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

1.3发酵工程及其应用教学设计-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3科目授课班级授课教师课时安排授课题目教学准备课程基本信息：1.课程名称：发酵工程及其应用

2.教学年级和班级：高二年级生物班

3.授课时间：2024年2月14日星期三第3节课

4.教学时数：1课时核心素养目标：1.培养学生的科学探究能力，通过实验观察和数据分析，让学生理解发酵工程的原理和过程。

2.增强学生的生物技术应用意识，使学生认识到发酵技术在食品、医药等领域的应用价值。

3.提升学生的批判性思维能力，鼓励学生在学习过程中提出问题，对发酵工程的技术应用进行评估和反思。

4.培养学生的团队合作精神，通过小组讨论和实验操作，让学生学会与他人协作解决问题。学习者分析： 1.学生已经掌握的知识：学生在进入本节课之前，已经学习了生物学的基本原理，包括细胞结构、代谢过程和微生物的基本知识。他们可能已经对微生物的生长条件和发酵的基本概念有所了解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高二学生对生物学科通常持有较高的兴趣，他们具有较强的求知欲和探索精神。在学习能力方面，学生的基础知识和实验操作技能参差不齐，部分学生可能在理解复杂生物过程时存在困难。学习风格上，学生中有偏重理论学习的，也有偏重实践操作的，因此需要设计多样化的教学活动来满足不同学生的学习需求。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习发酵工程及其应用时，学生可能会遇到以下困难：（1）对发酵过程中的微生物代谢途径理解不够深入；（2）实验操作技能不足，影响实验结果；（3）对发酵技术在现实生活中的应用缺乏直观感受。此外，学生可能对发酵工程中的化学变化和生物反应机理感到困惑，需要教师通过讲解和实验演示来帮助学生克服这些挑战。教学资源：-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验设备（发酵装置、显微镜、培养箱）、实验材料（微生物培养皿、培养基、发酵剂、试剂等）

-课程平台：学校生物学科教学平台、在线学习资源库

-信息化资源：发酵工程相关的教学视频、动画演示、实验操作步骤图解

-教学手段：PPT演示、课堂讨论、小组合作学习、实验操作指导教学流程：1.导入新课

详细内容：教师通过展示发酵食品的图片或实物，如酸奶、酱油、醋等，引导学生思考这些食品是如何制作的。随后，教师提出问题：“这些食品的制作过程中，有没有用到微生物？它们是如何发挥作用的？”以此激发学生的兴趣，引出本节课的主题——发酵工程及其应用。

用时：5分钟

2.新课讲授

（1）发酵工程的基本概念

详细内容：教师讲解发酵工程的定义、发展历程以及其在食品、医药、化工等领域的应用。通过举例说明发酵工程在生活中的重要性，如酿酒、制醋、制药等。

（2）发酵微生物的种类及特点

详细内容：介绍发酵微生物的分类、生长条件、代谢特点等。通过图片或视频展示不同微生物的形态和结构，帮助学生理解微生物在发酵过程中的作用。

（3）发酵过程的控制与优化

详细内容：讲解发酵过程中的关键因素，如温度、pH值、氧气等，以及如何通过控制这些因素来优化发酵过程。通过实际案例，如啤酒发酵过程中温度控制的重要性，让学生了解发酵过程的调控方法。

用时：15分钟

3.实践活动

（1）观察发酵现象

详细内容：学生分组进行实验，观察不同微生物在不同条件下的发酵现象。教师指导学生记录实验数据，如发酵速度、产物等。

（2）模拟发酵过程

详细内容：学生根据所学知识，模拟发酵过程，如制作酸奶、醋等。教师指导学生进行操作，并解答学生在实验过程中遇到的问题。

（3）分析发酵结果

详细内容：学生分析实验数据，总结发酵过程中的关键因素对发酵结果的影响。教师引导学生进行讨论，分享实验心得。

用时：15分钟

4.学生小组讨论

（1）发酵微生物的选择

举例回答：为什么选择酵母菌进行酿酒？因为酵母菌在无氧条件下能将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，适合酿酒过程。

（2）发酵过程的控制

举例回答：如何控制发酵过程中的温度？可以通过调节发酵装置的温度设置或使用恒温设备来实现。

（3）发酵产品的应用

举例回答：发酵产品在医药领域的应用有哪些？如青霉素、头孢菌素等抗生素的制备，以及益生菌在人体健康中的作用。

用时：10分钟

5.总结回顾

详细内容：教师引导学生回顾本节课所学内容，强调发酵工程的基本概念、微生物种类、发酵过程控制等知识点。通过提问的方式，检查学生对重点内容的掌握情况。最后，教师总结发酵工程在生活中的应用，强调其在食品、医药、化工等领域的价值。

