放入样品槽中?就可在屏幕上展示色素提取液的吸收光谱?实验与应用?观察绿叶色素吸收光谱?在?绿叶中色素的提取与分离?实验中要求称取?菠菜绿叶?剪取主脉?剪碎?放入研钵中?加入少量二氧化硅?碳酸钙和?无水乙醇?迅速研磨成匀浆?将匀浆倒入放有尼龙布的玻璃漏斗中过滤?收集到试管中?静置沉淀?得到色素提取液?再将色素提取液划在滤纸条上?放入层析液中层析?色素分离约需?在等待时可将装有色素提取液的试管?放入可见光吸收光谱成像仪的样品槽中?就可观察到全光谱被吸收部分的红光和蓝紫光?引导学生得出光合作用主要利用红光和蓝紫光的结论?对比黄叶和绿叶色素吸收光谱?教师还可用银杏黄色叶片作为实验材料?观察其吸收光谱?探究黄叶与绿叶色素吸收光谱的区别?得到相应的色素提取液后?放入样品槽中?就可观察到黄叶色素提取液主要吸收蓝紫光?得出类胡萝卜素主要吸收蓝紫光的结论?探究叶绿素的吸收光谱?在实践过程中?有些学生会提出?既然绿叶色素是由叶绿素和类胡萝卜素组成?主要吸收蓝紫光和红光?黄叶色素由类胡萝卜素组成?主要吸收蓝紫光?那叶绿素是不是只吸收部分的红光呢?为进一步探究叶绿素的吸收光谱?需要将叶绿素和类胡萝卜素分离?常用方法是用柱层析法将色素分离?但该方法耗时长?实验成本高?等纸层析实验结束后?将学生的叶绿素条带剪下?用少量酒精溶解?再将滤纸取出?就可得到叶绿素溶液?将叶绿素溶液放入装置中?可观察到叶绿素吸收了部分的红光和蓝紫光?这样?就可验证教材上的结论?反思与建议该装置还可用于花青素等其他有色溶液的吸收光谱观察?如果在实际操作过程中遇到?灯过亮导致摄像头过度曝光?可用纸巾包裹?灯进行柔光处理?如果吸收光谱太暗?可能会是色素提取液杂质较多?太浑浊?就需要再沉淀一会?或是因色素提取液太?生物学教学?年?第?卷?第?期校园一?境?的?藻类?苔藓和蕨类植物?教学设计马咏诗?广东省广州市南沙区滨海实验学校?广州?摘?要?聚焦本校景观池并创设?走进海润池?为主线的教学情境?以池水?假山石?池边三个不同维度的空间为切入点?通过问题导向?任务驱动等方式?引领学生开展自主学习与小组讨论?帮助学生在自主阅读?小组讨论与资料对比分析之中获取新知?在身边熟悉的情境中实现知识的落实与迁移?关键词?校园情境?藻类?苔藓?蕨类?初中生物学?教材分析及设计思路?藻类?苔藓和蕨类植物?是人教版初中生物学教材七年级上册第?单元第?章第?节的内容?属?义务教育生物学课程标准?年版?第二大学习主题?生物的多样性?的重要内容?通过学习?学生需要掌握以下两个次位概念?藻类是可以进行光合作用的结构简单的生物?和?从苔藓植物?蕨类植物?逐渐出现了根茎叶等器官的分化?本节课内容包括藻类?苔藓和蕨类三种孢子植物的形态特征?生活环境?繁殖方式以及它们与人类生活的关系?从宏观角度对生物圈中的绿色植物进行介绍?是前面课程内容的延伸?教学重难点在于藻类?苔藓和蕨类植物的主要结构特点?学生完成本节课学习后通过比较分析?理解三类植物存在结构由简单变复杂?由低等到高等的进化过程?同时也为后续学习种子植物的生活史以及种子植物逐步适应陆地生活的特征等内容打下基础?七年级学生根据生活经验?对藻类?苔藓和蕨类植物已有浅显的了解?但其中不乏错误的认知?教师在设计教学活动时?可利用藻类?苔藓与蕨类植物在校园?浓?需要再加入一些溶剂来进行稀释?还可能存在一些不足?肉眼观察到的吸收光谱无法分享?光源?色素溶液?手持光栅和眼睛的对准程度需要反复训练?基金项目?年度湖南省社会科学成果评审委员会一般课题?推进湖南省中学?教育的实践研究?通信作者?电子资源主要参考文献?朱正威?赵占良?普通高中教科书?生物学?必修?分子与细胞?北京?人民教育出版社?毕卫红?高明明?付兴虎?等?藻红蛋白含量可见光吸收光谱的测量?光电工程?内分布广泛的特点?充分挖掘校园资源?引导学生在生活化情境中掌握本节课重要知识?此外?教师还应遵循该年龄段学生认知规律?通过呈现视觉文本素材?提升学生的感性思维?结合学情与校园实地情况?本节课以本校特色景观池塘?海润池为主角?从池水中?假山石上?池边由内而外的三个维度分别呈现生长在其中的藻类?苔藓和蕨类植物?教学设计思路如下?在课前充分收集校园资源素材的基础上?课堂以?走进海润池?情境开篇调动学生的积极性?随后分环节以问题驱动形式开展课堂学习?旨在引导学生逐步掌握藻类?苔藓与蕨类植物的特征?在不同学习活动中?学生提升总结归纳?合作探究等能力?并初步建立结构与功能观?进化与适应观?最后?在练习题与互动游戏等多种反馈方式下?教师完成对学生学习效果的评价?教学目标基于课程标准的内容要求?学业要求和学业质量标准?并围绕培养学生核心素养的要求?制订了如下教学目标?通过实物观察?微课学习和对比分析等活动?比较藻类?苔藓和蕨类植物三者在形态结构上的重要差异?理解三者之间存在结构由简单变复杂?由低等走向高等的进化过程?逐步建立结构与功能观?进化与适应观的生命观念?通过对藻类?苔藓和蕨类植物进行形态结构上的对比分析?总结归纳?发展归纳与概括的科学思维?通过了解藻类?苔藓和蕨类植物在生物圈中的作用及与人类生活的关系?认同三者在自然界中的重要地位?结合校园小池塘的实例分析?自觉关注环境保护的议题?主动参与环境保护实践?提升社会责任素养?教学过程?创设情境?导入新课?课前?教师安排学生自行到海润池观察?尝试发现其中生长的藻类?苔藓和蕨类植物?并鼓励感兴趣的学生收集海润池上相关植物图片素材并进行后续处理?课堂上?教师以课前活动创设情境?提出问题?同学们去海润池逛时?发现了其中生活着的哪些植物?学生根据课前观察任务?积极发言说出观察到的各种植物?此后?教师展示学生拍摄的?生物学教学?年?第?卷?第?期