真實性問題情境的設(shè)計、實施與策略
——以“油脂”教學(xué)為例

汪杰英

(浙江省杭州市第十四中學(xué))

2020年修訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“以發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨” “重視開展‘素養(yǎng)為本’的教學(xué)”。素養(yǎng)就是運用知識解決問題的能力,這里的“問題”是指超越學(xué)校場景的真實性問題情境。當(dāng)前去境脈化的學(xué)校教育致使學(xué)生獲得的知識大部分是惰性的,不具備可遷移性。造成惰性知識的原因可以歸結(jié)為教學(xué)過程未能激發(fā)和保持學(xué)生解決問題的動機,未能讓學(xué)生經(jīng)歷完整的問題解決過程和建立基于理解的位置記憶。

因此,對于核心素養(yǎng)取向的化學(xué)教學(xué)來說,設(shè)計真實的化學(xué)知識的建構(gòu)和遷移情境尤為重要。人教2019版必修第二冊第七章有機化合物中的基本營養(yǎng)物質(zhì)這節(jié)內(nèi)容體現(xiàn)的是化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活方面的應(yīng)用價值。營養(yǎng)物質(zhì)與我們的每日生活密切相關(guān),本節(jié)課以“油脂”為例,從生活中的真實情境入手,產(chǎn)生認(rèn)知沖突,引發(fā)問題,運用“證據(jù)推理”,進(jìn)行“微觀探析”,達(dá)成“宏觀辨識”,最后形成解決新問題的“模型認(rèn)知”。

圖1 基于真實性問題情境的認(rèn)知模型

1.真實性問題情境的設(shè)計

1.1 衡量真實性問題情境設(shè)計質(zhì)量的四個維度

問題情境就是將問題蘊含于特定的場合(環(huán)境)之中,當(dāng)學(xué)生面臨這種特定場合時,根據(jù)已有的知識或經(jīng)驗不能加以解釋,導(dǎo)致認(rèn)知失衡,從而產(chǎn)生困惑,且又急于消除這種困惑的一種心理狀態(tài)。教學(xué)設(shè)計是把知識轉(zhuǎn)化為問題,將問題融合于情境之中(知識的“溶解”);一節(jié)好課,就是由一連串有價值的有效問題組成的。

表1 衡量真實性問題情境設(shè)計質(zhì)量的四個維度

只有符合上述四個維度的問題情境才具有真實性,才能激發(fā)和保持學(xué)生解決問題的動機,才能讓學(xué)生經(jīng)歷完整的問題解決過程,建立基于理解的位置記憶。本節(jié)課以“從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析和解決有機化合物在生活中的重要應(yīng)用”為目標(biāo),通過多個真實性情境的推動,引發(fā)真實性問題串,通過學(xué)生思考、交流、實驗探究、歸納等活動實現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)的達(dá)成。

1.2 真實性情境與真實性問題串的遞進(jìn)設(shè)計

在課堂教學(xué)設(shè)計中,教師創(chuàng)設(shè)一系列真實性情境,產(chǎn)生螺旋上升的問題串,每個真實情境搭建一個問題臺階,讓學(xué)生逐層解答,拾級而上,最終達(dá)到解決問題的教學(xué)目標(biāo)。每個真實性情境都需要具有一定的驅(qū)動性,問題與問題之間具有緊密的關(guān)聯(lián)性,問題的解決過程能展現(xiàn)和揭示有意義的學(xué)習(xí)過程,同時積極滲透科學(xué)思想與研究方法。

“基本營養(yǎng)物質(zhì)——油脂”這節(jié)課圍繞四個問題展開:如何挑選植物油?如何區(qū)分動物奶油和植物奶油?如何鑒別“新油”和“老油”?如何清洗沾有油污的試管?分別對這四個問題層層遞進(jìn)探究,構(gòu)建化學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)知模型:結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→應(yīng)用,提高學(xué)生宏觀辨識和微觀探析相結(jié)合的核心素養(yǎng),并能對與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題作出正確的價值判斷。

表2 “油脂”一課真實性情境和真實性問題串的遞進(jìn)設(shè)計

2.課堂真實性情境與問題串實錄

問題1:如何挑選植物油?

超市里不斷出現(xiàn)的新型功能性食用植物油真的像宣傳的那么好嗎?

情境1：呈現(xiàn)超市植物油貨架圖片。

圖2 超市植物油貨架

教師設(shè)疑：在生活中,每家每戶都要購買植物油。這么多品種,如何選擇?你會選嗎?

情境2：呈現(xiàn)植物油的脂肪酸含量和適合的烹飪方式。

表3 植物油的脂肪含量和適合的烹飪方式

教師提問：請仔細(xì)觀察這張表格,飽和程度不同的油脂與相應(yīng)的烹飪方式之間存在怎樣的關(guān)系?

情境3：中鏈脂肪酸(8～10個碳的脂肪酸)相比較于長鏈脂肪酸(12個碳以上)代謝更高速。椰子油含有一定量的中鏈脂肪酸,因此很多商家宣稱椰子油是一種非常健康的植物油,可以長期食用。你認(rèn)為這是真的嗎?

