基于科學(xué)探究的“制作米酒”概念教學(xué)探索

許曉云

摘要：本文通過創(chuàng)設(shè)情境、問題引導(dǎo)對“制作米酒”進(jìn)行概念分析，通過科學(xué)探究的方法，分析米酒的制作原理、方法、過程和結(jié)果，旨在促進(jìn)科學(xué)探究和生物技術(shù)兩個重要生物概念的教學(xué)。

關(guān)鍵詞：概念教學(xué)? 科學(xué)探究? 生物技術(shù)? 制作米酒

一、概念分析與設(shè)計思路

“制作米酒”屬于《人類對細(xì)菌和真菌的利用》中的一個生物技術(shù)問題，《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：“在教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生形成‘微生物通常包括病毒、細(xì)菌、真菌等類群‘發(fā)酵技術(shù)利用了微生物的特性，通過一定的操作過程生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品這兩個重要概念?！惫P者認(rèn)為，通過科學(xué)探究的方法設(shè)計和實施制作發(fā)酵食品的實驗過程，并通過動手實踐，讓學(xué)生回歸生活，體驗生產(chǎn)，才能達(dá)到以下教學(xué)目標(biāo)：通過演示探究酵母菌發(fā)酵現(xiàn)象，掌握米酒發(fā)酵原理，提出問題和做出假設(shè);類比細(xì)菌和真菌培養(yǎng)的一般方法，利用知識遷移探究米酒制作的方法，創(chuàng)新學(xué)生思維;小組合作動手實踐制作米酒，提高學(xué)生的合作能力和實踐能力;關(guān)注生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人類健康、社會發(fā)展之間的關(guān)系，落實生命觀念與社會責(zé)任。

二、基于科學(xué)探究的概念教學(xué)過程

1.課前探究，初步感知

米酒的制作需要2～3天才能有實驗結(jié)果，為了在課堂上更好地交流，讓學(xué)生對照實驗探究過程中不同的實驗條件和實驗結(jié)果的差異，獲得科學(xué)探究的完整體驗。課前，教師要組織1～2組學(xué)生（每組5～6人）提前進(jìn)行實驗探究，然后教師應(yīng)巧妙設(shè)計實驗報告單，激發(fā)學(xué)生多元化、開放式思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.情境激趣，回顧設(shè)疑

在課堂上，教師展示了課前小組制作的糯米酒，通過看、聞、品嘗煮過的酒糟，激發(fā)學(xué)生的興趣，然后設(shè)疑：“米酒是怎樣制作出來的？”對這個問題提出假設(shè)，教師和學(xué)生需要回顧一些知識點，如：

教師問：“制作米酒需要什么原料？”

學(xué)生答：“糯米和酒曲?！?/p>

教師問：“酒曲的成分有哪些？”并出示安琪酒曲的成分圖片：曲霉和酵母。

教師問：“這些屬于哪種生物？”

學(xué)生答：“真菌?！?/p>

教師問：“糯米的主要成分是什么？它的作用又是什么呢？ ”

學(xué)生答：“淀粉……”

教師點撥：“米酒的制作過程可不可以看成是在糯米上培養(yǎng)真菌的過程呢？”

在把知識遷移到細(xì)菌和真菌培養(yǎng)的這個概念后，教師再與學(xué)生一起回顧細(xì)菌和真菌培養(yǎng)的一般方法。

3.演示實驗，發(fā)現(xiàn)原理

在演示發(fā)酵實驗時，教師可以讓學(xué)生操作，并用手機(jī)拍攝，同屏到一體機(jī)上，每個小組桌面上都可以放置已經(jīng)做好的實驗，這樣能讓學(xué)生更好地觀察到操作過程和實驗現(xiàn)象。

教師問：“請看瓶中液體、氣球分別有什么變化？你聽到了什么聲音，并說明產(chǎn)生了什么東西？”

學(xué)生答：“液體中有氣泡和泡沫層?！?/p>

演示的學(xué)生答：“有氣泡的聲音，產(chǎn)生了氣體?！?/p>

教師問：“這些氣體通過澄清石灰水會讓石灰水變混濁，那么，這是什么氣體？”

學(xué)生答：“這是二氧化碳。”

教師問：“為什么要用溫開水？”

學(xué)生答：“給酵母菌發(fā)酵提供適宜的溫度。”

通過實驗，學(xué)生填寫反應(yīng)過程（如圖1所示），形成酵母菌發(fā)酵原理的生物學(xué)概念。

在探究酵母菌發(fā)酵原理之后，學(xué)生在教師的點撥下探知米酒制作的原料糯米和酒曲的作用，并利用簡化的方程式進(jìn)一步介紹米酒發(fā)酵的原理，如圖2所示：

4.問題引導(dǎo)，遷移探索

教師指導(dǎo)學(xué)生利用米酒的發(fā)酵原理，以及對照細(xì)菌和真菌培養(yǎng)的一般方法進(jìn)行概念遷移，建議學(xué)生參考教材85頁，設(shè)計米酒的制作過程，分組討論完成表1：

完成設(shè)計后，學(xué)生分享討論結(jié)果，教師對實驗條件的控制進(jìn)行點撥：

第一，浸泡和蒸煮糯米飯的目的是什么？

教師問：“糯米能為真菌提供什么？糯米能直接用來培養(yǎng)嗎？它缺少了什么？”

