开创新实验 培养学科核心素养

曾艺涛

摘要 以地区经济社会发展的需求为导向，立足于解决人们生产和生活中的现实问题，通过开发“枇杷中野生酵母菌的分离和提纯”创新性实验，让学生深入理解科学探究的真正含义，同时该实验方法解决了重庆广阳枇杷园枇杷产量大、残次果滞销和枇杷酒产酒率低等问题，培养了学生主动担当社会责任的精神和解决问题的能力。

关键词 枇杷酒 酵母菌 核心素养

中图分类号 Q-331

文献标志码 B

1问题提出教材上果酒的制作实验选用葡萄作为实验材料

进行葡萄酒的制作。为进一步强化和拓展学生对教材知识的应用，笔者以地区经济社会发展的需求为导向，解决人们生产和生活中的现实问题。学生经过调查，发现：重庆市南岸区广阳镇优质枇杷基地每年枇杷产量大，但大量的残次果滞销。为了使果农收益最大化，学生借鉴教材中“果酒的制作”中的操作步骤进行了枇杷酒酿制，但枇杷酒的产酒率仅为7.2%，且存在香气少，口感不醇厚等不足。

在使用安琪酵母菌进行枇杷酒酿制中发现，安琪酵母菌对枇杷的发酵率低，产酒率不高。为提高产酒率和枇杷酒的品质，教师引导学生通过以微生物的分离和提纯为基础，尝试在枇杷皮表面提取野生枇杷酵母菌来提高产酒率，并改善枇杷酒的感官品质。

2枇杷中野生酵母菌的分离提纯

2.1教材基础分析

“果酒的制作”是人教版《选择性必修3·生物技术与工程》第一章第一节的实践操作活动，其教学目的是让学生深入理解发酵工程的基本概念、体验发酵技术在食品生产中的应用，促进学生生物学学科核心素养的提升。

本实验是以高中生物选修1第二章“微生物的分离和培养方法”为基础的创新拓展实验。该实验可安排在学生学习了培养基的制作、无菌操作技术、大肠杆菌的纯化技术（平板画线法和稀释平板涂布法）、刚果红染色法等之后。这样的安排为本实验提供了一定的技术铺垫。本实验最终提纯的酵母菌产酒率如何？可在果酒的酿制及品质分析实验中进一步鉴定，也是对果酒制作和微生物分离和培养两章节内容的拓展提升。同时，这样的选题也符合《普通高中生物学课程标准（2017年版）》的要求：生物技术实践“选题来源于社会生产实际，重在培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力”，通过“企业困惑—提出问题—假设猜想—实验设计—问题解决—又生长新的问题”的循环方式开展实验。教师注意创造真实、丰富、完整的科学探究情景，拓展、加深学生对生物科学技术知识的理解运用，促进学生科学探究能力的培养，增强学生对科学技术社会价值的认识，提高学生的社会责任素养。

2.2枇杷表面野生酵母菌的分离步骤

2.2.1富集培养

用搅拌器将枇杷破碎，在28～30°C条件下增殖培养48h，得到含较多野生酵母个体的增殖培养液。

2.2.2梯度稀释

将上述增殖培养液梯度稀释，得到7个不同浓度梯度的菌悬液。即取10g增殖培养液，放入盛90mL无菌生理盐水并带有玻璃珠的三角瓶中，振荡20min，使细胞分散。从中吸1mL液体加入盛有9mL无菌生理盐水的试管中混合均匀，此为10-1稀释液。依次类推制成10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7不同稀释度的稀释液。

2.2.3酵母菌的分离

将7个梯度浓度的增殖培养液涂布在“四合一”平板培养基（米曲汁∶糖化后的麦芽汁∶豆汁∶马铃薯汁=1∶1∶1∶1）上培养。根据酵母菌特有的菌落特点，镜检酵母菌：菌落表面光滑、粘稠、湿润，菌落质地均匀、边缘整齐，颜色多为乳白色等。

2.2.4酵母菌的选择

挑选数十个可能的目标单细胞菌落涂片，经美兰染色，镜检酵母菌和对活酵母菌进行计数。

2.2.5酵母菌的纯化

挑选5个典型的酵母菌单菌落，在“四合一培养基”上划线培养，28°C恒温培养3d。用接种针将酵母菌（菌落外形特点明显，生长速度适宜的优势野生酵母菌）单个菌落划线移植到50mL“四合一”培养基中，成为一级菌种并保存在4°C冰箱中。

