初中生物八年级上册自制酸奶与米酒实验探究教学设计

初中生物八年级上册自制酸奶与米酒实验探究教学设计

一、教学背景与设计理念

本设计立足于八年级学生的认知发展规律与生活经验，以“传统发酵技术的生物学原理”为核心大概念，引导学生在动手实践中深度理解微生物代谢、无菌操作、条件控制等核心概念。课程融合了生命观念、科学探究、社会责任等学科核心素养，强调从“做中学”到“学中思”的转化，通过跨学科视角整合生物、化学、劳动技术等相关知识，旨在培养具备科学思维与实践创新能力的未来公民。设计严格遵循课程改革倡导的“以学生发展为本”的理念，将课堂还给学生，让知识在真实情境中建构，让能力在实践操作中提升。

二、教学内容分析

本节内容隶属于北师大版八年级上册第五单元“生物圈中的微生物”第19章“丰富多彩的生物世界”第2节“微生物与人类的关系”，是学生在学习了微生物的形态结构、营养方式及与人类生活关系之后的延伸与深化。教材以酸奶和米酒这两种生活中常见的发酵食品为载体，将抽象的微生物发酵原理具象化。酸奶的制作涉及乳酸菌的无氧呼吸过程，米酒的酿造则涵盖了霉菌糖化和酵母菌无氧呼吸两个连续且协同的代谢阶段。这不仅是知识点的简单验证，更是对微生物代谢类型多样性及其在实际生产中应用的综合体现。本节实验内容具有极强的实践性和探究性，是连接理论知识与生产生活的重要桥梁。

三、学情分析

八年级学生已具备初步的科学探究意识，能够根据生活经验提出简单的科学问题，并乐于参与动手操作。经过前期学习，他们对细菌、真菌的基本形态、结构（如细胞核的有无）和营养方式（腐生、寄生）已有一定认知基础。然而，学生对微生物代谢过程的理解往往停留在概念层面，对于发酵过程中复杂的物质转化、酶的作用、环境因素（温度、氧气）如何影响微生物活动等深层机制缺乏系统认知。同时，学生在实验设计、变量控制、无菌操作的规范性以及数据记录与分析方面仍需系统引导和强化训练。因此，教学中需注重搭建“脚手架”，将复杂过程分解，通过直观现象引导学生深入思考其背后的生物学原理。

四、教学目标

1.生命观念：通过亲手制作酸奶和米酒，理解微生物（乳酸菌、酵母菌、霉菌）作为生态系统中的分解者，在物质循环和人类生活中扮演的关键角色，认同生物与环境的统一性。

2.科学探究：能够基于生活现象提出问题，设计并实施简单的探究方案（如探究不同温度、糖量对发酵的影响）。在实验过程中，学会规范地进行无菌操作、变量控制和观察记录，培养实证意识和严谨的科学态度。

3.科学思维：能够运用比较、分类、归纳等方法，分析乳酸菌和酵母菌在不同发酵过程中的代谢差异（需氧/厌氧、产物、所需酶），解释发酵现象的本质，发展批判性思维和逻辑推理能力。

4.社会责任：亲历食品制作过程，形成安全饮食和健康生活的意识。通过小组合作，培养团队协作精神和分享意识。能够将所学知识迁移到解释生活中的其他发酵现象，尝试解决实际问题，如家庭自制食品的保存。

