1.1传统发酵技术的应用教学设计2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3
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1.1传统发酵技术的应用教学设计
一、教材分析
(一)教学目标
1.简述传统发酵技术的特点,说出常见的传统发酵食品。
2.概述微生物发酵的基本原理
3.尝试制作泡菜、果酒和果醋,说出传统发酵技术应用的优点与不足。
(二)教学重点和难点
1.教学重点
(1)微生物发酵的基本原理。
(2)制作泡菜、果酒和果醋。
2.教学难点制作泡菜、果酒和果醋。
(三)介绍传统发酵技术与我们生活的密切联系;二是“尝试制作传统发酵食品”,这部分主要是动手实践的内容,包括制作泡菜、果酒和果醋。
教材在介绍发酵与传统发酵技术的内容时,特别注意结合我国传统饮食文化。
介绍了我国先民制作葡萄酒、腐乳等为生活增添色彩,反映了发酵产品已经融入了我国传统文化和人们的饮食生活。
在尝试制作传统发酵食品之前,需要先了解发酵的原理。
学生在学习必修1有关细胞呼吸的内容时,已经接触过与乳酸菌、酵母菌发酵相关的原理,因此本节教材对乳酸菌、酵母菌细胞呼吸的原理、影响它们发酵的条件等只做了简单回顾。
制作果醋需要醋酸菌,虽然学生以前没有学过有关内容,但醋酸菌细胞呼吸原理与乳酸菌、酵母菌大同小异,因此教材只简要介绍了不同发酵条件下醋酸菌发酵的产物、醋酸菌的最适生长温度以及补充了醋酸菌发酵的反应式。
这样,制作传统发酵食品所需要的生物学背景知识就基本具备了。
教材接下来就安排了“探究·实践”,让学生将科学知识转化为技术实践,也可以进一步“以行促知”。
课程标准在本模块“教学提示”中提出的活动要求,与本节内容有关的有“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜;利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋”。
在本节正文结尾,教材提到了传统发酵制作与工业上大规模发酵生产的区别,“到社会中去”进一步引导学生就此问题进行思考,从而为介绍现代发酵工程有关的内容做铺垫。
二、教学建议本节的教学要让学生知道什么是传统发酵技术,掌握制作泡菜、果酒与果醋的原理,体验制作泡菜、果酒与果醋的过程,并通过对比传统发酵制作与工业上大规模发酵生产的异同,体会技术与工程的区别和联系,初步培养技术思维和工程思维。
本节教学具体教学实施如下。
(一)讲述历史——了解从传统发酵技术到发酵工程的发展历程策略一―教师带领学生阅读教材中的“科技探索之路”,并逐一向学生讲解,在讲解的过程中,建议结合教材的相应内容,对学生进行诸如发酵技术是从生活、生产实践中产生的,人们在生产发酵产品时需要科学研究的指导和技术的改进;科学理论和技术发展到一定程度,就可以进入工程应用阶段等科学、技术与工程相互关系的教育。
策略二教师搜集一些与发酵工程发展历程有关的图片、录像等资料,呈现给学生,让他们明白人类利用发酵生产食品的历史悠久,发酵工程的发展历程也是人类对自然资源的认识与利用的过程,并启发学生思考传统发酵技术如何向发酵工程转化。
(二)融合文化——认识传统发酵技术策略一―通过教材中引用的唐朝诗人王翰所作的诗句,展示的汉代砖刻上的酿酒图、我国古代酿酒作坊的绘画作品,让学生了解我国悠久的酿酒文化和历史;再结合教材对其他我国传统发酵食品的介绍,使学生了解我国传统的饮食文化,认识到传统发酵食品在我们饮食生活中的重要性,从而对传统发酵技术的特点和传统发酵食品的制作工艺产生思考。
策略二让学生在课前搜集我国传统饮食文化中与发酵食品有关的资料,课上结合这些资料,一方面引导学生认同与传承我国优秀的传统文化,另一方面让他们了解日常生活中常见的传统发酵食品的制作原理,归纳传统发酵技术的特点。
(三)探究实践——制作传统发酵食品策略一―从回顾有关细胞呼吸的内容,引入对乳酸、酒精和醋酸发酵原理及条件的介绍,在此基础上让学生理解制作泡菜、果酒和果醋的原理,学习制作过程,并完成制作。
