陳艷燕

摘要：色譜法也稱層析法，是一種對混合物中各組分進(jìn)行分離的方法，在諸多領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。本節(jié)課在國家課程的引導(dǎo)下，基于學(xué)生所學(xué)習(xí)的研究有機(jī)物的一般方法，以“興趣引領(lǐng)”開發(fā)化學(xué)校本課;以“問題驅(qū)動”，讓學(xué)生在具體生活情境中解決問題，學(xué)習(xí)色譜分離技術(shù)，拓展學(xué)生對有機(jī)物分離、提純與鑒定的知識網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：色譜法;校本課;科學(xué)探究

文章編號：1008-0546（2019）08-0011-04

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.003

近年來，全國各地區(qū)響應(yīng)國家教委“學(xué)校應(yīng)該配置本校的任選課和活動課”的號召，紛紛依據(jù)地區(qū)的差異化、學(xué)校的校本化、學(xué)生的個性化開設(shè)了各式各樣的校本課程，完善學(xué)校的課程體系。課程建設(shè)要與校本化相結(jié)合，旨在實(shí)現(xiàn)教師專業(yè)發(fā)展、學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展、綜合素質(zhì)發(fā)展。以北京市重點(diǎn)中學(xué)首師大附中為例，學(xué)校在長期的課程建設(shè)實(shí)踐中確定了“通修+精修+選修+研修”四修課程體系。其中基礎(chǔ)通修的課程以夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)為目標(biāo)，興趣選修強(qiáng)調(diào)課程的選擇性和差異性，專業(yè)精修強(qiáng)調(diào)深入學(xué)習(xí)，自主研修以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)。與國家課程相比，校本課程具有更強(qiáng)的實(shí)踐性、探索性和綜合性，是國家課程的補(bǔ)充和延伸。

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)階段，有機(jī)物的分離提純作為一個重點(diǎn)內(nèi)容出現(xiàn)在選修中，也是學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的常見題型。為了拓展學(xué)生對有機(jī)物分離、提純與鑒定的知識網(wǎng)絡(luò)，同時培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出有價值的化學(xué)問題的能力，本課例將色譜分離技術(shù)作為一個延伸點(diǎn)，開發(fā)“基于實(shí)際問題的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)探究解決”的化學(xué)校本課。本文將從開發(fā)過程和實(shí)施過程兩個方面探討如何在國家課程目標(biāo)的指導(dǎo)下，在學(xué)校課程的引領(lǐng)下，以培養(yǎng)學(xué)生興趣為目標(biāo)，多維度挖掘色譜分離技術(shù)的知識點(diǎn)，完成校本課的開發(fā)。

一、校本課的開發(fā)過程

與國家課程相較，校本課程具有更強(qiáng)的實(shí)踐性、探索性和綜合性，是國家課程的補(bǔ)充和延伸。開發(fā)課程的教師不僅需要扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并且基于事實(shí)性知識，充分挖掘生活中的細(xì)節(jié)，生產(chǎn)、生活實(shí)際，科技動態(tài)信息，將概念原理和生活結(jié)合。本文將從課程標(biāo)準(zhǔn)的梳理、教學(xué)內(nèi)容篩選、教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)思路的確定來探討本節(jié)課的開發(fā)過程。

