“果酒和果醋的制作”的替代實(shí)驗(yàn)

張溢溪　李亞軍

摘 要 通過(guò)對(duì)“果酒和果醋的制作”這一課題的深入鉆研，以及進(jìn)行環(huán)保酵素的制作教學(xué)實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素制作替代果酒和果醋的制作的實(shí)驗(yàn)具有可行性，并且會(huì)更適應(yīng)高中生的現(xiàn)有學(xué)情，能有效地培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)和技術(shù)素養(yǎng)，通過(guò)了解前沿的科學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。

關(guān)鍵詞 果酒 果醋 酵素制作 生物學(xué)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

“果酒和果醋的制作”是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《生物技術(shù)實(shí)踐》專題1“傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用”的課題1實(shí)驗(yàn)，旨在通過(guò)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置制作果酒和果醋，掌握傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，在近幾年的高考試題中所占的分值也逐年升高。但近日有媒體報(bào)道稱喝自釀葡萄酒易導(dǎo)致甲醇中毒，其原因是在家中沒(méi)有去除甲醇和雜醇油的技術(shù)，自釀葡萄酒的飲用安全有待考證。酵素這個(gè)環(huán)保產(chǎn)品對(duì)于中學(xué)生而言，使用頻率和安全性都高于果酒和果醋。且環(huán)保酵素制作利用發(fā)酵原理，經(jīng)歷“酒—醋—酵素”三階段，有利于學(xué)生掌握三者的相關(guān)性和差異性。

教師需要使學(xué)生能學(xué)到更適合他們需求和教學(xué)條件的內(nèi)容，使他們了解前沿的科學(xué)知識(shí)，有效地培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)和技術(shù)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。

1 酵素的制作方法

制作葡萄酒和葡萄醋需要新鮮葡萄，具有一定的時(shí)間限制，并且對(duì)于一個(gè)班級(jí)而言，需要大量的價(jià)格并不低廉的葡萄，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過(guò)高，這些原因都使得實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行。而環(huán)保酵素制作不存在這種困難。環(huán)保酵素是利用廚余垃圾、糖和水制成的。所謂廚余垃圾就是指日常生活中作為廢棄物被丟掉的果皮爛蔬。實(shí)驗(yàn)時(shí)只需購(gòu)買少量的糖。在制作葡萄酒的過(guò)程中，要將溫度嚴(yán)格控制在18～25℃；在制作葡萄醋的過(guò)程中，要將溫度嚴(yán)格控制在30～35℃；而環(huán)保酵素在室溫就可進(jìn)行發(fā)酵。除此之外，環(huán)保酵素最大的特點(diǎn)就是制作簡(jiǎn)便，只需將按1∶3∶10配比的紅糖、果皮爛蔬和水進(jìn)行混合，待發(fā)酵三個(gè)月即可。

首先，按比例將1份紅糖放入塑料水瓶中，再加入3份切碎的果皮爛蔬，接著加入10份的蒸餾水，輕搖瓶身使它們充分混勻，最后在塑料水瓶的瓶口處套上一個(gè)氣球，以防發(fā)酵過(guò)程中第一個(gè)月產(chǎn)生過(guò)多氣體而引發(fā)水瓶爆炸。之后將裝有環(huán)保酵素的水瓶置于陰涼、通風(fēng)處三個(gè)月，耐心等待環(huán)保酵素原料分解和發(fā)酵，細(xì)心觀察環(huán)保酵素制作過(guò)程中的“酒—醋—酵素”三階段。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程

生物科學(xué)作為由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識(shí)體系，是在人們不斷探究的過(guò)程中逐步發(fā)展起來(lái)的。探究也是學(xué)生認(rèn)識(shí)生命世界、學(xué)習(xí)生物課程的有效方法之一。師生通過(guò)共同探討環(huán)保酵素制作的原理，集中學(xué)習(xí)環(huán)保酵素制作的方法，再分組實(shí)驗(yàn)探究提出的新問(wèn)題，提高科學(xué)探究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。實(shí)施過(guò)程如下。

2.1 聯(lián)系事實(shí)，導(dǎo)入課題

學(xué)生們基本不了解環(huán)保酵素的實(shí)質(zhì)及作用。教師可以通過(guò)洗手液的危害導(dǎo)入課題，與學(xué)生的生活實(shí)際有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。教師向?qū)W生講述，人們?cè)谙硎芑瘜W(xué)清潔劑帶來(lái)便捷的同時(shí)，也在污染著人類的家園。一般化學(xué)清潔劑含磷酸鹽、硝酸鹽、氨、氯等有害成分，家家戶戶每天排出的這些化學(xué)污染，堆積起來(lái)足以對(duì)地球造成極大的傷害。然后用圖片或視頻展示污水奔騰涌入江河的真實(shí)情景，深化學(xué)生關(guān)于清潔劑的危害的認(rèn)識(shí)。接著演示環(huán)保酵素功能實(shí)驗(yàn)——酵素快速清潔機(jī)油，并向?qū)W生介紹環(huán)保酵素的概念和無(wú)污染性，導(dǎo)入課題。

