“生命活动的物质基础”复习课教学与反思

投稿周冲
更新时间2015-09-02
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　　摘要利用“营养快线”饮料建构了“生命活动的物质基础”复习课，让学生体验食品中的化学，再到生活中的化学，最后到自然界中的化学，感悟化学是无处不在的。同时，在复习课教学中，利用化学实验手段、化学思维方式和化学符号向学生展示了化学学科特色，渗透了“化学观”教育，培养了学生的学科素养，在收获知识的同时提升能力。
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　　关键词化学观化学学科特色生命活动蛋白质葡萄糖
　　1 教材分析和教学理念
　　苏教版《有机化学基础》专题五“生命活动的物质基础”是由2个单元组成的，重点介绍了糖类、油脂、氨基酸、蛋白质等物质，与人类的生命活动密切相关。由于这部分内容与生物学科交叉，如果教师没有作好处理，会让学生感觉有重复之嫌，故如何在这个章节中突显化学的研究手段、化学的思维方式、化学的关注焦点，从而体现化学学科的特色，揭示“化学观”，就显得格外重要。
　　在新课程背景下，专家和教师们都越来越关注“观念教学”。“化学观”是居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。“观念教学”有利于培养学生深层理解力和学科素养，使现在的学生、未来的公民具备并长久地运用化学这一“科学工具”。专题五的教材内容充分体现了化学中的“元素观”“分类观”“变化观”和“实验研究观”，是教师进行化学观教育的有效知识载体和良好契机。
　　任何一个学科都有其独特的视角和关注焦点。如何利用专题五的教学展现化学学科特色，以区别于其他学科呢？这就需要教师在教学中应用化学研究手段和思维方式，将“化学实验”、“化学思维方法”和“化学语言”这3大特色融入到学生的学习和探究中。事实上，专题五是高中化学中特别能让学生感受化学学科特色的部分。正是与生物学科存在内容上的交叉，才有机会让学生认识到不同学科关注的焦点是不同的，从而学会对比整合，促成自身认知结构层次的提升。
　　学习化学有3个层次：宏观现象、微观结构和化学符号。专题五的教材内容安排了许多学生平时生活中熟悉的现象，学生可以通过阅读教材认识到形形色色的宏观现象，这是化学学习的第一层次。在这之后，教师应该引导学生思考如何由常见的生活现象转入到背后微观结构的变化，领悟“结构决定性质”的化学观，再用特定的化学符号将这些过程进行表述，形成统一的化学专业语言，从而实现化学学习的3个层次。
　　基于上述观点，笔者将“化学观”教学融入到传统的复习课堂中，让“化学特色”成为复习课堂的方法主线，促成学生在复习课堂中实现学习化学的“3个层次”。
　　复习课的核心任务是让学生建构知识网络、提升知识的应用能力、掌握复习方法。笔者在教学设计时以生活现象为平台，创设情境，以实验为载体，挖掘理性思维，揭示微观结构，以化学符号的表征为抓手，训练化学语言能力，并以方法指导为重点，培养学习和解决问题的能力。整个教学过程，笔者从一瓶饮料出发，让学生挖掘其中折射出的化学知识和化学思维，再深入到生命活动，让学生体会到处处都存在化学语言和化学观念，最后将观察的视角拓宽到自然界乃至整个宇宙，发现化学原理依然渗透其中。在解决这些实际问题的过程中，提升学生的知识应用能力，掌握“分类法”、“结构决定性质”的学习方法，同时培养学生用化学的眼光去观察生活、生命和整个自然界，感受“事物是普遍联系”和“特性与共性是辩证统一”的哲学观。于是，确定了课堂的教学框架：从化学视角看食品一从化学视角看生活一从化学视角看自然界，形成了本节课的教学流程。
