翁華怡 王文
[摘 要]綜合實踐活動是國家義務教育和普通高中課程方案規定的必修課程。以《著色劑、發色劑——使食品色澤更誘人》一課的教學為例,由高點擊量的網絡視頻切入,針對天然色素開展綜合實踐活動?;顒舆^程中,學生自主查閱資料,確定研究方向,設計研究方案,最后通過系列實驗,探究了玫瑰花紅色素的穩定性和著色能力。通過綜合實踐活動,學生形成了在實踐操作中學習的意識,提高了綜合解決問題的能力。
[關鍵詞]綜合實踐活動;網紅;玫瑰花紅色素
[中圖分類號] G633.8 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058(2018)26-0060-03
在蘇教版《化學與生活》專題二第三單元《著色劑、發色劑——使食品色澤更誘人》的教學過程中,學生對色素特別感興趣,因為色素與生活息息相關。教師在課堂上播放了某微博點贊總量達20萬的視頻,視頻中某網紅用從紫色葡萄皮中提取的色素染布,為自己做了一條葡萄紫色的連衣裙。觀看完視頻后,學生興趣高漲,提出了各種問題。教師適時表揚學生善于發現和提出問題,并指導學生將問題轉化為研究課題,開展相關主題的綜合實踐活動,體驗研究的過程與方法。
綜合實踐活動是國家義務教育和普通高中課程方案規定的必修課程,與學科課程并列設置,是基礎教育課程體系的重要組成部分。綜合實踐活動強調從學生的真實生活和發展需要出發,選擇并確定活動主題,著力引導學生綜合運用各學科課程所學知識,認識、分析、解決生活中的真實問題,提高學生的核心素養。
一、綜合實踐活動主題的確定
綜合實踐活動初期,學生不清楚研究的方向和內涵,不知道如何來計劃和安排這種形式的學習,所以在開始階段教師的指導尤為重要。首先,教師要尊重學生的自主選擇;其次,教師要善于引導學生圍繞活動主題,從特定角度切入,分析論證研究的意義、方法、可行性和合理性;最后,引導學生科學規劃整個綜合實踐活動過程,制訂具體活動目標及任務。
學生查閱整理資料得知,從葡萄皮中提取的色素為天然色素,屬于花青素類色素。花青素主要存在于植物的花瓣和果實中,使植物呈現明亮的顏色,類似的還有天竺葵色素、飛燕草色素、玫瑰花紅色素等。為了便于取材,學生選擇研究顏色鮮艷,香味濃郁,在食品、化妝品等生活物品中應用廣泛的玫瑰花紅色素。
玫瑰花紅色素可以探究的性質很多,究竟要探究什么,需要學生進行討論、篩選和整合。學生基于已有的知識儲備和困惑,決定探究玫瑰花紅色素的穩定性和著色能力。
教師引導學生思考從哪些方面進行細化研究。一方面,可以結合生活常識提出研究主題;另一方面,引導學生查閱資料,結合實驗室現有條件進行甄選。同時將大課題分解為若干小課題,組建課題組。課題組是進行綜合實踐活動的基本單位,由學生自主選擇、自由組合。組內和組間的交流和討論,可以促進課題的時間安排、責任分工、實施方法和路徑選擇更加務實和有效,不斷優化完善方案。
二、綜合實踐活動過程
綜合實踐活動注重實踐,這與化學核心素養中的“科學探究與創新意識”不謀而合,而實驗探究是科學探究的重要途徑。生動、鮮明、直觀的實驗現象以及意想不到的實驗事實和實驗結果,能有效激發學生的探究欲望,促進學生更深刻、全面地思考和探究問題。
1.玫瑰花紅色素的提取
[實驗1]取新鮮的玫瑰花瓣,撕成碎片放入保鮮袋,擠入檸檬汁,碾碎。隨后用潤濕的紗布包裹,擠出汁液,過濾待用。
