利用生活中的化學(xué)問題培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)視角的探索

王曉珍

摘要：文章由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻切入，針對天然色素與人工食用色素的爭議，通過系列實(shí)驗(yàn)，比較天然色素和人工食用色素在性質(zhì)方面的差異。在教學(xué)過程中，將生活中的化學(xué)素材有機(jī)地與課堂中的化學(xué)結(jié)合到一起，探索如何利用生活中的化學(xué)問題培養(yǎng)學(xué)生用化學(xué)視角看待問題，用化學(xué)方法解決問題。

關(guān)鍵詞：生活中的化學(xué)；天然色素；人工食用色素；化學(xué)視角

文章編號：1008-0546（2017）12-0077-02 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.025

在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中強(qiáng)調(diào)“將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實(shí)踐的意識(shí)，能夠?qū)εc化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題做出合理的判斷”、“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系”。將化學(xué)知識(shí)與學(xué)生的生活融合在一起，能營造一個(gè)自然輕松的氛圍，讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂趣，同時(shí)也能讓學(xué)生將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生活的實(shí)處，體會(huì)到學(xué)習(xí)的成就感。生活中充滿了化學(xué)，將生活中的化學(xué)素材有機(jī)地與課堂中的化學(xué)結(jié)合到一起，讓學(xué)生逐漸習(xí)慣用化學(xué)視角看待問題，用化學(xué)方法解決問題。

最近，網(wǎng)絡(luò)上流傳著一段視頻，某網(wǎng)紅用紫色葡萄皮提取的色素染布，為自己做了一條葡萄紫色的連衣裙。這段視頻在新浪微博這一個(gè)平臺(tái)上的轉(zhuǎn)發(fā)、評論、點(diǎn)贊總量就達(dá)到了20萬。當(dāng)我看到這段視頻，立即就想到了這正是一個(gè)生活中的化學(xué)素材。

“葡萄皮染布做裙子”視頻中涉及到的是一個(gè)天然色素的內(nèi)容。在蘇教版《化學(xué)與生活》教材有相關(guān)內(nèi)容，教材中講到了各種著色劑，有天然色素葉綠素、辣椒紅等，也有人工食用色素胭脂紅、檸檬黃等。每次講到這部分內(nèi)容，學(xué)生都特別感興趣。原因有三：一是色素廣泛存在于各種食品中，與學(xué)生的生活息息相關(guān)，特別是“檸檬黃”等名詞，學(xué)生在食品包裝上就經(jīng)?？吹?；二是蘇丹紅、孔雀綠等事件也一度讓人們對人工食用色素產(chǎn)生了疑慮和恐慌；三是對于不廣泛使用天然色素的困惑。教材對于這塊內(nèi)容一帶而過，它是這么說的：“與天然色素對比，人工食用色素具有成本低廉、著色力強(qiáng)、不易分解等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。但人工合成的色素大多無營養(yǎng)價(jià)值，有些食用過量還對人體有害?！闭n后，學(xué)生問了很多困惑他們的問題，比如“天然色素的缺點(diǎn)這么明顯嗎？”“人工食用色素的危害有多大？”“我看視頻中的葡萄皮色素挺好的，為什么不推廣使用呢？”

得到答案最快捷的方式是網(wǎng)絡(luò)搜索，學(xué)生通過查閱相關(guān)資料可知：天然色素確實(shí)有明顯的缺點(diǎn)，提取不易，價(jià)格較貴，并且其在使用過程中不穩(wěn)定，容易受各種因素（如pH、溫度、氧化、光照等）的影響而發(fā)生褪色、變色，而影響其著色效果，嚴(yán)重制約了天然色素的廣泛應(yīng)用。在化學(xué)課堂上用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證問題。

一、pH改變對天然色素和人工食用色素顯色的影響

[背景資料]葡萄皮中提取的色素為天然色素，屬于花青素類色素，花青素類色素為植物體內(nèi)的一類水溶性天然色素，主要存在于植物的花瓣和果實(shí)中，使植物呈現(xiàn)明亮的顏色。

[教學(xué)過程]根據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢資料可知天然色素分子中同時(shí)存在酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)，酸性或堿性物質(zhì)能使天然色素的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而在不同的pH范圍內(nèi)呈現(xiàn)不同的顏色。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證天然色素和人工食用色素顯色是否受pH影響。

實(shí)驗(yàn)1：將葡萄皮中提取的色素溶液和人工食用紫色色素溶液配制好待用。用試管分別取2mL pH約為1、4、7、10、13的溶液各2份，分別滴入5滴待測液于試管中，與原溶液進(jìn)行對比。

[小結(jié)]葡萄皮色素在酸性溶液中顏色偏紅，在堿性溶液中顏色偏藍(lán)，可用做酸堿指示劑。人工食用色素受pH環(huán)境變化影響不大。

本輪PK人工色素勝。

二、溫度對天然色素和人工食用色素顯色的影響

[背景資料]花青素類天然色素在加熱條件下，易發(fā)生變色或褪色，影響著色效果。

[教學(xué)過程]設(shè)計(jì)出加熱觀察溶液顏色是否變化，對學(xué)生來說很容易做到。教師引導(dǎo)學(xué)生再回憶視頻中的內(nèi)容，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在視頻中葡萄皮汁被加熱過10分鐘，并且加熱的同時(shí)還加入了醋精。再次完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，應(yīng)該分別加熱待測液、加入少量醋酸的待測液，并與原溶液對比。

