2024-2025學(xué)年新教材高中生物 第1章 發(fā)酵工程 第3節(jié) 發(fā)酵工程及其應(yīng)用教案 新人教版選擇性必修3

2024-2025學(xué)年新教材高中生物第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用教案新人教版選擇性必修3授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教材分析本節(jié)課為人教版選擇性必修3高中生物第1章發(fā)酵工程的第3節(jié)，主題為“發(fā)酵工程及其應(yīng)用”。本節(jié)課主要內(nèi)容涵蓋了發(fā)酵工程的定義、發(fā)酵過程、發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用及其在食品、藥品生產(chǎn)中的重要性。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握發(fā)酵工程的基本概念，了解發(fā)酵過程及發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用，并認(rèn)識其在實際生產(chǎn)中的價值。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括科學(xué)探究、生命觀念、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度。通過學(xué)習(xí)發(fā)酵工程及其應(yīng)用，學(xué)生將能夠：

1.科學(xué)探究：通過觀察和分析發(fā)酵過程，學(xué)生能夠提出問題、作出假設(shè)，并運用實驗方法驗證結(jié)論。

2.生命觀念：學(xué)生能夠理解生命系統(tǒng)的多樣性，認(rèn)識生物技術(shù)與生活的密切關(guān)系，形成對生命的尊重和關(guān)愛。

3.科學(xué)思維：學(xué)生將學(xué)習(xí)歸納與演繹、分析與綜合等科學(xué)思維方法，運用邏輯推理探討發(fā)酵工程的相關(guān)問題。

4.科學(xué)態(tài)度：通過了解發(fā)酵工程在食品、藥品等領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生能夠認(rèn)識到科學(xué)與技術(shù)在改善人類生活方面的積極作用，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度和道德觀念。學(xué)習(xí)者分析1.知識基礎(chǔ)：學(xué)生在之前的生物課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了微生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等基礎(chǔ)知識，對微生物的代謝、生長和繁殖有一定的了解。同時，學(xué)生也掌握了簡單的實驗操作技能，如顯微鏡使用、試管操作等。

2.學(xué)習(xí)興趣與能力：學(xué)生對生物技術(shù)和生物工程領(lǐng)域較為感興趣，尤其是與食品、藥品生產(chǎn)相關(guān)的實際應(yīng)用。在學(xué)習(xí)能力方面，學(xué)生具備一定的邏輯思維和分析問題的能力，能夠理解和掌握較為復(fù)雜的生物學(xué)概念。

3.學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格多樣，有的喜歡通過閱讀和思考來理解知識，有的則更傾向于通過實驗和操作來學(xué)習(xí)。在課堂中，教師應(yīng)兼顧不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，采用多種教學(xué)手段和方法，以提高教學(xué)效果。

4.困難與挑戰(zhàn)：在理解發(fā)酵工程的原理和應(yīng)用方面，學(xué)生可能會遇到以下困難：發(fā)酵過程的復(fù)雜性、發(fā)酵條件的控制、發(fā)酵工程的實際操作等。此外，學(xué)生可能對發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物科技領(lǐng)域的應(yīng)用及其對社會、環(huán)境的影響有一定的陌生感。教師應(yīng)針對這些困難，通過生動實例、動畫演示等教學(xué)資源，幫助學(xué)生形象地理解知識，并提供充足的實踐機會，以降低學(xué)習(xí)難度。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《2024-2025學(xué)年新教材高中生物第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用》的教材或?qū)W習(xí)資料。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以幫助學(xué)生更好地理解發(fā)酵過程和發(fā)酵工程的應(yīng)用。

3.實驗器材：準(zhǔn)備實驗所需的微生物培養(yǎng)設(shè)備、發(fā)酵罐、溫度計、PH試紙等器材，并確保其完整性和安全性。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實驗操作臺等，以提供適宜的學(xué)習(xí)和實驗環(huán)境。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對發(fā)酵工程的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道什么是發(fā)酵工程嗎？它與我們的生活有什么關(guān)系？”

展示一些關(guān)于發(fā)酵工程的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受發(fā)酵工程的魅力或特點。

簡短介紹發(fā)酵工程的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.發(fā)酵工程基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解發(fā)酵工程的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)介紹發(fā)酵工程的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

通過實例或案例，讓學(xué)生更好地理解發(fā)酵工程的實際應(yīng)用或作用。

3.發(fā)酵工程案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解發(fā)酵工程的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的發(fā)酵工程案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學(xué)生全面了解發(fā)酵工程的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對實際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用發(fā)酵工程解決實際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個與發(fā)酵工程相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時加深全班對發(fā)酵工程的認(rèn)識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點評，促進(jìn)互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)發(fā)酵工程的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括發(fā)酵工程的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)發(fā)酵工程在現(xiàn)實生活或?qū)W習(xí)中的價值和作用，鼓勵學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用發(fā)酵工程。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于發(fā)酵工程的短文或報告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

