初中八年级生物 人类对细菌和真菌的利用 教学设计

初中八年级生物人类对细菌和真菌的利用教学设计

一、基于核心素养的顶层设计

（一）教学内容与课标解读

本节内容隶属于《义务教育生物学课程标准（2022年版）》第五主题“人体生理与健康”及第七主题“生物学与社会·跨学科实践”的范畴，具体对应“微生物一般概念”下的“发酵技术”及“微生物在生物技术中的应用”。课标要求students能举例说出微生物在食品制作、食品保存、疾病防治、环境保护等方面的应用，并尝试运用发酵技术制作一种传统食品。本节不仅是第四章《细菌和真菌》的知识延伸与升华，更是从“生物圈中的微生物”这一宏观视角转向“人类对微生物的利用”这一应用视角的关键转折点。它既承接了前面几节关于细菌和真菌形态结构、营养方式、生殖方式以及在自然界中作用的基础知识，又为学生后续学习高中生物中的“传统发酵技术”、“微生物的培养与应用”以及“基因工程”等核心概念奠定了坚实的实践与认知基础。因此，本节内容在初中生物教学中具有承上启下、连接理论与实践、融合科学与生活的重要地位，是落实“生命观念”、“科学思维”、“探究实践”和“态度责任”核心素养的绝佳载体。

（二）优化后的新授课标题

初中八年级生物人类对细菌和真菌的利用教学设计

二、学情精准画像与教学定位

（一）多维学情分析

【基础认知】学生通过前几节课的学习，已经掌握了细菌和真菌的基本形态、结构特点、营养方式和生殖方式，了解了它们在自然界物质循环中的作用，对微生物有了初步的、较为系统的认识。同时，学生在日常生活中对发酵食品（如面包、酸奶、米酒）、食品保存方法（如冷藏、真空包装）以及抗生素等医药产品有着丰富的感性经验，但对背后的微生物学原理往往“知其然不知其所以然”【重要】。

【思维特征】八年级学生正处于从形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，好奇心强，动手欲望高，但对微观世界的抽象原理（如酶的作用、无氧呼吸）理解仍有困难，容易陷入死记硬背。他们具备初步的探究能力和合作学习能力，但在设计对照实验、控制变量、分析数据等科学探究方法上仍需进一步规范与强化【重要】。

【生活经验与误区】学生普遍知晓“酵母发面”，但可能混淆“发酵”与“腐败”的本质；知道“冰箱保存食物”，但未必理解低温抑制微生物繁殖的原理；普遍使用过抗生素，但可能存在“抗生素能杀死一切细菌”甚至“抗生素能治疗病毒性感冒”的错误前概念【难点】。这些生活经验和前科学概念既是宝贵的教学资源，也是需要精准干预和转化的关键点。

（二）教学顶层目标设定

依据核心素养和学情，设定如下分层教学目标：

1.生命观念【基础】：能列举细菌和真菌在食品制作、食品保存、疾病防治、清洁能源与环境保护等方面的应用实例，形成“微生物是一把双刃剑，人类可理性利用其生命活动规律造福人类”的辩证统一观念。

2.科学思维【重要】：能运用比较、分类、归纳的方法，分析食品腐败的原因，解释不同食品保存方法的原理（如灭菌、抑菌、破坏生存条件）。能够运用发酵原理分析传统发酵食品的制作过程，如米酒、酸奶的制作，理解其中物质与能量的转化。

3.探究实践【高频考点】【核心】：通过设计并实施“探究影响酵母菌发酵的因素”或“尝试制作米酒/泡菜”等实践活动，体验科学与技术、工程的融合，初步掌握发酵操作的基本技能，提升动手能力和团队协作能力。通过探究食品保存方法的实验，培养控制变量和设计对照实验的能力。

4.态度责任【热点】：关注微生物资源在医药、环保领域的前沿应用，认同生物技术在社会发展和个人健康中的价值。通过对抗生素滥用问题的探讨，形成合理用药、珍爱生命的社会责任感。通过对传统发酵工艺的学习，增强民族自豪感和文化自信。

