第13章

人體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的獲取跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單裝置，制作酸奶年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間1課時(shí)課題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單裝置，制作酸奶教材分析本活動(dòng)是第13章“科學(xué)的飲食”后的跨學(xué)科實(shí)踐，融合生物學(xué)（乳酸菌發(fā)酵）、物理學(xué)（恒溫控制）、工程技術(shù)（裝置設(shè)計(jì)）等知識(shí)。教材要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)恒溫裝置、制作酸奶、測(cè)定酸度，理解微生物代謝與環(huán)境條件的關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)探究和跨學(xué)科應(yīng)用能力，同時(shí)強(qiáng)化食品安全與健康飲食意識(shí)。教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)目標(biāo)】1.說(shuō)明酸奶制作的原理（乳酸菌的發(fā)酵作用）及所需環(huán)境條件（溫度、pH等）。2.描述恒溫裝置的設(shè)計(jì)原理，解釋其控制溫度的機(jī)制。3.學(xué)會(huì)測(cè)定酸奶酸度的方法，分析發(fā)酵時(shí)間、溫度對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。【核心素養(yǎng)】生命觀念：通過(guò)乳酸菌發(fā)酵過(guò)程，理解生物代謝與環(huán)境的適應(yīng)關(guān)系?？茖W(xué)思維：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（酸度、口感）分析影響發(fā)酵的因素，培養(yǎng)邏輯推理能力?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷“設(shè)計(jì)方案→制作裝置→實(shí)施實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果”的完整過(guò)程，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力?？鐚W(xué)科實(shí)踐：綜合運(yùn)用生物學(xué)、物理學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)裝置，體會(huì)學(xué)科間的聯(lián)系。社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)食品安全的重要性，養(yǎng)成健康飲食的習(xí)慣。教學(xué)重、難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】1.酸奶制作的原理（乳酸菌發(fā)酵）及關(guān)鍵步驟（滅菌、接種、發(fā)酵）。2.恒溫裝置的設(shè)計(jì)與制作（控制溫度為乳酸菌提供適宜環(huán)境）?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1.分析不同發(fā)酵條件（溫度、時(shí)間）對(duì)酸奶酸度和口感的影響。

