（北师大2024版）生物八年级上册活动一 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化 大单元教学设计

活动一制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化跨学科实践活动名称制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化年级八年级跨学科实践活动涉及学科1.生物学学科概念(1)有些微生物需要在有氧条件下生活，乳酸菌等微生物只能在无氧条件下生活。(2)乳酸菌等微生物在食品生产方面具有广泛应用。(3)食品安全对人体健康至关重要，良好的饮食习惯对人体健康有积极的影响。2.其他学科概念(1)化学学科概念亚硝酸盐易溶于水，与其他物质反应可以发生颜色变化，因此可使用试纸或试剂对其含量进行检测。(2)数学学科概念利用自变量和因变量的数值可在平面直角坐标系内绘制曲线图。一定时间范围内亚硝酸盐含量的变化情况可视作一组变量。3.跨学科概念活动涉及的跨学科概念包括尺度、比例和数量，稳定与变化。例如：制作泡菜时，需要根据容器的大小考虑材料的用量，材料、调料的种类及比例会影响泡菜的口感；发酵初期，亚硝酸盐逐渐增多；随着氧气被消耗，乳酸菌数量增多，代谢产生的乳酸逐渐积累，亚硝酸盐含量降低；发酵进行到一定程度，发酵液中乳酸、亚硝酸盐等物质的含量趋于稳定。跨学科实践活动目标1.通过课前查阅资料、小组交流及课上的学习成果展示，理解乳酸菌的代谢特点，泡菜发酵原理、制作方法、注意事项，以及亚硝酸盐的性质、危害、检测方法等，感知尺度、比例和数量，稳定与变化等跨学科概念。2.通过小组讨论形成泡菜制作的方案，并完成泡菜制作，控制发酵条件，保证泡菜品质，了解并体验发酵食品制作工艺流程的设计，提升动手实践能力。3.通过制作泡菜和测量、记录亚硝酸盐含量变化的实践活动，提升收集、整理、分析数据的能力，养成关注食品安全的习惯，形成良好的饮食习惯对人体健康有积极影响的观念。4.在制作泡菜坛坛沿水监测、提醒、自动添加装置的过程中，提升小组合作与表达交流的能力，体验问题解决的全过程，感受工程技术的价值和意义，提升物化实践能力。课程实施规划环节实践任务课时设计并实施方案任务1：以小组为单位查阅资料，了解泡菜的起源、制作方法、制作注意事项，以及亚硝酸盐的性质、危害和检测方法。(课前)任务2：阅读教师提供的泡菜生产的资料，加强对工程技术的理解，有条件的学校可以到泡菜生产基地进行实地参观考察。(课前)任务3：分享、讨论，制订方案与计划。(课中)任务3-1：分享、讨论课前学习成果，比较各种实验设想，确定新制泡菜制作方案及发酵液中亚硝酸盐含量的检测方案；分析活动中可能遇到的困难，并商讨解决办法。任务3-2：还原真实生活场景，制订老母水发酵泡菜中亚硝酸盐含量检测的方案和计划。(注：老母水是在传统陶瓷坛中添加新鲜或盐渍叶用芥菜或其他蔬菜、食盐和水，添加或不添加辅料、乳酸菌，经泡渍发酵产生的含活性乳酸菌、发酵代谢产物、蔬菜渗出的可溶性物质的混合盐水溶液。)任务4：师生共同确定整个活动的评价量表。(课中)任务5：根据新制泡菜制作及亚硝酸盐检测方案，选用教师提供的材料器具完成泡菜制作及第一次亚硝酸盐含量检测。(课中)1定期检测并设计补充装置任务6：定期检测新制泡菜和老母水发酵泡菜发酵过程中的亚硝酸盐含量，设计表格，记录数据并建立数学模型分析亚硝酸盐含量随发酵时间的变化情况。(课下)1任务7：以小组为单位，设计、制作泡菜坛坛沿水量的监测、提醒、自动添加装置。(课中)展示交流任务8：全班交流，分组展示、组间互评。任务8-1：各小组展示自制的泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置或设计图，简要介绍设计思路，总结优缺点。