高三复习课的整合式教学设计——以“葡萄糖及其衍生物”为例

徐炳锋 何双安

（1浙江省杭州市富阳区第二中学 浙江杭州 311400；2浙江省杭州市富阳区教研室 浙江杭州 311400）

高三复习课的整合式教学设计
——以“葡萄糖及其衍生物”为例

徐炳锋1何双安2

（1浙江省杭州市富阳区第二中学 浙江杭州 311400；2浙江省杭州市富阳区教研室 浙江杭州 311400）

以“葡萄糖及其衍生物”整合式教学设计为例，阐述了高三复习课整合式设计的基本要素。认为其在提升学生对复习课的学习情趣，提高知识迁移转化能力，能发挥较好的作用。

复习；整合；教学设计

高考化学总复习主要包括两个方面。一是对过去已学过的零星、分散的化学知识进行归纳、梳理、加工，使之条理化、系统化；二是要求学生学会迁移、形成应用化学原理解释或解决实际问题的能力，也就是提升学生的能力品质。如果说一轮复习侧重于知识点落实，跨度较小。那么，二轮复习的主要任务应该在系统把握整体知识的基础上，培养学生综合灵活运用知识的学科能力。因此，二轮复习采用整合式设计有它的价值所在。

“葡萄糖及其衍生物”是笔者开设的一堂公开课。这堂课针对高三二轮复习进行了整合性设计。

一、复习课整合式设计的基本要素

所谓“整合”，是指由系统的整体性及其系统核心的统摄、凝聚作用而导致的使若干相关部分或因素合成为一个新的统一整体的建构、序化过程。整合思想渗透在教学中，笔者认为，就是对教材中出现的相互包容、渗透的知识点进行整合，系统归纳，有助于学生的认识朝着多角度方向发展，提高学生知识的迁移转化能力。

1．整合式设计要明确一个统整的核心

围绕一个系统的核心，从结构、性质、用途、现象出发，对其进行头脑风暴式的分析，寻找关联点。并以此构建其内在的逻辑联系和组织的过程。如选择“葡萄糖”这个重要有机物作为整合设计的一个系统核心，基于以下几个理由。

（1）葡萄糖与能量有关：葡萄糖是一种重要的营养物质，是人类生命活动所需的重要能源之一。

（2）葡萄糖可形成许多衍生物：如葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。

（3）葡萄糖性质与氧化还原理论有关：它的分子结构中含有醛基，既有还原性又有氧化性。

（4）葡萄糖应用与电化学原理有关：微生物燃料电池的应用。

（5）葡萄糖与环境保护有关：涉及污水处理原理。

将这些关联点进行整合，从而形成课堂学习内容的基本框架（见图1）。

图1 葡萄糖复习的知识结构

2．整合式设计要回归学生的生活世界

整合式设计不是将各知识点的简单拼盘，而是突出学科知识结构的基本和核心的内容，强调各知识之间的内在联系，培养学生获取知识、综合运用知识的能力，强调学以致用。只有与实际生产、生活相联系，具有真实性才是有意义的整合。所以，在问题设计或习题选择时要关注化学情境的真实性，以葡萄糖在生产、生活中的应用展开。

3．整合式设计要融合学科思想方法

化学概念、知识、原理都有其自身的逻辑特点，只有把化学学科丰富的知识内容精简为一系列化学学科思想方法，如辩证思想（量变与质变、对立与统一、内因与外因）、守恒思想、分类与比较、动态平衡与守恒、定性与定量结合、转化思想等。才更有助于学生在深度思维水平之上进行学习。因此，在整合式设计时，教师通过对学科思想方法的深刻理解与感悟，把学科中最精华和本质的东西融合在教学案例中，学生在学习中应用、体会与领悟，不仅能够有效提高课堂复习效率，还能促进迁移，培养学生创新能力。

二、“葡萄糖及其衍生物”复习课整合式设计

1．呈现一个生活实例，体现性质反映结构的思想

教师引入1：展示从超市买来的葡萄糖。请学生书写葡萄糖的分子式及结构简式。

教师引入2：展示从超市买来的内酯豆腐。

［信息］葡萄糖被氧化后生成葡萄糖酸，形成内酯（具有六元环酯结构）。葡萄糖酸内酯简称GDL。是一种食品添加剂，在超市中见到的内酯豆腐就是用它点成的。方法是把GDL和CaSO4（或其他凝固剂）按1∶3—2∶3配比混合使用。用它点出的豆腐更加细嫩，营养价值也高。