實(shí)驗(yàn)2：用小燒杯分別取20mL待測液，蓋上表面皿，在酒精燈上加熱，微微沸騰8分鐘，觀察溶液顏色。同時(shí)再用小燒杯分別取20mL待測液，加入1mL稀醋酸，在酒精燈上加熱，微微沸騰8分鐘，觀察溶液顏色。

[小結(jié)]花青素類天然色素受溫度影響較大，在加熱條件下，花青素類天然色素降解速率增快，發(fā)生變色。但加入少量酸性物質(zhì)后可增加其穩(wěn)定性，花青素類天然色素可用做酸性食品的著色劑。人工食用色素在加熱條件下保持穩(wěn)定的顯色效果。

本輪PK人工色素勝。

三、天然色素和人工食用色素在強(qiáng)氧化環(huán)境下的顯色情況

[背景資料]天然色素的發(fā)色基團(tuán)為不飽和雙鍵?；ㄇ嗨鼐哂羞€原性，為一種強(qiáng)效抗氧化劑，能清除人體內(nèi)的自由基。自由基可以導(dǎo)致人體衰老，即花青素在顯色的同時(shí)，還有一定的保健功能，其抗氧化能力是維生素C的20倍，維生素E的50倍，這是人工合成色素完全無法比擬的。

[教學(xué)過程]根據(jù)資料，利用學(xué)生高一階段所學(xué)的氧化還原知識(shí)，確定天然色素為一種抗氧化劑。請學(xué)生在實(shí)驗(yàn)筐中尋找合適的氧化劑。學(xué)生很快鎖定酸性高錳酸鉀溶液。原因有二，一是酸性高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑，二是酸性高錳酸鉀有顏色，可以指示是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)3：用2支試管分別取2mL酸性高錳酸鉀溶液，滴入5滴待測液于試管中，觀察溶液顏色變化。

[小結(jié)]天然色素和人工食用色素均能使酸性高錳酸鉀褪色，兩種色素在強(qiáng)氧化性環(huán)境下都不穩(wěn)定。

本輪PK為平局。

四、天然色素和人工食用色素的著色能力及強(qiáng)光照下色牢度情況

[背景資料]大部分天然色素在強(qiáng)光，特別是紫外光線的照射下，會(huì)分解或氧化而引起褪色。

[教學(xué)過程]視頻中的主要內(nèi)容即為白布染色，根據(jù)視頻內(nèi)容即能設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)。色素在陽光下褪色的情況是一個(gè)比較緩慢的過程，教師可提前準(zhǔn)備暴曬過5天的染色紗布。

實(shí)驗(yàn)4：用燒杯分別取適量色素溶液，加人一小塊白色紗布，浸泡1小時(shí)后洗凈，將紗布顏色與色素溶液分別進(jìn)行比對。將染色后的紗布放在陽光下暴曬，觀察紗布染色情況。

[小結(jié)]面對紫外線的考驗(yàn)時(shí)，天然色素發(fā)生了較為嚴(yán)重的褪色，一般天然顏料使用時(shí)會(huì)采用助染劑，如加鹽、某些金屬離子等，以減緩天然色素的分解或氧化。

本輪PK人工色素勝。

通過以上實(shí)驗(yàn)，我們知道天然色素的穩(wěn)定性不如人工食用色素。色素在食品中的使用是一個(gè)復(fù)雜的過程，天然色素容易受很多因素的影響而發(fā)生變色或褪色，這也是天然色素至今沒有廣泛應(yīng)用的最重要的原因之一。

當(dāng)然本文主要比較的是兩類色素的顯色能力，如果要涉及到色素在食品中的應(yīng)用還需考察色素的安全問題，暫時(shí)在課堂上無法實(shí)現(xiàn)。

五、結(jié)語

在蘇教版《化學(xué)與生活》教材上有很多化學(xué)與生活相關(guān)的內(nèi)容。蘇教版《化學(xué)與生活》是高一年級必修課程《化學(xué)1》、《化學(xué)2》之后的選修課程，在《江蘇省普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中針對這本教材的教學(xué)目標(biāo)是：能應(yīng)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)對生活中的有關(guān)問題做出判斷和解釋。這本教材側(cè)重研究生活中常見現(xiàn)象，用化學(xué)視角去解釋生活中的化學(xué)問題，提高同學(xué)們分析和解決實(shí)際問題的能力。把生活問題引人課堂教學(xué)，為課堂教學(xué)注入了鮮活的氣息。用實(shí)驗(yàn)說話，讓學(xué)生親身體驗(yàn)化學(xué)與生活的聯(lián)系，體味用化學(xué)知識(shí)解決生活問題的成就感。正如化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中表述的：學(xué)生能“發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題，能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)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”，同時(shí)也挖掘出了學(xué)生探索精神，培養(yǎng)學(xué)生“具有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度”。endprint