基于少數(shù)民族文化的STEAM活動開發(fā)

嚴文法 聶川淇

摘要：《普通高中化學課程標準（2017年版）》指出“高中課程應弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，繼承革命文化，發(fā)展社會主義先進文化，從而使學生堅定文化自信。優(yōu)秀的少數(shù)民族文化是中華民族優(yōu)秀文化的組成部分。選取蒙古族傳統(tǒng)飲食文化馬奶酒并融入STEAM理念，探討將少數(shù)民族文化與學科知識相結合的STEAM活動的開發(fā)。旨在使學生了解優(yōu)秀的少數(shù)民族文化，促進核心素養(yǎng)之發(fā)展。

關鍵詞：少數(shù)民族文化：STEAM教育；馬奶酒

文章編號：1008-0546（2022）11-0008-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.002

一、問題提出

習近平總書記在北京大學師生座談會上指出，教育培養(yǎng)的應當是社會發(fā)展需要的人，具體來說就是“培養(yǎng)社會發(fā)展、知識積累、文化傳承、國家存續(xù)、制度運行所需要的人”，強調了傳統(tǒng)文化和教育融合的重要性。教育部考試中心姜鋼在“堅持以立德樹人為核心，深化高考考試內容改革”一文也指出，為培養(yǎng)學生的民族自信心和人文素養(yǎng)，各學科的高考命題都應增加傳統(tǒng)文化內容的情境素材考查。[1]普通高中生物課程標準（2017版）指出：中國傳統(tǒng)文化源遠流長，博大精深，教科書內容的呈現(xiàn)應滲透人文精神。在教科書中適當引入中國傳統(tǒng)文化，既能幫助學生更好地理解生物學知識，又能在科學與人文之間搭建溝通的橋梁，提高學生的人文素養(yǎng)。[2]高中化學課程標準（2017版）明確指出：“化學教材內容的選擇應注重挖掘中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化蘊含的思想觀念、人文精神，傳承和弘揚工匠精神和技術創(chuàng)新思想”也提出：“要設置滿足學生多元發(fā)展需求的高中化學課程，通過有層次、多樣化、可選擇的化學課程，拓展學生的學習空間，不同地區(qū)的學校應積極開發(fā)并合理利用各種課程資源。[3]可見課程標準普遍強調應為學生設置多種類型，體現(xiàn)中國特色的課程內容，充分融人中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)學生的文化自信，促進傳統(tǒng)文化的弘揚和發(fā)展。

2015年國務院頒布的《關于加快發(fā)展民族教育的決定》中提到民族教育的發(fā)展目標：“促進各民族文化交融創(chuàng)新，繼承和弘揚少數(shù)民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化?！盵4]強調各個民族文化相互交流和創(chuàng)新?！吨袊鴮W生發(fā)展核心素養(yǎng)框架》構建了包含文化基礎、自主發(fā)展和社會參與三個方面的核心素養(yǎng)體系，強調培養(yǎng)個人終生發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關鍵能力。文化基礎又包括人文底蘊和科學精神，可見兩者需要緊密結合。STEAM教育融合了科學、技術、工程、藝術和數(shù)學這五科，是一種全新的教育理念，突破了固有的學科界限，強調融合，以體驗和實踐為重點方式，旨在促進學生創(chuàng)新能力的發(fā)展，具有綜合性、情境性、實踐性、合作性、藝術性的特征。[5]對于培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的發(fā)展，有著不可替代的作用。

蒙古族文化是蒙古族群體在社會歷史實踐過程中創(chuàng)造的物質財富和精神財富的總和，包括特有的生產生活方式、宗教信仰、藝術風格等。[6]蒙古族獨特的飲食文化、服飾文化、器具文化等承載了豐富的學科知識。本文以蒙古族傳統(tǒng)飲食文化馬奶酒的生產為例，融合STEAM教育理念，探討將少數(shù)民族文化與學科知識相結合的STEAM活動的開發(fā)。

