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摘要:以“阿司匹林”主题活动为例介绍了化学与生物学科联合开发和实施的一门生活实践类校本课程,内容包括课程开发的背景、选题依据、教学目标、教学过程以及教学反思。
关键词:生活实践;校本课程;阿司匹林;主题活动
文章编号:1005–6629(2015)3–0012–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 生活实践类校本课程的开发背景
《高中化学课程标准》指出:要“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”[1]这样的课程设置理念一直根植在笔者心中,因为只有与生活紧密相连的课程内容才会赢得学生的认同感,激发学生兴趣,丰富学生视野,引发学生思考,从而赋予我们的教学以旺盛的生命力。
基于此,我校高二年级的化学和生物老师联合开设了一门校本课程,即《魅力科学与多彩生活》。以与学生日常生活最息息相关的食品和药物为主题,模拟生活与生产中的一些真实情境和实验过程,将生物和化学的常识融贯其中,让学生在动手操作和动脑思考过程中运用所学知识、体验成功、提升能力,同时增强健康意识和科学素养,为未来的生活和工作提供科学的视角和选择的依据。
结合我校高二学生已经具备的化学与生物学科知识背景和能力水平,我们设置了本学期四个主题的实践活动课:(1)阿司匹林的制备及在生活中的妙用;(2)中国传统食品——豆腐;(3)中国式酿酒及酒文化;(4)小小厨师之发酵食品的制作。
下面以“阿司匹林”为例介绍生活实践类校本课程的开发与实施过程。
2 “阿司匹林”主题活动的选题依据
2.1 基于“阿司匹林”的分析
阿司匹林是为大众所熟知的一种经典药物,具有治疗感冒和解热镇痛的作用。而且近年来,随着医学界对阿司匹林研究的深入,科学家们发现了它更多更广泛的药物功效,可谓“历经百年依然充满生机”。
阿司匹林的学名是“乙酰水杨酸”(见图1),它的结构并不像其他药物那么复杂,官能团含酯基和羧基,分子中有一个苯环。无论是分析其物理化学性质还是完成其制备都是高中生可以胜任的。
2.2 基于学情的分析
我校处于高二第二学期的理科生已经完成了有机化学的学习,熟悉了常见的有机合成原理,而且在《化学与生活》选修模块中对阿司匹林这种重要的合成药物也做了初步了解[2],为本课题的开展奠定了良好的化学学科基础。
从初三开始至今,学生走进实验室亲自动手实践的机会越来越多,高中《化学必修1》第一章更是重点介绍了从实验学化学的基本方法[3],所以学生对实验室的仪器设备、试剂药品、操作方法等都有了一定的掌握,具备了完成有机合成实验、记录实验结果、定性定量分析的基本能力。
另一方面,经过初中两年和高二第一学期生物学科的学习,学生对基本的生物学概念有了理性的认识,对阿司匹林在生活中的使用可以做出初步的推测和解释。所有这些都说明开展本课题对学生来说是可行和可操作的。
所以,我们将本课题定义为“阿司匹林的制备及对月季花保鲜功能的研究”。
3 “阿司匹林”主题活动的教学目标
3.1 知识与技能
(1)能够综合运用所学知识,分析阿司匹林的结构与性质。结合实践活动,将化学与生物关联起来,共同解决生活中的问题,解释实验现象,形成学科间的交叉学习观念。
(2)掌握实验探究的基本方法,加深对学科知识的认识和理解,关注学科本质以及实验探究的方法和规律。
