传统小吃融入中学化学的教学设计

摘" "要：以闽南特色小吃“土笋冻”创设探究背景，围绕土笋冻以凝胶态存在的原因进行探究式教学。教学从真实问题出发，设计了“土笋冻形成原因—氢键的概念—土笋冻中的氢键—久制土笋冻变质”四个子任务，从而帮助学生理解掌握氢键的知识点。课程将学科知识与真实情境相结合，使得学生在解决真实问题的过程中，发展了学生的证据推理与科学态度，培养学生的化学学科核心素养。

关键词：高中化学；氢键；特色小吃；探究式教学

1" 教学主题内容与教学现状分析

1.1" 教学主题内容

“氢键”是苏教版高中化学选择性必修2《物质结构与性质》专题3第四单元第二节的内容。本节课是新授课的第1课时，主要内容包括：（1）理解氢键的概念并掌握其形成的条件；（2）了解氢键对物质性质的影响，并分析土笋冻中的氢键类型。

1.2" 教学现状分析

《普通高中化学课程标准（2017年版）》明确提出化学课程应发展学生的化学学科核心素养，而传统的教学以知识点的掌握为核心，忽视知识学习过程中真实情境的创设和知识应用于真实情境的问题解决能力的培养，不能有效培养学生的核心素养[ 1 ]。由此可见，教师应善于根据知识内容创设合理且真实的教学情境，引导学生利用知识解决问题。围绕“土笋冻”创设情境，在教学中引导学生思考并解决真实问题，从而发展学生的核心素养。

学业方面，课标要求在氢键教学中，学生需要掌握氢键的概念及其对物质性质的影响[ 2 ]。传统氢键的教学往往以第六主族元素的氢化物的沸点变化作为课堂导入，学生在产生认知冲突后激发对本节内容的兴趣。但是由于氢键的概念较抽象，学生往往较难很好地掌握氢键的知识。

本节课从生活中的传统小吃入手，拉近了学生与化学的距离，使学生的学习从宏观的具体事物到微观的分子间作用力，学生在真实的情境中学习氢键的概念就不会过于晦涩难懂。同时学生在本节课之前也学习了金属键、共价键、离子键、分子间作用力等概念，具备了一定知识基础来分析问题，但是仍缺乏将所学知识应用于具体事物的能力[ 3 ]。通过本节课的学习，能够帮助学生更好地掌握氢键的相关知识，并发展学生将知识应用于分析解决问题的能力。

2" 教学目标

（1）以土笋冻的制作作为课堂情境，学生可以从宏观到微观的角度对氢键进行理解，掌握氢键的概念及其形成条件。

（2）通过探究土笋冻中的氢键类型，联系生物知识合理分析探究，培养学生的证据推理能力并加强不同学科间知识的联系。

（3）通过展示邻羟基苯甲酸及对羟基苯甲酸等物质的熔点，掌握氢键对物质性质的影响。

（4）通过探究久制土笋冻为何会化为水，从真实情境出发培养学生的科学探究能力和科学态度。

3" 教学理念及设计思路

3.1" 教学理念

3.1.1 教师教学应在真实情境中进行

2021年高考广东卷化学试题，发现试卷命题的背景材料以“真实应用性问题情境”为载体的试题分值高达试卷总分的80%[ 4 ]。由此可以看到高考已对学生能够解决真实问题提出了要求，如何使学生在日常的学习中掌握解决真实问题的能力就是当今教师需要解决的问题，其中一个方法为教师可以在日常的教学中以真实情境为背景展开教学。

本节课的核心知识点为氢键，较为抽象，如果没有建立好宏观事物与微观作用力的桥梁，掌握该知识点就相对困难或者学生最后只能达到一个记忆的层面，无法很好地深入理解氢键的概念。土笋冻作为地方小吃，闽地学生往往不会陌生，这也就很好地打破了学生对陌生且抽象知识的畏惧心理。2017年版的《普通高中化学课程标准》中提出，应充分挖掘中国优秀传统文化中的化学知识，并使其融入化学教学中[ 5 ]。因此在化学教学中教师可以利用传统文化或小吃创设真实情境，这既能发扬传统文化又能激发学生学习兴趣。

3.2.2 教学中教师应善于提出驱动性问题

教学实践表明，能够反映问题实质的、符合学生认识发展规律的驱动性问题链能够促进学生认识的发展[ 6 ]。新课标提出学生应培养“证据推理”“实验探究”“科学态度”等核心素养，本节课通过围绕“土笋冻”提出驱动性问题来引发学生思考，进而锻炼学生的思维，发展其核心素养。例如提出“土笋冻中的氢键类型”的驱动性问题，学生在对问题进行思考和分析的过程中，对氢键的知识点已经达到了理解的水平，完成了本节课的教学目标。

驱动性问题链的使用能够促使学生深入思考，在产生认知冲突和解决冲突的过程中使认识得到发展[ 7 ]。在目前高考对学生的素养加大考核的大背景下，需要学生拥有分析问题和解决问题的能力，教师在日常教学中需要向学生提出驱动性问题使学生的能力得到锻炼，发展学生的化学学科核心素养。

