基于實驗改進的“果酒及果醋的制作”教學設計

丁正中 張璐

摘要：以探究葡萄酒制作改進方法為切入點，從發酵原料、菌種、發酵裝置等多個方面分析，對“果酒及果醋的制作”這一課進行復習，以期達到構建科學概念、培養學生科學思維的教學目標。

關鍵詞：果酒制作實驗改進教學設計

中圖分類號：G633.91 文獻標志碼：B

1教材分析及設計思路

“果酒及果醋的制作”是人教版高中生物學《選修1.生物技術實踐》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計并安裝簡單的發酵裝置，解釋制作過程中發酵條件的控制。該實驗可以和細胞呼吸、微生物的培養分離等多個知識點綜合，因此在高考中是常考點。

本節教學設計圍繞“如何對葡萄酒釀制進行改進”這一問題進行探討，引導學生利用已學知識思考實驗改進方案，在討論中不斷完善方案，促進學生形成科學思維成，培養科學探究能力，從而達成教學目標，發展學生的生物學學科核心素養。

2教學目標

①理解果酒及果醋制作原理、過程和注意事項，培養科學思維。

②比較果酒及果醋制作的裝置，并學會如何控制發酵條件，在此基礎上對實驗設計提出改進方案，提升科學探究能力。

③通過解決實際生產生活問題，落實社會責任培育。

3教學過程

3.1創設問題情境，激發學生思考

教師展示教材中的果酒發酵裝置，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？

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

設計意圖：教師聯系自制的葡萄酒不如市售葡萄酒口感好，使學生明確教材中的實驗方案需要進一步完善和改進，從而激發學生的學習積極性，引導學生發散性思維，培養科學探究能力。

3.2回歸教材.夯實基礎

教師要求學生完成表1，促進學生回顧果酒制作的相關知識。

教師展示學生對表1的填寫情況，引導學生思考以下問題：

①發酵原料如何消毒？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？

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

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發酵制作葡萄酒

教師要求學生聯系已經學習過的固定化酶的知識，思考利用固定化技術的優點進行實驗改進，即利用固定化酵母菌進行連續發酵制作葡萄酒。這樣既實現了酵母菌與產物分離，又能做到裝置的重復利用。教師可以引導學生思考并討論：能否利用教材中果醋發酵的實驗裝置來進行葡萄酒的連續發酵？為使學生能順利完成實驗設計，教師可以引導學生列表比較果酒和果醋的制作過程（表2）。

學生討論后，得出：在教科書中所示的果酒發酵的實驗裝置（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，即可連續發酵制作葡萄酒。

設計意圖：教師引導學生利用固定化技術進行實驗改進，一方面聯系了前面學過的知識，實現了對固定化技術的具體應用;另一方面和教科書中果醋發酵裝置進行關聯，促進學生回顧果醋的制作相關內容，提高了學生的知識概況水平，提升了學生遷移知識的能力。

3.3.2方案二：利用其他發酵原料進行酒精發酵

教師提出問題：教材中的果酒制作以葡萄為發酵原料，還可利用哪些原料進行酒精發酵？學生結合自己生活經驗，做出回答：楊梅酒，桑葚酒，米酒，白酒等。教師針對學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年浙江高考題節選）回答與釀酒和制醋有關的問題：

（1）大米經蒸煮、紅曲霉菌糖化后，用某釀酒酵母進行酒精發酵，發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）影響紅曲酒風味的主要因素，除了溫度、pH、氧氣等環境因素外，還有

（答出2點即可）。

（3）在紅曲醋生產工藝中.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酵料，其目的是__，以利于醋酸發酵。

（4）某醋化醋桿菌培養基由蛋白胨、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

設計意圖：發酵原料的選擇可以是本地的特色經濟作物，也可是科學研究前言所涉及的材料，這些也是高考試題情境的來源。學生通過分析這些具體的情境，培養科學的思維方法和科學探究精神。復習過程中，要注重高考題的訓練和分析，讓學生熟悉考什么、怎么考，明確學什么，怎么學，從而提高復習效率。

3.3.3方案三從土壤中分離優良酵母菌種進行酒精發酵

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味，從土壤中分離優質的酵母菌是實驗改進的另一個重要方面，如何操作？學生根據已有的知識，不難得出主要的操作流程：為了提高酒精產量，需要具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌作為理想的酒精發酵菌種。可以取土樣，制備土壤稀釋液，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基上進行培養，在該培養基中形成的酵母菌菌落即為耐高糖、耐酸特性的酵母菌。在生產酒精過程中還必需控制的條件是溫度、無氧等。

設計意圖：通過對優良菌種分離純化的思考，從而對微生物分離和培養的內容進行回顧，實現知識體系構建，培養學生運用和遷移知識的能力。

3.3.4留下問題，引發深度創新思考

教師要讓學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構可以防止血液回流，因此在發酵瓶瓶蓋上可以設計一個類似于脈瓣膜的結構。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，避免發酵瓶破裂，又能預防微生物的污染。

設計意圖：科學探究是永無止境的，改進實驗更是可以從多方面思考解決，學生通過不斷的思考可以培養發散性思維，解決生產生活問題，提高社會責任。

4教學反思

新授課時果酒及果醋制作有3課時，如果按上新課一樣復習，一方面復習時間不允許，另一方面也難以激發學生的學習興趣。要解決上述問題，就需要教師把握好重難點，設計好情境將相關知識進行整合。

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課的重點，解決難點，使得本節課條理和目標清晰。在方案中對前面所學的固定化技術、微生物的分離和培養進行淺層回顧，既不占用過多復習時間，又有利于知識遷移和知識體系的構建。教師引導學生發散性思維，立體式思考，鼓勵學生善于發現問題，敢于做出嘗試，培養學生分析問題的全面性和做出推理的嚴謹性。