"主题链接"问题驱动)促进单元复习知识结构化

滕瑛巧 王星乔 包朝龙 于淑儿

摘要： 提出了“主题链接、问题驱动”复习模式及其内涵，并以“酿酒的原料有哪些、原料如何转化为酒精、为何酒是陈的香、如何杀菌消毒”为主线，设计“酿酒过程中有机化合物的相互转化”一课，为促进单元复习知识结构化提供了可供借鉴的操作模式和教学案例。

关键词： 主题链接; 问题驱动; 有机化合物; 单元复习; 结构化

文章编号： 10056629（2021）07004706

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 教学内容及现状分析

本课时为人教版必修教材（2019）第七章“有机化合物”单元复习课。本节课复习的重点为糖类、蛋白质的基本性质，构建乙烯、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、糖类的转化关系网络图，并能结合基本性质及转化关系对有关饮食、健康等实际问题进行分析、讨论和评价[1]。本节课的复习也为第八章“化学与可持续发展”的教学奠定坚实的知识基础。

通过文献检索，现有与必修模块有机化学复习相关的教学设计，主要有以下几类： （1）单元知识的复习融于新知识的探究中，如以苯乙烯和乙苯性质的探究为载体，使新知识与所复习的知识发生实质性链接[2];（2）以实验为载体对有机化学知识进行整合，如通过对乙醇催化氧化、乙酸乙酯的制备、乙酸乙酯的水解3个化学实验中的装置设计、试剂选择、操作及现象等要素的讨论，将乙醇、乙醛、乙酸及乙酸乙酯的相关性质进行归纳梳理[3];（3）以社会生活中的问题解决为载体，用所学的知识解释和说明一些常见的生活现象和物质用途[4]。综上，已有文章从不同视角开展有机物的复习教学，强化了知识结构、观念和方法等，本文以“酿酒”作为该单元复习的情境载体可为素养为本的有机化学教学提供新的视角。

2 教学思想与创新点

“主题链接，问题驱动”复习模式指的是以化学学科核心素养为指引，在充分研究课程标准要求的基础上，选择与化学相关的某一主题（一种物质、一则新闻、一幅图片等）链接复习内容的知识、方法、素养，精心设计问题链，驱动学生运用化学学科思维方式和方法解决实际问题，在问题解决过程中实现知识的结构化与思维能力的提升。

2.1 教学主题精选

主题是教学情境的承载体、知识能力的生长树、思维活动的聚集点，主题的选择应体现真实性、贴近性、综合性等特点[5]。选取“酿酒过程中有机化合物的相互转化”这一学习主题，一方面它来源于生活实际，与素养为本教学所倡导的“真实情境下的问题解决”相契合，承载了化学学科多维度素养培养目标;另一方面，它为糖类、蛋白质的基本性质的复习及乙烯、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、糖类、蛋白质的知识网络建构提供了载体，促进了知识的结构化。

2.2 问题设置精心

在单元复习中情境、问题和任务三位一体，三者之间以及各问题之间具有明显的逻辑关系和结构化特征。通过对有关科技文献的检索以及教学内容的改造重组，以“酿酒的原料有哪些→原料如何转化为酒精→为何酒是陈的香→如何杀菌消毒”等精心设计的问题链作为教学主线，以此激发、推动、维持、强化和调整学生的认知活动、情感活动和实践活动，培养学生的高阶思维能力，与此同时实现素养的提升[6]。

2.3 板书设计精美

如图1所示，本节课的板书设计体现如下特点： （1）建构性： 将乙烯、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、糖类等物质之间的相互转化关系这一核心内容融合其中，以问题为载体，驱动学生主动构建相关知识网络，使学生形成良好的知识结构;（2）应用性： 本节课围绕酿酒过程这一主线建构板书，凸显了知识的结构性和应用价值，便于学生理解;（3）条理性： 簡洁、明了地展示了本节课复习要点，板书虚线的左侧是常见的天然高分子化合物，右侧是小分子化合物，条理性强。