3.2" 设计思路

本次教学设计的教学理念为创设真实情境，通过向学生提出驱动性问题来培养学生学科核心素养。具体实施：课前围绕“土笋冻”创设真实情境并提出驱动性问题“土笋冻以凝胶态存在的原因”，由此激发学生的学习兴趣并活跃其思维；之后教师补充关于氢键的相关定义让学生总结氢键形成的条件，发挥了学生在课堂的主体性，从而更好地掌握知识点；接着向学生提出“土笋冻中的氢键类型”的问题，锻炼学生思维并分析氢键对物质物理性质的影响；最后提出“土笋冻变质的原因”的问题，引发学生思考并进行探究，在整个教学过程中学生思维得到了锻炼，培养了证据推理及科学探究的核心素养。

4" 教学流程

本节课创设了四个教学活动并分设了情境线、问题线、活动线、方法线、评价线等帮助学生理解氢键的概念并应用知识解决问题，具体教学流程见图1。

5" 教学过程

5.1" 引入氢键的概念

[创设情境] 教师介绍闽南特色小吃土笋冻，并通过多媒体介绍土笋冻的制作流程（土笋冻的制作流程是以口革囊星虫为原料，经过煮制熬汁、冷却凝结而成的冻品），请学生思考：为什么土笋冻最后会成凝胶状？

[学生猜测] 可能是在加工过程中形成了某种作用力。

[教师引导] 在前面的学习中，我们学习了分子间作用力、金属键、离子键、共价键，那这里的作用力是否是其中之一呢？

[学生分析] 口革囊星虫的主要成分为蛋白质，经过工序处理后会分解生成氨基酸，那么就可以排除金属键的可能性，而其中存在阴阳离子的可能性较低，因此也排除掉离子键的可能。那么这种作用力很有可能是分子间作用力或共价键。

[教师点评] 其实这种作用力是除范德华力之外的另一种分子间作用力，称为氢键。氢键是氢原子与电负性较大的原子形成共价键后，再与另一个电负性较大原子形成的一种分子间作用力[ 8 ]。需要注意的是，虽然氢键名字里含有“键”，但仍属于分子间作用力，其强度远小于化学键。

5.2" 氢键的表示方法和形成条件

[教师提问]氢键的形成是指当H原子与电负性大的、半径小的原子X形成共价键（X-H）时，由于键的极性很强，共用电子对强烈地偏向于X原子一边，使H原子的核几乎“裸露”出来。这个半径很小的氢核能吸引另一个分子中电负性大的X（或Y）原子的孤对电子而形成聚集体[ 9 ]。那么请同学们思考，我们在之前的学习中有遇到哪些电负性较大的元素呢？

[学生回答] N、O、F。

[教师提问] 请同学们结合刚刚提到的信息来总结氢键的形成条件。

[学生回答] （1）需要有与电负性大的原子相连的H；（2）在H原子附近有电负性大的原子。

[教师总结] 氢键的常见表示方式为X-H···Y，其中X和Y为N、O、F等电负性较大的非金属原子。

5.3" 探究土笋冻中氢键的形成及其对熔沸点的影响

[教师提问]那么为什么土笋冻在制作过程中会形成氢键？同学们可以结合高中生物的知识进行思考。教师提供氨基酸的结构简式作为资料补充，见图2。

[学生回答]可能是蛋白质在制作过程中分解成氨基酸，通过氨基酸的结构通式看到氨基酸有电负性较大的原子（N、O以及R基中也可能存在电负性大的原子），可能是这些原子与氢原子相连形成的氢键。

[教师提问] 那么在土笋冻中可能存在哪些氢键？

[学生回答]

猜想1：氨基酸与氨基酸可能形成N-H···N、N-H···O、O-H···O、O-H···N，同时氨基酸通式中的R基也可能存在电负性较大的原子与氢原子相连从而产生氢键。

猜想2：氨基酸可能会与溶液中的H2O形成，如N-H···O、O-H···O等等。

猜想3：一个氨基酸分子中有多个电负性较大的原子，可能在一个氨基酸内就会形成氢键，如N-H···O、O-H···N等等。

[教师点评] 同学们的猜想非常丰富，其实土笋冻最后形成凝胶的原因是在土笋冻加工工艺中蛋白质分解成氨基酸，氨基酸中的电负性较大的原子与另一氨基酸分子或水形成了氢键。至于猜想3，同学们认为可能形成分子内氢键，这个猜想也有一定的可能，我们需要通过实验来对该猜想进行验证，有兴趣的同学也可以课后查找资料来对该猜想进行验证。

[教师提问] 在刚刚对土笋冻中的氢键探究中，同学们已经发现其实氢键不仅可以存在于分子与分子之间，同时还可以存在于分子内，那么这两种氢键是否有什么差异呢？老师在多媒体上展示了一些物质的结构及其物理性质，请同学们认真思考，见图 3及表 1。

[学生回答] 邻羟基苯甲酸与邻硝基苯酚可以形成分子内氢键，而对羟基苯甲酸与对硝基苯酚可以形成分子间氢键，可以看出分子内存在氢键的物质的熔点较低，说明分子内氢键会降低物质的熔点。邻硝基苯酚与对硝基苯酚的熔点差异也是因为这个原因。