（三）教学重难点确立

1.教学重点【重要】【高频考点】：

（1）举例说出细菌和真菌在食品制作、食品保存、疾病防治及环境保护中的作用。

（2）理解发酵技术的原理及其在食品制作中的应用。

（3）说明食品腐败的原因及常见的食品保存方法及其原理。

2.教学难点【难点】：

（1）从分子生物学水平（如酶的作用、无氧呼吸）理解发酵和食品腐败的微观过程。

（2）设计和实施与微生物利用相关的探究实验，如制作发酵装置、检测不同因素对发酵的影响。

（3）辩证看待细菌和真菌与人类的关系，尤其是在医药使用和生态保护中的复杂作用。

三、教学策略与资源准备

（一）教法学法设计

秉持“做中学”、“用中学”和“创中学”的理念，本节课将综合运用以下教学方法：

1.情境启发策略：以真实的生活场景（如早餐店、超市购物、生病就医）贯穿始终，激发探究内驱力。

2.探究式教学法：以问题链驱动思维，引导学生像科学家一样思考，通过实验探究揭示原理。

3.项目式学习（PBL）元素：将“制作传统发酵食品”作为课前或课后的微项目，让学生在完整实践中建构知识【非常重要】。

4.跨学科融合教学【热点】【非常重要】：融合化学（物质变化）、物理（温度控制、压强变化）、工程技术（发酵装置设计）、数学（数据测量与统计）和文史（传统饮食文化）等多学科知识，打破学科壁垒，培养学生综合素养。

5.合作学习法：通过小组分工实验、讨论交流，培养团队协作与沟通表达能力。

（二）教学资源与环境

1.实验材料与器具：酵母菌干粉、蔗糖、葡萄糖、面粉、糯米、酸奶机、恒温培养箱、显微镜、烧杯、量筒、温度计、气球、带胶塞的锥形瓶、塑料袋、滴管、碘液、不同品牌的酵母、各种常见食品及其包装（如真空包装的火腿肠、罐头、干燥的饼干、冷藏的牛奶等）。

2.数字化资源【前沿热点】：利用高拍仪或手机投屏展示学生实验细节；如有条件，引入二氧化碳传感器、溶解氧传感器等数字化实验设备，实时监测发酵过程中的气体变化，将不可见的微观过程变为可见的实时数据曲线（参考梁丽园老师课例）【重要】。播放《大国酿造》、《舌尖上的中国》等相关视频片段。

3.学习环境：布置成利于小组合作的探究式实验室或智慧教室，提供丰富的图书资料和网络检索终端，便于学生查阅传统发酵工艺资料。

四、教学实施过程（核心环节，详案）

（一）第一课时：探秘微生物“加工厂”——发酵技术面面观

【创设情境，导入新课】（预计5分钟）

上课伊始，教师播放一段精心剪辑的视频：从清晨街角热气腾腾的包子铺，到超市货架上琳琅满目的酸奶、泡菜、面包；从贵州深山的传统茅台酒酿造工艺，到现代生物技术车间的巨型发酵罐。视频最后一帧定格于问题：“这些看似毫不相干的美食与产品，背后隐藏着哪一群看不见的英雄？”学生立刻被带入熟悉又惊奇的生活场景，兴趣盎然地猜测出主题——细菌和真菌。

教师顺势提问：“你对微生物的‘杰作’了解多少？想不想亲手揭开它们的神秘面纱？”由此引出本节课的核心任务：探究人类如何巧妙地利用这些微小生命体为我们服务。此导入旨在建立“生活即课堂”的认知，激发探究欲【重要】。

