第1章 发酵工程章末复习教学设计-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 章末复习课 教学分析 · 教学目标 1.通过对发酵工程原理和应用的复习，让学生理解微生物代谢与发酵工程的关系，构建生命活动的物质和能量观。（生命观念） 2.通过分析啤酒工业化生产的流程图，设计改进发酵效率的具体方案，培养学生的资料分析与实验设计能力。（科学思维） 3.回顾微生物选择培养与计数的实验操作，提升学生的实验设计、数据分析和结果讨论的能力，培养他们的科学探究精神。（科学探究） 4.基于发酵工程在食品安全、环境保护中的实例，提出可行性建议，体现社会责任感与可持续发展意识。（社会责任） · 教学重难点 重点:1.传统发酵食品发酵的基本原理及制作泡菜、果酒、果醋。 2.微生物纯培养的基本操作，微生物选择培养的原理。 3.微生物的分离和计数。 4.发酵工程的基本环节。 难点:1.微生物纯培养的基本操作。 2.微生物的分离和计数。 · 教学方法 讲述法、谈话法、练习法等教学方法。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 多媒体，学案，PPT等。 情境导入教学设计 酒的发酵蕴含着深厚的优秀传统文化。《尚书》中便有关于酒的记载，古人用曲蘖酿酒，曲是糖化发酵剂，蘖则是发芽的谷物，这一独特工艺，领先世界数千年。从生物学原理看，酿酒利用了酵母菌的无氧呼吸，将糖类转化为酒精。这一过程既彰显了古人对微生物的巧妙运用，也承载着民族的智慧与情感。 （设计意图：以中国古代酒的发酵情境导入，展现中华民族智慧的结晶。在发酵工程教学中融入这些内容，能让学生深切感受到传统文化的魅力，增强民族自豪感与文化自信。从原料选择、微生物培养到发酵条件控制等，都为发酵工程提供了生动案例。） 任务一、传统发酵技术与发酵工程 请结合教材知识，阅读资料，完成学案内容。 【师】呈现资料1：黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述：“黍米必齐，曲蘖必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得。”曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮。 提出下列问题： （1）“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？ （2）黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？ （3）“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，陈储要特别注意密封，为什么？ （4）黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高的可能原因是什么？ 【生】结合发酵技术及其应用，回答以上提问。 （1）控制发酵过程的氧气和温度等条件。 （2）在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制（且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用）。 （3）若是密封不好，则醋酸菌容易将酒精转化为乙酸，使黄酒变酸。 （4）酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。 【师】呈现资料2：我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，啤酒的工业化生产采用大规模自动化设备和先进工艺，能快速高效地完成从原料处理到包装的全过程，可大量生产啤酒以满足市场需求。 阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，提出下列问题： 1.完善啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的。 2.(1）制作过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？ （2）大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？ （3）与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 【生】结合发酵工程中的相关知识，回答相关问题 2.（1）酵母菌不能直接利用淀粉作碳源。 （2）用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。 （3）接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都可使啤酒的产量和质量明显提高。 【师】依据所学内容，自主完成拓展训练1和归纳总结中“比较传统发酵技术与发酵工程”内容，完成后小组讨论进一步完善表格内容。 【生】自主完成拓展训练1、归纳总结中的表格，进行小组讨论完善答案，进行小组展示。 评价设计： 根据学生拓展训练1的作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传统发酵技术及发酵工程这部分内容的掌握情况。 评价要素 等级A 等级B 等级C 学生互评 教师评价 内容要求 能正确分析各个选项并能准确总结传统发酵技术与发酵工程的区别 能得出拓展训练1准确答案并大致说出传统发酵技术与发酵工程的区别 不能得出拓展训练1准确答案，不能说出传统发酵技术与发酵工程的区别 （设计意图：从本部分高考试题的考查点入手，对于酒的发酵技术的考查较多。通过设计酒的传统发酵与啤酒的工业化生产两个案例分析，回顾复习传统发酵技术及发酵工程的相关基础知识，进一步对所学知识进行应用迁移，培养社会责任意识。通过学生的自主归纳、实例分析，提高学生的合作探究能力。） 任务二、微生物的培养技术及应用 【师】呈现资料3：发酵生产啤酒的过程中，杂菌产生的微量副产物是啤酒“上头”的原因之一，可采用平板划线法对酵母菌进行纯化。在发酵生产啤酒的过程中，要随时检测培养液中的酵母菌数量、产物浓度等，以了解发酵进程。 