兴趣引领 问题驱动

陈艳燕

摘要：色谱法也称层析法，是一种对混合物中各组分进行分离的方法，在诸多领域具有很高的应用价值。本节课在国家课程的引导下，基于学生所学习的研究有机物的一般方法，以“兴趣引领”开发化学校本课;以“问题驱动”，让学生在具体生活情境中解决问题，学习色谱分离技术，拓展学生对有机物分离、提纯与鉴定的知识网络。

关键词：色谱法;校本课;科学探究

文章编号：1008-0546（2019）08-0011-04

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.08.003

近年来，全国各地区响应国家教委“学校应该配置本校的任选课和活动课”的号召，纷纷依据地区的差异化、学校的校本化、学生的个性化开设了各式各样的校本课程，完善学校的课程体系。课程建设要与校本化相结合，旨在实现教师专业发展、学生学业发展、综合素质发展。以北京市重点中学首师大附中为例，学校在长期的课程建设实践中确定了“通修+精修+选修+研修”四修课程体系。其中基础通修的课程以夯实学科基础为目标，兴趣选修强调课程的选择性和差异性，专业精修强调深入学习，自主研修以培养学生自主学习能力为目标。与国家课程相比，校本课程具有更强的实践性、探索性和综合性，是国家课程的补充和延伸。

在高中化学学习阶段，有机物的分离提纯作为一个重点内容出现在选修中，也是学生学习有机化学的常见题型。为了拓展学生对有机物分离、提纯与鉴定的知识网络，同时培养学生发现和提出有价值的化学问题的能力，本课例将色谱分离技术作为一个延伸点，开发“基于实际问题的发现，科学探究解决”的化学校本课。本文将从开发过程和实施过程两个方面探讨如何在国家课程目标的指导下，在学校课程的引领下，以培养学生兴趣为目标，多维度挖掘色谱分离技术的知识点，完成校本课的开发。

一、校本课的开发过程

与国家课程相较，校本课程具有更强的实践性、探索性和综合性，是国家课程的补充和延伸。开发课程的教师不仅需要扎实的专业基础知识，并且基于事实性知识，充分挖掘生活中的细节，生产、生活实际，科技动态信息，将概念原理和生活结合。本文将从课程标准的梳理、教学内容筛选、教学目标的确定、教学思路的确定来探讨本节课的开发过程。

1.国家课程标准和学校课程标准的整合

《普通高中化学课程标准》对学生学科素养发展的目标指出：学生能够发现和提出具有研究价值的化学问题，能够依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。首师大附中课程建设的总目標是以国家课程的高质量校本化实施为基础、以精品特色校本课程的开发为补充，构建与学生内在发展需求相一致的校本课程。本校所开发的化学校本课程主要分为几大部分：课本延伸实验、主题类实验、兴趣类实验、探究性实验、项目类实验。几大板块的设置，旨在实现以下目标：1.通过任务驱动性实验、项目合作式等实验，培养学生实事求是、严谨细致的科学态度和科学思维。2.从知识角度，高中化学实验校本课程通过系统设置与教学进度相匹配的实验，培养学生用实验解决化学问题的能力和科学素养。3.从情感态度的角度，让学生在探究物质变化的奥秘中体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。4.从教师角度，校本课程的开发促使教师定位从“教学型”向“研究型”转换，为教师潜能的开发和创新精神的发展提供了空间。化学校本课程开发的目标是结合现有的课程教材进行本土化筛选、修改、补充，以弥补国家课程、地方课程的不足。本课例选择基于国家中学化学课程，以有机物分离提纯作为延伸点，将“课标”中提出的“培养学生设计并优化实验方案，完成实验操作能力”作为目标，以学校课程标准为指导，设计驱动性任务的实验：基于色谱分离技术的原理提出设计问题，学生设计实验方案并完成操作，运用比较、归纳、分析、综合等方法分析。以“问题驱动”开启课程，用“兴趣引领”解决问题，以培养学生兴趣为目标，既拓展了学生关于有机物分离与提纯的知识网络，同时也发展了学生的科学素养。

