基于实验改进的“果酒及果醋的制作”教学设计

丁正中 张璐

摘要：以探究葡萄酒制作改进方法为切入点，从发酵原料、菌种、发酵装置等多个方面分析，对“果酒及果醋的制作”这一课进行复习，以期达到构建科学概念、培养学生科学思维的教学目标。

关键词：果酒制作实验改进教学设计

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

1教材分析及设计思路

“果酒及果醋的制作”是人教版高中生物学《选修1.生物技术实践》专题中的一个重要实验。该实验的重点是了解酵母菌和醋杆菌的菌种特性、来源、代谢类型，掌握果酒及果醋的制作原理和过程，难点是利用实验室条件设计并安装简单的发酵裝置，解释制作过程中发酵条件的控制。该实验可以和细胞呼吸、微生物的培养分离等多个知识点综合，因此在高考中是常考点。

本节教学设计围绕“如何对葡萄酒酿制进行改进”这一问题进行探讨，引导学生利用已学知识思考实验改进方案，在讨论中不断完善方案，促进学生形成科学思维成，培养科学探究能力，从而达成教学目标，发展学生的生物学学科核心素养。

2教学目标

①理解果酒及果醋制作原理、过程和注意事项，培养科学思维。

②比较果酒及果醋制作的装置，并学会如何控制发酵条件，在此基础上对实验设计提出改进方案，提升科学探究能力。

③通过解决实际生产生活问题，落实社会责任培育。

3教学过程

3.1创设问题情境，激发学生思考

教师展示教材中的果酒发酵装置，并提出问题：利用教材中的装置和方法制得的葡萄酒不如市场上卖的葡萄酒好喝，请问可以从哪些方面对葡萄酒酿制进行改进？

学生对问题展开讨论和交流，得出可以从不同的发酵原料、菌种、发酵装置、发酵条件等方面对葡萄酒酿制进行改进。

设计意图：教师联系自制的葡萄酒不如市售葡萄酒口感好，使学生明确教材中的实验方案需要进一步完善和改进，从而激发学生的学习积极性，引导学生发散性思维，培养科学探究能力。

3.2回归教材.夯实基础

教师要求学生完成表1，促进学生回顾果酒制作的相关知识。

教师展示学生对表1的填写情况，引导学生思考以下问题：

①发酵原料如何消毒？葡萄如何榨浆？处理目的是什么？可以用葡萄汁为原料吗？

②干酵母如何活化？

③容量控制中，建议装量不要超过2/3的原因是什么？加水的弯曲的玻璃管的作用是什么？

④影响发酵的因素有哪些？适宜的温度是多少？温度过高、过低会怎么样？

设计意图：学生只有对葡萄酒制作的各方面都有全面的理解，才能对实验设计提出科学合理的改进措施。通过一系列问题的回顾，学生能更好地理解实验的原理和操作之间的联系，把握果酒制作实验的重点和难点，有助于发展学生的科学思维。

3.3探讨实验改进方案

3.3.1方案一：利用固定化酵母菌进行连续发酵制作葡萄酒

教师要求学生联系已经学习过的固定化酶的知识，思考利用固定化技术的优点进行实验改进，即利用固定化酵母菌进行连续发酵制作葡萄酒。这样既实现了酵母菌与产物分离，又能做到装置的重复利用。教师可以引导学生思考并讨论：能否利用教材中果醋发酵的实验装置来进行葡萄酒的连续发酵？为使学生能顺利完成实验设计，教师可以引导学生列表比较果酒和果醋的制作过程（表2）。

学生讨论后，得出：在教科书中所示的果酒发酵的实验装置（图1）上进一步改良，除去塞有棉花的玻璃管，在乙瓶的上端瓶口处连接一个装有水的弯曲玻璃管，即可连续发酵制作葡萄酒。

设计意图：教师引导学生利用固定化技术进行实验改进，一方面联系了前面学过的知识，实现了对固定化技术的具体应用;另一方面和教科书中果醋发酵装置进行关联，促进学生回顾果醋的制作相关内容，提高了学生的知识概况水平，提升了学生迁移知识的能力。