3.2 过程与方法
(1)通过对阿司匹林的合成以及花朵保鲜作用的实践研究,进一步理解化学反应的过程和原理,提升控制变量和设置对照实验的探究意识。
(2)通过本课题中的系列实践活动,增强查阅资料、敢于质疑、勤于思考、自主学习、团队协作的能力。
3.3 情感态度与价值观
(1)激发学生学习化学和生物学科的兴趣,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受科学在指导健康生活中的重要价值和意义。
(2)通过从多角度分析异常实验结果,有助于树立科学的辩证唯物主义世界观,增强勇于创新,敢于实践,崇尚科学的意识。
4 “阿司匹林”主题活动的教学过程
在自由选课的基础上由学校教务处随机选取30名学生参与此校本课程,每周上一次课,“阿司匹林”主题活动课共历时五节课的时间完成。
4.1 第一课时——自主查阅资料,深入了解阿司匹林
带领学生走入学校的ipad教室,引导他们查阅与“阿司匹林”有关的所有知识,重点关注阿司匹林的发现史、医学作用、合成原理、制备方法、新功效及副作用等知识,并把要点记录在学案上,尤其要写清楚阿司匹林制备反应的方程式、具体操作步骤、分离提纯方法等内容,准备在第二节课的时候进行汇报交流。
通过本节课的活动,学生对阿司匹林这种经典药物有了全面了解,比原来的感性认识上升了一个台阶,能利用自己的学科知识对陌生信息进行分析和理解。在了解阿司匹林发现史的过程中体会到了科学研究与发展的一般规律和方法。
4.2 第二课时——分组汇报交流,明确阿司匹林的制备方法
把30名学生分成十个组,每两个小组承担一个汇报内容,相互借鉴和补充。具体包括阿司匹林的结构与物理化学性质、发现历史、医学功效、副作用及处理方法、实验室合成方案等五个部分。小组成员之间先用5分钟时间沟通交流,之后选派代表上台汇报。
在此过程中不仅加强了组员之间的交流与合作,而且锻炼了部分学生的梳理和表达能力,更能加深学生对阿司匹林的认识和理解。在本节课的最后阶段,师生共同确定了基于学校实验室条件下的合成反应机理(见图2),每个学生都清楚了解每一步实验操作的目的与方法,为下一节课走进实验室做好准备。
4.3 第三课时——走进实验室,动手实践合成阿司匹林
依然按照上一节课分组的情况开展合成阿司匹林的实践活动,尽管在实验室条件下只能实现上述一个环节的合成,但是在此过程中却蕴含了丰富的实验原理和操作方法,对学生实践能力和思考能力有较大的挑战。具体有以下8个步骤:
量取药品→水浴加热→降温结晶→减压过滤(取滤渣)→洗涤晶体→加试剂除杂→减压过滤(取滤液)→加试剂酸化→减压过滤(取滤渣)→洗涤晶体→干燥
由于步骤较多,这节课耗时较长,耗用了大约一个半小时,大大超出了一节课的时间,但是学生们依然兴致勃勃,当看到晶莹的片状固体阿司匹林最终结晶在滤纸上时,学生们享受到了极大的成就感。
4.4 第四课时——走进实验室,探究阿司匹林对月季花的保鲜功效
第二次走进实验室,大家首先看到了自己之前制备的阿司匹林已经干燥好了,学生们很快就想到了检验阿司匹林中是否混有水杨酸的方法:将三氯化铁溶液滴入用阿司匹林配置的悬浊液中,并没有出现红色,说明同学们制备的产品纯度很高。
在查阅资料时,大家发现阿司匹林除了有解热镇痛、抗风湿、防血栓等传统功效外,在生活中也有很多妙用,比如“去头屑、治粉刺、除老茧、鲜花保鲜、活化土壤、治疗蚊虫叮咬等”,那么这些网络上的报道是否属实呢?