2.教学内容筛选

色谱分离技术在化学等诸多领域中应用广泛，它的主要原理是利用混合物中各组分在体系两相中的性能差异实现物质分离。固定相和流动相在体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。有关色谱技术的知识内容全面且体系化，然而内容繁多并且复杂，要在一节课中呈现并不现实。高二的学生在经过必修2及选修5的学习，对有机物分离提纯的基本原理有着较为理性和系统的认识。研究色谱分离技术的相关原理，比对高中化学教学中的内容，结合学生的认知水平，设计本节课的主要问题情境和研究问题，如表1。

本节课问题的提出是四个维度构成：国家课程核心知识、学生的认知水平、培养创新能力的核心素养、色谱分离技术，如图1。四个维度的有机结合才能设计出满足不同层次的目标需求的问题情境。根据国家课程中有机物的主要内容，结合色谱分离技术，充分筛选、结合和匹配，本节课设计了一个具有探究性的具体问题情境“小明吃的哪种物质中含有让他过敏的色素‘诱惑红？”，由此引出本节课几个关键问题：利用纸色谱分离色素时流动相选择的依据是什么？依据色谱原理设计并完成解决问题的实验。

3.教学目标的确定

本节课的授课对象为学习了有机物必修2或者正在学习选修5的高中学生。该阶段的学生具备有机物的基本知识，同时也掌握了有机物研究的一般方法。本节课的目标是使他们在已有的认知基础上进行升华，将已有知识与新的知识之间进行搭桥，建立联系，完善他们关于有机物分离与鉴定的知识网络。基于学生所学，也高于原有认知，具有一定的挑战性。本节课教学目标如下：

（1）知识与技能

①初步掌握色谱分离技术的基本原理;

②学会运用纸色谱进行有机物的分离以及检验;

③通过有机物结构的分析，学习官能团对有机物性质的影响。

（2）过程与方法

①通过色谱分析法原理的学习，学习有机物分离的基本原理和依据;

②通过实验的设计，培养学生定性定量分析的思维能力;

③通过情境中问题的解决，培养学生进行科学探究的能力。

（3）情感态度与价值观

①通过情境问题的解决，了解色谱分析方法在化学分析中的重要地位;

②通过解决现实问题，感知“從生活到化学，再从化学回到生活”的实际意义;

③重视实验态度和实验方法的形成，培养学生严谨求实的科学作风。

4.教学思路的确定

将化学知识置于一定生活情境中，引导学生将化学知识与生活情境建立联系，促进学生运用化学知识解决实际问题。主要思路为：基于生活情境提出化学问题一表征化学问题一分析化学问题一解决问题，如表2。

二、校本课的实施过程

1.问题情境

【情境】小明对一种叫做“诱惑红”的色素过敏，他无法确认哪种糖果中含了令他过敏的色素。我们要怎么帮助小明解决他的问题呢？

【素材】色素以及“诱惑红”基本信息

【提问】我们能否找到一种有机物研究的方法，同时实现物质的分离和检验呢？

设计意图：提出与学生密切相关的生活问题，激发学生探究兴趣。

2.色谱分离技术基本原理

【视频】变色花盆

【提问】水彩晕染的变色花盆的原理是什么？和我们此前所学习的哪种分离方法异曲同工？

【学生】学生对比溶解度和萃取的基本原理，对变色花盆的原理进行猜测。

【教师】他们的原理很相似，都是利用不同物质间溶解度的差异。变色花盆和萃取不同的是，有色颜料在水的带动下向上延展，利用的是不同颜色的颜料在水和宣纸中溶解度和吸附能力的不同，出现了不同的色带。

【色谱分离原理】最简单的色谱就是我们在生物上做过分离叶绿素的纸色谱。由于溶剂的毛细作用，溶剂会沿着纸向上运动。当溶剂分子运动到混合物时，混合物溶解于溶剂当中，其中的组分就会随着溶剂向上运动。在溶剂中溶解度较好的组分，随着溶剂运动的速率快，于是不同的各组分就在滤纸上分离。