还可以让学生先对材料的选择、发酵条件的控制等展开充分的讨论,然后再设计制作的方案,开展实践。
策略二让学生利用课余时间,通过查找资料、向家人和朋友请教等方式,了解本地常见的某种发酵食品的制作方法,并尝试制作。
无论采取哪种教学策略,教师都应该尽量创造条件让学生亲自参与、动手操作,这对于学生创新精神和实践能力的培养至关重要。
条件欠缺的学校可以适当简化制作流程,条件充足的学校可以鼓励学生进一步探究。
实践后的评价环节同样重要,如可以开展“品”酒会,让学生展示获得的成品;通过观察酒的色泽,
测酒精的含量等来对制作的成品进行评价;让制作成品较好的学生汇报、交流制作经验;教师帮助学生分析在制作过程中遇到的问题等。
教师需要根据学生获得产品的时间来灵活安排开展评价的时间。
(四)联系生活——启发技术思维和工程思维策略一通过生活中的实例,如用购买的酵母菌制作馒头、面包比利用材料中天然存在的菌种进行发酵制作更容易成功,让学生认识到接种单一菌种进行发酵生产的优越性;再结合“到社会中去”提出的问题,引导学生思考技术与工程的区别和联系。
策略二﹑利用本地的资源,组织学生参观本地的现代发酵生产企业,让他们了解传统发酵制作转化为大规模发酵生产时解决了哪些问题,从而启发他们的技术思维和工程思维。
三、“探究·实践”指导制作传统发酵食品北京市海淀区教师进修学校附属实验学校宋茂卿制作泡菜通过制作泡菜,学生能够将传统发酵食品的生产与微生物学的知识建立有效的联系,理解微生物能为人类提供产品,体验传统发酵技术在食品生产中的应用。
(一)材料准备食盐、清水、新鲜蔬菜(如甘蓝、萝卜、虹豆、黄瓜等)、蒜瓣、生姜及其他香辛料(如花椒、辣椒等)、白酒、泡菜坛(或其他密封性良好的罐子)、显微镜、香柏油、擦镜纸、pH试纸(或pH计)等。
泡菜坛的准备:将泡菜坛洗净,晾干后倒人少许白酒;将白酒均匀涂抹在泡菜坛的内壁上,以对其进行消毒处理;倒掉白酒,将泡菜坛倒过来放置备用。
盐水的准备:用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用。
也可以将花椒、辣椒等香辛料与盐水一起煮沸,冷却待用。
蔬菜的准备:将所有蔬菜洗净,切成块状或条状,并晾干。
(二)实施建议1.制作泡菜前,教师可以组织学生完成以下活动。
(1)查阅资料,了解在泡菜发酵过程中起主要作用的微生物以及它们的代谢类型,概述制作泡菜的原理。
(2)围绕乳酸菌的代谢特征讨论制作泡菜的条件要求。
(3)阅读教材中的实验步骤,明确实验操作。
( 4)因泡菜成熟的时间受蔬菜种类、发酵温度、食盐浓度等的影响,可以引导学生设计时间规划表和记录表,规划时间定期检测泡菜成熟的情况,并将结果记录在记录表中。
2.教师组织学生制作泡菜,建议让学生分组制作,并让小组成员分工完成对泡菜发酵过程的检测,可以进行以下检测。
(1)观察蔬菜的色泽,发酵液的颜色,闻闻坛中有无酸味。
(2)先用革兰氏染色法对泡菜中的乳酸菌进行染色,然后用油镜观察泡菜发酵不同时期乳酸菌数量的变化。
如果不具备染色条件,可以直接用油镜进行观察。
这项检测能帮助学生初步了解泡菜发酵不同时期乳酸菌数
量变化的规律。
(3)测定泡菜发酵不同时期发酵液pH的变化,还可以结合乳酸菌数量变化的规律,分析两者的相关性。
当发酵液pH为3.5~3.8时,一般认为泡菜已完全成熟,这一时期泡菜有酸味而且清香。
(三)注意事项1.蔬菜洗净后,必须晾干,否则泡菜容易变质。
如果蔬菜本身含有较多的水分,可以先用盐腌渍,使其脱去部分水分,再装入泡菜坛中。
加入的辣椒最好不要去蒂,以防带人生水。
2.气温较低的地区,建议使用盐水的浓度不要太高,5%~8%为宜,因为盐水浓度过高会延长泡菜成熟的时间,还会使泡菜中的亚硝酸盐含量偏高。
3.制作时可以在坛内加入少量白酒,防止泡菜变质。
4.要注意及时向坛盖边沿的水槽中补充水,以保证密封发酵。
泡菜坛要放在阴凉的地方。
