融入地方特色資源的化學(xué)項目式教學(xué)

何羽晴 唐勁軍 申銀群 鄧法

摘要：以揭秘桂林三花酒的釀造為核心驅(qū)動性問題設(shè)計項目式教學(xué)，通過“體驗自制米酒”“酒品簡易檢測及釀酒原理分析”“分析三花酒工藝”三個任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用學(xué)科知識分析解決實際問題，從中感受地方特色資源與有機化學(xué)反應(yīng)的價值，促進學(xué)生對地方文化的理解，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：地方特色資源；項目式教學(xué)；桂林三花酒

文章編號：1008-0546（2022）12-0055-04

中圖分類號：G632.41

文獻標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2022.12.014

項目式教學(xué)以驅(qū)動性問題為出發(fā)點，將學(xué)生學(xué)習(xí)置于有意義的問題情境里，學(xué)生通過分析真實問題、完成項目任務(wù)來建構(gòu)項目承載的科學(xué)知識和科學(xué)方法。[1]選取地方特色資源作為項目式教學(xué)的素材，在真實問題的解決中發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。桂林三花酒被譽為“米酒之王”，是桂林人的驕傲，[2]蘊含著獨特的釀酒文化與化學(xué)知識，是地方特色資源的典型代表。本文以揭秘桂林三花酒的釀造為核心問題設(shè)計項目式教學(xué)，為地方特色資源融入化學(xué)教學(xué)提供參考。

一、項目選題

“簡單的有機化合物及其應(yīng)用”是高中化學(xué)必修的重要內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)有機化學(xué)的基礎(chǔ)。在魯科版必修第二冊第3章“自制米酒”微項目中，教材在資料卡片中介紹中國傳統(tǒng)釀造工藝，僅作為拓展性學(xué)習(xí)材料，但未用于完成項目任務(wù)。本研究在自制米酒基礎(chǔ)上，增加酒品簡易檢測及釀酒原理分析和分析三花酒工藝兩個任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生從官能團的結(jié)構(gòu)認識有機物性質(zhì)，從醇的催化氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)角度理解釀酒原理，在釀酒工藝中感悟化學(xué)在生產(chǎn)生活中的價值，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1．在釀酒實踐活動中了解乙醇、乙醛和乙酸等簡單有機物，分析其在反應(yīng)中的斷鍵方式，建立從官能團和化學(xué)鍵角度分析有機物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及轉(zhuǎn)化的思路，發(fā)展宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)。

2．通過自制米酒、蒸餾、酒品簡易檢測等探究活動，分析釀酒中的問題，形成應(yīng)用學(xué)科知識解決實際問題的能力。

3．以學(xué)科視角分析桂林三花酒釀造工藝，調(diào)研三花酒的發(fā)展歷史，理解家鄉(xiāng)文化，提升人文素養(yǎng)。

三、項目流程

學(xué)生通過體驗釀酒過程，檢測自制米酒和三花酒的品質(zhì)及分析釀酒原理三個項目任務(wù)，構(gòu)建基于有機物官能團、化學(xué)鍵視角分析其化學(xué)性質(zhì)的一般思路，運用學(xué)科知識分析三花酒釀造工藝。同時，在項目學(xué)習(xí)中指導(dǎo)學(xué)生調(diào)研三花酒的發(fā)展歷史，理解家鄉(xiāng)文化，發(fā)展人文素養(yǎng)，從而落實學(xué)科育人（見圖1）。

四、項目實施

任務(wù)一：體驗自制米酒

【教師】桂林三花酒作為地方特產(chǎn)，受到了越來越多的關(guān)注，如果你是釀酒師，將如何揭開桂林三花酒神秘的面紗？

【學(xué)生】在課前通過網(wǎng)絡(luò)、書籍和資料等方式查閱米酒的釀造方法，收集整理；5人一組，共8組，自制米酒，其過程見圖2。

【教師】結(jié)合實踐體驗，自制米酒成功的關(guān)鍵步驟是什么？

【學(xué)生】（1）蒸熟后的稻米務(wù)必冷卻至室溫再撒酒曲；（2）撒酒曲時要攪拌均勻，確保絕大部分米飯都被撒到；（3）放人壇中的米飯中間留出空隙以便發(fā)酵；（4）采用適當(dāng)保溫措施，使發(fā)酵時溫度保持在36 cC左右，不宜過高或過低。（5）做好密封檢查，防止乙醇被過度氧化。