【任务驱动，深度建构】（预计25分钟）

任务一：破解“发面”的奥秘——探究酵母菌的发酵过程及原理

这是本节最核心的实验探究环节，旨在突破难点，培养科学思维【非常重要】【高频考点】。

教师展示一份来自“校园面食文化节”的真实任务：我们需要在有限时间内，用酵母发面制作口感松软的包子，但发现不同条件下面团发酵效果差异巨大。请同学们以小组为单位，担任“首席发酵工程师”，探究影响酵母菌发酵效率的关键因素。

1.提出问题，作出假设：学生根据生活经验（如冬天发面慢、加糖发得快）提出驱动性问题：“温度对酵母菌发酵有影响吗？”“糖分真的是酵母菌的‘美食’吗？”并作出相应假设。

2.设计实验，变量控制：各组讨论并设计实验方案。教师引导学生明确自变量（如温度、有无糖）、因变量（如何观测发酵效果？可用面团体积、产生气泡速率、气球膨胀大小等指标）、控制无关变量（酵母量、面粉量、水量、时间等）。鼓励学生设计对照实验，如一组常温、一组低温、一组加糖、一组不加糖。

3.动手操作，合作探究：学生分组进行实验。将和好的等量面团分别置于不同条件下，并将锥形瓶连接气球或利用传感器开始监测。此时，教师巡视指导，纠正不规范操作，鼓励各组记录初始数据。

4.原理剖析，思维进阶【难点突破】：在等待实验结果间隙（约10-15分钟），教师引导学生从微观层面思考：“酵母菌在里面到底做了什么？”播放酵母菌在显微镜下出芽生殖以及进行呼吸作用的动画。结合七年级所学细胞知识，讲解酵母菌在有无氧气条件下呼吸方式的差异：有氧条件下，将葡萄糖彻底分解为二氧化碳和水，释放能量多，繁殖快，产生大量二氧化碳使面团蓬松；无氧条件下，将葡萄糖分解为二氧化碳和酒精，释放能量少，这就是酿酒和发面的科学原理。教师板书化学简式（不要求掌握化学方程式，重在理解物质转化）。

5.分析数据，得出结论：观察各组实验结果，比较不同温度下气球的膨胀程度，或者利用传感器读取二氧化碳浓度数据。各小组代表汇报，共同得出结论：适宜的温度、充足的营养物质（糖类）是酵母菌顺利发酵的关键。教师强调：发酵的实质就是利用微生物的生命活动，将原料转化为所需产物的过程【核心概念】。

任务二：解码“风味人间”——从酵母菌到多种发酵食品

在理解了酵母菌发酵原理后，教师引导学生发散思维：“除了发面和酿酒，人类还利用了哪些‘微生物工人’为我们制造美味？”学生联系生活经验，列举酸奶、泡菜、醋、腐乳、豆豉等。

1.角色扮演，知识迁移：将班级分为“酸奶研发组”、“泡菜工艺组”、“酿醋技术组”等，每个小组利用教师提供的资料卡或平板电脑查阅，讨论并回答：你们组的传统食品主要利用了哪种或哪类微生物？它在其中发挥了什么作用？产生了哪些风味物质？

2.小组汇报，互学互鉴：各小组选派“技术总监”上台汇报。例如，“酸奶研发组”会提到乳酸菌，在无氧条件下将牛奶中的乳糖转化为乳酸，使牛奶凝固并产生酸味，同时抑制了有害菌的生长。教师适时补充乳酸菌是一大类细菌的总称，包括乳酸链球菌、保加利亚乳杆菌等。“泡菜工艺组”同样会提到乳酸菌，但会强调厌氧环境和适当盐水浓度的重要性。

3.归纳总结，构建概念图【重要】：师生共同归纳，构建知识网络。教师板书：发酵食品分为两类——一类主要依靠酵母菌（如面包、馒头、酿酒），一类主要依靠细菌（如乳酸菌制作酸奶、泡菜，醋酸菌制醋，霉菌制酱、腐乳）。强调微生物的多样性带来风味的多样性。