在考虑了实验的可行性之后,师生共同选择了“月季花保鲜”这个课题来继续探究阿司匹林的应用价值[4],由生物老师带领学生们完成。共设置了四组对比实验:(1)清水;(2)清水 营养液;(3)清水 营养液 自制阿司匹林;(4)清水 营养液 药店购买的阿司匹林(乙酰水杨酸含量相同)。
每瓶500毫升上述溶液中放一支含苞待放的月季花,首先记录鲜花的初始态,以后每天持续观察月季花的动态变化,并记录在实验报告上,必要时可以拍照对比。
在此环节中,学生们不仅运用了所学的有机化学知识(如酚羟基的检验方法),而且在设计实验方案时,他们也亲自体验到了变量控制和设置空白对照实验的重要性。
4.5 第五课时——交流汇报实验成果,总结反思主题活动的收获
本节课的第一个环节是:每个组派代表带着自己的四瓶溶液和鲜花进行汇报,并对实验结果作出相应的分析和原因推测。
十个组中有七个组实验结果和预期很接近,鲜花的保持状态由好到差的是:自制阿司匹林>药店购买阿司匹林>营养液>清水
有两个组的实验结果是:营养液>自制阿司匹林>药店购买阿司匹林>清水
有一个组的结果是:营养液>清水>自制阿司匹林>药店购买阿司匹林
学生们在此阶段的汇报中已经加入了自己的思考,如有学生说:“大多数组都是自制的阿司匹林鲜花长得较好。但也有例外,我认为这其中可能有其他因素,例如瓶子本身未洗干净,是否在同一环境下生长(阳光,温度),这些都有可能影响结果。而购买阿司匹林那组为何不如自制组呢?可能因为药片本身含有除阿司匹林以外的物质影响了结果。”
为了进一步了解学生的收获和想法,在“阿司匹林”主题活动的最后一节课,笔者还让学生们书面回答了三个问题:
(1)谈谈你对阿司匹林这种经典药物的认识;
(2)谈谈你在本专题的学习、实践操作、观察探究中的收获;
(3)请写出你对本专题课程设置的意见或建议。
5 生活实践类校本课程的教学反思
斯滕伯格的智力三元理论将人的智力分为“分析性智力、创造性智力、实践性智力”三个方面,并且指出“成功智力”是三者的有机整体,是多层次的复杂体系,是一种贴近生活的智力,大家应该改变传统教学注重以学业为主的分析性智力培养的做法,加强创造性智力和实践性智力的培养与开发[5]。我们开发和实施的生活实践类校本课程就是试图能在一定程度上培养学生的创造性和实践性智力,能让学生更关注身边的生活,能具备将抽象思维转化为实际应用的能力,将学科知识和生活实践切实联系起来。
“阿司匹林”主题实践活动初步实现了以下目标:较大地激发了学生的探究兴趣,一定程度上发挥了学生的主体作用,提升了运用所学知识解决实际问题的能力,从而加深了对学科本质的理解。学生体验了探究式学习的一般程序,在查阅资料、方案设计、动手操作、团队合作、结果分析、交流表达等方面的能力得到了锻炼。
有学生在最后的总结报告中写道:“该专题的学习,让我明白了一个新事物的诞生需要许多科学家的不断努力和改进,也让我实践了制备阿司匹林的方法及具体操作,且了解了其在植物保鲜方面的作用及影响。该实验拓宽了我的知识面,提升了我的动手操作、观察记录和数据分析的能力,使我受益匪浅。”
然而,在本课题活动中我们也发现了一些问题和不足,值得我们反思和改进:学生方案设计的思路与方法虽然不是直接来自老师,但也并不是原创,大部分来自于网络搜索的结果,创造性的工作并不多,对学生创新能力的培养体现不充分。在小组合作过程中,大部分学生主动性很高,但也有个别学生参与度不够,收获不大,有“滥竽充数”的嫌疑。部分学生对前期理论知识的铺垫和后期实验报告的书写缺乏热情,他们更钟情于进入实验室进行实践操作,所以在思考能力的培养上稍显不足。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003:2.
[2]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书选修1(化学与生活)[M].北京:人民教育出版社,2013:35.
[3]普通高中课程标准实验教科书·化学必修1 [M].人民教育出版社,2013:4.
[4]辛丽红,孙铭.简易保鲜剂对瓶插月季切花保鲜作用的研究[J].吉林农业科技学院学报,2005,(3):4.
