跨学科实践活动 设计简单装置制作酸奶（教学设计）

第13章

人体对营养物质的获取跨学科实践活动设计简单装置，制作酸奶年级八年级授课时间1课时课题设计简单装置，制作酸奶教材分析本活动是第13章“科学的饮食”后的跨学科实践，融合生物学（乳酸菌发酵）、物理学（恒温控制）、工程技术（装置设计）等知识。教材要求学生通过设计恒温装置、制作酸奶、测定酸度，理解微生物代谢与环境条件的关系，培养科学探究和跨学科应用能力，同时强化食品安全与健康饮食意识。教学目标【知识目标】1.说明酸奶制作的原理（乳酸菌的发酵作用）及所需环境条件（温度、pH等）。2.描述恒温装置的设计原理，解释其控制温度的机制。3.学会测定酸奶酸度的方法，分析发酵时间、温度对酸奶品质的影响。【核心素养】生命观念：通过乳酸菌发酵过程，理解生物代谢与环境的适应关系。科学思维：基于实验数据（酸度、口感）分析影响发酵的因素，培养逻辑推理能力。科学探究：经历“设计方案→制作装置→实施实验→分析结果”的完整过程，提升实验设计和操作能力。跨学科实践：综合运用生物学、物理学知识设计装置，体会学科间的联系。社会责任：认识食品安全的重要性，养成健康饮食的习惯。教学重、难点【教学重点】1.酸奶制作的原理（乳酸菌发酵）及关键步骤（灭菌、接种、发酵）。2.恒温装置的设计与制作（控制温度为乳酸菌提供适宜环境）。【教学难点】1.分析不同发酵条件（温度、时间）对酸奶酸度和口感的影响。

2.解决装置制作中可能出现的问题（如温度不稳定、灭菌不彻底等）。教学过程教学内容教师活动学生活动新课导入1.展示超市常见的酸奶产品图片，提问：“同学们都喝过酸奶，你们知道酸奶是如何从牛奶变成的吗？为什么酸奶会有酸味？”2.引导学生结合生活经验猜测：“酸奶的制作可能与哪种微生物有关？需要哪些条件才能让它顺利发酵？”3.明确活动主题：“今天我们将通过跨学科实践，自己设计恒温装置，制作酸奶，并探究影响酸奶口感的因素。”1.观察图片，自由发言，猜测酸奶制作的可能过程（如“需要细菌”“可能需要保温”等）。2.小组简短讨论，提出关于酸奶制作的疑问（如“为什么要保温？”“酸奶的酸味从哪里来？”）。新知探究活动1：理解酸奶制作的原理1.引导学生阅读教材第23-24页，提问：“酸奶制作的关键微生物是什么？它的代谢需要哪些条件？”（乳酸菌；适宜温度37℃左右，酸性环境pH≈6）2.“乳酸菌发酵会使牛奶发生哪些变化？”（乳糖→乳酸，牛奶变酸、凝固）播放乳酸菌发酵的微观动画，直观展示乳酸菌分解乳糖产生乳酸的过程。3.强调实验关键步骤：灭菌（杀灭杂菌）、接种（加入乳酸菌）、发酵（恒温培养）、储存（低温保存）。1.阅读教材，结合动画理解乳酸菌的代谢特点，记录关键信息（微生物种类、适宜温度、发酵产物）。2.小组讨论：“为什么制作过程中需要灭菌？如果灭菌不彻底会有什么后果？”（防止杂菌污染导致牛奶变质）活动2：设计与制作恒温装置1.提出任务：“乳酸菌发酵需要稳定的温度（37℃左右），请小组合作设计一个简易恒温装置，材料可选用泡沫箱、加热线、温控器等。”2.提供设计提示：(1)保温材料选择（泡沫箱保温性好）；(2)加热装置（绝缘加热线提供热量）；(3)温度控制（温控器监测并调节温度，防止过热）；(4)安全性（加热线需绝缘，避免短路）。3.展示教材图13-21（自制恒温装置示意图），引导学生画出设计图，标注各部分名称及作用。4.巡视指导，对设计不合理的小组提出修改建议（如“如何保证箱内温度均匀？”“温控器应放在哪个位置更精准？”）。1.小组分工：讨论装置结构、绘制设计图、分配制作任务（如材料准备、组装、测试）。2.设计图需包含：泡沫箱（外壳）、加热线（发热）、温控器（监测温度）、温度计（校准）、放置酸奶容器的空间。3.展示设计方案，其他小组提出改进意见（如“增加隔热膜减少热量损失”）。活动3：制作酸奶并测定酸度1.指导学生按步骤操作（参考教材第24-25页）：(1)灭菌：将鲜奶加热至沸腾（杀灭杂菌），冷却至37℃左右；(2)接种：向鲜奶中加入少量原味酸奶（含乳酸菌），搅拌均匀；(3)发酵：将混合液倒入无菌容器，放入自制恒温装置，设置温度37℃，发酵6-8小时；(4)测定酸度：发酵后用pH试纸检测酸奶的pH值，记录数据。2.强调实验注意事项：(1)容器需提前煮沸灭菌；(2)接种时避免杂菌污染（操作前洗手）；(3)发酵时间需足够，观察酸奶是否凝固（成功标志：凝乳状、无异味）。3.提供实验记录表（如下），指导学生记录变量与结果： 1.分组操作，严格遵循灭菌→接种→发酵流程，记录实验现象（如牛奶何时开始凝固）。2.发酵完成后，用pH试纸测定酸度（对比标准比色卡读取pH值），品尝并描述口感（注意：仅品尝自制成功的酸奶，失败品需丢弃）。3.分析数据：“发酵时间越长，酸度如何变化？温度过高对酸奶品质有何影响？”（时间越长酸度越高；温度过高会杀死乳酸菌，导致发酵失败）活动4：展示交流与评价1.组织各小组展示成果：(1)恒温装置（说明设计亮点，如“用旧电热垫改造加热装置，降低成本”）；(2)酸奶产品（描述状态、酸度、口感）；(3)实验数据（分析温度、时间对酸度的影响）。2.引导互评：从“装置稳定性（温度波动范围）”“酸奶品质（无乳清析出、口感适中）”“创新性（材料回收利用）”三个维度进行评价。3.总结提升：“如何改进装置使温度更稳定？发酵时除了温度，还有哪些因素会影响酸奶品质？”（如乳酸菌种类、牛奶浓度等）1.小组代表汇报实验过程与结果，展示设计图和数据记录表。2.互评其他小组的装置和酸奶，提出改进建议（如“在泡沫箱内加风扇使温度均匀”）。3.反思本组实验的不足（如“发酵时间不足导致酸度不够”），记录改进方案。【习题巩固】1．以下制作酸奶的步骤，顺序合理的是（）①冷却