2.解決裝置制作中可能出現(xiàn)的問(wèn)題（如溫度不穩(wěn)定、滅菌不徹底等）。教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)新課導(dǎo)入1.展示超市常見(jiàn)的酸奶產(chǎn)品圖片，提問(wèn)：“同學(xué)們都喝過(guò)酸奶，你們知道酸奶是如何從牛奶變成的嗎？為什么酸奶會(huì)有酸味？”2.引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)：“酸奶的制作可能與哪種微生物有關(guān)？需要哪些條件才能讓它順利發(fā)酵？”3.明確活動(dòng)主題：“今天我們將通過(guò)跨學(xué)科實(shí)踐，自己設(shè)計(jì)恒溫裝置，制作酸奶，并探究影響酸奶口感的因素?！?.觀察圖片，自由發(fā)言，猜測(cè)酸奶制作的可能過(guò)程（如“需要細(xì)菌”“可能需要保溫”等）。2.小組簡(jiǎn)短討論，提出關(guān)于酸奶制作的疑問(wèn)（如“為什么要保溫？”“酸奶的酸味從哪里來(lái)？”）。新知探究活動(dòng)1：理解酸奶制作的原理1.引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第23-24頁(yè)，提問(wèn)：“酸奶制作的關(guān)鍵微生物是什么？它的代謝需要哪些條件？”（乳酸菌；適宜溫度37℃左右，酸性環(huán)境pH≈6）2.“乳酸菌發(fā)酵會(huì)使牛奶發(fā)生哪些變化？”（乳糖→乳酸，牛奶變酸、凝固）播放乳酸菌發(fā)酵的微觀動(dòng)畫(huà)，直觀展示乳酸菌分解乳糖產(chǎn)生乳酸的過(guò)程。3.強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵步驟：滅菌（殺滅雜菌）、接種（加入乳酸菌）、發(fā)酵（恒溫培養(yǎng)）、儲(chǔ)存（低溫保存）。1.閱讀教材，結(jié)合動(dòng)畫(huà)理解乳酸菌的代謝特點(diǎn)，記錄關(guān)鍵信息（微生物種類、適宜溫度、發(fā)酵產(chǎn)物）。2.小組討論：“為什么制作過(guò)程中需要滅菌？如果滅菌不徹底會(huì)有什么后果？”（防止雜菌污染導(dǎo)致牛奶變質(zhì)）活動(dòng)2：設(shè)計(jì)與制作恒溫裝置1.提出任務(wù)：“乳酸菌發(fā)酵需要穩(wěn)定的溫度（37℃左右），請(qǐng)小組合作設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易恒溫裝置，材料可選用泡沫箱、加熱線、溫控器等?！?.提供設(shè)計(jì)提示：(1)保溫材料選擇（泡沫箱保溫性好）；(2)加熱裝置（絕緣加熱線提供熱量）；(3)溫度控制（溫控器監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)溫度，防止過(guò)熱）；(4)安全性（加熱線需絕緣，避免短路）。3.展示教材圖13-21（自制恒溫裝置示意圖），引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出設(shè)計(jì)圖，標(biāo)注各部分名稱及作用。4.巡視指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)不合理的小組提出修改建議（如“如何保證箱內(nèi)溫度均勻？”“溫控器應(yīng)放在哪個(gè)位置更精準(zhǔn)？”）。1.小組分工：討論裝置結(jié)構(gòu)、繪制設(shè)計(jì)圖、分配制作任務(wù)（如材料準(zhǔn)備、組裝、測(cè)試）。2.設(shè)計(jì)圖需包含：泡沫箱（外殼）、加熱線（發(fā)熱）、溫控器（監(jiān)測(cè)溫度）、溫度計(jì)（校準(zhǔn)）、放置酸奶容器的空間。3.展示設(shè)計(jì)方案，其他小組提出改進(jìn)意見(jiàn)（如“增加隔熱膜減少熱量損失”）?；顒?dòng)3：制作酸奶并測(cè)定酸度1.指導(dǎo)學(xué)生按步驟操作（參考教材第24-25頁(yè)）：(1)滅菌：將鮮奶加熱至沸騰（殺滅雜菌），冷卻至37℃左右；(2)接種：向鮮奶中加入少量原味酸奶（含乳酸菌），攪拌均勻；(3)發(fā)酵：將混合液倒入無(wú)菌容器，放入自制恒溫裝置，設(shè)置溫度37℃，發(fā)酵6-8小時(shí)；(4)測(cè)定酸度：發(fā)酵后用pH試紙檢測(cè)酸奶的pH值，記錄數(shù)據(jù)。2.強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：(1)容器需提前煮沸滅菌；(2)接種時(shí)避免雜菌污染（操作前洗手）；(3)發(fā)酵時(shí)間需足夠，觀察酸奶是否凝固（成功標(biāo)志：凝乳狀、無(wú)異味）。3.提供實(shí)驗(yàn)記錄表（如下），指導(dǎo)學(xué)生記錄變量與結(jié)果： 1.分組操作，嚴(yán)格遵循滅菌→接種→發(fā)酵流程，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如牛奶何時(shí)開(kāi)始凝固）。2.發(fā)酵完成后，用pH試紙測(cè)定酸度（對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)比色卡讀取pH值），品嘗并描述口感（注意：僅品嘗自制成功的酸奶，失敗品需丟棄）。3.分析數(shù)據(jù)：“發(fā)酵時(shí)間越長(zhǎng)，酸度如何變化？溫度過(guò)高對(duì)酸奶品質(zhì)有何影響？”（時(shí)間越長(zhǎng)酸度越高；溫度過(guò)高會(huì)殺死乳酸菌，導(dǎo)致發(fā)酵失?。┗顒?dòng)4：展示交流與評(píng)價(jià)1.組織各小組展示成果：(1)恒溫裝置（說(shuō)明設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，如“用舊電熱墊改造加熱裝置，降低成本”）；(2)酸奶產(chǎn)品（描述狀態(tài)、酸度、口感）；(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（分析溫度、時(shí)間對(duì)酸度的影響）。2.引導(dǎo)互評(píng)：從“裝置穩(wěn)定性（溫度波動(dòng)范圍）”“酸奶品質(zhì)（無(wú)乳清析出、口感適中）”“創(chuàng)新性（材料回收利用）”三個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.總結(jié)提升：“如何改進(jìn)裝置使溫度更穩(wěn)定？發(fā)酵時(shí)除了溫度，還有哪些因素會(huì)影響酸奶品質(zhì)？”（如乳酸菌種類、牛奶濃度等）1.小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果，展示設(shè)計(jì)圖和數(shù)據(jù)記錄表。2.互評(píng)其他小組的裝置和酸奶，提出改進(jìn)建議（如“在泡沫箱內(nèi)加風(fēng)扇使溫度均勻”）。3.反思本組實(shí)驗(yàn)的不足（如“發(fā)酵時(shí)間不足導(dǎo)致酸度不夠”），記錄改進(jìn)方案?！玖?xí)題鞏固】1．以下制作酸奶的步驟，順序合理的是（）①冷卻