[5]齐建芳主编.学科教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2012:18.
关键词:生活实践;校本课程;阿司匹林;主题活动
文章编号:1005–6629(2015)3–0012–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 生活实践类校本课程的开发背景
《高中化学课程标准》指出:要“从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的与化学相关的社会问题,培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。”[1]这样的课程设置理念一直根植在笔者心中,因为只有与生活紧密相连的课程内容才会赢得学生的认同感,激发学生兴趣,丰富学生视野,引发学生思考,从而赋予我们的教学以旺盛的生命力。
基于此,我校高二年级的化学和生物老师联合开设了一门校本课程,即《魅力科学与多彩生活》。以与学生日常生活最息息相关的食品和药物为主题,模拟生活与生产中的一些真实情境和实验过程,将生物和化学的常识融贯其中,让学生在动手操作和动脑思考过程中运用所学知识、体验成功、提升能力,同时增强健康意识和科学素养,为未来的生活和工作提供科学的视角和选择的依据。
结合我校高二学生已经具备的化学与生物学科知识背景和能力水平,我们设置了本学期四个主题的实践活动课:(1)阿司匹林的制备及在生活中的妙用;(2)中国传统食品——豆腐;(3)中国式酿酒及酒文化;(4)小小厨师之发酵食品的制作。
下面以“阿司匹林”为例介绍生活实践类校本课程的开发与实施过程。
2 “阿司匹林”主题活动的选题依据
2.1 基于“阿司匹林”的分析
阿司匹林是为大众所熟知的一种经典药物,具有治疗感冒和解热镇痛的作用。而且近年来,随着医学界对阿司匹林研究的深入,科学家们发现了它更多更广泛的药物功效,可谓“历经百年依然充满生机”。
阿司匹林的学名是“乙酰水杨酸”(见图1),它的结构并不像其他药物那么复杂,官能团含酯基和羧基,分子中有一个苯环。无论是分析其物理化学性质还是完成其制备都是高中生可以胜任的。
2.2 基于学情的分析
我校处于高二第二学期的理科生已经完成了有机化学的学习,熟悉了常见的有机合成原理,而且在《化学与生活》选修模块中对阿司匹林这种重要的合成药物也做了初步了解[2],为本课题的开展奠定了良好的化学学科基础。
从初三开始至今,学生走进实验室亲自动手实践的机会越来越多,高中《化学必修1》第一章更是重点介绍了从实验学化学的基本方法[3],所以学生对实验室的仪器设备、试剂药品、操作方法等都有了一定的掌握,具备了完成有机合成实验、记录实验结果、定性定量分析的基本能力。
另一方面,经过初中两年和高二第一学期生物学科的学习,学生对基本的生物学概念有了理性的认识,对阿司匹林在生活中的使用可以做出初步的推测和解释。所有这些都说明开展本课题对学生来说是可行和可操作的。
所以,我们将本课题定义为“阿司匹林的制备及对月季花保鲜功能的研究”。
3 “阿司匹林”主题活动的教学目标
3.1 知识与技能
(1)能够综合运用所学知识,分析阿司匹林的结构与性质。结合实践活动,将化学与生物关联起来,共同解决生活中的问题,解释实验现象,形成学科间的交叉学习观念。
(2)掌握实验探究的基本方法,加深对学科知识的认识和理解,关注学科本质以及实验探究的方法和规律。