五、教学重难点

1.【重点】掌握酸奶和米酒制作的原理、基本步骤及关键条件控制。

2.【重点】规范进行无菌操作，防止杂菌污染。

3.【难点】理解米酒制作中“先糖化后酒化”的双重发酵机制，即曲霉（霉菌）将淀粉转化为葡萄糖，酵母菌再将葡萄糖转化为酒精和二氧化碳的过程。

4.【难点】【高频考点】分析比较乳酸发酵和酒精发酵在代谢类型、所需菌种、原料、产物及环境条件上的异同点。

5.【基础】认识乳酸菌、酵母菌、曲霉（霉菌）的形态结构特征及其与人类生活的关系。

6.【非常重要】实验变量的控制与对照组的设置思想在探究中的应用。

7.【重要】实验现象的观察、记录与结果的分析归纳能力培养。

六、教学准备

1.教师准备：

1.2.实验材料：全脂纯牛奶（无添加剂）、市售原味酸奶（含活菌）、糯米（或大米）、甜酒曲（主要含根霉和酵母菌）、凉开水、白糖。

2.3.实验器具：高温消毒锅（或普通锅用于煮沸）、保温容器（酸奶机、恒温箱或泡沫箱+热水袋）、带盖玻璃瓶或保鲜盒（若干）、电饭煲或蒸锅、筷子、纱布、温度计、标签纸、记号笔、记录本、显微镜（含油镜）、载玻片、盖玻片、碘液、亚甲基蓝或革兰氏染液（备选）。

3.4.多媒体资源：微生物（乳酸菌、酵母菌、霉菌）结构动画，发酵过程示意图，相关视频资料。

5.学生准备：

1.6.预习教材内容，了解酸奶和米酒的基本制作过程。

2.7.分组设计探究方案（例如：探究酸奶制作中不同温度或加糖量的影响；探究米酒制作中不同酒曲量或发酵时间的影响）。

3.8.准备清洗干净的玻璃瓶等容器，并用开水烫洗消毒。

七、【核心环节】教学实施过程（共3课时，含课后延伸）

第一课时：理论奠基与方案设计

（一）情境导入，激活思维

1.教师活动：展示超市货架上琳琅满目的酸奶和米酒产品图片，并播放一段家庭自制酸奶和品尝米酒的短视频。提出问题：“同学们，你们喝过酸奶和米酒吗？有没有想过，这酸甜可口的酸奶和醇香浓郁的米酒究竟是怎样‘变’出来的？是谁施展了魔法？”引导学生思考这些食品与微生物的联系，激发探究兴趣。

2.学生活动：观察图片和视频，结合生活经验，自由发言，初步猜测可能与“菌”有关。

（二）聚焦原理，构建概念

1.教师讲解【基础】：

1.2.【非常重要】酸奶制作原理：介绍乳酸菌（一种细菌，无成形的细胞核）。讲解在适宜温度（约40℃-42℃）下，乳酸菌利用牛奶中的乳糖作为营养源，进行【无氧呼吸】（或乳酸发酵），产生乳酸。乳酸使牛奶中凝固的蛋白质（酪蛋白）发生沉淀，从而形成嫩滑的凝乳状和独特酸味。强调整个过程中必须【无氧】或【厌氧】环境。

2.3.【难点】米酒酿造原理：分两步讲解。

1.3.4.第一步：【糖化】。介绍酒曲中的主要菌种——根霉或毛霉（属于霉菌，真菌）。在适宜温度（约28℃-30℃）和有氧条件下，这些霉菌能分泌大量的淀粉酶，将糯米中的长链淀粉分解为葡萄糖和麦芽糖等短链糖类，这个过程称为“糖化”。此时米饭变软、变甜，有汁液渗出。

2.4.5.第二步：【酒化】。介绍酒曲中的另一类菌种——酵母菌（真菌）。在前期有氧条件下，酵母菌大量繁殖；当容器内氧气被消耗或处于相对密闭环境时，酵母菌进行【无氧呼吸】，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，这便是“酒化”过程。因此，米酒是糖化和酒化两个过程接力完成的。

6.学生活动：边听讲边绘制简易的“发酵过程概念图”，将原料、菌种、条件、产物用箭头连接起来。

（三）方案研讨，明确步骤

1.教师引导：将全班分为若干实验小组，每组4-6人。教师下发“实验任务书”，并组织各组讨论并完善自己的实验方案。重点强调【非常重要】的【变量控制】思想。

1.2.对于酸奶制作：【建议探究课题】“探究不同温度对酸奶凝固效果的影响”、“探究加糖量对酸奶口感的影响”或“不同品牌纯牛奶制作酸奶效果的比较”。引导学生明确自变量、因变量、控制变量（如牛奶量、菌种来源、发酵时间等）。

