基于真實問題情境的“糖類”教學

夏添 何彩霞

摘要： 真實問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要載體。在“不吃糖，為什么得了糖尿病”的真實情境中，采用實驗探究、文獻查詢、社會調研等學生活動逐層解決“醫院怎樣檢驗尿液中的葡萄糖”“尿液中的葡萄糖怎么來的”“怎樣控制尿糖”等實際問題，促進糖的存在、糖的分類、糖的性質（代謝）等化學（生物、醫學）知識的學習，并進而引導學生學會用化學的眼光看世界，用化學的模型分析解決實際問題，用化學的觀念指導生活，最終實現生活行為的轉變。

關鍵詞： 真實問題情境; 化學視角; 糖類教學; 糖的代謝與轉化

文章編號： 10056629（2020）06004805? 中圖分類號： G633.8? 文獻標識碼： B

化學科學與生產、生活和科學技術的發展有密切的聯系。在教學中，教師應重視STSE內容主題、跨學科內容主題的選擇和組織，“引導學生在更寬廣的學科背景下認識物質及其變化的規律，幫助學生拓展視野、開闊思路，綜合運用化學和其他學科的知識分析和解決有關問題，發展學生的科學素養”[1]。

糖類是人類維持生命活動的重要物質和能量基礎，與日常生活、工業生產尤其是食品工業有緊密聯系，其相關知識與生物、醫療等學科還有非常豐富的交叉和融合。由于該部分內容為高考中的非重點知識，教師對必修階段“基本營養物質——糖類”的教學研究長期處于忽視階段，近10年來鮮有文獻資料報道;在日常教學中也常淡化處理，只對高考涉及的糖類基礎知識作簡要介紹，而忽視了該部分知識承載的教學價值。

就必修階段的“基本營養物質——糖類”教學而言，課標要求不高（結合糖類的主要性質說明其在生活中的重要應用），教學的重心可放在真實問題情境的挖掘上，要讓學生在實際問題的分析與解決過程中，發展學生學科核心素養，最終學會用化學的眼光看世界，用科學的觀念指導生活。

1 知識分析與教學素材的選取

《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱課標）關于必修課程“主題4 簡單的有機化合物及其應用”中明確要求： 結合實例認識高分子、油脂、糖類、蛋白質等有機化合物在生產、生活中的重要應用，并結合這些物質的主要性質進行說明;能從有機化合物及其性質的角度對有關飲食、健康等實際問題進行分析、討論和評價。在教學策略中提倡采用觀察實驗現象、聯系生產生活實際、歸納總結等策略對典型的有機化合物的結構、性質及應用進行教學。在情景素材中建議涉及： 食物中的糖類、油脂、蛋白質在人體內的轉化以及常見體檢指標中的有機化合物[2]。課標為糖類有關素材的選取及教學策略指明了方向。

從學科知識的角度看，“糖類”涉及主要知識有糖的存在、糖的組成及結構、糖的分類、糖的檢驗、糖的性質、糖的用途等，相關知識的學習運用了從“組成→結構→性質→用途”認識有機化合物的認知模型;其中糖的性質、葡萄糖的檢測相關知識的學習還與生物知識（糖的代謝）、醫學知識（糖尿病診斷）有著緊密聯系，跨學科知識融合式學習為學生研究問題提供了新的視角，有利于學生綜合運用學科知識分析、解決實際問題。

鑒于學生對“糖”的認識具備一定的生活經驗，為了增進化學知識與生活實際的聯系，在教學時可以從生活實際中常見的問題入手，選擇以“糖尿病患者的尿檢”“糖尿病形成原因”“糖尿病的控制”等問題情境，幫助學生形成分析和解決實際問題的方法，逐步建構葡萄糖的檢測、糖的性質、糖的存在及分類等學科知識;通過實驗探究、文獻查閱、社會調研等多種學習途徑，幫助學生認識糖類學習的社會價值，如“糖類在人體供能中的重要意義”“應形成正確生活觀念，選擇健康生活方式”等。上述方法、方式途徑、觀念的形成遷移運用于其他物質的學習，有利于學生逐步學會用化學的視角去觀察、分析和處理生活實踐或社會事件。

基于上述分析，現按照“真實情境實際問題化學知識”的關聯[3]的思路來整合相關知識（見圖1），即促使學生學會從真實情境中提煉出實際問題，在解決實際問題的過程中，學習相關的化學知識，建構知識模型。最終能夠綜合運用所學知識認識與解釋實際問題，進而指導日常生活，形成健康的生活觀念和生活態度。