纸色谱原理：溶解度和吸附能力的差异

组成：流动相（展开剂），固定相

参数：Rf=L1/L2

设计意图：将变色花盆与萃取建立联系，并思考其中的差异。学生通过变色花盆的原理，引出色谱分离技术的原理。新旧知识对比，自然过渡，引入新的知识。

3.设计实验方案

【提问】我们回到小明的问题，我们是否可以利用纸色谱来解决小明的问题，找到到底哪种糖果中含有小明所过敏的色素呢？

【学生任务】利用纸色谱的原理，设计实验，解决小明的问题。

【实验方案】以“诱惑红”作为标准物，利用纸色谱分离糖果中的色素，如果出现了与“诱惑红”相同的Rf值的色带，说明这种糖果中含有令小明过敏的色素，如表3。

设计意图：学生结合色谱分析的原理，自主设计实验，既检验学生对问题的理解，又可将用所学知识解决生活问题的思路和方法外显。

4.展开剂选择

【问题】我们已经选取了滤纸作为固定相，那么我们应该选择什么溶剂来作为流动相呢？不同的流动相对于色素的分离会有什么效果呢？

【学生实验】选取厨房中几种常见的溶剂：白酒、白醋、盐水，探讨其展开效果的差异，实验过程如表4。

【提问】“诱惑红”在白醋中展开效果最好，在盐水中展开效果最差，如图2。为什么会造成这样的差距呢？

【陈述】“诱惑红”的结构式中含有一个偶氮结构，这样的官能团会使有机物具有很强的碱性，因此它在酸中的溶解度大，如图3。而在盐水中的展开效果差是因为这个物质成盐，水中加入了盐，形成同离子效应，降低色素在其中的溶解度。选择展开剂是色谱分离技术中的重要内容之一，主要根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素来决定的。

【提问升级】溶剂的选取仅仅影响溶解度吗？

【陈述】流动相的极性，溶解度和吸附剂的活性都会影响混合物的分离。

设计意图：展开剂的选取来源于生活，让学生认识到化学与生活密切联系，让学生在问题中探讨色谱分析的原理。色谱展开剂的选取除了考虑样品的展开效果，还要考虑其对混合物的分离效果，问题升级，激发他们的探究欲。

5.实施实验，解决问题

【学生实验】选取白醋作为展开剂，不同的小组选择不同的糖果，依据表3设计的实验方案分组进行实验。

【提问】解释现象：这些糖果中含有“诱惑红”这种色素吗？你根据什么做出判断？

对比与比较：这些糖果中含有相同的色素吗？为什么？

【结论】彩虹糖中大红色的糖中含有“诱惑红”色素，小明未来应该避免食用相同的色素，以免再次危害健康。

设计意图：学生小组间进行实验、讨论，在实验中进行操作、观察、分析总结。培养学生尊重实验事实、不迷信权威、独立思考、敢于质疑、勇于创新的精神。

三、教学反思

本节课作为“新中高考背景下学校课程整体建设创新”的教育教学综合改革专题研讨会的课例之一，主题是基于以课程建设为核心、培养学生核心素养的理念。不管是国家课程还是校本课程，首先要让学生感觉到课堂是有趣的，而贴近于学生生活的问题更能拉近课堂与生活之间的距离，这不仅让学生在轻松愉悦的氛围下学习化学，还能使学生感受到化学是有趣的、实用的。其次，校本课程应该在培养学生创新意识和科学素养的基础上，打破更多国家课程的边界，要给学生提供更多“做”的机会，更要给学生“想”的机会。引导学生参与实验方案的设计与评级，为学生创造“刨根问底”的机会，才能有效地激发学生的学习兴趣。

参考文献

[l]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2015：42

[2]王先锋.“探究性化学实验设计初步”与提升学生创新意识的相关性研究[J].化学教育（中英文），2017，38（7）：1-3