姚美霞

摘要：以化學學科核心素養(yǎng)體系培養(yǎng)為目標，從葡萄糖組成、官能團、特征反應(yīng)、分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)類型這幾個角度，分別進行模型設(shè)計與實驗探究，通過情境、問題、活動和評價這四條主線展開對葡萄糖分子結(jié)構(gòu)的探究教學活動，引導學生在真實的實驗情境下對糖類物質(zhì)進行類推、遷移，緊緊抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思維解決問題，建構(gòu)研究有機物的一般探究模型與方法，培養(yǎng)學生的“科學探究與創(chuàng)新意識”化學核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);科學探究;創(chuàng)新意識;葡萄糖;分子結(jié)構(gòu)

一、教學設(shè)計思想

科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學實踐活動;能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題;能從問題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計探究方案，運用化學實驗、調(diào)查等方法進行實驗探究;勤于實踐，善于合作，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新[1]。在真實的實驗情境下，將教學目標、內(nèi)容、方法和學習任務(wù)融入在整個教學環(huán)節(jié)中，有序組織學生根據(jù)給出的問題提出可能的假設(shè)，依據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗方案，與同學合作完成實驗操作，基于實驗事實得出結(jié)論，并對實驗中的“異?！爆F(xiàn)象進行反思、提出自己的看法，逐步建構(gòu)研究有機物的一般探究模型與方法，培養(yǎng)學生的“科學探究與創(chuàng)新意識”化學核心素養(yǎng)。

二、教學過程設(shè)計與實施

2.1?創(chuàng)設(shè)情境，驅(qū)動學生探究的欲望

圖文介紹化學之父費歇爾及其對糖類研究簡單歷程。從1884年起，費歇爾斷斷續(xù)續(xù)地花費了10年時間對糖類化合物進行系統(tǒng)地研究，在他的努力之下終于探明了單糖類的本性及其相互間的關(guān)系，包括葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)。然后拋出問題“假如你是當年的費歇爾，你要如何確定葡萄糖的結(jié)構(gòu)？”

提到有機物的結(jié)構(gòu)研究，學生很快想到質(zhì)譜法、紅外光譜和核磁共振氫譜，同時他們也馬上意識到200多年前還沒有可以快速確定結(jié)構(gòu)的儀器，只能通過化學實驗探究的辦法來確定結(jié)構(gòu)。

2.2?基于“理論推測—實驗驗證”的探究設(shè)計任務(wù)與組織[2]

【學習任務(wù)1】葡萄糖分子式為C6H12O6，你能否推測葡萄糖分子結(jié)構(gòu)中可能存在的官能團？

【學生】從分子式元素組成和不飽和度可知，葡萄糖分子結(jié)構(gòu)中存在一個環(huán)，或者一個雙鍵，剩下的氧原子只能以單鍵的形式存在，推測其可能存在的官能團有：

【學習任務(wù)2】設(shè)計實驗驗證自己的推測，得出葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)，類推葡萄糖的化學性質(zhì)。

可能存在的官能團實驗操作或選用試劑預測實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象及結(jié)論

在環(huán)、碳碳雙鍵、羧基、酯基、醛基、酮基的確定中，學生能考慮到葡萄糖分子只有一個不飽和度，所以它們只能存其一，而羧基、酯基、醛基不受其他官能團的影響，可以通過實驗檢測確定存在與否。于是，我讓學生分成三大組，分別設(shè)計實驗對羧基、酯基、醛基存在與否進行探究。以下是學生小組討論得出的方案：

（1）羧基的檢驗

a.往葡萄糖溶液加入適量無水乙醇，滴加幾滴濃硫酸，加熱，若有具有香味的油狀液體產(chǎn)生，證明羧基存在，反之不存在;

b.往葡萄糖溶液加入鐵粉，若有氣體產(chǎn)生，證明羧基存在，反之不存在;

c.測定葡萄糖溶液的pH值。

（2）酯基的檢驗

a.觀察其水溶性便可得出有沒有酯基;

b.往滴有酚酞的氫氧化鈉溶液中加入適量的葡萄糖溶液，加熱，若紅色變淺的，證明酯基存在，反之不存在;

（3）醛基的檢驗

a.配制銀氨溶液，然后加入適量的葡萄糖溶液，水浴加熱，若有銀鏡產(chǎn)生的證明醛基存在，反之不存在;

b.配制新制氫氧化銅，然后加入適量的葡萄糖溶液，加熱，若有磚紅色沉淀產(chǎn)生的證明醛基存在，反之不存在;

學生都能結(jié)合羧酸、醛和酯的性質(zhì)，設(shè)計實驗方案。師生一起簡單點評后，讓他們選擇最有特征的一組來進行實驗，他們都不約而同選擇從醛基的驗證著手。

