基于STEM理念的中職生物學實驗創新設計
——如何鑒別油橄欖鮮果的品質優劣*

程子良 祁惠芳 孔維寶** 馬君義 牛亞勝

（1 西北師范大學生命科學學院 甘肅蘭州 730070 2 天水農業學校 甘肅天水 741400）

1 實驗設計思路

油橄欖（Olea europaeaL．）屬木犀科（Oleaceae）木樨欖屬（Olea）植物，是世界四大著名的木本食用油料樹種之一［2］。以新鮮的油橄欖果實不經加熱和化學處理，直接冷榨而成的初榨橄欖油是一種高品質食用油脂，脂肪酸比例協調（含10%飽和脂肪酸、82%單不飽和脂肪酸和7%多不飽和脂肪酸），富含抗氧化酚類物質、維生素及角鯊烯等，具有延緩衰老、預防心血管疾病、降血脂和抗癌等作用，被譽為“植物油皇后”“液體黃金”“地中海甘露”［3-5］。油橄欖果實由2%的種子、16%的果核和82%的果肉構成，大部分油儲存在果肉中，果實的品質直接決定了橄欖油的口感、品質和營養價值［6-7］。行標《油橄欖鮮果（LY/T 1532—1999）》等規定：油用果實質量標準為鮮果含油率（%）≥15%，含水率（%）≥50%，新鮮度（%）≥95%，成熟度≤6（0～3 為一等，3～5 為二等，5～6 為三等），無法滿足以上要求則不能投入生產［8］。因此，定期測定生產線上果實的質量標準工作是極為重要的環節，可起到良好的品質監控作用。

目前，判斷油橄欖果實品質的方法較為完善，通常先對新鮮的油橄欖進行感官鑒別，判斷其成熟度和新鮮度，然后將經鼓風干燥箱烘干至恒重的果實粉碎，以石油醚為油脂萃取劑，用脂肪測定儀進行油脂抽提，利用公式計算其含水率和含油率。實驗操作簡單、應用性強，用到的化學試劑較少，實驗材料綠色環保，實驗過程安全有效。該實驗可增加學習的趣味性與真實性，并通過合作學習、小組探討等形式，探究不同品種果實的差異性，掌握實驗技能，為將來走向社會做好充分的準備。

2 教學目標

1）知識目標：①通過查閱相關資料，了解油橄欖果實的形態特征和實用價值；②掌握脂肪測定的原理，并能解釋提取橄欖油過程中出現各種現象的原因；③了解比較不同果實品種質量、品質的差異性。

2）技能目標：①學會對橄欖果實的成熟度進行分類，計算成熟度指數和新鮮度等指標；②能熟練操作脂肪測定儀（海能SOX406）、高速粉碎機等實驗設備，掌握橄欖油的提取技術，能運用公式計算含水率和含油率。

3）情感態度與價值觀目標：①了解一線生產，產生濃厚的學習興趣；②通過團隊合作完成實驗，增強學生的集體協作精神，提高自我效能感。

3 實驗組織

準備階段：學生分組，每組6 人，組長負責實驗數據的記錄及實驗的統籌安排；實驗開始前各組查找相關資料，討論實驗步驟做好相關準備。

實驗分2 個課時完成。第1 課時主要是認識油橄欖果實，通過感官判斷成熟度和新鮮度，鑒別果實是否敗壞，這是果實投入生產的第1 步；第2課時主要是將鮮果烘干，利用脂肪測量儀進行提油，計算不同果實含油率和含水率，比較實驗結果并進行分析討論，建立起良好的科學素養和探究能力。實驗過程中教師給予指導與點評。

