1.3发酵工程及应用教学设计第一课时-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

1.3发酵工程及应用教学设计第一课时-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容是发酵工程及应用，属于人教版（2019）选择性必修3生物教材的第三章第一节。具体内容包括：

1.发酵工程的定义、发展历程及其应用领域。

2.发酵工程的基本过程，包括微生物的筛选、培养、代谢产物的提取等。

3.发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用。

4.发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战。

教学内容与学生已有知识的联系主要体现在：

1.学生已经掌握了微生物学的基本知识，为本节课的内容奠定了基础。

2.学生对食品、医药等领域的应用有所了解，可以更好地理解发酵工程的应用价值。

3.通过本节课的学习，学生可以加深对微生物工程技术的认识，为后续学习打下基础。二、教学目标1.知识与技能：通过本节课的学习，学生能够理解发酵工程的定义、发展历程及其应用领域，掌握发酵工程的基本过程，了解发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用，以及发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战。

2.过程与方法：通过案例分析、小组讨论等教学方法，培养学生分析和解决问题的能力，提高学生的实践操作能力。

3.情感态度与价值观：通过本节课的学习，使学生认识到发酵工程在人类生活中的重要作用，培养学生的科学素养和创新意识，激发学生对生物科技的兴趣。

4.教学重点：发酵工程的定义、发展历程及其应用领域，发酵工程的基本过程。

5.教学难点：发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用，发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战。三、教学难点与重点1.教学重点

（1）发酵工程的定义、发展历程及其应用领域：通过学习，学生能够理解发酵工程的定义，即利用微生物的代谢活动生产人类所需的产品。了解发酵工程的发展历程，从最初的天然发酵到现代的工业化生产。掌握发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用，如酸奶、啤酒、抗生素、氨基酸等的生产。

（2）发酵工程的基本过程：学生需要掌握微生物的筛选、培养、代谢产物的提取等基本过程。例如，通过筛选具有特定代谢产物的微生物菌株，进行培养扩大其数量，最后提取出所需的代谢产物。

（3）发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战：学生需要了解发酵工程对人类生活的积极影响，如提供食品、药品等。同时，也要认识到发酵工程面临的挑战，如微生物的耐药性、环境污染等。

2.教学难点

（1）发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用：这部分内容较为复杂，涉及到多个行业和产品。学生需要通过案例分析、小组讨论等方法，深入理解发酵工程在不同领域的应用。

（2）发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战：这部分内容较为抽象，学生需要通过实例，如抗生素的滥用导致的耐药性问题，理解发酵工程面临的挑战。

（3）微生物的筛选、培养、代谢产物的提取等基本过程：这部分内容需要学生具备一定的实验操作能力。教师可以通过实验教学，帮助学生掌握这些基本过程。

（4）发酵工程的定义和发展历程：这部分内容较为抽象，学生需要通过实例，如酸奶、啤酒的生产，理解发酵工程的定义和发展历程。四、教学方法与策略（1）讲授与讨论相结合：在讲解发酵工程的定义、发展历程及其应用领域时，采用讲授法，使学生对基本概念有清晰的认识。在讲解发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用时，采用讨论法，鼓励学生分享自己的观点，并通过小组讨论加深对知识的理解。

（2）案例研究与项目导向学习：选择具有代表性的发酵工程案例，如酸奶、啤酒、抗生素等的生产，引导学生分析案例中的关键环节和问题解决方法。通过项目导向学习，让学生分组设计一个简单的发酵工程方案，培养学生的实践能力和团队合作精神。

（3）角色扮演与实验教学：在讲解发酵工程的基本过程时，采用角色扮演法，让学生分别扮演筛选、培养、提取等不同角色，增强学生的参与感和实践能力。同时，进行实验教学，让学生亲自动手操作，如微生物的筛选、培养等，加深对知识的理解。

（4）多媒体资源的使用：利用PPT、视频等教学媒体，展示发酵工程的图片、动画和案例，提高学生的学习兴趣和直观感受。利用在线工具，如虚拟实验室、在线讨论区等，为学生提供更多的学习资源和交流平台。

