摘要以“下午茶”為情境線,設計若干個關鍵問題,引導學生探究奶茶、蛋糕配料中的營養成分,復習糖類、油脂、蛋白質的性質和檢驗,培養學生從化學角度看待、分析并解決社會生活中的真實問題,為奶茶、蛋糕制作行業的發展提出建議,感受化學學科在社會發展中的重要作用。

　　關鍵詞項目式教學糖類油脂蛋白質

　　1教學主題及教學現狀分析

　　本節教學設計以蘇教版《普通高中教科書:化學第二冊(必修)》[1]專題8第2單元“食品中的有機物”為基礎,以“糖類、油脂和蛋白質的性質”為主要知識內容,這一部分內容在《普通高中化學課程標準(2017年版)》[2]中的必修模塊提出了具體的內容標準和學業要求。

　　課標對這部分內容的要求并不高,主要內容包括:糖類、油脂、蛋白質的組成及性質,了解它們的結構特點,以及在人們日常飲食中的重要性和在生產生活中的應用。檢索近年來的教學論文,雖然有部分分別以“糖類”“油脂”“蛋白質”為主題的教學設計,如《融入地方特色資源的中學化學教學設計———以“甘蔗的綜合利用”為例》[3],是以“糖類”為主要內容進行教學設計,但類似的優質教學設計很少,且將這3者在一個真實情境下聯系起來進行教學的實踐并沒有檢索到。

　　由此可見,此為高中教學中的非熱點內容,但卻是學生在生活中十分熟悉的東西,以此為題,更有利于學生從生活中認識化學,關注身邊與化學有關的社會問題,積極參與相關話題的討論,因此,對于這部分內容,更應敢于嘗試創新,深入挖掘其中的育人價值,立足于學生和社會的長遠發展,真正落實立德樹人的目標[3]。據相關數據顯示,2020年我國以奶茶為主的茶飲市場的總規模達442億元[4],以糕點為主的烘焙食品零售額有望突破2500億元[5];而學生是其主要消費群體之一。

　　如何引導學生利用化學知識了解奶茶、蛋糕的制作原料、工藝,從而學習其對人體健康、食品行業發展的影響,成為一項重要的課題。基于此背景,筆者以“‘化’說下午茶”為題開展主題教學,以“下午茶”為情境線,引導學生從下午茶的制作原料類屬進行探究,主要內容為復習糖類、油脂、蛋白質的性質和檢驗方法,同時從人體健康和行業發展2方面進行思考,激發學生的社會責任感,促使學生在探究和思考過程中發展自身的化學學科核心素養。

　　2教學目標

　　根據上述教學主題分析,本節課設置了如下教學目標:

　　(1)結合生活實際,通過學生熟識的奶茶、蛋糕回憶3大重要營養素糖類、油脂、蛋白質的性質。

　　(2)通過“白色晶體樣品是葡萄糖還是蔗糖”“植脂末成分檢驗”“自制氫化植物油”“常見食用油的不飽和度的檢驗”等鞏固糖類、油脂、蛋白質的化學性質,同時培養學生分析、設計實驗的能力,通過實驗-現象-結論之間的關系,培養學生收集證據,依據證據提出假設和驗證的能力,促進學生依據物質性質及其變化的信息建構模型,建立解決復雜化學問題的思維框架。

　　(3)通過討論利用化學知識提高生活質量,相關社會各界需要如何通過履行自身責任義務促進飲品行業健康發展,提高學生的社會責任感,通過為不同年齡的人群設計下午茶,培養學生綜合分析問題的能力。

　　3教學流程

　　4教學實錄

　　4.1下午茶的營養成分

　　【師】隨著國民生活水平的提高,下午茶逐漸成為人們在追求慢生活中的一種新風尚,下午茶主要以茶飲和甜品為主,尤其是奶茶和蛋糕。這2者也是同學們在平時經常接觸的休閑食品。它們是不是能在健康安全的前提下為我們提供足夠的營養呢?今天我們從化學角度來研究這2種風靡于市場的食品。

