基于少数民族文化的STEAM活动开发

2022-05-30严文法聂川淇

化学教与学 2022年21期

严文法聂川淇

摘要：《普通高中化学课程标准（2017年版）》指出“高中课程应弘扬中华优秀传统文化，继承革命文化，发展社会主义先进文化，从而使学生坚定文化自信。优秀的少数民族文化是中华民族优秀文化的组成部分。选取蒙古族传统饮食文化马奶酒并融入STEAM理念，探讨将少数民族文化与学科知识相结合的STEAM活动的开发。旨在使学生了解优秀的少数民族文化，促进核心素养之发展。

关键词：少数民族文化：STEAM教育；马奶酒

文章编号：1008-0546（2022）11-0008-05

中图分类号：G632.41

文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.002

一、问题提出

习近平总书记在北京大学师生座谈会上指出，教育培养的应当是社会发展需要的人，具体来说就是“培养社会发展、知识积累、文化传承、国家存续、制度运行所需要的人”，强调了传统文化和教育融合的重要性。教育部考试中心姜钢在“坚持以立德树人为核心，深化高考考试内容改革”一文也指出，为培养学生的民族自信心和人文素养，各学科的高考命题都应增加传统文化内容的情境素材考查。[1]普通高中生物课程标准（2017版）指出：中国传统文化源远流长，博大精深，教科书内容的呈现应渗透人文精神。在教科书中适当引入中国传统文化，既能帮助学生更好地理解生物学知识，又能在科学与人文之间搭建沟通的桥梁，提高学生的人文素养。[2]高中化学课程标准（2017版）明确指出：“化学教材内容的选择应注重挖掘中华优秀传统文化蕴含的思想观念、人文精神，传承和弘扬工匠精神和技术创新思想”也提出：“要设置满足学生多元发展需求的高中化学课程，通过有层次、多样化、可选择的化学课程，拓展学生的学习空间，不同地区的学校应积极开发并合理利用各种课程资源。[3]可见课程标准普遍强调应为学生设置多种类型，体现中国特色的课程内容，充分融人中华优秀传统文化，培养学生的文化自信，促进传统文化的弘扬和发展。

2015年国务院颁布的《关于加快发展民族教育的决定》中提到民族教育的发展目标：“促进各民族文化交融创新，继承和弘扬少数民族优秀传统文化。”[4]强调各个民族文化相互交流和创新。《中国学生发展核心素养框架》构建了包含文化基础、自主发展和社会参与三个方面的核心素养体系，强调培养个人终生发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力。文化基础又包括人文底蕴和科学精神，可见两者需要紧密结合。STEAM教育融合了科学、技术、工程、艺术和数学这五科，是一种全新的教育理念，突破了固有的学科界限，强调融合，以体验和实践为重点方式，旨在促进学生创新能力的发展，具有综合性、情境性、实践性、合作性、艺术性的特征。[5]对于培养学生核心素养的发展，有着不可替代的作用。

蒙古族文化是蒙古族群体在社会历史实践过程中创造的物质财富和精神财富的总和，包括特有的生产生活方式、宗教信仰、艺术风格等。[6]蒙古族独特的饮食文化、服饰文化、器具文化等承载了丰富的學科知识。本文以蒙古族传统饮食文化马奶酒的生产为例，融合STEAM教育理念，探讨将少数民族文化与学科知识相结合的STEAM活动的开发。