任务8-2：各小组展示亚硝酸盐含量的变化规律，提出泡菜食用建议；交流活动中遇到的问题和解决方法。任务8-3：小组结合评价量表进行自评和互评，进一步修改、完善方案。1跨学科实践活动课时教学设计(第1课时)——明确任务，设计方案学习目标1.通过课前资料查询，小组交流及课上的学习成果展示，知道乳酸菌的代谢特点、泡菜的制作原理、制作方法、注意事项，以及亚硝酸盐的性质、危害、检测方法等。2.学习工厂化泡菜生产资料或参观、考察泡菜生产基地，感受工程技术的价值和意义。3.利用课上讨论的泡菜制作方案完成泡菜的制作，控制发酵条件，保证发酵品质，提升动手实践能力。4.讨论并确定泡菜制作和亚硝酸盐检测的方案，提升设计实验，实施实验，记录、分析实验现象，获取证据，得出结论的科学探究能力。学情分析学生在本活动之前已经系统学习了什么是微生物、微生物的主要类群、微生物的繁殖及营养方式，以及微生物除使人患病外，还广泛应用于医药工业和食品加工等领域。学生在数学课上已经学习了用曲线图的方式呈现自变量和因变量之间的关系，但没有正式学习化学课程，所以亚硝酸盐的性质、检测方法等需要教师指导。泡菜制作贴近生活实际，学生具备一定的生活常识，对泡菜制作、亚硝酸盐检测等充满了好奇心，对活动充满期待，参与积极性非常高。重点难点1.讨论、比较各种好的想法，确定泡菜制作及发酵液中亚硝酸盐的检测方法。2.应用发酵技术制作泡菜，控制发酵条件，保证泡菜品质。3.利用亚硝酸盐快速检测法，检测发酵液中的亚硝酸盐含量。教学过程环节学生活动教师组织设计意图在生活中发现问题1.问卷调查：课前学生及家长扫码完成关于食用泡菜的问卷调查。2.前置学习：课前小组成员分别查阅资料，了解泡菜的起源、制作方法、制作注意事项，以及亚硝酸盐的性质、危害、检测方法，组内讨论、交流、汇总并完成手抄报或思维导图。3.阅读教师提供的资料，对比自己查询到的资料，完善课前学习成果。1.设计关于食用泡菜的调查问卷，在家长群中发布问卷，收集、整理调查数据。2.课前任务：(1)安排学生在课前查阅资料。(2)教师课前进行预实验，验证实验方案的可行性，录制亚硝酸盐检测方法的视频。3.提供工厂化泡菜生产的资料。1.借助问卷调查引入课题，将学科问题转化为生活问题，有助于激发学生的好奇心和探究欲。2.小组合作完成课前学习成果，提升收集、分析资料的能力，培养合作能力，提高活动的参与度。3.通过学习教师提供的工厂化泡菜生产的资料或考察泡菜生产基地，加强对泡菜发酵原理及工程技术的理解。提出问题、明确任务、制订方案1.明确任务：依据发酵原理，选择装置和材料制作泡菜。在泡菜发酵过程中连续取样，检测亚硝酸盐含量随时间的变化情况，为安全食用泡菜提供建议。2.课上分享课前的学习成果，制订新制泡菜制作1.展示问卷中关于是否喜欢食用泡菜，食用泡菜的频率及担忧的调查结果，引导学生明确任务。2.组织学生分享课前学习成果，讨论并确定泡菜制作及亚硝酸盐检测方案。1.展示学习成果，提高语言表达能力。2.分析评价要点及要求，引导学生明确任务目标。与亚硝酸盐检测方案。3.结合生活实际，制订老母水发酵泡菜中亚硝酸盐含量的检测方案与计划。4.讨论、完善活动评价量表。3.引导学生还原真实生活场景，制订老母水发酵泡菜中亚硝酸盐含量的检测方案与计划。4.引导学生完善评价量表。制作泡菜1.根据泡菜发酵原理，选择装置并说明理由。2.观看视频，体会劳动人民的智慧(图1)。3.课上根据泡菜制作方案和材料器具完成泡菜的制作。1.出示生活中常见的装置(图2)，让学生选择适合泡菜发酵的装置并说明理由。2.播放生活中人们检测发酵装置密闭性的实验视频。3.提供备选材料器具，指导学生结合材料完成泡菜制作。材料器具：泡菜坛、洗净并处理好的蔬菜、煮沸后冷却的纯净水、食盐、白砂糖、电子天平、烧杯、玻璃棒。