淀粉属于多糖，分子中有很多羟基，形成了大量的分子内和分子间氢键。淀粉与醋酸反应形成醋酸酯淀粉，增加了空间位阻，破坏了淀粉分子间的氢键，提高了淀粉的水溶性，增加了透明度和稳定性。然而，这样制得的生物塑料硬而脆，不具备弹性和柔韧性，性能与常见的聚乙烯塑料相差较远。甘油(丙三醇)是一种增塑剂，丙三醇中含有羟基，可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而减弱淀粉分子间氢键，增加淀粉之间的相对滑动性，提高生物塑料的柔韧性，使之富有弹性。同时，还可以加入着色剂，赋予生物塑料丰富多彩的颜色。

(1) 创新性地合成了可降解生物塑料，让可降解高分子触手可及。紧跟时代热点，实现了化学、生物与材料的跨学科实验教学。

(2) 本实验采用了“一锅法”的有机合成方法制备了淀粉基可降解塑料，其性能与石油基塑料类似，有弹性、柔韧性和光泽感。由简单易得的原料不经中间处理，一步获得高分子材料，体现了简约、绿色、安全的实验原则。

(3) 学生分组探究影响淀粉基塑料性能的因素，培养了学生的团结合作意识和科学探究精神。使用不同色素进行探究实验，趣味性强。

(4) 学生撰写实验报告，提高了学生对信息获取加工、逻辑推理和归纳论证的关键能力，培养了学生严谨的科学态度。

【情境1】PPT展示：同时观看两组视频(如 图2 )。

图2. 聚乙烯石油基塑料(左)和本实验合成的淀粉基生物基塑料(右)的视频对比图

【教师】请大家回顾聚乙烯石油基塑料的性能和组成。

【学生】塑料的性能：有弹性、柔韧性、光泽感等。塑料的组成：主要成分是合成树脂，可以加入助剂，如增塑剂(提高柔韧性)、着色剂(赋予塑料各种颜色)和热稳定剂(提高耐热性)。

【教师】加入助剂，使用不同的工艺，就能控制塑料的结构，从而决定塑料的性能及其应用。尽管塑料给我们的生活带来了极大的便利，但白色污染也困扰着我们。

【情境2】近日，国际环境杂志上发表一篇文章，人类血液中首次发现微塑料，塑料颗粒能被人体吸收。那我们应该怎样解决白色污染呢？

【学生】在教材“科学·技术·社会”栏目中提到了解决办法，用淀粉、纤维素等原料合成可降解的高分子材料。

【教师】塑料可分为石油基塑料和生物基塑料，其中石油基也有可降解的塑料，随着禁塑政策的推行，生物基可降解塑料得到了蓬勃的发展。生物基可降解塑料的产品有生物塑料袋、面料、减震材料。以淀粉为来源的生物塑料能够被完全生物降解，可堆肥，对环境无污染。

设计意图：先从实物展示的视频引入，引发学生的兴趣。再引导学生想到用可降解生物塑料来解决白色污染，帮助学生建立环境和资源可持续发展的意识，发展学生“科学态度与社会责任”的核心素养。

【教师】观看实验时，请同学们思考实验过程中涉及的知识。

【教师演示实验】可降解生物塑料的合成实验：在200 mL烧杯中加入1 g土豆淀粉、30 mL蒸馏水、1 mL食醋，1滴食用色素，搅拌均匀，加热，接近沸腾时，加入1 mL甘油，搅拌，可以看到液体变为粘稠状，继续搅拌，会发现液体变为透明，尽可能蒸发水分，停止加热。用坩埚钳将烧杯转移至石棉网上，将烧杯中液体分别转移至培养皿中，室温冷却干燥一天。干燥后的淀粉基生物塑料很薄，柔软且具有弹性和韧性，颜色均匀。

