基于真实问题情境的“糖类”教学

夏添 何彩霞

摘要： 真实问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要载体。在“不吃糖，为什么得了糖尿病”的真实情境中，采用实验探究、文献查询、社会调研等学生活动逐层解决“医院怎样检验尿液中的葡萄糖”“尿液中的葡萄糖怎么来的”“怎样控制尿糖”等实际问题，促进糖的存在、糖的分类、糖的性质（代谢）等化学（生物、医学）知识的学习，并进而引导学生学会用化学的眼光看世界，用化学的模型分析解决实际问题，用化学的观念指导生活，最终实现生活行为的转变。

关键词： 真实问题情境; 化学视角; 糖类教学; 糖的代谢与转化

文章编号： 10056629（2020）06004805  中图分类号： G633.8  文献标识码： B

化学科学与生产、生活和科学技术的发展有密切的联系。在教学中，教师应重视STSE内容主题、跨学科内容主题的选择和组织，“引导学生在更宽广的学科背景下认识物质及其变化的规律，帮助学生拓展视野、开阔思路，综合运用化学和其他学科的知识分析和解决有关问题，发展学生的科学素养”[1]。

糖类是人类维持生命活动的重要物质和能量基础，与日常生活、工业生产尤其是食品工业有紧密联系，其相关知识与生物、医疗等学科还有非常丰富的交叉和融合。由于该部分内容为高考中的非重点知识，教师对必修阶段“基本营养物质——糖类”的教学研究长期处于忽视阶段，近10年来鲜有文献资料报道;在日常教学中也常淡化处理，只对高考涉及的糖类基础知识作简要介绍，而忽视了该部分知识承载的教学价值。

就必修阶段的“基本营养物质——糖类”教学而言，课标要求不高（结合糖类的主要性质说明其在生活中的重要应用），教学的重心可放在真实问题情境的挖掘上，要让学生在实际问题的分析与解决过程中，发展学生学科核心素养，最终学会用化学的眼光看世界，用科学的观念指导生活。

1 知识分析与教学素材的选取

《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称课标）关于必修课程“主题4 简单的有机化合物及其应用”中明确要求： 结合实例认识高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要应用，并结合这些物质的主要性质进行说明;能从有机化合物及其性质的角度对有关饮食、健康等实际问题进行分析、讨论和评价。在教学策略中提倡采用观察实验现象、联系生产生活实际、归纳总结等策略对典型的有机化合物的结构、性质及应用进行教学。在情景素材中建议涉及： 食物中的糖类、油脂、蛋白质在人体内的转化以及常见体检指标中的有机化合物[2]。课标为糖类有关素材的选取及教学策略指明了方向。

从学科知识的角度看，“糖类”涉及主要知识有糖的存在、糖的组成及结构、糖的分类、糖的检验、糖的性质、糖的用途等，相关知识的学习运用了从“组成→结构→性质→用途”认识有机化合物的认知模型;其中糖的性质、葡萄糖的检测相关知识的学习还与生物知识（糖的代谢）、医学知识（糖尿病诊断）有着紧密联系，跨学科知识融合式学习为学生研究问题提供了新的视角，有利于学生综合运用学科知识分析、解决实际问题。

鉴于学生对“糖”的认识具备一定的生活经验，为了增进化学知识与生活实际的联系，在教学时可以从生活实际中常见的问题入手，选择以“糖尿病患者的尿检”“糖尿病形成原因”“糖尿病的控制”等问题情境，帮助学生形成分析和解决实际问题的方法，逐步建构葡萄糖的检测、糖的性质、糖的存在及分类等学科知识;通过实验探究、文献查阅、社会调研等多种学习途径，帮助学生认识糖类学习的社会价值，如“糖类在人体供能中的重要意义”“应形成正确生活观念，选择健康生活方式”等。上述方法、方式途径、观念的形成迁移运用于其他物质的学习，有利于学生逐步学会用化学的视角去观察、分析和处理生活实践或社会事件。

基于上述分析，现按照“真实情境实际问题化学知识”的关联[3]的思路来整合相关知识（见图1），即促使学生学会从真实情境中提炼出实际问题，在解决实际问题的过程中，学习相关的化学知识，建构知识模型。最终能够综合运用所学知识认识与解释实际问题，进而指导日常生活，形成健康的生活观念和生活态度。

