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摘要：教育创新下，创新人才的培养是各级学校教育的重要使命，它离不开课堂教学技能与方法的创新。针对未受师范教育严格培训的新教师现况，结合长年的教育教学经历，以食品护色剂课堂教学为例，介绍课堂教学技能创新的点滴体会，望能对广大新化学教师尤其是食品安全专业新教师有所借鉴。
关键词：翻转课堂；意识创新；π_型反键轨道；反馈键；两点论
本文引用格式：刘秋华，等.教育创新下授课技能的创新实践——以食品护色剂一课为例[J].教育现代化,2020,7(46):40-43,80.
Innovative Practice of Teaching Skills under Educational Innovation
--Take Food Color Protectant Class 1 as an Example
LIU Qiu-hua1,3,TANG Lu2，ZHOU Zai-chun1,3,LI Da-tang1,2,3
(1.College of Chemistry＆Chemical Engineering,Hunan University of Science and Technology，Xiangtan Hunan;2.Department of Logistics,Guangzhou Business College，Foshan Guangdong;3.Key Laboratory of Theoretical Organic Chemistry and Functional Molecules,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan Hunan)
Abstract:Under the educational innovation,the training of innovative talents is the important mission of education at all levels of schools,which is inseparable from the innovation of classroom teaching skills and methods.In view of the current situation of new teachers who have not received the strict training of normal education,combined with years of education and teaching experience,taking the classroom teaching of food coloring agent as an example,this paper introduces the experience of the innovation of classroom teaching skills，hoping that it can be used for reference for new chemistry teachers,especially for new teachers of food safety major.
Key words:Flipped classroom;Ideological innovation;π_antibonding orbital;Feedback keys;The doctrine that everything has two aspects
一 引言
在万众创新、大众创业的新形势下，如何快速推进教育创新是摆在广大教育工作者面前的头等大事，而教育创新的核心在于人才的培养方法和培养模式的创新，旨在培养大批大批的创新型人才。有关人才的培养方法和培养模式仁者见仁，智者见智，不同地域不同学校不同学科，因地制宜，高效就好，在此不多赘述。现仅以“食品护色剂”一课为例，就教育者，尤其是未受过师范教育严格训练的新教师应该如何进行课堂教学、扎实上好每堂课、切实提高课堂教学技能，介绍课堂教学经验体会，以飨同仁。
二 教学方法——翻转课堂
教无定法，各有其法，只要高效，就是妙法。课堂讲课常用的方法主要有演示法、实验法、展示法、讲授法等。讲授法采用的重要方法有：启发式、探究式[1]、互动式、问题法[2-5]、诱错法、联想法、迁移法等。借用恰当的比喻，诙谐幽默的、通俗易懂的语言，将其清晰的表达出来。这些方法虽然在解决“喂养式”的教学模式上曾起到积极作用，但如何从根本上实现学生的自主学习模式还存在一定差距。为此，采用一种新的教与学的模式：翻转课堂式教学模式。
何谓翻转课堂式教学模式？翻转课堂是指学生在课外完成知识的学习，而课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。这对于老师和学生都是一种挑战!
