丁正中 張璐

摘要：以探究葡萄酒制作改進方法為切入點，從發(fā)酵原料、菌種、發(fā)酵裝置等多個方面分析，對“果酒及果醋的制作”這一課進行復(fù)習(xí)，以期達到構(gòu)建科學(xué)概念、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)目標。

關(guān)鍵詞：果酒制作實驗改進教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

1教材分析及設(shè)計思路

“果酒及果醋的制作”是人教版高中生物學(xué)《選修1.生物技術(shù)實踐》專題中的一個重要實驗。該實驗的重點是了解酵母菌和醋桿菌的菌種特性、來源、代謝類型，掌握果酒及果醋的制作原理和過程，難點是利用實驗室條件設(shè)計并安裝簡單的發(fā)酵裝置，解釋制作過程中發(fā)酵條件的控制。該實驗可以和細胞呼吸、微生物的培養(yǎng)分離等多個知識點綜合，因此在高考中是?？键c。

本節(jié)教學(xué)設(shè)計圍繞“如何對葡萄酒釀制進行改進”這一問題進行探討，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識思考實驗改進方案，在討論中不斷完善方案，促進學(xué)生形成科學(xué)思維成，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，從而達成教學(xué)目標，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2教學(xué)目標

①理解果酒及果醋制作原理、過程和注意事項，培養(yǎng)科學(xué)思維。

②比較果酒及果醋制作的裝置，并學(xué)會如何控制發(fā)酵條件，在此基礎(chǔ)上對實驗設(shè)計提出改進方案，提升科學(xué)探究能力。

③通過解決實際生產(chǎn)生活問題，落實社會責(zé)任培育。

3教學(xué)過程

3.1創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生思考

教師展示教材中的果酒發(fā)酵裝置，并提出問題：利用教材中的裝置和方法制得的葡萄酒不如市場上賣的葡萄酒好喝，請問可以從哪些方面對葡萄酒釀制進行改進？

學(xué)生對問題展開討論和交流，得出可以從不同的發(fā)酵原料、菌種、發(fā)酵裝置、發(fā)酵條件等方面對葡萄酒釀制進行改進。

設(shè)計意圖：教師聯(lián)系自制的葡萄酒不如市售葡萄酒口感好，使學(xué)生明確教材中的實驗方案需要進一步完善和改進，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散性思維，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

3.2回歸教材.夯實基礎(chǔ)

教師要求學(xué)生完成表1，促進學(xué)生回顧果酒制作的相關(guān)知識。

教師展示學(xué)生對表1的填寫情況，引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：

①發(fā)酵原料如何消毒？葡萄如何榨漿？處理目的是什么？可以用葡萄汁為原料嗎？

②干酵母如何活化？

③容量控制中，建議裝量不要超過2/3的原因是什么？加水的彎曲的玻璃管的作用是什么？

④影響發(fā)酵的因素有哪些？適宜的溫度是多少？溫度過高、過低會怎么樣？

設(shè)計意圖：學(xué)生只有對葡萄酒制作的各方面都有全面的理解，才能對實驗設(shè)計提出科學(xué)合理的改進措施。通過一系列問題的回顧，學(xué)生能更好地理解實驗的原理和操作之間的聯(lián)系，把握果酒制作實驗的重點和難點，有助于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。

3.3探討實驗改進方案

3.3.1方案一：利用固定化酵母菌進行連續(xù)發(fā)酵制作葡萄酒

教師要求學(xué)生聯(lián)系已經(jīng)學(xué)習(xí)過的固定化酶的知識，思考利用固定化技術(shù)的優(yōu)點進行實驗改進，即利用固定化酵母菌進行連續(xù)發(fā)酵制作葡萄酒。這樣既實現(xiàn)了酵母菌與產(chǎn)物分離，又能做到裝置的重復(fù)利用。教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考并討論：能否利用教材中果醋發(fā)酵的實驗裝置來進行葡萄酒的連續(xù)發(fā)酵？為使學(xué)生能順利完成實驗設(shè)計，教師可以引導(dǎo)學(xué)生列表比較果酒和果醋的制作過程（表2）。

學(xué)生討論后，得出：在教科書中所示的果酒發(fā)酵的實驗裝置（圖1）上進一步改良，除去塞有棉花的玻璃管，在乙瓶的上端瓶口處連接一個裝有水的彎曲玻璃管，即可連續(xù)發(fā)酵制作葡萄酒。

設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生利用固定化技術(shù)進行實驗改進，一方面聯(lián)系了前面學(xué)過的知識，實現(xiàn)了對固定化技術(shù)的具體應(yīng)用;另一方面和教科書中果醋發(fā)酵裝置進行關(guān)聯(lián)，促進學(xué)生回顧果醋的制作相關(guān)內(nèi)容，提高了學(xué)生的知識概況水平，提升了學(xué)生遷移知識的能力。

