1.3发酵工程及其应用教案-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 教学分析 · 教学目标 1.让学生分析发酵工程的示意图，说出发酵工程的基本环节，理解并记住各环节的要求和注意事项。（生命观念、科学思维） 2.让学生了解发酵工程的应用，总结发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业及其他方面的应用，联系生产、生活实际，培养社会责任意识。（科学思维、社会责任） 3.分析啤酒的工业化生产流程，掌握啤酒工业化生产各步骤的目的，进一步认同发酵工程与传统发酵相比其优势所在。（科学思维） · 教学重难点 重点：1.发酵工程基本环节的分析。 2.发酵工程在生产、生活中的应用。 难点：发酵工程基本环节的分析。 · 教学方法 采用直观教学法、讲述法、启示法、讨论法等教学方法，准备PPT。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 多媒体，学案，PPT等。 导入新课教学设计 人体被细菌感染，可通过静脉注射抗生素进行治疗。青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素，我们在学习新课之前先通过视频来了解一下青霉素（视频播放）。在前面已学习过传统发酵技术、微生物的培养技术。在工业上，青霉素究竟是如何生产的呢？什么是发酵工程？ 根据学生回答情况，课件展示发酵工程的概念。 (设计意图:由视频导入，能激发学生的学习兴趣，同时通过问题引入本节课的学习内容，效果较好。) 新课讲授 任务一、发酵工程的基本环节 请阅读教材P22~23图1-9，思考并完成学案中的问题。 教学任务：引领学生自主阅读教材，写出发酵工程的基本环节，剖析发酵工程基本环节各步骤涉及的问题，并通过表格归纳总结发酵工程各环节的注意事项。通过学生答案展示、合作交流、思维碰撞，掌握发酵工程基本环节各步骤中的具体操作。 教学实施： 【师】让学生通过阅读教材，自主写出发酵工程的基本流程。通过自主完成学案中4个思考题，分析发酵工程基本流程中各环节的注意事项。 【生】根据教材内容自主书写发酵工程的基本环节。独立思考并回答学案中的4个思考题。 问题回答：1.从自然界中获取、诱变育种、基因工程； 工业发酵要想在短时间内得到大量的发酵产物，则需要大量菌体。 2.发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。 3.（1）温度。原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。 调节方法：常用冷却水进行温度的调节。 （2）pH。原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 调节方法：在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。 4.发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；发酵产品是代谢物，根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。 【师】通过表格归纳总结发酵工程主要环节中的注意事项。 【生】完成表格中内容。 评价设计： 根据学生问题的回答情况及【归纳总结】表格的完成情况，通过学生互评、教师点评检测学生对发酵工程基本环节这部分内容的掌握情况。 (设计意图:通过分析教材中发酵工程的基本环节示意图，深度剖析基本环节中各步骤的具体操作及注意的问题，通过学生的自主归纳对知识进行整合。) 任务二、发酵工程的应用 请阅读教材P24~27相关内容，说出发酵工程的优点，并完成学案中的问题。 教学任务：引领学生自主阅读教材发酵工程的应用，通过阅读教材，熟记发酵工程的优点。通过自主构建发酵工程应用部分的概念模型，理顺发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业以及其他方面的应用。通过让学生独立完成学案中的【迁移训练】，联系生产、生活实际，检测对知识的掌握情况。 教学实施： 【师】写出发酵工程的优点。让学生自主构建发酵工程的应用的概念模型。 【生】学生回答发酵工程的优点。展示所构建的发酵工程的应用的概念模型。 【师】进一步讲解发酵工程在食品、医药、农牧业以及其他方面的应用的实例。并让学生自主完成学案中的【迁移训练】。 【生】学生自主完成【迁移训练】，展示答案并进行讲解。 评价设计： 根据学生模型构建情况及【迁移训练】答题情况，通过学生互评、教师点评检测学生对发酵工程的应用内容的掌握情况。 (设计意图:通过构建发酵工程的应用概念图模型，掌握相关基础知识。根据所学知识完成【迁移训练】，检测学生知识掌握情况，促进学生将所学知识联系生产、生活实践，培养学生的社会责任意识。) 任务三、啤酒的工业化生产流程 请阅读教材P24~25相关内容，完成学案思考题。 