关于食品护色剂[6,7]翻转课堂式教学的具体做法是，课前布置知识点，要求学生课外查找、收集、整理相关资料，做好课件，课堂上首先让几组学生代表讲解护色剂的有关知识，继后老师答疑解惑。实践表明，学生的学习积极性充分调动起来了，学习情绪高昂。不仅资料收集齐全，而且课件做的美观漂亮，讲解生动逼真，有的甚至用男女对口相声的问答方式提出、探讨和解决问题，形式灵活多样，课堂气氛十分活跃。基本能讲清楚护色剂的概念、原料、原理、用途。例子也是选择身边的、贴近生活的、容易体悟得到的、普遍熟悉的，避免采用遥远的、普遍生疏的、不易接受的例子。
采用翻转课堂法，转变“一言堂”、“满堂灌”、“填鸭式”、照本宣科“炒现饭”传统“喂养式”教学模式为“开放式”、“讨论式”、“互动式”新型“自主式”教学模式，使学生变“被动学习”为“主动学习”，培养了学生搜集、整理、使用资料的能力和动手、动脑的实践应用能力，教会了学生学习，达到了培养文明幸福人的教学目的。
三 教学内容——延伸拓展
翻转课堂法教学，学生基本能讲清楚护色剂的护色原理是:亚硝酸钠与酸分解产生NO，NO与肌红蛋白作用产生鲜红色，使肉类保持鲜嫩颜色。具体可依据教材和资料讲清楚，①肉类腌制时加入护色剂亚硝酸盐或硝酸盐，后者在硝酸盐还原菌的作用下可转变为前者。②亚硝酸盐在酸性条件下（pH＝6.5～5.5）可被细菌分解为亚硝酸，进而转变为一氧化氮。③一氧化氮能取代肌红蛋白分子中铁的配位体——水或氧气，形成鲜红的一氧化氮肌红蛋白。④一氧化氮还能直接与高铁肌红蛋白反应，使之还原为一氧化氮肌红蛋白。⑤初生一氧化氮肌红蛋白不稳定，必须经过加热或烟熏，才能变为比较稳定的鲜红色。
但对初生一氧化氮肌红蛋白不稳定及为什么必须经过加热或烟熏，才能变为比较稳定的鲜红色的原因，理解不透彻，也间接反映未受师范教育培训的新教师的思维方式及教学技能存在缺陷。
事实上，鲜肉中加入亚硝酸盐，腌制过程中经过一系列的氧化还原反应，形成不稳定的六配位的一亚硝酰肌红蛋白，这是由于NO具有强烈的反位效应[8]，以致NO与肌红蛋白配位并使其反位配体（球蛋白咪唑）离去反应的平衡常数很大[9]：BHm+NO HmNO+B，平衡常数K=8×1010[9]。
其中Hm代表四配位血红素(Heme)，B代表甲基咪唑(轴向第五配体),这些热力学参数表明,NO的配位将有利于血红素与咪唑基的配位键断裂[10]。因此，加热后一亚硝酰肌红蛋白的珠蛋白变性，随后与血红素分离，最后色素成分为五配位稳定的一亚硝基血色原[11]，进一步运用电子顺磁共振（EPR）、高效液相色谱和高分辨率电喷雾质谱联用（HPLC-ESI-HR-MS）、傅里叶红外光谱（FTIR）和红外激光拉曼光谱4种波谱综合分析鉴定蒸煮腌肉，都没有发现六配位的二亚硝酰血色原，从而佐证了血色原五配位比六配位更稳定的论断。食品护色剂护色的基本原理如图1所示。
必须指出的是,教材[6]介绍一氧化氮肌红蛋白不稳定，必须经过加热或烟熏后，释放出巯基（-SH）才能变为比较稳定的鲜红色的亚硝基血色原，显然其科学性存在疑点。因即使巯基（-SH）具有还原性能保护亚铁免受氧化，然而巯基（-SH）更能与亚铁直接发生复分解反应生成褐色硫铁化合物而不是鲜红色。
四 教学方式——联想发散
教材指出，前面也分析到，关于氧合肌红蛋白不如亚硝酰肌红蛋白稳定，一般都是点到为止未加深入分析，仅介绍亚硝酰肌红蛋白的稳定性是氧合肌红蛋白的300倍。这就产生一个难以回避的问题，为什么氧合肌红蛋白不如亚硝酰肌红蛋稳定？不由得联想到一氧化碳血（肌）红蛋白的稳定性也是氧合血（肌）红蛋白的300倍。进一步联想到亚硝酰与一氧化碳之间一定存在相似之处。那么它们的相似之处在哪里呢？