2 学情分析

课前，针对“糖的存在”“维持人体生命活动最主要能量”“是否依据营养物质摄入的平衡关系来选择食物”对47名学生进行了调查分析，调查结果分别见图2、图3和图4。

基于调查结果和教学经验分析，学生虽然在初中学习了基本营养物质（糖、脂肪、蛋白质、无机盐、维生素、水）的相关知识，知道了主食（米饭、馒头、面包等）、糖果中含有糖类物质，但不能指出棉花、木材、芹菜中也含有糖（纤维素）（见图2）;在生物必修1的学习中，了解了糖的分类、糖的菲林反应，但缺乏用化学视角认识事物的方法，未建构由糖的组成、结构、性质、用途等构成的化学知识体系，也未能准确了解糖在人体供能方面的重要意义（见图3）;不能正确认识和处理生活中饮食、营养、健康等日常问题，不能运用化学知识指导生活，未形成正确、健康的生活方式（见图4）。因此在教学中，还需将化学知识与真实情境紧密联系， 促使学生学会从生活中学化学，并运用化学知识、观念指导生活。

3 基于真实问题情境的教学活动设计

3.1 教学目标

鑒于上述分析，本节课的教学目标确定为： （1）从真实情境中提炼出“怎么诊断糖尿病”“尿液中的糖怎么来的”“怎样控制糖尿病”等实际问题并进行文献、资料查阅、方案设计、实验探究;（2）了解糖的存在、分类、性质，初步认识食物中糖类物质在人体中的转化;（3）能从有机化合物及其性质的角度对有关饮食、健康等实际问题进行分析、讨论和评价，学会选择正确的生活方式。

3.2 教学思路

教学过程分课前、课中两个环节展开。课前环节以教师引导下学生多途径的合作学习为主。学生分为多个小组，采用网络搜索、文献查询、社会调研、情景剧编排等形式，主要合作完成： （1）制作调查问卷“您，真的了解糖吗”，并进行问卷调查;（2）寻找常见食物中糖的存在形式并了解其提供的能量;（3）寻找并了解生活中常见代糖。学生在调查、调研后进行数据的整合、处理、分析，为课上PPT展示、情景剧展演做好前期准备。

在课堂上重点展开以实验探究、分析推理下的糖的检测、糖的性质的學习，并不断强化学生健康生活观念的形成。具体教学思路如图5所示。

3.3 主要教学活动

环节一： 真实情景再现

[学生活动1]情景剧展示： （1）生活习惯展示;（2）去医院体检，拿到体检报告;（3）产生疑问，不吃糖怎么还得了糖尿病？

设计意图： 通过学生日常真实生活情景的表演再现，引导学生感知化学与生活的联系，激发学生学习的兴趣和探究的欲望。

环节二： 葡萄糖的检测

[问题1]怎样检验尿液中的葡萄糖？

[学生活动2]完成探究实验： 葡萄糖与新制氢氧化铜的反应。

[问题2]葡萄萄分子中有哪些官能团？与新制氢氧化铜反应的官能团是什么，反应后转变成什么官能团？（展示葡萄糖的结构简式）

[学生活动3]分析葡萄糖中的官能团，对比乙醇的性质，判断其与新制氢氧化铜反应的官能团是醛基;并联系乙醇氧化变成乙醛再变成乙酸的事实，推测葡萄糖的醛基被新制氢氧化铜氧化变成了羧基。

[问题3]除了尿检外，医院还可以通过血糖检测诊断糖尿病。很多糖尿病患者也会购买血糖仪检测血糖，你知道血糖仪的原理吗？

[学生活动4]推测血糖仪的原理类似于酒精检测仪，利用了原电池工作原理。

设计意图： 通过实验探究、类比推理了解葡萄糖的检测方法，认识葡萄糖中的官能团及其转化。

环节三： 认识糖在人体中的代谢

[问题4]情景剧中的患者真的没吃“糖”吗？

[学生活动5]辨析食物中的糖。并通过阅读认识糖的分类，了解糖的组成。

[问题5]尿液中的葡萄糖怎么来的？

[学生活动6]模拟人体多糖代谢过程，分组完成蔗糖溶液、淀粉溶液水解实验。并通过展示汇报，了解蔗糖不具有还原性，其水解产物具有还原性;淀粉可以水解，其水解产物具有还原性。