2.3.对于米酒制作：【建议探究课题】“探究不同酒曲添加量对米酒甜度与酒精度的影响”、“探究不同发酵时间对米酒风味的影响”或“比较糯米与普通大米制作米酒的差异”。

4.学生活动：小组讨论，明确本组的探究问题，设计实验步骤，并填写实验计划表，包括：实验目的、实验假设、材料用具、方法步骤（需详细说明如何控制变量、设置对照组）、数据记录表格。

第二课时：动手实践与过程观察（分模块同步或轮换进行）

模块A：匠心酿味——酸奶制作

（一）【非常重要】灭菌消毒

1.教师演示与强调：这是实验成功的关键第一步！任何杂菌混入都会导致发酵失败（腐败变质或产生异味）。

2.学生操作：

1.3.将准备好的玻璃瓶（带盖）、搅拌用的筷子等用具放入锅中，加水煮沸10-15分钟进行灭菌。取出后倒扣沥干水分，期间避免再次污染。

2.4.将一盒全脂纯牛奶（建议连盒）放入温热水中（60-70℃）加热，或倒入已消毒的锅中加热至温热（约40℃，以不烫手为宜）。此步目的是对牛奶进行巴氏消毒，并活化乳酸菌的适宜温度。

（二）接种与分装

1.学生操作：

1.2.将作为“菌种”的市售原味酸奶（确保含有活性乳酸菌）按一定比例（例如每500ml牛奶加入50-100ml酸奶，即10%-20%）加入到温热的牛奶中。用已消毒的筷子轻轻、充分地搅拌均匀，使菌种均匀分布。

2.3.迅速将混合好的奶液分装到各个已消毒的玻璃瓶中（不要装满，留出约1/5的空间，因为发酵可能产生微量气体，但乳酸发酵一般不产生气体），并立即盖紧瓶盖，以营造【无氧】环境。如果本组探究温度对发酵的影响，则需设置不同瓶进行标记。

（三）恒温发酵

1.学生操作：将密封好的玻璃瓶放入设定好温度（约40℃-42℃）的酸奶机或恒温箱中。若使用保温箱，可放入42℃左右的温水袋或热水瓶，用温度计监控维持温度。根据探究方案设定发酵时间（一般为6-8小时，甚至更长，需观察凝固状态）。

2.教师巡回指导：强调定时观察并记录温度变化和奶液的形态变化（如是否开始凝固、有无乳清析出等）。

模块B：匠心酿味——米酒酿造

（一）原料处理

1.教师讲解与演示：介绍糯米需先浸泡，使米粒充分吸水膨胀，便于蒸煮和后续糖化。

2.学生操作：

1.3.将糯米淘洗干净，用足量清水浸泡（夏季约4-6小时，冬季可延长至8-10小时），直至米粒能用手指轻易碾碎。

2.4.将浸泡好的糯米沥干水分，放入铺有纱布的蒸笼中，大火蒸熟（约30-40分钟），要求米饭“内无生心，外不粘连，颗粒分明”。切忌蒸得过烂。

3.5.将蒸熟的糯米饭摊开在已消毒的容器中，用已消毒的筷子拨散，使其自然冷却至30℃-35℃（温热不烫手）。温度过高会烫死酒曲中的微生物。

（二）拌曲与装坛

1.学生操作【非常重要】：

1.2.将甜酒曲（粉末状）均匀地撒在冷却好的糯米饭上，同时可撒入少量（约相当于米量10%）的凉开水，便于拌匀。根据本组探究方案，控制酒曲的加入量。

2.3.用已消毒的筷子轻轻翻拌，确保每一粒米饭都能沾到酒曲。

3.4.将拌匀酒曲的米饭装入已消毒的容器（如广口玻璃瓶或专用米酒坛）中。轻轻压实，在中间挖一个“酒窝”（即一个上大下小的坑，直通底部），这既是为了增加米饭与氧气的接触面积，利于初期霉菌生长和糖化，也是便于观察后期出酒情况。

（三）发酵管理

1.学生操作：

1.2.盖好盖子，但不要完全旋死，因为在初期糖化阶段（约24-36小时内）需要一定的氧气，且酵母菌繁殖和发酵也会产生大量CO2，需要微透气，防止爆瓶。可用保鲜膜覆盖后扎几个小孔，再盖盖。