《發(fā)酵工藝學(xué)》：《發(fā)酵工藝學(xué)》是一本關(guān)于發(fā)酵工程的綜合性教材，涵蓋了發(fā)酵過程的基本原理、微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用、發(fā)酵設(shè)備的選型和設(shè)計等內(nèi)容。建議學(xué)生閱讀其中與本節(jié)課相關(guān)章節(jié)，以加深對發(fā)酵工程的理解。

《微生物工程》：本書詳細(xì)介紹了微生物工程的基本概念、原理和技術(shù)，包括微生物的生理代謝、遺傳改造、發(fā)酵過程優(yōu)化等內(nèi)容。學(xué)生可通過閱讀此書，了解發(fā)酵工程在微生物工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

《生物技術(shù)與工程》：本書介紹生物技術(shù)的基本原理、實驗方法和應(yīng)用領(lǐng)域，重點討論了發(fā)酵工程在生物制藥、生物化工、食品工業(yè)等方面的應(yīng)用。學(xué)生可通過閱讀此書，了解發(fā)酵工程在不同行業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展前景。

2.鼓勵學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用：鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的作用，如廢水處理、廢氣凈化等。

發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用：學(xué)生可通過查閱文獻(xiàn)，了解發(fā)酵工程在生產(chǎn)抗生素、維生素、激素等藥物方面的應(yīng)用，以及發(fā)酵工程在新藥研發(fā)中的前景。

發(fā)酵工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用：學(xué)生可以調(diào)查和研究發(fā)酵工程在食品加工中的應(yīng)用，如酸奶、醬油、啤酒等傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)，以及發(fā)酵工程在開發(fā)新型食品方面的潛力。

發(fā)酵工程在生物能源領(lǐng)域的應(yīng)用：鼓勵學(xué)生了解發(fā)酵工程在生物能源生產(chǎn)中的應(yīng)用，如生物乙醇、生物柴油等可再生能源的制備過程和技術(shù)挑戰(zhàn)。板書設(shè)計1.發(fā)酵工程的定義與組成

①發(fā)酵工程：利用微生物的代謝能力，通過控制發(fā)酵過程生產(chǎn)有用物質(zhì)的技術(shù)。

②微生物：發(fā)酵工程的核心，包括酵母菌、細(xì)菌、放線菌等。

③發(fā)酵罐：發(fā)酵工程的主要設(shè)備，用于微生物的培養(yǎng)和發(fā)酵過程。

2.發(fā)酵過程與控制

①發(fā)酵過程：微生物在發(fā)酵罐中的生長、繁殖和代謝過程。

②發(fā)酵條件：溫度、PH、氧氣、濕度等參數(shù)的控制。

③發(fā)酵控制：通過發(fā)酵罐的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化。

3.發(fā)酵工程的應(yīng)用

①食品工業(yè)：制作酸奶、醬油、啤酒等傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品，開發(fā)新型發(fā)酵食品。

②醫(yī)藥領(lǐng)域：生產(chǎn)抗生素、維生素、激素等藥物，是新藥研發(fā)的重要手段。

③環(huán)境保護(hù)：利用發(fā)酵工程處理廢水、廢氣，實現(xiàn)環(huán)境凈化。

④生物能源：通過發(fā)酵工程生產(chǎn)生物乙醇、生物柴油等可再生能源。典型例題講解1.例題一：發(fā)酵工程的定義是什么？請簡述其基本原理。

答案：發(fā)酵工程是利用微生物的代謝能力，通過控制發(fā)酵過程生產(chǎn)有用物質(zhì)的技術(shù)?；驹戆ㄎ⑸锏姆敝?、代謝產(chǎn)物的形成以及發(fā)酵條件的控制等。

2.例題二：發(fā)酵過程中，如何控制發(fā)酵罐內(nèi)的溫度和PH值？

答案：發(fā)酵過程中，溫度的控制通常通過發(fā)酵罐的加熱和冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)，PH值的控制則通過添加緩沖溶液或調(diào)整發(fā)酵液中的物質(zhì)濃度來維持適宜的PH值。

3.例題三：請舉例說明發(fā)酵工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

答案：發(fā)酵工程在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛，例如制作酸奶、醬油、啤酒等傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品，同時也在開發(fā)新型發(fā)酵食品方面發(fā)揮作用，如發(fā)酵乳飲料、發(fā)酵面包等。

4.例題四：發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？

答案：發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值，如利用微生物生產(chǎn)抗