【课堂小结，布置实践】（预计10分钟）

教师对本节课进行简短小结：今天我们初步揭开了微生物“食品加工厂”的秘密，理解了发酵的实质是微生物的生命活动。但发酵不仅用于食品，在医药和环保领域也大显身手，这是我们下节课探索的内容。

课后实践任务【非常重要】【热点】：请各小组从以下项目中任选其一，开展“我是传统发酵师”的跨学科实践项目，为期一周，下节课分享成果与心得。

项目A（入门级）：制作酸奶。需记录步骤、观察变化、品尝成果，并思考为什么必须用纯牛奶？为什么要保温？为什么要加酸奶做引子？

项目B（进阶级）：制作米酒（甜酒）。需查阅资料，记录糯米处理、拌酒曲、保温发酵全过程，用文字、照片或视频记录，分析发酵成功或失败的原因，尝试从化学（物质转化）、物理（温度控制）、生物（酒曲中的主要菌种）多角度解释。

项目C（挑战级）：探究不同品牌酵母对馒头发酵效果的影响（参考上海向明初级中学课例）。需设计严谨的实验方案，控制变量（水温、面粉量、发酵时间相同），从面团体积变化速率、成品馒头高度、内部气孔结构、口感风味等多个维度进行量化评价，形成一份包含数据分析、结论和建议的“酵母选购指南”【跨学科】【前沿】。

（二）第二课时：智慧控“敌”与巧用“神医”——食品保存与医药环保应用

【成果展示，交流评价】（预计10分钟）

1.发酵作品博览会：学生将自制的酸奶、米酒、馒头等带到课堂，介绍制作过程，分享成功经验或反思失败原因。例如，有小组分享米酒发霉，大家共同分析可能是器具未消毒、混入杂菌所致；有小组展示制作的酸奶质地细腻，分享保温秘诀。教师引导学生运用上节课的发酵原理进行解释。

2.跨学科项目汇报【非常重要】：选择“探究不同品牌酵母”的小组，利用PPT展示他们严谨的实验过程、测量数据（如面团发酵前后体积变化柱状图、馒头比容测定）、感官评价表以及最终得出的“性价比之王”结论。这个过程不仅巩固了发酵知识，更锻炼了学生的工程思维、数据分析能力和科学表达能力，体现了STEAM教育的精髓。教师进行点评，肯定其科学精神和创新意识。

【情境转换，引发冲突】（预计3分钟）

教师话锋一转：“微生物这些小工人虽然能为我们制造美味，但如果我们不加以控制，它们就会反过来‘搞破坏’，变成食物的‘强盗’。请看！”展示一组发霉的面包、腐烂的水果、变酸的剩菜图片。“为什么同样是由微生物引起的变化，我们却称之为‘腐败’？如何智慧地控制它们，延长食物的寿命？”由此导入食品保存的学习。

【问题驱动，深度学习】（预计20分钟）

任务三：智斗“食物强盗”——探究食品腐败原因及保存原理【高频考点】【基础】

1.对比分析，揭示本质：引导学生对比“发酵食品”与“腐败食品”的异同。相同点：都是由微生物生长繁殖引起的食物成分变化。不同点：发酵是人类期望的、可控的、有益的变化；腐败是微生物无序生长、产生有害物质、导致食物变质的过程。本质在于是否在人类控制之下，以及参与的微生物种类和代谢产物是否安全。

2.联系生活，归纳方法：教师呈现超市中常见食品及其包装图片（如真空包装的火腿、罐装午餐肉、干货、冷藏酸奶、添加了防腐剂的果酱、晒干的鱼干、烟熏腊肉等）。提出问题：“这些食品分别采用了什么方法来‘对付’微生物？它们的原理是什么？”学生分组讨论，尝试分类。

3.分类建模，提炼原理【非常重要】：小组汇报讨论结果，教师引导从“细菌和真菌生存所需的基本条件”（水分、适宜温度、有机物、空气等）入手，分析每一种保存方法究竟是破坏了哪一个或哪几个条件，从而实现对微生物的“杀死”或“抑制”。师生共同构建思维模型：

