李連梅 鄒傳龍 呂慧玲

（1.青島市城陽區(qū)第二實驗中學 山東青島 266109）

（2.青島市城陽第六中學 山東青島 266109）

（3.北京師范大學青島城陽附屬學校 山東青島 266109）

1 教材分析及設(shè)計思路

“發(fā)酵”是人教版八年級上冊第五單元第四章第五節(jié)的內(nèi)容，教材安排了發(fā)酵實驗、食品制作相關(guān)的微生物種類及制作米酒的過程及方法。

但是，筆者在近幾年的教學中發(fā)現(xiàn)，教材設(shè)計的實驗裝置很難將氣體通入到石灰水中，沒有明確用哪一種糖、糖和酵母菌的比例、水溫等。教材只用一句話簡單敘述利用微生物進行發(fā)酵生產(chǎn)相關(guān)的食品，而對于不同微生物發(fā)酵過程的區(qū)別并沒有相關(guān)的介紹。學生經(jīng)過本節(jié)課的學習后，對于發(fā)酵的概念仍然不明確，對實際生產(chǎn)中的發(fā)酵過程仍然不了解。

現(xiàn)代教育倡導深度學習。深度學習最初由美國學者馬頓和薩爾喬提出，他們認為與淺層學習相比，深度學習是以對復雜概念或知識的理解與運用為主要認知活動的持續(xù)性學習過程，是一種有效的學習方式和學習理念。深度學習具有聯(lián)想與結(jié)構(gòu)、活動與體驗、本質(zhì)與變式、遷移與應(yīng)用、價值與評價等特征，是一種基于高階思維發(fā)展的理解性學習，注重批判理解、知識構(gòu)建、遷移運用，是實現(xiàn)有意義學習的有效途徑。

在“發(fā)酵”的教學設(shè)計中，學生經(jīng)歷“活動—體驗—實踐—比較—理論”等過程進行深度學習。學生首先通過品嘗—實驗2個活動，切身體驗發(fā)酵的過程、現(xiàn)象及結(jié)果，從感性和理論上認識發(fā)酵過程中發(fā)生的變化；接著，通過視頻、實驗設(shè)計、分析等多種方式，對生產(chǎn)生活中如何利用微生物進行發(fā)酵，對發(fā)酵的理論知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用進行有效的遷移；再通過比較、歸納等方式，總結(jié)出發(fā)酵的本質(zhì)；最后，教師利用家庭作業(yè)，對學生進行了社會責任的教育。

2 教學目標

①通過品嘗、體驗等活動，初步認識發(fā)酵的過程及變化，了解影響發(fā)酵的因素，培養(yǎng)科學探究意識，理解基于事實和證據(jù)做出推測和結(jié)論的思想。

②通過學習生產(chǎn)中的發(fā)酵過程總結(jié)發(fā)酵的本質(zhì)，培養(yǎng)理性分析問題的意識和能力，學會歸納—總結(jié)的科學思維方法。

③能夠成功制作一種發(fā)酵食品獻給家人，培養(yǎng)社會責任感。

3 教學過程

3.1 活動與體驗-——發(fā)酵是什么

生物是一門實驗科學，如果單純依靠文字向?qū)W生傳遞知識，學生的理解和認識就會有一定的困難。本節(jié)的主要教學內(nèi)容是發(fā)酵，學生對發(fā)酵食品并不陌生，但是由于發(fā)酵的過程及其發(fā)生的化學變化比較抽象，學生理解有困難。有效的教學活動可以讓學生產(chǎn)生有效的內(nèi)心體驗，助推知識的形成過程。因此，教師引導學生開展品嘗發(fā)酵食品和改進酵母菌發(fā)酵實驗的分組實驗，使學生獲得直觀體驗。

