真实性问题情境的设计、实施与策略——以“油脂”教学为例

汪杰英

(浙江省杭州市第十四中学)

2020年修订的《普通高中化学课程标准》提出“以发展化学学科核心素养为主旨” “重视开展‘素养为本’的教学”。素养就是运用知识解决问题的能力,这里的“问题”是指超越学校场景的真实性问题情境。当前去境脉化的学校教育致使学生获得的知识大部分是惰性的,不具备可迁移性。造成惰性知识的原因可以归结为教学过程未能激发和保持学生解决问题的动机,未能让学生经历完整的问题解决过程和建立基于理解的位置记忆。

因此,对于核心素养取向的化学教学来说,设计真实的化学知识的建构和迁移情境尤为重要。人教2019版必修第二册第七章有机化合物中的基本营养物质这节内容体现的是化学科学在生产、生活方面的应用价值。营养物质与我们的每日生活密切相关,本节课以“油脂”为例,从生活中的真实情境入手,产生认知冲突,引发问题,运用“证据推理”,进行“微观探析”,达成“宏观辨识”,最后形成解决新问题的“模型认知”。

图1 基于真实性问题情境的认知模型

1.真实性问题情境的设计

1.1 衡量真实性问题情境设计质量的四个维度

问题情境就是将问题蕴含于特定的场合(环境)之中,当学生面临这种特定场合时,根据已有的知识或经验不能加以解释,导致认知失衡,从而产生困惑,且又急于消除这种困惑的一种心理状态。教学设计是把知识转化为问题,将问题融合于情境之中(知识的“溶解”);一节好课,就是由一连串有价值的有效问题组成的。

表1 衡量真实性问题情境设计质量的四个维度

只有符合上述四个维度的问题情境才具有真实性,才能激发和保持学生解决问题的动机,才能让学生经历完整的问题解决过程,建立基于理解的位置记忆。本节课以“从宏观和微观相结合的视角分析和解决有机化合物在生活中的重要应用”为目标,通过多个真实性情境的推动,引发真实性问题串,通过学生思考、交流、实验探究、归纳等活动实现化学核心素养的达成。

1.2 真实性情境与真实性问题串的递进设计

在课堂教学设计中,教师创设一系列真实性情境,产生螺旋上升的问题串,每个真实情境搭建一个问题台阶,让学生逐层解答,拾级而上,最终达到解决问题的教学目标。每个真实性情境都需要具有一定的驱动性,问题与问题之间具有紧密的关联性,问题的解决过程能展现和揭示有意义的学习过程,同时积极渗透科学思想与研究方法。

“基本营养物质——油脂”这节课围绕四个问题展开:如何挑选植物油?如何区分动物奶油和植物奶油?如何鉴别“新油”和“老油”?如何清洗沾有油污的试管?分别对这四个问题层层递进探究,构建化学学习的认知模型:结构→性质→应用,提高学生宏观辨识和微观探析相结合的核心素养,并能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。

表2 “油脂”一课真实性情境和真实性问题串的递进设计

2.课堂真实性情境与问题串实录

问题1:如何挑选植物油?

超市里不断出现的新型功能性食用植物油真的像宣传的那么好吗?

情境1：呈现超市植物油货架图片。

图2 超市植物油货架

教师设疑：在生活中,每家每户都要购买植物油。这么多品种,如何选择?你会选吗?

情境2：呈现植物油的脂肪酸含量和适合的烹饪方式。

表3 植物油的脂肪含量和适合的烹饪方式

教师提问：请仔细观察这张表格,饱和程度不同的油脂与相应的烹饪方式之间存在怎样的关系?

情境3：中链脂肪酸(8～10个碳的脂肪酸)相比较于长链脂肪酸(12个碳以上)代谢更高速。椰子油含有一定量的中链脂肪酸,因此很多商家宣称椰子油是一种非常健康的植物油,可以长期食用。你认为这是真的吗?

图3 椰子油中饱和脂肪酸组成

问题2:如何区分动物奶油和植物奶油?