2.2 共同摸索，探尋真理

環(huán)保酵素制作的具體原理至今還未明了，這為師生探究創(chuàng)新提供了條件。酵素中所含的微生物主要是酵母菌、乳酸菌，在發(fā)酵過(guò)程中因兩者的比例不同，可導(dǎo)致最終制成果酒還是果醋。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，共同尋找提高酵素制作成功率的因素。環(huán)保酵素的制作提供給學(xué)生一個(gè)持續(xù)探究的機(jī)會(huì)，在探究中尋找實(shí)驗(yàn)的意義并發(fā)現(xiàn)真理，使學(xué)生們的成就感和自豪感油然而生。

2.3 演示過(guò)程，深度挖掘

環(huán)保酵素作為科學(xué)前沿的一個(gè)產(chǎn)品，關(guān)注環(huán)保的人士有可能會(huì)對(duì)它有所了解，但多數(shù)是知其然，而不知其所以然，學(xué)生甚至根本沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)。所以教師應(yīng)在課堂上親手演示制作環(huán)保酵素的過(guò)程，之后與學(xué)生共同回顧制作過(guò)程，并適時(shí)地提出問(wèn)題：為什么制作環(huán)保酵素需要糖？在制作過(guò)程中會(huì)發(fā)生怎樣的化學(xué)反應(yīng)？瓶中沒(méi)有氧氣之后，酵母菌還能繼續(xù)發(fā)酵嗎？如果需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，該怎樣改進(jìn)？放在陰涼、通風(fēng)的地方的根據(jù)是什么？這些問(wèn)題涉及酵母菌的呼吸方式、有氧呼吸與無(wú)氧呼吸的條件和區(qū)別、酵母菌的生活環(huán)境和無(wú)性繁殖特點(diǎn)等諸多知識(shí)點(diǎn)。即使學(xué)生學(xué)會(huì)操作也僅僅只是掌握了制作過(guò)程，而這些問(wèn)題才能真正引導(dǎo)學(xué)生們深入思考，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維能力的發(fā)展，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考。最后師生共同總結(jié)出簡(jiǎn)單、明了、易記的制作流程，并以學(xué)習(xí)小組為單位，讓學(xué)生當(dāng)堂制作環(huán)保酵素，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

2.4 實(shí)驗(yàn)再探究，指導(dǎo)實(shí)踐

探究的價(jià)值和樂(lè)趣不僅在于解決問(wèn)題，還在于發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，問(wèn)題越多越能將研究推向深處。在制作環(huán)保酵素的過(guò)程中，學(xué)生可能提出以下幾個(gè)問(wèn)題：不管什么樣的果皮都可以制作環(huán)保酵素嗎？不同果皮制作出的環(huán)保酵素有區(qū)別嗎？能用肉末制作環(huán)保酵素嗎？針對(duì)這些問(wèn)題，教師可以讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)比最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。以教學(xué)經(jīng)驗(yàn)而言，可以將班上所有學(xué)生分為四組，讓一組學(xué)生使用橘子皮制作環(huán)保酵素，另一組學(xué)生使用菠蘿皮制作環(huán)保酵素，還有一組學(xué)生使用肉末制作環(huán)保酵素，最后一組學(xué)生使用混合果皮制作環(huán)保酵素，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不管是橘子皮還是菠蘿皮都能制作成環(huán)保酵素，甚至是混合果皮也能成功制出環(huán)保酵素。但是肉末制作的環(huán)保酵素卻發(fā)出腐爛的味道，制作失敗。學(xué)生就可根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)一步探究其根源，反過(guò)來(lái)改進(jìn)環(huán)保酵素制作的實(shí)驗(yàn)。

2.5 舉一反三，擴(kuò)大成果

課后，教師要求學(xué)生搜集并整理有關(guān)環(huán)保酵素的資料，將酵素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、使用價(jià)值、使用方法、食用酵素等相關(guān)知識(shí)做成黑板報(bào)或手抄報(bào)展示，有效拓寬了學(xué)生的視野。學(xué)生通過(guò)查閱資料，發(fā)現(xiàn)酵素是一種新興產(chǎn)品，它的發(fā)現(xiàn)給人們帶來(lái)許多益處，借而引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科學(xué)前沿知識(shí)。

3 總結(jié)與討論

環(huán)保酵素制作的低成本、高利用、無(wú)污染等特點(diǎn)都有利于它在高中課堂的開(kāi)展。在環(huán)保酵素制作過(guò)程中，使用了價(jià)格相對(duì)低廉的實(shí)驗(yàn)材料和方便安全的實(shí)驗(yàn)器材。如：果皮爛蔬是每個(gè)家庭都存有的廚余垃圾，使用的塑料水瓶也是日常的廢棄物，只需購(gòu)買少許紅糖和氣球。實(shí)驗(yàn)的安全性也便于學(xué)生在家中進(jìn)行制作，滿足學(xué)生生活實(shí)踐的需求。制作出的成品不僅不會(huì)污染環(huán)境還擁有廣泛的用途。再者，變廢為寶的酵素是現(xiàn)代人的創(chuàng)造，教師可以借此機(jī)會(huì)激勵(lì)學(xué)生成為生物探究的實(shí)踐者。酵素制作也有不足之處，就是它的制作周期過(guò)長(zhǎng)。但事物都有其兩面性，學(xué)生需要辯證地來(lái)看待這個(gè)缺陷。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀察發(fā)酵過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的細(xì)心、耐心、責(zé)任心使之成為習(xí)慣?？偟膩?lái)說(shuō)，在同等條件下環(huán)保酵素更為簡(jiǎn)單、易行，還可以提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，使三維目標(biāo)中的情感、態(tài)度與價(jià)值觀得到升華。

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