1.引导学生联系生活实际，将泡菜发酵原理和装置特性进行关联，提升知识迁移应用与逻辑分析能力，深化对学科概念的理解。2.借助生活中检测泡菜坛密闭性的实验，让学生直观掌握关键操作，将理论与实践相结合，加深对泡菜制作原理的理解。第一次亚硝酸盐含量检测1.观看视频，掌握发酵液中亚硝酸盐含量的检测方法(图3)。1.播放亚硝酸盐检测的视频。2.指导学生利用快速检测法检测发酵液中1.借助规范检测亚硝酸盐含量的视频，帮助学生快速掌握方法，提升实验操作的2.课上利用快速检测法完成第一次亚硝酸盐含量检测。3.设计表格、记录数据，记录表可参照表1的样式。表1发酵液中亚硝酸盐含量的变化记录表…… 10……………亚硝酸盐的含量。3.引导学生设计表格，统计实验数据。准确性，保障项目的顺利进行。2.通过设计检测老母水发酵泡菜中亚硝酸盐含量变化的实验方案，提高实验设计能力，同时还原真实生活情境，提高学生的探究热情。课时反思性教学改进1.为了活动的有效开展，提高学生在活动中的参与度，我们将教材建议的课后完成泡菜制作和第一次亚硝酸盐含量检测放在了第1课时的课上完成，同时将后续亚硝酸盐含量检测也放在了校内进行。2.生活中制作新制泡菜的概率较低，很多时候都是利用家里老泡菜坛中的老母水进行发酵制作泡菜，因此，为了更好地还原真实的生活情境，活动中增加了老母水发酵泡菜中亚硝酸盐含量的检测内容。3.本活动在秋末冬初开展，温度比较低，泡菜中亚硝酸盐含量的峰值会出现得稍晚，为了更好地呈现泡菜中亚硝酸盐的变化规律，建议将连续检测时间延长到10~14天。4.为了帮助学生快速地掌握亚硝酸盐检测方法，教师提前录制了规范操作的视频。跨学科实践活动课时教学设计(第2课时)————设计制作坛沿密封水监测装置学习目标1.根据实验数据建立数学模型，并根据模型归纳概括出发酵液中亚硝酸盐含量随时间的变化规律，提升模型与建模能力，提高合作解决问题的能力。2.基于真实的需求，运用比较、分析、建模等方法，设计制作泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置，提高合作解决问题的能力，感受工程技术的价值和意义。3.通过检测亚硝酸盐含量的变化，形成关注食品安全的意识，养成健康的生活习惯。学情分析课前，学生已经完成了实验数据的收集和整理，并建立了亚硝酸盐含量随发酵时间变化的数学模型。同时，在检测亚硝酸盐含量变化的过程中，学生会发现坛沿起密封作用的水会蒸发，甚至干涸，进而导致发酵失败，于是萌生了制作泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置的想法，但学生对传感器的使用、电路等方面的知识欠缺，此时可以寻求教师或家长的帮助，或者仅完成装置设计图。重点难点1.检测亚硝酸盐含量的变化，收集、整理实验数据，建立亚硝酸盐含量随时间变化的数学模型。2.设计制作泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置。3.分析实验数据，为健康食用泡菜提供建议。教学过程环节学生活动教师组织设计意图收集数据、建立模型将学生制作好的泡菜坛放在生物学教师办公室，各小组每天中午安排一名同学测定泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量，并记录数据(图4)，建立亚硝酸盐含量随发酵时间变化的数学模型(图5)。1.课下督促学生完成泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的检测，并建立数学模型。2.课上指导学生完善数学模型。1.检测泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化，提升数据收集与分析能力。