3 教学目标

（1） 能够说出糖类、蛋白质、氨基酸的物理性质和化学性质，会书写与化学性质相关的化学方程式。

（2） 通过酿酒过程实际问题的解决，构建乙烯、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、糖类的转化关系网络图，会书写相关反应的化学方程式，能从有机化合物及其性质的角度对有关饮食、健康等问题进行分析、讨论和评价。

（3） 能设计淀粉糖化程度监测的模拟实验方案，与同学合作完成实验操作，客观进行记录，对实验现象作出解释。

4 教学流程

教学流程设计如图2所示。

5 教学过程

5.1 酿酒原料的探究——糖类的物理性质

[师]这节课我们将通过酿酒过程的系统研究来复习有机物相关内容。酒的种类有很多，同学们知道哪些？

[生]白酒、啤酒、葡萄酒、黄酒等。

[师]（展示实物）这些酒是如何酿造的呢？

[提供信息]酒的酿造过程如下。

白酒： 多以高粱、大米、玉米等含淀粉物质为原料，第1步是用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉水解成葡萄糖，称为糖化过程;第2步由酵母菌再将葡萄糖发酵产生酒精。

葡萄酒： 选择成熟的葡萄，将挤出的葡萄汁滤到罐或缸里，静置12～20个小时，取上层清液进行发酵。经过两昼夜，葡萄汁开始发酵，可以嗅到酒香味。

啤酒： 将经过灭菌的麦芽汁（含麦芽糖）在酵母菌作用下发酵，就得到鲜啤酒。鲜啤酒中含有一定量的酒精。

[提问]上述酿酒的原料中涉及到哪些糖类物质？

[生]淀粉、葡萄糖、麦芽糖。

[师]非常好。常见的糖类还有蔗糖、纤维素，请同学们回忆糖类的物理性质，并思考如何鉴别这些糖类？

[生]综合颜色、状态、水溶性、甜味等物理性质及还原性等化学性质提供鉴别方案（葡萄糖、麦芽糖从中学角度来看不易鉴别）。

设计意图： 以酒作为复习载体，目的在于引导学生主动关注生产生活中的化学物质，激发学生的学习兴趣。通过信息提示迅速将学生的注意点引到酿酒原料——糖类性质的回顾与利用中。

5.2 从糖类到酒精的探究——糖类的化学性质及检验

[过渡]酿酒的原料是糖类，获得这些原料之后就可以进行糖化与发酵过程。糖化是指原料中的淀粉、麦芽糖等通过各种水解酶的作用，使之水解为葡萄糖并溶解于水的过程[7]。请同学们写出麦芽糖、淀粉糖化过程涉及的水解反应的化学方程式。

[生]两位学生上台板演方程式：

[师]引导学生评价： 书写此类方程式需注明C12H22O11所对应的具体物质及反应的条件。

[过渡]糖化过程中酿酒师要监测淀粉等水解反应进行的程度。如果你作为酿酒师，如何设计实验检验淀粉是否发生水解及其水解程度？

[活动与探究]设计监测淀粉水解程度的实验方案。

试剂： 淀粉水解液、碘水、10%氢氧化钠溶液、5%硫酸铜溶液、2%硝酸银溶液、2%稀氨水、pH试纸

[小组合作]讨论实验方案，画出流程图，完成实验。（教师巡视）

[师]哪个小组愿意分享你们的成果？请展示流程图及实验现象与结论。

[组1]见图3。

用碘水检验淀粉，若有淀粉，溶液会变蓝色。用银氨溶液检验水解产物葡萄糖。水浴加热下，若有葡萄糖会产生银镜。我们小组观察到现象1中溶液变蓝、现象2中有银镜生成，说明淀粉部分水解。