【学生】可以根据需要加入助剂，如醋酸、色素和甘油。通过培养皿等模具定型，冷却干燥后脱模即可。

【教师】本实验无毒无污染，符合“绿色化学”的原则，但在实际生产中仍然需要不断改进，以提升生物塑料的性能，从而让生物塑料承担起解决白色污染的重担。

设计意图：向学生强调在自主设计实验时应遵循“绿色化学”的原则。学生分析实验过程中所蕴含的化学知识，培养学生获取信息的能力，发展学生“科学探究与创新意识”的核心素养。

【教师】在合成淀粉基生物塑料时，影响淀粉基塑料性能的因素有哪些？

【学生】醋酸、甘油、色素和淀粉来源可能会影响淀粉基塑料的性能。

【教师】为提高课堂效率，请同学们分为四组，分别探究醋酸、甘油、色素和淀粉来源对淀粉基塑料的性能的影响。

【学生】进行分组，交流讨论，制定小组实验方案，与教师讨论探究实验的可行性，然后小组合作，进行探究实验。

【学生分组实验】合作探究影响淀粉基塑料性能的因素。

【教师】请同学们根据探究实验结果，查阅资料，分析原因，交流讨论。然后请各小组组长进行实验结论汇报。

【学生小组1】我们组探究的影响因素是醋酸，用到的蓝色色素，控制的单一变量是有无醋酸。不加醋酸的样品均一性略差，结论是醋酸会影响淀粉基塑料的均一性。通过查阅资料，可以知道淀粉中含有大量羟基，一定条件下，可以和醋酸发生酯化反应，增加空间位阻，破坏淀粉分子间氢键，提高淀粉水溶性，可以增加生物塑料的透明度和均一性。

【学生小组2】我们组探究的影响因素是甘油，用到的黄色色素，控制的单一变量是有无甘油。不加甘油的样品质地硬而脆，不柔软，很难从培养皿中剥离，结论是甘油会影响淀粉基塑料的柔韧性。通过查阅资料，可以知道甘油(丙三醇)是一种增塑剂，丙三醇中有羟基，可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而减弱淀粉分子间氢键，增加淀粉之间的相对滑动性，提高生物塑料的柔韧性，使之富有弹性。

【学生小组3】我们组探究的影响因素是色素，用到的红色色素，控制的单一变量是有无色素。不加色素的样品无色透明，结论是色素会改变淀粉基塑料的颜色。通过查阅资料，可以知道色素是一种常用的着色剂，可以赋予生物塑料各种颜色。

【学生小组4】我们组探究的影响因素是淀粉来源，用到的绿色色素，控制的单一变量是淀粉来源，即土豆淀粉和玉米淀粉。两种样品的性能类似，具有柔韧性、弹性、光泽感和透明度。查阅资料可知，来源不同，但它们化学成分都是淀粉，因此性能类似。

【学生】整合信息，得到以下结论见 表2 。

【学生】展示合成的淀粉基生物塑料(如 图3 )以及生物塑料产品(如 图4 )。

设计意图：通过分组实验，提高学生合作探究的能力。学生在实验中直观感受添加不同助剂对材料性能的影响，进一步构建“工艺–结构–性能–应用”的认知模型，发展学生“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”和“科学探究与创新意识”的核心素养。

【学生】撰写实验报告，分享与交流(如 图5 )。

【学生】加入不同的助剂，会改变物质的内在结构，从而影响性能，影响实际应用。通过查找资料，以得到有效信息，从微观角度去解释宏观现象。

【教师】在实际生产中，影响产品性能的因素是多方面的，要综合考虑，以得到最佳的生产工艺。

【教师】选择性必修3的引言中提出：“神奇出自平凡和努力，创新源自思考与实践，同时也能进一步领略化学的魅力”。平凡的科学家付出努力，发明出了神奇的塑料，在实践过程中，给我们的生活提供了极大的便利，但同时，也造成了严重的白色污染，这引发了我们的思考。于是，我们创新性地合成了可降解生物塑料以解决环境问题。化学一路走来，闪烁着人类的智慧之光。

引导学生及时反思总结，从而提高实验教学有效性。教师总结进一步深化学生对化学、技术、社会和环境的相互作用关系的理解，发展学生“科学态度与社会责任”的核心素养。