1.國家課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)校課程標(biāo)準(zhǔn)的整合

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的目標(biāo)指出：學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)和提出具有研究價值的化學(xué)問題，能夠依據(jù)探究目的設(shè)計并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，能對觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論。首師大附中課程建設(shè)的總目標(biāo)是以國家課程的高質(zhì)量校本化實(shí)施為基礎(chǔ)、以精品特色校本課程的開發(fā)為補(bǔ)充，構(gòu)建與學(xué)生內(nèi)在發(fā)展需求相一致的校本課程。本校所開發(fā)的化學(xué)校本課程主要分為幾大部分：課本延伸實(shí)驗(yàn)、主題類實(shí)驗(yàn)、興趣類實(shí)驗(yàn)、探究性實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目類實(shí)驗(yàn)。幾大板塊的設(shè)置，旨在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1.通過任務(wù)驅(qū)動性實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目合作式等實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維。2.從知識角度，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)校本課程通過系統(tǒng)設(shè)置與教學(xué)進(jìn)度相匹配的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題的能力和科學(xué)素養(yǎng)。3.從情感態(tài)度的角度，讓學(xué)生在探究物質(zhì)變化的奧秘中體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛和喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。4.從教師角度，校本課程的開發(fā)促使教師定位從“教學(xué)型”向“研究型”轉(zhuǎn)換，為教師潛能的開發(fā)和創(chuàng)新精神的發(fā)展提供了空間?；瘜W(xué)校本課程開發(fā)的目標(biāo)是結(jié)合現(xiàn)有的課程教材進(jìn)行本土化篩選、修改、補(bǔ)充，以彌補(bǔ)國家課程、地方課程的不足。本課例選擇基于國家中學(xué)化學(xué)課程，以有機(jī)物分離提純作為延伸點(diǎn)，將“課標(biāo)”中提出的“培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作能力”作為目標(biāo)，以學(xué)校課程標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，設(shè)計驅(qū)動性任務(wù)的實(shí)驗(yàn)：基于色譜分離技術(shù)的原理提出設(shè)計問題，學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案并完成操作，運(yùn)用比較、歸納、分析、綜合等方法分析。以“問題驅(qū)動”開啟課程，用“興趣引領(lǐng)”解決問題，以培養(yǎng)學(xué)生興趣為目標(biāo)，既拓展了學(xué)生關(guān)于有機(jī)物分離與提純的知識網(wǎng)絡(luò)，同時也發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.教學(xué)內(nèi)容篩選

色譜分離技術(shù)在化學(xué)等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，它的主要原理是利用混合物中各組分在體系兩相中的性能差異實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。固定相和流動相在體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動時，這些物質(zhì)隨流動相一起運(yùn)動，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使各物質(zhì)達(dá)到分離。有關(guān)色譜技術(shù)的知識內(nèi)容全面且體系化，然而內(nèi)容繁多并且復(fù)雜，要在一節(jié)課中呈現(xiàn)并不現(xiàn)實(shí)。高二的學(xué)生在經(jīng)過必修2及選修5的學(xué)習(xí)，對有機(jī)物分離提純的基本原理有著較為理性和系統(tǒng)的認(rèn)識。研究色譜分離技術(shù)的相關(guān)原理，比對高中化學(xué)教學(xué)中的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平，設(shè)計本節(jié)課的主要問題情境和研究問題，如表1。

本節(jié)課問題的提出是四個維度構(gòu)成：國家課程核心知識、學(xué)生的認(rèn)知水平、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的核心素養(yǎng)、色譜分離技術(shù)，如圖1。四個維度的有機(jī)結(jié)合才能設(shè)計出滿足不同層次的目標(biāo)需求的問題情境。根據(jù)國家課程中有機(jī)物的主要內(nèi)容，結(jié)合色譜分離技術(shù)，充分篩選、結(jié)合和匹配，本節(jié)課設(shè)計了一個具有探究性的具體問題情境“小明吃的哪種物質(zhì)中含有讓他過敏的色素‘誘惑紅？”，由此引出本節(jié)課幾個關(guān)鍵問題：利用紙色譜分離色素時流動相選擇的依據(jù)是什么？依據(jù)色譜原理設(shè)計并完成解決問題的實(shí)驗(yàn)。

