摘" "要：以閩南特色小吃“土筍凍”創(chuàng)設(shè)探究背景，圍繞土筍凍以凝膠態(tài)存在的原因進(jìn)行探究式教學(xué)。教學(xué)從真實(shí)問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)了“土筍凍形成原因—?dú)滏I的概念—土筍凍中的氫鍵—久制土筍凍變質(zhì)”四個(gè)子任務(wù)，從而幫助學(xué)生理解掌握氫鍵的知識(shí)點(diǎn)。課程將學(xué)科知識(shí)與真實(shí)情境相結(jié)合，使得學(xué)生在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中，發(fā)展了學(xué)生的證據(jù)推理與科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；氫鍵；特色小吃；探究式教學(xué)

1" 教學(xué)主題內(nèi)容與教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1" 教學(xué)主題內(nèi)容

“氫鍵”是蘇教版高中化學(xué)選擇性必修2《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》專題3第四單元第二節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是新授課的第1課時(shí)，主要內(nèi)容包括：（1）理解氫鍵的概念并掌握其形成的條件；（2）了解氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，并分析土筍凍中的氫鍵類型。

1.2" 教學(xué)現(xiàn)狀分析

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出化學(xué)課程應(yīng)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，而傳統(tǒng)的教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)的掌握為核心，忽視知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)和知識(shí)應(yīng)用于真實(shí)情境的問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，不能有效培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[ 1 ]。由此可見(jiàn)，教師應(yīng)善于根據(jù)知識(shí)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)合理且真實(shí)的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生利用知識(shí)解決問(wèn)題。圍繞“土筍凍”創(chuàng)設(shè)情境，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生思考并解決真實(shí)問(wèn)題，從而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

學(xué)業(yè)方面，課標(biāo)要求在氫鍵教學(xué)中，學(xué)生需要掌握氫鍵的概念及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響[ 2 ]。傳統(tǒng)氫鍵的教學(xué)往往以第六主族元素的氫化物的沸點(diǎn)變化作為課堂導(dǎo)入，學(xué)生在產(chǎn)生認(rèn)知沖突后激發(fā)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的興趣。但是由于氫鍵的概念較抽象，學(xué)生往往較難很好地掌握氫鍵的知識(shí)。

本節(jié)課從生活中的傳統(tǒng)小吃入手，拉近了學(xué)生與化學(xué)的距離，使學(xué)生的學(xué)習(xí)從宏觀的具體事物到微觀的分子間作用力，學(xué)生在真實(shí)的情境中學(xué)習(xí)氫鍵的概念就不會(huì)過(guò)于晦澀難懂。同時(shí)學(xué)生在本節(jié)課之前也學(xué)習(xí)了金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵、分子間作用力等概念，具備了一定知識(shí)基礎(chǔ)來(lái)分析問(wèn)題，但是仍缺乏將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于具體事物的能力[ 3 ]。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)生更好地掌握氫鍵的相關(guān)知識(shí)，并發(fā)展學(xué)生將知識(shí)應(yīng)用于分析解決問(wèn)題的能力。

2" 教學(xué)目標(biāo)

（1）以土筍凍的制作作為課堂情境，學(xué)生可以從宏觀到微觀的角度對(duì)氫鍵進(jìn)行理解，掌握氫鍵的概念及其形成條件。

（2）通過(guò)探究土筍凍中的氫鍵類型，聯(lián)系生物知識(shí)合理分析探究，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力并加強(qiáng)不同學(xué)科間知識(shí)的聯(lián)系。

（3）通過(guò)展示鄰羥基苯甲酸及對(duì)羥基苯甲酸等物質(zhì)的熔點(diǎn)，掌握氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。

（4）通過(guò)探究久制土筍凍為何會(huì)化為水，從真實(shí)情境出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度。

3" 教學(xué)理念及設(shè)計(jì)思路

3.1" 教學(xué)理念

3.1.1 教師教學(xué)應(yīng)在真實(shí)情境中進(jìn)行

2021年高考廣東卷化學(xué)試題，發(fā)現(xiàn)試卷命題的背景材料以“真實(shí)應(yīng)用性問(wèn)題情境”為載體的試題分值高達(dá)試卷總分的80%[ 4 ]。由此可以看到高考已對(duì)學(xué)生能夠解決真實(shí)問(wèn)題提出了要求，如何使學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)中掌握解決真實(shí)問(wèn)題的能力就是當(dāng)今教師需要解決的問(wèn)題，其中一個(gè)方法為教師可以在日常的教學(xué)中以真實(shí)情境為背景展開(kāi)教學(xué)。

