開創(chuàng)新實驗 培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)

曾藝濤

摘要 以地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的需求為導向，立足于解決人們生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)實問題，通過開發(fā)“枇杷中野生酵母菌的分離和提純”創(chuàng)新性實驗，讓學生深入理解科學探究的真正含義，同時該實驗方法解決了重慶廣陽枇杷園枇杷產(chǎn)量大、殘次果滯銷和枇杷酒產(chǎn)酒率低等問題，培養(yǎng)了學生主動擔當社會責任的精神和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞 枇杷酒 酵母菌 核心素養(yǎng)

中圖分類號 Q-331

文獻標志碼 B

1問題提出教材上果酒的制作實驗選用葡萄作為實驗材料

進行葡萄酒的制作。為進一步強化和拓展學生對教材知識的應用，筆者以地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的需求為導向，解決人們生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)實問題。學生經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：重慶市南岸區(qū)廣陽鎮(zhèn)優(yōu)質(zhì)枇杷基地每年枇杷產(chǎn)量大，但大量的殘次果滯銷。為了使果農(nóng)收益最大化，學生借鑒教材中“果酒的制作”中的操作步驟進行了枇杷酒釀制，但枇杷酒的產(chǎn)酒率僅為7.2%，且存在香氣少，口感不醇厚等不足。

在使用安琪酵母菌進行枇杷酒釀制中發(fā)現(xiàn)，安琪酵母菌對枇杷的發(fā)酵率低，產(chǎn)酒率不高。為提高產(chǎn)酒率和枇杷酒的品質(zhì)，教師引導學生通過以微生物的分離和提純?yōu)榛A(chǔ)，嘗試在枇杷皮表面提取野生枇杷酵母菌來提高產(chǎn)酒率，并改善枇杷酒的感官品質(zhì)。

2枇杷中野生酵母菌的分離提純

2.1教材基礎(chǔ)分析

“果酒的制作”是人教版《選擇性必修3·生物技術(shù)與工程》第一章第一節(jié)的實踐操作活動，其教學目的是讓學生深入理解發(fā)酵工程的基本概念、體驗發(fā)酵技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應用，促進學生生物學學科核心素養(yǎng)的提升。

本實驗是以高中生物選修1第二章“微生物的分離和培養(yǎng)方法”為基礎(chǔ)的創(chuàng)新拓展實驗。該實驗可安排在學生學習了培養(yǎng)基的制作、無菌操作技術(shù)、大腸桿菌的純化技術(shù)（平板畫線法和稀釋平板涂布法）、剛果紅染色法等之后。這樣的安排為本實驗提供了一定的技術(shù)鋪墊。本實驗最終提純的酵母菌產(chǎn)酒率如何？可在果酒的釀制及品質(zhì)分析實驗中進一步鑒定，也是對果酒制作和微生物分離和培養(yǎng)兩章節(jié)內(nèi)容的拓展提升。同時，這樣的選題也符合《普通高中生物學課程標準（2017年版）》的要求：生物技術(shù)實踐“選題來源于社會生產(chǎn)實際，重在培養(yǎng)學生設(shè)計實驗、動手操作、收集證據(jù)等科學探究的能力”，通過“企業(yè)困惑—提出問題—假設(shè)猜想—實驗設(shè)計—問題解決—又生長新的問題”的循環(huán)方式開展實驗。教師注意創(chuàng)造真實、豐富、完整的科學探究情景，拓展、加深學生對生物科學技術(shù)知識的理解運用，促進學生科學探究能力的培養(yǎng)，增強學生對科學技術(shù)社會價值的認識，提高學生的社會責任素養(yǎng)。

2.2枇杷表面野生酵母菌的分離步驟

2.2.1富集培養(yǎng)

用攪拌器將枇杷破碎，在28～30°C條件下增殖培養(yǎng)48h，得到含較多野生酵母個體的增殖培養(yǎng)液。

2.2.2梯度稀釋

將上述增殖培養(yǎng)液梯度稀釋，得到7個不同濃度梯度的菌懸液。即取10g增殖培養(yǎng)液，放入盛90mL無菌生理鹽水并帶有玻璃珠的三角瓶中，振蕩20min，使細胞分散。從中吸1mL液體加入盛有9mL無菌生理鹽水的試管中混合均勻，此為10-1稀釋液。依次類推制成10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7不同稀釋度的稀釋液。

2.2.3酵母菌的分離

將7個梯度濃度的增殖培養(yǎng)液涂布在“四合一”平板培養(yǎng)基（米曲汁∶糖化后的麥芽汁∶豆汁∶馬鈴薯汁=1∶1∶1∶1）上培養(yǎng)。根據(jù)酵母菌特有的菌落特點，鏡檢酵母菌：菌落表面光滑、粘稠、濕潤，菌落質(zhì)地均勻、邊緣整齊，顏色多為乳白色等。

2.2.4酵母菌的選擇

挑選數(shù)十個可能的目標單細胞菌落涂片，經(jīng)美蘭染色，鏡檢酵母菌和對活酵母菌進行計數(shù)。

2.2.5酵母菌的純化

挑選5個典型的酵母菌單菌落，在“四合一培養(yǎng)基”上劃線培養(yǎng)，28°C恒溫培養(yǎng)3d。用接種針將酵母菌（菌落外形特點明顯，生長速度適宜的優(yōu)勢野生酵母菌）單個菌落劃線移植到50mL“四合一”培養(yǎng)基中，成為一級菌種并保存在4°C冰箱中。

