董文輝 林 祥 徐浩年

（1.池州市林祥名師工作室 安徽 池州 247000；2.池州市第六中學(xué) 安徽 池州 247000；3.安徽省霍邱縣第一中學(xué)安徽 霍邱 237400）

一、問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標準（2017 年版2020 年修訂）》指出:重視開展“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，倡導(dǎo)真實問題情境的創(chuàng)設(shè)，開展以化學(xué)實驗為主的多種探究活動，重視教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣，促進學(xué)生學(xué)習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力［1］。本文以“甜酒中的化學(xué)”為例，研究如何在化學(xué)教學(xué)中基于真實的問題情境培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

二、內(nèi)容分析

本節(jié)課所講述的內(nèi)容是人教社2019 版化學(xué)選擇性必修3 第四章生物大分子第一節(jié)糖類中的淀粉［2］。這部分內(nèi)容有以下特點。一是淀粉與生命活動密切相關(guān)，因此教材在每一節(jié)的開始，都以該類有機化合物在自然界中的存在方式和在生命活動中的作用作為引言，引出本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。二是教材基于“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的化學(xué)觀念組織學(xué)習內(nèi)容。但由于淀粉結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，基于官能團、化學(xué)鍵與反應(yīng)類型認識有機物的一般思路在本節(jié)內(nèi)容上的編排上體現(xiàn)得并不明顯。三是教材遵循由簡單到復(fù)雜的順序安排學(xué)習內(nèi)容。由于多糖是單糖的縮聚產(chǎn)物，故教材先介紹了葡萄糖等小分子物質(zhì)，再依次介紹不同聚合程度的產(chǎn)物，如蔗糖、麥芽糖、淀粉等。教材根據(jù)生物大分子的構(gòu)成規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生從不同層次來認識物質(zhì)，從化學(xué)角度來解釋生物功能，體現(xiàn)了具有化學(xué)學(xué)科特征的認識視角與學(xué)習視角?！疤穷悺钡慕虒W(xué)貫穿初高中，但不是高考考查的重點知識，但承載著重要的育人價值［3］。

三、素養(yǎng)目標

1.教學(xué)目標

（1）了解“甜酒”的制作過程。

（2）認識淀粉的結(jié)構(gòu)，掌握淀粉的典型性質(zhì)，深化對多官能團有機化合物中醛基性質(zhì)的認識。

（3）了解淀粉與葡萄糖的關(guān)系，認識葡萄糖、淀粉在人體內(nèi)的重要生理功能，體會化學(xué)對健康生活的指導(dǎo)意義。

（4）知道淀粉在食品加工等方面的應(yīng)用，能對糖類相關(guān)的社會性議題做出有科學(xué)依據(jù)的判斷、評價，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責任。

2.評價目標

（1）通過對淀粉水解產(chǎn)物的性質(zhì)的預(yù)測，診斷并發(fā)展學(xué)生的類比遷移能力；

（2）通過甜酒轉(zhuǎn)化為糖和酒轉(zhuǎn)化關(guān)系模型的構(gòu)建，發(fā)展學(xué)生對模型的理解和應(yīng)用能力；

（3）通過認識葡萄糖、淀粉在人體內(nèi)的重要生理功能以及討論糖類相關(guān)的社會性議題，診斷并發(fā)展學(xué)生運用已有知識和方法多角度分析問題的能力。

四、基于核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計思路

五、教學(xué)實錄

環(huán)節(jié)一：品嘗“甜酒”

情境一:展示“甜酒”，如圖1和圖2。

圖1 甜酒

圖2 甜酒配料表

圖3 葡萄糖試紙檢測葡萄糖

圖4 酒度計測量乙醇

圖5 淀粉

【任務(wù)一】品嘗“甜酒”和糯米飯，猜測可能含有的物質(zhì)。

【問題1-1】“甜酒”中可能含有什么物質(zhì)？

【學(xué)生】“甜酒”吃起來香甜，有酒味，糯米飯沒有甜味，甜酒中可能含有葡萄糖和乙醇。

【問題1-2】根據(jù)前面我們所學(xué)的知識，如何檢驗葡萄糖和乙醇？

【學(xué)生】用新制的氫氧化銅或銀氨溶液檢驗葡萄糖中的醛基，用灼熱的銅絲或重鉻酸鉀溶液檢驗乙醇中的羥基。

【學(xué)生】葡萄糖中也有羥基，故不能用灼熱的銅絲和重鉻酸鉀溶液檢驗乙醇。

【教師】生活中用葡萄糖的試紙檢驗是否含葡萄糖，用酒度計檢驗果酒中酒精的度數(shù)。

教師演示實驗1:

用葡萄糖試紙（尿糖檢測專用）檢測葡萄糖，用酒度計測量乙醇。

（設(shè)計意圖：通過糯米酒的原料，品嘗煮熟的糯米飯和“甜酒”，對比、判斷甜味物質(zhì)是葡萄糖，而不是淀粉本身，構(gòu)造真實生活情境，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養(yǎng)）

環(huán)節(jié)二：從宏觀和微觀兩個視角認識淀粉。

情境二:播放“甜酒”制作視頻。

【任務(wù)2-1】觀看“甜酒”制作視頻，了解“甜酒”制作流程。

【問題2-1】糯米是怎么產(chǎn)生葡萄糖和酒的呢？

【學(xué)生】糯米通過蒸煮糊化，在酒曲的作用下產(chǎn)生葡萄糖，葡萄糖在酵母菌的作用下產(chǎn)生乙醇。

【任務(wù)2-2】糯米的主要成分為淀粉，了解淀粉的結(jié)構(gòu)。

【素材】展示淀粉圖片。

【學(xué)生】白色的粉末。

【問題2-2】糯米的主要成分為淀粉，淀粉為什么會產(chǎn)生葡萄糖呢（結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，我們就來看一下它的結(jié)構(gòu)）？

【教師】請先畫出葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

【教師】葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有什么官能團？又有什么性質(zhì)呢？

【學(xué)生】含有羥基，可以發(fā)生氧化反應(yīng)，取代反應(yīng)，分子間脫水生成醚。

【教師】前面學(xué)習了乙醇的分子間脫水生成乙醚，動手畫一畫環(huán)狀的葡萄糖單元連接的樣子。

【學(xué)生】草稿紙上畫結(jié)構(gòu)。

【素材】展示淀粉的結(jié)構(gòu)圖片，如圖6。

圖6 直鏈淀粉和支鏈淀粉

圖7 淀粉水解流程圖

【教師】淀粉是由許多個葡萄糖（六碳糖）脫水而成，其中1 號碳上的羥基和4 號碳上的羥基脫水形成α-1，4 糖苷鍵，稱之為直鏈淀粉。除了形成α-1，4 糖苷鍵以外，1 號碳上的羥基和6 號碳上的羥基脫水形成α-1，6糖苷鍵，稱之為支鏈淀粉。

【問題2-3】為什么淀粉的分子式為（C6H10O5）n呢？

【任務(wù)2-3】掌握淀粉水解原理。

【教師】觀察淀粉的結(jié)構(gòu)，看看其中含有什么官能團？可能含有什么性質(zhì)？

【學(xué)生】醇羥基和醚鍵，可以發(fā)生酯化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、消去反應(yīng)。醚鍵在一定條件下會發(fā)生斷裂生成醇。

【教師】淀粉結(jié)構(gòu)中的醚鍵斷裂從而生成葡萄糖。

【問題2-4】寫出淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的化學(xué)方程式。

【問題2-5】寫出葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇的化學(xué)方程式。

（設(shè)計意圖：知道通過分析、推理等方法認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立認知模型）

環(huán)節(jié)三：探究淀粉性質(zhì)

情境三:我們知道了淀粉的結(jié)構(gòu)，那么糯米制甜酒就是在酒曲的催化下破壞了淀粉的糖苷鍵產(chǎn)生了葡萄糖，那么今天老師沒有帶來酒曲，帶來了淀粉酶和稀硫酸，能不能通過淀粉產(chǎn)生葡萄糖呢？

教師演示實驗2:

取兩支試管分別加入2 mL 淀粉溶液，一份加入2 g淀粉酶，另一份加入2 mL稀硫酸加熱。

【任務(wù)3-1】用所學(xué)知識幫助老師判斷淀粉水解程度。

【學(xué)生】預(yù)測可能有三種情況:淀粉未水解；淀粉部分水解；淀粉完全水解。

【問題3-1】淀粉水解了如何檢驗？未水解如何檢驗？

【學(xué)生】水解之后產(chǎn)生的葡萄糖用新制的氫氧化銅或銀氨溶液檢驗，未水解的淀粉可以用碘水檢驗。

【教師】畫出淀粉水解可能流程圖。

【活動3-1】學(xué)生思考交流，動手實驗。

結(jié)論:加了淀粉酶和稀硫酸的淀粉都是部分水解。

【任務(wù)3-2】掌握淀粉水解實驗的關(guān)鍵。

【問題3-2】為什么要調(diào)節(jié)pH 為堿性再加新制的氫氧化銅？可不可以直接加新制的氫氧化銅？能否在淀粉水解液調(diào)至堿性后滴加碘水檢驗淀粉？

【學(xué)生】淀粉溶液中加了稀硫酸水解后稀硫酸過量，會與氫氧化銅反應(yīng)從而干擾葡萄糖的檢驗，碘能與氫氧化鈉反應(yīng)，所以不能在淀粉水解液調(diào)至堿性后滴加碘水檢驗。