(四)进一步探究在泡菜制作过程中会有亚硝酸盐产生,教师可以组织学生设计实验进一步探究泡菜制作过程中亚硝酸盐含量的变化,讨论与此相关的食品安全问题。
测定亚硝酸盐含量可以利用在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合使溶液颜色变为玫红色的原理。
这样将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行比色,就可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
制作果酒和果醋学习了制作泡菜的方法,再学习利用新鲜水果表面的微生物发酵制作果酒和果醋,可以让学生了解多种发酵食品的制作原理,体验不同的传统发酵食品的制作,对传统发酵技术在食品制作中的应用有更深刻的体会。
(一)材料准备新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂、龙眼、梨等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、榨汁机、发酵瓶、纱布、恒温培养箱等。
(二)实施建议1.制作果酒和果醋前,教师可以组织学生完成以下活动。
( 1)查阅资料,了解在果酒和果醋发酵过程中起主要作用的微生物以及它们的代谢类型,概述制作果酒和果醋的原理。
(2)围绕酵母菌和醋酸菌的代谢特征讨论制作果酒和果醋的条件要求,树立在制作过程中要防止杂菌污染的意识。
( 3 )由于发酵时间较长,可以引导学生设计时间规划表和记录表,规划时间定期监测发酵的情况,并将结果记录在记录表中。
2..教师组织学生制作果酒和果醋,建议让学生分组制作。
(1)清洗、消毒实验器具和清洗水果:建议不要反复冲洗水果,因为果皮表面附着有大量的野生菌种,反复冲洗会减少菌种的数量,延长发酵的时间。
(2)榨汁:对于水分较少的水果,榨汁时可以加入一些煮沸后冷却的开水;如果没有榨汁机,可以将水果放人消毒后的研钵中进行研磨;如果发酵材料选择的是葡萄,可以将双手消毒后,用手
挤出葡萄汁。
( 3)发酵:发酵瓶可用500 mL带盖的瓶子(最好选用塑料瓶)替代,让学生定时排气,他们将体会到酵母菌在无氧条件下发酵的产物中有CO,,从而加深对发酵原理的理解;建议不同地区的学校可以根据本地的气候条件选择适合开展实验的月份,有条件的学校可以用恒温培养箱控制发酵的温度,这样取得的发酵效果较好;制作果酒时,可以直接利用水果表面的微生物进行发酵,也可以接种酵母菌,每500 mL葡萄汁接种1~1.5 g酵母菌为宜,接种酵母菌后,发酵的时间会显著缩短;制作果醋时,同样可以在发酵液中加入醋酸菌,醋酸菌可以购买,也可以将食醋敞开放置一段时间后,取其表面的菌膜加入发酵液。
(4)鉴定:对于果酒,可以通过嗅味和品尝进行初步鉴定,还可以用显微镜观察酵母菌,并用重铬酸钾检验酒精的存在(酒精与酸性重铬酸钾反应溶液呈灰绿色,如果检测的是用紫色葡萄酿造的果酒,因果酒呈紫色,遇重铬酸钾颜色变化不显著,这时可以用斐林试剂测定还原糖来间接判断果酒是否制作成功"');对于果醋,可以首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定,然后通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进行进一步的鉴定,还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量进行进一步的鉴定。
(三)注意事项1.制作果酒时,加入的果汁量不能超过发酵瓶容积的2/3,同时要避免果汁粘到瓶口引起污染。
2.由于发酵旺盛期CO,的产量非常大,因此要及时排气,以防止发酵瓶爆裂。
如果使用其他发酵装置,如带盖的塑料瓶,每天要拧松瓶盖2~4次进行排气。
3.如果要对制作果酒的发酵液进行定期的取样监测,取样操作最好在超净工作台内进行,快速取样后拧紧瓶盖。
(四)进一步探究可以引导学生探究不同发酵温度、不同接种量等对发酵时间、产品品质的影响。