2.3枇杷酒產(chǎn)酒率的測定枇杷酒產(chǎn)酒率的實驗結(jié)果見表1。

3實驗的創(chuàng)新點

3.1實驗選題的創(chuàng)新

本實驗以高中生物選修1教材中“果酒的制作”“微生物的分離和計數(shù)”的方法為基礎(chǔ)對枇杷酒進行品質(zhì)分析和枇杷表面野生酵母菌進行分離提純，該選題新穎，方法獨特。同時，此選題相較于教材中微生物分離和技術(shù)拓展實驗“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)”和“分解纖維素微生物的分離”2個實驗更具有現(xiàn)實意義，能解決實際生活中的問題，且學生操作性、趣味性更強。3.2實驗內(nèi)容的創(chuàng)新

（1）實驗環(huán)節(jié)的創(chuàng)新。教材中“土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)”僅對細菌進行了分離和計數(shù)，并未對其進行提純。本實驗增加了對細菌進行鑒定和提純等步驟，來彌補教材中的不足。

（2）培養(yǎng)基配方的創(chuàng)新。教材中培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基采用化學合成培養(yǎng)基，而本實驗為倡導純綠色食品釀制的理念，采用我校獨創(chuàng)的純天然“四合一”培養(yǎng)基（米曲汁、糖化后的麥芽汁、豆汁、馬鈴薯汁）。

（3）實驗功能的創(chuàng)新。學生大部分教材實驗完成后，并未能充分體現(xiàn)“層層深入，螺旋式上升，最后轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益與社會效益”的科學研究本質(zhì)，實驗功能不佳。本實驗以解決現(xiàn)實問題為出發(fā)點，以“企業(yè)困惑—提出問題—假設(shè)猜想—實驗設(shè)計—問題解決—又生長新的問題——實驗設(shè)計—解決問題”為研究的邏輯線索，推進實驗研究的不斷發(fā)展，使本實驗的探究呈螺旋式發(fā)展，實驗的功能得到擴展和延伸。

（4）實驗成果的創(chuàng)新。本實驗讓學生掌握了酵母菌分離提純的方法，并自主分離純化了野生梨子、草莓、提子、獼猴桃、藍莓、鮮食葡萄、檸檬、橄欖等9種野生酵母菌和1種醋酸氧化菌。此外，師生共同對提純的枇杷野生酵母菌釀酒性能進行了測定、對枇杷酒制作方法進行了改進，同時還對降低枇杷酒中甲醇的方法進行了研究。師生在實驗中不僅收獲到了知識，還提升了科學素養(yǎng)和科學研究的能力。

4實驗效果和評價

4.1教學過程重實踐，深入理解科學探究的真正含義

學生主動參與實驗，通過探究性學習活動成功分離出枇杷表面野生酵母菌。此外，還對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題用科學的觀點、知識、思路和方法進行了科學探究，如利用課余時間對提純的枇杷野生酵母菌釀酒率進行了測定、對枇杷酒制作方法進行了改進、對降低枇杷酒中甲醇的方法進行了研究。學生通過主動參與實踐和問題解決，親歷科學發(fā)現(xiàn)過程，深入理解科學探究的真正含義。

4.2提升了學生的科學思維和創(chuàng)新能力

學生學會了對枇杷野生酵母菌的分離提純方法，并成功獲得5個酵母菌純種菌株。且利用業(yè)余時間對梨、檸檬等9個品種的殘次果中酵母菌進行分離提純。其中學生提純的檸檬中的酵母菌（檸2.1709）已被中國微生物菌種保藏中心收藏。學生在探究過程中，逐步增加了對實驗現(xiàn)象的好奇心和求知欲，不斷開拓創(chuàng)新新實驗，解決新問題，學會用科學的、創(chuàng)新的思維方式來認識世界、解決問題。

4.3增強了學生的成就感和社會責任感

借鑒本實驗和學生對枇杷相關(guān)后續(xù)問題的研究方法和研究結(jié)果，南岸區(qū)廣陽鎮(zhèn)回龍枇杷觀光園已用檸2：1709制枇杷蒸餾白酒，年產(chǎn)酒500kg，市場估價約20～30萬元產(chǎn)值。這一成果大大激發(fā)了學生對科學研究的興趣和熱情，增強了學生的成就感、自豪感和社會責任感;同時，也對學生個人的生涯規(guī)劃具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]趙占良.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]向麗萍.包包曲中可培養(yǎng)酵母菌的分離純化與鑒定[J].釀酒科技，2021，（6）：29-33.

[3]杜艾明.清香型白酒釀造體系中酵母菌的分離鑒定及生產(chǎn)特性分析[J].食品科技，2021，46（7）：17-21.

[4]潘小衛(wèi).加酶擠壓高粱小曲酒生產(chǎn)工藝的響應面優(yōu)化[J].食品與生物技術(shù)學報，2019，38（9）：27-32.

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