化學學科核心素養——以《糖類》教學設計為例
不同的學科具有不同的學科本質和思維方法，因此核心素養的落實需要各個學科共同協作。化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學态度與社會責任”五個維度。化學學科核心素養的落實離不開具體的化學知識、化學學科觀念、化學思維方法、化學實驗等方面的學習和培養。
一、課标和教材分析
《糖類》是蘇教版必修2 專題三第二單元《食品中的有機化合物》的一節内容。初中階段，學生對基本營養物質便有了初步的認識，而後續選修部分還會繼續深入地介紹其性質。此處，糖類的學習起到承前啟後的作用，使學生能夠加深對基本營養物質的認知，意識到糖類、油脂、蛋白質對我們日常生活的重要性。
二、教學目标
1.知道糖類在人體内的轉化過程，認識到糖類在人們膳食中的重要地位。
2.了解葡萄糖的特征反應，知道其重要用途。
3.通過化學實驗，提高基于證據分析推理的能力，形成基本的轉化觀。
4.在真實情境中學習化學知識，初步形成使用化學方法解決生活問題的思維。
三、教學重難點
糖類的水解、葡萄糖的特征反應。
四、教學過程設計
情境一：關注糖尿病，不做“小糖人”。
【生活情境1】展示一張糖尿病病人的診斷書。
【學生】興奮、恐慌。
【教師】人的血液中含有葡萄糖，診斷書中的“餐前血糖”這一指标指的便是血液中葡萄糖的含量。餐前血糖的正常參考值為3.8～6.1 mmol/L，超出或低于這一範圍，都需要引起我們的重視。
【生活情境2】糖尿病病人有“三多一少”的症狀，即多飲、多食、多尿和消瘦。
【學生】我好像得了糖尿病……
【展示】播放介紹糖尿病起因的視頻。
【教師】糖尿病有遺傳因素和環境因素兩個影響因素。糖尿病患者的糖代謝功能紊亂，使其血液或尿液中的葡萄糖含量超出正常範圍。我們身邊有很多易患糖尿病的潛在人群，他們的血糖數值需要引起足夠的重視。現在越來越多的人想要了解自己的血糖情況，你知道有哪些獲得血糖數值的具體途徑嗎？
【學生】去醫院檢查。
【教師】在生活中，有些糖尿病病人年紀大了，不想去醫院，你有什麼辦法能幫助他們嗎？
【生活情境3】利用血糖試紙和血糖儀在家自測血糖。
【教師】血糖含量的檢測原理是什麼呢？
【學生】血糖指的是葡萄糖，肯定跟葡萄糖的性質有關。
設計意圖：從真實的生活情境出發，使學生處于對糖尿病認知的持續亢奮之中。在這個環節中，創設符合學生思維模式的生活情境（糖尿病的診斷書→糖尿病的症狀→糖尿病的起因→糖尿病的檢測方法），使學生可以很自然地獲得對糖尿病的整體認知，從宏觀上辨識糖尿病其實并沒有那麼可怕。
情境二：飲食要健康，你都吃的啥。
【分組實驗】
實驗1：葡萄糖與新制Cu（OH）2懸濁液的反應。
實驗2：葡萄糖與銀氨溶液的反應。
【教師】在實驗1 中，觀察到有磚紅色沉澱生成。雖然血糖儀的檢測原理不是這個反應，但是醫學上曾用類似的反應來檢測糖尿病病人的血糖含量。在實驗2 中，我們看到了光亮的銀鏡，這個原理經常用來制作鏡子和壺膽。生活中，經常會遇到熱水壺壺膽破裂的情況，你知道如何挑選質量上乘的壺膽嗎？
【學生】聽聲音、看底部有沒有尖端……
【問題】對于已經患有糖尿病的病人，在飲食上你有什麼好的建議？
【學生】多吃水果和蔬菜。
【教師】蔬菜的主要成分是纖維素，雖然人體很難消化，但是它可以加快腸道的蠕動，有通便之功效，可以放心食用。如果血糖控制得好，也可以在兩餐之間适當地吃一些水果，但是對于一些高糖分的水果，比如葡萄幹、桂圓、棗子，還是要盡量少吃。
【問題】饅頭、米飯、面包、包子……它們的主要成分都是澱粉，澱粉沒有甜味，糖尿病病人需要控制它們的攝入量嗎？
【學生】需要。因為生物課上講過澱粉水解可以生成葡萄糖。
【生活情境4】小明早餐吃面包時，感覺甜甜的，你知道是為什麼嗎？面包在人體内經曆了哪些轉變？
【教師】澱粉在人體内會在酶的作用下或實驗室中催化劑的作用下發生水解，請你寫出澱粉水解的化學反應方程式。
【教師】在我們的日常飲食中，很多食物裡都含有澱粉，澱粉在體内最終會轉化為葡萄糖，從而影響血糖含量，因此需要合理地食用米飯、饅頭等。