情境1：呈现花生酱、奶茶、咖啡配料表。

图4 花生酱、奶茶、咖啡配料表

教师提问：在花生酱、奶茶、咖啡等食物配料中含有同一成分——氢化植物油。什么是氢化植物油?

情境2：市售有两种奶油,一种是动物奶油,一种是植物奶油。两者有何区别呢?

动物奶油和植物奶油的区别:

奶油(动物奶油):是将牛乳中的脂肪成分经过提炼浓缩而得到的动物油脂产品。熔化温度在30℃左右,具有浓郁的奶香,含有丰富的脂溶性维生素。成本高,不易保存。

人造奶油(植物奶油):是以氢化植物油和植物油为主要原料,加入水、乳制品、乳化剂、防腐剂、抗氧化剂、香精、色素、维生素等物质生产出来的。成本低,不易变质。

教师设疑：如何区分蛋糕上的奶油是动物奶油还是植物奶油?

情境3：区分动物奶油和植物奶油的实验方法(播放视频)。

教师提问：根据视频归纳区分动物奶油和植物奶油的方法。

问题3:如何鉴别“新油”和“老油”?

情境1：呈现两瓶植物油(植物油1和植物油2),一瓶是新买的油,一瓶是两年前买的油。

图5 植物油1和植物油2

教师设疑：如何鉴别“新油”和“老油”?“新油”和“老油”组成和结构上有哪些差异?

实验探究1：有哪些实验方法可以检验碳碳双键?

学生设计方案并完成实验:

图6 植物油中碳碳双键的检验

情境2：食品安全国家标准植物油感官要求。

表4 食品安全国家标准植物油感官要求

实验探究2：看一看、闻一闻植物油1和植物油2,区分“新油”和“老油”。

教师提问：上述是用物理方法进行区别,化学方法如何区别呢?

情境3：食品安全国家标准植物油理化指标。

表5 食品安全国家标准植物油理化指标

过氧化值是指100 g油脂中所含的过氧化物,在酸性环境下与碘化钾作用时析出碘的克数,单位为g/100 g。过氧化值反映了油脂氧化酸败的程度。

教师讲解：酸价和过氧化值可以用试纸测量。

图7 食用油酸价和过氧化值速测试纸

实验探究3：分别用试纸测量植物油1和植物油2的酸价和过氧化值,读数并记录数据。

表6 植物油1和植物油2的酸价和过氧化值

问题4:如何清洗沾有油污的试管?

情境1：试管内壁上沾有油脂的试管。

图8 内壁沾有油脂的试管

教师提问：从油脂的结构出发,分析去除油污有哪些方法?

实验探究4：在沾有油污的试管内加入少量纯碱溶液,用酒精灯加热试管后,振荡,观察现象。

3.真实性问题情境教学的策略

3.1 提供解决问题所需的证据

2020年修订的《普通高中化学课程标准》提出“具有证据意识,能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系。”真实性情境不仅能产生认知冲突,引发问题,还能为解决问题提供证据。需要指出的是,“真实性”情境不等同于“真实”情境,真实性情境更适合课堂教学实际。真实性情境可以借助图片、表格、文字描述、视频、实验等方式创设。

3.2 精心设计实验探究活动

著名物理学家密立根说过:“科学是在用理论和实验这两只脚前进的。有时是这只脚先迈出一步,有时是另一只脚先迈出一步,但是前进要靠两只脚……”。同样地,化学教学也离不开实验和理论,两者不可偏废。实验是解决问题最真实的情境,并且为理论提供最可靠的证据。

3.3 强化课后延伸学习

学科知识只是形成学科素养的载体,学科活动才是形成学科素养的渠道。一切知识,惟有成为学生探究与实践对象的时候,其学习过程才有可能成为素养发展的过程。教学中引入真实性问题情境,与现实世界相关联,充分唤起学生的生活体验,从而获得更加高位的理解,具有很强的迁移性,能解决更大范围内的问题。将课堂所学知识,应用于实际生活中,不仅能提高学生解决真实问题的能力,还能让学生体会化学知识的应用价值,增进学生对知识和方法的理解。