2 學情分析

課前，針對“糖的存在”“維持人體生命活動最主要能量”“是否依據營養物質攝入的平衡關系來選擇食物”對47名學生進行了調查分析，調查結果分別見圖2、圖3和圖4。

基于調查結果和教學經驗分析，學生雖然在初中學習了基本營養物質（糖、脂肪、蛋白質、無機鹽、維生素、水）的相關知識，知道了主食（米飯、饅頭、面包等）、糖果中含有糖類物質，但不能指出棉花、木材、芹菜中也含有糖（纖維素）（見圖2）;在生物必修1的學習中，了解了糖的分類、糖的菲林反應，但缺乏用化學視角認識事物的方法，未建構由糖的組成、結構、性質、用途等構成的化學知識體系，也未能準確了解糖在人體供能方面的重要意義（見圖3）;不能正確認識和處理生活中飲食、營養、健康等日常問題，不能運用化學知識指導生活，未形成正確、健康的生活方式（見圖4）。因此在教學中，還需將化學知識與真實情境緊密聯系，?促使學生學會從生活中學化學，并運用化學知識、觀念指導生活。

3 基于真實問題情境的教學活動設計

3.1 教學目標

鑒于上述分析，本節課的教學目標確定為： （1）從真實情境中提煉出“怎么診斷糖尿病”“尿液中的糖怎么來的”“怎樣控制糖尿病”等實際問題并進行文獻、資料查閱、方案設計、實驗探究;（2）了解糖的存在、分類、性質，初步認識食物中糖類物質在人體中的轉化;（3）能從有機化合物及其性質的角度對有關飲食、健康等實際問題進行分析、討論和評價，學會選擇正確的生活方式。

3.2 教學思路

教學過程分課前、課中兩個環節展開。課前環節以教師引導下學生多途徑的合作學習為主。學生分為多個小組，采用網絡搜索、文獻查詢、社會調研、情景劇編排等形式，主要合作完成： （1）制作調查問卷“您，真的了解糖嗎”，并進行問卷調查;（2）尋找常見食物中糖的存在形式并了解其提供的能量;（3）尋找并了解生活中常見代糖。學生在調查、調研后進行數據的整合、處理、分析，為課上PPT展示、情景劇展演做好前期準備。

在課堂上重點展開以實驗探究、分析推理下的糖的檢測、糖的性質的學習，并不斷強化學生健康生活觀念的形成。具體教學思路如圖5所示。

3.3 主要教學活動

環節一： 真實情景再現

[學生活動1]情景劇展示： （1）生活習慣展示;（2）去醫院體檢，拿到體檢報告;（3）產生疑問，不吃糖怎么還得了糖尿病？

設計意圖： 通過學生日常真實生活情景的表演再現，引導學生感知化學與生活的聯系，激發學生學習的興趣和探究的欲望。

環節二： 葡萄糖的檢測

[問題1]怎樣檢驗尿液中的葡萄糖？

[學生活動2]完成探究實驗： 葡萄糖與新制氫氧化銅的反應。

[問題2]葡萄萄分子中有哪些官能團？與新制氫氧化銅反應的官能團是什么，反應后轉變成什么官能團？（展示葡萄糖的結構簡式）

[學生活動3]分析葡萄糖中的官能團，對比乙醇的性質，判斷其與新制氫氧化銅反應的官能團是醛基;并聯系乙醇氧化變成乙醛再變成乙酸的事實，推測葡萄糖的醛基被新制氫氧化銅氧化變成了羧基。

[問題3]除了尿檢外，醫院還可以通過血糖檢測診斷糖尿病。很多糖尿病患者也會購買血糖儀檢測血糖，你知道血糖儀的原理嗎？

[學生活動4]推測血糖儀的原理類似于酒精檢測儀，利用了原電池工作原理。

設計意圖： 通過實驗探究、類比推理了解葡萄糖的檢測方法，認識葡萄糖中的官能團及其轉化。

環節三： 認識糖在人體中的代謝

[問題4]情景劇中的患者真的沒吃“糖”嗎？

[學生活動5]辨析食物中的糖。并通過閱讀認識糖的分類，了解糖的組成。

[問題5]尿液中的葡萄糖怎么來的？

[學生活動6]模擬人體多糖代謝過程，分組完成蔗糖溶液、淀粉溶液水解實驗。并通過展示匯報，了解蔗糖不具有還原性，其水解產物具有還原性;淀粉可以水解，其水解產物具有還原性。

