基于核心素養(yǎng)的高中化學(xué)教學(xué)策略研究

茅瑩　岳曉光　李萬梅

摘要：以“糖類”為例，分別從糖的分類、醛糖的還原性、多糖的水解、淀粉及纖維素的應(yīng)用等四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。采用情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、講授、構(gòu)建模型等教學(xué)策略，結(jié)合有機(jī)分子模型，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的目的。

關(guān)鍵詞：教學(xué)策略;分子模型;糖類;STSE理念

文章編號：1008-0546 （2022）09x-0033-03 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.09x.008

一、前言

有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、組成及變化規(guī)律的科學(xué)。糖類在我們的生活中隨處可見，比如大米中的淀粉、植物體內(nèi)的纖維素、日常食用的蔗糖、血液中的葡萄糖都屬于糖類。糖類不僅與我們的生活密切相關(guān)，還在生命活動(dòng)中起著重要作用，從低等微生物到高級生物的機(jī)體中，時(shí)刻都在進(jìn)行著一系列的糖代謝反應(yīng)。

在高中有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，教師經(jīng)常在課堂上運(yùn)用各種教學(xué)素材，如歷史故事、熱點(diǎn)事件等，并設(shè)計(jì)問題，從而引發(fā)學(xué)生思考，傳授給學(xué)生新知識。[1]但依舊存在著種種問題，如過于注重知識傳授和過于注重書本知識。教師應(yīng)該改變這種過于強(qiáng)調(diào)死記硬背、接受學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與生活、時(shí)代的聯(lián)系，倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

二、教學(xué)實(shí)施過程

探究有機(jī)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)，對學(xué)生來說難免有些抽象，特別是糖類的鏈狀結(jié)構(gòu)、對映異構(gòu)體等知識。倘若教師在課堂上采用形象化教學(xué)，則有利于學(xué)生更好地理解抽象知識，化抽象為具體。[2]

知識是學(xué)校教育活動(dòng)得以展開的一個(gè)“阿基米德點(diǎn)”，教學(xué)對知識有依賴性，但教學(xué)絕不能僅限于知識，而是要通過知識發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。[3核心素養(yǎng)是從文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面致力于學(xué)生的全面發(fā)展，而STSE教育理念恰好與核心素養(yǎng)相符合。STSE（Science Technology Sociely Environ-ment）教育理念的基本內(nèi)涵是把科學(xué)知識融入到生產(chǎn)技術(shù)、社會(huì)生活、生態(tài)環(huán)境中，發(fā)展人的科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)知識與技能的培養(yǎng)，增加社會(huì)參與并提高人們的環(huán)境保護(hù)意識。

1.通過情境創(chuàng)設(shè)，啟發(fā)學(xué)生獲取知識

在教學(xué)中教師要承認(rèn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，注意引導(dǎo)他們獨(dú)立思考，自覺地掌握知識和提高能力。在教學(xué)中教師可以運(yùn)用創(chuàng)設(shè)情境的教學(xué)策略，[4]利用PPT軟件，設(shè)計(jì)疑問，提出學(xué)習(xí)中或生活中常見的問題，通過解決問題，引導(dǎo)學(xué)生步步深入，獲取知識。

[案例]生活情境的導(dǎo)入

在學(xué)習(xí)糖的分類之前，先向?qū)W生介紹人們出現(xiàn)低血糖的現(xiàn)象，隨之介紹血糖值是指血液中的葡萄糖濃度，當(dāng)人們低血糖時(shí)要補(bǔ)充葡萄糖。對于容易低血糖的人來說，出門時(shí)常備一包糖應(yīng)急是有必要的，除此之外，普通食物中含有很多糖分，比如大米中的淀粉，平時(shí)吃的蔗糖等。教師從生活中常見的“糖”導(dǎo)入課程，給學(xué)生講解糖的分類。根據(jù)能否水解以及水解后的產(chǎn)物，糖類可分為單糖、低聚糖、多糖，然后教師可以一一講述它們的性質(zhì)特點(diǎn)及區(qū)別聯(lián)系。[5]

2.通過實(shí)驗(yàn)探究，加深學(xué)生對化學(xué)知識的理解

現(xiàn)代教學(xué)論認(rèn)為，教學(xué)不僅要使學(xué)生掌握知識，還要發(fā)展學(xué)生的能力和智力。實(shí)驗(yàn)法是在教師指導(dǎo)下學(xué)生運(yùn)用一定的儀器設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立作業(yè)，觀察事物發(fā)生的變化，探求事物的規(guī)律，以獲得知識和技能。STSE理念在實(shí)驗(yàn)探究中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在文化基礎(chǔ)方面，即促使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)知識和技能。教學(xué)中，教師可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)策略，通過指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力與創(chuàng)新意識。

[案例實(shí)驗(yàn)]驗(yàn)證葡萄糖的還原性

教師示范實(shí)驗(yàn)操作。

（1）在一支干凈的試管中配制2 mL銀氨溶液，再加入1 mL10%的葡萄糖溶液，然后在水浴中加熱3-5 min。

（2）在試管中加入2 mL 10%氫氧化鈉溶液，滴加5滴硫酸銅溶液，再加入2 mL 10%的葡萄糖溶液。

讓學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并進(jìn)行比較，寫出反應(yīng)方程式。實(shí)驗(yàn)說明葡萄糖分子中有醛基，具有還原性。

[探究活動(dòng)]淀粉水解的條件

人們在吃米飯和饅頭等富含淀粉的食物時(shí)，咀嚼多次就能嘗到甜味，這是由于淀粉在唾液酶作用下，發(fā)生了水解反應(yīng)。學(xué)生分成小組，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（見表1），用化學(xué)方法探究淀粉水解的條件。

