【摘要】文章以“探究松花蛋中的化學(xué)奧秘”真實(shí)情境為主線,設(shè)計(jì)了“松花蛋的制作工藝”“感受松花蛋的色香味”“探秘松花蛋的紋路”三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),旨在打造有趣的深度學(xué)習(xí)課堂,以層次遞進(jìn)的問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考,促使學(xué)生在活動(dòng)體驗(yàn)中探究化學(xué)知識(shí),提升學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】真實(shí)情境;深度學(xué)習(xí);核心素養(yǎng);松花蛋
個(gè)人簡(jiǎn)介:張文輝(1989—),男,浙江省杭州市瓶窯中學(xué)。
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中強(qiáng)調(diào)“以真實(shí)情境為測(cè)試載體”“以實(shí)際問題為測(cè)試任務(wù)”的命題原則,足以證明真實(shí)情境教學(xué)的重要性[1]。深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的引領(lǐng)下,圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題,全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程[2]。深度學(xué)習(xí)要求學(xué)生能夠置身于教師創(chuàng)設(shè)的真實(shí)情境中,用已有知識(shí)和技能去解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題,從而促進(jìn)自身核心素養(yǎng)的發(fā)展。
一、素養(yǎng)為本的教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)以真實(shí)生活情境為主線,“一境到底”創(chuàng)設(shè)有效問題
在日常教學(xué)中,部分教師為了趕復(fù)習(xí)進(jìn)度,常常會(huì)忽視學(xué)生的課堂主體性,導(dǎo)致學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。深度復(fù)習(xí)課應(yīng)體現(xiàn)出師生平等的教學(xué)關(guān)系,促進(jìn)師生思想火花的碰撞。教學(xué)情境是課堂教學(xué)的“土壤”,是學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的發(fā)源地,是讓學(xué)生的思想生根發(fā)芽、開花結(jié)果的前提[3]。筆者選擇“松花蛋”作為真實(shí)情境載體,設(shè)計(jì)了“松花蛋的制作工藝”“感受松花蛋的色香味”“探秘松花蛋的紋路”三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),圍繞“松花蛋”這一載體持續(xù)提出有梯度的問題,驅(qū)動(dòng)課堂如抽絲剝繭般地逐步深入,讓學(xué)生在觸覺、味覺、嗅覺、視覺等多重感官體驗(yàn)中進(jìn)行科學(xué)探究,提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,實(shí)現(xiàn)化學(xué)的育人價(jià)值,打造有趣的素養(yǎng)為本的復(fù)習(xí)課堂[4]。
(二)基于深度學(xué)習(xí)確定素養(yǎng)為本的教學(xué)目標(biāo)
1.通過“松花蛋的制作工藝”環(huán)節(jié)的探究,書寫相關(guān)的化學(xué)方程式,掌握生活中有害物質(zhì)的處理方法,樹立綠色化學(xué)、環(huán)境保護(hù)的觀念,培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感。
2.通過“感受松花蛋的色香味”環(huán)節(jié)的探究,鞏固元素化合物性質(zhì)、蛋白質(zhì)變性與水解等相關(guān)知識(shí),正確看待食品添加劑,樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思想,培養(yǎng)證據(jù)推理、科學(xué)探究等素養(yǎng)。
3.通過“探秘松花蛋的紋路”環(huán)節(jié)的探究,鞏固物質(zhì)結(jié)晶、晶體結(jié)構(gòu)、沉淀溶解平衡的相關(guān)知識(shí),培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析素養(yǎng),感受化學(xué)在生活生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用與無窮魅力。
二、教學(xué)流程
【情境引入】課件展示松花蛋相關(guān)的美食照片,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)的教學(xué)情境。
(一)松花蛋的制作工藝
1.制作松花蛋的簡(jiǎn)單流程:將一定比例的蘇打、草木灰、生石灰、食鹽、自來水、香料等充分混合,制成糊狀的腌制灰料,然后將灰料充分包裹在清洗干凈的鴨蛋上,腌制數(shù)十天即可。
2.生鴨蛋的蛋清、蛋黃的成分:主要是蛋白質(zhì)(含硫元素)、少量水、維生素、脂肪、糖類以及微量的鐵、銅、鋅等。
師:根據(jù)上述信息,判斷在制作腌制灰料的過程中發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng),并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。
生:CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+Na2CO3=
CaCO3↓+2NaOH,Ca(OH)2+K2CO3=CaCO3↓+2KOH。
師:居家腌制松花蛋的過程中有哪些注意事項(xiàng)?剩余的灰料如何處理?