本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)為氫鍵，較為抽象，如果沒(méi)有建立好宏觀事物與微觀作用力的橋梁，掌握該知識(shí)點(diǎn)就相對(duì)困難或者學(xué)生最后只能達(dá)到一個(gè)記憶的層面，無(wú)法很好地深入理解氫鍵的概念。土筍凍作為地方小吃，閩地學(xué)生往往不會(huì)陌生，這也就很好地打破了學(xué)生對(duì)陌生且抽象知識(shí)的畏懼心理。2017年版的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出，應(yīng)充分挖掘中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中的化學(xué)知識(shí)，并使其融入化學(xué)教學(xué)中[ 5 ]。因此在化學(xué)教學(xué)中教師可以利用傳統(tǒng)文化或小吃創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，這既能發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)文化又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2.2 教學(xué)中教師應(yīng)善于提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題

教學(xué)實(shí)踐表明，能夠反映問(wèn)題實(shí)質(zhì)的、符合學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展規(guī)律的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題鏈能夠促進(jìn)學(xué)生認(rèn)識(shí)的發(fā)展[ 6 ]。新課標(biāo)提出學(xué)生應(yīng)培養(yǎng)“證據(jù)推理”“實(shí)驗(yàn)探究”“科學(xué)態(tài)度”等核心素養(yǎng)，本節(jié)課通過(guò)圍繞“土筍凍”提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題來(lái)引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而鍛煉學(xué)生的思維，發(fā)展其核心素養(yǎng)。例如提出“土筍凍中的氫鍵類型”的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，學(xué)生在對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考和分析的過(guò)程中，對(duì)氫鍵的知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到了理解的水平，完成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題鏈的使用能夠促使學(xué)生深入思考，在產(chǎn)生認(rèn)知沖突和解決沖突的過(guò)程中使認(rèn)識(shí)得到發(fā)展[ 7 ]。在目前高考對(duì)學(xué)生的素養(yǎng)加大考核的大背景下，需要學(xué)生擁有分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，教師在日常教學(xué)中需要向?qū)W生提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題使學(xué)生的能力得到鍛煉，發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.2" 設(shè)計(jì)思路

本次教學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)理念為創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過(guò)向?qū)W生提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。具體實(shí)施：課前圍繞“土筍凍”創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境并提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題“土筍凍以凝膠態(tài)存在的原因”，由此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并活躍其思維；之后教師補(bǔ)充關(guān)于氫鍵的相關(guān)定義讓學(xué)生總結(jié)氫鍵形成的條件，發(fā)揮了學(xué)生在課堂的主體性，從而更好地掌握知識(shí)點(diǎn)；接著向?qū)W生提出“土筍凍中的氫鍵類型”的問(wèn)題，鍛煉學(xué)生思維并分析氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響；最后提出“土筍凍變質(zhì)的原因”的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考并進(jìn)行探究，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中學(xué)生思維得到了鍛煉，培養(yǎng)了證據(jù)推理及科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

4" 教學(xué)流程

本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了四個(gè)教學(xué)活動(dòng)并分設(shè)了情境線、問(wèn)題線、活動(dòng)線、方法線、評(píng)價(jià)線等幫助學(xué)生理解氫鍵的概念并應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題，具體教學(xué)流程見(jiàn)圖1。

5" 教學(xué)過(guò)程

5.1" 引入氫鍵的概念

[創(chuàng)設(shè)情境] 教師介紹閩南特色小吃土筍凍，并通過(guò)多媒體介紹土筍凍的制作流程（土筍凍的制作流程是以口革囊星蟲(chóng)為原料，經(jīng)過(guò)煮制熬汁、冷卻凝結(jié)而成的凍品），請(qǐng)學(xué)生思考：為什么土筍凍最后會(huì)成凝膠狀？

[學(xué)生猜測(cè)] 可能是在加工過(guò)程中形成了某種作用力。

[教師引導(dǎo)] 在前面的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)習(xí)了分子間作用力、金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵，那這里的作用力是否是其中之一呢？

[學(xué)生分析] 口革囊星蟲(chóng)的主要成分為蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)工序處理后會(huì)分解生成氨基酸，那么就可以排除金屬鍵的可能性，而其中存在陰陽(yáng)離子的可能性較低，因此也排除掉離子鍵的可能。那么這種作用力很有可能是分子間作用力或共價(jià)鍵。

[教師點(diǎn)評(píng)] 其實(shí)這種作用力是除范德華力之外的另一種分子間作用力，稱為氫鍵。氫鍵是氫原子與電負(fù)性較大的原子形成共價(jià)鍵后，再與另一個(gè)電負(fù)性較大原子形成的一種分子間作用力[ 8 ]。需要注意的是，雖然氫鍵名字里含有“鍵”，但仍屬于分子間作用力，其強(qiáng)度遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵。