②將牛奶和糖混合

③煮沸

④放在室內(nèi)溫暖的地方數(shù)小時(shí)

⑤接種（加入一些購(gòu)買的酸奶）并蓋嚴(yán)蓋子②③①④⑤ B．②③①⑤④C．③②①④⑤D．③①②④⑤【答案】B【分析】微生物的發(fā)酵在食品、藥品等的制作和生產(chǎn)中具有重要的作用，如制作酸奶時(shí)要用到乳酸菌?！驹斀狻考彝ブ谱魉崮虝r(shí)，先將容器滅菌消毒，然后進(jìn)行如下步驟：②將牛奶和糖混合（相當(dāng)于配置培養(yǎng)基）→③煮沸（高溫滅菌）→①冷卻（40-43℃）→⑤接種（加入一些購(gòu)買的酸奶）并蓋嚴(yán)蓋子→④放入容器中密封發(fā)酵（放在溫暖的地方數(shù)小時(shí)），故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。2．奶豆腐是鮮奶發(fā)酵而成的形似豆腐的酸奶，制作流程大致如圖所示，下列分析正確的是（）A．①菌種是醋酸菌 B．②有利于繁殖C．③可以繼續(xù)發(fā)酵 D．④可殺死雜菌【答案】C【分析】微生物的發(fā)酵在食品的制作中有重要的應(yīng)用，如制作酸奶和泡菜要用到乳酸菌，酵母菌用于釀酒等?！驹斀狻緼．酸奶發(fā)酵過(guò)程中加入的菌種是乳酸菌，乳酸菌可以在無(wú)氧條件下發(fā)酵生成乳酸，①菌種是乳酸菌，不是醋酸菌，故A錯(cuò)誤。B．②控出酸奶中的水分是為了將酸奶中多余的水分稀釋出來(lái)，讓酸奶變粘稠，是為了酸奶的風(fēng)味，而不是利于繁殖，故B錯(cuò)誤。C．③容器密封后，制造無(wú)氧環(huán)境，乳酸菌在無(wú)氧的條件下產(chǎn)生乳酸。乳酸菌如果活躍起來(lái)，酸奶可以繼續(xù)發(fā)酵，故C正確。D．④低溫冷藏對(duì)雜菌的生長(zhǎng)繁殖可以起到抑制的作用，并不能夠殺死雜菌。低溫冷藏可以延長(zhǎng)酸奶的保藏期，抑制乳酸菌的活性，抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖，保持酸奶的風(fēng)味，故D錯(cuò)誤。故選C。3．小軒嘗試制作酸奶，他需要的菌種是（）A．曲霉 B．酵母菌 C．醋酸菌 D．乳酸菌【答案】D【分析】微生物的發(fā)酵技術(shù)在食品、藥品的生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，如制饅頭或面包和釀酒要用到酵母菌，制酸奶和泡菜要用到乳酸菌，制作腐乳要用到多種霉菌，制醋要用到醋酸桿菌，制醬要用到曲霉，制味精要用到棒狀桿菌，利用青霉可以提取出青霉素等?！驹斀狻緼．曲霉主要用于制作醬類、醬油等發(fā)酵食品，并不用于制作酸奶，A錯(cuò)誤。B．酵母菌常用于面包制作和釀酒等，其發(fā)酵產(chǎn)物主要是二氧化碳和酒精，與酸奶制作無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤。C．醋酸菌是釀醋過(guò)程中起主要作用的菌種，不能用于制作酸奶，C錯(cuò)誤。D．乳酸菌在無(wú)氧環(huán)境下，能將牛奶中的乳糖等糖類轉(zhuǎn)化為乳酸，使牛奶呈現(xiàn)出酸奶特有的風(fēng)味和質(zhì)地，是制作酸奶等必需的菌種，D正確。故選D。4．酸奶因其獨(dú)特的口感和豐富的營(yíng)養(yǎng)，深受人們的喜愛(ài)。某校生物興趣小組的同學(xué)想制作酸奶，查閱相關(guān)資料后，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的制作裝置(如下圖)。下列敘述正確的是（