二、蒙古族傳統(tǒng)飲食文化馬奶酒簡介

馬奶酒在中國有著悠久歷史，早在兩千多年前，馬奶酒在我國西漢中原地區(qū)就有一定流傳。經(jīng)歷代傳承，蒙元時期迎來了馬奶酒制作技藝的巔峰，喝馬奶酒的習慣及其相關習俗被草原牧民們傳承下來。[7]在元代，馬奶酒主要是作為祭品出現(xiàn)，而且是飲料類祭品中最重要的一種，可以分別用于祭天、祭祖和祭神。[8]由此可見，隨著馬奶酒的傳承和發(fā)展，其不光是人們的飲品，更是一種傳統(tǒng)民族文化。與此同時馬奶酒中富含了大量的營養(yǎng)成分，具備一定的食療功效。馬奶酒中含有大量的酵母和有機酸，能增進食欲，有促進消化的功效。[9]除此以外馬奶酒中還富含大量的微量元素以及糖、蛋白類、脂肪等有益物質，幫助人體增強免疫力，治療貧血癥。[10]而馬奶酒的制作有兩種方法：撞擊發(fā)酵法和蒸餾法。牧民在打獵或者遷徙時，會將新鮮的馬奶放到皮囊中，騎馬顛簸，馬奶在皮囊中發(fā)生震蕩，從而變熱發(fā)酵成為了奶酒。于是牧民想出了用撞擊發(fā)酵法制作馬奶酒的完整流程：將新鮮的馬奶裝入皮囊或木桶中，用木棒不斷攪動，使馬奶變熱發(fā)酵并分離，奶渣沉下來，上面的就是馬奶酒。但是這樣制得的馬奶酒度數(shù)較低?？捎谜麴s法制作48度的高度馬奶酒，將已發(fā)酵的馬奶倒人鍋中加熱，上面扣一個沒有底子的木桶，木桶上面放一個裝滿涼水的盆子，盆子連接著竹竿，竹竿下放一個盛接奶酒的容器。把鍋下面的柴火堆點燃后，鍋中的奶酒受熱逐漸蒸發(fā)，蒸汽上升遇冷凝結，會順著竹竿滴人容器內，得到奶酒，見圖1。蒸餾的次數(shù)越多，馬奶酒酒精度越高。[11]

三、基于馬奶酒的STEAM活動設計

1．活動選題

2016年教育部頒布的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確了學生的人文底蘊素養(yǎng)，要求在教學中高度重視中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承和發(fā)展。[12]教師們應將優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化作為課程資源合理開發(fā)和利用，從而提高學生的文化自信，促進核心素養(yǎng)的發(fā)展。馬奶酒不僅是蒙古族傳統(tǒng)飲品，更是我國優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化，其生產過程蘊含了化學、物理、生物等多學科知識。讓學生以小組合作的方式體驗生產馬奶酒的兩種技術方式，將實際生產裝置與實驗室儀器進行聯(lián)系，從而提高學生解決真實情境問題的思維，促進學生模型認知核心素養(yǎng)的發(fā)展。通過酒精度的測定，馬奶酒產率等數(shù)學問題，促進學生數(shù)學思維的發(fā)展。更要引導學生對目前酗酒、酒駕等社會問題反思，培養(yǎng)學生的社會責任感?！瘪R奶酒的生產過程體現(xiàn)了科學、技術、工程、藝術、數(shù)學這五個方面的融合，也是對學生滲透文化自信教育的良好素材。

本次STEAM活動將蒙古族傳統(tǒng)飲食文化馬奶酒融人其中，核心知識主要包括高中化學蒸餾操作、影響化學反應速率的因素、高中物理中能量守恒、馬奶酒沸點等相關知識，同時也整合了生物、數(shù)學、生產奶酒技術、藝術等學科知識。本次活動在科學、技術、工程、藝術、數(shù)學五個維度的知識分布見表1。

2．活動目標

在科學層面上，熟悉化學學科蒸餾法分離和提純液態(tài)有機化合物實驗操作，復習溶液、化學物質與健康以及影響化學反應速率因素等相關內容。同時又整合生物學科中酵母菌的繁殖、呼吸作用；物理學科中能量守恒、沸點等知識。對馬奶酒的生產有全面認識。

在技術層面上，依據(jù)科學原理設計釀制馬奶酒流程，形成工程設計理念。將釀酒裝置和化學實驗儀器裝置相對應，發(fā)展“模型認知”核心素養(yǎng)。[13]

在工程層面上，體驗撞擊發(fā)酵和蒸餾制備馬奶酒。通過小組內部的有效組織和溝通，掌握兩種技術手段的優(yōu)缺點，結合環(huán)境的特殊性條件，篩選優(yōu)化技術手段。

在藝術層面上，了解我國源遠流長的酒文化并學習與酒相關的詩句，對酒駕、酗酒等社會問題進行反思，發(fā)展“社會責任”核心素養(yǎng)。

在數(shù)學層面上，學習酒精度測定、產率計算等問題，運用數(shù)學思維去解決實際問題。

3．活動設計

依據(jù)活動目標，按照STEAM教育理念設計的馬奶酒生產活動流程。

（1）創(chuàng)設情境，激發(fā)興趣

【教師】我國酒文化源遠流長，自古以來就有頌揚馬奶酒的詩句：乳香回味長，酒洌豪氣蕩。一碗大漠男兒情，歡繞篝火唱。甘甜人綿柔，精T成陳釀。兩碗草原女兒嬌，不把須眉讓。展示圖片并播放制作馬奶酒的視頻，講解馬奶酒中所富含的大量營養(yǎng)物質。

