汪杰英

(浙江省杭州市第十四中學)

2020年修訂的《普通高中化學課程標準》提出“以發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)為主旨” “重視開展‘素養(yǎng)為本’的教學”。素養(yǎng)就是運用知識解決問題的能力,這里的“問題”是指超越學校場景的真實性問題情境。當前去境脈化的學校教育致使學生獲得的知識大部分是惰性的,不具備可遷移性。造成惰性知識的原因可以歸結為教學過程未能激發(fā)和保持學生解決問題的動機,未能讓學生經歷完整的問題解決過程和建立基于理解的位置記憶。

因此,對于核心素養(yǎng)取向的化學教學來說,設計真實的化學知識的建構和遷移情境尤為重要。人教2019版必修第二冊第七章有機化合物中的基本營養(yǎng)物質這節(jié)內容體現(xiàn)的是化學科學在生產、生活方面的應用價值。營養(yǎng)物質與我們的每日生活密切相關,本節(jié)課以“油脂”為例,從生活中的真實情境入手,產生認知沖突,引發(fā)問題,運用“證據(jù)推理”,進行“微觀探析”,達成“宏觀辨識”,最后形成解決新問題的“模型認知”。

圖1 基于真實性問題情境的認知模型

1.真實性問題情境的設計

1.1 衡量真實性問題情境設計質量的四個維度

問題情境就是將問題蘊含于特定的場合(環(huán)境)之中,當學生面臨這種特定場合時,根據(jù)已有的知識或經驗不能加以解釋,導致認知失衡,從而產生困惑,且又急于消除這種困惑的一種心理狀態(tài)。教學設計是把知識轉化為問題,將問題融合于情境之中(知識的“溶解”);一節(jié)好課,就是由一連串有價值的有效問題組成的。

表1 衡量真實性問題情境設計質量的四個維度

只有符合上述四個維度的問題情境才具有真實性,才能激發(fā)和保持學生解決問題的動機,才能讓學生經歷完整的問題解決過程,建立基于理解的位置記憶。本節(jié)課以“從宏觀和微觀相結合的視角分析和解決有機化合物在生活中的重要應用”為目標,通過多個真實性情境的推動,引發(fā)真實性問題串,通過學生思考、交流、實驗探究、歸納等活動實現(xiàn)化學核心素養(yǎng)的達成。

1.2 真實性情境與真實性問題串的遞進設計

在課堂教學設計中,教師創(chuàng)設一系列真實性情境,產生螺旋上升的問題串,每個真實情境搭建一個問題臺階,讓學生逐層解答,拾級而上,最終達到解決問題的教學目標。每個真實性情境都需要具有一定的驅動性,問題與問題之間具有緊密的關聯(lián)性,問題的解決過程能展現(xiàn)和揭示有意義的學習過程,同時積極滲透科學思想與研究方法。

“基本營養(yǎng)物質——油脂”這節(jié)課圍繞四個問題展開:如何挑選植物油?如何區(qū)分動物奶油和植物奶油?如何鑒別“新油”和“老油”?如何清洗沾有油污的試管?分別對這四個問題層層遞進探究,構建化學學習的認知模型:結構→性質→應用,提高學生宏觀辨識和微觀探析相結合的核心素養(yǎng),并能對與化學有關的社會熱點問題作出正確的價值判斷。

表2 “油脂”一課真實性情境和真實性問題串的遞進設計

2.課堂真實性情境與問題串實錄

問題1:如何挑選植物油?

超市里不斷出現(xiàn)的新型功能性食用植物油真的像宣傳的那么好嗎?

情境1：呈現(xiàn)超市植物油貨架圖片。

圖2 超市植物油貨架

教師設疑：在生活中,每家每戶都要購買植物油。這么多品種,如何選擇?你會選嗎?

情境2：呈現(xiàn)植物油的脂肪酸含量和適合的烹飪方式。

表3 植物油的脂肪含量和適合的烹飪方式

教師提問：請仔細觀察這張表格,飽和程度不同的油脂與相應的烹飪方式之間存在怎樣的關系?

情境3：中鏈脂肪酸(8～10個碳的脂肪酸)相比較于長鏈脂肪酸(12個碳以上)代謝更高速。椰子油含有一定量的中鏈脂肪酸,因此很多商家宣稱椰子油是一種非常健康的植物油,可以長期食用。你認為這是真的嗎?

圖3 椰子油中飽和脂肪酸組成

問題2:如何區(qū)分動物奶油和植物奶油?

