1.3發(fā)酵工程及其應用教學設計-2024-2025學年高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：發(fā)酵工程及其應用

2.教學年級和班級：高二（1）班

3.授課時間：2024年5月10日星期三下午第三節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.科學思維：通過發(fā)酵工程實例，培養(yǎng)學生運用科學方法分析問題的能力，理解科學探究的嚴謹性和邏輯性。

2.科學探究：引導學生通過實驗探究發(fā)酵過程，培養(yǎng)觀察、記錄、分析數(shù)據(jù)的能力，提高實驗操作技能。

3.生命觀念：使學生理解微生物在自然界和人類生活中的重要作用，形成對生命現(xiàn)象的尊重和關注。

4.實踐應用：讓學生認識到發(fā)酵技術在食品、醫(yī)藥等領域的應用，激發(fā)學生對生物技術的興趣和創(chuàng)新能力。重點難點及解決辦法重點：

1.發(fā)酵過程的基本原理：重點理解微生物的生長、代謝和發(fā)酵條件，以及發(fā)酵過程中物質和能量轉化的原理。

2.發(fā)酵技術的應用：重點掌握發(fā)酵技術在食品、醫(yī)藥、化工等領域的具體應用實例。

難點：

1.發(fā)酵條件的控制：難點在于理解發(fā)酵過程中pH、溫度、氧氣等條件的控制對發(fā)酵效果的影響。

2.發(fā)酵過程的安全性問題：難點在于識別發(fā)酵過程中可能出現(xiàn)的污染和安全隱患，以及相應的預防和處理措施。

解決辦法：

1.通過實例分析和實驗演示，幫助學生理解發(fā)酵原理。

2.組織學生進行小組討論，共同探討發(fā)酵條件控制的方法。

3.結合實際案例，引導學生分析發(fā)酵過程中的安全問題，并學習相應的解決策略。教學方法與策略1.采用講授法結合案例研究，詳細介紹發(fā)酵工程的基本原理和應用實例，提高學生對理論知識的理解。

2.設計實驗活動，讓學生親自動手進行簡單的發(fā)酵實驗，如制作酸奶或酒，以增強實踐操作技能。

3.引入角色扮演，讓學生扮演微生物學家，模擬發(fā)酵過程，加深對發(fā)酵工程概念的理解。

4.利用多媒體資源，如視頻、動畫等，展示發(fā)酵過程中的復雜反應，幫助學生直觀理解抽象概念。

5.組織小組討論，鼓勵學生分享自己的實驗觀察和思考，促進知識的交流和深化。教學流程一、導入新課（用時5分鐘）

詳細內容：

1.展示發(fā)酵產(chǎn)品的圖片，如酸奶、啤酒、醬油等，引起學生的興趣。

2.提問：同學們在生活中都見過哪些發(fā)酵產(chǎn)品？它們是如何制作的？

3.引導學生思考發(fā)酵在人類生活中的重要性，引出本節(jié)課的主題——發(fā)酵工程及其應用。

二、新課講授（用時15分鐘）

1.講授發(fā)酵工程的基本概念和原理，介紹微生物在發(fā)酵過程中的作用。

-分析微生物的生長、代謝和發(fā)酵條件。

-解釋發(fā)酵過程中物質和能量轉化的原理。

2.講解發(fā)酵技術在食品、醫(yī)藥、化工等領域的應用實例。

-通過具體案例，展示發(fā)酵技術在食品加工中的應用，如釀酒、制醋等。

-介紹發(fā)酵技術在醫(yī)藥領域的應用，如抗生素、疫苗的制備。

-分析發(fā)酵技術在化工領域的應用，如生物柴油、生物塑料的生產(chǎn)。

3.講解發(fā)酵過程中的安全問題及預防措施。

-分析發(fā)酵過程中可能出現(xiàn)的污染和安全隱患。

-介紹預防和處理發(fā)酵過程中安全問題的方法。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.學生分組進行簡單的發(fā)酵實驗，如制作酸奶。