5.2" 氫鍵的表示方法和形成條件

[教師提問(wèn)]氫鍵的形成是指當(dāng)H原子與電負(fù)性大的、半徑小的原子X(jué)形成共價(jià)鍵（X-H）時(shí)，由于鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向于X原子一邊，使H原子的核幾乎“裸露”出來(lái)。這個(gè)半徑很小的氫核能吸引另一個(gè)分子中電負(fù)性大的X（或Y）原子的孤對(duì)電子而形成聚集體[ 9 ]。那么請(qǐng)同學(xué)們思考，我們?cè)谥暗膶W(xué)習(xí)中有遇到哪些電負(fù)性較大的元素呢？

[學(xué)生回答] N、O、F。

[教師提問(wèn)] 請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合剛剛提到的信息來(lái)總結(jié)氫鍵的形成條件。

[學(xué)生回答] （1）需要有與電負(fù)性大的原子相連的H；（2）在H原子附近有電負(fù)性大的原子。

[教師總結(jié)] 氫鍵的常見(jiàn)表示方式為X-H···Y，其中X和Y為N、O、F等電負(fù)性較大的非金屬原子。

5.3" 探究土筍凍中氫鍵的形成及其對(duì)熔沸點(diǎn)的影響

[教師提問(wèn)]那么為什么土筍凍在制作過(guò)程中會(huì)形成氫鍵？同學(xué)們可以結(jié)合高中生物的知識(shí)進(jìn)行思考。教師提供氨基酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式作為資料補(bǔ)充，見(jiàn)圖2。

[學(xué)生回答]可能是蛋白質(zhì)在制作過(guò)程中分解成氨基酸，通過(guò)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式看到氨基酸有電負(fù)性較大的原子（N、O以及R基中也可能存在電負(fù)性大的原子），可能是這些原子與氫原子相連形成的氫鍵。

[教師提問(wèn)] 那么在土筍凍中可能存在哪些氫鍵？

[學(xué)生回答]

猜想1：氨基酸與氨基酸可能形成N-H···N、N-H···O、O-H···O、O-H···N，同時(shí)氨基酸通式中的R基也可能存在電負(fù)性較大的原子與氫原子相連從而產(chǎn)生氫鍵。

猜想2：氨基酸可能會(huì)與溶液中的H2O形成，如N-H···O、O-H···O等等。

猜想3：一個(gè)氨基酸分子中有多個(gè)電負(fù)性較大的原子，可能在一個(gè)氨基酸內(nèi)就會(huì)形成氫鍵，如N-H···O、O-H···N等等。

[教師點(diǎn)評(píng)] 同學(xué)們的猜想非常豐富，其實(shí)土筍凍最后形成凝膠的原因是在土筍凍加工工藝中蛋白質(zhì)分解成氨基酸，氨基酸中的電負(fù)性較大的原子與另一氨基酸分子或水形成了氫鍵。至于猜想3，同學(xué)們認(rèn)為可能形成分子內(nèi)氫鍵，這個(gè)猜想也有一定的可能，我們需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)該猜想進(jìn)行驗(yàn)證，有興趣的同學(xué)也可以課后查找資料來(lái)對(duì)該猜想進(jìn)行驗(yàn)證。

[教師提問(wèn)] 在剛剛對(duì)土筍凍中的氫鍵探究中，同學(xué)們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其實(shí)氫鍵不僅可以存在于分子與分子之間，同時(shí)還可以存在于分子內(nèi)，那么這兩種氫鍵是否有什么差異呢？老師在多媒體上展示了一些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真思考，見(jiàn)圖 3及表 1。

[學(xué)生回答] 鄰羥基苯甲酸與鄰硝基苯酚可以形成分子內(nèi)氫鍵，而對(duì)羥基苯甲酸與對(duì)硝基苯酚可以形成分子間氫鍵，可以看出分子內(nèi)存在氫鍵的物質(zhì)的熔點(diǎn)較低，說(shuō)明分子內(nèi)氫鍵會(huì)降低物質(zhì)的熔點(diǎn)。鄰硝基苯酚與對(duì)硝基苯酚的熔點(diǎn)差異也是因?yàn)檫@個(gè)原因。

[教師總結(jié)] 由于分子內(nèi)氫鍵的形成減弱了分子間的相互作用，而分子間氫鍵的形成增加了分子間的相互作用。因此分子內(nèi)氫鍵的形成往往使得物質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低，而分子間氫鍵會(huì)使得物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。

例如第六主族元素的氫化物的熔沸點(diǎn)，由于其熔沸點(diǎn)的影響因素為分子間作用力，而結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)作用力大小隨相對(duì)分子質(zhì)量的升高而升高。那么理論上來(lái)說(shuō)熔沸點(diǎn)大小應(yīng)為H2O lt; H2S lt; H2Se lt; H2Te，但由于H2O中存在分子間氫鍵，熔沸點(diǎn)遠(yuǎn)大于其他第六主族元素的氫化物，則該族氫化物的熔沸點(diǎn)變化規(guī)律為：H2S lt; H2Sb lt; H2Te lt; H2O，這里我們就能看到氫鍵對(duì)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)的影響。

