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基于STEM理念的“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”教学设计

一、课程背景与目标

(1)在当今社会，科学、技术、工程和数学（STEM）教育理念越来越受到重视。STEM教育强调跨学科的学习方式，鼓励学生通过探究和实践来解决问题。泡菜作为一种传统的发酵食品，不仅富含营养，而且制作过程涉及微生物学、化学等多个学科知识。因此，将泡菜制作与亚硝酸盐含量检测相结合，可以为学生提供一个综合性的STEM教学案例。通过这样的课程设计，学生能够将理论知识与实际操作相结合，培养他们的科学探究能力、问题解决能力和创新思维。

(2)本课程旨在通过制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的实践活动，让学生深入了解发酵食品的制作原理，掌握亚硝酸盐检测的基本方法。课程内容将围绕以下目标展开：首先，学生将学习泡菜的制作过程，了解发酵过程中微生物的作用以及如何控制发酵条件；其次，学生将通过实验操作，学习亚硝酸盐检测的基本原理和方法，了解食品安全的重要性；最后，学生将学会如何将所学知识应用于实际生活，提高自身的科学素养和健康意识。

(3)在课程实施过程中，我们将采用项目式学习的方式，引导学生通过自主探究、合作学习和实践操作来达成教学目标。学生将分组进行泡菜的制作，从原料的选择、加工到发酵，每个环节都需要学生认真操作和记录。在检测亚硝酸盐含量时，学生将学习使用化学试剂和仪器，通过观察颜色变化和数据分析来得出结论。通过这样的教学设计，学生不仅能够掌握相关的科学知识，还能够提高他们的实验技能和团队协作能力，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

二、教学活动与步骤

(1)教学活动首先从泡菜的制作开始，学生将学习如何准备原料，包括选择新鲜蔬菜、清洗和切割。在准备过程中，教师会介绍蔬菜的营养成分和微生物生长的环境要求。学生将按照一定的比例添加食盐和辣椒粉，进行腌制，腌制时间约为3-5天。在此期间，教师会定期检查泡菜发酵情况，记录温度、湿度等数据，确保发酵过程符合预期。

(2)制作泡菜的同时，学生将学习如何检测亚硝酸盐含量。首先，教师会讲解亚硝酸盐检测的原理，即通过化学试剂与亚硝酸盐反应生成特定颜色的复合物。实验中，学生将使用紫外分光光度计测量不同泡菜样品在特定波长下的吸光度，通过标准曲线计算亚硝酸盐含量。例如，在实验中，学生可能会发现未发酵的泡菜样品中几乎不含亚硝酸盐，而发酵3天的泡菜样品中亚硝酸盐含量约为10-20mg/kg。

(3)教学活动的最后，学生将进行数据分析和讨论。教师会引导学生根据实验结果，分析影响亚硝酸盐含量的因素，如腌制时间、温度、食盐用量等。学生将分组讨论，结合实际案例，如不同品牌泡菜的亚硝酸盐含量比较，探讨如何通过优化制作工艺来降低亚硝酸盐含量，提高泡菜的安全性。此外，学生还需撰写实验报告，总结实验过程、结果和结论，并分享自己的学习心得。

三、实验材料与工具

(1)实验材料方面，制作泡菜的主要原料包括新鲜白菜、食盐、辣椒粉、姜、蒜等。白菜的重量约为1公斤，食盐的使用量按照白菜重量的2%计算，辣椒粉和姜蒜的用量根据个人口味进行调整。为了保证实验的准确性，建议使用新鲜、无病虫害的蔬菜，避免使用农药残留量高的产品。例如，在实验中，可以选择有机认证的蔬菜作为实验材料。

(2)在进行亚硝酸盐含量检测时，所需的化学试剂包括对氨基苯磺酸、N-1-萘基乙二胺盐酸盐、硫酸等。实验所需仪器包括紫外分光光度计、电子天平、移液器、试管、滴定管等。为了确保实验的重复性和准确性，所有仪器在使用前需进行校准。例如，在实验中，紫外分光光度计的波长应设置在540nm处，以保证检测结果的准确性。

(3)此外，实验过程中还需要准备一些辅助材料，如滤纸、蒸馏水、玻璃棒、酒精灯、火柴等。滤纸用于过滤实验中的杂质，蒸馏水用于配制溶液，玻璃棒用于搅拌，酒精灯和火柴用于加热溶液。在实验过程中，学生需要按照实验步骤进行操作，注意安全，避免发生意外。例如，在加热溶液时，应确保实验室内通风良好，避免发生气体泄漏。

四、评价与反思

(1)在评价教学活动与步骤的实施效果时，首先应关注学生的参与度和兴趣。通过观察学生在实验过程中的积极性、合作程度和问题解决能力，可以评估教学目标的达成情况。例如，如果大部分学生能够积极参与实验，表现出对泡菜制作和亚硝酸盐检测的兴趣，并且在遇到问题时能够主动寻求解决方案，这表明教学活动设计得当，激发了学生的学习热情。

(2)其次，应评估学生的实验技能和数据处理能力。通过分析实验报告和实验数据，可以了解学生在实验过程中的操作是否规范，是否能正确使用实验仪器和化学试剂。例如，如果学生能够准确记录实验数据，正确运用化学原理进行亚硝酸盐含量的计算，并在报告中清晰地展示实验步骤和结果，这表明他们在实验技能上有所提升。

(3)最后，反思教学活动的设计与实施。教师应反思课程内容的深度和广