3.3.2方案二：利用其他發(fā)酵原料進行酒精發(fā)酵

教師提出問題：教材中的果酒制作以葡萄為發(fā)酵原料，還可利用哪些原料進行酒精發(fā)酵？學(xué)生結(jié)合自己生活經(jīng)驗，做出回答：楊梅酒，桑葚酒，米酒，白酒等。教師針對學(xué)生的回答情況做一定的評價，簡要說明各種酒的制作差別，并整合高考試題情境進行當堂檢測。

（2017、2018年浙江高考題節(jié)選）回答與釀酒和制醋有關(guān)的問題：

（1）大米經(jīng)蒸煮、紅曲霉菌糖化后，用某釀酒酵母進行酒精發(fā)酵，發(fā)酵完畢后得到新鮮紅曲酒，酒中乙醇濃度不超過15%。其主要原因是當發(fā)酵液中的乙醇濃度接近15%時，__。

A.乙醇氧化逐漸增強直至平衡

B.葡萄糖分解逐漸增強直至平衡

C.乙醇氧化逐漸減弱直至停止

D.葡萄糖分解逐漸減弱直至停止

（2）影響紅曲酒風(fēng)味的主要因素，除了溫度、pH、氧氣等環(huán)境因素外，還有

（答出2點即可）。

（3）在紅曲醋生產(chǎn)工藝中.將適量的紅曲酒、水、醋化醋桿菌等混合。再添加一定量谷殼糠等制成松散的發(fā)酵料，其目的是__，以利于醋酸發(fā)酵。

（4）某醋化醋桿菌培養(yǎng)基由蛋白胨、酵母提取物和甘露醇組成，其中甘露醇的主要作用是作為__C。

參考答案：

（1）D （2）不同的菌株、不同的原料（3）增加通氣性（4）提供碳源

設(shè)計意圖：發(fā)酵原料的選擇可以是本地的特色經(jīng)濟作物，也可是科學(xué)研究前言所涉及的材料，這些也是高考試題情境的來源。學(xué)生通過分析這些具體的情境，培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和科學(xué)探究精神。復(fù)習(xí)過程中，要注重高考題的訓(xùn)練和分析，讓學(xué)生熟悉考什么、怎么考，明確學(xué)什么，怎么學(xué)，從而提高復(fù)習(xí)效率。

3.3.3方案三從土壤中分離優(yōu)良酵母菌種進行酒精發(fā)酵

教師提出問題：在剛才高考題中反映出菌種的好壞會影響紅曲酒的風(fēng)味，從土壤中分離優(yōu)質(zhì)的酵母菌是實驗改進的另一個重要方面，如何操作？學(xué)生根據(jù)已有的知識，不難得出主要的操作流程：為了提高酒精產(chǎn)量，需要具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌作為理想的酒精發(fā)酵菌種?？梢匀⊥翗樱苽渫寥老♂屢?，然后采用稀釋涂布平板法將菌種接種在額外添加高濃度蔗糖和酸的固體培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，在該培養(yǎng)基中形成的酵母菌菌落即為耐高糖、耐酸特性的酵母菌。在生產(chǎn)酒精過程中還必需控制的條件是溫度、無氧等。

設(shè)計意圖：通過對優(yōu)良菌種分離純化的思考，從而對微生物分離和培養(yǎng)的內(nèi)容進行回顧，實現(xiàn)知識體系構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生運用和遷移知識的能力。

3.3.4留下問題，引發(fā)深度創(chuàng)新思考

教師要讓學(xué)生明白實驗改進的方法還有很多，沒有最好，只有更好。課后，學(xué)生可以通過查閱文獻等方式去了解進行葡萄酒制作的其他改進措施。例如：動脈瓣膜和靜脈瓣膜的結(jié)構(gòu)可以防止血液回流，因此在發(fā)酵瓶瓶蓋上可以設(shè)計一個類似于脈瓣膜的結(jié)構(gòu)。這樣的改進更實用、方便，既能夠保證瓶中的空氣能夠及時排出，避免發(fā)酵瓶破裂，又能預(yù)防微生物的污染。

設(shè)計意圖：科學(xué)探究是永無止境的，改進實驗更是可以從多方面思考解決，學(xué)生通過不斷的思考可以培養(yǎng)發(fā)散性思維，解決生產(chǎn)生活問題，提高社會責(zé)任。

4教學(xué)反思

新授課時果酒及果醋制作有3課時，如果按上新課一樣復(fù)習(xí)，一方面復(fù)習(xí)時間不允許，另一方面也難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。要解決上述問題，就需要教師把握好重難點，設(shè)計好情境將相關(guān)知識進行整合。

筆者以“如何對葡萄酒釀制進行改進”這一問題為主線，在不同的改進方案中突出本節(jié)課的重點，解決難點，使得本節(jié)課條理和目標清晰。在方案中對前面所學(xué)的固定化技術(shù)、微生物的分離和培養(yǎng)進行淺層回顧，既不占用過多復(fù)習(xí)時間，又有利于知識遷移和知識體系的構(gòu)建。教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散性思維，立體式思考，鼓勵學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題，敢于做出嘗試，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的全面性和做出推理的嚴謹性。