學(xué):腌制松花蛋時(shí)要戴好手套,不要直接用手接觸灰料,防止皮膚與強(qiáng)堿接觸。剩余的灰料不能直接當(dāng)作垃圾處理,可以往其中加入適量的醋酸,降低灰料的堿性,然后再當(dāng)作廢棄物處理。另外,不能用鋁制品容器盛放灰料和松花蛋,應(yīng)該用不銹鋼容器或者陶瓷類容器,因?yàn)殇X制品會(huì)和強(qiáng)堿性物質(zhì)及氯離子反應(yīng)。
設(shè)計(jì)意圖:生活化的情境能夠讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴,在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),還能讓學(xué)生學(xué)有所用。學(xué)生運(yùn)用所掌握的知識(shí)與技能服務(wù)生活、保護(hù)環(huán)境就是學(xué)習(xí)化學(xué)的意義。
(二)感受松花蛋的色香味
【小組活動(dòng)1】四人一組領(lǐng)取兩枚松花蛋、一枚煮熟的鴨蛋以及若干一次性餐具。從鴨蛋的外殼、氣味、內(nèi)部狀態(tài)與顏色等角度,對(duì)比松花蛋與熟鴨蛋的差異,并根據(jù)鴨蛋主要成分以及腌制原理,應(yīng)用相關(guān)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析。
生:熟鴨蛋的外殼白色干凈,松花蛋的外殼布滿黑褐色的斑點(diǎn)。熟鴨蛋的蛋白部分為白色,而松花蛋內(nèi)部為墨綠色的膠凍狀,聞起來有股刺鼻的氣味。
師:為何生鴨蛋腌制過程中會(huì)變成膠凍狀?這些深色物質(zhì)是怎么形成的?這種刺鼻的氣體可能是什么物質(zhì)?
生:生鴨蛋在腌制過程中,灰料中的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鈉等物質(zhì)慢慢通過蛋殼、蛋膜滲透到蛋的內(nèi)部,導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性、凝固,呈現(xiàn)出膠凍狀。堿性環(huán)境促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解,還會(huì)釋放出刺鼻的H2S。其中部分硫化氫與堿作用產(chǎn)生S2-,鴨蛋內(nèi)的Cu2+、Fe2+等離子遇S2-生成難溶的黑色硫化物。
師:展示相關(guān)文獻(xiàn)研究,證明松花蛋的形成實(shí)質(zhì)上是堿性環(huán)境誘導(dǎo)蛋清中的蛋白質(zhì)發(fā)生凝膠化[5-6]。之后,用課件展示松花蛋包裝盒上的說明,讓學(xué)生知道硫酸銅可以作為制作松花蛋的食品添加劑。
設(shè)計(jì)意圖:近年來,“食品添加劑=有毒有害物質(zhì)”、談“化”色變、“化學(xué)物質(zhì)=有害物質(zhì)”等負(fù)面信息層出不窮。這些負(fù)面新聞更多是由于不法商販的不合理使用食品添加劑引起的。從本質(zhì)上來講,衣食住行中接觸到的物質(zhì)都是化學(xué)物質(zhì),人類文明離不開化學(xué)。
【小組活動(dòng)2】品嘗松花蛋和熟鴨蛋的口感。
生:松花蛋除了有咸味還有點(diǎn)苦澀。
師:結(jié)合制備工藝,找出松花蛋口感苦澀的原因。
生:松花蛋中黑褐色的金屬硫化物溶解度極小,應(yīng)該不是產(chǎn)生苦澀的原因。松花蛋中的氫氧化鈉和氫氧化鉀應(yīng)該是導(dǎo)致口感苦澀的主要原因。
師:根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,松花蛋苦澀的口感主要是由于過量的堿引起的。
生:取少量水淋洗水煮蛋和松花蛋,分別用pH試紙測(cè)試兩種溶液的酸堿性,發(fā)現(xiàn)水煮蛋的pH值在7左右,皮蛋的pH值在12左右。
師:為了減少這種苦澀的口感,生活中可以采取什么措施?
