2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3-1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教材分析2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3-1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)，本章節(jié)以發(fā)酵工程的基本原理和應(yīng)用為主線，結(jié)合實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生了解微生物發(fā)酵在生產(chǎn)生活中的重要作用，掌握發(fā)酵工程的原理、方法和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密相連，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、生物技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。學(xué)生將通過探究發(fā)酵工程原理，提升觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作技能和問題解決能力。同時(shí)，通過分析發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和環(huán)境保護(hù)意識(shí)，增強(qiáng)對(duì)生物技術(shù)的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①發(fā)酵工程的定義和基本原理，包括酶的作用、發(fā)酵過程的基本步驟和影響因素。

②發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例，如釀酒、酸奶制作、抗生素生產(chǎn)等。

③發(fā)酵工程中的無菌操作和實(shí)驗(yàn)室安全管理知識(shí)。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解微生物發(fā)酵過程中酶的催化作用和發(fā)酵條件的調(diào)控。

②分析發(fā)酵過程中可能出現(xiàn)的污染問題和解決方法。

③將發(fā)酵工程的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中的問題解決和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：通過系統(tǒng)講解發(fā)酵工程的原理和應(yīng)用，幫助學(xué)生建立知識(shí)框架。

2.討論法：組織學(xué)生圍繞發(fā)酵工程的實(shí)際案例進(jìn)行討論，激發(fā)思維和批判性思考。

3.實(shí)驗(yàn)法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。

教學(xué)手段：

1.多媒體教學(xué)：使用PPT展示發(fā)酵工程的圖片和視頻，增強(qiáng)直觀感受。

2.網(wǎng)絡(luò)資源：利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供相關(guān)的教學(xué)視頻和資料，拓展學(xué)習(xí)資源。

3.互動(dòng)軟件：通過在線教學(xué)平臺(tái)或移動(dòng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)和課后復(fù)習(xí)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程及其應(yīng)用的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們?cè)谌粘Ｉ钪杏袥]有遇到過需要發(fā)酵的過程？比如釀酒、酸奶制作等。”

展示一些關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵食品的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受發(fā)酵的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹發(fā)酵工程的基本概念和它在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.發(fā)酵工程基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解發(fā)酵工程的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)，如微生物、酶、培養(yǎng)基等。

詳細(xì)介紹發(fā)酵工程的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解發(fā)酵過程。

3.發(fā)酵工程案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解發(fā)酵工程的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的發(fā)酵工程案例進(jìn)行分析，如抗生素生產(chǎn)、生物燃料等。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解發(fā)酵工程在現(xiàn)代社會(huì)中的作用。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用發(fā)酵工程解決實(shí)際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與發(fā)酵工程相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如“如何提高發(fā)酵效率”或“發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用”。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)發(fā)酵工程的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)發(fā)酵工程的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括發(fā)酵工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)發(fā)酵工程在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用發(fā)酵工程。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于發(fā)酵工程在某個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。

7.課后反思與拓展（5分鐘）

目標(biāo)：幫助學(xué)生形成對(duì)發(fā)酵工程持續(xù)的興趣，并提供進(jìn)一步學(xué)習(xí)的資源。

過程：

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課后反思，思考自己在學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足。

提供一些與發(fā)酵工程相關(guān)的課外閱讀材料或在線資源，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和拓展。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-發(fā)酵工程的歷史發(fā)展：介紹發(fā)酵工程的歷史背景，從古代的發(fā)酵技術(shù)到現(xiàn)代的生物工程，展示發(fā)酵技術(shù)在人類文明進(jìn)步中的作用。

-發(fā)酵微生物的種類與特性：介紹不同類型的發(fā)酵微生物，如酵母、細(xì)菌、放線菌等，以及它們的特性和在發(fā)酵過程中的作用。

-發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域：詳細(xì)探討發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如啤酒釀造、抗生素生產(chǎn)、生物燃料等。

-發(fā)酵工程的技術(shù)創(chuàng)新：介紹發(fā)酵工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法，如基因工程菌的構(gòu)建、發(fā)酵過程優(yōu)化等。

-發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制：講解發(fā)酵產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要性，包括發(fā)酵過程中的監(jiān)測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：《發(fā)酵工程原理與應(yīng)用》、《現(xiàn)代生物技術(shù)》等，深入了解發(fā)酵工程的理論和實(shí)踐。

-觀看教育視頻：推薦觀看有關(guān)發(fā)酵工程的科普視頻，如“發(fā)酵工程入門”、“微生物發(fā)酵技術(shù)”等，以直觀的方式學(xué)習(xí)發(fā)酵工程。

