关键词：果酒酿造;探究性实验;发酵技术
一、课题名称及改进的原因
1.课题名称：果酒的制作
2.发现问题：在以往的教学过程中发现，根据教辅材料上所列举的果酒制作方法进行操作，虽然能制成果酒，但存在以下问题：第一，最终的成品与市场上所售的葡萄酒无论从泽、口味与市场上所售的葡萄酒都有一定的区别，更加接近果汁的味道;第二，在制作过程中易受杂菌污染或由于过度清洗导致酵母菌菌种不足;第三，如果是高一学生开展本实验，一般要在细胞呼吸学习结束之后，也就是11月份，這时候温度较低，发酵时间延长;第四，制成的果酒储藏较为不易，在不长的时间内会发生变质。
3.分析问题：在生物实验的教学中，设法让学生保持情绪充盈状态很重要，这可以激发学生再次踏入生物实验室的兴趣。作为一个时间跨度达两周以上的实验，最终的成果呈现与学生的预期不应相差过大。本实验设计的初衷应是让学生观察自然发酵过程，并检测产物酒精与二氧化碳。而学生能判断实验是否成功的标志，往往更加直接，就是自己做出来的葡萄酒与市售葡萄酒的接近程度。两者之间的矛盾使得学生最终获得的体验不高。
4.问题的解决：通过多次试验及查阅酿酒相关资料后，我们提出了改进方法，通过对实验材料和实验过程的改进，最终成品与市售葡萄酒相接近，学生体验感加强。
二、课程标准及教学目标
1.课程标准分析
本部分内容位于《普通高中生物学课程标准（2017年版）》选择性必修模块3《生物技术与工程》”中。本部分内容在课标中的概念层次为：
大概念3 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品
重要概念3.2 发酵工程为人类提供多样的生物产品
次位概念3.2.1举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的
在课标教学提示中要求：为帮助学生对选择性必修课程概念3的理解，促进学生生物学科核心素养的提升，应开展下列教学活动：……（4）利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。
2.教学目标
（1）结合果酒的酿造过程，说出生物工程及相关技术的基本原理。（生命观念）
（2）针对果酒制作过程中的某一需求，选取恰当的技术和方法，尝试提出初步的工程学构想进行简单的设计和制作。（生命观念、科学探究）
（3）运用生物学基本观点和原理，就生物技术的安全问题发表自己的看法并展开讨论。（科学思维、社会责任）
三、实验内容
1.实验名称：果酒的制作
2.实验器材、装置
共用：生化培养箱一台。
学生每组配备：葡萄1斤，发酵盒2只，小号洗菜萝1个，一次性手套若干，纱布2片，
勺子1只，烧杯2只，量筒1只，试管2只，澄清石灰水，一次性注射器一只，3 mol/L的H2SO4，饱和重铬酸钾溶液，安琪甜酒曲一袋，绵白糖一袋。
教师演示配备：事先进行一次实验，准备制好的葡萄酒，以便学生品尝。
3.主要实验材料的准备
教师应在市场上选购适量的成熟紫葡萄，一般葡萄的出汁率是七成左右，大约一斤多一点葡萄最终产酒约300毫升左右。教师还需对发酵盒、纱布等实验用具用温水反复冲洗后，再用体积份数为70%的酒精擦拭，晾干备用。
四、实验教学设计思路
1.实验改进措施
（1）材料的改进
如何制作葡萄酒 针对原始酿造方法中实验材料易被污染且发酵时间较长进行分析。书本上的果酒制作是利用葡萄皮上的野生酵母菌进行发酵，易在早期糖类析出不足，导致酵母菌繁殖不快，酒精
产量不足，杂菌侵染。在实验过程中需要经常清理发黑或长毛的的葡萄，以免影响食品卫生安全。
在实验材料中按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗糖，而不是后期调味时加入蔗糖，可使早期发酵装置中有高浓度的蔗糖溶液。一方面在高浓度的蔗糖溶液中葡萄细胞发生质壁分离，大量糖类的析出有利于酵母菌繁殖;另一方面高浓度的蔗糖溶液可在早期较好地抑制杂菌污染，后期酵母菌无氧呼吸产生酒精后，较高浓度的酒精也可以抑制杂菌的生长，从而在发酵全程保证品质，也便于长期保持。[1]
实验中适量加入少量甜酒曲，可以在克服早期由于过度清洗导致的酵母菌种不足的问题。
（2）实验装置的改进
教材中介绍果酒和果醋制作用特定的发酵瓶，其下端有一阀门，便于取果酒液，上部有通气管，便于制果醋阶段通入空气。[2]
此装置有利于实验的观察，便于验证酵母菌呼吸产物。如前所述，本实验改进的主要目
的是使所酿造的葡萄酒接近市售葡萄酒，因此在装置上选用发酵盒。
