基于真實(shí)問題情境的“糖類”教學(xué)

夏添 何彩霞

摘要： 真實(shí)問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要載體。在“不吃糖，為什么得了糖尿病”的真實(shí)情境中，采用實(shí)驗(yàn)探究、文獻(xiàn)查詢、社會(huì)調(diào)研等學(xué)生活動(dòng)逐層解決“醫(yī)院怎樣檢驗(yàn)?zāi)蛞褐械钠咸烟恰薄澳蛞褐械钠咸烟窃趺磥淼摹薄霸鯓涌刂颇蛱恰钡葘?shí)際問題，促進(jìn)糖的存在、糖的分類、糖的性質(zhì)（代謝）等化學(xué)（生物、醫(yī)學(xué)）知識(shí)的學(xué)習(xí)，并進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)的眼光看世界，用化學(xué)的模型分析解決實(shí)際問題，用化學(xué)的觀念指導(dǎo)生活，最終實(shí)現(xiàn)生活行為的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞： 真實(shí)問題情境; 化學(xué)視角; 糖類教學(xué); 糖的代謝與轉(zhuǎn)化

文章編號(hào)： 10056629（2020）06004805? 中圖分類號(hào)： G633.8? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

化學(xué)科學(xué)與生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有密切的聯(lián)系。在教學(xué)中，教師應(yīng)重視STSE內(nèi)容主題、跨學(xué)科內(nèi)容主題的選擇和組織，“引導(dǎo)學(xué)生在更寬廣的學(xué)科背景下認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的規(guī)律，幫助學(xué)生拓展視野、開闊思路，綜合運(yùn)用化學(xué)和其他學(xué)科的知識(shí)分析和解決有關(guān)問題，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”[1]。

糖類是人類維持生命活動(dòng)的重要物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)尤其是食品工業(yè)有緊密聯(lián)系，其相關(guān)知識(shí)與生物、醫(yī)療等學(xué)科還有非常豐富的交叉和融合。由于該部分內(nèi)容為高考中的非重點(diǎn)知識(shí)，教師對(duì)必修階段“基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——糖類”的教學(xué)研究長(zhǎng)期處于忽視階段，近10年來鮮有文獻(xiàn)資料報(bào)道;在日常教學(xué)中也常淡化處理，只對(duì)高考涉及的糖類基礎(chǔ)知識(shí)作簡(jiǎn)要介紹，而忽視了該部分知識(shí)承載的教學(xué)價(jià)值。

就必修階段的“基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——糖類”教學(xué)而言，課標(biāo)要求不高（結(jié)合糖類的主要性質(zhì)說明其在生活中的重要應(yīng)用），教學(xué)的重心可放在真實(shí)問題情境的挖掘上，要讓學(xué)生在實(shí)際問題的分析與解決過程中，發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，最終學(xué)會(huì)用化學(xué)的眼光看世界，用科學(xué)的觀念指導(dǎo)生活。

1 知識(shí)分析與教學(xué)素材的選取

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)）關(guān)于必修課程“主題4 簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”中明確要求： 結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)高分子、油脂、糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)化合物在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，并結(jié)合這些物質(zhì)的主要性質(zhì)進(jìn)行說明;能從有機(jī)化合物及其性質(zhì)的角度對(duì)有關(guān)飲食、健康等實(shí)際問題進(jìn)行分析、討論和評(píng)價(jià)。在教學(xué)策略中提倡采用觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際、歸納總結(jié)等策略對(duì)典型的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用進(jìn)行教學(xué)。在情景素材中建議涉及： 食物中的糖類、油脂、蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的轉(zhuǎn)化以及常見體檢指標(biāo)中的有機(jī)化合物[2]。課標(biāo)為糖類有關(guān)素材的選取及教學(xué)策略指明了方向。

從學(xué)科知識(shí)的角度看，“糖類”涉及主要知識(shí)有糖的存在、糖的組成及結(jié)構(gòu)、糖的分類、糖的檢驗(yàn)、糖的性質(zhì)、糖的用途等，相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)運(yùn)用了從“組成→結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途”認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的認(rèn)知模型;其中糖的性質(zhì)、葡萄糖的檢測(cè)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)還與生物知識(shí)（糖的代謝）、醫(yī)學(xué)知識(shí)（糖尿病診斷）有著緊密聯(lián)系，跨學(xué)科知識(shí)融合式學(xué)習(xí)為學(xué)生研究問題提供了新的視角，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)分析、解決實(shí)際問題。