2.教学活动设计

（1）课堂讲授与讨论：在讲解发酵工程的定义、发展历程及其应用领域时，采用讲授法，使学生对基本概念有清晰的认识。在讲解发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用时，采用讨论法，鼓励学生分享自己的观点，并通过小组讨论加深对知识的理解。

（2）案例研究与项目导向学习：选择具有代表性的发酵工程案例，如酸奶、啤酒、抗生素等的生产，引导学生分析案例中的关键环节和问题解决方法。通过项目导向学习，让学生分组设计一个简单的发酵工程方案，培养学生的实践能力和团队合作精神。

（3）角色扮演与实验教学：在讲解发酵工程的基本过程时，采用角色扮演法，让学生分别扮演筛选、培养、提取等不同角色，增强学生的参与感和实践能力。同时，进行实验教学，让学生亲自动手操作，如微生物的筛选、培养等，加深对知识的理解。

（4）多媒体资源的使用：利用PPT、视频等教学媒体，展示发酵工程的图片、动画和案例，提高学生的学习兴趣和直观感受。利用在线工具，如虚拟实验室、在线讨论区等，为学生提供更多的学习资源和交流平台。

（5）课后作业与反馈：布置与本节课相关的作业，如撰写案例分析报告、完成实验报告等，巩固所学知识。提供及时的反馈，帮助学生发现和解决问题，提高学习效果。五、教学过程1.导入阶段

（1）展示发酵工程在日常生活中的应用，如酸奶、啤酒等，激发学生的学习兴趣和好奇心。

（2）提出问题：什么是发酵工程？它有哪些应用领域？引导学生思考，并与新知识建立联系。

2.新课呈现

（1）讲解发酵工程的定义：利用微生物的代谢活动生产人类所需的产品。

（2）介绍发酵工程的发展历程，从最初的天然发酵到现代的工业化生产。

（3）讲解发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用，如酸奶、啤酒、抗生素等的生产。

（4）通过实例、图表、动画等多种教学工具，逐步引导学生理解并掌握核心概念。

3.学生活动

（1）分组讨论：学生分组讨论发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用，分享自己的观点和经验。