-學生按照實驗步驟操作，觀察發(fā)酵過程的變化。

-教師巡回指導，解答學生在實驗過程中遇到的問題。

2.角色扮演活動，讓學生扮演微生物學家，模擬發(fā)酵過程。

-學生分組討論，確定實驗方案，如發(fā)酵條件的選擇、發(fā)酵過程的監(jiān)控等。

-學生展示實驗成果，分享實驗心得。

3.利用多媒體資源，展示發(fā)酵過程中的復雜反應。

-教師播放相關視頻、動畫，幫助學生直觀理解發(fā)酵過程中的反應機制。

四、學生小組討論（用時10分鐘）

1.學生分享自己在實踐活動中的觀察和發(fā)現(xiàn)。

-例如：觀察酸奶發(fā)酵過程中酸度變化、氣泡產(chǎn)生等現(xiàn)象。

2.學生討論發(fā)酵條件對發(fā)酵效果的影響。

-例如：探討溫度、pH、氧氣等條件對釀酒過程中酒精產(chǎn)量的影響。

3.學生分析發(fā)酵過程中的安全問題及預防措施。

-例如：討論發(fā)酵過程中可能出現(xiàn)的細菌污染、有毒物質產(chǎn)生等問題，以及相應的預防措施。

五、總結回顧（用時5分鐘）

內容：

1.回顧本節(jié)課的重點內容，如發(fā)酵工程的基本原理、發(fā)酵技術的應用等。

2.強調發(fā)酵過程中的安全問題及預防措施的重要性。

3.鼓勵學生在生活中關注發(fā)酵現(xiàn)象，提高對發(fā)酵技術的認識和應用能力。

整個教學流程用時45分鐘，各個環(huán)節(jié)具體分析和舉例如下：

1.導入新課：通過圖片和提問，激發(fā)學生對發(fā)酵現(xiàn)象的興趣，為后續(xù)學習奠定基礎。

2.新課講授：通過講解和案例分析，幫助學生理解發(fā)酵工程的原理和應用，突出重點。

3.實踐活動：通過實驗和角色扮演，讓學生親身體驗發(fā)酵過程，增強實踐操作技能，突破難點。

4.學生小組討論：通過分享觀察、分析問題和討論解決方案，培養(yǎng)學生的科學思維和團隊合作能力。

5.總結回顧：回顧本節(jié)課的重點內容，強調安全意識，提高學生對發(fā)酵技術的認識。教學資源拓展1.拓展資源：

-發(fā)酵工程的歷史與發(fā)展：介紹發(fā)酵技術的起源，以及從傳統(tǒng)發(fā)酵到現(xiàn)代發(fā)酵工程的發(fā)展歷程。

-發(fā)酵微生物的種類與特性：詳細列出常見的發(fā)酵微生物，如酵母、細菌、真菌等，及其在發(fā)酵過程中的作用。

-發(fā)酵技術在食品工業(yè)中的應用：探討發(fā)酵技術在奶酪、醬油、酸奶等食品生產(chǎn)中的應用實例。

-發(fā)酵技術在醫(yī)藥領域的應用：介紹發(fā)酵技術在抗生素、疫苗等醫(yī)藥產(chǎn)品制備中的應用。

-發(fā)酵技術在環(huán)境保護中的應用：闡述發(fā)酵技術在有機廢物處理、廢水處理等環(huán)境保護領域的作用。

2.拓展建議：

-閱讀相關書籍：《微生物發(fā)酵技術》、《發(fā)酵工程原理與應用》等，以深入了解發(fā)酵工程的理論和實踐。

-觀看科普視頻：通過在線平臺或圖書館資源，觀看關于發(fā)酵工程和微生物學的科普視頻，增強直觀認識。

-參與實踐活動：組織學生參觀食品加工廠或生物技術實驗室，實地了解發(fā)酵工程的實際應用。

-進行科學探究：引導學生設計簡單的發(fā)酵實驗，如自制酸奶或酒，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)科學探究能力。

-分析案例分析：讓學生分析實際發(fā)酵工程案例，如某品牌啤酒的發(fā)酵過程，探討技術改進和成本控制。

-組織小組討論：讓學生就發(fā)酵技術在食品安全、環(huán)境保護等方面的應用展開討論，培養(yǎng)學生的批判性思維。

-制作研究報告：要求學生選擇一個與發(fā)酵工程相關的主題，進行深入研究，并撰寫研究報告，提高研究能力。教學評價1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，檢驗學生對發(fā)酵工程基本概念、原理和應用的理解程度。例如，提問學生關于微生物在發(fā)酵過程中作用的細節(jié)，或者發(fā)酵條件對發(fā)酵效果的影響。

-觀察：在實驗操作和角色扮演活動中，觀察學生的參與度、實驗技能和團隊合作能力。

-測試：設計小測驗或隨堂練習，評估學生對知識點的掌握情況。測試可以包括選擇題、填空題和簡答題，內容涵蓋發(fā)酵工程的基本概念、微生物特性、發(fā)酵條件等。