教学任务：通过分析啤酒的工业化生产流程，回答相关问题，知道工业生产啤酒的基本流程，并理解其具体操作步骤的目的。通过【联系生活】，小组讨论，合作探究，辩证地看待啤酒的大规模生产与小规模制作。 教学实施： 【师】人们现在喝的啤酒大部分为工业化生产。具体的生产流程是怎样的？分为几个阶段？具体操作步骤的目的分别是什么？与传统发酵相比，工业化生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量更好？ 【生】回答提出的问题以及学案中的问题。 【师】市面上流行的“精酿”啤酒，一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理，小规模酿造，发酵时间长、产量低、价格高，有人认为“精酿”啤酒更健康、更好，你如何看待这个问题？ 【生】应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。 评价设计： 根据学生对学案思考题的回答情况以及【联系生活】的讨论、展示情况，通过小组互评、教师点评检测学生对啤酒的工业化生产流程的基本内容的掌握情况。 (设计意图:通过问题的回答对基本知识进行检测，掌握啤酒工业化生产基本流程的主要内容。通过讨论生活中的相关问题，让学生学会辩证地看待问题，提高学生的科学思维、批判性思维。) 评价反馈 完成学案中的当堂训练。 课堂小结 对发酵工程及其应用，我们主要从三部分进行了学习。 第一部分：发酵工程的基本环节，一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产物的分离、提纯，获得产品。 第二部分：发酵工程的应用，学习了发酵工程的特点，在食品工业、医药工业、农牧业和其他方面的应用。 第三部分：啤酒的工业化生产流程，主要包括主发酵、后发酵两个阶段，主发酵主要包括发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵，后发酵主要包括消毒、终止。 布置作业 完成课后作业（30分钟）。 教学反思 本节课在课堂上教师采用了问题引导的方式开展教学。在整个教学过程中，充分发挥学生学习的主动性，鼓励他们大胆去发表自己的想法、主动地获取知识，打造高效课堂。反思整堂课，主要在以下几方面做得较好：（1）通过问题引导、概念图模型构建、小组讨论等方式进行课堂学习，学生的学习积极性较高；（2）大部分学生能够掌握发酵工程的基本环节，能够运用所学知识解决实际生活中的问题。 本节课也有不足之处：时间分配不够合理。在教学过程中，教师发酵工程基本环节的问题处理部分消耗了较多的时间，学生在练习中遇到问题来不及充分思考和交流，影响了教学效果。 板书设计 备课资源 影响发酵生产的因素 在发酵生产过程中，影响发酵效果的因素主要有以下几个方面： （1）菌种的选育：发酵是利用微生物来生产产品，菌种至关重要。每一种微生物的代谢特征不同，产生特定产物的能力也不同。利用基因工程构建的具有特殊生产力的基因工程菌，也要全面了解其生产产物的规律、影响产物生成的各种因素以及控制生产的办法，在实验室中进行验证并进一步扩大规模地验证，才能将筛选出的菌种用于大规模生产。 （2）发酵培养基的组成：培养基的组成十分关键，使用的培养基必须要满足微生物生长繁殖的需要，才能有利于微生物大量合成产物。 （3）纯种发酵与灭菌：现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵，既可以保证高产也可以保证生产过程和产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌，灭菌和无菌操作至关重要。发酵所涉及的发酵罐、空气过滤系统等设备必须经120℃以上的高压蒸汽进行彻底灭菌。 （4）不同阶段的温度：温度主要通过影响微生物细胞内的大分子物质的活性来影响微生物的生命活动。每种微生物都有最适合其生长的温度范围，且生长、繁殖、发酵或代谢物积累所需要的最适温度也不同。例如：乳酸链球菌在34℃繁殖速度最快，在25~30℃细胞产量最高，在40℃时发酵速度最快，在30℃乳酸产量最高。因此，研究不同微生物生长或积累代谢物的最适温度，采用变温发酵，对提高发酵生产效率具有重要意义。 （5）培养基的pH：培养基的pH对微生物的影响主要是引起细胞膜电荷变化，以及影响营养物质的离子化程度，从而影响微生物对营养物质的吸收。pH也会影响生物活性物质，例如酶。不同微生物对环境pH适应的范围也不同，同一微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中对环境的pH也有不同要求。 （6）溶解氧的影响：在复杂的发酵过程中，仅保持一定的通气量可能无法为微生物提供合适的溶解氧量。微生物在不同发酵阶段，其生长、代谢水平的变化会导致它对氧的需求量也有变化，因此通过控制通气量、罐压、搅拌速率等来控制氧的溶解速率和浓度是十分必要的。 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$