3.教學(xué)目標(biāo)的確定

本節(jié)課的授課對象為學(xué)習(xí)了有機(jī)物必修2或者正在學(xué)習(xí)選修5的高中學(xué)生。該階段的學(xué)生具備有機(jī)物的基本知識，同時也掌握了有機(jī)物研究的一般方法。本節(jié)課的目標(biāo)是使他們在已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上進(jìn)行升華，將已有知識與新的知識之間進(jìn)行搭橋，建立聯(lián)系，完善他們關(guān)于有機(jī)物分離與鑒定的知識網(wǎng)絡(luò)?；趯W(xué)生所學(xué)，也高于原有認(rèn)知，具有一定的挑戰(zhàn)性。本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）知識與技能

①初步掌握色譜分離技術(shù)的基本原理;

②學(xué)會運(yùn)用紙色譜進(jìn)行有機(jī)物的分離以及檢驗(yàn);

③通過有機(jī)物結(jié)構(gòu)的分析，學(xué)習(xí)官能團(tuán)對有機(jī)物性質(zhì)的影響。

（2）過程與方法

①通過色譜分析法原理的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)有機(jī)物分離的基本原理和依據(jù);

②通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生定性定量分析的思維能力;

③通過情境中問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的能力。

（3）情感態(tài)度與價值觀

①通過情境問題的解決，了解色譜分析方法在化學(xué)分析中的重要地位;

②通過解決現(xiàn)實(shí)問題，感知“從生活到化學(xué)，再從化學(xué)回到生活”的實(shí)際意義;

③重視實(shí)驗(yàn)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)方法的形成，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)。

4.教學(xué)思路的確定

將化學(xué)知識置于一定生活情境中，引導(dǎo)學(xué)生將化學(xué)知識與生活情境建立聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題。主要思路為：基于生活情境提出化學(xué)問題一表征化學(xué)問題一分析化學(xué)問題一解決問題，如表2。

二、校本課的實(shí)施過程

1.問題情境

【情境】小明對一種叫做“誘惑紅”的色素過敏，他無法確認(rèn)哪種糖果中含了令他過敏的色素。我們要怎么幫助小明解決他的問題呢？

【素材】色素以及“誘惑紅”基本信息

【提問】我們能否找到一種有機(jī)物研究的方法，同時實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離和檢驗(yàn)?zāi)兀?/p>

設(shè)計意圖：提出與學(xué)生密切相關(guān)的生活問題，激發(fā)學(xué)生探究興趣。

2.色譜分離技術(shù)基本原理

【視頻】變色花盆

【提問】水彩暈染的變色花盆的原理是什么？和我們此前所學(xué)習(xí)的哪種分離方法異曲同工？

【學(xué)生】學(xué)生對比溶解度和萃取的基本原理，對變色花盆的原理進(jìn)行猜測。

【教師】他們的原理很相似，都是利用不同物質(zhì)間溶解度的差異。變色花盆和萃取不同的是，有色顏料在水的帶動下向上延展，利用的是不同顏色的顏料在水和宣紙中溶解度和吸附能力的不同，出現(xiàn)了不同的色帶。

【色譜分離原理】最簡單的色譜就是我們在生物上做過分離葉綠素的紙色譜。由于溶劑的毛細(xì)作用，溶劑會沿著紙向上運(yùn)動。當(dāng)溶劑分子運(yùn)動到混合物時，混合物溶解于溶劑當(dāng)中，其中的組分就會隨著溶劑向上運(yùn)動。在溶劑中溶解度較好的組分，隨著溶劑運(yùn)動的速率快，于是不同的各組分就在濾紙上分離。

紙色譜原理：溶解度和吸附能力的差異

組成：流動相（展開劑），固定相

參數(shù)：Rf=L1/L2

設(shè)計意圖：將變色花盆與萃取建立聯(lián)系，并思考其中的差異。學(xué)生通過變色花盆的原理，引出色譜分離技術(shù)的原理。新舊知識對比，自然過渡，引入新的知識。