【問題3-3】甜酒中糯米水解程度如何呢？

【學(xué)生】向甜酒中加入碘水，碘水變藍。前面已檢測出含有葡萄糖，故甜酒中的糯米也是部分水解。

【任務(wù)3-3】探究不同淀粉與碘的反應(yīng)。

【教師】今天帶來了四種淀粉，是不是遇碘都變成藍色呢？

【活動3-2】學(xué)生自主實驗探究不同淀粉遇碘后的顏色。

學(xué)生實驗3:

分別取2 g 玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、可溶性淀粉于四支試管中（事先準備好放在四支試管中），然后分別滴加1~2 滴碘水，振蕩試管，觀察顏色如圖8。

圖8 滴加碘水后的顏色

圖9 淀粉與碘形成絡(luò)合物示意圖

【問題3-4】不同的淀粉遇碘為什么會變成不同的顏色？

【活動3-3】學(xué)生思考交流。

【素材】直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)并非直線形，而是分子內(nèi)氫鍵使鏈卷曲成螺旋狀，碘分子鉆入螺旋空隙中形成復(fù)合物［4］。當用碘溶液進行檢測淀粉時，直鏈淀粉液呈現(xiàn)深藍色，吸收碘量為19%~20%，而支鏈淀粉與碘接觸時則變?yōu)樽霞t色，吸收碘量為1%。

［設(shè)計意圖：通過科學(xué)探究（提出問題—科學(xué)預(yù)測—進行實驗—得出結(jié)論）的一般思路，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”這一核心素養(yǎng)］

環(huán)節(jié)四：“甜酒”品質(zhì)把控

情境四:四個小組分別展示自制的“甜酒”，分享交流、討論哪組“甜酒”最好吃。

【學(xué)生】第一小組的“甜酒”不甜，第二小組的“甜酒”最好吃，第三小組的“甜酒”酒味太濃，第四小組的“甜酒”有點發(fā)酸。

【教師】為什么四個小組制作的“甜酒”吃起來口感會不一樣呢？與制作過程有什么關(guān)系呢？

【活動4-1】學(xué)生交流后回答。

【學(xué)生】“甜酒”不甜可能是發(fā)酵的時間不夠或者是酒曲放少了，“甜酒”發(fā)酵時間長會導(dǎo)致淀粉水解的葡萄糖繼續(xù)發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇，從而覺得酒味太濃。如果繼續(xù)發(fā)酵乙醇就會在酶的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)化為乙酸，從而導(dǎo)致“甜酒”發(fā)酸影響口感。

【總結(jié)】好吃的“甜酒”應(yīng)該是葡萄糖和乙醇的控制，時間少了糯米水解程度不夠?qū)е隆疤鹁啤辈惶?，時間長了糯米發(fā)酵過度從而太甜，也會讓乙醇發(fā)酵生成乙酸，從而讓“甜酒”發(fā)酸。所以我們要控制糯米的發(fā)酵時間，“甜酒”好了之后我們應(yīng)該放在冰箱冷藏讓它停止發(fā)酵，這樣我們就可以吃上可口的“甜酒”。

（設(shè)計意圖：能對生活中的化學(xué)問題做出正確的判斷，把化學(xué)知識與社會責任感的形成融為一體，體現(xiàn)了化學(xué)課程在幫助學(xué)生形成必備品格和關(guān)鍵能力中所發(fā)揮的作用）

六、教學(xué)反思

本節(jié)課以品嘗“甜酒”為引，引發(fā)學(xué)生思考回答“甜酒”中可能含有哪些物質(zhì)。沿著科學(xué)探究:“提出問題—設(shè)計方案—進行實驗—得出結(jié)論”的一般思路進行探究“甜酒”中的物質(zhì)。通過“甜酒制作視頻”引入本節(jié)課學(xué)習的重點——淀粉。從宏觀感知生活中隨處可見的淀粉到微觀了解淀粉的結(jié)構(gòu)，依據(jù)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，學(xué)習淀粉水解產(chǎn)生葡萄糖的本質(zhì)從而突破這一難點知識?，F(xiàn)場幫助老師判斷淀粉水解程度這一真實情境，通過“提出假設(shè)—設(shè)計方案—驗證假設(shè)—得出結(jié)論”這一探索事物的一般方法掌握淀粉水解程度知識。從而落實“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”這一核心素養(yǎng)。課堂中學(xué)生通過不同淀粉與碘反應(yīng)的現(xiàn)象與學(xué)生已有知識（淀粉遇碘變藍）產(chǎn)生認知沖突，讓學(xué)生了解淀粉遇碘變藍的本質(zhì)。最后通過不同小組展示自釀的“甜酒”提高學(xué)生化學(xué)科學(xué)意識和社會責任。考慮到課堂上時間的關(guān)系對有些知識進行了取舍，比如麥芽糖、多糖、雙糖、單糖的學(xué)習。