高二化学《水果酿酒》研究性课题案例

高二化学《水果酿酒》研究性课题案例
一、背景
综合实践活动课是一门注重实践、体验的综合性课程，它属于国家必修课程。

综合实践活动包括了研究性学习、社区服务和社会实践、劳动与技术、信息技术教育四个领域，其中研究性学习是最大的亮点。

从2001年秋季开始，我校在高一、高二年级全面实施研究性学习课程。

经过三年的探索与实践，学校已逐步形成具有一定特色、较为规范的研究性学习课程管理与评价模式。

通过充分开发利用校内外各种教育资源，让学生走出课堂，走进社会，通过社会调查、实践探索、上网查阅收集信息，逐步改变学习方式，学会自主学习。

在我校涌现出许多研究性学习优秀课题、优秀论文和创新作品，连续三年我校均荣获福建省科技创新大赛优秀组织奖。

但是，随着研究性学习的不断推进，我们越来越感到研究性学习的改革指向是双重的，除了改变学生的学习方式，还改变着教师的教学方式，而且从实践的结果来看，后者比前者显得更困难。

研究性学习实施的关键是教师，教师不站在一定的高度去认识这个问题、没有注意从本质上改变自己的教学行为，目前研究性学习就难以取得突破性的进展，研究性学习所承载的文化内涵就难以得到有效的落实。

二、问题
长期以来，教师象征着知识，象征着智慧，教师借助着他所拥有的知识，在学生面前是权威、说了算。

可是，在研究性学习中，这种情况发生了变化，学生希望研究的问题很多都超出了教师的专业范围；学生将要学习的内容，教师有时也几乎没有优势可言。

也就是说教师感到最大的问题，就是失去了以往对学生学习内容的权威性和垄断性，这直接了导致师生关系的改变，使教师感到难以适应；其次，在研究性学习中学习内容的开放性使学生的认识领域大为拓展，吸纳知识的途径由单一变为多元，教师不再是学生惟一的知识来源。

所以，教师在指导学生研究性学习的过程中深感自己知识结构简单、知识面狭窄、思想观念不适应等等，这些问题的存在直接影响到研究性学习的质量。

从2004年9月开始，我在研究性学习《水果酿酒》的实践中有意识地去体验教师在研究性学习中的角色、观念、知识结构、教学行为所发生系列的变化；体会师生共同学习、共同成长的本质含义收获颇丰。

三、实践
【问题的提出】葡萄酒是人们普遍喜欢的一种佳酿，是否只有葡萄一种水果适合酿酒？其他水果行吗？怎样选择水果酿酒的最佳时间？水果酿酒与那些因素相关？针对这些问题，结合高中化学课程，我们开始了"水果酿酒"的课题研究。

高二课本中介绍酿酒的过程是一个有机物的可逆反应，水果中的淀粉和葡萄糖在天然酶的作用下会发酵成乙醇和二氧化碳气体。

在反应达到平衡时，乙醇含量达最大值，这时溶液的密度不再随着时间的改变而改变。

【尝试与讨论】我曾经认为《水果酿酒》课题是学生感兴趣的研究领域，它一定能促使学生在实践中理解课堂所学理论的实际意义。

但在欣喜、兴奋之余，一种压力也袭上心头。

因为，虽说“水果酿酒”与我的化学专业有着直接联系，但它还涉及到其它学科的知识。

所以，我赶紧学习关于酿酒的常识，了解酿酒的工艺，并且自己事先也进行了一定的尝试，预见学生可能出现的困难、问题，做好各种准备工作。

尽管这样我对于很多问题的理解和掌握仍处于囫囵呑枣的状态。

记得学生们第一次在教师的指导下，把梨、葡萄、桔子（洗净凉干）切成碎块或捏碎、挤裂、放在600ml的矿泉水瓶中，让其在天然酶的作用下自然发酵。

他们每天都来观察果汁的变化，
观察到在瓶中逐渐的果肉与果汁开始分离，果肉在上果汁在下，气味也在发生着变化，半个月后发酵的果汁酒香四溢。

看到亲手酿造出的美酒，学生兴奋地向教师问道：这酒的酒精度是多少？继续放置下去发酵程度会不会加大？我当时心里很高兴，因为在备课时我已注意了酿酒发酵的最大程度判断，但是对于如何操作确定的问题还是很盲然，何不借这个机会看看大家是怎么想的呢。