②将牛奶和糖混合

③煮沸

④放在室内温暖的地方数小时

⑤接种（加入一些购买的酸奶）并盖严盖子②③①④⑤ B．②③①⑤④C．③②①④⑤D．③①②④⑤【答案】B【分析】微生物的发酵在食品、药品等的制作和生产中具有重要的作用，如制作酸奶时要用到乳酸菌。【详解】家庭制作酸奶时，先将容器灭菌消毒，然后进行如下步骤：②将牛奶和糖混合（相当于配置培养基）→③煮沸（高温灭菌）→①冷却（40-43℃）→⑤接种（加入一些购买的酸奶）并盖严盖子→④放入容器中密封发酵（放在温暖的地方数小时），故ACD错误，B正确。故选B。2．奶豆腐是鲜奶发酵而成的形似豆腐的酸奶，制作流程大致如图所示，下列分析正确的是（）A．①菌种是醋酸菌 B．②有利于繁殖C．③可以继续发酵 D．④可杀死杂菌【答案】C【分析】微生物的发酵在食品的制作中有重要的应用，如制作酸奶和泡菜要用到乳酸菌，酵母菌用于酿酒等。【详解】A．酸奶发酵过程中加入的菌种是乳酸菌，乳酸菌可以在无氧条件下发酵生成乳酸，①菌种是乳酸菌，不是醋酸菌，故A错误。B．②控出酸奶中的水分是为了将酸奶中多余的水分稀释出来，让酸奶变粘稠，是为了酸奶的风味，而不是利于繁殖，故B错误。C．③容器密封后，制造无氧环境，乳酸菌在无氧的条件下产生乳酸。乳酸菌如果活跃起来，酸奶可以继续发酵，故C正确。D．④低温冷藏对杂菌的生长繁殖可以起到抑制的作用，并不能够杀死杂菌。低温冷藏可以延长酸奶的保藏期，抑制乳酸菌的活性，抑制杂菌的生长繁殖，保持酸奶的风味，故D错误。故选C。3．小轩尝试制作酸奶，他需要的菌种是（）A．曲霉 B．酵母菌 C．醋酸菌 D．乳酸菌【答案】D【分析】微生物的发酵技术在食品、药品的生产中具有广泛的应用，如制馒头或面包和酿酒要用到酵母菌，制酸奶和泡菜要用到乳酸菌，制作腐乳要用到多种霉菌，制醋要用到醋酸杆菌，制酱要用到曲霉，制味精要用到棒状杆菌，利用青霉可以提取出青霉素等。【详解】A．曲霉主要用于制作酱类、酱油等发酵食品，并不用于制作酸奶，A错误。B．酵母菌常用于面包制作和酿酒等，其发酵产物主要是二氧化碳和酒精，与酸奶制作无关，B错误。C．醋酸菌是酿醋过程中起主要作用的菌种，不能用于制作酸奶，C错误。D．乳酸菌在无氧环境下，能将牛奶中的乳糖等糖类转化为乳酸，使牛奶呈现出酸奶特有的风味和质地，是制作酸奶等必需的菌种，D正确。故选D。4．酸奶因其独特的口感和丰富的营养，深受人们的喜爱。某校生物兴趣小组的同学想制作酸奶，查阅相关资料后，设计了简单的制作装置(如下图)。下列叙述正确的是（