（2）角色扮演：学生分别扮演筛选、培养、提取等不同角色，模拟发酵工程的基本过程。

（3）实验操作：学生亲自动手进行微生物的筛选、培养等实验，加深对知识的理解。

4.巩固练习

（1）提供足够的练习题，包括选择题、填空题、简答题等，帮助学生巩固和加深对新知识的理解和记忆。

（2）设计一些拓展性的练习题，如设计一个简单的发酵工程方案，激发学生的探索欲望和求知欲。

5.总结反馈

（1）简洁明了地总结本节课的主要内容和重点，帮助学生回顾所学知识。

（2）提供及时的反馈，包括对学生表现的评价和建议，以便学生了解自己的学习情况并进行调整。

6.教学流程调整

（1）根据学生的实际情况和学习进度，灵活调整教学内容和进度。

（2）针对学生的疑问和难点，进行有针对性的讲解和辅导。

（3）鼓励学生提问和参与讨论，营造积极的学习氛围。六、教学资源拓展1.拓展资源

（1）课外书籍：推荐学生阅读《发酵工程与应用》、《微生物工程学》等书籍，以加深对发酵工程的理解。

（2）网络资源：提供一些优质的网络资源，如中国大学MOOC、网易公开课等平台的发酵工程相关课程，供学生在线学习。

（3）实践基地：联系当地的微生物实验室、食品厂等实践基地，组织学生参观学习，让学生亲身体验发酵工程的应用。

2.拓展建议

（1）阅读指定书籍：要求学生在课后阅读推荐书籍，完成读书笔记，加深对发酵工程的理解。

（2）参加在线课程：鼓励学生利用业余时间参加在线课程，学习发酵工程的相关知识，提高自己的实践能力。

（3）参观实践基地：组织学生参观当地的微生物实验室、食品厂等实践基地，让学生亲身体验发酵工程的应用，提高学生的实践能力。

（4）开展课题研究：鼓励学生开展与发酵工程相关的课题研究，如酸奶的制作、抗生素的提取等，培养学生的科研能力和创新能力。

（5）参加竞赛：鼓励学生参加与发酵工程相关的竞赛，如生物竞赛、科技创新大赛等，提高学生的实践能力和团队合作能力。七、板书设计①发酵工程的定义和发展历程

-利用微生物的代谢活动生产人类所需的产品

-从天然发酵到工业化生产的发展历程

②发酵工程的基本过程

-微生物的筛选

-微生物的培养

-代谢产物的提取

③发酵工程的应用领域

-食品工业

-医药工业

-农业

④发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战

-提供食品、药品等

-微生物的耐药性、环境污染等

⑤实践案例

-酸奶的制作

-啤酒的生产

-抗生素的提取八、教学反思与改进（1）教学内容：回顾本节课的教学内容，评估是否覆盖了发酵工程的定义、发展历程、基本过程、应用领域、影响及挑战等核心知识点，是否通过实例、图表、动画等教学工具进行了清晰的讲解。

（2）教学方法：反思本节课采用的教学方法，如讲授、讨论、案例研究、实验等，是否适合学生的学习风格和兴趣，是否有效地促进了学生的参与和互动。

（3）教学资源：评估本节课使用的教学资源，如课外书籍、网络资源、实践基地等，是否丰富了学生的学习体验，是否有助于学生的理解和应用。

（4）学生反馈：收集学生的反馈，了解他们对本节课的满意度和困惑，以及他们对知识的掌握程度。

2.改进措施

（1）针对教学内容的不足，补充相关的实例和案例，使学生更好地理解发酵工程的应用和挑战。

（2）调整教学方法，根据学生的学习风格和兴趣，采用更多元化的教学方法，如小组讨论、实验操作等，提高学生的参与度和兴趣。

（3）丰富教学资源，提供更多与发酵工程相关的课外书籍、网络资源、实践基地等，增加学生的学习选择和体验。

（4）根据学生的反馈，针对他们的困惑和不足，进行有针对性的讲解和辅导，提高学生的学习效果。

（5）鼓励学生进行自主学习，提供相关的学习任务和作业，培养学生的批判性思维和创新能力。典型例题讲解例题1：请简要描述发酵工程的定义和发展历程。

答案：发酵工程是指利用微生物的代谢活动生产人类所需的产品。从天然发酵到工业化生产的发展历程经历了几个阶段。

例题2：请简述发酵工程的基本过程。

答案：发酵工程的基本过程包括微生物的筛选、培养和代谢产物的提取。

例题3：请列举发酵工程在食品工业、医药工业、农业等领域的应用。

答案：发酵工程在食品工业中的应用包括酸奶、啤酒等产品的生产。在医药工业中，发酵工程用于抗生素、氨基酸等药物的生产。在农业中，发酵工程用于农药、化肥的生产。

例题4：请分析发酵工程对人类生活的影响及面临的挑战。

答案：发酵工程对人类生活的影响包括提供食品、药品等。面临的挑战包括微生物的耐药性、环境污染等。

例题5：请设计一个简单的发酵工程方案。

答案：设计一个简单的发酵工程方案如下：

（1）微生物的筛选：从自然界中筛选具有特定代谢产物的微生物菌株。

（2）微生物的培养：对筛选出的微生物进行培养，扩大其数量。

（3）代谢产物的提取：从培养的微生物中提取所需的代谢产物。

例题6：请解释为什么发酵工程在食品工业中的应用越来越广泛。

答案：发酵工程在食品工业中的应用越来越广泛，原因有以下几点：

（1）提供丰富的食品来源：发酵工程可以生产多种食品，如酸奶、啤酒、面包等。

（2）提高食品品质：发酵工程可以改善食品的口感、营养价值和保质期。

（3）降低生产成本：发酵工程实现了食品的工业化生产，降低了生产成本。

例题7：请举例说明发酵工程在医药工业中的应用。

答案：发酵工程在医药工业中的应用包括抗生素、氨基酸、疫苗等药物的生产。例如，青霉素和头孢菌素等抗生素是通过发酵工程生产的。

例题8：请简述发酵工程在农业中的应用。

答案：发酵工程在农业中的应用包括农药、化肥的生产。例如，某些农药和化肥是通过发酵工程生产的，有助于提高农作物的产量和质量。

例题9：请分析微生物的耐药性对发酵工程的影响。

答案：微生物的耐药性对发酵工程的影响有以下几点：