A B （1）上图中的两种纯化结果分别是用什么方法得到的？ （2）在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？ （3）在稀释涂布平板法中，为何需要至少涂布3个平板？ （4）丙同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234个（涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL），那么稀释倍数为106的试管中细菌的浓度是 个/mL，每克样品中的细菌数是 个。 （5）两种方法接种结束后，为什么都要将一个未接种的培养基和已接种的培养基放在一起培养？未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？ （6）培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用 （填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”），其原因是什么？ 【生】结合所学知识回答相关问题。 （1）A.平板划线法，B.稀释涂布平板法。 （2）需要；划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。 （3）作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。 （4）2.34×103 2.34×109 （5）培养未接种的培养基的作用是作对照，未接种的培养基经过培养后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的；若有菌落生长，则说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。 （6）稀释涂布平板法 用稀释涂布平板法在培养基上看到的每一个菌落都来自一个活细胞，而显微镜直接计数法会将死亡的细菌也计算在内。 【师】依据所学内容，自主完成拓展训练2和归纳总结中“区分选择培养基和鉴别培养基”的内容，完成后小组讨论进一步完善表格内容。 【生】自主完成拓展训练2、归纳总结中的表格，进行小组讨论完善答案，进行小组展示。 【归纳总结】 种类 特点 用途 举例 选择培养基 允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长 从众多微生物中分离所需的微生物 以尿素为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点在培养基中加入某种指示剂或化学药品，进而产生特定的颜色或其他变化 鉴别不同种类的微生物 用伊红—亚甲蓝培养基鉴别大肠杆菌 评价设计：学生拓展训练2的完成情况和对选择培养基及鉴别培养基的总结。 评价要素 等级A 等级B 等级C 教师评价 内容要求 能正确分析各个选项并能准确总结两类培养基的特点、用途、实例 能得出拓展训练2准确答案并大致说出两类培养基的特点、用途、实例 不能得出拓展训练2准确答案，不能说出两类培养基的特点、用途、实例 （设计意图：回顾微生物选择培养与计数的实验操作，对纯化微生物的方法进行比较，掌握微生物的培养、分离和计数相关内容。利用拓展训练和归纳总结内容，对选择培养基和鉴别培养基的知识进行巩固，提升学生数据分析和结果讨论的能力，提升他们的科学思维。） 评价反馈 完成学案中的当堂训练。 课堂小结 布置作业 完成课后作业（30分钟）。 教学反思 在本节发酵工程的章末复习课中，以我国优秀传统文化中酒的发酵为大情境导入，构建各模块思维导图与小组讨论相结合的方式，引导学生梳理知识框架，成效显著。学生积极参与讨论，不仅加深了对重点知识的理解，还提升了团队协作能力。课堂上，还运用了大量实例，帮助学生将抽象的生物技术知识与生活实际联系起来，激发了他们的学习兴趣，提高了应用知识的能力。 课程也存在一些不足。一是时间把控不够精准，导致部分拓展内容讲解仓促，学生吸收效果不佳。二是对学生个体差异关注不足，基础薄弱的学生在复杂知识点上仍有困惑，后续辅导需要加强。三是课堂互动形式稍显单一，主要以提问和小组讨论为主，可增加更多样化的互动等，进一步提升学生参与度。可以在教学中设置好教学环节时间分配表，具体分析“讲解、操作、讨论、评价”各环节的时间比例，通过“压缩教师讲述时间、提升学生动手实践时间”优化课堂效率。设计“分层次实验任务”，为不同水平的学生设置“基础版”“挑战版”实验操作，帮助学困生在完成基础操作后逐步挑战更高阶任务。增加“互动形式的多样化”反思，例如引入“情境角色扮演”“实验情境模拟”等新颖的互动形式，通过“角色互换”“小组竞赛”等方法提升课堂参与度。 板书设计 发酵工程章末复习课 一、传统发酵技术与发酵工程 1.传统发酵食品发酵的基本原理及制作 2.发酵工程的过程 3.传统发酵技术与发酵工程的比较 二、微生物的培养技术及应用 1..微生物纯培养的技术分析 2.微生物的计数 3.选择培养基与鉴别培养基的比较 备课资源 一、发酵工程近五年考题分布 2020年山东卷第12题、2020年山东卷第20题、2021年山东卷第12题、2021年山东卷第14题、2021年山东卷第20题、2022年山东卷第14题、2022年山东卷第20题、2023年山东卷第12题、2023年山东卷第15题、2023年山东卷第20题、2024年山东卷第14题。 通过近五年试题分析发现,应用微生物的分离纯化技术可以解决很多社会关注度高的生产、生活、健康方面的热点问题，这使得生物技术与工程在赢得普通大众关注的同时,也赢得了高考命题专家的青睐,成为当下热门的“高频考点”。 二、相关高考题 1.（2023山东高考） 平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是（ ） A. 不含氮源的平板不能用于微生物培养 B. 平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C. 接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D. 