）A．將牛奶加糖煮開(kāi)的目的是加快溶解糖B．牛奶冷卻后加酸奶攪拌是進(jìn)行接種C．加酸奶攪拌后應(yīng)選用甲瓶進(jìn)行發(fā)酵D．乳酸菌發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生了大量二氧化碳【答案】B【分析】酸奶是以鮮牛奶為原料，加入乳酸菌發(fā)酵而成，牛奶經(jīng)乳酸菌的發(fā)酵后使原有的乳糖變?yōu)槿樗幔子谙?，具有甜酸風(fēng)味。【詳解】A．將牛奶加糖煮開(kāi)的目的是滅菌，這樣排除因其他因素的存在而影響、干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能，A錯(cuò)誤。B．接種就是把已有的菌種，用某種方式取少量的菌種，接到培養(yǎng)基上的過(guò)程。將酸奶加入牛奶中，相當(dāng)于接種步驟，B正確。C．甲瓶敞口，含有氧氣，乙瓶加蓋密封無(wú)氧氣；乳酸菌屬于厭氧菌，故應(yīng)該選擇乙瓶，C錯(cuò)誤。D．制作酸奶需要用到乳酸菌，乳酸菌屬于細(xì)菌，在無(wú)氧氣條件下乳酸菌通過(guò)分裂進(jìn)行大量繁殖，分解糖類產(chǎn)生大量乳酸和少量的二氧化碳，D錯(cuò)誤。故選B。5．某品牌酸奶的制作過(guò)程借鑒烏蘭察布低溫發(fā)酵工藝，口感細(xì)膩、益生菌活性更高。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．用高蛋白質(zhì)含量的牛奶做酸奶可使酸奶品質(zhì)更優(yōu)B．低溫長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵可保留更多乳酸菌活性C．發(fā)酵完成后添加果粒或蜂蜜可調(diào)節(jié)酸奶口感D．酸奶的風(fēng)味僅取決于發(fā)酵溫度，與其他因素?zé)o關(guān)【答案】D【分析】酸奶制作利用乳酸菌的發(fā)酵作用，乳酸菌在適宜溫度下分解乳糖產(chǎn)生乳酸。發(fā)酵溫度、原料成分、菌種活性等均影響酸奶品質(zhì)和風(fēng)味?！驹斀狻緼．蛋白質(zhì)是酸奶中重要的營(yíng)養(yǎng)成分之一，高蛋白質(zhì)含量的牛奶能為乳酸菌發(fā)酵提供更豐富的營(yíng)養(yǎng)底物，有助于發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，還能使酸奶在口感、營(yíng)養(yǎng)等方面品質(zhì)更優(yōu)，A正確。B．乳酸菌在適宜溫度下發(fā)酵，低溫環(huán)境相對(duì)更溫和，長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵能在一定程度上避免高溫對(duì)乳酸菌活性的破壞，從而保留更多乳酸菌活性，B正確。C．果粒能增加酸奶的口感豐富度和咀嚼感，蜂蜜可增加甜味，在發(fā)酵完成后添加果粒或蜂蜜能根據(jù)不同需求調(diào)節(jié)酸奶口感，C正確。D．酸奶的風(fēng)味受多種因素影響，除發(fā)酵溫度外，還與所用牛奶的品質(zhì)、乳酸菌的種類和數(shù)量、發(fā)酵時(shí)間、是否添加其他配料（如果粒、蜂蜜等）等因素有關(guān)，并非僅取決于發(fā)酵溫度，D錯(cuò)誤。故選D。在習(xí)題鞏固環(huán)節(jié)，學(xué)生將完成以下活動(dòng)：獨(dú)立完成5道選擇題課堂小結(jié)1.引導(dǎo)學(xué)生梳理本次活動(dòng)的核心知識(shí)：酸奶制作原理：乳酸菌發(fā)酵（乳糖→乳酸）；關(guān)鍵條件：適宜溫度（37℃左右）、無(wú)菌環(huán)境；跨學(xué)科應(yīng)用：生物學(xué)（微生物代謝）+物理學(xué)（溫度控制）+工程技術(shù)（裝置設(shè)計(jì)）。2.強(qiáng)調(diào)食品安全：自制酸奶需冷藏且儲(chǔ)存時(shí)間短，購(gòu)買市售酸奶時(shí)需關(guān)注生產(chǎn)日期和保質(zhì)期。板書(shū)設(shè)計(jì)第14章