　　2 教学流程
　　2.1 从化学视角看食品
　　首先由营养快线饮料的广告（最营养的蛋白饮品+含维生素最丰富的果汁饮品=最营养的饮料、纯正果汁与香浓牛奶的完美结合）和成分等图片人手，激发学生的学习兴趣，也引发了学生关于“饮料中究竟含有哪些营养成分”的疑问。接着，笔者展示一瓶营养快线，并将它缓缓倒入烧杯中。当看到饮料缓缓流出时，学生发出“哇塞”的叫声。此时笔者提问：“你看到了什么？想到了什么？”学生说好稠，肯定很营养。笔者反问：“为什么稠就营养？”学生推测：应该富含蛋白质吧？笔者追问：“你的判断依据是什么？”学生说：“感觉吧，鸡蛋清就是黏稠的”。笔者赞许地微笑，继而启发学生：“你们能很好地结合生活经验。那能否设计显性的实验证明自己的推断呢？”学生开始议论，有的说用浓硝酸，有的说用双缩脲试剂，还有的说可以用茚三酮试剂，甚至有说丁达尔效应的。笔者在肯定学生的答案之后，选择了前面2种试剂进行演示验证。在学生期待的目光下，饮料中的蛋白质得到了检验，学生也露出了满意的笑容。笔者发问：“大家知道为什么蛋白质溶液是黏稠的吗？”学生再次陷入了思考。“平常大家看倒水，会出现这种现象吗？”学生摇头。“你能从微观的结构解释蛋白质和水倾倒出的不同现象吗？”有学生说因为蛋白质是高分子，也有学生说蛋白质溶液是胶体，还有说是不是蛋白质分子有黏性的原因。此时，教师需要鼓励学生的大胆想象。“蛋白质不仅是大分子，而且还是长条状的分子。它在水中的粒子直径在1～100 nm范围内，故形成胶体。而许多胶体在加热过程中，黏度会增强，形成胶状物质。”学生恍然大悟。
　　“那么，组成蛋白质高分子的基本单元是什么？为什么它们能形成高分子？能否用电子式表示出这些基本单元的官能团？”此时学生迅速回忆氨基酸的特有结构。“营养快线的厂商标明饮料中含有一种氨基酸，叫做半胱氨酸。大家能写出半胱氨酸形成二肽的方程式吗？”学生根据提供的键线式练习氨基酸的脱水反应，进而体会到氨基酸缩聚成多肽的原理。“氨基酸和蛋白质是非常重要的营养物质，是生命组成的物质基础。所以市场上有氨基酸口服液、蛋白粉等物质。大家在平常的饮食中需要适当摄入这些物质”。
　　“饮料主要成分中还标明有糖类，其中含有葡萄糖。大家认为该如何证实产品的这一说法呢？”学生马上想到用银氨溶液或新制氢氧化铜溶液。笔者取用了前面加入双缩脲试剂（检验蛋白质）的营养快线进行加热，结果出现了砖红色沉淀。由此，学生理解了生物中的双缩脲和化学中的新制氢氧化铜溶液在成分上是基本相同的。之后，笔者要求学生书写出现砖红色沉淀的化学方程式，再根据葡萄糖的结构列举它还可能进行的反应。在学生交流校对后，笔者投影工业中葡萄糖制备银镜、葡萄糖作电镀的还原剂、葡萄糖成酯作食品添加剂、葡萄糖检验方法在医院中的特殊作用等图片让学生感受葡萄糖在生活生产中的应用。　　针对营养快线中的2种主要成分，笔者又设计了“如何分离营养快线中的糖类和蛋白质”的问题让学生对2者性质进行区别。学生提出了盐析、渗析、结晶和调节pH等方法。笔者再追问“根据这2种物质的性质，该如何保存饮料”的现实问题。学生提到了要避光避热防止蛋白质变性、密封防止葡萄糖被氧化。笔者及时展示营养快线上“低温、避光、密封”和“开盖后需冷藏，清当天内饮完”等标签让学生感受化学知识的意义。至此，学生从化学的视角分析了营养快线的成分，认识到饮料中蕴含的化学知识。这样，笔者再让学生总结蛋白质、氨基酸和葡萄糖的性质也就水到渠成了。
　　教学意图：利用熟悉的饮料所含成分的检验并表征过程中的变化，意在突出“微粒观”、“变化观”和“实验研究”等化学观的教育，体现“结构决定性质”，“宏观与微观联系”的学习方法，并训练化学语言，在关注“双基”的同时，促进学生化学思维的培养。