2.3枇杷酒产酒率的测定枇杷酒产酒率的实验结果见表1。

3实验的创新点

3.1实验选题的创新

本实验以高中生物选修1教材中“果酒的制作”“微生物的分离和计数”的方法为基础对枇杷酒进行品质分析和枇杷表面野生酵母菌进行分离提纯，该选题新颖，方法独特。同时，此选题相较于教材中微生物分离和技术拓展实验“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”和“分解纤维素微生物的分离”2个实验更具有现实意义，能解决实际生活中的问题，且学生操作性、趣味性更强。3.2实验内容的创新

（1）实验环节的创新。教材中“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”仅对细菌进行了分离和计数，并未对其进行提纯。本实验增加了对细菌进行鉴定和提纯等步骤，来弥补教材中的不足。

（2）培养基配方的创新。教材中培养微生物的培养基采用化学合成培养基，而本实验为倡导纯绿色食品酿制的理念，采用我校独创的纯天然“四合一”培养基（米曲汁、糖化后的麦芽汁、豆汁、马铃薯汁）。

（3）实验功能的创新。学生大部分教材实验完成后，并未能充分体现“层层深入，螺旋式上升，最后转化为经济效益与社会效益”的科学研究本质，实验功能不佳。本实验以解决现实问题为出发点，以“企业困惑—提出问题—假设猜想—实验设计—问题解决—又生长新的问题——实验设计—解决问题”为研究的逻辑线索，推进实验研究的不断发展，使本实验的探究呈螺旋式发展，实验的功能得到扩展和延伸。

（4）实验成果的创新。本实验让学生掌握了酵母菌分离提纯的方法，并自主分离纯化了野生梨子、草莓、提子、猕猴桃、蓝莓、鲜食葡萄、柠檬、橄榄等9种野生酵母菌和1种醋酸氧化菌。此外，师生共同对提纯的枇杷野生酵母菌酿酒性能进行了测定、对枇杷酒制作方法进行了改进，同时还对降低枇杷酒中甲醇的方法进行了研究。师生在实验中不仅收获到了知识，还提升了科学素养和科学研究的能力。

4实验效果和评价

4.1教学过程重实践，深入理解科学探究的真正含义

学生主动参与实验，通过探究性学习活动成功分离出枇杷表面野生酵母菌。此外，还对实验过程中发现的问题用科学的观点、知识、思路和方法进行了科学探究，如利用课余时间对提纯的枇杷野生酵母菌酿酒率进行了测定、对枇杷酒制作方法进行了改进、对降低枇杷酒中甲醇的方法进行了研究。学生通过主动参与实践和问题解决，亲历科学发现过程，深入理解科学探究的真正含义。

4.2提升了学生的科学思维和创新能力

学生学会了对枇杷野生酵母菌的分离提纯方法，并成功获得5个酵母菌纯种菌株。且利用业余时间对梨、柠檬等9个品种的残次果中酵母菌进行分离提纯。其中学生提纯的柠檬中的酵母菌（柠2.1709）已被中国微生物菌种保藏中心收藏。学生在探究过程中，逐步增加了对实验现象的好奇心和求知欲，不断开拓创新新实验，解决新问题，学会用科学的、创新的思维方式来认识世界、解决问题。

4.3增强了学生的成就感和社会责任感

借鉴本实验和学生对枇杷相关后续问题的研究方法和研究结果，南岸区广阳镇回龙枇杷观光园已用柠2：1709制枇杷蒸馏白酒，年产酒500kg，市场估价约20～30万元产值。这一成果大大激发了学生对科学研究的兴趣和热情，增强了学生的成就感、自豪感和社会责任感;同时，也对学生个人的生涯规划具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]赵占良.传统发酵技術的应用[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2]向丽萍.包包曲中可培养酵母菌的分离纯化与鉴定[J].酿酒科技，2021，（6）：29-33.

[3]杜艾明.清香型白酒酿造体系中酵母菌的分离鉴定及生产特性分析[J].食品科技，2021，46（7）：17-21.

[4]潘小卫.加酶挤压高粱小曲酒生产工艺的响应面优化[J].食品与生物技术学报，2019，38（9）：27-32.

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