[小結]學生通過查閱文獻資料,了解到該色素易溶于水、乙醇、鹽酸、檸檬酸等極性溶劑。日常食用的檸檬富含檸檬酸,有利于玫瑰花紅色素的提取。該實驗操作簡便、實踐性與重現性強?;瘜W來源于生活,引導學生用生活中常見的物質設計實驗,可提高學生學以致用的能力。
2.玫瑰花紅色素穩定性探究
(1)pH對玫瑰花紅色素的影響
[實驗2]用鹽酸和氫氧化鈉配制pH為1~14的溶液,各取2mL于青霉素瓶中,分別加入10滴提取好的玫瑰花紅色素,觀察顏色變化情況。
[小結] pH對玫瑰花紅色素影響較為明顯:在酸性環境下,玫瑰花紅色素更為穩定,并且pH越小,顏色越鮮艷;堿性環境對玫瑰花紅色素具有破壞作用。因此,玫瑰花紅色素更適宜在酸性環境中使用和保存。
(2)溫度對玫瑰花紅色素的影響
[實驗3]取相同體積的玫瑰花紅色素,分別置于40℃、50℃、60℃、80℃、100℃的恒溫烘箱中保溫1h,觀察顏色的變化情況。
[小結]隨著溫度的升高,玫瑰花紅色素溶液無明顯顏色變化,表明該色素具有較好的耐熱性,可以在食品加工過程中承受一般的熱處理。
(3)常用添加劑對玫瑰花紅色素的影響
[實驗4]取6份相同體積的玫瑰花紅色素,分別加入常用食品添加劑:食鹽、蔗糖、淀粉、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、沒食子酸等,觀察色素顏色的變化。其中防腐劑苯甲酸鈉、山梨酸鉀、沒食子酸均以國標允許的最大值(1g/1kg)加入。
[小結]各種食品添加劑的加入對玫瑰花紅色素的色、味影響較小,其中蔗糖的加入使得玫瑰花紅色素提取液的清香更為濃郁。值得注意的是,隨著食鹽加入量的增大,玫瑰花紅色素顏色逐漸加深。
(4)氧化劑、還原劑對玫瑰花紅色素的影響
[實驗5]取6份相同體積的玫瑰花紅色素,分別加入不同的氧化劑或還原劑:H2O2、KMnO4、新制氯水、Na2S2O3、Vc、Na2SO3,觀察色素顏色的變化情況。
[小結]加入三種氧化劑后,玫瑰花紅色素均褪色,而加入還原劑后,大多能保持原來的顏色,表明該色素耐氧化性差。通過查閱文獻資料發現,這與其結構有關。玫瑰花紅色素屬于花青素類色素,而花青素的發色基團中有不飽和雙鍵,具有還原性。因此,玫瑰花紅色素具有一定的保健功能,利用其還原性可以清除人體內的自由基,這是人工色素難以比擬的。據文獻表明,花青素能和亞硫酸鹽發生加成或縮合反應,生成另一種無色的化合物,使之褪色。因此玫瑰花紅色素更適宜在還原性環境中使用,同時應避免與亞硫酸鹽共用。
3.玫瑰花紅色素著色力探究
(1)不同基質對玫瑰花紅色素著色力的影響
[實驗6]將濾紙、吸油紙、紗布、化妝棉浸入相同體積的玫瑰花紅色素,晾干。樣品放在室內保存,觀察顏色變化情況。
[小結]玫瑰花紅色素在不同基質上都有較好的著色力,并在短時間內具有較好的色牢度。但隨著時間的推移,色素會逐漸被氧化而引起褪色,因此玫瑰花紅色素在食品加工過程中應避免長時間存放。
(2)光照對玫瑰花紅色素著色力的影響
[實驗7]將兩份紗布同時浸入相同體積的玫瑰花紅色素中,一小時后取出,一份放在室外陽光下暴曬,另一份置于室內避光保存,作為參照。
[小結]短時間內,光照對玫瑰花紅色素的影響并不大,表明該色素耐光性較好。但長時間照射,紫外線也會加速色素的分解??傮w而言,在食品加工生產中無須避光生產,符合實用要求。
