高中生物人教版 (2019)选择性必修3发酵工程及其应用教案

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3发酵工程及其应用教案，共16页。教案主要包含了课时教材分析，课时学情分析，课时学习重难点，开放性学习环境，课时学习目标，课时教学思路，课时教学过程，课时板书设计等内容，欢迎下载使用。
第三节《发酵工程及其应用》
一、课时教材分析
（一）课标分析
本节内容是人教版高中生物选择性必修三《生物技术与工程》中第一章《发酵工程》第三节的内容，课程标准中对本节内容的要求是：发酵工程为人类提供多样的生物产品。结合教材和课表内容，在本节课教学过程中，需要创设现代发酵生产的真实情境，归纳发酵工程的概念，设计学生活动，引导学生认识发酵工程的基本环节，发展工程思维。此外教师可以基于教材， 引导学生关注生活，探讨生活中有关发酵工程应用的实例。
（二）教材分析
关于发酵工程的应用，教材分几个方面来进行介绍，充分说明发酵工程在生产上具有重要应用价值，并影响到生活的方方面面。其中， 教材结合发酵工程在食品工业上的应用，介绍了啤酒的工业化生产流程，这是对前面笼统介绍发酵工程基本环节的补充，有助于学生更清楚地理解。本节“从社会中来 ”用发酵工程生产的青霉素质优价廉为例，激发学生追问为什么，从而使他们有进一步学习发酵工程基本环节的意愿。本节“到社会中去”则让学生结合生活经验，了解发酵工程产品与生活的联系;如果有条件，还可以让学生咨询身边从事发酵工业生产的专业人士，了解发酵工程的经济效益，以及进一步发展的挑战等。这样，发酵工程的学习，可以结合生产、生活实际在“代入中学习”，而不是停留不在阅读书本中抽象的文字和图片上。本节“练习与应用 ”中的拓展应用题是比较典型的能够培养技术思维和工程思维的题，教师可以结合本章知识，对学生进行训练。
二、课时学情分析
学生在初中时已经学习过有关微生物的部分知识，尝试制作了酸奶和观察发酵现象。在必修一的时候学生也学习了有关细胞无氧呼吸的内容，以及在本章的前面课时中学习有传统发酵技术的实例及微生物培养的技术和要求，因此学生具备良好的理论知识。但学生对发酵工程的工艺流程和在实际生活中的应用还不太理解，基于此教师可以开展社会调查活动，带领学生走进工厂、走近生活， 更好的学习发酵工程的应用。
三、课时学习重难点
1.教学重点
发酵工程的基本环节、发酵工程的应用。
2.教学难点
发酵工程的基本环节。
四、开放性学习环境
教师可以带领学生代表前往合肥市当地的葡萄酒制造厂去进行实地的调查，去了解葡萄酒的生产过程，并绘制出发酵工程的基本环节，理解发酵工程的工艺流程。此外， 教师带领兴趣小组的同学对商场购买的葡萄酒、酒厂酿制的葡萄酒和家里做的葡萄酒进行微生物的培养， 比较几种不同葡萄酒中微生物的情况并进行评价。教师还带领兴趣小组去小区周边的精酿啤酒的门店进行调查， 并取样进行微生物培养。学生调查活动的展示和汇报活动，学生进行讨论和评价。兴趣小组分享小组在网上调查和搜索的资料并展示发酵工程在生活中的应用。
五、课时学习目标
1.生命观念：阐述发酵产品的微生物进行生命活动的产物，培养生命观念。
2.科学思维：了解传统发酵技术和工业发酵的差别，构建发酵工程的基本环节，培养技术思维和工程思维；通过学生对真实情境问题的讨论与评价，培养学生的批判性思维。
3.科学探究：通过对商场购买的葡萄酒、酒厂酿制的葡萄酒和家里做的葡萄酒进行微生物的培养，培养学生的实验探究能力；通过开展社会调查活动，提升学生的合作、交流和评价能力。
4.社会责任：通过学习传统发酵技术和现代发酵工程与生活的联系，帮助学生深刻理解生物科学、技术与社会的关系，尝试应用发酵工程的原理和技术解决实践中的问题。
六、课时教学思路
本节内容主要包括发酵工程的基本环节、发酵工程的应用两个方面的内容，基于课程标准内容要求，教师带领学生开展对葡萄酒制作场和精酿啤酒售卖门店的实地调查，开展微生物的培养实验，并组织学生分组在网上搜索资料对发酵工程的应用进行调查，并在课堂上进行汇报，将课堂完全交给学生，教师进行适当评价和总结，从而有效落实核心素养。教学思路设计如下：
七、课时教学过程
教学环节
学习活动
设计意图
教师活动
学生活动
回顾旧知，引入新课
教师带领学生回顾之前所学的传统发酵的内容和微生物的纯化培养技术，引入微生物在实际生产生活中的应用有很多，因而组织兴趣小组开展了实地调查和微生物培养活动。
回顾旧知
引导学生回顾旧知，强化理论知识，为后面的讨论评价环节做知识铺垫
环节一、展示到葡萄酒制作厂的实地调查结情况
教师组织学生展示实地调查活动，进行汇报，发展发酵工程的概念。
教师组织学生进行评价，并进行追问几个重点问题：