-反饋：對于學生的回答和表現(xiàn)，給予及時的正面反饋或必要的指導，幫助學生糾正錯誤，加深理解。

2.作業(yè)評價：

-實驗報告：對于學生完成的發(fā)酵實驗報告，進行詳細批改，包括實驗步驟的準確性、數(shù)據(jù)分析的合理性、結論的明確性等。

-研究報告：對于學生選擇的主題研究，評估其研究方法的科學性、資料的完整性、結論的創(chuàng)新性。

-小組討論總結：檢查學生的討論記錄和總結報告，評價其在小組討論中的貢獻，如提出問題、分析問題、解決問題等能力。

-作業(yè)反饋：及時將批改后的作業(yè)反饋給學生，指出優(yōu)點和不足，提出改進建議。

3.形成性評價：

-學生自評：鼓勵學生對自己的學習過程進行反思，包括學習態(tài)度、學習方法和學習成果。

-同伴互評：組織學生進行同伴互評，讓學生互相學習，共同進步。

-教師評價：教師根據(jù)學生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況和測試成績，綜合評價學生的學習效果。

4.總結性評價：

-期末考試：通過期末考試，全面評估學生對發(fā)酵工程知識的掌握程度，包括理論知識和實踐技能。

-作品展示：對于實踐活動，如實驗報告、研究項目等，組織學生進行成果展示，評價其實際操作能力和創(chuàng)新思維。

5.評價工具和方法：

-評價工具：使用評分表、評價量表等工具，對學生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)和項目進行量化評價。

-評價方法：結合多種評價方法，如觀察、測試、訪談、作品展示等，全面評估學生的學習成果。典型例題講解1.例題：

微生物發(fā)酵過程中，酵母菌在釀酒過程中起到了關鍵作用。請分析酵母菌在釀酒過程中的代謝過程，并說明其產(chǎn)生的關鍵產(chǎn)物。

答案：

酵母菌在釀酒過程中的代謝過程主要包括糖酵解、乙醛發(fā)酵和酒精發(fā)酵三個階段。首先，酵母菌通過糖酵解將葡萄糖分解為丙酮酸，同時產(chǎn)生少量的ATP和NADH。接著，丙酮酸在無氧條件下被還原為乙醛，并產(chǎn)生NAD+。最后，乙醛在酒精發(fā)酵過程中被還原為乙醇，同時產(chǎn)生二氧化碳。關鍵產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳。

2.例題：

在醬油制作過程中，曲霉的作用是什么？請簡述曲霉在醬油發(fā)酵過程中的代謝過程。

答案：

曲霉在醬油制作過程中起到糖化和發(fā)酵的作用。曲霉首先將大豆中的蛋白質和淀粉分解為氨基酸和糖類，這一過程稱為糖化。然后，曲霉將糖類轉化為有機酸、醇類和酯類等風味物質，這一過程稱為發(fā)酵。曲霉的代謝過程包括蛋白質分解、淀粉分解、糖化、發(fā)酵等步驟。

3.例題：

請解釋在酸奶制作過程中，乳酸菌是如何產(chǎn)生乳酸的？這對酸奶的品質有何影響？

答案：

在酸奶制作過程中，乳酸菌通過乳酸發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。乳酸菌將乳糖分解為乳酸，同時產(chǎn)生少量的二氧化碳。乳酸的產(chǎn)生降低了酸奶的pH值，使酸奶呈現(xiàn)出酸味。乳酸的存在有助于酸奶的保鮮，同時賦予酸奶獨特的口感和風味。

4.例題：

在生物柴油的生產(chǎn)過程中，酵母菌起到了什么作用？請簡述酵母菌在生物柴油生產(chǎn)中的代謝過程。

答案：

在生物柴油的生產(chǎn)過程中，酵母菌將植物油或動物脂肪中的甘油三酯轉化為脂肪酸甲酯，即生物柴油。酵母菌的代謝過程包括酯化反應和醇解反應。首先，酵母菌將甘油三酯分解為甘油和脂肪酸，然后甘油與甲醇發(fā)生酯化反應生成脂肪酸甲酯。

5.例題：

請分析在廢水處理過程中，微生物發(fā)酵技術的作用及其原理。

答案：

在廢水處理過程中，微生物發(fā)酵技術主要利用微生物的代謝活動來降解有機污染物。微生物通過酶的作用，將復雜的有機物分解為簡單的無機物，如二氧化碳、水、硝酸鹽、硫酸鹽等。發(fā)酵技術的原理包括好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。好氧發(fā)酵在有氧條件下進行，微生物利用有機物作為碳源和能源，將其分解為二氧化碳和水。厭氧發(fā)酵在無氧條件下進行，微生物將有機物分解為甲烷、二氧化碳和水。板書設計①發(fā)酵工程概述

-發(fā)酵工程定義

-發(fā)酵工程的重要性

-發(fā)酵工程的應用領域

②發(fā)酵微生物

-微生物種類：酵母、細菌、真菌

-微生物特性：生長、代謝、繁殖

-微生物在發(fā)酵中的作用

③發(fā)酵條件

-溫度：最適溫度、溫度范圍

-pH值：最適pH、pH范圍

-氧氣：需氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵

-酶：催化作用、酶的種類

④發(fā)酵技術

-發(fā)酵過程：糖化、發(fā)