生:平時(shí)吃松花蛋時(shí)都會(huì)添加食醋,這樣的生活經(jīng)驗(yàn)也是源于化學(xué)知識(shí)。
師:松花蛋的保質(zhì)期為180天,遠(yuǎn)超于普通鴨蛋的保質(zhì)期,是哪些因素延長(zhǎng)了松花蛋的保質(zhì)期呢?
生1:松花蛋的外殼包裹著灰料,隔絕了空氣,減緩鴨蛋內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應(yīng)而變質(zhì)。
生2:松花蛋蛋殼以及內(nèi)部堿性較強(qiáng),能夠殺死細(xì)菌,防止鴨蛋變質(zhì)。
(三)探秘松花蛋的紋路
【新聞材料】張先生帶著女兒去某餐廳吃早餐,給女兒點(diǎn)了一份皮蛋廋肉粥??粗绮?,張先生的女兒突然提問:“這個(gè)蛋上面為什么會(huì)有這個(gè)東西?”張先生發(fā)現(xiàn)松花蛋里好像長(zhǎng)了一株白色的植物,擔(dān)心松花蛋質(zhì)量有問題,找來了服務(wù)員。服務(wù)員也一頭霧水,無法給出合理解釋。
師:請(qǐng)認(rèn)真觀察你們領(lǐng)取的松花蛋上是否有同樣的“植物”?
生:松花蛋上都有類似“植物”的紋路。
師:如果你是該餐廳的服務(wù)員,你能回答該顧客提出的疑慮嗎?請(qǐng)結(jié)合松花蛋制作工藝,思考討論松花蛋中產(chǎn)生紋路的原理。
生1:可能是難溶的金屬硫化物析出的晶體。
生2:這些難溶的金屬硫化物是黑色的,松花蛋里的紋路都是白色的,應(yīng)該是蛋白質(zhì)在堿性環(huán)境中水解成氨基酸,氨基酸中的羧基與堿反應(yīng)生成氨基酸鹽,這些氨基酸鹽易溶于水,但不易溶于蛋白質(zhì),便以晶體的形式析出。
師:蛋清中主要是含水量很少的蛋白質(zhì),這些氨基酸鹽容易達(dá)到過飽和狀態(tài),形成一定的幾何形狀結(jié)晶,猶如一朵朵美麗的松花,故名“松花蛋”。此外,這些氨基酸鹽還能使松花蛋的味道比普通鴨蛋更鮮美,其實(shí),生活中味精的主要成分就是氨基酸鹽。
設(shè)計(jì)意圖:教師借助身邊真實(shí)發(fā)生的熱點(diǎn)新聞,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決生活中遇到的實(shí)際問題,這樣的教學(xué)既能讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的獲得感,還能夠促使學(xué)生將知識(shí)內(nèi)化為自身成長(zhǎng)的能力與素養(yǎng)。
【情境素材】(視頻)日本的大涌谷是40萬年前火山噴發(fā)形成的遺跡,遺跡上還形成了許多溫泉。溫泉沸騰不止,上空霧氣騰騰,還能聞到濃濃的臭雞蛋氣味,泉水酸性較強(qiáng)。黑皮雞蛋是當(dāng)?shù)厝酥谱鞯囊环N“溫泉蛋”,他們把看似普通的雞蛋放入沸騰的泉水中煮熟撈出,雞蛋外殼變成黑色,內(nèi)部與普通雞蛋相似。該景區(qū)聲稱食用這樣的“溫泉蛋”可以延年益壽,黑皮雞蛋成為該景區(qū)對(duì)外宣傳的“金名片”。
師:根據(jù)視頻內(nèi)容,結(jié)合本節(jié)課所學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)出制作黑皮雞蛋的方案。
生1:提前用硫酸銅稀溶液浸泡這些雞蛋。雞蛋在溫泉中加熱時(shí),雞蛋表面的Cu2+就會(huì)與溫泉里富含的H2S反應(yīng),生成黑色的難溶物硫化銅,從而附著在雞蛋外殼。
生2:硫酸銅雖然是食品添加劑,但的確存在一定的毒性,能不能用毒性很弱的硫酸亞鐵來浸泡雞蛋,從而煮出黑皮雞蛋呢?