　　2.2 从化学视角看生命活动
　　在这一环节，笔者由“为什么广告商还不忘宣传营养快线中的维生素、无机盐和脂肪呢？”的问题引入。学生马上联系到这些物质在生命活动中的重要作用。于是，笔者进入到本专题的核心知识：（1）完成生命活动需要哪些物质？为什么称它们是生命活动的物质基础？（2）这些物质在生命活动中都发生了哪些化学反应？笔者让学生阅读教材并回答上述问题，解释营养快线中添加这些成分的原因。这时候学生阅读教材的心理就发生了变化，因为此时学生需要主动寻求知识解决他们遇到的实际问题。在结合油脂可以水解生成营养物质、可以水解制备肥皂，并且许多食品中都含有氢化油、单甘酯、双甘酯等添加剂后，学生认识到油脂不仅是重要的营养物质，还起着改善食品味道的重要作用。随即，笔者要求学生书写油脂的通式和水解反应式以加深对油脂应用的理解。通过这2个环节的学习，学生认识到每种营养物质在人体中都有特定作用，无论哪种营养成分不均衡都会引起生理疾病，于是学生学会用化学的眼光看待生命活动，感悟到化学能让我们的生活更美好。
　　为了让学生科学看待食品和生命活动，笔者在此还设计了2个实际问题：（1）如今，人们呼吁健康饮食，提倡低热量的食品，于是大面积地出现了“零脂肪”的饮料或其他食品，大家认为这些广告可信吗？为什么？（2）娃哈哈公司“用营养快线代替早餐”的广告以说明饮料的营养价值。请大家展开讨论“营养快线能否代替早餐”？
　　教学意图：通过2个核心问题引导学生整理归纳本章节主要知识内容，自主建构知识网络，促进融会贯通，再呈现生活中的2个实际问题，让学生学会运用化学知识，培养理论联系实际的能力。
　　2.3 从化学视角看自然
　　在完成上述2个环节后，笔者让学生思考：学了专题五，你认为该专题与前面专题有哪些联系？你在学习本专题时都应用了哪些已学知识？学生提到了“分类”、“结构决定性质”的思想方法。笔者一进行小结强化，并提出问题：在本专题中还涉及到了立体异构的知识，葡萄糖是D型，氨基酸是L型。我们的宇宙是否就存在这样的对称性呢？于是让学生阅读相关资料，提出宇宙中是否存在“有智慧的右旋氨基酸生命”的质疑，也引出了科学家们的困惑：宇宙中是否存在着一种奇特的普适性的对称规律？课堂最后鼓励学生今后继续运用科学知识的武器去探索自然之谜。
　　教学意图：透过化学视角看自然才能让学生感知化学无所不在，领悟化学的学科魅力。那么，如何才能解决自然界中许许多多的化学问题呢？掌握化学方法才是根本。这就需要学生学会学习，这也是复习课中非常重要的一项教学任务，正是本节课设置这一环节的目的所在。
　　3 教学反思
　　学习化学，不只是为了获得、传承物质及其变化的大量的感性经验材料，更重要的是利用这些材料揭示物质及其变化的本质和规律，利用这些知识合理使用与创造新物质。为此，必须进行科学抽象，形成系统的能反映物质组成、结构本质的化学原理，揭示物质变化的规律，探索未知的事物[r。所以在本节课的探究活动之后，笔者引领学生透过宏观现象深入分析微观结构，与学生共同揭示现象背后的原因，用化学的思维方式和化学语言将之归纳小结，最后上升为对一类物质性质的认识，这也符合“个别到一般”的哲学思想。
　　化学核心观念是科学家探索物质世界的智慧结晶，是我们教育工作者在教学活动中所要展现的，也是学生个体在成长中必须刻意培养的基本科学素养。教师只有在课堂中将“化学观”的培养作为宗旨才能使教学过程传输思想、洋溢激情，充满兴趣、增强自主性。笔者在本节复习课中利用对饮料成分及其性质的分析和应用，重点培养学生的微粒观、变化观和分类观，引导学生感悟“透过现象看本质”、“事物是普遍联系的”和“理论联系实际”等哲学观，将学生的思维和视野拓展到更广阔的领域。