　　【PPT展示】奶茶、蛋糕的圖片及其概念———奶茶:以牛奶、茶、糖為主要原料制成的牛奶和茶的混合飲品;蛋糕:用雞蛋、白糖、小麥粉為主要原料,以牛奶、奶粉、油、水、泡打粉為輔料。經過攪拌、調制、烘烤后制成一種像海綿的點心。

　　【師】根據這個制作方法,從健康角度來看,同學們對奶茶、蛋糕有什么樣的初印象?【生1】包含了人體所需要的3大營養物質,感覺對人體健康沒有太大的損害。但為什么人們總說奶茶、蛋糕這些東西吃多了不好呢?【生2】可能是含糖量太高,糖分攝入太多,對人的身體健康有危害。

　　【生3】我覺得奶茶、蛋糕里可能含有對人體健康有害的添加劑,或者使用廉價的替代品替代上述的原料降低成本,使其食品安全性大打折扣。【師】同學們說得都很有道理。既然我們懷疑它的原材料有問題,那我們就從這些原料入手,用我們已掌握的化學方法進行一次行業揭秘。【任務1】請同學們對配料表中的物質所含的主要營養素進行分類。

　　【生】糖、小麥粉、葡萄糖屬于糖類,油屬于油脂類,牛奶、雞蛋、奶粉主要含有蛋白質。【師】在奶茶配方中的這個糖,據了解,有的店用白砂糖也就是蔗糖,有的店用的是葡萄糖,這2者從分類上有無區別?【生】蔗糖是二糖,葡萄糖是單糖;蔗糖是非還原糖,葡萄糖是還原糖。【任務2】老師從某一奶茶店中求購了一些他們在制作奶茶所用的糖,就是大家桌子上的白色晶體樣品,這究竟是葡萄糖還是蔗糖?請同學們設計并完成實驗。

　　【生】小組討論得出實驗方案:葡萄糖沒有還原性,而蔗糖有還原性,因此可以利用蔗糖的還原性進行檢驗。學生完成實驗:取少量樣品溶于試管中,加入3~5滴新制氫氧化銅懸濁液并加熱,無明顯現象。得出實驗結論:該樣品是蔗糖而非葡萄糖。【師】其實大部分甜品店都會選擇蔗糖作為甜味劑,因為如果在相同條件下將蔗糖水溶液甜度定為1.0,則葡萄糖水溶液的甜度則只有0.7。當然還有一些不良商家會添加甜度更高的糖精,屬于違法操作。

　　【生】如果商家使用糖精,則違法,但如果使用蔗糖,是不是就要添加很多糖?【任務3】一杯奶茶需要添加多少糖?每個小組的桌子上都分別有正常糖、半糖、無糖的奶茶樣品,請同學們利用測糖儀測一下這些奶茶的含糖量,計算一杯500mL的正常糖奶茶中需要添加蔗糖的質量。(注:利用測糖儀測得的數據為白利度(brix),指溶液中的糖的百分溶度)【生】完成實驗并計算。其中一組學生測得3種甜度的奶茶白利度分別為7.5%,5.0%,2.1%。若取奶茶密度約為1g/mL,則以一杯500mL正常糖奶茶進行計算,其中含糖量為500mL×1g/mL×7.5%=37.5g【師】同學們對實驗得到的這個數字有什么感受?

