7.4 人类最重要的能量来源—糖类 任务式教学设计

人类最重要的能量来源—糖类
一、目标和评价目标：
（一）教学目标：
1.了解糖的组成、分类以及与人类健康、生产生活的密切关系。
2.了解单糖、二塘和多糖代表物的主要化学性质，结合性质理解其在生产生活中的应用。
3.通过淀粉水解程度以及水解产物检验的实验设计，增强实验探究水平。
（二）评价目标：
1.通过淀粉、麦芽糖和葡萄糖等物质组成、分类以及与人类健康、生产生活密切关系的交流，诊断并发展学生分类的意识水平和对化学在人体健康和生产生活中应用价值的认识水平。
2.通过葡萄糖、蔗糖和淀粉等糖类的性质，诊断并发展学生结构决定性质、性质决定用途的认知水平。
3.通过淀粉水解程度检验的实验设计方案的交流和点评，诊断并发展学生化学实验探究的水平。
教学重难点：
1.了解糖的组成、分类以及与人类健康、生产生活的密切关系。
2.了解单糖、二塘和多糖代表物的主要化学性质，结合性质理解其在生产生活中的应用。
教学过程:
【情景引入】展示图片—中国居民平衡膳食宝塔
随着我国经济的迅猛发展和生活水平的提升，我国居民的膳食结构也发生了重要变化。中国营养学会推出“中国居民平衡膳食宝塔（2022）”，旨在指导中国人合理膳食，促进国民营养健康水平和身体素质的提高。
问题1：平衡膳食宝塔中含有哪些营养素物质呢？它们的作用分别是什么呢？
问题2：除了水，每天摄入量较多还有哪些物质？
提出本节课学习主题：平衡膳食宝塔中包含了人类健康必须的基本营养物质，我们今天学习的主题是——平衡膳食宝塔中的基本营养物质。
问题3：平衡膳食宝塔中哪些物质的主要成分属于糖类？在平衡膳食宝塔中位于什么位置？
提出学习任务：糖类是绿色光合作用的产物，也是人类最重要的能量来源。你了解糖类及其分类、结构和特征反应、性质和主要用途吗？我们今天学习的任务是了解人类最重要的能量来源——糖类。
【设计意图】提出本节课的学习主题和本节课时的学习任务。
环节一：认识玉米中的糖类及其分类
创设情境：我们当地盛产富含糖类的粮食有哪些？
玉米、土豆、小麦等。
任务1：认识玉米中的糖类
问题1：你了解玉米吗？
问题2：糖类又被称为“碳水化合物”，你知道为什么吗？
问题3.玉米中含有哪些糖类？
问题4：糖类都是可溶于水的吗？糖类都有甜味吗？
【设计意图】通过玉米了解糖类。
任务2：了解玉米中糖类的分类
问题1：玉米中的葡萄糖属于单糖，麦芽糖属于二糖，淀粉和纤维素属于多糖，它们划分的依据是什么？
问题2：以上糖类均属于高分子化合物吗？
【设计意图】了解糖类的分类。
环节二：了解玉米中葡萄糖的同分异构体及掌握葡萄糖的检验方法。
创设情境：玉米中的葡萄糖存在的同分异构体是什么？如何检验葡萄糖？
任务1：了解玉米中萄糖的同分异构体
问题1：玉米中的葡萄糖有同分异构体吗？
问题2：若有在结构上有什么不同？
问题3：葡萄糖和果糖在自然界中存在于哪些物质？有什么用途？
【设计意图】了解玉米中葡萄糖的同分异构体。
任务2：掌握葡萄糖的检验方法
问题1：如何检验葡萄糖呢？
【实验探究1】
（1）在试管中加入2mL10% NaOH溶液，滴加5滴5% CuSO4溶液，得到新制的Cu(OH)2。
（2）再加入2mL 10%的葡萄糖溶液，加热，观察现象。
实验现象：
【实验探究2】
（1）在洁净的试管中加入1mL2%AgNO3溶液，然后一边振荡试管，一边逐滴加入2%氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解，得到银氨溶液。
（2）再加入1mL10% 葡萄糖溶液，振荡，然后放在水浴中加热，观察现象。
实验现象：
问题2：葡萄糖能与新制银氨溶液水浴加热产生光亮的银镜或与新制的氢氧化铜加热产生砖红色沉淀，你知道为什么吗？
【资料卡片】糖尿病患者的糖代谢功能紊乱，其血液和尿液中的葡萄糖含量超出正常范围。测定患者血液或尿液中的葡萄糖含量有助于判断病情，可使用根据葡萄糖特征反应原理制备的试纸进行测试。
【设计意图】掌握葡萄糖的检验方法
环节三：了解玉米中的二糖—麦芽糖及同分异构体
创设情境：你了解玉米中的麦芽糖吗？它的同分异构体是什么？
任务1：了解玉米中麦芽糖的结构
问题1：写出玉米中麦芽糖的分子式。