[组2]我们用新制Cu（OH）2检验葡萄糖，直接加热，产生砖红色沉淀。

[师]非常好，两种方法都可以。为什么要加NaOH中和呢？

[生]水解液显酸性，而检验葡萄糖要在碱性环境中。

[师]糖化过程进行完全之后接下来的步骤就是发酵，在酒化酶的作用下，将葡萄糖转化成酒精。请同学们书写化学方程式。

[生]……（略）

设计意图： 通过糖化过程引出糖类的水解，强化化学用语表达的规范意识。“监测淀粉水解程度”实验，完全由学生自主设计方案，动手操作实验，在教师引导下进行成果分享和小结，既增强了探究活动的开放性，也是让学生调用已有知识解决问题，达到复习的效果。

5.3 为何酒是陈的香——简单有机化合物的相互转化

[提供信息]新酿造的酒刺激性大、气味不正，往往带有新酒味。然而新酒经过一定时期的贮存，就会惊奇地发现，酒体变得醇香四溢，口感绵软，非常好喝，正所谓“百年陈酒十里香”。

[设问]为什么酒是陈的香？

[生]应该生成了酯。乙醇被氧化成乙醛，再氧化成乙酸，乙酸和乙醇生成乙酸乙酯。

酒香是酒中多种酯的混合体造成的。

书写化学方程式。

[过渡]酿酒中乙醇是葡萄糖转化来的，工业上生产乙醇还有其他方法吗？画出流程图。

[生]乙烯水化法。

[师]补充催化氧化法，形成图4。

[师]以乙烯为起始原料，制备乙酸乙酯理论上有多条可能的合成路线。在实际生产中，你会选择哪一条路线呢？

[生]乙烯直接制乙醇、乙酸，然后酯化，这样步骤少。

[师]合成步骤确实是重要的考虑因素之一。酯化法成熟、收率高，但也存在成本高、设备腐蚀性强等缺点，在国际上屬于被淘汰的工艺路线。相比较，乙醛缩合法、乙烯加成法和酯化法具有一定优势。

[提供信息]乙醛缩合法、乙烯加成法和酯化法的原理及成本对比（见表1）。

[小结]在选择、设计合成路线时要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、生产成本、是否有污染物排放等。

设计意图：“为什么酒是陈的香”这一问题设置的目的在于构建乙烯、乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、糖类的转化关系网络图。通过对乙酸乙酯多条可能的合成路线的评价以及乙醛缩合法、乙烯加成法和酯化法等生产工艺的了解，旨在发展学生解决实际问题的能力、拓展学生的视野，且认识到实际工艺路线选择的复杂性。

5.4 如何杀菌消毒——蛋白质、氨基酸的主要性质

[过渡]酒的酿制看似也不难，正好暑假期间老师在家中动手尝试做了葡萄酒。

[展示]酿酒过程及结果。

[师]从市场上挑选上等的葡萄，全家总动员，粒粒甄选，再用盐水泡一泡，晾干之后将葡萄捣碎，装瓶发酵。一个月后，结果如何呢？唉，失败了，长白毛了！散发出一股酸臭味！浪费了那么多好葡萄。你认为可能是什么原因导致的呢？