[问题6]正常代谢情况下，尿液中为什么没有葡萄糖？

[教师演示]手持数字化实验： 葡萄糖在酵母菌作用下的代谢。手持数字化实验结果如图6、图7所示。

[学生活动7]学生通过手持数字化实验结果（图6）能够很快分析出，在氧气浓度较高情况下，往葡萄糖中加入酵母菌，O2含量迅速减小，CO2含量迅速增大，据此推断发生了反应： C6H12O6（葡萄糖）+6O26CO2+6H2O;通过手持数字化实验结果（图7）能够很快分析出，在氧气浓度较低情况下，O2含量几乎不变，CO2含量持续增大，据此推断发生反应： C6H12O6（葡萄糖）2C2H5OH+2CO2↑。

[教师展示]糖在人体中其他代谢方式及血糖的调节（见图8）。

[学生活动8]通过观察，回忆了解糖在人体中的其他代谢方式，结合生物知识，体会胰岛素在糖代谢中的重要作用。

设计意图： 通过对真实情景的逐层剖析，在真实问题的解决中，认识糖的分类，了解糖在人体中的代谢（多糖、二糖的水解，单糖的氧化等）。手持数字化实验的开展将葡萄糖缓慢氧化（有氧呼吸、发酵）的过程直观显示出来，强化了学生的微观探析过程。

环节四： 给糖尿病患者提建议

[学生活动9]学生分小组进行PPT展示汇报： （1）调查问卷： 展示人们对糖的认识;（2）市场调研： 生活中的糖;（3）市场调研： 代糖。

[问题7]糖尿病患者应该选择怎样的生活方式？你有什么建议，为什么？

[学生活动10]从饮食、锻炼、医药等角度为糖尿病患者提简单建议，并说明提这些建议的依据。如学生谈到，需要少吃糖，如淀粉含量高的食物，原因是淀粉在人体中能代谢生成葡萄糖;需要加强体育锻炼，因为体育锻炼能促进葡萄糖氧化变成二氧化碳和水;服用药物，注射胰岛素等，因为胰岛素等在糖代谢中起着非常重要的作用。

[问题8]糖尿病患者应少吃糖，但能随便吃富含蛋白质、油脂的食物吗？

[学生活动11]学生课外查阅资料，了解三大基本营养物质： 糖、蛋白质、油脂之间的相互转化，并完善对糖尿病患者的建议。

设计意图： 通过学生课前自主设计调查问卷以及实地调研了解人们对糖、代糖认识的现状，感受运用化学知识分析、解决实际问题的快乐;并在解决实际问题的同时关注学生证据推理意识的强化训练。

4 教学效果与反思

学生通过课前分小组，完成了PPT（“糖”的那些事、生活中的糖、代糖），并进行了课堂展演。从展演情况看，学生进行了合理分工协作，有效地进行信息的寻找、收集、分类处理、整合，并对相关材料进行了合理地分析与评价。从课后访谈及检测看，学生对开场情景剧、探究实验、糖的知识印象深刻;93.6%以上的学生能够准确回答出糖的性质、葡萄糖的检测方法;100%的学生都认识到膳食上要均衡营养，应选择正确的生活方式，基本达成了本节课的教学目标。

在整堂课的设计和教学过程中，有两点深刻体会： （1）要重视以“糖类”为代表的非重点知识存在的必要性。非重点知识不意味没有深入挖掘的价值，教学重点可以将对知识本体的挖掘拓展到对知识外延、知识形成过程、学科观念形成的挖掘上去。高中阶段尤其是高一的化学学习以通识教育为主，充分挖掘、整合非重点知识中与生活、生产相关的素材;层层深入地剖析过程中出现的实际问题;不断激发、推动、强化学生的认知活动、情感活动和实践活动，最终促进学生化学视角的形成（用化学的眼光看世界，用化学的模型分析解决实际问题，用化学的观念指导生活）等教学实践活动值得我们不断去尝试。（2）在教学中可适当尝试进行跨学科知识的融合。学科交叉融合已是社会发展的大方向，在教学前调查学生生物学习中糖类知识的储备情况，在教学中尝试将血糖检测、血糖控制（胰岛素作用）等生物知识、医疗知识整合融入教学中，是对促进学生多学科视角下分析、解决实际问题的新尝试。

当然由于课堂开放度非常大，对教师课堂驾驭能力、学生综合能力也提出了更高的要求和挑战，如何有效地把控课堂，合理运用各类学习材料，提高课堂效率，进行更深入的学习，值得我们不断的探索与尝试。

（本文系北京市促进通州区教师素质提升支持计划“高中化学名师工作室”研修成果）

参考文献：

[1][2][3] 中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 69～79， 21～23， 78.

[4] 郭振彪. 高中生物学教材中血糖平衡调节示意图的应用[J]. 生物学教学， 2010， 35（8）： 67～68.