1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，需要考虑哪些因素？
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
3.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
4.在进行发酵生产时，排出的气
汇报实地调查情况，展示调查内容，并展示小组合作讨论的发酵工程的基本环节流程图。
评价展示活动，修正发酵工程的流
培养学生的实践探究能力和活动表达能力
培养学生的工程思维和技术思维及发展批判性思维
体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
程，思考并回答问题
环节二、展示微生物实验室培养的结果
教师组织学生展示实验室微生物培养的商场购买的葡萄酒、酒厂酿制的葡萄酒和家里做的葡萄酒的情况， 比较几种不同葡萄酒中微生物的情况并进行评价。
展示微生物培养实验结果。
同时针对培养结果，对传统发酵产品的卫生和安全性进行评价和总结，归纳出现代发酵技术的优点。
培养学生的动手实践和实验探究能力，落实核心素养。
环节三、展示精酿啤酒门店调查结果和实验室微生物培养结果
教师组织学生展示精酿啤酒门店实地调查情况，同时让学生展示工业啤酒和精酿啤酒的微生物培养情况，并让学生进行品尝，说出口感的差异。
展示精酿啤酒的调查情况，实地照片及精酿啤酒的制作工艺。
展示精酿啤酒和工业啤酒的卫生培养情况，并对卫生情况和质量、口感等进行评价。
了解传统发酵技术的应用，培养生命观念
培养学生的实践探究能力、小组合作能力和归纳总结能力。
八、课时板书设计
环节四、展示网上搜查发酵工程的应用实例
教师组织学生对网上搜索的有关发酵工程的应用进行展示
展示调查资料，并对搜查的资料进行归纳和总结。
认同微生物在实际生产生活中的应用，培养生命观念和社会责任
环节五、学以致用
教师提出真实情境问题，组织学生讨论，提出可行性的解决方案。问题： (1) 青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够保证在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？ (提示：血红蛋口具有携带 O2 的能力)
(2) 在发酵过程中，总有头抱霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头抱霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素或者只生产头抱霉素呢？
学生思考与讨论，并分享分案，其他学生进行评价和修正
答：（1）可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。
（2）可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。
培养学生的科学思维，学以致用的能力，认同发酵工程技术可以解决实际生活中存在的问题，培养生命观念和社会责任
九、课时作业
课前作业：完成社会实践实地调查活动，并进行分析和总结；完成微生物实验室培养，并对实验结结果进行评价和分析。
课中作业：结合教师问题，评价展示活动并针对问题提出相应的建议。
课后作业：结合真实情境问题，应用所学知识提出科学的解决方案。
十、课时教学总结与反思
本案例结合学生的研学经历和微生物培养活动，让学生全方位学习发酵工程的基本环节和应用，充分发发挥了学生的主体作用。
1.充分利用本地课程资源，促进课本知识看和生活经验的深度融合
本节课所涉及的发酵工程对于绝大多数学生来说是陌生的，他们对如何运用发酵原理进行大规模生产并不了解。因此， 教师首先组织开展实地调查活动，带领学生实地调查本地葡萄酒制作厂，让他们看到了大型的发酵设备，听到了工厂技术人员的介绍，初步了解了生产葡萄酒的工艺流程，从而对发酵工程的基本环节、传统发酵技术和现代发酵工程的异同等有了直观的了解。研学活动还可以学生深刻领悟生物科学、生物技术与生产实践的关系。
2.注重培养学生的科学探究能力和生命观念
课前安排的微生物培养活动，旨在让学生通过对不同发酵产品进行微生物培养，并通过分析评价实验结果，归纳总结出传统发酵技术和现代发酵工程在卫生和食品安全性中存在的问题，以树立学生健康生活的态度，落实学生实验探究能力和生命观念的培养。
3.学习方式多样，学生的参与度高
课前的研学活动和实验探究活动，课上的调查结果展示及评价，课后对真实情境问题的解决方案的思考与提出等，教师安排这一系列活动可以让大多数的学生参与其中，充分发挥了学生的主体作用，很好地调动了他们学习的积极性，从而取得了较好的教学效果。