[生]没有密封好，其他细菌进去了，发霉了。

[追问]如何防止？

[生]可以喷洒一些物质使蛋白质变性，葡萄酒是食品，喷洒酒精是最佳选择。

[提供信息]百度百科： 酿酒。“……葡萄酒酿造过程中可在葡萄上喷洒一点食用酒精……”。

[师]喷洒酒精确实可以起到隔绝空气、杀菌消毒的作用。接下来我们通过实验来看看这瓶食用二锅头能否真的使蛋白质变性？

[活动与探究]食用酒精杀菌消毒[试剂： 二锅头（56度）、鸡蛋清、蒸馏水]。

[实验现象]取新鲜鸡蛋清，倒入二锅头，搅拌，出现白色沉淀。加水后，沉淀不溶解。

[师]食用酒精果然能使蛋白质变性。医学上通常用酒精杀菌消毒，醫用酒精是体积分数为75%的酒精。

[师]蛋白质主要性质是变性和盐析。使蛋白质变性的物质有哪些？使它盐析的物质有哪些？

[生]发生变性的物质有： 强酸、强碱、重金属盐溶液、福尔马林、紫外线、酒精、加热;发生盐析的物质主要是浓的轻金属盐溶液。

[师]蛋白质的变性和盐析有什么区别？

[生]变性不可逆;盐析加水可以恢复。

[过渡]蛋白质是生命的物质基础、构成细胞的基本有机物、生命活动的主要承担者，可以说没有蛋白质就没有生命。所以人体每天都要摄取蛋白质，蛋白质进入人体中会转化为什么物质呢？

[生]氨基酸。

[师]蛋白质能水解得到氨基酸，氨基酸有什么官能团啊？具有什么样的性质？

[生]羧基和氨基，具有两性。

[师]羧基和氨基连在同一个碳上的氨基酸称为α氨基酸。氨基酸在人体中可以转化为人体所需的蛋白质，人体可以通过摄入蛋白质补充氨基酸，其实在啤酒、黄酒中也含有大量人体必需的氨基酸，因此适度饮酒有益于身体健康。

[小结]本节课我们围绕酿酒过程复习了糖类、蛋白质、氨基酸以及简单有机物的合成，请同学们重点掌握简单有机物的相互转化、葡萄糖的检验原理和方法、蛋白质和氨基酸的结构特点和性质。

设计意图： 本环节利用自酿葡萄酒失败的经历引出杀菌问题，自然过渡到蛋白质性质。百度百科等资料及“活动与探究”佐证了学生的想法： 喷洒食用酒精进行杀菌。最后指出“啤酒、黄酒中也含有大量人体必需的氨基酸”，再一次呼应了本节课的主题，使学生能从有机化学视角对有关饮食、健康等实际问题进行分析、讨论和评价。

6 教学反思

“主题链接，问题驱动”教学模式在复习课中的应用关键在于情境素材的选取和学习任务的设计，让学生在真实问题解决过程中回忆、重组已有知识，实现知识的结构化和迁移运用，从而提升化学学科核心素养。本节课创设了现实生活中学生熟悉且感兴趣的“酿酒”这一真实情境载体，整节课学生思维一直处于活跃状态，达到了预期教学效果。当然，本节课也存在蛋白质、氨基酸相关内容的教学过于琐碎、思维容量不足等问题。建议可以尝试展开讨论： 为何淀粉、蛋白质作为营养物质可以提供人体所需的能量，而纤维素不行？由此我们可以梦想是否有一天人类也可以像合成具有生命活力的结晶牛胰岛素一样人工合成纤维素酶。学生的思维并不以本节课的结束而结束，而是给学生未来的科学探究和创造埋下种子。

参考文献：

[1]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： 21～23.

[2]张晓云. “化石燃料与有机化合物”复习课的教学创新与反思[J]. 化学教育， 2017， （11）： 43～47.

[3]章伟锋， 包朝龙. 基于实验应用的化学知识体系建构[J]. 中学化学教学参考， 2017， （7）： 41～43.

[4]陈孝锋. 从生活走近化学， 从化学走向生活——以“食品中的有机化合物”复习为例[J]. 化学教与学， 2015， （5）： 85～86.

[5][6]滕瑛巧， 王星乔等. “主题链接， 模型建构”促进浙江选考化学实验有效复习[J]. 化学教学， 2018， （6）： 48～54.

[7]陈威巍. 我国酿酒新工艺的研究进展[J]. 当代化工研究， 2018， （8）： 159～160.

[8]王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学2（第5版）[M]. 南京： 江苏教育出版社， 2014： 81.

[9]李雄. 几种工业乙酸乙酯制备方法的技术经济对比[J]. 石油化工技术经济， 2002， （1）： 19～22.