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基于化学核心素养的“油脂”教学设计及反思

更新时间:2009-03-28

一、化学核心素养的内涵

目前,《中国学生发展核心素养》已发布,化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”,“变化观念与平衡思想”,“证据推理与模型认知”,“科学探究与创新意识”,“科学态度与社会责任”5个维度。高中化学学科核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分,是高中生综合素质的具体体现,反映了社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求,全面展现了学生通过化学课程学习形成的关键能力和必备品格[1]。素养将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等多方面的要求融为一体,形成完整的体系,体现了化学课程在帮助学生形成未来发展需要的必备品格和关键能力中所发挥的重要作用[2-3]

二、基于化学核心素养的教学设计思路

1.教学背景分析

(1)教学内容分析

Unity3D 中的Coroutine 即协同程序,就像一个线程,占用少量的资源,不过并不是由系统调用,是由程序员调用,但是一经启动后除非调用stop()方法,否则就将一直执行,利用这一特性可以实现NPC 行为,也可以在适当的时机开始特定的行为,以达到实时对应和节省系统资源的目的。结合IEnumerator 的方法在其每一条路径上用yield return 进行返回,从而实现协程的调用,其调用过程在Unity 中大致如图2 所示。

本节课位于人教版选修五的第四章第一节[4],油脂是生命的基础有机化学物质,是人体需要的主要营养素,也是重要的工业原料。其学习内容与人的生命和社会活动息息相关。学生通过对油脂的学习,能够提高科学素养,丰富生活常识。

从知识内在联系来看,本节课是烃的衍生物知识的延续和发展,从单官能团化合物发展到多官能团化合物,从小分子延续和发展到大分子,同时也是第五章合成高分子化合物的前期知识准备,为学习合成高分子作铺垫。根据课程标准,必修2基本营养物质从组成上认识性质过渡到本节课从结构认识性质,突出强调结构决定性质,性质反应结构的基本思想。

习近平总书记的重要讲话,明确提出了把新时代改革开放继续推向前进的目标要求,是一篇马克思主义的纲领性文献。对改革开放最好的纪念,就是深入学习贯彻习近平总书记重要讲话,弘扬改革开放铸就的伟大改革精神,将改革开放进行到底。

(2)学生情况分析

在必修2阶段,学生已经知道油脂的组成,但对油脂的性质只停留在浅显的认知水平,还不能够从结构的角度认识油脂。学生已经学习了酯基、碳碳双键等官能团的性质,具备了由结构预测性质的知识基础。并已建立起研究有机物性质的思维模型,由结构预测性质,再结合化学、物理方法验证猜想的科学探究过程。且具备一定的小组合作、实验探究能力。

2.基于核心素养的教学课时目标

依据化学学科核心素养要求,人教版化学选修五“油脂”的教学课时目标定位如图1所示。

  

图1 基于化学核心素养“油脂”课时目标

3.教学设计流程图

  

图2 教学设计流程图

三、基于化学核心素养的教学实施

1.课前——完成学案第一部分(见图3),回顾以往知识,做好必修与选修知识的衔接。

  

图3 课前学案部分

2.课堂教学

(1)谁是油脂

[问题1]生活中,哪些物质富含油脂?

学生:花生,化妆品,豆油,人的脂肪……

[引导过渡]展示葵花籽油广告,从商家的角度来看,买家会关注食用油的哪些特点?广告里写着“富含亚油酸,亚油酸有助于降低胆固醇,中老年人可经常食用”,那么亚油酸是什么呢?展示亚油酸分子式和结构简式。

2017年,哈电电机签订几内亚苏阿皮蒂4台11.25万千瓦混流式水轮发电机和印尼明古鲁两台11.5万千瓦空冷汽轮发电机项目合同。2018年,相继中标巴西伊利亚和朱比亚EPC改造项目、秘鲁圣加旺Ⅲ两台10.465万千瓦冲击式水轮发电机主机设备合同以及巴基斯坦SK项目。

学生:油脂是高级脂肪酸和甘油形成的酯。

[问题1]超市大减价,一次性买了好多油,储存时应注意什么呢?

视频2:首先新制氢氧化铜悬浊液,后取4支试管,分别加入等体积(1)丙三醇(2)滤液(3)乙醇(4)豆油,再依次加入等体积新制氢氧化铜悬浊液,振荡(见图7),发现(1)(2)试管中液体颜色相近,说明豆油具有酯基能够水解。

[追问1]亚油酸与乙酸有何相同点和不同点呢?

(2)如何买油

西施在男性文化中被塑造成美女的形象,而在女诗人笔下,却凸显其帮助越国实现霸业的不朽功绩。借助对历史的重新评判,诗人也实现了自身的定位。其72岁高龄所作的《琴楼遗稿序》里,还明确提出了女性生存价值的衡量标准:

[问题1]超市里众多品牌种类的食用油,该如何选择?你会考虑哪些因素?