）A．将牛奶加糖煮开的目的是加快溶解糖B．牛奶冷却后加酸奶搅拌是进行接种C．加酸奶搅拌后应选用甲瓶进行发酵D．乳酸菌发酵时产生了大量二氧化碳【答案】B【分析】酸奶是以鲜牛奶为原料，加入乳酸菌发酵而成，牛奶经乳酸菌的发酵后使原有的乳糖变为乳酸，易于消化，具有甜酸风味。【详解】A．将牛奶加糖煮开的目的是灭菌，这样排除因其他因素的存在而影响、干扰实验结果的可能，A错误。B．接种就是把已有的菌种，用某种方式取少量的菌种，接到培养基上的过程。将酸奶加入牛奶中，相当于接种步骤，B正确。C．甲瓶敞口，含有氧气，乙瓶加盖密封无氧气；乳酸菌属于厌氧菌，故应该选择乙瓶，C错误。D．制作酸奶需要用到乳酸菌，乳酸菌属于细菌，在无氧气条件下乳酸菌通过分裂进行大量繁殖，分解糖类产生大量乳酸和少量的二氧化碳，D错误。故选B。5．某品牌酸奶的制作过程借鉴乌兰察布低温发酵工艺，口感细腻、益生菌活性更高。下列说法错误的是（）A．用高蛋白质含量的牛奶做酸奶可使酸奶品质更优B．低温长时间发酵可保留更多乳酸菌活性C．发酵完成后添加果粒或蜂蜜可调节酸奶口感D．酸奶的风味仅取决于发酵温度，与其他因素无关【答案】D【分析】酸奶制作利用乳酸菌的发酵作用，乳酸菌在适宜温度下分解乳糖产生乳酸。发酵温度、原料成分、菌种活性等均影响酸奶品质和风味。【详解】A．蛋白质是酸奶中重要的营养成分之一，高蛋白质含量的牛奶能为乳酸菌发酵提供更丰富的营养底物，有助于发酵过程的进行，还能使酸奶在口感、营养等方面品质更优，A正确。B．乳酸菌在适宜温度下发酵，低温环境相对更温和，长时间发酵能在一定程度上避免高温对乳酸菌活性的破坏，从而保留更多乳酸菌活性，B正确。C．果粒能增加酸奶的口感丰富度和咀嚼感，蜂蜜可增加甜味，在发酵完成后添加果粒或蜂蜜能根据不同需求调节酸奶口感，C正确。D．酸奶的风味受多种因素影响，除发酵温度外，还与所用牛奶的品质、乳酸菌的种类和数量、发酵时间、是否添加其他配料（如果粒、蜂蜜等）等因素有关，并非仅取决于发酵温度，D错误。故选D。在习题巩固环节，学生将完成以下活动：独立完成5道选择题课堂小结1.引导学生梳理本次活动的核心知识：酸奶制作原理：乳酸菌发酵（乳糖→乳酸）；关键条件：适宜温度（37℃左右）、无菌环境；跨学科应用：生物学（微生物代谢）+物理学（温度控制）+工程技术（装置设计）。2.强调食品安全：自制酸奶需冷藏且储存时间短，购买市售酸奶时需关注生产日期和保质期。板书设计第14章