基于核心素养的微生物与食品发酵的实践活动探究

陶彬彬

摘要：培养学生的核心素养是当下教育领域的热点，通过组织学生开展微生物与食品发酵的实践活动，在学生亲自动手制作传统发酵产品的同时促进学生形成生命观念，培养学生科学的探究思维，提高社会责任感及其他生物学科核心素养。

关键词：核心素养  实践活动  科学探究  食品发酵

新一轮的高中生物课程改革明确提出，高中课堂教学不能以传授知识作为唯一目的，在教学的过程中要注重培养学生科学的研究方法、科学的探究精神，发展学生终身学习的能力，即高中生物教学的实施应该以“立德树人”为方向，以发展学生生物学核心素养为目标。《2017年版普通高中生物学课程标准》中明确提出生物学科核心素养主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任四个方面。在此背景下，开展探究性实验是落实培养生物学学科核心素养的一种最好的方式，在精心设计的科学探究活动中逐步培养学生的思维创造能力和社会实践能力，从而逐步提升学生的综合素质。

一、源于生活的课题背景的选择

生活中处处都蕴藏着生物学知识。微生物个体微小、种类繁多，人们利用微生物制作馒头、泡菜、米酒、果酒的历史源远流长，在生活中我们也经常食用这些发酵食品，高中生物课本选修一中也有相关专题的介绍。我们选择了与生活联系较密切的几个课题进行探究，让学生在实验室中亲自动手制作这些传统发酵食品。在生物实践活动课题的选择中，我们不仅考虑生物与生活的紧密联系，同时注重渗透STS教育（STS教育强调科学技术在社会生产生活和人类发展中的应用），希望学生在生产生活实践中切实体会到生物技术的发展给人类生活带来的影响，通过实践活动培养学生的社会责任意识和担当能力，进而丰富生物学科核心素养的内涵。

二、实践探究活动的开展

课前布置学生搜集整理相关资料的任务，然后观看视频了解食品發酵制作的一般过程。教师重点介绍与课题相关的微生物代谢特点：与葡萄酒制作有关的酵母菌是兼性厌氧型生物，代谢的适宜温度是20 ℃左右;米酒的酿造其实是根霉菌和酵母菌共同作用的结果，其中根霉菌是需氧型生物，30 ℃～35 ℃条件下繁殖快，米酒甜味的程度与根霉菌代谢产生的淀粉酶量紧密相关;与酸奶制作有关的乳酸菌是一类厌氧型微生物。在介绍相关知识的过程中，对学生进行结构与功能观、物质和能量观等生命观点的渗透。

核心素养下的科学探究离不开问题的导向和驱动。教师可利用相关问题的设置引导学生积极思考，利用原有的知识储备，在问题设置中不断更新知识、改进学习方法和发展思维。如我们就学生观看的视频中的实验过程和结果提出相关问题（如表1），让学生在相互讨论中分析原因。此环节的设置不仅仅让学生体会到科学研究的严谨性和逻辑性，同时也能激发学生的潜能，调动其解决问题的积极性并培养学生的科学思维能力。

实践活动操作烦琐，耗时较长。为了能确保实验在有限时间内顺利完成，在课前我们会召集小组成员，根据本节实验课题，确定相关实验材料。由于实验开展需要很多新鲜的材料和大量的器具，操作过程中要求较高的卫生条件，我们将小组成员分成三组：第一组成员负责在上课前去超市采购新鲜的食材（如：葡萄、酸奶、鲜奶等）;第二组成员负责实验所用的玻璃器具、锅、碗、筷等工具的清洗并消毒;第三组成员在上课前整理出一份实验操作流程，尤其是安全操作提示。在实验中，学生安全是第一，如实验器具灭菌时要注意防止被烫伤，后期葡萄酒发酵过程中要定时放气等。通过课前的充分准备，同学们在实验室中有条不紊地按照实验操作流程进行。

为了确保每位同学都能参与实验的各个环节，每一次实验课以上三组成员都要交替轮换。这种小组合作的学习形式有利于学生获得更好的实践体验，加强彼此间的合作与交流。

三、核心素养在实践活动中的提升

教学任务重、教学时间紧是一线教师的共同压力，实践活动的不足则是生物教学的普遍现象。传统的高中生物课堂，这部分内容老师一般都是通过课件讲解和播放视频的形式完成。在这种学习模式下学生虽然也能掌握相关知识，但学生的综合素质没有得到充分发展。随着新课改的深入，核心素养已经成为评价学生的主要指标。因此，教师必须在传授知识的基础上真正落实对学生的核心素养的培养和发展。通过实践课中相关活动，学生知道了很多有趣的事实经验：葡萄酒制作在20 ℃最适宜，而米酒的制作最适温度却是36 ℃;葡萄酒制作过程中要排气，但米酒的制作不需要排气;排气时只是拧松瓶盖但不完全打开瓶盖。在实践活动中学生通过观察、对比和分析，自然而然形成了生物发展与环境相适应的生命基本观念，并获得了运用生命观点解释生命现象、解决实际问题的能力。如25℃条件下制作的米酒酒味浓但不甜实际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实际上就是根霉菌的菌丝，可以安全食用。通过了解这些生命现象、生命规律和内在本质，逐渐培养并形成相应的生命观点，从而让学生正确地理解生命世界、解释生命现象。这对于培养学生尊重生命和热爱生命的价值观有重要意义。

在实践活动中，学生通过亲自动手制作酸奶、米酒、泡菜等发酵食品，体验了成功的快乐，充分调动了学习积极性，这充分体现“以学为本，以生为本”的教学观。学生通过实践活动，获得了科学实验设计的能力，如：米酒制作中煮熟的糯米冷却至30℃左右而不是在高温或者彻底冷却后再拌酒曲。通过小组合作学习模式，在与他人合作和交流的过程中让学生彼此之间取长补短，有利于对他们的批判性思维和科学探究能力的培养。同时，在互助、交流、分享的过程中也培养了学生的合作精神、集体主义精神，这些都是发展学生生物核心素养的充分体现。

生物核心素养的发展是基于生活体验和理解的。只有将知识、技能回归到个人生活、社会生活的具体情境中，去探究和实践，才能落实核心素养的培养。微生物与我们的生活息息相关，涉及我们的饮食、卫生、环境保护等很多领域。通过实践活动的开展，学生进一步了解了微生物的生活习性，微生物与人类之间的关系，从而可以主动宣传生命安全、饮食安全、环境保护等问题。这有利于学生树立学科学、用科学的意识，提高社会责任感，从而全面丰富学生的核心素养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

[3]肖安庆，颜培辉.高中生物核心素养的内涵与培养策略[J].中学生物学，2017（3）：32.