发酵盒有以下优点：①相较于透光的玻璃发酵瓶，发酵盒为不透光的设计。研究表明，葡萄皮中的素浸渍出来后受光线影响比较大，避光较为适宜。②发酵盒盖上自带密封条，可以很好地保证无氧环境。③发酵盒的材料是PP聚丙烯，无毒耐高温，被广泛应用于食品加工行业。
（3）实验环境的改进
根据教学安排，一般在11月份才能开展本实验，此时气温相对较低，达不到最适温度，使实验持续时间较长。因此，我们选择在恒温培养箱中开展本实验，缩短成品时间。
2.实验对达成教学目标所起的作用
在约2周的时间内完成本实验，学生可以利用本实验复习细胞呼吸的相关知识，同时可以在探究中获得乐趣，增加学习生物学的热情。
3.主要教学策略
（1）实验探究;（2）小组合作;（3）分析与综合。
4.实验类型
本实验主要是分组学生实验，教师以讲解为主。在实验前，教师可以先进行一次实验，将葡萄酒样品给学生品尝，达到增加学生兴趣的目的，但无需当场做演示实验。
五、实验教学过程
1.分组
将班级学生按照4～6人为一小组进行分配，尽量男女生搭配保证平衡，选出小组组长并对小组进行编号。
2.学生查阅资料
學生按小组分工利用互联网查阅葡萄酒在世界上的发展历史以及葡萄酒制作的资料，增进对本实验的认同以及对试验步骤的了解。在本过程中要求学生了解实验的原理，能说出酵母菌的呼吸方式，在查阅资料过程中搜集可能出现的问题并预备应对措施。
3.清洗
用剪刀将葡萄从葡萄串上挨个剪下，提醒学生注意保留枝梗，防止清洗时自来水中的杂菌污染。如遇葡萄表皮破损或已发软萎缩，可弃之不用。将葡萄置于洗菜萝中用流水冲洗1～2遍以除去污物，注意不应反复多次冲洗，清洗后要晾干，再除去枝梗，放入发酵盒中。
4.榨汁
本实验设计是不使用榨汁机，而改由学生亲自带上一次性手套碾压葡萄。这样设计有以下好处：①学生亲手操作，带入感较强，后续实验中热情更高。②榨汁机内部结构复杂，不能保证灭菌彻底，易使材料受杂菌污染。③葡萄皮里面含有丰富的素、单宁和香味物质，葡萄酒的颜都是来自葡萄皮，榨汁机不能很好地将葡萄皮中的物质在短时间内析出，而发酵盒内压榨所有物质都可以保留。④手工操作方便去核，保留葡萄核会使得酿出的葡萄酒发苦。
5.发酵
在碾碎的葡萄液中加入少量甜酒曲并混匀，液体表面按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗
糖，如葡萄品种较甜可以适当少加，蔗糖可浮于葡萄表面，无需混匀。这样可使液面上部的溶液在发酵早期浓度较高，有效抑制杂菌的污染。将发酵盒盖紧，并按照小组标上编号，将发酵盒置于培养箱中，设置发酵温度为25 ℃。
6.跟踪观察
在发酵进行2～3天之后，学生可利用课间来实验室，观察发酵盒盖膨起的现象，可用一次性注射器抽取一试管发酵盒中的气体注入装有澄清石灰水的试管中观察石灰水的变化并作好记录。
在发酵进行约10天的时间，用量筒在发酵盒中量取5mL发酵液加入试管。在试管中滴入5滴3mol/L的H2SO4溶液，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液5滴，振荡试管，观察颜变化并作好记录[3]。
每隔两天左右，学生应至实验室，将发酵盒打开一个小缝，使产生的CO2及时排出。
7.过滤
在发酵约2周后开始过滤，两名学生各持纱布的一端，将纱布绷直，并在纱布下方放置容器，为便于保存，这里选用的是另一个发酵盒。由一名学生将盛有发酵液的发酵盒在纱布上方缓缓倒下，进行过滤，搜集滤液。如条件允许，可在静置一天后再次过滤，多次过滤可使葡萄酒更加清澈。
8.品尝成功
滤出的果酒有可能仍然呈现浑浊状态，其中可见细小的白悬浊物，这是因为其中有果胶、单宁等物质，可用鸡蛋清与果酒混合，将100 mL果酒中加入1个蛋清，可以使絮状沉淀凝结，更易过滤去除。此时，学生就可以品尝自己酿制的葡萄酒了。
六、反思
1.所选实验和实验教学的特及创新之处
本实验调整了实验的用料，使发酵过程和最终产品更接近于市售商品，使学生在生产实践中更易获得成就感，对今后的实验教学有积极意义。
2.对学生学习所起的积极意义
只要点燃学生的学习热情，学生的创造力就会是无限的。
我想引用学生在实验报告上所书写的一段话“老师给我们介绍了果酒的制作过程和原理，我们感到很兴奋。端着还热乎乎的葡萄酒，赶紧品尝了一口，浓重的酒精味扑面而来。喝完后嘴里还有甜甜的味道。喝完几杯后，浑身暖暖的。亲自动手完成了这个生动有趣的实验后，我们了解到很多生物实验的过程，也懂得了团队合作的重要性，希望以后能够再有机会有这样的体验”。
参考文献：
[1]郝余祥.微生物学[M].西安：天则出版社，1990.
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