3.2 过程与方法
(1)通过对阿司匹林的合成以及花朵保鲜作用的实践研究,进一步理解化学反应的过程和原理,提升控制变量和设置对照实验的探究意识。
(2)通过本课题中的系列实践活动,增强查阅资料、敢于质疑、勤于思考、自主学习、团队协作的能力。
3.3 情感态度与价值观
(1)激发学生学习化学和生物学科的兴趣,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受科学在指导健康生活中的重要价值和意义。
(2)通过从多角度分析异常实验结果,有助于树立科学的辩证唯物主义世界观,增强勇于创新,敢于实践,崇尚科学的意识。
4 “阿司匹林”主题活动的教学过程
在自由选课的基础上由学校教务处随机选取30名学生参与此校本课程,每周上一次课,“阿司匹林”主题活动课共历时五节课的时间完成。
4.1 第一课时——自主查阅资料,深入了解阿司匹林
带领学生走入学校的ipad教室,引导他们查阅与“阿司匹林”有关的所有知识,重点关注阿司匹林的发现史、医学作用、合成原理、制备方法、新功效及副作用等知识,并把要点记录在学案上,尤其要写清楚阿司匹林制备反应的方程式、具体操作步骤、分离提纯方法等内容,准备在第二节课的时候进行汇报交流。
通过本节课的活动,学生对阿司匹林这种经典药物有了全面了解,比原来的感性认识上升了一个台阶,能利用自己的学科知识对陌生信息进行分析和理解。在了解阿司匹林发现史的过程中体会到了科学研究与发展的一般规律和方法。
4.2 第二课时——分组汇报交流,明确阿司匹林的制备方法
把30名学生分成十个组,每两个小组承担一个汇报内容,相互借鉴和补充。具体包括阿司匹林的结构与物理化学性质、发现历史、医学功效、副作用及处理方法、实验室合成方案等五个部分。小组成员之间先用5分钟时间沟通交流,之后选派代表上台汇报。
在此过程中不仅加强了组员之间的交流与合作,而且锻炼了部分学生的梳理和表达能力,更能加深学生对阿司匹林的认识和理解。在本节课的最后阶段,师生共同确定了基于学校实验室条件下的合成反应机理(见图2),每个学生都清楚了解每一步实验操作的目的与方法,为下一节课走进实验室做好准备。
4.3 第三课时——走进实验室,动手实践合成阿司匹林
依然按照上一节课分组的情况开展合成阿司匹林的实践活动,尽管在实验室条件下只能实现上述一个环节的合成,但是在此过程中却蕴含了丰富的实验原理和操作方法,对学生实践能力和思考能力有较大的挑战。具体有以下8个步骤:
量取药品→水浴加热→降温结晶→减压过滤(取滤渣)→洗涤晶体→加试剂除杂→减压过滤(取滤液)→加试剂酸化→减压过滤(取滤渣)→洗涤晶体→干燥
由于步骤较多,这节课耗时较长,耗用了大约一个半小时,大大超出了一节课的时间,但是学生们依然兴致勃勃,当看到晶莹的片状固体阿司匹林最终结晶在滤纸上时,学生们享受到了极大的成就感。
4.4 第四课时——走进实验室,探究阿司匹林对月季花的保鲜功效
第二次走进实验室,大家首先看到了自己之前制备的阿司匹林已经干燥好了,学生们很快就想到了检验阿司匹林中是否混有水杨酸的方法:将三氯化铁溶液滴入用阿司匹林配置的悬浊液中,并没有出现红色,说明同学们制备的产品纯度很高。
在查阅资料时,大家发现阿司匹林除了有解热镇痛、抗风湿、防血栓等传统功效外,在生活中也有很多妙用,比如“去头屑、治粉刺、除老茧、鲜花保鲜、活化土壤、治疗蚊虫叮咬等”,那么这些网络上的报道是否属实呢?