3.1.1 發(fā)酵初認識

教師提前給每個小組準備面包、蘋果醋、酸奶、豆腐乳等，放在桌洞里，給學生制造一個小驚喜，活躍課堂氣氛。

教師要求學生品嘗并回答：這些食品在制作工藝上有什么共同特點，在口感、口味上與原材料相比有哪些變化？為什么會發(fā)生這樣的變化，可能的原因是什么？是因為加入了某些物質(zhì)還是發(fā)生了化學變化？什么因素導致發(fā)生這種變化？

設(shè)計意圖：簡單的活動引發(fā)了學生的內(nèi)心體驗，讓學生把實際生活中的實例與本節(jié)課的知識建立初步聯(lián)系，活躍了課堂氣氛。

3.1.2 發(fā)酵再認識

筆者在2014年曾對發(fā)酵實驗條件進行過正交實驗，當蔗糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為5%、酵母菌溶液的質(zhì)量分數(shù)為3%、溫度50℃、液體量300 mL時，4.5 min可以觀察到明顯的現(xiàn)象。教師與生物興趣小組進行再實驗時，發(fā)現(xiàn)有如下問題：發(fā)酵液太多，很容易倒流到氣球中；在通氣體的過程中，發(fā)酵液容易流到澄清的石灰水中，很難辨別是發(fā)酵液引起渾濁還是二氧化碳引起的渾濁；在進行發(fā)酵原理解釋時是將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳，八年級的學生還沒有接觸化學，如果用蔗糖進行實驗理解有一定的困難。所以，經(jīng)過實驗小組的反復實驗，實驗條件最終改進為：加入葡萄糖10 g，酵母菌10 g，溫度50℃，液體量200 mL。大約6 min后可以看到明顯現(xiàn)象且發(fā)酵液不會倒流到氣球中，學生有充足的時間將氣體通入到石灰水中。

①活動1：動手—分析。學生分別稱取10 g葡萄糖和酵母菌并用紙槽倒入到瓶中，量筒量取200 mL溫開水倒入到礦泉水瓶中，用玻璃棒攪拌均勻，蓋上瓶蓋，靜置一段時間。教師提出問題：葡萄糖和溫開水分別為酵母菌的生活提供了什么條件？為什么要靜置一段時間？

②活動2：推測—驗證。教師追問以下問題：觀察瓶中液體有什么變化？推測產(chǎn)生了什么氣體？怎樣驗證你的推測？怎樣將氣體通入到澄清的石灰水中？你觀察到什么現(xiàn)象？可以得出什么結(jié)論？

③活動3：體驗—檢測。學生打開瓶蓋聞一聞氣味。教師提示聞氣味的正確方法：將瓶口在前下方離鼻孔約0.5 m，在瓶口用手輕輕地扇動，使極少量的氣體飄進鼻孔。并提出問題：怎樣驗證你的推測？（用手持酒精測試儀進行檢測，在該實驗條件下可檢測到1.4～1.9 g/L的酒精）

設(shè)計意圖：通過實驗—分析—推測—驗證等一系列活動，學生切身體驗發(fā)酵的條件及過程，體驗發(fā)酵產(chǎn)生的變化并基于事實和證據(jù)總結(jié)出葡萄糖被酵母菌分解為酒精和二氧化碳。

3.2 遷移與應(yīng)用——發(fā)酵與生活

遷移與應(yīng)用實質(zhì)上要求學生具備舉一反三的能力，能用所學的知識解決實際生活中的問題。同時也對教師提出了更高的要求，要在學生的已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，將知識進行有效內(nèi)化，并使學生在新的情境下產(chǎn)生新的認知。

3.2.1 實驗與實踐——釀酒

通過分組實驗，學生已經(jīng)了解了釀酒的原理，但是在實際生產(chǎn)生活中不可能利用葡萄糖釀酒，成本太高，而且在單一成分下只產(chǎn)生酒精，酒的口感不好。教師引導學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，引導學生從祖先的釀酒工藝中尋找答案。

