基于核心素養(yǎng)的微生物與食品發(fā)酵的實(shí)踐活動(dòng)探究

陶彬彬

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)是當(dāng)下教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)，通過組織學(xué)生開展微生物與食品發(fā)酵的實(shí)踐活動(dòng)，在學(xué)生親自動(dòng)手制作傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的同時(shí)促進(jìn)學(xué)生形成生命觀念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探究思維，提高社會(huì)責(zé)任感及其他生物學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)? 實(shí)踐活動(dòng)? 科學(xué)探究? 食品發(fā)酵

新一輪的高中生物課程改革明確提出，高中課堂教學(xué)不能以傳授知識(shí)作為唯一目的，在教學(xué)的過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究方法、科學(xué)的探究精神，發(fā)展學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力，即高中生物教學(xué)的實(shí)施應(yīng)該以“立德樹人”為方向，以發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)為目標(biāo)。《2017年版普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確提出生物學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面。在此背景下，開展探究性實(shí)驗(yàn)是落實(shí)培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的一種最好的方式，在精心設(shè)計(jì)的科學(xué)探究活動(dòng)中逐步培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力和社會(huì)實(shí)踐能力，從而逐步提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

一、源于生活的課題背景的選擇

生活中處處都蘊(yùn)藏著生物學(xué)知識(shí)。微生物個(gè)體微小、種類繁多，人們利用微生物制作饅頭、泡菜、米酒、果酒的歷史源遠(yuǎn)流長，在生活中我們也經(jīng)常食用這些發(fā)酵食品，高中生物課本選修一中也有相關(guān)專題的介紹。我們選擇了與生活聯(lián)系較密切的幾個(gè)課題進(jìn)行探究，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中親自動(dòng)手制作這些傳統(tǒng)發(fā)酵食品。在生物實(shí)踐活動(dòng)課題的選擇中，我們不僅考慮生物與生活的緊密聯(lián)系，同時(shí)注重滲透STS教育（STS教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)生活和人類發(fā)展中的應(yīng)用），希望學(xué)生在生產(chǎn)生活實(shí)踐中切實(shí)體會(huì)到生物技術(shù)的發(fā)展給人類生活帶來的影響，通過實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)和擔(dān)當(dāng)能力，進(jìn)而豐富生物學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。

二、實(shí)踐探究活動(dòng)的開展

課前布置學(xué)生搜集整理相關(guān)資料的任務(wù)，然后觀看視頻了解食品發(fā)酵制作的一般過程。教師重點(diǎn)介紹與課題相關(guān)的微生物代謝特點(diǎn)：與葡萄酒制作有關(guān)的酵母菌是兼性厭氧型生物，代謝的適宜溫度是20 ℃左右;米酒的釀造其實(shí)是根霉菌和酵母菌共同作用的結(jié)果，其中根霉菌是需氧型生物，30 ℃～35 ℃條件下繁殖快，米酒甜味的程度與根霉菌代謝產(chǎn)生的淀粉酶量緊密相關(guān);與酸奶制作有關(guān)的乳酸菌是一類厭氧型微生物。在介紹相關(guān)知識(shí)的過程中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)和能量觀等生命觀點(diǎn)的滲透。

核心素養(yǎng)下的科學(xué)探究離不開問題的導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)。教師可利用相關(guān)問題的設(shè)置引導(dǎo)學(xué)生積極思考，利用原有的知識(shí)儲(chǔ)備，在問題設(shè)置中不斷更新知識(shí)、改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和發(fā)展思維。如我們就學(xué)生觀看的視頻中的實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果提出相關(guān)問題（如表1），讓學(xué)生在相互討論中分析原因。此環(huán)節(jié)的設(shè)置不僅僅讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的潛能，調(diào)動(dòng)其解決問題的積極性并培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

實(shí)踐活動(dòng)操作煩瑣，耗時(shí)較長。為了能確保實(shí)驗(yàn)在有限時(shí)間內(nèi)順利完成，在課前我們會(huì)召集小組成員，根據(jù)本節(jié)實(shí)驗(yàn)課題，確定相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。由于實(shí)驗(yàn)開展需要很多新鮮的材料和大量的器具，操作過程中要求較高的衛(wèi)生條件，我們將小組成員分成三組：第一組成員負(fù)責(zé)在上課前去超市采購新鮮的食材（如：葡萄、酸奶、鮮奶等）;第二組成員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)所用的玻璃器具、鍋、碗、筷等工具的清洗并消毒;第三組成員在上課前整理出一份實(shí)驗(yàn)操作流程，尤其是安全操作提示。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生安全是第一，如實(shí)驗(yàn)器具滅菌時(shí)要注意防止被燙傷，后期葡萄酒發(fā)酵過程中要定時(shí)放氣等。通過課前的充分準(zhǔn)備，同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)室中有條不紊地按照實(shí)驗(yàn)操作流程進(jìn)行。