[問題6]正常代謝情況下，尿液中為什么沒有葡萄糖？

[教師演示]手持數字化實驗： 葡萄糖在酵母菌作用下的代謝。手持數字化實驗結果如圖6、圖7所示。

[學生活動7]學生通過手持數字化實驗結果（圖6）能夠很快分析出，在氧氣濃度較高情況下，往葡萄糖中加入酵母菌，O2含量迅速減小，CO2含量迅速增大，據此推斷發生了反應： C6H12O6（葡萄糖）+6O26CO2+6H2O;通過手持數字化實驗結果（圖7）能夠很快分析出，在氧氣濃度較低情況下，O2含量幾乎不變，CO2含量持續增大，據此推斷發生反應： C6H12O6（葡萄糖）2C2H5OH+2CO2↑。

[教師展示]糖在人體中其他代謝方式及血糖的調節（見圖8）。

[學生活動8]通過觀察，回憶了解糖在人體中的其他代謝方式，結合生物知識，體會胰島素在糖代謝中的重要作用。

設計意圖： 通過對真實情景的逐層剖析，在真實問題的解決中，認識糖的分類，了解糖在人體中的代謝（多糖、二糖的水解，單糖的氧化等）。手持數字化實驗的開展將葡萄糖緩慢氧化（有氧呼吸、發酵）的過程直觀顯示出來，強化了學生的微觀探析過程。

環節四： 給糖尿病患者提建議

[學生活動9]學生分小組進行PPT展示匯報： （1）調查問卷： 展示人們對糖的認識;（2）市場調研： 生活中的糖;（3）市場調研： 代糖。

[問題7]糖尿病患者應該選擇怎樣的生活方式？你有什么建議，為什么？

[學生活動10]從飲食、鍛煉、醫藥等角度為糖尿病患者提簡單建議，并說明提這些建議的依據。如學生談到，需要少吃糖，如淀粉含量高的食物，原因是淀粉在人體中能代謝生成葡萄糖;需要加強體育鍛煉，因為體育鍛煉能促進葡萄糖氧化變成二氧化碳和水;服用藥物，注射胰島素等，因為胰島素等在糖代謝中起著非常重要的作用。

[問題8]糖尿病患者應少吃糖，但能隨便吃富含蛋白質、油脂的食物嗎？

[學生活動11]學生課外查閱資料，了解三大基本營養物質： 糖、蛋白質、油脂之間的相互轉化，并完善對糖尿病患者的建議。

設計意圖： 通過學生課前自主設計調查問卷以及實地調研了解人們對糖、代糖認識的現狀，感受運用化學知識分析、解決實際問題的快樂;并在解決實際問題的同時關注學生證據推理意識的強化訓練。

4 教學效果與反思

學生通過課前分小組，完成了PPT（“糖”的那些事、生活中的糖、代糖），并進行了課堂展演。從展演情況看，學生進行了合理分工協作，有效地進行信息的尋找、收集、分類處理、整合，并對相關材料進行了合理地分析與評價。從課后訪談及檢測看，學生對開場情景劇、探究實驗、糖的知識印象深刻;93.6%以上的學生能夠準確回答出糖的性質、葡萄糖的檢測方法;100%的學生都認識到膳食上要均衡營養，應選擇正確的生活方式，基本達成了本節課的教學目標。

在整堂課的設計和教學過程中，有兩點深刻體會： （1）要重視以“糖類”為代表的非重點知識存在的必要性。非重點知識不意味沒有深入挖掘的價值，教學重點可以將對知識本體的挖掘拓展到對知識外延、知識形成過程、學科觀念形成的挖掘上去。高中階段尤其是高一的化學學習以通識教育為主，充分挖掘、整合非重點知識中與生活、生產相關的素材;層層深入地剖析過程中出現的實際問題;不斷激發、推動、強化學生的認知活動、情感活動和實踐活動，最終促進學生化學視角的形成（用化學的眼光看世界，用化學的模型分析解決實際問題，用化學的觀念指導生活）等教學實踐活動值得我們不斷去嘗試。（2）在教學中可適當嘗試進行跨學科知識的融合。學科交叉融合已是社會發展的大方向，在教學前調查學生生物學習中糖類知識的儲備情況，在教學中嘗試將血糖檢測、血糖控制（胰島素作用）等生物知識、醫療知識整合融入教學中，是對促進學生多學科視角下分析、解決實際問題的新嘗試。

當然由于課堂開放度非常大，對教師課堂駕馭能力、學生綜合能力也提出了更高的要求和挑戰，如何有效地把控課堂，合理運用各類學習材料，提高課堂效率，進行更深入的學習，值得我們不斷的探索與嘗試。

（本文系北京市促進通州區教師素質提升支持計劃“高中化學名師工作室”研修成果）

參考文獻：

[1][2][3] 中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 69～79， 21～23， 78.

[4] 郭振彪. 高中生物學教材中血糖平衡調節示意圖的應用[J]. 生物學教學， 2010， 35（8）： 67～68.