任務(wù)二：酒品簡易檢測及釀酒原理分析

【資料】白酒是一種嗜好型酒精飲料，具有食品通用的質(zhì)量評價體系，包括常規(guī)的理化和安全性指標(biāo)以及感官評價指標(biāo)。其中理化指標(biāo)主要包括酒精度、總酸（以乙酸計）、總酯（以乙酸乙酯計）和固形物，以及能夠突出不同香型白酒風(fēng)格特征的指標(biāo)；感官指標(biāo)包括色澤、香氣、口味及風(fēng)格特征。[3]

【教師】綜合考慮實際情況，我們選擇理化指標(biāo)的酒精度和感官指標(biāo)來做自制酒和三花酒的對比。

【資料】酒精度是指溫度在20℃時白酒中乙醇含量的體積百分?jǐn)?shù)，以100 mL飲料酒中含有乙醇（酒精）的毫升數(shù)表示，計量單位為%vol。現(xiàn)行白酒中酒精度的測定方法是GB 5009.225-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定》，[4]其中適用于白酒中酒精度的測定有兩種方法，一是密度瓶法，二是酒精計法。

【視頻展示】密度瓶法和酒精計法的原理和操作說明。

【學(xué)生】綜合比較應(yīng)選擇酒精計法。向溶液中放人酒精計，再輕輕按一下，不能接觸量筒壁。同時插入溫度計，平衡5 min后，水平觀測，讀取示值。同時記錄溫度，根據(jù)測得的酒精計示值和溫度，換算成20℃時酒精度。

【教師】因使用化學(xué)實驗儀器進行蒸餾，且未成年人禁止飲酒，所以白酒感官指標(biāo)中的口味無法直接評定，我們?nèi)绾卧谡n堂上解決這一問題？同學(xué)們還記得三花酒名稱的由來嗎？

【學(xué)生】三花酒人壇、人瓶、人杯均能泛起晶瑩剔透的酒花。

【資料】堆花：搖動透明盛酒容器后，酒液表層所形成酒花的堆積厚薄度。酒花與酒質(zhì)之間也存在著一定的對應(yīng)關(guān)系，同一酒精度酒花越小、越均勻，堆花越厚、堆花時間越長的酒齡相對也長，酒口感會比較柔和、圓潤豐滿。[5]

【探究實驗】以小組為單位，匯報酒精度、香味、色澤、堆花對比情況。

（1）自制酒和三花酒的酒精度測量，記錄，見圖3。

（2）自制酒和三花酒“堆花”操作對比，記錄，見圖4。

【問題1】白酒的品質(zhì)由什么決定？結(jié)合所學(xué)知識，釀造過程發(fā)生了什么反應(yīng)？

【資料】

【小組討論】根據(jù)資料卡片及調(diào)查研究，對上述問題發(fā)表自己的看法，暢所欲言。

【問題2】白酒中除了乙醇，還有哪些物質(zhì)？這些物質(zhì)是如何產(chǎn)生的？

【學(xué)生1】乙酸、乙酸乙酯和其他酯類等，由于乙醇與乙酸等進一步發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

【問題3】回顧乙醇的化學(xué)性質(zhì)及其對應(yīng)的斷鍵位置，你是如何理解的？

【學(xué)生2】乙醇能燃燒，具有還原性，發(fā)生氧化反應(yīng)。

【學(xué)生3】乙醇上的羥基能被取代，發(fā)生取代反應(yīng)。

【方法引導(dǎo)】除了燃燒，乙醇還能發(fā)生其他氧化反應(yīng)嗎？每個反應(yīng)發(fā)生的斷鍵位置是一樣的嗎？請根據(jù)提示完成球棍模型模擬斷鍵位置。

【總結(jié)】以小組為單位，總結(jié)釀酒反應(yīng)中有機化合物斷鍵位置，如圖5所示。

任務(wù)三：分析三花酒工藝

【教師】播放視頻（視頻來源：電視臺“廣西故事”欄目中的20170826期尋味老字號·桂林）。

【問題4】根據(jù)視頻以及所學(xué)內(nèi)容，三花酒釀造工藝中有哪些關(guān)鍵條件？

【學(xué)生4】漓江，特別是象鼻山的江底深潭涌出的地下泉水，質(zhì)地純甘，無怪味，含微量礦物質(zhì)，為三花酒提供了優(yōu)良的“酒中之血”。

【學(xué)生5】酒曲，由桂林市郊特有的酒藥草混合制成，香氣濃郁，是三花酒特有的“酒中之骨”。

【學(xué)生6】三花酒釀成后，一般要裝入陶瓷缸內(nèi)，存放在天然巖洞中，進行窖藏；讓它變成陳釀，使酒質(zhì)更加醇和、芳香。

【問題5】桂林三花酒中原料、酒藥草、獨特窖藏是三花酒的關(guān)鍵釀造工藝，它們是如何影響發(fā)酵過程的？

【資料】

（1）無機鹽主要有N、P、K、Na、Mg、Ca、Zn等元素，N合成菌體原生質(zhì)和酶；K可以促進酵母細胞的增大；在發(fā)酵過程中，幾種糖酵解酶有Mg“的存在，可以刺激酵母的活力，Ca、Zn具有相似效果。[6]

