王薦 柳昭君

在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用圖形（餅圖、柱狀圖、折線圖）來表示數(shù)據(jù)，也可以用表格來匯總數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不僅需要用圖表來展示數(shù)據(jù)，而且需要從數(shù)據(jù)圖表中發(fā)現(xiàn)變量之間的關(guān)系，思考數(shù)據(jù)是否能支持先前的假設(shè)。美國教材Lab Manual Biology設(shè)計(jì)了大量數(shù)據(jù)分析的學(xué)生活動，教師可以從中獲得啟發(fā)。

1實(shí)驗(yàn)：以不同脂肪酸的比較為例

1.1目標(biāo)

通過分析一系列數(shù)據(jù)來了解脂肪酸的相關(guān)性質(zhì)。

1.2技能聚焦

分析數(shù)據(jù)，歸類，比較，對比。

1.3建立聯(lián)系

為了保持健康，應(yīng)當(dāng)攝取適量的脂肪。脂肪既是能量的來源，又可以作為體內(nèi)器官的減震器，同時(shí)還具有維持體溫的作用。

飲食中脂肪的種類同脂肪的數(shù)量一樣重要。魚、堅(jiān)果、植物油及種子中含有較多的不飽和脂肪，一個不飽和的脂肪分子的碳原子間可形成多個雙鍵。例如，動物制品的黃油中含有較多的飽和脂肪，一個飽和脂肪分子的碳原子間只能形成單鍵。

脂肪來自于甘油和脂肪酸。表1列出了含有18個碳原子的脂肪酸的一些性質(zhì)。根據(jù)表1，探究這些脂肪酸的性質(zhì)。

1.4分析與總結(jié)

（1）閱讀表格：根據(jù)表1提供的數(shù)據(jù)，分析脂肪酸的性質(zhì)。參考答案：相同碳原子數(shù)的脂肪酸的熔點(diǎn)與其中的雙鍵數(shù)量有關(guān)，雙鍵數(shù)量越多，熔點(diǎn)就越低。所以常溫下，硬脂酸為固態(tài)，油酸、亞油酸、亞麻酸呈液態(tài)。

（2）解釋表格：表1中的哪種脂肪酸更具有代表性的性質(zhì)？

參考答案：脂肪酸的物理性質(zhì)在很大程度上決定于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度，長度越長，溶解度越低;雙鍵數(shù)越多，熔點(diǎn)越低;不飽和脂肪酸可以在雙鍵處發(fā)生加成反應(yīng)，如鹵化和氫化反應(yīng)，所以雙鍵數(shù)量更具有代表性。

（3）歸類：哪一種脂肪酸是飽和脂肪酸？闡述理由。

參考答案：硬脂酸是飽和脂肪酸。脂肪酸的熔點(diǎn)受不飽和程度的影響，在室溫下（25°C），含有12～24個碳原子的飽和脂肪酸為蠟狀固體，同樣鏈長的不飽和脂肪酸呈油狀液體。

（4）因果關(guān)系：熔點(diǎn)指的是某種物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)所需要的溫度。隨著雙鍵數(shù)目的增加，脂肪酸的熔點(diǎn)呈現(xiàn)什么變化？

參考答案：含有一個或多個雙鍵的不飽和脂肪酸不能像飽和脂肪酸那樣緊密組裝，因此分子間的相互作用被減弱。因?yàn)槠茐挠行蛐圆畹牟伙柡椭舅崤帕兴璧臒崃枯^少，所以熔點(diǎn)比相同碳原子鏈長的飽和脂肪酸低，并且對相同碳原子鏈長的不飽和脂肪酸來說，雙鍵越多熔點(diǎn)越低。

（5）比較與對照：若室溫是70°F，即22°C，則表1中的脂肪酸哪一些呈現(xiàn)液態(tài)，哪一些呈現(xiàn)固態(tài)？

參考答案：若室溫是22°C時(shí)，硬脂酸為固態(tài)，油酸、亞油酸、亞麻酸呈液態(tài)。

（6）分析數(shù)據(jù)：在烹煮過程中油和脂肪通常會結(jié)合形成脂肪酸。而正常人體溫約為37°C，因此對大多數(shù)人來說，熔點(diǎn)低于37°C的脂肪酸對人體的健康更有益。表1中所列的四類脂肪酸中哪些熔點(diǎn)低于37°C？

參考答案：油酸、亞油酸、亞麻酸熔點(diǎn)低于37°C。因此從健康的角度來看，油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和的植物油脂更有利于人體健康。

（7）應(yīng)用概念：紅花油成分中78%是亞油酸。奶油的熔點(diǎn)是35°C（95°F）。起酥油100%的成分都是飽和脂肪酸。為健康著想這些物質(zhì)中哪些是應(yīng)該盡量避免攝食的？闡述理由。

參考答案：從健康的角度來看，奶油和起酥油都是應(yīng)該盡量避免攝食的。因?yàn)槟逃偷娜埸c(diǎn)比較高，接近與人體體溫。起酥油都是飽和脂肪酸，同樣不利于人體健康。在日常生活中，人們倡導(dǎo)減少動物性脂肪的攝食，植物性油脂的攝入也要控制。《中國居民膳食指南（2016）》建議，成人每天食用烹調(diào)用油為25～30g。

1.5構(gòu)建科學(xué)技能假設(shè)你在南極洲科學(xué)調(diào)查基地?fù)?dān)任廚師的工作。令你比較苦惱的是室外溫度為-9°C，而你想要展示紅花油中亞油酸與魚油中亞麻酸的不同。請?jiān)O(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)來體現(xiàn)二者的不同性質(zhì)。