教師播放“舌尖上的中國—轉(zhuǎn)化的智慧—釀造米酒”視頻的部分，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題：古老而智慧的中國人在幾千年前就發(fā)現(xiàn)了釀酒的秘密。學習了釀酒原理后，小熊想釀一壺米酒送給辛勞的爸爸，你能給他提供相關(guān)的技術(shù)支持嗎？應(yīng)提前對糯米、器具做怎樣的處理，為什么？只用酵母菌可以嗎，為什么？何時加入酒曲比較合適？釀酒的時間越長越好嗎？

設(shè)計意圖：教師促進學生在知識與生產(chǎn)之間進行有效的銜接，并嘗試根據(jù)已有的知識儲備解決新遇到的問題，實現(xiàn)知識的遷移與應(yīng)用。

3.2.2 可聞到的發(fā)酵——釀醋

分組實驗和釀酒介紹使學生容易形成誤解：發(fā)酵只有酵母菌能夠進行；同時只要原料足夠酵母菌就能一直產(chǎn)酒，發(fā)酵的時間越長越好，產(chǎn)物會越來越多。因此，教師要及時給學生傳遞兩個關(guān)鍵點：酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精并不是發(fā)酵的終點；能夠發(fā)酵的微生物不止酵母菌一種。

教師給學生提供資料：釀酒的時間過長，在有氧條件下醋酸桿菌會將酒精轉(zhuǎn)化為醋酸，即食用的醋。并展示果醋的圖片，創(chuàng)設(shè)情境，引導學生思考：在現(xiàn)代食品行業(yè)上人們巧妙的利用水果釀造的果醋成為時下流行的健康飲品。泡菜的酸味不同于醋，來自乳酸，是由乳酸菌分解葡萄糖而來。請根據(jù)釀酒的過程及發(fā)酵原理，以牛奶和醋酸菌為原料制作酸奶.請以小組為單位寫出實驗方案。

設(shè)計意圖：教師通過舉例驗證、設(shè)計發(fā)酵過程等活動，讓學生真正將所學知識應(yīng)用到實踐中，深度理解發(fā)酵的特點。

這個世界充斥著危險，有烈焰、巨石等各種隱患，而疼痛能教人躲開它們。如果沒有疼痛，我們會很容易受傷，甚至一不小心就一命嗚呼。此外，許多動植物如果沒有感受疼痛的本領(lǐng)，也沒法生存下來。一個沒有疼痛的世界將會是一個噩夢。

3.2.3 可看見的發(fā)酵——豆腐乳

上述酵母菌、醋酸菌、乳酸菌等的發(fā)酵過程都屬于單細胞的發(fā)酵，學生雖然可以看到和品嘗到最終的產(chǎn)品，但是肉眼很難看到微生物在這個過程中發(fā)生的變化。因此，為了讓學生完整的了解微生物發(fā)酵，教師再介紹多細胞真菌的發(fā)酵過程。

教師請學生分享品嘗豆腐乳的感受，并提出問題：豆腐乳的原料是什么？豆腐乳與豆腐相比在口感和口味上有哪些不同？學生總結(jié)豆腐乳與豆腐相比咸、鮮、細膩柔滑。教師引導學生知道豆腐乳的特點都與其制作工藝相關(guān)，出示豆腐乳的制作工藝：讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。學生根據(jù)本節(jié)課的所學知識推測真正的發(fā)酵發(fā)生在第一步，讓豆腐上長出毛霉，即南方居民非常喜愛的一種美食—毛豆腐。

教師播放“毛豆腐的制作過程”視頻，追問：豆腐主要含哪種有機物？豆腐上的白毛和黑點是什么？豆腐發(fā)生了怎樣的物質(zhì)轉(zhuǎn)化？請描述毛豆腐的制作過程。

設(shè)計意圖：學生通過品嘗—觀看制作過程—追問等過程，從感性上認識發(fā)酵過程中微生物及原材料的變化，并與酵母菌、乳酸菌的發(fā)酵過程進行比較，區(qū)分它們之間的不同，真正做到知識的融會貫通，學以致用。