（2）醋酸是白酒的主要香味成分，同時也是酯的承受體，是丁酸、己酸及其酯類的前體物質(zhì)。但醋酸含量過多，會使白酒呈刺激性酸味，醋酸對酵母的殺傷力也極大。醋酸菌生長繁殖的適宜溫度為28℃～33℃。[7]

學(xué)生分小組分析視頻和資料，在教師引導(dǎo)下展開討論。

【小組1】漓江水中含有礦物質(zhì)，刺激酵母活力，提升糖轉(zhuǎn)化率，即提升乙醇生成率，幫助提升酒的口感。

【小組2】酒藥草能幫助乙醇抗氧化，同時抑制雜菌生長，提高乙醇生成率。

【小組3】獨特的窖藏條件——洞內(nèi)恒溫恒濕，使乙醇分子活性適中，既不會過量氧化生成過多乙酸而影響口感，也不會發(fā)酵不充分，殘留醛類等有害物質(zhì)。

【教師】大家通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，揭開了我們家鄉(xiāng)三花酒獨特工藝的秘密，但它的秘密還遠不止這些，請大家課下以小組為單位調(diào)研三花酒的歷史文化，整理成調(diào)查報告，并進行匯報展示。（提供三個方向：①了解三花酒的發(fā)展；②調(diào)查三花酒的生產(chǎn)與銷量狀況；③參觀三花酒工廠，實地考察三花酒的批量生產(chǎn)）。

【項目評價】

見表1。

五、項目反思

本課例以桂林三花酒的釀造為素材設(shè)計項目式教學(xué)，以真實問題為驅(qū)動，激發(fā)學(xué)生的探究興趣；通過整合設(shè)計課內(nèi)外實踐活動，讓學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過程，在項目學(xué)習(xí)中掌握學(xué)科知識、發(fā)展能力。同時，應(yīng)用課堂表現(xiàn)性評價量表檢查學(xué)生對化學(xué)知識、學(xué)科思維方法的理解及應(yīng)用情況，提供項目教學(xué)實施的評價與反饋。在運用化學(xué)知識和技能，分析、解決實際問題的過程中，形成有機化合物性質(zhì)的認識思路，促進學(xué)生對地方文化的理解，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)和人文素養(yǎng)。

飽含文化實踐成分的化學(xué)過程，在教材中只是一些抽象的符號，消隱了絕大部分人類實踐過程的文化基因。[8]要解決這一問題，化學(xué)教學(xué)應(yīng)重視挖掘地方特色資源中的學(xué)科知識、學(xué)科方法及其學(xué)科素養(yǎng)內(nèi)涵，加工設(shè)計合適的項目學(xué)習(xí)主題，引導(dǎo)學(xué)生體驗地方文化資源，提升人文素養(yǎng)，實現(xiàn)化學(xué)學(xué)科傳承、發(fā)展民族文化的教育價值，回應(yīng)新時代學(xué)科育人的要求。

參考文獻

[1]Joseph S K，Charlene M C，Carl F B．中小學(xué)科學(xué)教學(xué)——基于項目的方法與策略[M]．王磊，等譯．北京：高等教育 出版社．2004．

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[3]程勁松，李春揚，白酒質(zhì)量控制技術(shù)的研究進展[J]．食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報，2014，5（7）：2248-2262.

[4]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會．食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)酒中乙醇濃度的測定：GB 5009.225-2016[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016．

[5]劉江生，酒花與酒的探討[J].釀酒，2014．41（3）：36-41.

[6]盤柳萍，謝曉航，發(fā)酵促進劑在酒精發(fā)酵過程中對釀酒酵母的影響[J]．輕工科技，2013，29（5）：27-28，62.

[7]賴登焊，林東等．濃香型白酒“增己降乙”與釀酒工藝的關(guān)聯(lián)性研究[J].釀酒，2021，48 （1）：3-11.

[8] 朱志江，趙華．理解化學(xué)文化踐行學(xué)科育人[J].化學(xué)教學(xué)，2021， 410（5）：3-7， 39.