二、蒙古族传统饮食文化马奶酒简介

马奶酒在中国有着悠久历史，早在两千多年前，马奶酒在我国西汉中原地区就有一定流传。经历代传承，蒙元时期迎来了马奶酒制作技艺的巅峰，喝马奶酒的习惯及其相关习俗被草原牧民们传承下来。[7]在元代，马奶酒主要是作为祭品出现，而且是饮料类祭品中最重要的一种，可以分别用于祭天、祭祖和祭神。[8]由此可见，随着马奶酒的传承和发展，其不光是人们的饮品，更是一种传统民族文化。与此同时马奶酒中富含了大量的营养成分，具备一定的食疗功效。马奶酒中含有大量的酵母和有机酸，能增进食欲，有促进消化的功效。[9]除此以外马奶酒中还富含大量的微量元素以及糖、蛋白类、脂肪等有益物质，帮助人体增强免疫力，治疗贫血症。[10]而马奶酒的制作有两种方法：撞击发酵法和蒸馏法。牧民在打猎或者迁徙时，会将新鲜的马奶放到皮囊中，骑马颠簸，马奶在皮囊中发生震荡，从而变热发酵成为了奶酒。于是牧民想出了用撞击发酵法制作马奶酒的完整流程：将新鲜的马奶装入皮囊或木桶中，用木棒不断搅动，使马奶变热发酵并分离，奶渣沉下来，上面的就是马奶酒。但是这样制得的马奶酒度数较低。可用蒸馏法制作48度的高度马奶酒，将已发酵的马奶倒人锅中加热，上面扣一个没有底子的木桶，木桶上面放一个装满凉水的盆子，盆子连接着竹竿，竹竿下放一个盛接奶酒的容器。把锅下面的柴火堆点燃后，锅中的奶酒受热逐渐蒸发，蒸汽上升遇冷凝结，会顺着竹竿滴人容器内，得到奶酒，见图1。蒸馏的次数越多，马奶酒酒精度越高。[11]

三、基于马奶酒的STEAM活动设计

1．活动选题

2016年教育部颁布的《中国学生发展核心素养》明确了学生的人文底蕴素养，要求在教学中高度重视中华优秀传统文化的传承和发展。[12]教师们应将优秀的传统文化作为课程资源合理开发和利用，从而提高学生的文化自信，促进核心素养的发展。马奶酒不仅是蒙古族传统饮品，更是我国优秀的传统文化，其生产过程蕴含了化学、物理、生物等多学科知识。让学生以小组合作的方式体验生产马奶酒的两种技术方式，将实际生产装置与实验室仪器进行联系，从而提高学生解决真实情境问题的思维，促进学生模型认知核心素养的发展。通过酒精度的测定，马奶酒产率等数学问题，促进学生数学思维的发展。更要引导学生对目前酗酒、酒驾等社会问题反思，培养学生的社会责任感。”马奶酒的生产过程体现了科学、技术、工程、艺术、数学这五个方面的融合，也是对学生渗透文化自信教育的良好素材。

本次STEAM活动将蒙古族传统饮食文化马奶酒融人其中，核心知识主要包括高中化学蒸馏操作、影响化学反应速率的因素、高中物理中能量守恒、马奶酒沸点等相关知识，同时也整合了生物、数学、生产奶酒技术、艺术等学科知识。本次活动在科学、技术、工程、艺术、数学五个维度的知识分布见表1。

2．活动目标

在科学层面上，熟悉化学学科蒸馏法分离和提纯液态有机化合物实验操作，复习溶液、化学物质与健康以及影响化学反应速率因素等相关内容。同时又整合生物学科中酵母菌的繁殖、呼吸作用；物理学科中能量守恒、沸点等知识。对马奶酒的生产有全面认识。

在技术层面上，依据科学原理设计酿制马奶酒流程，形成工程设计理念。将酿酒装置和化学实验仪器装置相对应，发展“模型认知”核心素养。[13]

在工程层面上，体验撞击发酵和蒸馏制备马奶酒。通过小组内部的有效组织和沟通，掌握两种技术手段的优缺点，结合环境的特殊性条件，筛选优化技术手段。

在艺术层面上，了解我国源远流长的酒文化并学习与酒相关的诗句，对酒驾、酗酒等社会问题进行反思，发展“社会责任”核心素养。

在数学层面上，学习酒精度测定、产率计算等问题，运用数学思维去解决实际问题。

3．活动设计

依据活动目标，按照STEAM教育理念设计的马奶酒生产活动流程。

（1）创设情境，激发兴趣

【教师】我国酒文化源远流长，自古以来就有颂扬马奶酒的诗句：乳香回味长，酒洌豪气荡。一碗大漠男儿情，欢绕篝火唱。甘甜人绵柔，精T成陈酿。两碗草原女儿娇，不把须眉让。展示图片并播放制作马奶酒的视频，讲解马奶酒中所富含的大量营养物质。