參考答案：只要將紅花油與魚油放置在室外，由于室外溫度為-9°C，亞油酸熔點(diǎn)為-5°C，呈固態(tài)，亞麻酸熔點(diǎn)為-11°C，呈液態(tài)，兩者即可加以區(qū)別。

2實(shí)驗(yàn)啟示

2.1凸顯理科特質(zhì)，夯實(shí)基本技能

生物學(xué)科作為自然科學(xué)，具有理科的自然屬性，分析數(shù)據(jù)、歸類、比較、對比是生物學(xué)科的課程價(jià)值所在。四種脂肪酸碳原子數(shù)量相同，鏈長相同，但由于具有不同的雙鍵導(dǎo)致物理性質(zhì)之一的熔點(diǎn)不同，這從微觀層面解釋了宏觀層面差異的原因，也是化學(xué)知識在生物學(xué)科的應(yīng)用，體現(xiàn)了跨學(xué)科的綜合性。在此學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生經(jīng)歷了多種技能的訓(xùn)練，包括閱讀、解釋、歸類、因果分析、比較與對照、分析數(shù)據(jù)、應(yīng)用概念等，使學(xué)生在對此材料充分利用的基礎(chǔ)上，獲得全面的數(shù)據(jù)分析技能的練習(xí)。朱正威先生認(rèn)為：基礎(chǔ)知識教學(xué)，應(yīng)是連續(xù)地、逐步深入地提出問題，探求其解決，從而在掌握知識體系、知識結(jié)構(gòu)的過程中培養(yǎng)系統(tǒng)分析和整合的思維能力。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圍繞表格呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，不斷設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。教師一般應(yīng)組織學(xué)生思考以下問題：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)地反映了什么？從數(shù)據(jù)中還能提出什么問題？數(shù)據(jù)如何反映出兩個變量之間的關(guān)系？數(shù)據(jù)能支持先前的假設(shè)嗎？

2.2突出關(guān)鍵能力，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)能力的當(dāng)下，教師不能回避學(xué)科基礎(chǔ)，關(guān)鍵是考慮新課改背景下的學(xué)科基礎(chǔ)究竟是什么，以什么方式學(xué)習(xí)學(xué)科基礎(chǔ)。在強(qiáng)調(diào)課程綜合化的大背景下，教育并不排斥以學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合化。從現(xiàn)在大、中學(xué)教學(xué)內(nèi)容來看，關(guān)鍵能力培養(yǎng)仍未被重視。例如，過分重視基本操作技能的培養(yǎng)，重視動手的規(guī)范性，卻未預(yù)見到人工智能可以替代很多現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備。教師應(yīng)當(dāng)在為學(xué)生打基礎(chǔ)時(shí)，清醒地認(rèn)識到基礎(chǔ)不僅包括已有的知識，也應(yīng)該具備發(fā)現(xiàn)或思考原有知識的不足和欠缺;更應(yīng)該提醒學(xué)生認(rèn)識到人感覺的局限性，依靠新技術(shù)創(chuàng)造性地應(yīng)用新技術(shù)，將是培養(yǎng)有創(chuàng)新意識和批判意識的新一代人才所必須的。脂肪酸的知識屬于陳述性知識，不少教師難以設(shè)計(jì)出多樣化的活動。好的教材應(yīng)該最大限度地吸引和組織學(xué)生積極參與研究和探索。美國教材提供了一個很好的范本，值得教師仿效和借鑒。

2.3體現(xiàn)STS思想，關(guān)注人體健康

學(xué)者韋鈺等10位世界科學(xué)教育專家共同提出科學(xué)教育10項(xiàng)原則，其中提到：科學(xué)教育的主要目的應(yīng)該是為了使每個人能夠參與有依據(jù)的決策和采取適當(dāng)?shù)男袆樱@對保證他們個人、社會以及環(huán)境的健康和協(xié)調(diào)發(fā)展是重要的。生物學(xué)教學(xué)應(yīng)該密切聯(lián)系學(xué)生實(shí)際，幫助他們選擇正確生活方式。俗話說：開門七件事，柴米油鹽醬醋茶?？梢?，油在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔?，特別是在家做飯都會遇到吃什么油、吃多少油的問題，這個問題也直接關(guān)系到人們的健康。油脂中的飽和脂肪酸可由人體自己合成，在很多動物性脂肪中含量較高。若人體攝入過多，會導(dǎo)致血液中膽固醇的升高。血液中長期膽固醇濃度過高會產(chǎn)生動脈粥樣硬化。不飽和脂肪酸分為單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸兩種，人體無法合成。單不飽和脂肪酸主要提供熱量，多不飽和脂肪酸具有降低膽固醇的作用。肉和乳制品中富含飽和脂肪酸，許多魚類中含有高含量的多不飽和脂肪酸。因此進(jìn)食蔬菜（不含膽固醇）和魚類，可以減低血液中膽固醇含量。DHA（二十二碳六烯酸），俗稱腦黃金，是一種對人體非常重要的多不飽和脂肪酸，它是神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞生長及維持的一種主要化合物，是大腦和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分。DHA在深海魚油里含量較高，但價(jià)格昂貴，低廉的玉米胚芽油中也富含DHA，同樣可以起到健腦、降血脂等功效。美國教材在介紹了相關(guān)知識后，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用概念來區(qū)分紅花油、奶油和起酥油哪個更有利于健康，充分體現(xiàn)了STS思想。這既是科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，也是人文的關(guān)懷。

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