鑒于學(xué)生對(duì)“糖”的認(rèn)識(shí)具備一定的生活經(jīng)驗(yàn)，為了增進(jìn)化學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際的聯(lián)系，在教學(xué)時(shí)可以從生活實(shí)際中常見的問題入手，選擇以“糖尿病患者的尿檢”“糖尿病形成原因”“糖尿病的控制”等問題情境，幫助學(xué)生形成分析和解決實(shí)際問題的方法，逐步建構(gòu)葡萄糖的檢測(cè)、糖的性質(zhì)、糖的存在及分類等學(xué)科知識(shí);通過實(shí)驗(yàn)探究、文獻(xiàn)查閱、社會(huì)調(diào)研等多種學(xué)習(xí)途徑，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)糖類學(xué)習(xí)的社會(huì)價(jià)值，如“糖類在人體供能中的重要意義”“應(yīng)形成正確生活觀念，選擇健康生活方式”等。上述方法、方式途徑、觀念的形成遷移運(yùn)用于其他物質(zhì)的學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生逐步學(xué)會(huì)用化學(xué)的視角去觀察、分析和處理生活實(shí)踐或社會(huì)事件。

基于上述分析，現(xiàn)按照“真實(shí)情境實(shí)際問題化學(xué)知識(shí)”的關(guān)聯(lián)[3]的思路來整合相關(guān)知識(shí)（見圖1），即促使學(xué)生學(xué)會(huì)從真實(shí)情境中提煉出實(shí)際問題，在解決實(shí)際問題的過程中，學(xué)習(xí)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，建構(gòu)知識(shí)模型。最終能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)與解釋實(shí)際問題，進(jìn)而指導(dǎo)日常生活，形成健康的生活觀念和生活態(tài)度。

2 學(xué)情分析

課前，針對(duì)“糖的存在”“維持人體生命活動(dòng)最主要能量”“是否依據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝入的平衡關(guān)系來選擇食物”對(duì)47名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查分析，調(diào)查結(jié)果分別見圖2、圖3和圖4。

基于調(diào)查結(jié)果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分析，學(xué)生雖然在初中學(xué)習(xí)了基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（糖、脂肪、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽、維生素、水）的相關(guān)知識(shí)，知道了主食（米飯、饅頭、面包等）、糖果中含有糖類物質(zhì)，但不能指出棉花、木材、芹菜中也含有糖（纖維素）（見圖2）;在生物必修1的學(xué)習(xí)中，了解了糖的分類、糖的菲林反應(yīng)，但缺乏用化學(xué)視角認(rèn)識(shí)事物的方法，未建構(gòu)由糖的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途等構(gòu)成的化學(xué)知識(shí)體系，也未能準(zhǔn)確了解糖在人體供能方面的重要意義（見圖3）;不能正確認(rèn)識(shí)和處理生活中飲食、營(yíng)養(yǎng)、健康等日常問題，不能運(yùn)用化學(xué)知識(shí)指導(dǎo)生活，未形成正確、健康的生活方式（見圖4）。因此在教學(xué)中，還需將化學(xué)知識(shí)與真實(shí)情境緊密聯(lián)系，?促使學(xué)生學(xué)會(huì)從生活中學(xué)化學(xué)，并運(yùn)用化學(xué)知識(shí)、觀念指導(dǎo)生活。

3 基于真實(shí)問題情境的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)目標(biāo)

鑒于上述分析，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定為： （1）從真實(shí)情境中提煉出“怎么診斷糖尿病”“尿液中的糖怎么來的”“怎樣控制糖尿病”等實(shí)際問題并進(jìn)行文獻(xiàn)、資料查閱、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究;（2）了解糖的存在、分類、性質(zhì)，初步認(rèn)識(shí)食物中糖類物質(zhì)在人體中的轉(zhuǎn)化;（3）能從有機(jī)化合物及其性質(zhì)的角度對(duì)有關(guān)飲食、健康等實(shí)際問題進(jìn)行分析、討論和評(píng)價(jià)，學(xué)會(huì)選擇正確的生活方式。

3.2 教學(xué)思路

教學(xué)過程分課前、課中兩個(gè)環(huán)節(jié)展開。課前環(huán)節(jié)以教師引導(dǎo)下學(xué)生多途徑的合作學(xué)習(xí)為主。學(xué)生分為多個(gè)小組，采用網(wǎng)絡(luò)搜索、文獻(xiàn)查詢、社會(huì)調(diào)研、情景劇編排等形式，主要合作完成： （1）制作調(diào)查問卷“您，真的了解糖嗎”，并進(jìn)行問卷調(diào)查;（2）尋找常見食物中糖的存在形式并了解其提供的能量;（3）尋找并了解生活中常見代糖。學(xué)生在調(diào)查、調(diào)研后進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合、處理、分析，為課上PPT展示、情景劇展演做好前期準(zhǔn)備。

在課堂上重點(diǎn)展開以實(shí)驗(yàn)探究、分析推理下的糖的檢測(cè)、糖的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，并不斷強(qiáng)化學(xué)生健康生活觀念的形成。具體教學(xué)思路如圖5所示。