2.建立数学模型，提升科学探究与数学应用能力。……年0101:安全用140图4实验数据记录情况变化的模型分析数据、提出建议根据收集的数据和建立的模型，分析亚硝酸盐含量的变化，为安全食用泡菜提出建议。1.帮助学生对数据进行深入分析和预测。2.引导学生基于证据提出观点。1.发展学生深入挖掘数据的能力。2.形成科学认识，养成健康生活的习惯。设计并制作坛沿水量监测装置1.课上小组合作设计泡菜坛坛沿水量的监测、提醒、自动添加装置，绘制设计图(图6、图7)。1.类比反射弧，介绍传感器的使用。2.提供备选材料器具，为学生设计并实施方案提供思路。备选材料器具如下：液位传感器、蜂鸣器、小灯、主控板、铁架台、塑料瓶、塑料管、打孔器等。3.根据各小组的设计，组织交流、讨论，提出指导建议。小组合作设计、制作装置，提高工程设计与物化实践的能力，同时提升小组合作解决问题的能力。2.小组展示方案，交流、改进、完善设计。3.运用教师提供的材料、器具，制作坛沿水的监测、提醒、自动添加装置。4.指导学生根据最终的设计图，完成装置的制作。课时反思性教学改进数据分析要考虑综合性和特殊性。在分析亚硝酸盐含量变化时不能仅仅局限于各小组自身的检测数据，还要综合全班的数据来进行综合分析；个别小组的数据有可能偏离正常范围，要对异常数据进行进一步分析。在设计、制作泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置时，学生的知识储备有限，需要寻求教师或家长的帮助，也可以仅仅完成装置的设计。跨学科实践活动课时教学设计(第3课时)——展示交流学习目标1.能够对数据分析过程和结论进行清晰的展示汇报；基于证据对如何安全食用泡菜提出建议，认同食用成熟泡菜安全可靠的观点。2.能够结合泡菜制作原理对泡菜坛坛沿水监测装置的设计方案或成品装置进行清晰的展示汇报，感知工程学的基本原理。3.依据评价量表评价自己或他人的作品，并分析优缺点，优化方案，发展独立思考、批判质疑的能力。学情分析优秀的展示汇报需要学生首先有真实的经历，其次还需要较强的逻辑分析和文本提炼能力，最后才是表达交流的能力。八年级的学生正处于认知由直观感性认识向抽象理性认识转变的关键时期，因此，在交流展示汇报时学生可能存在逻辑不够严谨、文本不够精练等问题，教师需要提前审阅各小组的汇报材料，并给予指导。重点难点1.汇报亚硝酸盐检测过程及结果，并提出健康食用泡菜的建议。2.展示泡菜坛坛沿水监测装置的设计方案或装置成品。教学过程环节学生活动教师组织设计意图小组展示以小组为单位进行展示汇报。展示汇报可包括以下内容。1.活动的开展情况、成员及分工，实验数据、数学模型、实验结论等。2.活动中遇到的困难及解决办法。组织学生以小组为单位展示汇报。记录小组分享的情况，并对各小组的展示汇报进行正向的点评。通过展示，让学生对本次活动的过程进行反思复盘，提高语言表达能力，提升合作意识和能力。教师点拨1.综合各组的实验结果归纳、概括出泡菜发酵过程中亚硝酸盐“先上升后下降，最后趋于稳定”的变化规律。2.明确亚硝酸盐含量变化的原因：在制作泡菜的过程中，乳酸菌和一些杂菌自然地被引入泡菜坛中。发酵初期，杂菌迅速繁殖，导致亚硝酸盐快速生成而含量上升；随着氧气被消耗，乳酸菌数量增多，代谢产生的乳酸逐渐积累，亚硝酸盐含量降低；当泡菜发酵成熟后，1.出示各组的实验结果，引导学生总结出泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化规律。2.出示科学家测定的泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量变化的一般规律曲线图，引导学生分析亚硝酸盐含量变化的原因。3.指导学生完善泡菜坛坛沿水监测、提醒、