【学生】跟随教师感受我国源远流长的酒文化，并且思考奶酒中主要富含哪些营养物质？有什么功效？

【教师】整理归纳马奶酒中主要的营养物质及其主要作用，见表2。

设计意图：激发学生学习的兴趣，深入了解整个活动流程，引用我国颂扬马奶酒的诗句，激发学生的民族自豪感。体现STEAM教育的情境性。

（2）小组合作，明确方案

【教师】结合实际生活生产马奶酒的过程，尝试用实验室的化学仪器自己制作马奶酒。引导学生分小组合作，明确生产马奶酒的大致流程，找出所需要的仪器。同学们来分析制作马奶酒的原理，思考可以用实验室的哪些仪器替代实际生产马奶酒的装置呢？

【学生】思考实验室替代的仪器装置，并进行整理归纳。实际生产的装置包括了木棒、铁锅、“灶火”、冷却水盆、竹竿和酒桶，可以对照实验室的化学蒸馏装置，具体包括：玻璃棒、蒸馏烧瓶、酒精灯、冷凝管、温度计、牛角管、锥形瓶等。还包括称量仪器以及酒精测量仪等工具。

【教师】整理归纳实际生产装置与化学蒸馏装置，[14]如表3所示。

设计意图：通过实际生产马奶酒的流程，对实验室生产马奶酒的操作进行深入思考，联系已有化学实验知识做出合理的设计，将两套装置相对照，培养学生的“模型认知”能力，为后续学习做铺垫。符合STEAM教育的驱动性。

（3）知识迁移，实验实施

【教师】提供制作马奶酒的原料以及器材，明确制作马奶酒的大致流程，要求学生进行仪器组装。提示操作过程的注意事项，并且强调实验过程的记录。

【学生】根据马奶酒生产原理，使用給定的仪器和原料，完成整个活动。轻嗅发酵马奶的味道，切实感受生物学科中酵母菌的呼吸作用。体会撞击发酵法和蒸馏法生产出的马奶酒有何差别？在撞击发酵制作马奶酒时，触摸玻璃杯壁温度的变化，感受物理学中的能量守恒，明确撞击速度和反应速度的关系，巩固化学学科影响反应速率的因素等知识。在进行蒸馏生产马奶酒时，及时观察温度计的变化，记录马奶酒的沸点。

【教师】总结生产马奶酒过程中所涉及到的知识点。

①酵母菌的呼吸作用

有氧呼吸：C6H12O6+6O2->6CO2+6H2O+大量能量

无氧呼吸C6H12O6->2C2H5OH+2CO2+少量能量

②撞击发酵和蒸馏操作

撞击发酵法对温度的要求较高，温度太低会导致酵母菌活力不足、发酵不彻底，温度过高则会导致酵母菌大量死亡。实验室采用撞击发酵法制取马奶酒成功率过低。蒸馏操作时需要注意：在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止暴沸；温度计水银球的位置应与支管口下端位于同一水平线；蒸馏烧瓶中所盛放的马奶不能超过其容积的2/3，也不能少于1/3；冷凝管中冷却水从下口进，上口出；加热温度不能超过马奶的沸点。

③生产马奶酒中主要影响反应速率的因素

温度：只要升高温度，反应物分子获得能量，使一部分原来能量较低分子变成活化分子，增加了活化分子的百分数，使得有效碰撞次数增多，故反应速率加大（主要原因）。当然，由于温度升高，使分子运动速率加快，单位时间内反应物分子碰撞次数增多。反应也会相应加快（次要原因）。