【學生】跟隨教師感受我國源遠流長的酒文化，并且思考奶酒中主要富含哪些營養(yǎng)物質？有什么功效？

【教師】整理歸納馬奶酒中主要的營養(yǎng)物質及其主要作用，見表2。

設計意圖：激發(fā)學生學習的興趣，深入了解整個活動流程，引用我國頌揚馬奶酒的詩句，激發(fā)學生的民族自豪感。體現(xiàn)STEAM教育的情境性。

（2）小組合作，明確方案

【教師】結合實際生活生產馬奶酒的過程，嘗試用實驗室的化學儀器自己制作馬奶酒。引導學生分小組合作，明確生產馬奶酒的大致流程，找出所需要的儀器。同學們來分析制作馬奶酒的原理，思考可以用實驗室的哪些儀器替代實際生產馬奶酒的裝置呢？

【學生】思考實驗室替代的儀器裝置，并進行整理歸納。實際生產的裝置包括了木棒、鐵鍋、“灶火”、冷卻水盆、竹竿和酒桶，可以對照實驗室的化學蒸餾裝置，具體包括：玻璃棒、蒸餾燒瓶、酒精燈、冷凝管、溫度計、牛角管、錐形瓶等。還包括稱量儀器以及酒精測量儀等工具。

【教師】整理歸納實際生產裝置與化學蒸餾裝置，[14]如表3所示。

設計意圖：通過實際生產馬奶酒的流程，對實驗室生產馬奶酒的操作進行深入思考，聯(lián)系已有化學實驗知識做出合理的設計，將兩套裝置相對照，培養(yǎng)學生的“模型認知”能力，為后續(xù)學習做鋪墊。符合STEAM教育的驅動性。

（3）知識遷移，實驗實施

【教師】提供制作馬奶酒的原料以及器材，明確制作馬奶酒的大致流程，要求學生進行儀器組裝。提示操作過程的注意事項，并且強調實驗過程的記錄。

【學生】根據(jù)馬奶酒生產原理，使用給定的儀器和原料，完成整個活動。輕嗅發(fā)酵馬奶的味道，切實感受生物學科中酵母菌的呼吸作用。體會撞擊發(fā)酵法和蒸餾法生產出的馬奶酒有何差別？在撞擊發(fā)酵制作馬奶酒時，觸摸玻璃杯壁溫度的變化，感受物理學中的能量守恒，明確撞擊速度和反應速度的關系，鞏固化學學科影響反應速率的因素等知識。在進行蒸餾生產馬奶酒時，及時觀察溫度計的變化，記錄馬奶酒的沸點。

【教師】總結生產馬奶酒過程中所涉及到的知識點。

①酵母菌的呼吸作用

有氧呼吸：C6H12O6+6O2->6CO2+6H2O+大量能量

無氧呼吸C6H12O6->2C2H5OH+2CO2+少量能量

②撞擊發(fā)酵和蒸餾操作

撞擊發(fā)酵法對溫度的要求較高，溫度太低會導致酵母菌活力不足、發(fā)酵不徹底，溫度過高則會導致酵母菌大量死亡。實驗室采用撞擊發(fā)酵法制取馬奶酒成功率過低。蒸餾操作時需要注意：在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片，防止暴沸；溫度計水銀球的位置應與支管口下端位于同一水平線；蒸餾燒瓶中所盛放的馬奶不能超過其容積的2/3，也不能少于1/3；冷凝管中冷卻水從下口進，上口出；加熱溫度不能超過馬奶的沸點。

③生產馬奶酒中主要影響反應速率的因素

溫度：只要升高溫度，反應物分子獲得能量，使一部分原來能量較低分子變成活化分子，增加了活化分子的百分數(shù)，使得有效碰撞次數(shù)增多，故反應速率加大（主要原因）。當然，由于溫度升高，使分子運動速率加快，單位時間內反應物分子碰撞次數(shù)增多。反應也會相應加快（次要原因）。

④能量守恒

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，而且能量的形式也可以互相轉換。撞擊發(fā)酵法中，人施加的動能轉化為燒杯的內能。