在考虑了实验的可行性之后,师生共同选择了“月季花保鲜”这个课题来继续探究阿司匹林的应用价值[4],由生物老师带领学生们完成。共设置了四组对比实验:(1)清水;(2)清水 营养液;(3)清水 营养液 自制阿司匹林;(4)清水 营养液 药店购买的阿司匹林(乙酰水杨酸含量相同)。
每瓶500毫升上述溶液中放一支含苞待放的月季花,首先记录鲜花的初始态,以后每天持续观察月季花的动态变化,并记录在实验报告上,必要时可以拍照对比。
在此环节中,学生们不仅运用了所学的有机化学知识(如酚羟基的检验方法),而且在设计实验方案时,他们也亲自体验到了变量控制和设置空白对照实验的重要性。
4.5 第五课时——交流汇报实验成果,总结反思主题活动的收获
本节课的第一个环节是:每个组派代表带着自己的四瓶溶液和鲜花进行汇报,并对实验结果作出相应的分析和原因推测。
十个组中有七个组实验结果和预期很接近,鲜花的保持状态由好到差的是:自制阿司匹林>药店购买阿司匹林>营养液>清水
有两个组的实验结果是:营养液>自制阿司匹林>药店购买阿司匹林>清水
有一个组的结果是:营养液>清水>自制阿司匹林>药店购买阿司匹林
学生们在此阶段的汇报中已经加入了自己的思考,如有学生说:“大多数组都是自制的阿司匹林鲜花长得较好。但也有例外,我认为这其中可能有其他因素,例如瓶子本身未洗干净,是否在同一环境下生长(阳光,温度),这些都有可能影响结果。而购买阿司匹林那组为何不如自制组呢?可能因为药片本身含有除阿司匹林以外的物质影响了结果。”
为了进一步了解学生的收获和想法,在“阿司匹林”主题活动的最后一节课,笔者还让学生们书面回答了三个问题:
(1)谈谈你对阿司匹林这种经典药物的认识;
(2)谈谈你在本专题的学习、实践操作、观察探究中的收获;
(3)请写出你对本专题课程设置的意见或建议。
5 生活实践类校本课程的教学反思
斯滕伯格的智力三元理论将人的智力分为“分析性智力、创造性智力、实践性智力”三个方面,并且指出“成功智力”是三者的有机整体,是多层次的复杂体系,是一种贴近生活的智力,大家应该改变传统教学注重以学业为主的分析性智力培养的做法,加强创造性智力和实践性智力的培养与开发[5]。我们开发和实施的生活实践类校本课程就是试图能在一定程度上培养学生的创造性和实践性智力,能让学生更关注身边的生活,能具备将抽象思维转化为实际应用的能力,将学科知识和生活实践切实联系起来。
“阿司匹林”主题实践活动初步实现了以下目标:较大地激发了学生的探究兴趣,一定程度上发挥了学生的主体作用,提升了运用所学知识解决实际问题的能力,从而加深了对学科本质的理解。学生体验了探究式学习的一般程序,在查阅资料、方案设计、动手操作、团队合作、结果分析、交流表达等方面的能力得到了锻炼。
有学生在最后的总结报告中写道:“该专题的学习,让我明白了一个新事物的诞生需要许多科学家的不断努力和改进,也让我实践了制备阿司匹林的方法及具体操作,且了解了其在植物保鲜方面的作用及影响。该实验拓宽了我的知识面,提升了我的动手操作、观察记录和数据分析的能力,使我受益匪浅。”
然而,在本课题活动中我们也发现了一些问题和不足,值得我们反思和改进:学生方案设计的思路与方法虽然不是直接来自老师,但也并不是原创,大部分来自于网络搜索的结果,创造性的工作并不多,对学生创新能力的培养体现不充分。在小组合作过程中,大部分学生主动性很高,但也有个别学生参与度不够,收获不大,有“滥竽充数”的嫌疑。部分学生对前期理论知识的铺垫和后期实验报告的书写缺乏热情,他们更钟情于进入实验室进行实践操作,所以在思考能力的培养上稍显不足。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003:2.
[2]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书选修1(化学与生活)[M].北京:人民教育出版社,2013:35.
[3]普通高中课程标准实验教科书·化学必修1 [M].人民教育出版社,2013:4.
[4]辛丽红,孙铭.简易保鲜剂对瓶插月季切花保鲜作用的研究[J].吉林农业科技学院学报,2005,(3):4.
[5]齐建芳主编.学科教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2012:18.