(3)水洗對玫瑰花紅色素著色力的影響
[實驗8]取兩份相同體積的玫瑰花紅色素,其中一份加入1g食鹽,混合均勻后將兩份紗布分別浸入不同提取液中一小時,取出晾干,進行多次水洗,觀察顏色變化情況。
[小結]前3次水洗使玫瑰花紅色素嚴重褪色,之后的水洗對色素影響較小,由此可見,玫瑰花紅色素更適宜用于食品、化妝品的加工,不適宜用于染布等工藝。
(4)金屬離子對玫瑰花紅色素著色力的影響
[實驗9]取相同體積的玫瑰花紅色素,分別加入Na+、Ca2+、Al3+、Cu2+、Fe3+,觀察顏色變化情況。
[小結] 雖然Na+、Ca2+對玫瑰花紅色素影響較小,但NaCl和CaCl2會使色素顏色加深,因為溶液中Cl-濃度的增加,有利于氯化物黃鋅鹽朝生成的方向發展。Al3+對色素具有增色效應,而Cu2+、Fe3+對色素具有破壞作用。因此,玫瑰花紅色素在使用過程中應注意金屬離子的影響。
三、綜合實踐活動后的反思
在綜合實踐活動過程中,教師要進行有效指導,成為學生活動的組織者、參與者和促進者。在活動準備階段,教師要充分結合學生經驗,挖掘學生學習生活中的熱點問題,如利用學生喜聞樂見的網絡資源,為學生提供選擇活動主題以及提出問題的機會。
在活動實施階段,教師要側重方法的指導。首先,教師要幫助學生找到合適的實踐方式。例如,探究玫瑰花紅色素穩定性和著色力時,引導學生討論分析,最終選擇了文獻查閱及實驗探究的活動方式。其次,教師要引導學生采用合適的實驗方法。例如,影響玫瑰花紅色素穩定性和著色力的因素有很多,引導學生采用控制變量法,通過對比實驗,進行有目的的探究。最后,教師要指導學生及時記錄實驗結果,并對多組實驗數據進行整合,形成完整的實驗報告。
活動過程中,教師還要及時捕捉活動中學生動態生成的問題,組織學生就問題展開討論,向著縱深方向不斷深入,使綜合實踐課程形成體系。如探究玫瑰花紅色素在不同pH環境下的顯色情況,學生在實驗中發現玫瑰花紅色素在酸堿環境下的顏色變化具有可逆性。教師引導學生思考玫瑰花紅色素是否可用作酸堿指示劑,這可作為新的課題進行后續研究。
在交流階段,教師應引導學生采用多種形式呈現探究結果,如圖表、視頻等。同時,教師應鼓勵學生相互交流,對活動過程和結果進行梳理。最后,教師還應啟發學生對實踐活動進行多角度反思。如,在這次課題研究活動中還有哪些需要改進的地方?通過這次課題研究,你學到了哪些新知識、新技能?如果下一次由你來主持一個課題,應該怎樣組織研究活動?在這次課題研究活動中,你獲得了哪些對生產生活有意義的結論?這樣的反思過程會促進學生在一系列具體、繁雜的研究活動之后,冷靜地審視自己的興趣點、關注點和對未來發展的期望。
總之,綜合實踐活動課程對教師的專業要求較高,教師需要參與多種形式的培訓和教研活動,以增加交流的機會和平臺,實現自我學習和成長。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2017.
[2] 中華人民共和國教育部.中小學綜合實踐活動課程指導綱要[M].北京:人民教育出版,2017.
[3] 俞真蓉. 由“紫薯包變綠色”設計的一堂化學選修課[J]. 中學化學教學參考,2015(9):28-29.
(責任編輯 羅 艷)