學(xué)生答：“糯米能提供有機(jī)物——淀粉，可以作培養(yǎng)基。”

第二，為什么要把糯米壓實并在中間挖一個洞，然后用容器密封？

教師問：“這幾個步驟都是為了控制哪個實驗變量？”

學(xué)生答：“氧氣。”

教師問：“我們在探究米酒發(fā)酵原理時，淀粉發(fā)酵為葡萄糖的這個過程需要氧氣嗎？為什么？”

學(xué)生答：“需要氧氣。因為這個過程是多種菌種共同作用的結(jié)果。如曲霉，需要在有氧環(huán)境下發(fā)酵，而且在有氧環(huán)境下，酵母菌可以更快地繁殖，為它無氧發(fā)酵提供條件。

教師問：“為什么要挖個洞？”

學(xué)生答：“挖個洞可以提供氧氣，促進(jìn)各種菌的生長，使淀粉發(fā)酵為葡萄糖，促進(jìn)酵母菌更快的生長?！?/p>

教師問：“在酵母菌快速生長之后，要滿足什么條件才能產(chǎn)生酒精？”

學(xué)生答：“需要無氧條件?！?/p>

教師問：“我們怎樣處理才能給酵母菌無氧的生活條件？”

學(xué)生答：“壓實米飯，可以排出米飯里的氧氣，容器要密封，以免空氣進(jìn)入。”

第三，沖淋糯米飯、碾碎酒曲的目的是什么？屬于細(xì)菌和真菌的培養(yǎng)的哪個環(huán)節(jié)？在操作時要注意什么問題？

教師問：“用涼水沖淋糯米飯的目的是什么？”

學(xué)生答：“降溫，溫度過高會把酒曲里的菌種燙死?！?/p>

教師問：“碾碎酒曲的目的是什么？”

學(xué)生答：“讓酒曲里的菌種和糯米飯充分混合?！?/p>

教師問：“在接種時要注意什么問題？”

學(xué)生答：“控制溫度，不要燙手?！?/p>

教師問：“我們可以用手背試試米飯的溫度，暖暖的，不燙手為宜，這時的溫度大概40攝氏度。還有需要注意的問題嗎？”

學(xué)生問：“要注意不要污染雜菌，我看到其他同學(xué)做的米酒，長了很多毛和黑點。這個米酒應(yīng)該不能要了?！?/p>

教師答：“這應(yīng)該是霉菌長的菌絲和孢子。

如果污染了空氣中的霉菌，長的毛就會更多，發(fā)酵時間超過六七天，就會長孢子，而且酸味重，喝了會拉肚子，所以接種的時間還要注意不要污染雜菌?！?/p>

通過教師問題的層層推進(jìn)，在師生和生生互動中，學(xué)生產(chǎn)生了問題，自主生成生物學(xué)概念，完成了概念的遷移。

5.小組合作，動手實踐

在實驗設(shè)計引導(dǎo)下，各小組把糯米飯放入容器，將冷卻到40攝氏度左右的糯米飯與碾碎的酒曲混合，把米飯壓實，在中間挖一個洞，然后密封。教師在巡視過程中把學(xué)生的一些典型錯誤拍下來與大家分享。

6.回歸課前，感悟責(zé)任

在探究實驗設(shè)計的討論中，教師提到如果沒有控制好空氣中的雜菌或者發(fā)酵時間過長，會讓酒的品質(zhì)下降，影響人們的健康。這時，教師可以播放一段賣假酒造成不良后果的視頻，讓學(xué)生意識到關(guān)注健康、關(guān)愛生命的重要性。

7.課內(nèi)結(jié)合，拓展探究

課后，教師組織了發(fā)酵社團(tuán)的學(xué)生進(jìn)一步深入探究，通過師生交流、生生交流、網(wǎng)絡(luò)搜集和文獻(xiàn)檢索，學(xué)生實驗探究制作的靈芝保健酒獲得了“廣州市中學(xué)生發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)新成果展示交流活動”一等獎。

三、教學(xué)反思

在“制作米酒”教學(xué)時，學(xué)生全程積極參與思考和實踐，并穿插了健康、衛(wèi)生、安全與責(zé)任教育，凸顯了生物教學(xué)上的育人價值。同時，筆者以STEAM教學(xué)理念為核心，將數(shù)學(xué)、發(fā)酵工程技術(shù)和藝術(shù)等不同領(lǐng)域與生物教學(xué)融合。課前的社團(tuán)活動，為本課的實施提供了實踐基礎(chǔ);課中，以探究米酒制作的原理和方法為主線，通過類比，完成知識遷移，突出基本概念的教學(xué);課后，組織社團(tuán)學(xué)生進(jìn)一步深入探究，成功地把課堂延伸到生活實際中。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張亭竹.基于核心素養(yǎng)的初中生物學(xué)課堂教學(xué)模式優(yōu)化策略[J].家長，2021（15）.

[3]廖樹彩.活動教學(xué)在初中生物學(xué)教學(xué)中的實踐研究[J].名師在線，2021（12）.

※本文系廣東省教育技術(shù)中心2019年度教育信息化應(yīng)用融合創(chuàng)新專項課題“基于STEM理念的初中生物資源庫構(gòu)建研究”研究成果之一，課題立項號：19JX06023。

（作者單位：廣州市執(zhí)信中學(xué)琶洲實驗學(xué)校）