醛基存在與否的檢驗過程中，銀鏡反應(yīng)和與新制氫氧化銅的反應(yīng)現(xiàn)象都非常明顯，學生看見自己制造出來的銀鏡都非常開心，其中有一個組在加熱葡萄糖與新制氫氧化銅懸濁液時沒有產(chǎn)生磚紅色沉淀，而是先出現(xiàn)墨綠色沉淀，后沉淀越來越黑。學生對這個實驗中的“異?！爆F(xiàn)象主要得出兩種可能。其一是硫酸銅加多了，以致氫氧化銅受熱分解產(chǎn)生黑色的氧化銅，其二是溫度太高使氧化亞銅迅速被氧化成黑色的氧化銅。對于學生提出的質(zhì)疑，由于課堂時間的限制，不能即時設(shè)計實驗進行驗證。于是，我讓讓學生課后完善實驗方案，后續(xù)研究。至此學生實驗探究的喜悅一直延續(xù)到課后，他們都滿懷期待著下一次的探究。

醛基確定之后，學生針對羥基和醚鍵的性質(zhì)差異，提出了兩個方案：一是加入乙酸和稀硫酸，加熱看能否產(chǎn)生具有香味的油狀液體，若有，證明存在羥基;二是看熔融的葡萄糖能否與金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生氣體，若有證明存在羥基。但由于實驗條件的限制，學生目前所具備的知識并不能完全得出葡萄糖的結(jié)構(gòu)，例如，羥基的數(shù)目、碳鏈中有無支鏈。此時，教師展示相應(yīng)知識點的資料卡片供學生參考。從而得出葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)。

【學習任務(wù)3】由葡萄糖的結(jié)構(gòu)特點類推葡萄糖具有哪些化學性質(zhì)？

有了前面的探究，大部分的學生都能順利根據(jù)葡萄糖分子中具有的官能團類推出葡萄糖的化學性質(zhì)，從反應(yīng)類型到具體的典型反應(yīng)。類推出葡萄糖的化學性質(zhì)一方面可以落實葡萄糖的化學性質(zhì)，另一方面可以發(fā)展學生對多官能團有機物性質(zhì)的認識角度，提升解決實際問題的能力。

2.3?習題反饋，加深靈活利用的能力

課堂反饋形式多樣，筆者根據(jù)自己生源特點，設(shè)計了幾道有針對性的習題考查學生對多羥基醛這種物質(zhì)的性質(zhì)掌握程度，培養(yǎng)在新情境下對糖類物質(zhì)進行類推、遷移，抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思維解決問題的能力。

【習題】

1.鼠李糖是一種甜味劑，可用來測定腸道的滲透性，結(jié)構(gòu)簡式為CH3—（CHOH）4—CHO，下列關(guān)于鼠李糖的敘述正確的是（?）

A.與葡萄糖互為同分異構(gòu)體?D.可以使紫色石蕊試液變紅

C.1mol鼠李糖與足量Na反應(yīng)時可產(chǎn)生4molH2?B.能發(fā)生銀鏡反應(yīng)

2、下列反應(yīng)中葡萄糖被還原的是（?）

A、葡萄糖發(fā)生銀鏡反應(yīng)??B、葡萄糖在人體內(nèi)變成CO2和H2O

C、葡萄糖變成六元醇?D、葡萄糖變成五醋酸酯

3、已知：核糖分子式為C5H10O5，對其進行實驗檢測時，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，1mol核糖與足量Na反應(yīng)時可產(chǎn)生2molH2，在一定條件下與H2反應(yīng)生成的產(chǎn)物核磁共振氫譜中有六組峰，且峰面積之比為4：2：2：2：1：1。則：

（1）核糖結(jié)構(gòu)簡式為_____________________

（2）已知相關(guān)物質(zhì)被氧化的順序：?RCHO>RCH2OH>R（R1）CHOH

①試劑Ⅱ最可能是_______，②?A的結(jié)構(gòu)簡式為_________

三、結(jié)語

在葡萄糖分子結(jié)構(gòu)的探究中，筆者主要是通過從葡萄糖組成、官能團、特征反應(yīng)、分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)類型這幾個角度，分別進行模型設(shè)計與實驗探究，通過情境、問題、活動和評價這四條主線展開對葡萄糖分子結(jié)構(gòu)的探究教學活動，引導學生在真實的實驗情境下對糖類物質(zhì)進行類推、遷移，緊緊抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的思維解決問題，既能建構(gòu)研究有機物的一般探究模型與方法。這樣的教學有利于訓練學生的思維，促進學生的反思，加深學生對知識點的理解，同時又能培養(yǎng)學生的科學探究能力和創(chuàng)新意識、從各個途徑獲取信息的能力，使學習達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

參考文獻

[1]?中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）.北京：人民教育出版社，2020.07：4;91.

[2]?宋心琦.?普通高中課程標準實驗教科書：化學選修5?有機化學基礎(chǔ).?北京：人民教育出版社，2019082AD4F9-3E70-4932-9C3D-3D991B836918