⑤溫度計的使用

使用前，應觀察它的量程和最小刻度值；使用時，溫度計玻璃泡要全部浸入馬奶中，不要碰到容器底或容器壁；待溫度計示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)；讀數(shù)時，玻璃泡要繼續(xù)留在被測液體中，視線與溫度計中液柱的上表面相平。

設計意圖：學生深刻體會自己動手操作的成就感，體會化學之美、創(chuàng)作之美，感受化學與生活的緊密聯(lián)系?；顒舆^程充分整合化學、物理、生物等學科知識，體現(xiàn)了STEAM的跨學科教育理念。

（4）成果展示，總結提升

【教師】帶領學生展示自己的制作成品，品嘗自己動手生產的馬奶酒的味道，小組之間進行點評，培養(yǎng)學生的鑒別能力。引導學生對當今的酒駕、酗酒等社會問題進行反思。帶領學生設計禁止過量飲酒的標語。如：美酒雖好，切勿貪杯。

【學生】展示自己的制作成果，測定自己小組制作馬奶酒的酒精度，并計算產率。提升數(shù)學思維以及數(shù)學應用能力。每小組派代表分享自己組的實驗操作，依據(jù)操作過程，優(yōu)化設計方案。探討撞擊發(fā)酵法和蒸餾法生產馬奶酒的差異。掌握兩種技術手段的優(yōu)缺點，結合環(huán)境的特殊性條件，篩選優(yōu)化技術手段，思考提高馬奶酒酒精度的措施。

【教師】概括歸納。

①酒駕檢測乙醇的原理

重鉻酸鉀能被乙醇還原而變色，+6價鉻能被酒精蒸氣還原為+3價鉻，顏色發(fā)生變化，鉻離子由橙黃變灰綠，可以判斷司機是否酒后駕車，發(fā)生的化學反應如下：

3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2（SO4）3+2K2SO4+11lH2O

②可以通過增加蒸餾的次數(shù)提高馬奶酒的酒精度

設計意圖：通過結合STEAM理念教學，進一步發(fā)展學生解決綜合實驗的能力。提高學生的跨學科知識，促進學生對當今社會酒后駕車現(xiàn)象的反思，培養(yǎng)學生的社會責任感。

四、討論

《普通高中課程方案（2017年版）》規(guī)定課程內容應遵循思想性等基本原則，即提升道德修養(yǎng)，有機融人中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、社會主義先進文化等教育，充分體現(xiàn)中國特色，使學生堅定文化自信，引導學生形成正確的人生觀、價值觀。[15]在漫長的歷史發(fā)展過程中，中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與少數(shù)民族文化相互交流，相互影響，已經(jīng)形成“你中有我，我中有你”的關系。中華傳統(tǒng)文化是各民族文化的統(tǒng)一體，每一個民族文化又是對中華文化的補充，沒有各民族文化也就沒有中華文化。然而隨著我國的現(xiàn)代化進程不斷加快，對于少數(shù)民族中的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化造成了巨大的沖擊。如何能夠在現(xiàn)代化進程中對少數(shù)民族的文化進行傳承和發(fā)展已經(jīng)成為亟待解決的問題之一。[16]在少數(shù)民族地區(qū)將民族文化以情境素材或以問題導人等方式應用于課堂教學，不僅能夠使學生在真實的情境下學習，從科學、技術、工程的角度理解學科知識，更能夠喚醒學生的民族認同感，開發(fā)體現(xiàn)地區(qū)特色的課程資源，促進當?shù)貙W生對本民族文化的理解和傳承。STEAM教育活動強調跨學科知識交叉，讓學生自己動手真實體驗技術工藝，以小組合作的形式完成知識的學習。少數(shù)民族的飲食文化、工藝技術、日常用具等都是STEAM教育活動的有效載體。將少數(shù)民族文化與STEAM活動相融合，打造多層次，滿足學生個性發(fā)展的中學化學課堂，使得學生能夠建立起學科知識與生活經(jīng)驗之間的聯(lián)系，增強學生的民族自豪感。將結合少數(shù)民族文化的STEAM活動應用于中學教學的過程中，前提是正確理解民族文化的地位與價值，不可舍本逐末，放棄對學科知識的學習。應將民族文化與STEAM活動進行有機融合，使學生在二者的融合中加深對知識的理解，豐富視野，促進少數(shù)民族文化的傳承和發(fā)展。融合少數(shù)民族文化的STEAM教育活動，不僅符合新課標的要求，更為當前的中學課堂注入了新的活力。

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*本文系陜西師范大學研究生教育教學改革研究項目“基于核心素養(yǎng)發(fā)展的化學專業(yè)學位案例教學與案例庫建設研究”（GERP-20-38）階段性成果。