④能量守恒

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。撞击发酵法中，人施加的动能转化为烧杯的内能。

⑤温度计的使用

使用前，应观察它的量程和最小刻度值；使用时，温度计玻璃泡要全部浸入马奶中，不要碰到容器底或容器壁；待温度计示数稳定后再读数；读数时，玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平。

设计意图：学生深刻体会自己动手操作的成就感，体会化学之美、创作之美，感受化学与生活的紧密联系。活动过程充分整合化学、物理、生物等学科知识，体现了STEAM的跨学科教育理念。

（4）成果展示，总结提升

【教师】带领学生展示自己的制作成品，品尝自己动手生产的马奶酒的味道，小组之间进行点评，培养学生的鉴别能力。引导学生对当今的酒驾、酗酒等社会问题进行反思。带领学生设计禁止过量饮酒的标语。如：美酒虽好，切勿贪杯。

【学生】展示自己的制作成果，测定自己小组制作马奶酒的酒精度，并计算产率。提升数学思维以及数学应用能力。每小组派代表分享自己组的实验操作，依据操作过程，优化设计方案。探讨撞击发酵法和蒸馏法生产马奶酒的差异。掌握两种技术手段的优缺点，结合环境的特殊性条件，筛选优化技术手段，思考提高马奶酒酒精度的措施。

【教师】概括归纳。

①酒驾检测乙醇的原理

重铬酸钾能被乙醇还原而变色，+6价铬能被酒精蒸气还原为+3价铬，颜色发生变化，铬离子由橙黄变灰绿，可以判断司机是否酒后驾车，发生的化学反应如下：

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

②可以通过增加蒸馏的次数提高马奶酒的酒精度

设计意图：通过结合STEAM理念教学，进一步发展学生解决综合实验的能力。提高学生的跨学科知识，促进学生对当今社会酒后驾车现象的反思，培养学生的社会责任感。

四、讨论

《普通高中课程方案（2017年版）》规定课程内容应遵循思想性等基本原则，即提升道德修养，有机融人中华优秀传统文化、社会主义先进文化等教育，充分体现中国特色，使学生坚定文化自信，引导学生形成正确的人生观、价值观。[15]在漫长的历史发展过程中，中华优秀传统文化与少数民族文化相互交流，相互影响，已经形成“你中有我，我中有你”的关系。中华传统文化是各民族文化的统一体，每一个民族文化又是对中华文化的补充，没有各民族文化也就没有中华文化。然而随着我国的现代化进程不断加快，对于少数民族中的优秀传统文化造成了巨大的冲击。如何能够在现代化进程中对少数民族的文化进行传承和发展已经成为亟待解决的问题之一。[16]在少数民族地区将民族文化以情境素材或以问题导人等方式应用于课堂教学，不仅能够使学生在真实的情境下学习，从科学、技术、工程的角度理解学科知识，更能够唤醒学生的民族认同感，开发体现地区特色的课程资源，促进当地学生对本民族文化的理解和传承。STEAM教育活动强调跨学科知识交叉，让学生自己动手真实体验技术工藝，以小组合作的形式完成知识的学习。少数民族的饮食文化、工艺技术、日常用具等都是STEAM教育活动的有效载体。将少数民族文化与STEAM活动相融合，打造多层次，满足学生个性发展的中学化学课堂，使得学生能够建立起学科知识与生活经验之间的联系，增强学生的民族自豪感。将结合少数民族文化的STEAM活动应用于中学教学的过程中，前提是正确理解民族文化的地位与价值，不可舍本逐末，放弃对学科知识的学习。应将民族文化与STEAM活动进行有机融合，使学生在二者的融合中加深对知识的理解，丰富视野，促进少数民族文化的传承和发展。融合少数民族文化的STEAM教育活动，不仅符合新课标的要求，更为当前的中学课堂注入了新的活力。

参考文献

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[2]中华人民共和国教育部，普通高中生物学课程标准（2017年版）[s]．北京：人民教育出版社，2018.

[3]中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准（2017年版）[s]．北京：人民教育出版社，2018．

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