学生:价格,品牌,色泽,气味,工艺,成分……

[问题2]什么是油脂?

式中:m为汽车总质量;vy和vx分别为沿y方向和x方向的速度;Fcr和Fcf为施加到后轮和前轮的侧向力;δf为前轮转向角;Iz为质量惯性矩;ψ为偏航角;lf和lr分别为前后轮和质心之间的距离;l为后轴和前轴之间的距离;αf和αr分别为前后轮的侧滑角.

[设计意图]从生活引入,更易调动学生的学习热情。化学素养“证据推理”要求学生可以通过分析、推理等方法认识研究对象的组成、结构。学生根据老师的黑板提示,仿照必修阶段乙酸乙酯的学习,学习书写油脂的组成与结构,达成必修到选修的自然过渡。

年际校准的目的是清除前两步已经建立的时间序列数据中的不稳定像元,并对持续光亮的像元进行修正,使灯光数据具有跨年度可比性及与传统数据的良好匹配性。根据公式(3),笔者将分3步做时间序列修正。

学生1:相同点是都含有羧基。

学生2:不同点是亚油酸含有碳碳双键,并且碳原子数目要多一些。

[教师总结]将碳数多余十个的羧酸称为高级脂肪酸。按照烃基的不饱和程度进行分类,分为饱和高级脂肪酸和不饱和高级脂肪酸。

[资料1]现代营养学研究表明,含不饱和高级脂肪酸成分多的油脂营养比较高,因为其中的不饱和高级脂肪酸对大脑、心血管、肝脏都有良好的保健作用。尤其是有些脂肪酸是人体不能合成,需要从食物中摄取(亚油酸、麻油酸、花生四烯酸),称之为必需脂肪酸,其中亚油酸最重要,如果有了它,人体就能合成另外2种有机酸。

综上所述,对盐敏感性高血压患者进行联合药物治疗的临床治疗效果显著,因此对高血压患者进行治疗时首先确定患者的疾病类型,在进行对应的药物治疗,能有效的提升治疗效果。

[追问2]从资料中你得到哪些信息?

学生:亚油酸不能人体自身合成,需要食补。

[教师总结]资料不仅解释了广告里的卖点,同时也告诉我们再去买油的时候,选取富含不饱和高级脂肪酸成分多的油更好。此外,还可以根据烃基的种类分类,根据油脂的状态进行分类。

[追问3]常温下,油脂是液态还是固态取决于什么呢?

学生1:与油脂的结构有关。

学生2:液态的油是含较多不饱和脂肪酸成分的甘油酯。

学生3:固态的脂肪是含较多饱和脂肪酸成分的甘油酯。

[问题2]观察提供的实物,总结油脂具有哪些物理性质?

学生1:纯净的油脂无色、无味。

学生2:油脂密度小于水的密度,难溶于水,易溶于有机溶剂。

学生3:粘度较大。

[教师总结]平日见到的食用油是淡黄色的,这是由于其中添加了色素。食用油的生产工艺主要有2种,一种是物理压榨法,另一种是化学萃取法,从食品安全的角度出发,选取物理压榨食用油更好。

测量仪器成本一旦选定就为定值,测量策略成本会随着测量策略的不同而改变,常用的测量策略有盲采样、自适应采样和基于流程的采样;弃真误差成本为原假设为真但检验结果拒绝了原假设引起的成本,纳伪误差成本为原假设为假但检验结果接受了原假设引起的成本。在线检测成本的数学模型为

[追问4]下次再去超市,你会如何选择食用油呢?

学生:工艺—物理压榨;成分—含不饱和高级脂肪酸成分多的油脂;色泽—颜色浅一些;气味—淡淡的香味。

[设计意图]从真实情景中,提炼需要解决的化学问题,激发学生兴趣。让学生体会到油脂的多种分类方式,进一步认识油脂的结构,为后续探究化学性质打下基础。理清油脂的物理性质与如何买油之间的关系,从而落实化学核心素养“科学态度与社会责任”的培养要求,学生会自主的赞赏化学对社会发展的重大贡献。

(3)如何储油

[引导过渡]油脂属于特殊的酯,特殊在:酸指高级脂肪酸,醇指甘油(丙三醇)。

学生:防止变质,放在阴暗,干燥的环境。

[问题2]油脂变质发生的是化学反应,化学性质与物质的结构有关。请根据油脂结构,预测化学性质,预测实验现象,并用所给试剂验证猜想,说明反应类型。

[资料1]试剂:豆油,高锰酸钾溶液,碘水,淀粉溶液,30%NaOH溶液,Mg粉,1mol/LH2SO4,丙三醇,乙醇,新制氢氧化铜悬浊液。

[资料2]一元醇与邻二醇的区别,具有邻二醇结构的化合物均可以使新制氢氧化铜悬浊液变为绛蓝色澄清溶液。

学生:豆油是液态的油脂,含有碳碳双键,可以与氢气发生加成反应。

[追问1]氢气是如何制取的?