问题2：麦芽糖能与新制银氨溶液水浴加热产生光亮的银镜或与新制的氢氧化铜加热产生砖红色沉淀，说明存在什么结构？
【设计意图】了解玉米中麦芽糖的结构
任务2：了解玉米中麦芽糖的同分异构体
问题1：玉米中的麦芽糖有同分异构体吗？
问题2：玉米中的麦芽糖与蔗糖、乳糖在性质上有什么区别？
问题3：蔗糖、乳糖在自然界中存在于哪些物质？有什么用途？
【设计意图】了解玉米中麦芽糖的同分异构体
环节四：了解玉米中的多糖
创设情境：你了解玉米中的淀粉与纤维素吗？它们之间互为同分异构体吗？
任务1：了解玉米中的淀粉与纤维素之间的关系及被人体吸收情况。
问题1：玉米中的淀粉与纤维素，属于同分异构体吗？说明理由。
问题2：食用玉米后，其中的淀粉与纤维素均能被人体吸收吗？说明原因。
问题3：请写出纤维素在食草动物体内水解生成葡萄糖的化学方程式。
问题4：玉米中的淀粉与纤维素分别有什么重要用途？
【设计意图】了解玉米中的多糖-淀粉与纤维素之间的关系及被人体吸收情况，了解纤维素对人类健康的作用。
任务2：了解玉米中的淀粉是如何给身体提供能量的？
问题1：淀粉是如何给身体提供能量的？
问题2：如何表征其关键步骤？
问题3：请写出淀粉水解生成葡萄糖的化学方程式。
【设计意图】了解淀粉是如何给身体提供能量的？
任务3：探究玉米中淀粉的检验方法及水解程度
问题1：如何检验淀粉？
【实验探究1】将碘溶液滴到一片馒头片或土豆上，观察现象。
实验现象：
问题2：依据下列实验步骤检验淀粉是否完全水解生成了葡萄糖，可能的实验现象有哪些？可能得到哪些结论？
实验步骤：
（1）在试管中加入0.5g淀粉和4mL 2mol/L H2SO4溶液，加热。
（2）取少量（1）中水解后的溶液于试管中，滴加淀粉溶液观察现象。
（3）取少量水解后的溶液于试管中，先滴加NaOH溶液使溶液呈碱性，再滴入新制的Cu(OH)2，加热，观察现象。
（4）取少量水解后的溶液于试管中，先滴加NaOH溶液使溶液呈碱性，再滴入新制的银氨溶液，水浴加热，观察现象。
可能的实验现象和结论：
【设计意图】探究淀粉的检验方法及水解程度。
任务4：了解玉米中淀粉的酿酒原理
问题1：玉米可用于酿酒，其中的淀粉是如何转化为乙醇的？
问题2：写出相关的化学反应方程式。
【设计意图】了解玉米中淀粉的酿酒原理
环节五:了解糖类的定义
创设情境：玉米中含有葡萄糖、麦芽糖、淀粉和纤维素等多种糖类，什么是糖类？
问题1：葡萄糖有什么结构特点？
问题2：果糖有什么结构特点？
问题3：二糖与单糖什么关系？
问题4：多糖与单糖什么关系？
问题5：请你根据单糖、二糖与多糖之间的关系，定义什么是糖类？
【设计意图】了解单糖、二糖与多糖之间的关系并归纳糖类的定义。
【拓展作业】查阅资料了解糖尿病的成因和诊断标准、方法，为糖尿病患者制定合理食谱。
【板书设计】
课堂选练
【基础训练】
1．糖类是人类最重要的能量来源，下列有关糖类叙述中正确的是 (　　)
A．糖类都有甜味
B．由C、H、O三种元素组成的有机物属于糖类
C．糖类物质又叫碳水化合物，其分子式均可用Cm(H2O)n表示
D．糖类一般是多羟基醛或多羟基酮以及能水解产生它们的物质
2．糖尿病人的糖代谢功能紊乱，以高血糖为主要标志。血糖是指血液中的葡萄糖，下列有关说法不正确的是(　　)
A．葡萄糖分子可表示为C6(H2O)6，说明每个葡萄糖分子含有6个H2O
B．糖尿病患者尿液中糖较高，可用新制的氢氧化铜悬浊液来检测病人尿液中的葡萄糖
C.葡萄糖与果糖互为同分异构体
D．淀粉水解的最终产物为葡萄糖
3．中国的酒文化源远流长，很多地方至今仍用传统工艺来制作米酒。家酿米酒的转化过程为(　　)
A．淀粉→蔗糖→葡萄糖→酒
B．淀粉→麦芽糖→葡萄糖→酒
C．淀粉→麦芽糖→果糖→酒
D．淀粉→蔗糖→果糖→酒
4．某学生设计了如下实验方案用以检验淀粉水解的情况：
下列结论中正确的是(　　)
A．淀粉部分水解 B．淀粉已完全水解
C．淀粉没有水解 D．淀粉已发生水解，但不知是否完全水解
【能力提升】
5．某制糖厂以甘蔗为原料制糖，同时得到大量的甘蔗渣，对甘蔗渣进行综合利用，不仅可以提高经济效益，而且还可防止环境污染。现按下列方式进行综合利用，回答问题：
(1)A的名称是________。