3.設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案

【提問】我們回到小明的問題，我們是否可以利用紙色譜來解決小明的問題，找到到底哪種糖果中含有小明所過敏的色素呢？

【學(xué)生任務(wù)】利用紙色譜的原理，設(shè)計實(shí)驗(yàn)，解決小明的問題。

【實(shí)驗(yàn)方案】以“誘惑紅”作為標(biāo)準(zhǔn)物，利用紙色譜分離糖果中的色素，如果出現(xiàn)了與“誘惑紅”相同的Rf值的色帶，說明這種糖果中含有令小明過敏的色素，如表3。

設(shè)計意圖：學(xué)生結(jié)合色譜分析的原理，自主設(shè)計實(shí)驗(yàn)，既檢驗(yàn)學(xué)生對問題的理解，又可將用所學(xué)知識解決生活問題的思路和方法外顯。

4.展開劑選擇

【問題】我們已經(jīng)選取了濾紙作為固定相，那么我們應(yīng)該選擇什么溶劑來作為流動相呢？不同的流動相對于色素的分離會有什么效果呢？

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】選取廚房中幾種常見的溶劑：白酒、白醋、鹽水，探討其展開效果的差異，實(shí)驗(yàn)過程如表4。

【提問】“誘惑紅”在白醋中展開效果最好，在鹽水中展開效果最差，如圖2。為什么會造成這樣的差距呢？

【陳述】“誘惑紅”的結(jié)構(gòu)式中含有一個偶氮結(jié)構(gòu)，這樣的官能團(tuán)會使有機(jī)物具有很強(qiáng)的堿性，因此它在酸中的溶解度大，如圖3。而在鹽水中的展開效果差是因?yàn)檫@個物質(zhì)成鹽，水中加入了鹽，形成同離子效應(yīng)，降低色素在其中的溶解度。選擇展開劑是色譜分離技術(shù)中的重要內(nèi)容之一，主要根據(jù)樣品的極性、溶解度和吸附劑的活性等因素來決定的。

【提問升級】溶劑的選取僅僅影響溶解度嗎？

【陳述】流動相的極性，溶解度和吸附劑的活性都會影響混合物的分離。

設(shè)計意圖：展開劑的選取來源于生活，讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)與生活密切聯(lián)系，讓學(xué)生在問題中探討色譜分析的原理。色譜展開劑的選取除了考慮樣品的展開效果，還要考慮其對混合物的分離效果，問題升級，激發(fā)他們的探究欲。

5.實(shí)施實(shí)驗(yàn)，解決問題

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】選取白醋作為展開劑，不同的小組選擇不同的糖果，依據(jù)表3設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【提問】解釋現(xiàn)象：這些糖果中含有“誘惑紅”這種色素嗎？你根據(jù)什么做出判斷？

對比與比較：這些糖果中含有相同的色素嗎？為什么？

【結(jié)論】彩虹糖中大紅色的糖中含有“誘惑紅”色素，小明未來應(yīng)該避免食用相同的色素，以免再次危害健康。

設(shè)計意圖：學(xué)生小組間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行操作、觀察、分析總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)、不迷信權(quán)威、獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課作為“新中高考背景下學(xué)校課程整體建設(shè)創(chuàng)新”的教育教學(xué)綜合改革專題研討會的課例之一，主題是基于以課程建設(shè)為核心、培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念。不管是國家課程還是校本課程，首先要讓學(xué)生感覺到課堂是有趣的，而貼近于學(xué)生生活的問題更能拉近課堂與生活之間的距離，這不僅讓學(xué)生在輕松愉悅的氛圍下學(xué)習(xí)化學(xué)，還能使學(xué)生感受到化學(xué)是有趣的、實(shí)用的。其次，校本課程應(yīng)該在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，打破更多國家課程的邊界，要給學(xué)生提供更多“做”的機(jī)會，更要給學(xué)生“想”的機(jī)會。引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計與評級，為學(xué)生創(chuàng)造“刨根問底”的機(jī)會，才能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)

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