3.3 主要教學(xué)活動(dòng)

環(huán)節(jié)一： 真實(shí)情景再現(xiàn)

[學(xué)生活動(dòng)1]情景劇展示： （1）生活習(xí)慣展示;（2）去醫(yī)院體檢，拿到體檢報(bào)告;（3）產(chǎn)生疑問，不吃糖怎么還得了糖尿病？

設(shè)計(jì)意圖： 通過學(xué)生日常真實(shí)生活情景的表演再現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生感知化學(xué)與生活的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探究的欲望。

環(huán)節(jié)二： 葡萄糖的檢測(cè)

[問題1]怎樣檢驗(yàn)?zāi)蛞褐械钠咸烟牵?/p>

[學(xué)生活動(dòng)2]完成探究實(shí)驗(yàn)： 葡萄糖與新制氫氧化銅的反應(yīng)。

[問題2]葡萄萄分子中有哪些官能團(tuán)？與新制氫氧化銅反應(yīng)的官能團(tuán)是什么，反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成什么官能團(tuán)？（展示葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）

[學(xué)生活動(dòng)3]分析葡萄糖中的官能團(tuán)，對(duì)比乙醇的性質(zhì)，判斷其與新制氫氧化銅反應(yīng)的官能團(tuán)是醛基;并聯(lián)系乙醇氧化變成乙醛再變成乙酸的事實(shí)，推測(cè)葡萄糖的醛基被新制氫氧化銅氧化變成了羧基。

[問題3]除了尿檢外，醫(yī)院還可以通過血糖檢測(cè)診斷糖尿病。很多糖尿病患者也會(huì)購(gòu)買血糖儀檢測(cè)血糖，你知道血糖儀的原理嗎？

[學(xué)生活動(dòng)4]推測(cè)血糖儀的原理類似于酒精檢測(cè)儀，利用了原電池工作原理。

設(shè)計(jì)意圖： 通過實(shí)驗(yàn)探究、類比推理了解葡萄糖的檢測(cè)方法，認(rèn)識(shí)葡萄糖中的官能團(tuán)及其轉(zhuǎn)化。

環(huán)節(jié)三： 認(rèn)識(shí)糖在人體中的代謝

[問題4]情景劇中的患者真的沒吃“糖”嗎？

[學(xué)生活動(dòng)5]辨析食物中的糖。并通過閱讀認(rèn)識(shí)糖的分類，了解糖的組成。

[問題5]尿液中的葡萄糖怎么來的？

[學(xué)生活動(dòng)6]模擬人體多糖代謝過程，分組完成蔗糖溶液、淀粉溶液水解實(shí)驗(yàn)。并通過展示匯報(bào)，了解蔗糖不具有還原性，其水解產(chǎn)物具有還原性;淀粉可以水解，其水解產(chǎn)物具有還原性。

[問題6]正常代謝情況下，尿液中為什么沒有葡萄糖？

[教師演示]手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)： 葡萄糖在酵母菌作用下的代謝。手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7所示。

[學(xué)生活動(dòng)7]學(xué)生通過手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖6）能夠很快分析出，在氧氣濃度較高情況下，往葡萄糖中加入酵母菌，O2含量迅速減小，CO2含量迅速增大，據(jù)此推斷發(fā)生了反應(yīng)： C6H12O6（葡萄糖）+6O26CO2+6H2O;通過手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖7）能夠很快分析出，在氧氣濃度較低情況下，O2含量幾乎不變，CO2含量持續(xù)增大，據(jù)此推斷發(fā)生反應(yīng)： C6H12O6（葡萄糖）2C2H5OH+2CO2↑。

[教師展示]糖在人體中其他代謝方式及血糖的調(diào)節(jié)（見圖8）。

[學(xué)生活動(dòng)8]通過觀察，回憶了解糖在人體中的其他代謝方式，結(jié)合生物知識(shí)，體會(huì)胰島素在糖代謝中的重要作用。

設(shè)計(jì)意圖： 通過對(duì)真實(shí)情景的逐層剖析，在真實(shí)問題的解決中，認(rèn)識(shí)糖的分類，了解糖在人體中的代謝（多糖、二糖的水解，單糖的氧化等）。手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)的開展將葡萄糖緩慢氧化（有氧呼吸、發(fā)酵）的過程直觀顯示出來，強(qiáng)化了學(xué)生的微觀探析過程。

環(huán)節(jié)四： 給糖尿病患者提建議

[學(xué)生活動(dòng)9]學(xué)生分小組進(jìn)行PPT展示匯報(bào)： （1）調(diào)查問卷： 展示人們對(duì)糖的認(rèn)識(shí);（2）市場(chǎng)調(diào)研： 生活中的糖;（3）市場(chǎng)調(diào)研： 代糖。