大家知道，物质性质是由物质结构决定的，关于亚硝基与一氧化碳的结构可能存在类似性暂且不表，先分析一氧化碳肌（血）红蛋白的稳定性是氧合肌（血）红蛋白的300倍的原因。由于一氧化碳与氮气是等电子体，其π-型反键轨道（π*）没有电子[12]，当一氧化碳与肌（血）红蛋白中的亚铁键合时，亚铁的d电子通过d轨道与一氧化碳空的π-型反键轨道形成反馈键[13]，这就增强了亚铁与一氧化碳的结合力，如图2所示。CN－与CO也是等电子体，因此CN－血红蛋白中的亚铁键合时与一氧化碳和亚铁键合一样，也能形成反馈键[13]，其结构示于图3。而氧气分子的π-型反键轨道有电子，因而难于与肌（血）红蛋白中亚铁的d轨道形成反馈键，因此一氧化碳肌（血）红蛋白比氧合肌（血）红蛋白更稳定不言而喻。
五 思维方式——激活好奇
运用分子轨道理论，上述反馈键的形成能帮助学生理解一氧化碳肌红蛋白比氧合肌红蛋白稳定的原因。为激发学生的好奇心，老师可接着提出一个不能自圆其说的问题：NO比CO多一个电子，不存在结构的类似性，也就是NO的π-型反键轨道有电子[12]，与氧气一样难于与亚铁形成反馈键，故不能额外增加亚铁与NO间的结合力，其所形成的肌红蛋白理应不会比氧合肌红蛋白有明显强的稳定性，事实上亚硝酰肌红蛋白的稳定性也是氧合肌红蛋白的300倍，原因何在？另外，亚硝酰铁氰化钠即硝普钠，分子式为Na2[Fe(CN)5NO]，其中铁元素为+2价[14]，如果NO作为一个中性基团算0价，又产生一个不能自圆其说的问题，即分子式中各元素正负化合价代数和不归零。对此，学生深感困惑，好奇心驱使亟待得到满意解释。如何解释呢？
六 思维形式——突破创新
要合理解释上述问题，这就迫使人们必须突破传统思维模式的束缚，创造性地提出科学设想。由于NO比CO多一个电子，如果这个多余的电子能够有条件丢失掉，那么NO就成了NO+，事实上，NO易丢失这个电子形成亚硝酰离子(NO+)[12]，此离子具有一个比NO更强的键[12]，比NO分子更稳定[15]，键长比NO短0.9nm，振动频率比NO多310-560/cm[12](依赖于环境条件）。已知的离子型化合物有NO+ClO4-、NO+BF4-、NO+MoF6-等[12]。NO+与CO是等电子体，其客观存在使其与CO一样能与金属离子形成键，如铁的亚硝酰络合物[Fe(H2O)5NO]2+[12]。这就解决了一氧化氮与一氧化碳的结构相似问题。在解决结构相似问题后接着就要考虑是否存在能拿掉NO这个多余电子的客观条件，有理由认为鲜肉内部的残留氧气及外表与空气接触的氧气为拿掉NO的一个电子创造了条件。另外，亚铁被氧化后的+3价铁也可能是氧化NO成NO+的客观条件。据此，可以推断NO与肌红蛋白结合也是NO+与亚铁结合，而NO+的产生就应归属氧气夺走NO的一个电子的结果。因此亚硝酰肌红蛋白的稳定性高于氧合肌红蛋白的稳定性就很清楚了，也归属反馈键的形成。实际上，硝普钠中的NO实为亚硝酰离子 NO ，亚硝酰肌红蛋白也可能Mb(NO+)，Mb(NO+)电子结构如图4所示。
七意识创新——安全第一
在突破传统思维方式束缚，创造性提出科学设想，帮助学生树立反馈键概念，并从结构入手进行分析，便于理解亚硝酰肌红蛋白比氧合肌红蛋白更稳定的原因。借此强调指出，也是因为这种反馈键使得NO、CO与亚铁结合比O2与亚铁结合得更稳定的原因，因此NO、CO对人体都有毒。同时指出KCN的中毒原理，因CN－是个阴离子，与亚铁离子结合比CO更强[13]，因此毒性比CO更大。进一步强调，冬天烤炭火取暖时一定不要紧闭门窗，否则后患无穷，并用鲜活的实例唤醒大家的安全意识。
八彰显哲理——坚持两点