学生1:用Mg粉和1mol/LH2SO4制取氢气,发现能发生加成反应,因为液态的豆油凝固了,不饱和的油脂变成了饱和的油脂。(见图4)

学生2:含有碳碳双键,可以与高锰酸钾发生氧化反应,紫色褪去。(见图5)

*本文为国家社会科学基金项目“当代苏格兰小说研究”(编号:13BWW045)和江苏高校优势学科建设工程项目的阶段性成果。

Daniel Gile指出:理解(Comprehension)=语言知识(Knowledge for the language)+言外知识(Extra-Linguistic Knowledge)+分析(Analysis)[5]。语言知识主要指单词量和听说读写能力,言外知识则关乎对不同领域和话题的了解。两种能力相结合有助于译员提升中英文转换的能力,快速组织译文输出,更好地完成口译任务。

学生3:含有碳碳双键,可以与碘发生加成反应。向试管中加入1mL碘水,再滴入3滴淀粉溶液,此时液体变为蓝色,再加入1mL豆油,振荡后蓝色消失。(见图6)

视频1:将10mL食用油,10mL的30%NaOH溶液,6mL的95%乙醇加入到蒸发皿中,加热搅拌,不断有固体析出,停止加热。将配制好的饱和NaCl溶液加入到蒸发皿中,静置,纱布过滤,收集滤液。滤渣定型晾干,得到肥皂块儿(见图8)。

学生5:还可以检验水解产物证明。甘油具有邻二醇结构,如果产物与新制氢氧化铜悬浊液混合出现绛蓝色则说明能发生水解反应。

  

图4 豆油的氢化

  

图5 豆油使高锰酸钾褪色

  

图6 豆油与碘水(含淀粉)反应

[追问2]绛蓝色是哪一种蓝色?

学生:不知道,但是可以用所给试剂丙三醇与新制氢氧化铜悬浊液混合,制造绛蓝色溶液作对比。

[追问3]信息中没有说明一元醇与新制氢氧化铜悬浊液混合后的现象是否与绛蓝色雷同,所以为了严谨我们是否可以再加一组对比?

学生:将乙醇与新制氢氧化铜悬浊液混合,用来作对比。

有时候,聚光灯落到谁身上,根本难以预料。近来我最记挂的新闻主角,是被称作“发际线男孩”的房产中介小吴。今年八月,小吴被路边理发店坑了,那个“托尼老师”只是修了修他的发际线、鬓角和眉毛,却开口要四万元。小吴长得本就有些喜感,在电视节目上倾诉委屈的样子更是惹人发笑,他的委屈脸被做成了各色表情包,一张皱着眉毛的最火,还派生出个恶搞词汇,叫“眉有办法”。于是很快,小吴有了新的烦恼:他的微博粉丝蹭蹭涨到十几万,可是宝宝只想安安静静做个中介,不想当网红啊。

[引导]如果追求严谨,我们还可以继续添加一组对比实验,将豆油直接与新制氢氧化铜悬浊液混合。

[教师总结]综上,为了验证豆油能够水解,依据实验的严谨性,可以作4个试管实验作对比(见图7)。

  

图7 4个试管对比实验

  

图8 自制肥皂

[播放视频]播放提前录制的实验视频:视频1《豆油碱性条件下水解制皂》,视频2《水解产物的检验》。

学生4:豆油属于酯类物质,酸性或碱性条件下能发生水解反应。可以通过观察产物中油层是否减少来验证猜想。

[问题3]请根据提示写出油脂的结构简式。

[总结]豆油含有酯基和碳碳双键,可以发生水解反应和加成反应。

[练习1]以油酸甘油酯为例,写出与H2的加成反应方程式。

[练习2]以硬油酸甘油酯为例,分别写出在酸性和碱性条件下的水解反应方程式。

[总结]在工业中,液态的油转变为半固态的脂肪的过程是油脂的氢化(硬化)。

也许是动作太快,等这一切结束时,周教授几个还张着大嘴愣怔着。只有可蔓不惊不慌,正像一个长官似地在那教训一个长着娃娃脸的八路军。可蔓拍着娃娃兵的帽子说,是不是新兵蛋子嘛,怎么连驳壳枪都不会打嘛,要平端着打知道不?

[资料3]植物油中的不饱和脂肪酸可经催化制成饱和脂肪酸。此过程中,分子结构发生变化,生成了反式脂肪酸。

[问题3]油脂的氢化在工业生产中有何优势和劣势?