　　【生1】奶茶的含糖量真的太高了!一杯奶茶竟然加有37.5g糖,太可怕了!【生2】無糖奶茶其實也有糖!根據測試無糖的奶茶甜度也有2.1,還是有一定糖分的。【生3】一杯正常糖奶茶的糖就已超過了我們日常所需的量,喝多了肯定影響健康。

　　4.2奶茶中真的有奶嗎

　　【師】除了配料表上的原料,老師在查閱資料的時候發現,很多新聞資訊上提到奶茶配方時,都會提到一種物質———奶精,這奶精究竟是什么物質,請同學們閱讀資料卡片《奶茶中的奶精到底是什么精》[6],并思考奶精的分類歸屬。【生】小組代表上臺展示小組以“植脂末”為主題繪制的海報,并介紹植脂末。

　　【師】通過閱讀以及第一小組同學的介紹,相信同學們對植脂末已經有了初步了解,對于調制奶茶使用植脂末替代牛奶,有沒有什么想要說的?【生】通過剛才的介紹我們知道植脂末應該是屬于油脂類,不含蛋白質,和牛奶有本質區別,我覺得奶茶店使用植脂末調制奶茶屬于商業欺詐,我們可以維權。【師】維權需要證據,你要如何通過化學知識來指證這種欺詐呢?【生】牛奶中含有大量蛋白質,而植脂末屬油脂,我們可以通過檢驗奶茶中有無蛋白質來驗證商家究竟是用了牛奶還是植脂末來調制奶茶。

　　【任務3】請同學們利用桌面上的儀器和藥品,通過檢驗蛋白質來驗證桌面上的2份奶茶樣品中是否真的含有牛奶?【生】小組討論,根據蛋白質的顯色反應鑒別蛋白質。設計完成實驗:分別取約2mL奶茶樣品1和樣品2,加入2mL0.1g/mL的NaOH溶液,再分別向試管中滴入3~4滴0.01g/mLCuSO4溶液,觀察,樣品1中溶液顯紫色,樣品2中沒有明顯現象。【師】通過剛才的實驗,同學們得出什么結論?

　　【生】樣品1中含有蛋白質,樣品2中沒有檢測到蛋白質,所以樣品1應該是用牛奶沖泡的,而樣品2可能是用植脂末調制的。【師】是的,有些不法商家偷工減料,甚至威脅到了我們的健康安全,我們不僅可以利用化學知識戳穿他們的不法手段,還可以利用法律武器維護我們的權益。除了A同學提出的這個問題,還有沒有同學有其他想要討論的問題?

　　【生】根據材料介紹,植脂末也就是氫化植物油,是不是通過油脂加氫得到的產物?【生】討論后回答:氫化應該就是加氫。因為植物油和動物油在常溫下狀態不一樣的主要原因就是不飽和度不一樣,要將植物油轉化成固態奶油的狀態,可能就是通過植物油和氫氣加成,降低它的不飽和度。【師】究竟是不是呢?我們可以利用加成的方法制備看看,能不能得到氫化植物油。【任務4】請同學們根據實驗方案,自制氫化植物油。

　　【PPT展示】自制氫化植物油:在燒杯中加入約4mL芝麻油,加入鎂條約2g,充分振蕩均勻后,用膠頭滴管逐滴滴加稀硫酸,并用玻璃棒不斷攪拌,直到析出較多固體為止,然后注入冷水數毫升,振蕩后靜置,析出的固體即為氫化油[7]。【生】學生完成實驗,并觀察實驗現象:溶液分層,上層有淡黃色黏稠狀固體析出。

　　【師】氫化植物油確實是通過與氫氣加成得到的。經過氫化的植物油硬度增加,保持固體的形狀,可塑性、融合性、乳化性都增強,可以使食物更加酥脆。不過加成過程中可能產生較多的反式脂肪酸,會對人體健康產生一定程度的威脅。

　　4.3什么是健康的食用油

　　【師】通過上述實驗,相信同學們對奶茶有了新的認識。那么蛋糕呢?我們再來看看剛才的蛋糕所用的原料,雞蛋、牛奶大家都很熟識,但是這個油通常用的是什么油呢?同學們覺得做蛋糕的油需要滿足什么條件?