師:請(qǐng)?jiān)囍鴱某恋砣芙馄胶饨嵌冗M(jìn)行思考。
師:(課件展示)Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ka(H2S)=1.3×10-7,Ka(HS-)=7.1×10-15。
生:通過計(jì)算,CuSO4與H2S容易反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀CuS,F(xiàn)eSO4與H2S很難反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀FeS。
師:平衡常數(shù)K越大,說明反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,雞蛋在食品級(jí)的硫酸銅溶液浸泡后,再與H2S溶液加熱便能制備出黑皮雞蛋,至于“食用黑皮雞蛋能夠延年益壽”只是景區(qū)旅游宣傳的噱頭罷了[7]。
設(shè)計(jì)意圖:真實(shí)有趣的問題情境不僅容易吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的探究欲,還能夠減少課堂長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)帶來的疲倦感,有助于提高教學(xué)效率。教師以學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向開展教學(xué),能讓每個(gè)學(xué)生都感受知識(shí)進(jìn)階的成就感,在成功體驗(yàn)中培養(yǎng)解決生活問題的能力[8]。
三、教學(xué)反思
(一)收集真實(shí)情境素材,充分展現(xiàn)化學(xué)魅力
基于真實(shí)情境設(shè)計(jì)的課堂,不僅能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索與應(yīng)用,還能加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和深度思考。教師平時(shí)要養(yǎng)成關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題的習(xí)慣,帶領(lǐng)學(xué)生用所學(xué)知識(shí)擊破各種負(fù)面報(bào)道和相關(guān)謠言,例如“棉花肉松”“塑料紫菜”“塑料粉絲”,提升學(xué)生學(xué)習(xí)的求知欲。
(二)以真實(shí)情境為載體,以有效問題為驅(qū)動(dòng)
基于真實(shí)情境設(shè)計(jì)的問題要能引起學(xué)生的共鳴,激發(fā)學(xué)生的思考探究,使學(xué)生在真實(shí)的情境中解決問題,將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。筆者所處的化學(xué)教研組在化學(xué)教學(xué)中始終采取“知識(shí)問題化,問題情境化”的教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),取得了較為顯著的成效。
(三)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn),促進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)課堂的重要組成部分。對(duì)于略顯緊張乏味的高三復(fù)習(xí)課而言,課堂上的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)尤為重要。無論是教師的演示實(shí)驗(yàn),還是學(xué)生小組的探究實(shí)驗(yàn),都能在高三復(fù)習(xí)課堂上起到事半功倍的效果?;趯?shí)驗(yàn)探究的深度學(xué)習(xí)更能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)概念、現(xiàn)象以及思想方法的認(rèn)識(shí)。
結(jié)語(yǔ)
化學(xué)來源于生活,應(yīng)用于生活。教師引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的生活情境中解決化學(xué)問題,能夠充分展現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的無窮魅力,有效落實(shí)“提高學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)”的教育宗旨。教師要重視真實(shí)情境在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值,打造有趣的深度學(xué)習(xí)課堂,促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。
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