学生1:优点是固态便于运输和储存并且氢化油性质相对稳定,能延长保质期。

学生2:缺点是长期食用,对身体不好。

[资料4]在微生物的作用下,食用油经一系列作用生成具有臭味的酮,甚至会产生黄曲霉毒素(其毒性超过眼镜蛇的毒汁)。长期食用变质油对人体健康有害,轻者呕吐、腹泻,重者能引起肝脏肿大,引起各种炎症。

通过图2信息可确定,工程信息评估框架主要包括移民生产水平评估、生活水平评估、基础设施评估、移民满意度评估、后续发展评估及资金拨付评估6项内容。其中,移民生产水平评估主要包括对水库周围乡镇村民土地资产、固定资产、劳动力信息包括就业情况等信息评估。

[总结]食用油的储存要注意避光避热,使用后要密封好放置,不与空气接触。

[设计意图]从真实情景中,提炼需要解决的化学问题,激发学生“社会责任感”。引导学生应用研究有机化合物的思维模型,由结构预测化学性质,从宏观和微观相结合的视角分析问题。通过教学帮助学生理解油脂的化学性质与如何储油之间的关系。 基于证据的“科学探究”油脂的化学性质,培养学生“证据推理”能力。强调对比实验的重要性与实验试剂添加顺序及量的不同可能会对实验结果有所影响。展示油脂的工业应用,培养学生对事物评价的客观性。

(4)如何变废为宝

[问题1]变质油能否被再利用呢?

学生:碱性水解制肥皂。

[资料1]制生物柴油的简易流程图。

[总结]碱性水解制皂,酸性水解制生物柴油,还可以制航空油,润滑油,选矿药剂等。

[资料2]国外废油的处理方法。

[教师总结]本节课围绕着4个问题展开学习:谁是油脂,如何买油,如何储油,如何废油再利用,4个问题来源于生活,而答案与油脂的组成,结构,物理性质,化学性质有关,问题来源于生活,答案来源于化学知识,化学与生活息息相关。

[设计意图]从真实情景中提炼需要解决的化学问题,通过教学帮助学生明白油脂化学性质的应用与如何利用变质油之间的关系。展示基于油脂性质在工业上的应用,引导学生学习废物利用,变废为宝的理念,激发社会责任感,培养学生爱国主义情操。

四、教学课后反思

1.注重培养学生的化学核心素养

素养将化学知识与技能的学习、化学思想观念的建构、科学探究与问题解决能力的发展、创新意识和社会责任感的形成等多方面的要求融为一体[2]

学生在学习本节课之前已经学习了乙酸乙酯等小分子酯类物质的水解反应,物质“微观”的结构决定“宏观”的性质,本节课依据学生的认知发展规律,考查学生的“模型认知”能力,要求学生根据提示书写油脂结构简式,进而根据官能团预测化学性质。有意培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。反应物相同,反应条件不同,产物就不同,油脂在酸性和碱性条件下的水解产物并不相同。并且酸性条件下,发生的反应存在平衡,学生会在其中感受到“变化”与“平衡”。通过实验探究,培养学生“证据推理”的“科学探究”精神。通过工业生产和生活中的化学,激发学生对生活的热爱。通过买油,储油,废油变宝等生活问题的解决,让学生感受到生活与化学知识紧密相连,自己有“责任”借助“科学”之手提高人类生活品质。

2.情景问题来源于生活,激发学生学习热情

本节课在落实油脂知识点的同时还注重渗透了油脂相关性质的学科价值,设置生活情景与素材,为学生搭建学习的阶梯。从真实情景中,提炼需要解决的化学问题(油脂是什么,如何买油,如何储油,如何利用废油),全程围绕油脂展开学习,并且问题提出的顺序符合学生认知发展,学生学习的积极性很高。在探究性实验中不断以有价值的问题链进行驱动,学生逐步优化对比的理念,并完善控制量的思想意识。

3.将生活与教材完美融合

本节课所关注的化学知识是油脂的组成、结构、分类、物理性质、化学性质。整节课围绕4个问题(油脂是什么,如何买油,如何储油,如何利用废油)展开学习。二者在逻辑上相对应,油脂的分类,油脂的物理性质与如何买油之间存在联系,油脂的结构、组成、化学性质与如何储油之间存在联系,油脂性质的应用与如何利用变质油之间存在着联系。抛出生活情景问题,并且在课堂中解决问题,而这些问题的答案就是本节课知识上的重点,让学生充分体会到化学来源于生活,本节课的教学效果很好。

参考文献

[1] 周业虹.浅谈学科核心素养视角下的高中化学教学策略[J].中国考试,2017(2):47-51

[2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(送审稿)[M].北京:人民教育出版社,2017

[3] 吴星.对高中化学核心素养的认识[J].化学教学,2017(5):3-7

[4] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·有机化学基础(2版)[M].北京:人民教育出版社,2007

 
孙彤
《化学教与学》 2018年第05期
《化学教与学》2018年第05期文献

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