传统方法：晒干（脱水）、盐渍/糖渍（高渗失水）、烟熏/风干（脱水+防腐物质）、腌制（高盐）、冷藏/冷冻（低温抑制）。

现代方法：罐藏法（高温灭菌+密封防止再感染）、真空包装（除氧）、充氮包装（除氧）、防腐剂（抑制微生物代谢）、巴氏消毒法（低温灭菌，保留营养）、辐照（破坏DNA）。

强调：所有方法的最终目的都是杀死微生物或抑制其生长繁殖【核心原理】。

4.学以致用，解决情境：给出几个生活难题，如“买回来的新鲜草莓如何保存更久？”“自制草莓酱如何能保质一年？”“妈妈腌的咸菜为什么表面有时会生一层白膜（酵母菌）？”让学生运用所学原理提出解决方案，实现知识的迁移和应用。

任务四：聚焦“微型神医”——细菌和真菌在医药和环保中的应用【热点】【高频考点】

1.史料切入，激发兴趣：讲述弗莱明发现青霉素的经典故事，引出“抗生素”这一概念。强调抗生素是某些真菌或细菌产生的、能杀死或抑制其他致病细菌的物质。展示青霉素菌图片和各种抗生素药物包装。

2.问题探讨，辨析价值【难点】：抛出生活中常见的争议性问题：“感冒发烧了，立刻吃‘头孢’消炎，这种做法对吗？为什么？”“滥用抗生素有什么危害？”学生结合生活经验和已有知识展开辩论。教师补充“超级细菌”的案例，引导学生认识到细菌变异和耐药性的问题，树立“合理用药，不滥用抗生素”的健康生活观念和社会责任感。这是态度责任核心素养的落地关键。

3.拓展视野，关注前沿：简要介绍细菌和真菌在环保领域的贡献——如“吃”石油的细菌用于海洋石油污染治理、利用微生物处理生活污水和工业废水、利用甲烷菌生产沼气（清洁能源）等。播放污水处理厂中微生物作用的动画，展示我国科学家利用微生物技术修复土壤污染的成果。让学生感受到微生物不仅是食品加工者，更是地球环境的清洁卫士。

【课堂总结，升华情感】（预计7分钟）

教师引导学生构建本节课完整的知识体系图谱：从“有益利用”（发酵食品、医药、环保）和“有害控制”（食品保存）两个维度，全面认识人类对细菌和真菌的利用。强调科学技术的发展让我们能够从“被动应对”到“主动利用”，再到“精准调控”微生物的生命活动，彰显人类智慧的伟大。

最后，升华主题：微生物是这个星球上最古老、最庞大的生命群体，它们与人类的关系复杂而微妙。只有尊重自然规律，科学、合理地利用微生物资源，才能实现人与自然的和谐共生，共创美好未来。这种辩证的“生命观念”和“态度责任”是本节课留给学生的深层烙印。

五、板书设计（结构图示）

（一）第一课时板书

人类对细菌和真菌的利用（一）：发酵技术

一、发酵现象

——实例：发面、酿酒、酸奶、泡菜

二、发酵原理

——本质：利用微生物的生命活动（新陈代谢）进行物质转化

——酵母菌：

有氧：葡萄糖+氧气→二氧化碳+水+能量（大量繁殖）

无氧：葡萄糖→二氧化碳+酒精+能量（少量）【发酵核心】

——乳酸菌（细菌）：葡萄糖→乳酸+能量（无氧）

三、主要发酵食品及其微生物

——酵母菌类：面包、馒头、各种酒类

——细菌类：酸奶、泡菜、醋（醋酸菌）

——霉菌类：腐乳、豆豉、酱

（二）第二课时板书

人类对细菌和真菌的利用（二）：控害与兴利

一、食品保存

1.腐败原因：细菌和真菌在食品上生长、繁殖

2.保存原理：杀死或抑制微生物的生长繁殖

3.常用方法：

脱水法（干