讓學生品嘗成功的喜悅

邱俊杰

摘 要：通過對果酒制法的改進，使得制成的葡萄酒更接近市售葡萄酒的色澤與味道，使學生在實驗中品嘗成功的喜悅。

關鍵詞：果酒釀造;探究性實驗;發酵技術

一、課題名稱及改進的原因

1.課題名稱：果酒的制作

2.發現問題：在以往的教學過程中發現，根據教輔材料上所列舉的果酒制作方法進行操作，雖然能制成果酒，但存在以下問題：第一，最終的成品與市場上所售的葡萄酒無論從色澤、口味與市場上所售的葡萄酒都有一定的區別，更加接近果汁的味道;第二，在制作過程中易受雜菌污染或由于過度清洗導致酵母菌菌種不足;第三，如果是高一學生開展本實驗，一般要在細胞呼吸學習結束之后，也就是11月份，這時候溫度較低，發酵時間延長;第四，制成的果酒儲藏較為不易，在不長的時間內會發生變質。

3.分析問題：在生物實驗的教學中，設法讓學生保持情緒充盈狀態很重要，這可以激發學生再次踏入生物實驗室的興趣。作為一個時間跨度達兩周以上的實驗，最終的成果呈現與學生的預期不應相差過大。本實驗設計的初衷應是讓學生觀察自然發酵過程，并檢測產物酒精與二氧化碳。而學生能判斷實驗是否成功的標志，往往更加直接，就是自己做出來的葡萄酒與市售葡萄酒的接近程度。兩者之間的矛盾使得學生最終獲得的體驗不高。

4.問題的解決：通過多次試驗及查閱釀酒相關資料后，我們提出了改進方法，通過對實驗材料和實驗過程的改進，最終成品與市售葡萄酒相接近，學生體驗感加強。

二、課程標準及教學目標

1.課程標準分析

本部分內容位于《普通高中生物學課程標準（2017年版）》選擇性必修模塊3《生物技術與工程》”中。本部分內容在課標中的概念層次為：

大概念3 發酵工程利用微生物的特定功能規?；a對人類有用的產品

重要概念3.2 發酵工程為人類提供多樣的生物產品

次位概念3.2.1舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的

在課標教學提示中要求：為幫助學生對選擇性必修課程概念3的理解，促進學生生物學科核心素養的提升，應開展下列教學活動：……（4）利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋。

2.教學目標

（1）結合果酒的釀造過程，說出生物工程及相關技術的基本原理。（生命觀念）

（2）針對果酒制作過程中的某一需求，選取恰當的技術和方法，嘗試提出初步的工程學構想進行簡單的設計和制作。（生命觀念、科學探究）

（3）運用生物學基本觀點和原理，就生物技術的安全問題發表自己的看法并展開討論。（科學思維、社會責任）

三、實驗內容

1.實驗名稱：果酒的制作

2.實驗器材、裝置

共用：生化培養箱一臺。

學生每組配備：葡萄1斤，發酵盒2只，小號洗菜蘿1個，一次性手套若干，紗布2片，勺子1只，燒杯2只，量筒1只，試管2只，澄清石灰水，一次性注射器一只，3 mol/L的H2SO4，飽和重鉻酸鉀溶液，安琪甜酒曲一袋，綿白糖一袋。

教師演示配備：事先進行一次實驗，準備制好的葡萄酒，以便學生品嘗。

3.主要實驗材料的準備

教師應在市場上選購適量的成熟紫葡萄，一般葡萄的出汁率是七成左右，大約一斤多一點葡萄最終產酒約300毫升左右。教師還需對發酵盒、紗布等實驗用具用溫水反復沖洗后，再用體積份數為70%的酒精擦拭，晾干備用。

四、實驗教學設計思路

1.實驗改進措施

（1）材料的改進

針對原始釀造方法中實驗材料易被污染且發酵時間較長進行分析。書本上的果酒制作是利用葡萄皮上的野生酵母菌進行發酵，易在早期糖類析出不足，導致酵母菌繁殖不快，酒精產量不足，雜菌侵染。在實驗過程中需要經常清理發黑或長毛的的葡萄，以免影響食品衛生安全。

在實驗材料中按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗糖，而不是后期調味時加入蔗糖，可使早期發酵裝置中有高濃度的蔗糖溶液。一方面在高濃度的蔗糖溶液中葡萄細胞發生質壁分離，大量糖類的析出有利于酵母菌繁殖;另一方面高濃度的蔗糖溶液可在早期較好地抑制雜菌污染，后期酵母菌無氧呼吸產生酒精后，較高濃度的酒精也可以抑制雜菌的生長，從而在發酵全程保證品質，也便于長期保持。[1]

實驗中適量加入少量甜酒曲，可以在克服早期由于過度清洗導致的酵母菌種不足的問題。

（2）實驗裝置的改進

教材中介紹果酒和果醋制作用特定的發酵瓶，其下端有一閥門，便于取果酒液，上部有通氣管，便于制果醋階段通入空氣。[2]

此裝置有利于實驗的觀察，便于驗證酵母菌呼吸產物。如前所述，本實驗改進的主要目的是使所釀造的葡萄酒接近市售葡萄酒，因此在裝置上選用發酵盒。

發酵盒有以下優點：①相較于透光的玻璃發酵瓶，發酵盒為不透光的設計。研究表明，葡萄皮中的色素浸漬出來后受光線影響比較大，避光較為適宜。②發酵盒蓋上自帶密封條，可以很好地保證無氧環境。③發酵盒的材料是PP聚丙烯，無毒耐高溫，被廣泛應用于食品加工行業。