所以，我就顺势说“那大家来讨论讨论这个问题吧”。

学生傅辰说：能不能去物理实验室借一个比重计来测量一下。

可马上就有同学提出反对说：比重计是用于测溶液的密度，我们现在酿出的酒是糊状的，不合适。

学生张洁说：会不会有一种类似PH一样的试纸，只要沾上一滴酒就能测出它的密度。

有人附合，好办法。

学生王顺利说：我哥哥是大学的化学系教师，我回家问问他。

合作教师王建韬说：我们最好能去找一家啤酒厂参观一下。

大家的讨论使我对这个问题的处理有了一定的想法，我带着学生查阅资料、咨询高校的老师、到青岛啤酒厂福州分公司参观学习。

通过这些走访大家渐渐明白：测量酒精含量一般有两种方法。

一是直接法：包括色谱分析法、传统蒸馏法、仪器测量法，二是间接法即波美比重计法。

在高校检验酒精含量常见的是色谱分析法；现行啤酒厂测量纯麦发酵程度是用仪器测量法。

面对着自己所酿出的果酒，该选用哪一种方法呢？大家又议论开了，其中有两种观点比较具有代表性。

甲方提出：蒸馏法比较适用。

我们学过化学学科有关知识并能找到相关的仪器(蒸馏法的装置与课本中的石油分馏装置、滴定分析与课本中的中和滴定非常相似）。

乙方认为：玻美比重计比较适用。

操作较为简单。

大家觉得这两种方法都可以尝试一下。

但两种方法所要求的酒溶液的量相对较大，蒸馏法要150ml左右，波美比重计法要600—700ml，且均要溶液，果肉要尽量的少。

鉴于第一次的实验所得的酒液过稠、量太少，而且缺少一定的数据分析，决定修改第一次的实验方案。

大家群策群力的进行新的实验设计，需要果汁溶液，那我们就先榨计后过滤！需要的果汁溶液的量多，那我们就加大水果的投入量！
第二轮的实验开始了，目的是通过数据来判断酿酒过程已经达到最大限度。

【实践与探究】在第二次实验一周后，每当学生测量溶液的玻美度和密度时，整个实验室都会漂香四溢，大家都说这时的酒一定是最好的。

可是这时测出的数据还在不断的发生变化；当测量的数据不再变化时，酒香却变弱了，甚至有的还出现了酸味。

这是为什么？众人议论纷纷：
学生卓昕说：乙醇具有挥发性，所以我们闻到果酒的香味。

在反应达到平衡时，虽然发酵的程度达到最大，但乙醇的浓度不一定最大了，所以酒香变弱了。

学生傅辰认为：乙醇能和氧气反应生成乙醛，乙醛继续和氧气反应生成乙酸。

在实验过程中，由于要经常打开果酒瓶盖倾倒溶液，大面积的接触空气，很有可能乙醇被氧化成乙酸，使果酒出现酸味。

学生郑济洲则认为：乙醇和氧气反应生成乙醛的反应是要用催化剂的，没有催化剂的时候反应很慢，不会影响反应结果。

学生林宇飞却说：我觉得那个香味不是醇香是果香。

面对着学生的种种猜测的判断，我觉得这正是开展研究的恰当时机。

我鼓励他们大胆用实验验证自己的想法。

于是，大家七嘴八舌的又开始设计实验方案，准备进行第三轮实验。

学生卓昕说：能不能想办法，在第二次实验的基础上再酿一瓶酒，这瓶酒在酿造过程中尽量少与空气接触，减少挥发和被氧化的机率。

学生傅辰说：应该可以。

我们只要能做到每次取出很少量的一定体积的溶液，称量一下它的
质量就行。

（这样就能知道此时溶液的密度了）
学生郑济洲说：对，可以将测量数据与第二次实验的方法对比，若高了就证明卓昕和高萍说的
是对的，若低了就要从其它方面找原因了。

我抓住时机，告诉学生这些设想是可以办到的，我可以给你们提供移液管和分析天平，并教你们使用方法，实现你们的设想。

于是，我们又开始了第三轮的实验。

【初步的成果】经过近一个学期的努力，我们共对三种水果（葡萄、桔子、梨）进行了三轮二十一次的实验。

在实验中我们学会了怎样使用玻美比重计、学会了使用移液管和分析天平、了解了乙醇含量测定的简单办法；通过对测量数据的分析更进一步的理解了化学平衡的实质，知道了什么时候酿出的酒质量最好。

通过实验我们得出结论：在福州温度在20 ℃左右时，酿酒的时间是16天；
温度在13 ℃左右时，酿酒的时间是21天。

随着实验的进行，学生开始学会发现越来越多的问题，在第二次的部分实验中发现，酿酒达到平衡后，继续测量玻美度和密度它们会变得比平衡时更高；有些实验由于时间关系没有做平行实验，所以，学生对一些问题的分析结果提出了质疑；有的学生还提出如何理解平行实验的概念问题；还有的学生问是否所有的水果都可以酿酒，为什么市面上最常见的是葡萄酒……我们研究仍在继续。