2.3.将容器放置在温暖避光处（约28℃-30℃）进行发酵。根据探究方案设定发酵时间。

3.4.每日定时观察并记录：米饭状态（是否变软、出水）、酒窝中液体（酒液）的多少、气味（甜味、酒味的变化）、是否有气泡产生等。鼓励学生轻轻打开盖子闻一下（注意安全，勿将脸凑得太近）。

第三课时：成果分享与科学论证

（一）【热点】成果展示与感官评价

1.教师组织：各小组将自己的“作品”带到课堂，进行展示。

2.学生活动：

1.3.酸奶组：观察凝乳状态（是否均匀细腻、有无分层或异常颗粒），品尝酸度与口感，并测量pH值（若条件允许）。根据探究变量，对比不同组别产品的差异。

2.4.米酒组：观察酒液澄清度、米饭的软烂程度，闻其香气（甜香、酒香、有无酸败等异味），品尝甜度和酒精度（可借助酒精计粗略测量）。对比不同变量条件下的产品。

（二）显微观察，眼见为实

1.教师引导：好喝的酸奶和米酒里，这些功臣——微生物究竟长什么样呢？

2.学生操作【重要】：

1.3.取少许自制酸奶，制作临时装片，用低倍镜和高倍镜（或油镜）观察乳酸菌的形态（多为链状或杆状）。

2.4.取一滴米酒中的酒液，或从米粒上挑取少许发酵物，制作临时装片，观察酵母菌的形态（圆形或卵圆形，可能可见出芽生殖）和霉菌的菌丝及孢子囊结构（可用碘液染色后观察）。

3.5.绘制观察到的微生物形态简图，并尝试区分。

（三）【高频考点】【难点】数据汇总与深度研讨

1.教师引导：各小组汇报本组探究结果，将实验数据（如凝固时间、pH值、酒精度、感官评分等）汇总在黑板上。

2.学生活动：

1.3.分析数据：例如“为什么40℃组的酸奶凝固得最好，而室温组失败了？”“为什么酒曲放得多的米酒更甜还是更辣？”引导学生联系发酵原理进行解释。

2.4.小组讨论并回答核心问题：

[1]制作酸奶时为什么要将器具消毒、牛奶加热？为什么要盖紧瓶盖？

[2]制作米酒时，为什么刚开始几天米饭会变甜，后来又产生酒味？整个过程为什么不能完全密封？后期为什么又需要相对密闭？

[3]乳酸发酵和酒精发酵有什么异同点？（从原料、菌种、代谢类型、适宜温度、产物等方面列表对比）

[4]如果在制作过程中发现酸奶表面长霉点或米酒变酸、发霉，可能是什么原因？（引导学生从灭菌、接种、密封等方面反思操作失误）

3.5.通过讨论，深度理解无菌操作、条件控制对微生物发酵的决定性影响。

（四）【非常重要】总结提升与安全规范

1.教师总结：对本次实验进行总结，肯定学生们的严谨态度和创新精神，再次强调微生物与人类生活的密切关系，以及规范操作在生物科技中的重要性。

2.安全教育：提醒学生，自制的食品应尽快食用，不宜长期存放。对实验失败的样品，应妥善处理，切勿食用。强调未经专业检测的自制食品在食品安全上的潜在风险。

（五）拓展延伸

1.知识迁移：布置课后作业，鼓励学生回家尝试用同样的原理制作其他发酵食品，如馒头、面包、泡菜、果酒等，并撰写观察日记或小论文。

2.社会探究：引导学生调查本地传统发酵食品（如腐乳、豆瓣酱、陈醋）的制作工艺，采访老一辈人，了解其中蕴含的微生物学智慧，撰写调查报告。

3.科技视野：鼓励学生查阅资料，了解现代生物技术如何利用基因工程改造微生物菌种，提高发酵效率，生产药物（如胰岛素）、生物能源等，拓展对微生物应用前沿的认知。

八、教学评价设计

1.过程性评价（占60%）：主要