以雷達所在位置為原點，在縱平面上，目標位置信息主要由觀測距離r以及俯仰角θ來表征，其中觀測距離標準差為σr，俯仰角標準差為σθ，則對應的協方差矩陣為

實驗結束，各組匯報實驗結果，比較不同品種果實之間性狀特征的差異性，并進行分析討論。

4 材料與儀器

1）試劑：石油醚（沸程為30～60℃）。

2）儀器：電子天平、鼓風干燥箱、高速粉碎機、海能SOX406 脂肪測定儀、鋁箔皿、干燥皿、濾紙、不銹鋼小刀、鋁制抽提杯、濾紙架、脫脂棉。

3）實驗材料準備：教師提前購置6 種單品種果實，分別為萊星、皮削利、鄂植8 號、佛奧、豆果及科拉蒂，置于0～4℃的冰箱中低溫保存，備用。

5 實驗過程

5.1 認識油橄欖果實 教師將6 種單品種分別發給6 個組，組長領取果實后做好登記。準備8 個燒杯（或用其他透明容器代替）分別標上0～7 編號（0～7 表成熟度）待用；隨機取出100 粒果實，按表1和圖1提示進行成熟度的分類，注意在辨別成熟度為4～7 的果實時，需用不銹鋼小刀切開斜面觀察果肉顏色進行區分；分類結束后將每個成熟度指數級別的果實數量填入表2，計算類別編號與該類果實粒數的乘積，并計算成熟度，如公式（1）所示；同時，在這100 粒果實中檢查形態是否完好，挑出破壞和損傷、腐敗的果實，記作N，計算新鮮度，如公式（2）所示。整個過程小組6 人共同完成，在遇到模棱兩可的果實時一定要做好協商，確保對果實進行正確的成熟度分類。

表1 油橄欖果實成熟度類別及含義［8］

圖1 油橄欖果實成熟度分類圖

表2 油橄欖果實成熟度指數計算表

5.2 測含水率［9］稱量鋁箔皿的質量m1（精確至0.01 g，下同），隨機選取50 顆鮮果放入鋁箔皿中精確稱量質量m2，然后將待測樣品置于80 ℃烘箱中干燥12 h 至恒重后稱量記為m3，根據果實烘干前后的質量差，計算水分含量，如公式（3）所示。

5.3 測含油率［9］將烘干的果實置于高速粉碎機中粉碎后，稱取10 g 裝入包有濾紙筒的濾紙架內，記作m，用脫脂棉塞上后放入脂肪測定儀中（如圖2a 所示）；稱量鋁制抽提杯m4，在杯內倒入40 mL 石油醚放在脂肪儀加熱板上，壓下扳手使密封圈緊壓抽提環，移動滑珠使裝有樣品的濾紙筒的1／2 浸入石油醚中，同時打開冷凝水，將閥門調至豎直狀態，在60℃的加熱板上抽提12 h（圖2b）；結束后取下抽提杯并置于60℃的烘箱中烘4 h，然后取出置于干燥皿內，待其溫度降至室溫時稱量記為m5，計算干基含油率和鮮果含油率，如公式（4）、（5）所示。整個過程需要小組內每人制作一個樣品，體驗操作過程，學會提油技術。

圖2 測定含油率部分儀器展示

實驗結束后，清理實驗臺面，將各實驗設備歸置原位（注意：由于整個實驗持續時間長，尤其是在烘干操作時，也要保持實驗臺面整潔，并合理利用資源與時間）。抽提杯洗凈放在烘箱內烘干后，放入干燥皿以備下次實驗使用；濾紙筒內的干基粉末倒入指定地點，切不可隨意丟棄；檢查脂肪測定儀設備，確保實驗安全。

6 實驗注意事項

1）油橄欖果實在秋季結果，建議該實驗放在秋季進行，購置的樣品需低溫保存，盡量在48 h之內使用，避免影響實驗效果。

2）對鮮果進行烘干時，若果實顆粒較大，可用小刀劃幾道口子，使水分蒸發更快，確保在規定時間內達到恒重；溫度不宜過高，否則果實會被烘焦，影響橄欖油的品質。

3）利用高速粉碎機粉碎時，一定要注意安全，務必將蓋子擰緊；完成粉碎后，先關閉電源再進行下一步操作；此外，稱量干基即烘干粉碎后的果實時需要將粉末攪拌均勻，減少實驗誤差。