(2)反应B―→F的化学方程式为__________________________________。
(3)反应B―→D的化学方程式为__________________________________。
【课堂选练参考答案】
课时1 人类最重要的能量来源—糖类
1.D 解析：糖类不一定有甜味，如淀粉和纤维素没有甜味，A不正确：由C、H、O三种元素组成的有机物还可能是醇、酚、醛或羧酸等，B不正确；有些糖类物质不符合上述通式，如鼠李糖 （C6H10O5）等，C不正确；糖类一般是多羟基醛或多羟基酮以及能水解产生它们的物质，D正确。
2.A 解析：葡萄糖分子中不存在H2O分子,A不正确；葡萄糖和果糖分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，B正确；葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀,C正确；淀粉水解的最终产物是葡萄糖，D正确。
3.B 解析：淀粉在酸或酶的作用下首先发生水解生成麦芽糖，最终水解生成葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下分解为乙醇和CO2，B正确。
4.D 解析：因为混合液呈碱性，所以加碘水后，碘与碱反应，溶液不变蓝，不能说明不含淀粉；而加入新制Cu(OH)2悬浊液生成砖红色沉淀，说明其中含有葡萄糖，所以说淀粉已水解。
5.答案：(1)纤维素
(2)C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O
葡萄糖
(3)C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2↑
葡萄糖
解析：甘蔗渣富含纤维素，经过处理得到较纯的纤维素，催化、加热条件下水解生成葡萄糖，葡萄糖在人体中可发生生理氧化反应，也可以在酒化酶作用下生产乙醇。
【课时教学设计中任务问题的参考答案】
【情景引入】
问题1：
问题2：糖类、油脂和蛋白质，这三类有机物，既是人体必需的基本营养物质，也是食品工业的重要原料。
问题3：蔬菜、水果、谷类、薯类。这些物质位于宝塔的最下两层，即第四层和第五层。
环节一：认识玉米中的糖类及其分类
任务1：认识玉米中的糖类
问题1：玉米的营养成分比较全面 ， 一般含蛋白质8.5%、脂肪4.3%、糖类73.2%、钙0.022% 、磷.21%、 铁0.0016% ， 还含有胡萝卜素、 维生素B1、B2和尼克酸以及谷固醇 、卵磷脂 、维生素E、赖氨酸等。
问题2：人们最初发现的这一类化合物的组成大多符合Cn(H2O)m的通式，如葡萄糖（C6H12O6）、蔗糖（C12H22O11）和淀粉[(C6H10O5)n]
后来发现有些糖类物质也不符合上述通式，如鼠李糖 （C6H10O5）、脱氧核糖（C5H10O4）等。
问题3.玉米中含有淀粉、纤维素、麦芽糖、葡萄糖等糖类物质。
问题4：不一定，葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等易溶于水且有甜味；淀粉、纤维素不溶于水且没有甜味。
任务2：了解玉米中糖类的分类
问题1：葡萄糖不能继续水解，麦芽糖可水解为两分子单糖，淀粉和纤维素可水解为多分子单糖。
问题2：葡萄糖、麦芽糖不属于高分子化合物，淀粉和纤维素属于高分子化合物，且属于混合物。
环节二：了解玉米中葡萄糖的同分异构体及掌握葡萄糖的检验方法。
任务1：了解玉米中萄糖的同分异构体
问题1：葡萄糖的同分异构体是果糖，分子式均为C6H12O6。
问题2：葡萄糖的结构简式为：CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO 葡萄糖为多羟基醛
果糖的结构简式为：CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CO-CH2OH 果糖为多羟基酮
问题3：葡萄糖和果糖存在于水果和蜂蜜等物质中,均可做营养物质、食品工业原料。
任务2：掌握葡萄糖的检验方法
问题1：（1）葡萄糖在碱性条件下与新制的氢氧化铜反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。