利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 【答案】D 【详解】不含氮源的平板可用于固氮菌的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须浸在酒精中，然后在火焰上灼烧灭菌，这种操作属于灭菌，不属于消毒，B错误；使用后的培养基即使未长出菌落也要在丢弃前进行灭菌处理，不能直接丢弃，以免污染环境，C错误；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素为唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素获得氮源而进行生长繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而无法生长，因此以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物，D正确。 2.（不定项）（2023山东高考） 果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比，共同点有（ ） A. 都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理 B. 都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖 C. 发酵前都需要对原料进行灭菌 D. 发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期 【答案】AB 【详解】二者均利用了酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理，A符合题意；发酵前期，均需要一定的有氧环境，使酵母菌大量繁殖，B符合题意；果酒的家庭制作不需要对原料进行灭菌，C不符合题意；果酒的家庭制作不需要进行消毒，D不符合题意。 3.（不定项）（2022山东高考） 啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是（ ） A. 用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶 B. 焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C. 糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D. 通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期 【答案】ACD 【详解】赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮（产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌）、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。 4.（2021山东高考） 解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色，下列说法错误的是（ ） A. 甲菌属于解脂菌 B. 实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源 C. 可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比 D. 该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力 【答案】B 【详解】根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”，说明甲可以分泌脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色，因此甲菌属于解脂菌，A正确；乙菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌落不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌落也可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误；可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，更加直观，C正确；该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，观察指标可以为菌落周围深蓝色圈的大小，D正确。 5.（2020山东高考） 在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒，下列说法正确的是（ ） A. 葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解 B. 制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖 C. 制作过程中酵母菌始终处于碱性环境 D. 酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动 【答案】B 【详解】利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒时，酵母菌进行无氧呼吸，葡萄糖在酵母菌的细胞质基质内被分解，A错误；酵母菌繁殖需要空气，在完全隔绝空气的情况下，酵母菌繁殖几代就停止了，要维持酵母菌长时间发酵，必须供给一定的氧气，故制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖，B正确；酵母菌发酵的后期，由于产生的CO2和其他代谢产物的积累，发酵液呈酸性，C错误；酵母菌发酵产生的酒精会对酵母菌的生长产生抑制作用，D错误。 第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $$