跨学科实践活动一 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化 教学设计—2026-2027学年北师大版生物八年级上册

跨学科实践活动一　制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化 教 学 设 计 北师大版（2024）初中生物八年级上册 · 跨学科实践活动 一、教材分析 本活动是北师大版（2024）初中生物八年级上册第六单元设置的跨学科实践活动。活动以“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化”为核心任务，融合生物、化学、数学与工程技术等多学科知识，引导学生运用乳酸菌无氧发酵原理制作传统发酵食品，通过连续检测亚硝酸盐含量、绘制变化曲线并建立数学模型，理解“亚硝酸盐先上升、后下降、最后趋于稳定”的规律，从而科学认识发酵食品的安全性，实现学科知识向生活实践与社会责任的迁移。 二、四维核心素养 （一）生命观念 通过乳酸菌无氧发酵制作泡菜，理解“有些微生物只能在无氧条件下生活”“微生物在食品生产中应用广泛”等生物学概念，形成“结构与功能相适应”“生命活动依赖特定环境条件”的生命观念；认识亚硝酸盐含量随发酵过程动态变化，感悟生命系统“稳定与变化”的统一。 （二）科学思维 运用比较、分析、归纳、建模等方法，分析泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量变化的原因，以发酵时间为自变量、亚硝酸盐含量为因变量绘制曲线、建立数学模型；基于实验证据进行推理与判断，辩证看待发酵食品的安全性与食用时机，发展批判性思维。 （三）探究实践 经历“提出问题—设计方案—制作实施—检测记录—分析结论”的完整科学探究过程，提升设计实验、规范操作、收集与整理数据、交流表达的能力；在制作泡菜和设计坛沿水监测装置等实践活动中，体验工程设计流程，提升物化实践与问题解决能力。 （四）态度责任 关注食品安全，认同“良好的饮食习惯对人体健康有积极影响”，养成科学、健康的生活方式；在小组合作中养成合作、分享、负责的科学态度，尊重他人观点，主动承担任务，增强食品安全意识与社会责任感。 三、重难点 重点：依据乳酸菌无氧发酵原理制作泡菜，控制发酵条件以保证品质；掌握亚硝酸盐的检测方法，记录并分析其含量随发酵时间的变化规律。难点：设计并实施亚硝酸盐含量的连续检测方案，将数据转化为曲线并建立数学模型，依据证据对安全食用泡菜提出合理建议。 四、设计意图 本设计以真实生活情境为主线，把“泡菜好吃，但亚硝酸盐是否安全”的生活疑问转化为驱动性探究任务，借助问卷调查、课前资料查阅、动手制作、连续检测、数据建模与工程制作等方式，将生物学知识转化为解决实际问题的能力。采用任务式活动设计，八个任务层层递进、环环相扣，让学生在“做中学、学中思”中经历完整探究过程，融合生物、化学、数学、工程技术等学科，落实跨学科实践理念。以评价量表、自评互评和成果展示保障活动质量，引导学生在体验传统发酵文化的同时，养成关注食品安全、科学健康生活的责任意识，实现学科育人价值。 五、上课过程 本课以任务式活动设计组织教学，各任务沿“发现问题—设计方案—制作实践—检测分析—工程延伸—展示评价”的线索递进。每个任务均设置真实的任务情境，学生以小组为单位合作完成，教师在关键节点点拨、指导，并通过【任务情境】【教师活动】【学生活动】【设计意图】落实教学意图。 任务一　情境导入·走近泡菜 【任务情境】教师出示课前开展的“关于食用泡菜”问卷调查结果：班级中超过七成的学生表示喜欢食用泡菜，但也有不少同学和家长担心“泡菜含有亚硝酸盐，吃了不健康”。一位同学留言：“家里长辈常说‘腌制不到位的泡菜不能吃’，这是真的吗？为什么？”泡菜作为我国传统发酵食品，其制作原理与食品安全问题成为学生急切想探究的真实问题。 【教师活动】展示问卷关于泡菜食用频率、喜爱程度与安全担忧的统计结果；播放一段泡菜制作与食用的生活短片，引出核心问题“泡菜是如何制作出来的？制作过程中亚硝酸盐的含量是怎样变化的”；组织学生围绕“关于泡菜，你最想探究什么”进行头脑风暴，把学生的疑问梳理为三个子问题——泡菜的制作原理是什么、如何科学制作泡菜、如何检测并保障泡菜安全。 【学生活动】汇报课前完成的问卷调查与资料查阅成果，交流自己及家人对泡菜的看法；观看视频，结合生活经验猜想泡菜的制作过程；分组讨论，提出自己的疑问，共同把问题聚焦为三个可探究的子问题。 【设计意图】把学科问题转化为真实生活问题，借助问卷与生活场景激发学生的好奇心和探究欲，帮助学生明确活动目标，为后续方案设计与实施奠定问题基础。 任务二　资料查阅·认识乳酸菌与亚硝酸盐 【任务情境】课前，各小组分头查阅资料，了解泡菜的起源、制作方法与注意事项，以及亚硝酸盐的性质、危害与检测方法。课堂上，各小组要把查阅成果进行分享、互证与补充，建立关于“乳酸菌发酵”与“亚硝酸盐”的科学认知。 【教师活动】组织各小组按“泡菜的起源与制作方法”“乳酸菌的代谢特点”“亚硝酸盐的性质与危害”“亚硝酸盐的检测方法”四个主题依次分享课前学习成果；在学生汇报后重点点拨关键知识：乳酸菌是厌氧菌，只能在无氧条件下生活，能把蔬菜中的糖类分解产生乳酸，泡菜坛密封、坛沿加水的作用正是创造无氧环境；补充出示《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）关于亚硝酸盐限量的规定，说明亚硝酸盐超标会危害健康；结合化学知识介绍亚硝酸盐易溶于水、能与试剂反应产生颜色变化的性质，说明可用检测试纸或试剂盒快速测定。 【学生活动】小组代表按主题汇报课前查阅的资料，其余小组倾听、记录并补充；在教师引导下归纳乳酸菌的代谢特点及其与泡菜制作的关系，理解坛沿水密封创造无氧环境的原理；认识亚硝酸盐的性质、危害及国家限量标准，初步了解其检测原理。 【设计意图】通过课前自主查阅与课上分享互证，培养学生收集、整理、分析资料的能力与合作学习意识；在教师点拨下建立“乳酸菌无氧发酵”与“亚硝酸盐危害与检测”的关键认知，为方案设计提供知识支撑。 任务三　方案设计·明确任务与评价量表 【任务情境】在掌握泡菜发酵原理与亚硝酸盐检测方法之后，各小组要依据发酵原理，选择合适的装置和材料，设计一份“泡菜制作与亚硝酸盐检测”方案，并共同讨论制订活动的评价量表，为接下来的动手实践明确路径和标准。 【教师活动】出示任务：依据发酵原理选择装置和材料制作泡菜，并在发酵过程中连续取样检测亚硝酸盐含量随时间的变化，为安全食用泡菜提供建议；出示生活中常见的多种容器（玻璃瓶、塑料桶、带坛沿的陶瓷泡菜坛等），组织学生比较、讨论，选择适合泡菜发酵的装置并说明理由，引导学生理解坛沿水密封的无氧设计；引导学生讨论方案的关键环节——原料的选择与处理、盐水的配比与处理、装坛的要求、密封与发酵条件等；组织学生讨论并完善活动评价量表，涵盖方案设计、制作规范、数据记录、合作参与、成果展示等方面。 【学生活动】分组讨论，比较不同装置的特点，选择适合的泡菜坛并说明理由；依据发酵原理讨论并确定泡菜制作方案和亚硝酸盐检测方案，明确成员分工；讨论并完善活动评价量表，明确活动的评价标准。 【设计意图】让学生在方案设计中深化对发酵原理的理解，提升设计实验、分析比较与迁移应用的能力；通过共同制订评价量表，使活动目标与评价标准透明化，为活动有效实施提供保障。 任务四　动手制作·制作泡菜 【任务情境】方案已经确定，各小组将运用教师提供的材料器具，亲手制作一坛泡菜。从选料、切菜、配盐水到装坛、密封，每一个操作都直接影响泡菜发酵的品质与安全。 【教师活动】播放规范制作泡菜的操作视频，示范关键步骤与注意事项；出示制作要点并逐一指导：选择新鲜蔬菜（甘蓝、胡萝卜、黄瓜等），洗净后切成适当大小的条状或片状并晾干水分；按清水与食盐的质量比配制泡菜盐水，煮沸后冷却备用；将预处理的新鲜蔬菜装至半坛时放入蒜瓣、生姜、干辣椒等香辛料，继续装至八成满；倒入冷却的盐水，使其浸没全部菜料；盖上泡菜坛盖子，在坛沿加清水密封，置于适宜温度下发酵；巡回指导，及时纠正操作中的问题，强调卫生与无氧密封等关键控制点。 【学生活动】观看制作视频，明确操作规范；小组分工合作，按照方案完成蔬菜清洗、切分、盐水配制、装坛、密封等操作，制作泡菜；制作过程中做好记录，标注小组名称、原料种类、盐水比例等信息。 【设计意图】通过亲手制作泡菜，让学生把发酵原理应用于实践，提升动手操作能力；在规范操作中体会劳动人民的智慧，理解卫生控制与无氧密封对发酵品质的关键作用。 任务五　检测跟踪·检测亚硝酸盐含量 【任务情境】泡菜制作完成，但它是否安全需要用数据来回答。各小组要对泡菜发酵液中的亚硝酸盐含量进行定期检测，记录其随发酵时间的变化，为判断“何时可以安全食用”提供科学依据。 【教师活动】播放亚硝酸盐快速检测的操作视频，示范取样、显色、比对标准色卡的规范流程；指导学生利用检测试纸或试剂盒检测发酵液中的亚硝酸盐含量；引导学生设计记录表格，将检测数据如实记录，并安排各小组轮流在固定阶段检测、记录；提示学生进行连续多日的检测，以保证能完整呈现亚硝酸盐含量的变化规律。 【学生活动】掌握亚硝酸盐快速检测方法，第一次检测并记录新制泡菜发酵液中的亚硝酸盐含量；设计并填写亚硝酸盐含量记录表，在后续发酵过程中轮流持续检测、记录数据；把各次检测数据整理到表格中，为建立数学模型积累数据。 【设计意图】通过连续检测与如实记录，让学生经历真实的数据收集过程，掌握科学检测方法，培养严谨求实的科学态度与数据记录能力，为分析变化规律、建立数学模型奠定基础。 任务六　数据分析·建立数学模型 【任务情境】经过多日的连续检测，各小组积累了一组亚硝酸盐含量随发酵时间变化的数据。如何从这组看似零散的数据中“读出”规律？各小组要把数据转化为曲线图，建立数学模型，找出亚硝酸盐含量的变化规律。 【教师活动】引导学生利用数学课上学习的坐标系知识，以发酵时间为自变量（横轴）、亚硝酸盐含量为因变量（纵轴），绘制亚硝酸盐含量变化曲线图；组织各小组展示、交流所绘曲线，指导完善数学模型；综合各小组的数据与曲线，引导学生归纳亚硝酸盐含量“先上升、后下降、最后趋于稳定”的变化规律，并结合发酵原理分析原因：发酵初期，好氧菌及杂菌迅速繁殖，蔬菜中的硝酸盐被转化为亚硝酸盐，含量上升；随着氧气被消耗，乳酸菌增多、乳酸积累，亚硝酸盐被降解，含量下降；发酵成熟后，含量保持在较低水平；结合《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的限量标准，组织学生讨论并得出“充分发酵成熟的泡菜亚硝酸盐含量低、可以安全食用”的结论，并对安全食用泡菜提出建议。 【学生活动】把检测数据转化为曲线图，建立亚硝酸盐含量随发酵时间变化的数学模型；展示交流自己的曲线图，比较、分析各小组数据，归纳亚硝酸盐含量的变化规律；依据曲线与数据，对安全食用泡菜提出科学建议，并运用证据进行解释。 【设计意图】将生物学探究与数学建模融合，提升学生的数据分析、模型建构与逻辑推理能力；让学生基于证据得出结论，深化对“稳定与变化”这一跨学科概念的理解，形成关注食品安全的意识。 任务七　工程延伸·设计制作坛沿水监测装置 【任务情境】在连续检测过程中，有同学发现泡菜坛坛沿起密封作用的水会不断蒸发，甚至干涸；一旦坛沿水干涸，氧气就会进入坛内，导致发酵失败。如何设计一个装置，实时监测坛沿水量并自动提醒、补充，让泡菜发酵更省心、更可靠？这是一个源于真实需求的工程问题。 【教师活动】引导学生把传感器的功能与反射弧相类比，介绍液位传感器、蜂鸣器等元件的使用方法；提供备选材料器具（液位传感器、蜂鸣器、小灯、主控板、铁架台、塑料瓶、塑料管、打孔器等），供学生设计制作；组织各小组交流设计思路，提出指导建议，帮助学生完善设计；对知识储备有限的小组，允许其先完成装置设计图。 【学生活动】小组合作，讨论并绘制泡菜坛坛沿水量监测、提醒、自动添加装置的设计图；分享、交流设计方案，倾听他人意见，改进、完善设计；运用提供的材料器具，动手制作坛沿水监测装置或完成装置模型。 【设计意图】基于真实需求引入工程设计，让学生经历“发现问题—设计方案—制作改进”的工程实践过程，提升工程设计、物化实践与小组合作解决问题的能力，感受工程技术的价值与意义。 任务八　展示交流·品鉴泡菜、综合评价 【任务情境】经过制作、检测、建模与工程制作，各小组都形成了各自的成果：一坛泡菜、一组数据、一条变化曲线，以及一份坛沿水监测装置设计。现在，各小组要把自己的探究历程与成果向全班展示，在交流互评中共同提高。 【教师活动】组织各小组依次展示，内容包括活动开展情况与分工、泡菜制作过程、亚硝酸盐检测数据与数学模型、实验结论、遇到的问题与解决办法等；对各小组的展示进行点评与总结，帮助学生归纳泡菜发酵中亚硝酸盐含量“先上升、后下降、最后趋于稳定”的规律；把各小组的泡菜切好装盘并做好标识，组织学生品鉴，并结合评价量表投票评选出最佳团队奖、最佳风味奖、最佳科学奖等；组织学生进行自评与互评，引导各小组针对本组不足提出改进措施，进一步完善活动方案。 【学生活动】以小组为单位进行成果展示汇报，分享探究过程与收获；品尝各小组制作的泡菜，直观感受不同泡菜的品质；依据评价量表进行自评、互评，反思本组方案的优点与不足，提出改进设想。 【设计意图】通过展示汇报与品鉴评价，让学生对探究过程进行反思复盘，提升语言表达与合作交流能力；在真实评价中锻炼分析与判断能力，实现从经验到能力的转化，落实跨学科实践活动的育人价值。 六、板书设计 【板书设计】 跨学科实践活动：制作泡菜并检测亚硝酸盐含量的变化 （乳酸菌无氧发酵 · 传统发酵食品） 任务一　走近泡菜 → 生活问题：泡菜安全吗？ 任务二　认识乳酸菌与亚硝酸盐 → 厌氧发酵 · 显色检测 任务三　方案设计 → 装置 · 材料 · 评价量表 任务四　动手制作 → 选料→切菜→配盐水→装坛→密封 任务五　检测跟踪 → 连续检测 · 如实记录 任务六　数据分析 → 曲线模型：先上升 → 后下降 → 趋于稳定 任务七　工程延伸 → 坛沿水监测 · 提醒 · 自动添加装置 任务八　展示交流 → 品鉴 · 自评互评 · 反思迭代 结论：充分发酵成熟的泡菜亚硝酸盐含量低，可安全食用 跨学科概念：稳定与变化 · 尺度、比例和数量 学科网（北京）股份有限公司 $