（2）葡萄糖在碱性条件下与银氨溶液反应生成银，在试管内壁形成光亮的银镜。
【实验探究1】
实验现象：加入NaOH溶液产生蓝色絮状沉淀，加入葡萄糖溶液后变为绛蓝色，加热后产生砖红色沉淀。
【实验探究2】
实验现象：在试管内壁产生光亮的银镜。
问题2：因为葡萄糖中含有官能团醛基（-CHO），这也是检验醛基的方法。
环节三：了解玉米中的二糖—麦芽糖及同分异构体
任务1：了解玉米中麦芽糖的结构
问题1：分子式为C12H22O11
问题2：醛基（-CHO）
任务2：了解玉米中麦芽糖的同分异构体
问题1：麦芽糖有同分异构体，为蔗糖、乳糖。
问题2：麦芽糖可与新制的银氨溶液发生银镜反应，与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀，而蔗糖、乳糖却不能。
问题3： 蔗糖存在于甘蔗和甜菜中，乳糖存在于哺乳动物的乳汁,均可做营养物质、食品工业原料。
环节四：了解玉米中的多糖
任务1：了解玉米中的淀粉与纤维素之间的关系及被人体吸收情况。
问题1：不属于，淀粉与纤维素分子式虽分子式均为(C6H10O5)n，但结构单元数目n值不同。
问题2：纤维素不能被人体吸收，因为人体内没有水解纤维素的酶，但食物中的纤维素能刺激肠道蠕动，有助于消化；淀粉能被人体吸收，因为人体内含有水解淀粉的酶。
但食草动物的体内有纤维素水解酶，可将纤维素水解生成葡萄糖。
问题3：(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6
纤维素 葡萄糖
问题4：淀粉重要用于营养物质、食品工业原料；纤维素主要用于造纸和纺织工业。
任务2：了解玉米中的淀粉是如何给身体提供能量的？
问题1：淀粉首先在口腔内唾液淀粉酶作用下水解生成麦芽糖，在小肠内由胰腺分泌的胰淀粉酶继续把麦芽糖分解为葡萄糖，葡萄糖在人体内缓慢氧化转变为二氧化碳和水，同时放出能量，供身体需要，这是人类生命活动所需能量的重要来源之一。
问题2：
2(C6H10O5)n+2nH2OnC12H22O11
淀粉 麦芽糖
C12H22O11+H2O2C6H12O6
麦芽糖 葡萄糖
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
问题3：
(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
淀粉 葡萄糖
任务3：探究玉米中淀粉的检验方法及水解程度
问题1：加入碘水，溶液变蓝。
【实验探究1】
实验现象：滴加碘溶液后变为蓝色
问题2：依据下列实验步骤检验淀粉是否完全水解生成了葡萄糖，可能的实验现象有哪些？可能得到哪些结论？
可能的实验现象和结论：
实验现象1：实验步骤（2）中溶液变蓝，实验步骤（3）中与新制Cu(OH)2加热后不产生红色沉淀，实验步骤（4）中与新制银氨溶液水浴加热不产生光亮的银镜。
结论1：淀粉没有水解。
实验现象2：实验步骤（2）中溶液变蓝，实验步骤（3）中与新制Cu(OH)2加热后产生红色沉淀，实验步骤（4）中与新制银氨溶液水浴加热产生光亮的银镜。
结论2：淀粉部分水解。
实验现象3：实验步骤（2）中溶液不变蓝，实验步骤（3）中与新制Cu(OH)2加热后产生红色沉淀，实验步骤（4）中与新制银氨溶液水浴加热产生光亮的银镜。
结论3：淀粉完全水解
任务4：了解玉米中淀粉的酿酒原理
问题1：玉米中的淀粉在淀粉酶作用下逐步水解生成葡萄糖,葡萄糖在酶的催化下分解为乙醇和二氧化碳,这就是酿酒原理。
问题2：
(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
淀粉 葡萄糖
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2↑
葡萄糖 乙醇
环节五:了解糖类的定义
任务1：了解单糖、二糖与多糖之间的关系
问题1：葡萄糖含有五个羟基和一个醛基
问题2：葡萄糖含有五个羟基和一个羰基
问题3：能水解生成两分子单糖
问题4：能水解生成很多个单糖
任务2：归纳糖类的定义
问题1：多羟基醛或多羟基酮以及能够水解生成它们的物质。