3.通過講授，強(qiáng)調(diào)化學(xué)的研究價(jià)值與應(yīng)用

講授法是指教師通過講述、講解、講演等口頭形式向?qū)W生傳授知識的一種方法。教師講授時(shí)需要條理清晰，突出重點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容社會(huì)化、生活化，使化學(xué)與社會(huì)緊密聯(lián)系，并且與其他教學(xué)策略相配合，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使課堂的教學(xué)氣氛更加活躍。

STSE教學(xué)理念在講授教學(xué)中的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境方面，該理念強(qiáng)調(diào)科技與社會(huì)環(huán)境之間的關(guān)系。[4]有機(jī)合成工藝促進(jìn)了化學(xué)化工發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步，但同時(shí)也帶來了環(huán)境污染等一系列問題，因此倡導(dǎo)學(xué)生既要認(rèn)識化學(xué)對科技發(fā)展、社會(huì)發(fā)展的作用，又要形成保護(hù)環(huán)境、保護(hù)綠色生態(tài)的意識。[6]

[案例]淀粉和纖維素的用途十分廣泛

用生物質(zhì)作化學(xué)化工原料的研究受到人們重視，這是保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是綠色化學(xué)的重要研究方向。教師在講授多糖及相關(guān)應(yīng)用時(shí)，可以提出一些問題，例如：

淀粉的主要來源有哪些？

纖維素的來源有哪些？

如何把多糖轉(zhuǎn)化為綠色化學(xué)品？

對這些問題的思考與回答，能夠加深學(xué)生對知識的理解。教師進(jìn)行概括梳理，生物質(zhì)主要有淀粉（如玉米、小麥、土豆）和纖維素（如農(nóng)業(yè)廢料、草類）兩大類，以纖維素為基質(zhì)的材料使用范圍十分廣泛，例如：再生纖維素分離膜是非常有應(yīng)用前景的高分子膜材料，主要用于透析、超濾、微濾、納濾等分離領(lǐng)域;纖維素類水凝膠，是一種綠色材料，其優(yōu)良的保水性、吸水性，使其在農(nóng)林園藝、廢水處理、再生醫(yī)學(xué)方面有廣闊的應(yīng)用前景;淀粉在食品、醫(yī)藥、造紙業(yè)、建材行業(yè)等等都有廣泛應(yīng)用。

4.基于分子模型的深度教學(xué)策略

構(gòu)建分子模型是在教學(xué)時(shí)把復(fù)雜的、抽象的物質(zhì)及反應(yīng)過程借助分子模型表現(xiàn)出來。在教學(xué)中，教師可以運(yùn)用構(gòu)建模型的教學(xué)策略，[4]利用球棍模型、3D化學(xué)模型，讓學(xué)生更深入地理解知識，進(jìn)一步學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)推理。

STSE教學(xué)理念在構(gòu)建模型中的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在文化基礎(chǔ)和科學(xué)技術(shù)兩方面。在文化基礎(chǔ)方面，促使學(xué)生掌握相關(guān)的科學(xué)知識，使學(xué)生明白物質(zhì)的幾何構(gòu)型、空間排布、基本原理等，進(jìn)而理解化學(xué)物質(zhì)之間的物理化學(xué)性質(zhì)、變化規(guī)律。在科學(xué)技術(shù)方面，運(yùn)用多媒體技術(shù)，在學(xué)生面前展示直觀的分子模型，有助于抓住學(xué)生注意力，提高課堂效率。

[案例]搭建化學(xué)分子模型

教師向?qū)W生介紹最簡單的醛糖，即丙醛糖，又稱甘油醛，寫出其結(jié)構(gòu)簡式CH2OH-CHOH-CHO，甘油醛的對映異構(gòu)體分別為D-甘油醛和L-甘油醛，其結(jié)構(gòu)互為鏡像關(guān)系但不能重疊。

教師可以使用分子結(jié)構(gòu)模型教具，搭建分子球與化學(xué)鍵，有利于學(xué)生直觀地了解甘油醛的空間構(gòu)型和官能團(tuán)種類。同時(shí)讓學(xué)生自己搭建甘油醛及其他化合物的模型，學(xué)生親身體驗(yàn)?zāi)軌蚋幼屑?xì)地觀察模型，還有助于增加空間想象力，激發(fā)對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

[案例]多媒體輔助教學(xué)

教師可以使用電腦軟件繪畫出化合物的3D模型結(jié)構(gòu)。例如：播放D-葡萄糖的比例模型、球棍模型的3D圖片，加深學(xué)生對知識的理解，如圖1、圖2所示。

三、結(jié)語

堅(jiān)持四個(gè)教學(xué)策略與一個(gè)教學(xué)理念相結(jié)合，即情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、講授教學(xué)、構(gòu)建模型的教學(xué)策略和STSE教學(xué)理念，有利于學(xué)生理解化學(xué)的本質(zhì)特征及基本原理，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造性思維，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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[2] 馮桂明.精選方法突破難點(diǎn)——化學(xué)選修模塊“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”教學(xué)策略[J].化學(xué)教學(xué)，2018（1）：43-47.

[3]余文森.從“雙基”到三維目標(biāo)再到核心素養(yǎng)——改革開放40年我國課程教學(xué)改革的三個(gè)階段[J].課程·教材·教法，2019，39（9）：40-47.

[4]段博欣.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的化學(xué)選修5教學(xué)策略研究[D].牡丹江：牡丹江師范學(xué)院，2019.

[5]周峰巖，趙玉亮，張文志，周利，等.有機(jī)化學(xué)糖類化合物教學(xué)的思政案例設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].大學(xué)化學(xué)，2021，36（3）：197-205.

[6]楊妍，包曉玉.STSE教學(xué)理念在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2021（2）：12-13.