用时：5分钟

总计用时：45分钟教学资源拓展：1.拓展资源：

-《发酵工程原理》书籍：推荐一本深入浅出的发酵工程原理书籍，帮助学生更全面地理解发酵过程的科学原理。

-《微生物发酵技术在食品工业中的应用》期刊文章：提供一些最新的研究文章，让学生了解发酵技术在食品工业中的应用现状和发展趋势。

-《发酵工程实验指导书》：一本详细的实验指导书，包含发酵实验的原理、步骤和注意事项，适合学生进行实践操作。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读相关的科普书籍，如《食品的微生物发酵》等，以增加对发酵工程在日常生活中的了解。

-组织学生参观食品加工厂或医药实验室，实地观察发酵工程的实际应用，提高学生的实践能力和职业认知。

-建议学生参与学校的科技活动或科技创新比赛，通过项目研究的方式，深入探究发酵工程的具体问题。

-布置课后作业，要求学生查阅资料，了解不同微生物在发酵过程中的作用，以及这些微生物在环境中的作用和影响。

-鼓励学生进行小组讨论，分享各自对发酵工程的理解和看法，促进知识的交流和思维能力的提升。

-提供网络资源，如教育平台上的视频教程和在线实验，让学生在课余时间进行自主学习和实践。

-设计一些拓展性的实验项目，如利用家庭厨房资源进行简单的发酵实验，让学生体验从原料到产品的全过程。

-通过社交媒体或学校论坛，分享发酵工程相关的新闻和趣事，增加学生的学习兴趣和动力。

-安排学生进行访谈或调查，了解当地发酵产品的制作过程和传统工艺，增强学生的文化意识和历史责任感。内容逻辑关系：①发酵工程的基本概念

-重点知识点：发酵工程定义、发展历程、应用领域

-关键词：发酵、微生物、代谢、生物技术

-重点句子：发酵工程是利用微生物的代谢活动，通过生物催化剂的作用，将原料转化为有用产品的技术。

②发酵微生物的种类及特点

-重点知识点：微生物分类、生长条件、代谢特点

-关键词：微生物、分类、生长、代谢、酶

-重点句子：微生物根据其代谢方式分为需氧菌和厌氧菌，不同的微生物具有不同的生长条件和代谢特点。

③发酵过程的控制与优化

-重点知识点：发酵过程中的关键因素、控制方法、优化策略

-关键词：发酵过程、温度、pH值、氧气、优化

-重点句子：通过控制温度、pH值、氧气等关键因素，可以优化发酵过程，提高产品的质量和产量。

④发酵产品的应用

-重点知识点：发酵产品种类、应用领域、市场前景

-关键词：发酵产品、应用、食品、医药、化工

-重点句子：发酵产品广泛应用于食品、医药、化工等领域，如酸奶、抗生素、生物燃料等。

⑤发酵工程的发展趋势

-重点知识点：新技术、新材料、新工艺的应用

-关键词：新技术、新材料、新工艺、可持续、智能化

-重点句子：随着科技的进步，发酵工程正朝着可持续、智能化方向发展，如基因工程菌、酶工程等。

⑥发酵工程的社会影响

-重点知识点：对环境、经济、社会的影响

-关键词：环境、经济、社会、可持续发展、社会责任

-重点句子：发酵工程在带来经济效益的同时，也需要关注其对环境的影响，承担社会责任，实现可持续发展。课后拓展：1.拓展内容：

-阅读材料：《发酵工程手册》：这是一本详细介绍发酵工程原理、技术和应用的书籍，适合学生深入了解发酵工程的专业知识。

-视频资源：《发酵工程实验操作视频》：通过观看视频，学生可以直观地学习发酵实验的操作步骤和注意事项，增强实践能力。

2.拓展要求：

-鼓励学生利用课后时间阅读《发酵工程手册》，重点关注发酵微生物的种类、发酵过程控制、发酵产品的应用等章节。

-学生可以尝试观看《发酵工程实验操作视频》，结合课本知识，思考如何将理论知识应用于实际操作中。

-教师可以推荐一些相关的在线课程或网络讲座，如“发酵工程在线课程”，让学生在网络上进行自主学习和交流。

-鼓励学生参与学校的科技社团或兴趣小组，与其他同学一起讨论发酵工程的相关问题，