3.3.2方案二：利用其他发酵原料进行酒精发酵

教师提出问题：教材中的果酒制作以葡萄为发酵原料，还可利用哪些原料进行酒精发酵？学生结合自己生活经验，做出回答：杨梅酒，桑葚酒，米酒，白酒等。教师针对学生的回答情况做一定的评价，简要说明各种酒的制作差别，并整合高考试题情境进行当堂检测。

（2017、2018年浙江高考题节选）回答与酿酒和制醋有关的问题：

（1）大米经蒸煮、红曲霉菌糖化后，用某酿酒酵母进行酒精发酵，发酵完毕后得到新鲜红曲酒，酒中乙醇浓度不超过15%。其主要原因是当发酵液中的乙醇浓度接近15%时，__。

A.乙醇氧化逐渐增强直至平衡

B.葡萄糖分解逐渐增强直至平衡

C.乙醇氧化逐渐减弱直至停止

D.葡萄糖分解逐渐减弱直至停止

（2）影响红曲酒风味的主要因素，除了温度、pH、氧气等环境因素外，还有

（答出2点即可）。

（3）在红曲醋生产工艺中.将适量的红曲酒、水、醋化醋杆菌等混合。再添加一定量谷壳糠等制成松散的发酵料，其目的是__，以利于醋酸发酵。

（4）某醋化醋杆菌培养基由蛋白胨、酵母提取物和甘露醇组成，其中甘露醇的主要作用是作为__C。

参考答案：

（1）D （2）不同的菌株、不同的原料（3）增加通气性（4）提供碳源

设计意图：发酵原料的选择可以是本地的特色经济作物，也可是科学研究前言所涉及的材料，这些也是高考试题情境的来源。学生通过分析这些具体的情境，培养科学的思维方法和科学探究精神。复习过程中，要注重高考题的训练和分析，让学生熟悉考什么、怎么考，明确学什么，怎么学，从而提高复习效率。

3.3.3方案三从土壤中分离优良酵母菌种进行酒精发酵

教师提出问题：在刚才高考题中反映出菌种的好坏会影响红曲酒的风味，从土壤中分离优质的酵母菌是实验改进的另一个重要方面，如何操作？学生根据已有的知识，不难得出主要的操作流程：为了提高酒精产量，需要具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌作为理想的酒精发酵菌种。可以取土样，制备土壤稀释液，然后采用稀释涂布平板法将菌种接种在额外添加高浓度蔗糖和酸的固体培养基上进行培养，在该培养基中形成的酵母菌菌落即为耐高糖、耐酸特性的酵母菌。在生产酒精过程中还必需控制的条件是温度、无氧等。

设计意图：通过对优良菌种分离纯化的思考，从而对微生物分离和培养的内容进行回顾，实现知识体系构建，培养学生运用和迁移知识的能力。

3.3.4留下问题，引发深度创新思考

教师要让学生明白实验改进的方法还有很多，没有最好，只有更好。课后，学生可以通过查阅文献等方式去了解进行葡萄酒制作的其他改进措施。例如：动脉瓣膜和静脉瓣膜的结构可以防止血液回流，因此在发酵瓶瓶盖上可以设计一个类似于脉瓣膜的结构。这样的改进更实用、方便，既能够保证瓶中的空气能够及时排出，避免发酵瓶破裂，又能预防微生物的污染。

设计意图：科学探究是永无止境的，改进实验更是可以从多方面思考解决，学生通过不断的思考可以培养发散性思维，解决生产生活问题，提高社会责任。

4教学反思

新授课时果酒及果醋制作有3课时，如果按上新课一样复习，一方面复习时间不允许，另一方面也难以激发学生的学习兴趣。要解决上述问题，就需要教师把握好重难点，设计好情境将相关知识进行整合。

笔者以“如何对葡萄酒酿制进行改进”这一问题为主线，在不同的改进方案中突出本节课的重点，解决难点，使得本节课条理和目标清晰。在方案中对前面所学的固定化技术、微生物的分离和培养进行浅层回顾，既不占用过多复习时间，又有利于知识迁移和知识体系的构建。教师引导学生发散性思维，立体式思考，鼓励学生善于发现问题，敢于做出尝试，培养学生分析问题的全面性和做出推理的严谨性。