［学生活动］书写葡萄糖酸形成六元环内酯的化学方程式，体会葡萄糖的多羟基特点。

2．提供工业生产情境，渗透条件控制与选择思想

教师引入3：随着人民生活水平的提高，食品添加剂的需求量将大幅度地增加，作为食品添加剂、医疗药物及其他医药、化工原料的葡萄糖酸盐的需求量将不断地增加。因此，将葡萄糖成功地转化为葡萄糖酸并且广泛地应用于生产是很有意义的。就目前而言，葡萄糖酸的生产方法主要有三种：生物化学法、化学法和电化学法。下面我们一起来探讨下用电化学法制备葡萄糖酸。

［信息］工业上采用电解氧化葡萄糖制取葡萄糖酸，在工艺条件合适时，具有选择性好、产品纯度及产率高等特点。

本实验采用Br2作为氧化剂。氧化剂不能太弱也不能太强。具体方法：在酸性条件下，把含有90．1g葡萄糖的500mL溶液与13．1g溴化钠混合均匀后，设置搅拌477r/min，恒定电流0．7A，温度55℃，设置完毕后，开启工作键用惰性电极进行电解，3小时后停止。

［问题1］上述电解过程中两极的电极反应方程式是什么？

［学生］阳极：2Br-2e-=Br2，阴极：

［学生疑问］氧化剂选择为什么不能太弱也不能太强？

［教师］（及时地肯定学生提的问题。然后组织学生进行小组讨论）。

［小结］若氧化性太弱，有可能不能将葡萄糖氧化；若氧化性太强，有可能把葡萄糖氧化成二氧化碳。这样就得不到葡萄糖酸了。

［问题2］已知BrO-的氧化性远强于Br2，则电解质溶液能否选择碱性，为什么？

［学生］溴单质在碱性条件下，会转变成BrO-。

［教师］很好，你们觉得还有什么问题吗？

［学生疑问］为什么要用电化学的方法制取葡萄糖酸，而不用其他方法（化学法，生物化学法）制备葡萄糖酸？

点评：学生能提出这个问题，说明已经慢慢地进入了深度思考的阶段了。已经开始运用比较的方法去选择和优化工艺流程。教师随即组织学生讨论。

［学生总结］一般情况下，工艺流程的优化除了要考虑经济，产品的纯度之外，还要考虑的就是环境问题，该工艺在工业化生产中除阴极向外排放无害的氢气以外不向外界排放任何废水废渣，是名副其实的绿色化工，有巨大的社会效益。

教师引入4：工业上生产出大量的葡萄糖酸，可以用于制备各种葡萄糖酸盐，葡萄糖酸盐在我们日常生活中的用途是非常广泛的（理论联系实际）。

［幻灯片放映］

［教师过渡］葡萄糖在我们生活中除了上述重要作用外，它还是一种非常重要的供能物质。

［信息］已知葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol。

［学生活动］写出葡萄糖燃烧的热化学方程式。

C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）；

△H=-2800kJ/mol

现如今，地面三维激光扫描技术在工程测量中应用是非常普遍的，建筑领域高度重视地面三维激光扫描技术的应用，而且从应用中已经了解到这种扫描技术的优点。当前，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用，具体包括测算土方量、建立三维模型以及测量竣工等等。同时，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用，必须要严格依照相关的流程进行，其一，在扫描初期完成储备。其二，在扫描中全方位采集点云数据。其三，配准核对点云信息、其四，分析处理点云信息。

［问题1］能不能将上述反应原理设计成一个原电池？为什么？

［信息］微生物燃料电池（MFC）是燃料电池中特殊的一类，它利用微生物作为反应主体，将有机物的化学能转化为电能。以葡萄糖溶液作底物为例，其工作原理如图所示：

［教师］由该微生物燃料电池的工作原理图可以获得什么信息？

［学生］该原理图中用了质子交换膜，说明该电池中可能存在H+。

［问题2］电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。电池工作时，写出两极的电极反应式____________。

点评：在该环节中，通过书写电极反应方程式，提升学生的解决化学问题的基本技能。

4．分析实际问题，领悟选择方法与绿色化学思想

［情境］化学需氧量（COD）是重要的水质指标，其数值表示将1L水中的有机物氧化为CO2、H2O所需消耗的氧气的质量。科学家设想利用微生物燃料电池来处理某些污水，并进行发电，该设想已经在实验室中获得成功。但如果1L废水中有机物（折算成葡萄糖）氧化提供的化学能低于5．6kJ，就没有发电的必要。