圖3 椰子油中飽和脂肪酸組成

問題2:如何區(qū)分動物奶油和植物奶油?

情境1：呈現(xiàn)花生醬、奶茶、咖啡配料表。

圖4 花生醬、奶茶、咖啡配料表

教師提問：在花生醬、奶茶、咖啡等食物配料中含有同一成分——氫化植物油。什么是氫化植物油?

情境2：市售有兩種奶油,一種是動物奶油,一種是植物奶油。兩者有何區(qū)別呢?

動物奶油和植物奶油的區(qū)別:

奶油(動物奶油):是將牛乳中的脂肪成分經(jīng)過提煉濃縮而得到的動物油脂產(chǎn)品。熔化溫度在30℃左右,具有濃郁的奶香,含有豐富的脂溶性維生素。成本高,不易保存。

人造奶油(植物奶油):是以氫化植物油和植物油為主要原料,加入水、乳制品、乳化劑、防腐劑、抗氧化劑、香精、色素、維生素等物質(zhì)生產(chǎn)出來的。成本低,不易變質(zhì)。

教師設(shè)疑：如何區(qū)分蛋糕上的奶油是動物奶油還是植物奶油?

情境3：區(qū)分動物奶油和植物奶油的實驗方法(播放視頻)。

教師提問：根據(jù)視頻歸納區(qū)分動物奶油和植物奶油的方法。

問題3:如何鑒別“新油”和“老油”?

情境1：呈現(xiàn)兩瓶植物油(植物油1和植物油2),一瓶是新買的油,一瓶是兩年前買的油。

圖5 植物油1和植物油2

教師設(shè)疑：如何鑒別“新油”和“老油”?“新油”和“老油”組成和結(jié)構(gòu)上有哪些差異?

實驗探究1：有哪些實驗方法可以檢驗碳碳雙鍵?

學(xué)生設(shè)計方案并完成實驗:

圖6 植物油中碳碳雙鍵的檢驗

情境2：食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油感官要求。

表4 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油感官要求

實驗探究2：看一看、聞一聞植物油1和植物油2,區(qū)分“新油”和“老油”。

教師提問：上述是用物理方法進(jìn)行區(qū)別,化學(xué)方法如何區(qū)別呢?

情境3：食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油理化指標(biāo)。

表5 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)植物油理化指標(biāo)

過氧化值是指100 g油脂中所含的過氧化物,在酸性環(huán)境下與碘化鉀作用時析出碘的克數(shù),單位為g/100 g。過氧化值反映了油脂氧化酸敗的程度。

教師講解：酸價和過氧化值可以用試紙測量。

圖7 食用油酸價和過氧化值速測試紙

實驗探究3：分別用試紙測量植物油1和植物油2的酸價和過氧化值,讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)。

表6 植物油1和植物油2的酸價和過氧化值

問題4:如何清洗沾有油污的試管?

情境1：試管內(nèi)壁上沾有油脂的試管。

圖8 內(nèi)壁沾有油脂的試管

教師提問：從油脂的結(jié)構(gòu)出發(fā),分析去除油污有哪些方法?

實驗探究4：在沾有油污的試管內(nèi)加入少量純堿溶液,用酒精燈加熱試管后,振蕩,觀察現(xiàn)象。

3.真實性問題情境教學(xué)的策略

3.1 提供解決問題所需的證據(jù)

2020年修訂的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“具有證據(jù)意識,能基于證據(jù)對物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及其變化提出可能的假設(shè),通過分析推理加以證實或證偽;建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。”真實性情境不僅能產(chǎn)生認(rèn)知沖突,引發(fā)問題,還能為解決問題提供證據(jù)。需要指出的是,“真實性”情境不等同于“真實”情境,真實性情境更適合課堂教學(xué)實際。真實性情境可以借助圖片、表格、文字描述、視頻、實驗等方式創(chuàng)設(shè)。

3.2 精心設(shè)計實驗探究活動

著名物理學(xué)家密立根說過:“科學(xué)是在用理論和實驗這兩只腳前進(jìn)的。有時是這只腳先邁出一步,有時是另一只腳先邁出一步,但是前進(jìn)要靠兩只腳……”。同樣地,化學(xué)教學(xué)也離不開實驗和理論,兩者不可偏廢。實驗是解決問題最真實的情境,并且為理論提供最可靠的證據(jù)。

3.3 強化課后延伸學(xué)習(xí)

學(xué)科知識只是形成學(xué)科素養(yǎng)的載體,學(xué)科活動才是形成學(xué)科素養(yǎng)的渠道。一切知識,惟有成為學(xué)生探究與實踐對象的時候,其學(xué)習(xí)過程才有可能成為素養(yǎng)發(fā)展的過程。教學(xué)中引入真實性問題情境,與現(xiàn)實世界相關(guān)聯(lián),充分喚起學(xué)生的生活體驗,從而獲得更加高位的理解,具有很強的遷移性,能解決更大范圍內(nèi)的問題。將課堂所學(xué)知識,應(yīng)用于實際生活中,不僅能提高學(xué)生解決真實問題的能力,還能讓學(xué)生體會化學(xué)知識的應(yīng)用價值,增進(jìn)學(xué)生對知識和方法的理解。