[教师总结] 由于分子内氢键的形成减弱了分子间的相互作用，而分子间氢键的形成增加了分子间的相互作用。因此分子内氢键的形成往往使得物质的熔沸点降低，而分子间氢键会使得物质的熔沸点升高。

例如第六主族元素的氢化物的熔沸点，由于其熔沸点的影响因素为分子间作用力，而结构相似的物质作用力大小随相对分子质量的升高而升高。那么理论上来说熔沸点大小应为H2O lt; H2S lt; H2Se lt; H2Te，但由于H2O中存在分子间氢键，熔沸点远大于其他第六主族元素的氢化物，则该族氢化物的熔沸点变化规律为：H2S lt; H2Sb lt; H2Te lt; H2O，这里我们就能看到氢键对物质的熔沸点的影响。

5.4" 久制土笋冻为何会化成“水”

教师通过多媒体展示久制的土笋冻化为一滩水的图片，让学生思考其中的原因，以四人为一小组展开讨论。

[学生回答] 由于土笋冻以凝胶态存在的原因是其中有氢键的作用，那么最后土笋冻“化了”的原因很有可能是氢键断裂了。

[教师引导] 如果是氢键断裂的话，是什么因素使得氢键断裂呢？

[学生回答] 如果外界的温度过高，其提供的能量很有可能会使得氢键断裂，因此久制的土笋冻会因为温度过高而变质。

[教师提问] 温度确实是其中的一个影响因素，但是为什么放在冰箱的土笋冻也会因为久制而变质呢？这里氢键也“断”了吗？

[学生回答] 这里外界没有提供能量使得氢键断裂，那可能是土笋冻里某些成分的活性会随着时间增加而降低。

[教师总结] 同学的想法很好，其实土笋冻形成凝胶较为复杂，氢键只是其中一个因素。在土笋冻制作中，加热使得蛋白质的二硫键被破坏，冷却加速了氢键的形成，最后形成了蛋白凝胶的网状结构[ 10 ]。而影响凝胶稠度和硬度的影响因素有凝胶化时间、凝胶化温度等等。在冰箱放的土笋冻，其凝胶化程度随时间流逝而降低，三维网状结构也渐渐不够牢固，因此，久制的土笋冻会化成“水”。

[设计意图] 通过多媒体展示如图4所示的土笋冻凝胶化程度随温度、时间增加的变化趋势，让学生明白土笋冻以凝胶态存在实际上受到各方面的影响。一个简单的特色小吃蕴含着许多化学知识，可以让学生切实感受到化学无处不在以及化学与生活的联系相当的紧密，从而培养学生的科学态度和社会责任。

6" 教学效果评价

6.1" 课堂表现

在本次教学中，课堂的整体氛围较为活跃，特别是在对任务“土笋冻中的氢键”以及“久制土笋冻变质的原因”的探究活动中，许多学生勇于在课堂上发表自己的猜想，课堂互动性较强。同时根据学生对土笋冻中的氢键类型的分析，说明其对知识点的掌握也达到理解的水平。整体课堂表现说明本节课已完成教学目标。

6.2" 课后访谈

本次教学以福州市某中学高二年段两个班级学生为教学实践对象。教学完成后， 从两个班级中各随机选出5名学生（共10名）进行访谈。在访谈过程中，大多数学生表示通过本节课的学习能够较好地掌握氢键的知识，同时也会降低之后对抽象知识学习的畏惧心理；也有学生表示，在课堂中进行的探究活动对其思维得到了锻炼，说明本节课起到发展学生核心素养的作用，访谈整体结果为学生对本节课持肯定态度。

7" 总结

本教学设计围绕“土笋冻”创设教学情境，设计了四个子任务，并在每个子任务下提出驱动性问题。在这个过程中，学生课堂的主动性得到了较大的提升，并且通过对驱动性问题进行探究活动，学生在课堂上是处于思维活跃的状态，能够对知识的掌握达到更加深入的水平。在目前核心素养导向的化学教学中，本节课能够较好地培养学生的证据推理能力，发展其科学探究的能力。

参考文献：

［1］ 马圆，严文法，宋丹丹.真实情境与化学学科核心素养的发展：基于《普通高中化学课程标准（2017年版）》的解读[J].化学教育（中英文），2019，40（19）：6-10.

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［3］ 陈丽芬，杨发福.融合民间小吃的化学教学案例开发：以“探秘绿豆凉粉中的氢键”为例[J].化学教与学，2023（16）：38-42，66.

［4］ 钟国华.基于真实情境的高三化学微专题教学[J].化学教育（中英文），2022，43（17）：87-93.

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［6］ 彭芬.基于驱动性问题链的高三化学教学实践研究[D].南京：南京师范大学，2015：9-10.

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［9］ 陆瑾瑾.“氢键”的教学实践[J].化学教学，2013（1）：34-36.

［10］ 薛茜，汤璧蔚，王芳，等.闽南特色小吃“土笋冻”凝胶形成的影响因素[J].泉州师范学院学报，2020，38（6）：23-27.