［问题］下列污水中，不适合用微生物燃料电池发电的是____________。

污水 印染 电镀 造纸 硫酸工业废水C O D值（m g / L） 5 2 0 8 7 0 2 0 9 6 0 1 2 0序号 A B C D E污水类型 生活

［学生活动］先独立练习，后交流思路与方法。

方法一：A选项生活污水，COD值为520，指1L污水中含有的有机物完全氧化为CO2、H2O时需要消耗氧气520mg。根据葡萄糖燃烧的热化学方程式，180g葡萄糖完全氧化时，需要消耗氧气192g，可提供2800kJ能量。则消耗0．52g氧气时可产生的热量为7．58kJ＞5．6kJ，适合用于微生物燃料电池的发电。

相同方法，对B、C、D、E逐个计算……

方法二：根据葡萄糖燃烧的热化学方程式计算C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）；△H=-2800kJ/mol

192g 2800kJ

＜0．384g ＜5．6kJ

即COD值小于384mg/L的污水，不适合用微生物燃料电池。

答案：C、E。

点评：有些问题，可以通过不同的途径得到答案，但不同的方法，解决问题的切入点是不同的。只有学生充分参与、经历了解题方法的探究过程，并且通过交流比较，自主评价和优选，这样习得的方法才能成为他们解决问题的钥匙，才能在他们的脑海中留下深深的思维痕迹。

5．综合化工问题，体现知识迁移的基本途径

［情境］乙二酸（H2C2O4）是一种重要的化工产品，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，其制备工艺流程如下：

氧化时控制反应液温度为55～60℃，边搅拌边缓慢滴加浓HNO3、H2SO4混合液，可发生下列反应：

［问题］1、淀粉水解生成葡萄糖的化学方程式。

2、设计实验方案，检验氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖。

3、氧化时控制反应液温度为55～60℃的原因是什么？

［学生回答］硝酸是一种受热易分解的物质，如果温度太高硝酸会分解，而且硝酸还易挥发，若温度太高，硝酸的挥发量增多，造成不必要的损耗；若温度太低，则导致反应速度太慢。

［问题］4、氮的氧化物NOx如果直接排放空气中有毒，对环境有污染。可以用什么试剂进行尾气处理？

［学生］用碱溶液吸收。

［教师］在工业生产中，通常要考虑原料的循环利用，以降低生产成本。结合本制备工艺流程，选择什么方法更合理？

［学生］将混合气体NOx通入水中，再通入适量氧气，便可将NOx全部吸收，转化为一定浓度的硝酸，硝酸可以循环使用。

［教师补充］4NO+3O2+2H2O=4HNO3。

［教师］葡萄糖作为一种简单的有机物，在我们生活中占据着举足轻重的地位。葡萄糖除了上述重要作用之外，还可以用于制备山梨醇。

［问题］5、已知山梨醇是一种仅含羟基的多元醇。请写出葡萄糖转化为山梨醇的化学方程式。

三、复习课中整合式设计的操作意义

1．有利于提升学生对复习课的学习情趣

复习课整合式教学设计是在建构主义学习理论指导下，根据教学内容选取合适的主题，使化学知识情境化、生活化、问题化和活动化。重组的知识能给学生耳目一新的感觉，提高了学生的学习愿望，活跃了学生的复习情趣。让知识与心灵碰撞和对话，让知识的学习超越理性的认知范畴，扩展到情感、态度、价值观。

2．有利于提高学生的知识迁移转化能力

建构主义学习理论特别强调学习情境的作用，认为学习是在一定的情境下即社会文化背景下，借助他人的帮助，即通过教师的指导活动而实现意义的建构过程。因此，整合式复习设计，以物质结构、性质、用途为主线，注重联系生产、生活实际，学生对化学反应的认识也不再是局限于反应本身，而是放在与自然界相互作用的关系中。这样一种整体化的思考，不仅有利于学生对化学知识体系的整体把握，而且能够帮助他们在整体思考中发现有利于迁移的知识，提升其对世界的整体认知和解决问题的能力。

［1］ 谷莹莹．用系统思维指导高三化学复习教学的实践［J］．现代中小学教育，2014，（9）

［2］ 孙建明，王后雄．基于学科思想方法整合的高考化学命题研究［J］．课程·教材·教法，2014，（3）

［3］ 李文哲．知识重组是培养学生创新能力的有效途径［J］．科技信息，2012，（3）

1008-0546（2015）11-0073-03

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10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．023