3.3 本質(zhì)與變式——發(fā)酵真面目

把握本質(zhì)的過程，是去除非本質(zhì)屬性的干擾、分辨本質(zhì)與非本質(zhì)屬性區(qū)別的過程，也是對學習內(nèi)容進行深度加工的過程?；顒訒寣W生對事件形成一定的認識，教師適時的引導能夠觸發(fā)學生產(chǎn)生本質(zhì)認知。

3.3.1 發(fā)酵與微生物培養(yǎng)

3.3.2 發(fā)酵與腐敗

學生根據(jù)知識儲備，小組討論分析發(fā)酵與腐敗的異同點。學生展示討論結(jié)果：其實發(fā)酵和腐敗都是細菌或真菌分解食物中有機物的過程，如果代謝產(chǎn)物對人類有利就是發(fā)酵，對人類有害就是腐敗，所以嚴格的說，發(fā)酵是一類對人類有利的腐敗。

3.3.3 發(fā)酵與時長

教師提醒：正如本節(jié)課介紹的酵母菌釀酒時間過長，酒就變酸成醋了。因此，發(fā)酵需要適時終止，發(fā)酵的時間需要人為的控制，時間過長食物中的有機物會被完全分解，也就不能獲取微生物的代謝產(chǎn)物了，失去發(fā)酵的意義了。

3.3.4 發(fā)酵的底物

通過分析釀酒、酸奶、醋、毛豆腐等發(fā)酵過程，學生提出：發(fā)酵的底物除了糖類，還有蛋白質(zhì)等，其實在發(fā)酵上糖類、脂肪、蛋白質(zhì)都可作為發(fā)酵的原料。

3.3.5 發(fā)酵的本質(zhì)

在學生認識不同微生物發(fā)酵的基礎(chǔ)上，教師引導學生思考：其中的有機物在這個過程中發(fā)生了什么變化？如果沒有微生物的參與有機物會發(fā)生這種變化嗎？學生總結(jié)出發(fā)酵的實質(zhì)是人類通過大規(guī)模培養(yǎng)微生物，使其在分解有機物的過程中除獲得生存必須的能量外，還能生產(chǎn)對人類有利的代謝產(chǎn)物的過程。

設(shè)計意圖：學生通過實驗—比較—歸納等方式，總結(jié)出發(fā)酵的本質(zhì)，深層次認識了發(fā)酵的過程及特征，培養(yǎng)了科學思維和生命觀念。

3.4 價值與評價

深度學習將教學的“價值與評價”自覺化、明晰化，自覺幫助學生形成正確的價值觀、形成有助于學生自覺發(fā)展的核心素養(yǎng)，自覺引導學生能夠有根據(jù)地評判所遭遇的人、事與活動。

①作業(yè)超市（每位同學任選一個作業(yè)）：搜集資料類：醬、醬油、甜面醬、豆瓣醬的生產(chǎn)工藝；金華火腿的制作工藝；味精的制作工藝。動手實踐類：饅頭、米酒、酸奶任選一樣做給辛苦工作的爸媽?？刹捎靡曨l、照片、PPT、實物等形式進行成果交流。

②學生根據(jù)本節(jié)課的深度學習，構(gòu)建思維導圖（圖1）。

圖1 學生構(gòu)建的思維導圖示例

設(shè)計意圖：教師通過思維導圖等形式的作業(yè)，使學生對本節(jié)課的學習做一個有效的評價，并讓學生在給父母做發(fā)酵食品的過程中培養(yǎng)學生的孝心。

4 教學反思

本節(jié)課上，學生通過品嘗、實驗、視頻、設(shè)計方案、比較、實際應(yīng)用等多種方式，認識了發(fā)酵的過程、產(chǎn)物、特點等，通過對知識深層次理解與處理，總結(jié)出發(fā)酵的本質(zhì)，能夠全面深入地掌握發(fā)酵的概念。教師從深度學習走向深度教學，通過對知識深層次理解和處理，用深度教學引導學生對知識的完整理解和深刻學習，真正落實以生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任相融合的生物學核心素養(yǎng)實質(zhì)。