-參觀實(shí)驗(yàn)室：組織學(xué)生參觀生物工程實(shí)驗(yàn)室，實(shí)地了解發(fā)酵工程的操作流程和設(shè)備。

-實(shí)踐操作：鼓勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，親自動(dòng)手操作，加深對(duì)發(fā)酵工程原理的理解。

-小組研究項(xiàng)目：引導(dǎo)學(xué)生選擇一個(gè)與發(fā)酵工程相關(guān)的課題，進(jìn)行小組研究，如“發(fā)酵過程中溫度控制對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響”。

-網(wǎng)絡(luò)資源搜索：指導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源搜索發(fā)酵工程的相關(guān)信息，如學(xué)術(shù)論文、行業(yè)報(bào)告等，拓寬知識(shí)面。

-學(xué)術(shù)討論：組織學(xué)生參與學(xué)術(shù)討論會(huì)，與其他學(xué)生和教師交流發(fā)酵工程的知識(shí)和見解。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)基于發(fā)酵工程的應(yīng)用項(xiàng)目，如開發(fā)新型發(fā)酵產(chǎn)品或改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)酵工藝。典型例題講解1.例題：

酵母菌在釀酒過程中，其發(fā)酵條件包括哪些？請(qǐng)簡(jiǎn)述這些條件對(duì)釀酒過程的影響。

答案：

酵母菌的發(fā)酵條件主要包括溫度、pH值、氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。溫度對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)和發(fā)酵活性有顯著影響，一般在20-30℃之間最為適宜。pH值對(duì)酵母菌的生長(zhǎng)和代謝有重要作用，最適宜的pH值為4.5-5.5。氧氣對(duì)酵母菌的發(fā)酵過程有抑制作用，因此在發(fā)酵初期需要保持無氧環(huán)境，而在發(fā)酵后期則需要適量的氧氣。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括碳源、氮源、礦物質(zhì)等，它們是酵母菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的基礎(chǔ)。

2.例題：

在生產(chǎn)酸奶的過程中，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸對(duì)酸奶的品質(zhì)有何影響？

答案：

乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸對(duì)酸奶的品質(zhì)有以下幾個(gè)影響：首先，乳酸可以降低酸奶的pH值，使其口感更酸，有利于消化；其次，乳酸可以抑制有害微生物的生長(zhǎng)，提高酸奶的保質(zhì)期；最后，乳酸發(fā)酵過程中產(chǎn)生的風(fēng)味物質(zhì)，如丁酸、乙醛等，可以增加酸奶的風(fēng)味。

3.例題：

解釋為什么在發(fā)酵過程中需要控制發(fā)酵溫度？

答案：

發(fā)酵過程中需要控制發(fā)酵溫度，因?yàn)闇囟戎苯佑绊懳⑸锏纳L(zhǎng)和代謝。過高或過低的溫度都會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵活性，甚至導(dǎo)致微生物死亡。因此，控制發(fā)酵溫度可以保證發(fā)酵過程的順利進(jìn)行，提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

4.例題：

在生產(chǎn)抗生素的過程中，發(fā)酵過程中如何控制pH值？

答案：

在生產(chǎn)抗生素的過程中，控制pH值是保證發(fā)酵效果的關(guān)鍵。一般而言，pH值應(yīng)控制在6.5-7.5之間。為了控制pH值，可以在發(fā)酵過程中添加適量的酸或堿，如硫酸、氫氧化鈉等。同時(shí)，定期監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的pH值，確保其保持在適宜范圍內(nèi)。

5.例題：

發(fā)酵過程中，如何避免雜菌污染？

答案：

為了避免雜菌污染，可以采取以下措施：首先，嚴(yán)格的無菌操作，如使用無菌設(shè)備、消毒雙手等；其次，對(duì)發(fā)酵原料和培養(yǎng)基進(jìn)行消毒處理；再次，保持發(fā)酵環(huán)境的清潔衛(wèi)生，如定期清潔發(fā)酵罐、通風(fēng)換氣等；最后，使用抗生素或生物素等抑制雜菌生長(zhǎng)的藥物。通過這些措施，可以有效降低雜菌污染的風(fēng)險(xiǎn)，保證發(fā)酵過程的順利進(jìn)行。板書設(shè)計(jì)1.本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

①發(fā)酵工程的定義與分類

②發(fā)酵微生物的種類與特性

③發(fā)酵過程的基本原理

④發(fā)酵條件的控制

⑤發(fā)酵工程的應(yīng)用領(lǐng)域

2.關(guān)鍵詞：

①發(fā)酵

②微生物

③酶

④培養(yǎng)基

⑤無菌操作

⑥發(fā)酵條件

3.重點(diǎn)詞句：

①發(fā)酵工程：利用