（3）實驗環境的改進

根據教學安排，一般在11月份才能開展本實驗，此時氣溫相對較低，達不到最適溫度，使實驗持續時間較長。因此，我們選擇在恒溫培養箱中開展本實驗，縮短成品時間。

2.實驗對達成教學目標所起的作用

在約2周的時間內完成本實驗，學生可以利用本實驗復習細胞呼吸的相關知識，同時可以在探究中獲得樂趣，增加學習生物學的熱情。

3.主要教學策略

（1）實驗探究;（2）小組合作;（3）分析與綜合。

4.實驗類型

本實驗主要是分組學生實驗，教師以講解為主。在實驗前，教師可以先進行一次實驗，將葡萄酒樣品給學生品嘗，達到增加學生興趣的目的，但無需當場做演示實驗。

五、實驗教學過程

1.分組

將班級學生按照4～6人為一小組進行分配，盡量男女生搭配保證平衡，選出小組組長并對小組進行編號。

2.學生查閱資料

學生按小組分工利用互聯網查閱葡萄酒在世界上的發展歷史以及葡萄酒制作的資料，增進對本實驗的認同以及對試驗步驟的了解。在本過程中要求學生了解實驗的原理，能說出酵母菌的呼吸方式，在查閱資料過程中搜集可能出現的問題并預備應對措施。

3.清洗

用剪刀將葡萄從葡萄串上挨個剪下，提醒學生注意保留枝梗，防止清洗時自來水中的雜菌污染。如遇葡萄表皮破損或已發軟萎縮，可棄之不用。將葡萄置于洗菜蘿中用流水沖洗1～2遍以除去污物，注意不應反復多次沖洗，清洗后要晾干，再除去枝梗，放入發酵盒中。

4.榨汁

本實驗設計是不使用榨汁機，而改由學生親自帶上一次性手套碾壓葡萄。這樣設計有以下好處：①學生親手操作，帶入感較強，后續實驗中熱情更高。②榨汁機內部結構復雜，不能保證滅菌徹底，易使材料受雜菌污染。③葡萄皮里面含有豐富的色素、單寧和香味物質，葡萄酒的顏色都是來自葡萄皮，榨汁機不能很好地將葡萄皮中的物質在短時間內析出，而發酵盒內壓榨所有物質都可以保留。④手工操作方便去核，保留葡萄核會使得釀出的葡萄酒發苦。

5.發酵

在碾碎的葡萄液中加入少量甜酒曲并混勻，液體表面按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗糖，如葡萄品種較甜可以適當少加，蔗糖可浮于葡萄表面，無需混勻。這樣可使液面上部的溶液在發酵早期濃度較高，有效抑制雜菌的污染。將發酵盒蓋緊，并按照小組標上編號，將發酵盒置于培養箱中，設置發酵溫度為25 ℃。

6.跟蹤觀察

在發酵進行2～3天之后，學生可利用課間來實驗室，觀察發酵盒蓋膨起的現象，可用一次性注射器抽取一試管發酵盒中的氣體注入裝有澄清石灰水的試管中觀察石灰水的變化并作好記錄。

在發酵進行約10天的時間，用量筒在發酵盒中量取5mL發酵液加入試管。在試管中滴入5滴3mol/L的H2SO4溶液，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液5滴，振蕩試管，觀察顏色變化并作好記錄[3]。

每隔兩天左右，學生應至實驗室，將發酵盒打開一個小縫，使產生的CO2及時排出。

7.過濾

在發酵約2周后開始過濾，兩名學生各持紗布的一端，將紗布繃直，并在紗布下方放置容器，為便于保存，這里選用的是另一個發酵盒。由一名學生將盛有發酵液的發酵盒在紗布上方緩緩倒下，進行過濾，搜集濾液。如條件允許，可在靜置一天后再次過濾，多次過濾可使葡萄酒更加清澈。

8.品嘗成功

濾出的果酒有可能仍然呈現渾濁狀態，其中可見細小的白色懸濁物，這是因為其中有果膠、單寧等物質，可用雞蛋清與果酒混合，將100 mL果酒中加入1個蛋清，可以使絮狀沉淀凝結，更易過濾去除。此時，學生就可以品嘗自己釀制的葡萄酒了。

六、反思

1.所選實驗和實驗教學的特色及創新之處

本實驗調整了實驗的用料，使發酵過程和最終產品更接近于市售商品，使學生在生產實踐中更易獲得成就感，對今后的實驗教學有積極意義。

2.對學生學習所起的積極意義

只要點燃學生的學習熱情，學生的創造力就會是無限的。

我想引用學生在實驗報告上所書寫的一段話“老師給我們介紹了果酒的制作過程和原理，我們感到很興奮。端著還熱乎乎的葡萄酒，趕緊品嘗了一口，濃重的酒精味撲面而來。喝完后嘴里還有甜甜的味道。喝完幾杯后，渾身暖暖的。親自動手完成了這個生動有趣的實驗后，我們了解到很多生物實驗的過程，也懂得了團隊合作的重要性，希望以后能夠再有機會有這樣的體驗”。

參考文獻：

[1]郝余祥.微生物學[M].西安：天則出版社，1990.

[2]張英，陳日能.因地制宜開展“果酒制作”實驗[J].生物學教學，2013，38（1）：47.

[3]張榮華，李紹元.果酒釀造實驗探索[J].生物學通報，2013，48（5）：43-46，63.

編輯 段麗君