事物总是具有两面性，食品护色剂亚硝酸钠（NO、CO）也一样。在介绍NO在食品添加剂[6,7]中的护色作用，一方面强调亚硝酸钠可保持肉品鲜艳美观、改善肉质风味、增进人们食欲、抑制致癌物肉毒杆菌生长，进一步介绍NO在改善人体健康（如威尔刚、硝普钠药物对疾病的疗效）并与CO同时被称为化学生物信使分子[9]的同时，另一方面不妨指出亚硝酸钠因其能在人体内产生亚硝胺致癌物，本身具有致癌作用，而NO易转为结构更稳定的NO+，导致其成为污染空气的罪魁祸首，是当前全球废气脱硝及治理空气污染的重中之重。因此，在依法添加护色剂亚硝酸钠时一定要严格执行国家食品安全标准，采取有效措施，伴随加入助剂以有效防止亚硝胺的生成。
值得指出的是，必须澄清流传甚广的谣言：能喝的普通开水3天后会因产生亚硝酸钠浓度太高而不能喝，时间越长产生的亚硝酸钠的量越多。其实澄清论证方法很简单：如果普通开水随存放时间延长，亚硝酸钠产生越多这是真的事实，我们就有万分的理由相信，亚硝酸钠制造厂只用普通开水采用久置的方法就可以无中生有的制造出食品防腐剂、护色剂亚硝酸钠了。但正常人谁会相信呢，原理不言自明。旨在培养学生的安全意识，克服形而上学
（亦称玄学）[16]思维方式，运用两点论看待分析事物，坚持事物运动论，牢固树立发展观。
九 护色批判——向往美好
亚硝酸钠在肉类护色中，不仅既能保持色质鲜艳如初，还能改善肉类风味使其味美芳香、增进食欲，而且是抑制比亚硝胺毒得多的肉毒杆菌生长无可替代的唯一理想试剂。尽管有措施能阻止亚硝酸钠产生亚硝胺的产生，但毕竟亚硝酸钠是一种致癌物，如使用不慎就会危害人体，危害人群事故时有报道。随着物质生活的不断改善和提高，人们的食品安全意识、生活质量意识也在不断提高，由原来的追求温饱到追求富裕，现在由富裕转而追求美好生活目标的实现。这就给食品工业和食品安全领域的研究人员提出了更严格的要求。因此，应极力培养学生的社会责任感和使命感，有效激励学生扎实掌握基础知识，发奋潜心研究，勇攀科学高峰，树立为科学献身的精神。显然，为食品工业应用寻找和研制一种高效、无毒无害无副作用的新型护色剂，以满足人们美好生活的需要迫在眉睫。
十 寄语新秀——教无止境
课堂教学技能是教师在课堂上按照教学大纲要求完成教学任务的本领，包括教学设计技能、开放性教学技能、整合性教学技能、教会学生“愿学”“会学”技能、创新技能等。教学技能在教师结构中处于核心地位，在形成和发展教师课堂教学技能的过程中，要不断丰富和运用生动、形象、优美、简练、逻辑性强、通俗易懂的口头语言，并结合体态语言的同时，还要善于运用现代教学理论并在其指导下，进一步对下列几个方面的工作苦下功夫。
教学目的方面，必须把一切发展作为教学的出发点和归宿点，为学生配制一把打开心扉和知识宝库的万能钥匙，也就是一切为了学生,要培养出文明幸福的人。教学任务方面，不仅要求学生掌握知识和培养高尚品德，而且要获得关键能力、发展智力，潜移默化的培养学生非智力心理品质，形成良好必要的健康品格，为了学生的一切，教会学生学习。教学原则方面，必须以学生为主体，强调学生是学习的内因，是教学效果的体现者，使学与教有机结合。教学内容方面，强调各学科之间的内部联系，渗透、通融各学科知识。教学过程方面，要根据教学内容、目的及对象的不同改变教学模式。教学方法方面，要为“教会学生学习及使用终身学习的工具”服务。教师作用方面，强调以学生为中心。教学形式方面，必须为了一切学生，以课堂为主，辅之个别教学等形式，因材施教，兼顾所有学生。
十一 结语
孟子曰，天降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，曾益其所不能。总之，课堂教学技能是一门艺术，学无止境，教无止境，提高教学技能永远在路上。为了学生的一切，必须持之以恒；为了一切学生，一定要咬定青山不放松；一切为了学生，应该锲而不舍。为了确保教育教学深化改革，确保课堂教学质量的稳步、有效、快速、持续提高，创新教学技能永不言弃。
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