為了確保每位同學(xué)都能參與實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，每一次實(shí)驗(yàn)課以上三組成員都要交替輪換。這種小組合作的學(xué)習(xí)形式有利于學(xué)生獲得更好的實(shí)踐體驗(yàn)，加強(qiáng)彼此間的合作與交流。

三、核心素養(yǎng)在實(shí)踐活動(dòng)中的提升

教學(xué)任務(wù)重、教學(xué)時(shí)間緊是一線教師的共同壓力，實(shí)踐活動(dòng)的不足則是生物教學(xué)的普遍現(xiàn)象。傳統(tǒng)的高中生物課堂，這部分內(nèi)容老師一般都是通過課件講解和播放視頻的形式完成。在這種學(xué)習(xí)模式下學(xué)生雖然也能掌握相關(guān)知識(shí)，但學(xué)生的綜合素質(zhì)沒有得到充分發(fā)展。隨著新課改的深入，核心素養(yǎng)已經(jīng)成為評(píng)價(jià)學(xué)生的主要指標(biāo)。因此，教師必須在傳授知識(shí)的基礎(chǔ)上真正落實(shí)對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展。通過實(shí)踐課中相關(guān)活動(dòng)，學(xué)生知道了很多有趣的事實(shí)經(jīng)驗(yàn)：葡萄酒制作在20 ℃最適宜，而米酒的制作最適溫度卻是36 ℃;葡萄酒制作過程中要排氣，但米酒的制作不需要排氣;排氣時(shí)只是擰松瓶蓋但不完全打開瓶蓋。在實(shí)踐活動(dòng)中學(xué)生通過觀察、對(duì)比和分析，自然而然形成了生物發(fā)展與環(huán)境相適應(yīng)的生命基本觀念，并獲得了運(yùn)用生命觀點(diǎn)解釋生命現(xiàn)象、解決實(shí)際問題的能力。如25℃條件下制作的米酒酒味濃但不甜實(shí)際上是酵母菌比根霉菌繁殖旺盛所致;制作好的米酒上的白毛實(shí)際上就是根霉菌的菌絲，可以安全食用。通過了解這些生命現(xiàn)象、生命規(guī)律和內(nèi)在本質(zhì)，逐漸培養(yǎng)并形成相應(yīng)的生命觀點(diǎn)，從而讓學(xué)生正確地理解生命世界、解釋生命現(xiàn)象。這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生尊重生命和熱愛生命的價(jià)值觀有重要意義。

在實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生通過親自動(dòng)手制作酸奶、米酒、泡菜等發(fā)酵食品，體驗(yàn)了成功的快樂，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性，這充分體現(xiàn)“以學(xué)為本，以生為本”的教學(xué)觀。學(xué)生通過實(shí)踐活動(dòng)，獲得了科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，如：米酒制作中煮熟的糯米冷卻至30℃左右而不是在高溫或者徹底冷卻后再拌酒曲。通過小組合作學(xué)習(xí)模式，在與他人合作和交流的過程中讓學(xué)生彼此之間取長補(bǔ)短，有利于對(duì)他們的批判性思維和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。同時(shí)，在互助、交流、分享的過程中也培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神、集體主義精神，這些都是發(fā)展學(xué)生生物核心素養(yǎng)的充分體現(xiàn)。

生物核心素養(yǎng)的發(fā)展是基于生活體驗(yàn)和理解的。只有將知識(shí)、技能回歸到個(gè)人生活、社會(huì)生活的具體情境中，去探究和實(shí)踐，才能落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。微生物與我們的生活息息相關(guān)，涉及我們的飲食、衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等很多領(lǐng)域。通過實(shí)踐活動(dòng)的開展，學(xué)生進(jìn)一步了解了微生物的生活習(xí)性，微生物與人類之間的關(guān)系，從而可以主動(dòng)宣傳生命安全、飲食安全、環(huán)境保護(hù)等問題。這有利于學(xué)生樹立學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識(shí)，提高社會(huì)責(zé)任感，從而全面豐富學(xué)生的核心素養(yǎng)。

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