情境1：呈現(xiàn)花生醬、奶茶、咖啡配料表。

圖4 花生醬、奶茶、咖啡配料表

教師提問：在花生醬、奶茶、咖啡等食物配料中含有同一成分——氫化植物油。什么是氫化植物油?

情境2：市售有兩種奶油,一種是動物奶油,一種是植物奶油。兩者有何區(qū)別呢?

動物奶油和植物奶油的區(qū)別:

奶油(動物奶油):是將牛乳中的脂肪成分經過提煉濃縮而得到的動物油脂產品。熔化溫度在30℃左右,具有濃郁的奶香,含有豐富的脂溶性維生素。成本高,不易保存。

人造奶油(植物奶油):是以氫化植物油和植物油為主要原料,加入水、乳制品、乳化劑、防腐劑、抗氧化劑、香精、色素、維生素等物質生產出來的。成本低,不易變質。

教師設疑：如何區(qū)分蛋糕上的奶油是動物奶油還是植物奶油?

情境3：區(qū)分動物奶油和植物奶油的實驗方法(播放視頻)。

教師提問：根據(jù)視頻歸納區(qū)分動物奶油和植物奶油的方法。

問題3:如何鑒別“新油”和“老油”?

情境1：呈現(xiàn)兩瓶植物油(植物油1和植物油2),一瓶是新買的油,一瓶是兩年前買的油。

圖5 植物油1和植物油2

教師設疑：如何鑒別“新油”和“老油”?“新油”和“老油”組成和結構上有哪些差異?

實驗探究1：有哪些實驗方法可以檢驗碳碳雙鍵?

學生設計方案并完成實驗:

圖6 植物油中碳碳雙鍵的檢驗

情境2：食品安全國家標準植物油感官要求。

表4 食品安全國家標準植物油感官要求

實驗探究2：看一看、聞一聞植物油1和植物油2,區(qū)分“新油”和“老油”。

教師提問：上述是用物理方法進行區(qū)別,化學方法如何區(qū)別呢?

情境3：食品安全國家標準植物油理化指標。

表5 食品安全國家標準植物油理化指標

過氧化值是指100 g油脂中所含的過氧化物,在酸性環(huán)境下與碘化鉀作用時析出碘的克數(shù),單位為g/100 g。過氧化值反映了油脂氧化酸敗的程度。

教師講解：酸價和過氧化值可以用試紙測量。

圖7 食用油酸價和過氧化值速測試紙

實驗探究3：分別用試紙測量植物油1和植物油2的酸價和過氧化值,讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)。

表6 植物油1和植物油2的酸價和過氧化值

問題4:如何清洗沾有油污的試管?

情境1：試管內壁上沾有油脂的試管。

圖8 內壁沾有油脂的試管

教師提問：從油脂的結構出發(fā),分析去除油污有哪些方法?

實驗探究4：在沾有油污的試管內加入少量純堿溶液,用酒精燈加熱試管后,振蕩,觀察現(xiàn)象。

3.真實性問題情境教學的策略

3.1 提供解決問題所需的證據(jù)

2020年修訂的《普通高中化學課程標準》提出“具有證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質組成、結構及其變化提出可能的假設,通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結論和證據(jù)之間的邏輯關系?！闭鎸嵭郧榫巢粌H能產生認知沖突,引發(fā)問題,還能為解決問題提供證據(jù)。需要指出的是,“真實性”情境不等同于“真實”情境,真實性情境更適合課堂教學實際。真實性情境可以借助圖片、表格、文字描述、視頻、實驗等方式創(chuàng)設。

3.2 精心設計實驗探究活動

著名物理學家密立根說過:“科學是在用理論和實驗這兩只腳前進的。有時是這只腳先邁出一步,有時是另一只腳先邁出一步,但是前進要靠兩只腳……”。同樣地,化學教學也離不開實驗和理論,兩者不可偏廢。實驗是解決問題最真實的情境,并且為理論提供最可靠的證據(jù)。

3.3 強化課后延伸學習

學科知識只是形成學科素養(yǎng)的載體,學科活動才是形成學科素養(yǎng)的渠道。一切知識,惟有成為學生探究與實踐對象的時候,其學習過程才有可能成為素養(yǎng)發(fā)展的過程。教學中引入真實性問題情境,與現(xiàn)實世界相關聯(lián),充分喚起學生的生活體驗,從而獲得更加高位的理解,具有很強的遷移性,能解決更大范圍內的問題。將課堂所學知識,應用于實際生活中,不僅能提高學生解決真實問題的能力,還能讓學生體會化學知識的應用價值,增進學生對知識和方法的理解。