　　【生】油本身的氣味不能太重,以免掩蓋蛋糕的氣味,比如花生油應該不行。【師】沒錯,制作蛋糕可以用味道比較淡的如色拉油,而需要批量生產的商家會有專門的蛋糕油,主要成分是棕櫚油。棕櫚油和我們常見的花生油、菜籽油等相比又有什么特點呢?課前,老師也布置了其中一個小組去查閱資料并繪制棕櫚油的海報,我們請這個小組來介紹一下棕櫚油。【生】展示海報并做介紹。介紹中提及棕櫚油的不飽和度較高,不適合用于食品加工。

　　【師】感謝這一小組同學的介紹,讓我們對棕櫚油有了一定的認識,但是老師有一個疑問:為什么飽和度較高的油脂,不被推薦用于加工食品?同學們認為評價一種食用油的品質和營養價值應該看什么?4.4如何健康地享用下午茶【師】剛才我們通過所學知識了解了奶茶、蛋糕中一些原料的理化知識,學到了一些新的名詞,同時也運用我們的化學知識驗證了一些說法。通過這節課的學習,有沒有刷新大家對奶茶、蛋糕這些東西的看法?

　　【生1】奶茶、蛋糕中的糖分和脂肪含量都很高,最好少吃點。【生2】氫化植物油過程會形成反式脂肪酸,很不利于人體健康,最好不要吃。【生3】我覺得也不能這么絕對,如果能注意搭配,采用符合規范、質量較好的原材料,我們也可以享受到健康營養的下午茶。【任務6】為不同年齡階段的人士設計適宜的下午茶,并說明設計意圖。【生1】我為小朋友搭配的下午茶是牛奶和蛋糕,牛奶和蛋糕能夠提供足夠的糖類和蛋白質,為小朋友長身體提供較好的營養,當然,蛋糕制作肯定要符合規范,最好不要使用含反式脂肪酸的氫化植物油。【生2】青少年是人體生長發育十分旺盛的一個階段,也是對各品類的小吃食比較感性的群體,所以我覺得下午茶搭配也要豐盛一些,我的搭配是無糖奶茶、三明治和水果。這樣的搭配營養全面,口感豐富。同樣的,奶茶用的牛奶以及其他原料也要符合規范。

　　5反思與啟示

　　人體中的營養元素在高中化學、生物學科里都有涉及,在人體生命活動中也扮演著重要角色。而目前社會上對食品安全也越來越重視,健康生活逐漸成為國民追求的新風尚。但由于這部分內容非高考重點考查知識,因此在以往的復習過程中都是比較簡單地將糖類、油脂、蛋白質的性質、檢驗方法等羅列出,更注重知識傳授、習題講評,忽視了對學生思維、實驗技能、化學學科核心素養的培養。

　　本節復習課突破了原來常見教學設計的格局,借助下午茶這個學生熟知的情境,從中發掘和化學相關的問題,學生在整個過程中處于主體地位,表現出極高的興趣和求知欲,通過自主動手完成實驗,融會貫通地運用了奶茶、蛋糕等制作過程所涉及的化學知識,不僅復習了糖類、油脂、蛋白質的性質和檢驗方法,還提升了學生的批判性思維和問題解決能力,培養學生從化學視角審視社會問題的習慣,潛移默化地培養學生的科學態度與社會責任感等化學學科核心素養[9]。

　　參考文獻

　　[1]王祖浩.普通高中教科書:化學第二冊(必修).南京:江蘇鳳凰教育出版社,2019

　　[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(2017年版).北京:人民教育出版社,2018

　　[3]覃念,徐瀟瀟,許燕紅.化學教育(中英文),2020,41(7):20-26

　　[4]第一財經商業數據中心,奈雪の茶.2020新式茶飲白皮書[EB/OL].(2020-12-03)[2021-01-08]

　　[5]深圳中商情大數據股份有限公司.2020年中國烘焙行業市場規模及發展趨勢預測分析[EB/OL].(2020-09-08)[2021-01-08].

　　作者：賴珊珊1*劉雙俊2