5.4" 久制土筍凍為何會(huì)化成“水”

教師通過(guò)多媒體展示久制的土筍凍化為一灘水的圖片，讓學(xué)生思考其中的原因，以四人為一小組展開(kāi)討論。

[學(xué)生回答] 由于土筍凍以凝膠態(tài)存在的原因是其中有氫鍵的作用，那么最后土筍凍“化了”的原因很有可能是氫鍵斷裂了。

[教師引導(dǎo)] 如果是氫鍵斷裂的話，是什么因素使得氫鍵斷裂呢？

[學(xué)生回答] 如果外界的溫度過(guò)高，其提供的能量很有可能會(huì)使得氫鍵斷裂，因此久制的土筍凍會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而變質(zhì)。

[教師提問(wèn)] 溫度確實(shí)是其中的一個(gè)影響因素，但是為什么放在冰箱的土筍凍也會(huì)因?yàn)榫弥贫冑|(zhì)呢？這里氫鍵也“斷”了嗎？

[學(xué)生回答] 這里外界沒(méi)有提供能量使得氫鍵斷裂，那可能是土筍凍里某些成分的活性會(huì)隨著時(shí)間增加而降低。

[教師總結(jié)] 同學(xué)的想法很好，其實(shí)土筍凍形成凝膠較為復(fù)雜，氫鍵只是其中一個(gè)因素。在土筍凍制作中，加熱使得蛋白質(zhì)的二硫鍵被破壞，冷卻加速了氫鍵的形成，最后形成了蛋白凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[ 10 ]。而影響凝膠稠度和硬度的影響因素有凝膠化時(shí)間、凝膠化溫度等等。在冰箱放的土筍凍，其凝膠化程度隨時(shí)間流逝而降低，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也漸漸不夠牢固，因此，久制的土筍凍會(huì)化成“水”。

[設(shè)計(jì)意圖] 通過(guò)多媒體展示如圖4所示的土筍凍凝膠化程度隨溫度、時(shí)間增加的變化趨勢(shì)，讓學(xué)生明白土筍凍以凝膠態(tài)存在實(shí)際上受到各方面的影響。一個(gè)簡(jiǎn)單的特色小吃蘊(yùn)含著許多化學(xué)知識(shí)，可以讓學(xué)生切實(shí)感受到化學(xué)無(wú)處不在以及化學(xué)與生活的聯(lián)系相當(dāng)?shù)木o密，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

6" 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

6.1" 課堂表現(xiàn)

在本次教學(xué)中，課堂的整體氛圍較為活躍，特別是在對(duì)任務(wù)“土筍凍中的氫鍵”以及“久制土筍凍變質(zhì)的原因”的探究活動(dòng)中，許多學(xué)生勇于在課堂上發(fā)表自己的猜想，課堂互動(dòng)性較強(qiáng)。同時(shí)根據(jù)學(xué)生對(duì)土筍凍中的氫鍵類型的分析，說(shuō)明其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握也達(dá)到理解的水平。整體課堂表現(xiàn)說(shuō)明本節(jié)課已完成教學(xué)目標(biāo)。

6.2" 課后訪談

本次教學(xué)以福州市某中學(xué)高二年段兩個(gè)班級(jí)學(xué)生為教學(xué)實(shí)踐對(duì)象。教學(xué)完成后， 從兩個(gè)班級(jí)中各隨機(jī)選出5名學(xué)生（共10名）進(jìn)行訪談。在訪談過(guò)程中，大多數(shù)學(xué)生表示通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)能夠較好地掌握氫鍵的知識(shí)，同時(shí)也會(huì)降低之后對(duì)抽象知識(shí)學(xué)習(xí)的畏懼心理；也有學(xué)生表示，在課堂中進(jìn)行的探究活動(dòng)對(duì)其思維得到了鍛煉，說(shuō)明本節(jié)課起到發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的作用，訪談?wù)w結(jié)果為學(xué)生對(duì)本節(jié)課持肯定態(tài)度。

7" 總結(jié)

本教學(xué)設(shè)計(jì)圍繞“土筍凍”創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，設(shè)計(jì)了四個(gè)子任務(wù)，并在每個(gè)子任務(wù)下提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生課堂的主動(dòng)性得到了較大的提升，并且通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行探究活動(dòng)，學(xué)生在課堂上是處于思維活躍的狀態(tài)，能夠?qū)χR(shí)的掌握達(dá)到更加深入的水平。在目前核心素養(yǎng)導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)中，本節(jié)課能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，發(fā)展其科學(xué)探究的能力。

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