四、教学反思
1、教学效果自评
（1）在进行《水果酿酒》这一研究性课题中，我始终都坚持与学生在一起讨论、一起出外参观考察、一起测量数据、一起进行实验分析、一起品尝我们所酿造美酒，这些“一起”拉近我与他们的距离，使学生把我看是他们中的一员，愿意和我没有拘束的一起交谈和讨论，大胆的发表自己的意见。

在谈到实验的体会时：
学生傅辰说：在实验中一次次的实验数据测量、一次次的问题分析，让我体会了实验的辛苦。

在出现问题时我也曾想过为什么要这么认真，难到就不能放一放。

但在最后总结实验成果时我才体会到仔细、认真的好处，只有这样才能有所学，有所得。

学生王顺利说：对每一个科学实验都要用严谨的态度去面对，对于每一次实验出现的问题与改进，需要勇敢、冷静地对待。

在每一次将实验改进后，我们认为实验已经很完美了，但是新一轮实验后，我们会发现实验中还有很多可以改进之处。

我意识到实验方案没有最好，只有更好
在由定性到定量的寻找测量发酵程度最大值的讨论中给了我很大的鼓舞，它让我由衷的体会到，什么叫与学生共同学习！与学生共同学习，首先是一种姿态，一种教师将自身与学生置于平行地位的姿态。

有了这种姿态，才能创建师生共同学习的新格局，才能体验到由此而得到的快乐。

其次，是一种氛围。

一个教师要善于为学生营造一种宽松愉悦的学习环境，在这样的环境中师生教学相长，教师获得不仅是自己本专业的知识，重要的是利用研究性学习构建专业发展自我反思的平台，提升自己扮演好指导、合作、组织、促进者的角色，学会以探索的态度改进曾经不合适宜的教学方法，尝试用新的教学方法和教风与学生共同解决出现的问题，在探索的过程与学生共同成长。

在研究性学习的教学中不是要求教师成为全才，而是要求教师做个有心人，关注学生、服务学生，为学生营造一种实践的氛围，让学生懂得，读书是学习，实践是更重要的学习。

教师一方面要为学生提供一种展示思维的平台，抓住学生思想火花，输送氧气，让它能燃烧起来；另一方面则是运用教师的知识积淀、经验和智慧，给学生一些点拨和启发。

（2）研究性学习的开设过程中，作为一名化学教师，本人由衷的体会到：研究性学习不仅
在以学科类课程为主的活动类课程中要加以提倡，更重要的是在日常化学课堂教学中要给予高度的重视，以化学教学作为改革的主阵地，从生命意义的高度，用动态生成的观念，去实践化学教学中的研究性学习。

倡导学生自主参与、自主探究，用研究性学习的方法进行学习，在学习过程让学生得到“如何获得知识，如何学会方法”的体验，从而使学生开拓视野，获取新知，各项技能和各种能力都得到发展，综合素质得到全面的提高，这样才能使研究性学习产生强大的生命力，这也应该是实施素质教育意义的精髓之所在。

2、问题与讨论
（1）本课题是我经过反复考虑选定的，虽然我事先进行了一定的学习、尝试，预见学生可能出现的困难、问题，做好各种准备工作。

但是，不少问题的处理都只是从教师教的角度来解决问题，对于学生的需求考虑不够,限制了学生的思维，使学生的思路跟着教师走。

怎样让学生动起来，让他们自己在实践中发现问题、提出问题、选择课题，学会用一定的科学方法解决问题，还有等于进一步努力的探索和实践。

（2）尽管研究性学习课程的实施已经表明，它对教师既是严峻的挑战也是难得的机遇，它让教师产生了危机感和紧迫感，但是要让教师走进研究性学习却并不那么容易。

首先，高中课程计划增加了研究性学习课程后，该课程没有专职教师，是现任教师承担指导任务，必然涉及跨学科知识和联系社会生活实践及科技前沿知识，对目前大多数教师来说是有一定困难。

因此，加大培训（特别是校本培训）力度，促进教师专业成长，是十分必然和紧迫，需要教育行政部门和教学科研机构尽快出台配套措施。

第二，高考的指挥捧在很大的程度上仍然主宰着教师们的教学行为，教师和学生重视学科轻视研究，视研究性学习为第二课堂的观念和行为不可能彻底改变，这为课程改革带来了阻力。

我们期盼着与课程改革相适应的高考制度的出台。