4）在使用脂肪測定儀提油時，注意控制回流速度在1～2 s／滴，避免石油醚難以回流；抽提完成后，須將抽提杯放入烘箱內，以除去杯內未蒸發完全的溶劑和水分等雜質。

5）實驗過程中抽提杯、裝有粉碎樣品的濾紙筒等材料，在暫時未用到時要及時放在干燥皿內避免過多暴露在空氣中，防止被氧化而產生實驗誤差。

7 實驗結果與分析

實驗結束后,教師組織學生先以小組為單位進行分析討論，包括操作過程中出現的問題等，由組長匯總結果后提交給教師整理。

表3所示為不同品種油橄欖果實的成熟度和新鮮度，可知6 個品種中，鄂植8 號的成熟度最高，科拉蒂的成熟度最低，按等級分類可知：皮削利、豆果和科拉蒂為一等果，萊星、鄂植8 號和佛奧為二等果；新鮮度指標中，萊星、鄂植8 號、佛奧、豆果和科拉蒂均在95%以上，符合生產標準，但是皮削利和佛奧新鮮度在95%以下，分析原因可能是在運輸和保存過程中，時間過長果實霉變或腐爛，或者由于機械損傷引起的敗壞。

圖3所示為不同品種油橄欖果實的含油率和含水率比較，可知干基含油率從大到小依次為：科拉蒂＞鄂植8 號＞萊星＞佛奧＞皮削利＞豆果，鮮果含油率依次為：佛奧＞萊星＞鄂植8 號＞科拉蒂＞皮削利＞豆果，含水率依次為：皮削利＞豆果＞科拉蒂＞萊星＞鄂植8 號＞佛奧。其中，皮削利和豆果的鮮果含油率在15%以下，佛奧的含水率在50%以下。因此結合表3和圖3各項指標可判定，實際生產中，皮削利、豆果和佛奧這3 個品種不符合生產標準，不能投入生產。

在實驗過程中，大部分學生都能按照步驟完成實驗并取得較好的實驗效果，但是也有一些學生在利用脂肪測定儀提油時出現提取杯無油的現象。學生討論后得出2 個結論：1）可能是由于長期使用自來水產生污垢堵住了冷凝管，導致無法出現回流狀態；2）也可能是在將濾紙架放在抽提軸上時，磁鐵未能牢牢吸住從而產生的實驗誤差。

表3 不同品種油橄欖果實的成熟度與新鮮度

圖3 不同品種油橄欖果實的含油率和含水率指標

8 實驗教學總結與反思

1）以學生為中心，以差異為基礎，重視合作學習。教師根據學生各方面的特點進行有效分組，尊重學生的差異性，組員之間合作學習，相互探討。教師全程關注學生操作的規范性，及時糾正不當的實驗操作，對遇到的問題給予引導。

2）以技能為目標，以實踐為紐帶，提升自我效能感。中職學生知識基礎差、社會認同度低，存在嚴重的自卑感，但動手操作能力比較強，在教學過程中重視技能的作用，體驗 “做中學、做中求進步”的思想，以技能帶來的滿足感替代學習成績帶來的榮譽感，進而提升其自我效能感。

3）以興趣為導向，以實際生產為情境，激發學習動機。目前中職生物學實驗教學涉及的實驗內容大多以生物學基礎研究為主，與實際生活脫軌，既無法引起學生的學習興趣，又與職業教育導向的應用知識的學習相違背。如何選擇教學內容并組織好課堂教學，使學生產生足夠的學習興趣與學習動機等至關重要，教師需要慎重思考，這也是當前新一輪課程改革的重點研究方向。在本次教學中，內容來源于企業生產實踐，通過對油橄欖果實的鑒定讓原本枯燥無味的植物油提取技術、感官分類等更好地融入學習過程，增強了學生的自信心，激發學習動機，也為將來就業打下堅實的基礎。