[問題7]糖尿病患者應(yīng)該選擇怎樣的生活方式？你有什么建議，為什么？

[學(xué)生活動(dòng)10]從飲食、鍛煉、醫(yī)藥等角度為糖尿病患者提簡(jiǎn)單建議，并說明提這些建議的依據(jù)。如學(xué)生談到，需要少吃糖，如淀粉含量高的食物，原因是淀粉在人體中能代謝生成葡萄糖;需要加強(qiáng)體育鍛煉，因?yàn)轶w育鍛煉能促進(jìn)葡萄糖氧化變成二氧化碳和水;服用藥物，注射胰島素等，因?yàn)橐葝u素等在糖代謝中起著非常重要的作用。

[問題8]糖尿病患者應(yīng)少吃糖，但能隨便吃富含蛋白質(zhì)、油脂的食物嗎？

[學(xué)生活動(dòng)11]學(xué)生課外查閱資料，了解三大基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)： 糖、蛋白質(zhì)、油脂之間的相互轉(zhuǎn)化，并完善對(duì)糖尿病患者的建議。

設(shè)計(jì)意圖： 通過學(xué)生課前自主設(shè)計(jì)調(diào)查問卷以及實(shí)地調(diào)研了解人們對(duì)糖、代糖認(rèn)識(shí)的現(xiàn)狀，感受運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的快樂;并在解決實(shí)際問題的同時(shí)關(guān)注學(xué)生證據(jù)推理意識(shí)的強(qiáng)化訓(xùn)練。

4 教學(xué)效果與反思

學(xué)生通過課前分小組，完成了PPT（“糖”的那些事、生活中的糖、代糖），并進(jìn)行了課堂展演。從展演情況看，學(xué)生進(jìn)行了合理分工協(xié)作，有效地進(jìn)行信息的尋找、收集、分類處理、整合，并對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行了合理地分析與評(píng)價(jià)。從課后訪談及檢測(cè)看，學(xué)生對(duì)開場(chǎng)情景劇、探究實(shí)驗(yàn)、糖的知識(shí)印象深刻;93.6%以上的學(xué)生能夠準(zhǔn)確回答出糖的性質(zhì)、葡萄糖的檢測(cè)方法;100%的學(xué)生都認(rèn)識(shí)到膳食上要均衡營(yíng)養(yǎng)，應(yīng)選擇正確的生活方式，基本達(dá)成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

在整堂課的設(shè)計(jì)和教學(xué)過程中，有兩點(diǎn)深刻體會(huì)： （1）要重視以“糖類”為代表的非重點(diǎn)知識(shí)存在的必要性。非重點(diǎn)知識(shí)不意味沒有深入挖掘的價(jià)值，教學(xué)重點(diǎn)可以將對(duì)知識(shí)本體的挖掘拓展到對(duì)知識(shí)外延、知識(shí)形成過程、學(xué)科觀念形成的挖掘上去。高中階段尤其是高一的化學(xué)學(xué)習(xí)以通識(shí)教育為主，充分挖掘、整合非重點(diǎn)知識(shí)中與生活、生產(chǎn)相關(guān)的素材;層層深入地剖析過程中出現(xiàn)的實(shí)際問題;不斷激發(fā)、推動(dòng)、強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)、情感活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)，最終促進(jìn)學(xué)生化學(xué)視角的形成（用化學(xué)的眼光看世界，用化學(xué)的模型分析解決實(shí)際問題，用化學(xué)的觀念指導(dǎo)生活）等教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)值得我們不斷去嘗試。（2）在教學(xué)中可適當(dāng)嘗試進(jìn)行跨學(xué)科知識(shí)的融合。學(xué)科交叉融合已是社會(huì)發(fā)展的大方向，在教學(xué)前調(diào)查學(xué)生生物學(xué)習(xí)中糖類知識(shí)的儲(chǔ)備情況，在教學(xué)中嘗試將血糖檢測(cè)、血糖控制（胰島素作用）等生物知識(shí)、醫(yī)療知識(shí)整合融入教學(xué)中，是對(duì)促進(jìn)學(xué)生多學(xué)科視角下分析、解決實(shí)際問題的新嘗試。

當(dāng)然由于課堂開放度非常大，對(duì)教師課堂駕馭能力、學(xué)生綜合能力也提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，如何有效地把控課堂，合理運(yùn)用各類學(xué)習(xí)材料，提高課堂效率，進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，值得我們不斷的探索與嘗試。

（本文系北京市促進(jìn)通州區(qū)教師素質(zhì)提升支持計(jì)劃“高中化學(xué)名師工作室”研修成果）

參考文獻(xiàn)：

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