設計意圖：在這個環節中，通過化學實驗推測葡萄糖的相關性質，培養學生基于證據的邏輯推理能力；嘗試從微觀角度探析醫院血糖的檢驗原理，通過生物學科的知識回顧澱粉的水解原理，并采用化學符号表征具體的反應過程。通過學習，學生意識到飲食與健康之間的潛在關系，初步關注飲食搭配。
情境三：小小葡萄糖，本事不得了。
【生活情境5】陳磊，一位協調器官移植的醫生，在連續工作30多個小時後，累癱在手術室外。
【問題】大家有什麼方法可以幫幫他嗎？
【學生】吃糖果、吃面包、注射葡萄糖……
【問題解決】在真實情境中，由于工作的便利，陳醫生喝了兩瓶葡萄糖注射液。葡萄糖在人體内發生緩慢氧化，生成二氧化碳和水，并且放出熱量，提供維持人體所需的能量。平時生活中因低血糖昏倒的學生，或者年邁無法進食的老人，也經常采用這種方法補充能量。請你寫出葡萄糖在人體内緩慢氧化的化學反應方程式。
【學生】C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
【教師】綠色植物通過光合作用将二氧化碳和水轉化為葡萄糖和氧氣，當葡萄糖儲存在人體内，人體又通過緩慢氧化将能量釋放出來，能量不會憑空消失或産生，萬物之間皆有關聯，發生化學反應的同時，必定伴随着能量的轉化。
【生活情境6】“誰家麥茬誰家管，焚燒拘留加罰款。”看了标語之後，農民伯伯說：“這是我自家的土地，我有權處置。”你覺得國家應該采取強制措施嗎？
【分組讨論】同學甲：焚燒稭稈不僅會産生二氧化碳，還浪費資源。生活中焚燒稭稈的事情時有發生，所以應采取強制措施。同學乙：随着生活的發展，人們對稭稈的需求在減少，處理稭稈又比較麻煩，如果稭稈能夠回收再利用就能從根本上解決這一問題。
【教師】其實大家關注的社會熱點問題，國家也在關注，你們的思路跟國家發展與改革委員會的成員是一樣的。
【資料卡片】乙醇汽油是一種由糧食及各種植物纖維加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。國家發展與改革委員會等部門印發《關于擴大生物燃料乙醇生産和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》，明确在全國範圍内推廣使用車用乙醇汽油，到2020年基本實現全覆蓋。
【教師】澱粉和纖維素在催化劑的作用下，都能生成葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下能夠轉化為乙醇。如果所有的小汽車都能“喝”上乙醇汽油，就能在很大程度上減少稭稈焚燒對環境的污染，也能更充分地利用糧食作物。但是以目前的生産技術來看，用玉米和稭稈為原料生産乙醇汽油費用太高，仍需進一步提高科研水平，以降低生産成本。這一難題的解決離不開将來的你們，老師将這個難題留給未來的小化學家們。
設計意圖：葡萄糖不僅可以為人體提供能量，還可以作為燃料為汽車提供能量，目前正嘗試采用玉米和稭稈生産乙醇汽油。這個情境的設計，使學生可以真切地感受到糖類給人類生活帶來的巨大改變，意識到環境與資源的重要性，體會到自己所學的化學知識可以用來解決具體的生活問題。
五、教學反思
化學學科核心素養的落地研究離不開真實的生活情境。《糖類》一節具有與生活聯系緊密的特點，選擇糖類作為研究對象比較适合。化學學科核心素養就蘊藏在我們生活之中，細細品味，便有體現。具體思路如下：
《普通高中化學課程标準（2017 年版）》中指出：“能從有機化合物及其性質的角度對能源、材料、飲食、健康、環境等實際問題進行分析、讨論和評價。”本節課立足學生生活展開對糖類的學習，積極創設真實的問題情境，嘗試解決能源、飲食、健康、環境等熱點問題。實施之後，學生的學習熱情高漲，教師也更加享受化學課堂的每分每秒，很好地诠釋了“化學來源于生活，又應用于生活”，讓學生真切地感受到身為中國青年應有的擔當，時刻做好準備去迎接各種挑戰。
文/楊曉月
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