2024-2025學(xué)年新教材高中生物 第1章 發(fā)酵工程 素能提升課 發(fā)酵工程與其他相關(guān)知識(shí)的綜合教案 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)酵工程素能提升課發(fā)酵工程與其他相關(guān)知識(shí)的綜合教案新人教版選擇性必修3學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析“2024-2025學(xué)年新教材高中生物第1章發(fā)酵工程素能提升課發(fā)酵工程與其他相關(guān)知識(shí)的綜合教案新人教版選擇性必修3”是一章旨在讓學(xué)生了解和掌握發(fā)酵工程的基本概念、原理和方法，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活之中的課程。本章內(nèi)容主要包括發(fā)酵工程的定義、發(fā)酵過程、發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)酵工程在食品、藥品和其他領(lǐng)域中的應(yīng)用。

教學(xué)對(duì)象為高中學(xué)生，他們已經(jīng)具備了一定的生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)于發(fā)酵工程的了解可能較為有限。因此，在教學(xué)過程中，需要通過生動(dòng)的實(shí)例和實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們理解和掌握發(fā)酵工程的相關(guān)知識(shí)。

教學(xué)內(nèi)容要與課本緊密關(guān)聯(lián)，主要包括以下幾個(gè)方面：

1.發(fā)酵工程的定義：介紹發(fā)酵工程的內(nèi)涵和外延，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的基本概念。

2.發(fā)酵過程：講解發(fā)酵過程中涉及的微生物、底物、產(chǎn)物等要素，以及發(fā)酵條件的控制。

3.發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用：介紹發(fā)酵技術(shù)在食品、藥品和其他領(lǐng)域中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的實(shí)際意義。

4.發(fā)酵工程實(shí)例分析：通過分析具體的發(fā)酵工程實(shí)例，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的實(shí)施過程和技術(shù)要點(diǎn)。

教學(xué)過程中要注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過講解、演示、實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，引導(dǎo)他們將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中去。核心素養(yǎng)目標(biāo)本章節(jié)的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：

1.科學(xué)思維：通過學(xué)習(xí)發(fā)酵工程的基本概念、原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)新思維能力，使他們能夠運(yùn)用科學(xué)的方法分析和解決實(shí)際問題。

2.科學(xué)探究：通過觀察、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析等方法，讓學(xué)生掌握發(fā)酵過程中的關(guān)鍵因素，培養(yǎng)他們的觀察能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力以及數(shù)據(jù)處理能力。

3.科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛和好奇心，使他們能夠積極地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，勇于探索和質(zhì)疑，培養(yǎng)他們正確的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀。

4.科學(xué)應(yīng)用：通過學(xué)習(xí)發(fā)酵工程在食品、藥品和其他領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中的能力，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

重點(diǎn)一：發(fā)酵工程的定義和基本概念。學(xué)生需要理解發(fā)酵工程的基本內(nèi)涵，包括發(fā)酵過程、發(fā)酵微生物、發(fā)酵條件等。

重點(diǎn)二：發(fā)酵過程及其控制。學(xué)生需要掌握發(fā)酵過程中涉及的微生物、底物、產(chǎn)物等關(guān)鍵因素，以及發(fā)酵條件的控制方法。

重點(diǎn)三：發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用。學(xué)生需要了解發(fā)酵技術(shù)在食品、藥品和其他領(lǐng)域中的應(yīng)用，并理解其重要性。

重點(diǎn)四：發(fā)酵工程實(shí)例分析。通過分析具體的發(fā)酵工程實(shí)例，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的實(shí)施過程和技術(shù)要點(diǎn)。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

難點(diǎn)一：發(fā)酵過程的微觀機(jī)制。學(xué)生可能難以理解發(fā)酵過程中微生物的生長(zhǎng)、繁殖和代謝等微觀機(jī)制。

難點(diǎn)二：發(fā)酵條件的控制。學(xué)生可能難以掌握發(fā)酵過程中溫度、pH、氧氣等條件的控制方法及其對(duì)發(fā)酵效果的影響。

難點(diǎn)三：發(fā)酵工程在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)生可能難以將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中，理解發(fā)酵工程在實(shí)際生產(chǎn)中的重要性。

難點(diǎn)四：發(fā)酵工程實(shí)例分析。學(xué)生可能難以理解發(fā)酵工程實(shí)例中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，如菌種選育、發(fā)酵罐設(shè)計(jì)、產(chǎn)物提取等。

針對(duì)以上教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師在教學(xué)過程中應(yīng)采用生動(dòng)的實(shí)例、圖片、視頻等教學(xué)資源，通過講解、演示、實(shí)驗(yàn)等多種教學(xué)方法，幫助學(xué)生理解和掌握發(fā)酵工程的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。教學(xué)方法與策略1.選擇適合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點(diǎn)的教學(xué)方法：

針對(duì)本章節(jié)內(nèi)容，將采用以下教學(xué)方法：

-講授法：用于傳授發(fā)酵工程的基本概念、原理和方法，為學(xué)生提供系統(tǒng)的知識(shí)框架。

-案例研究法：通過分析具體的發(fā)酵工程實(shí)例，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程的實(shí)施過程和技術(shù)要點(diǎn)。

-實(shí)驗(yàn)法：組織學(xué)生進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)發(fā)酵過程，提高他們的實(shí)踐能力。

-討論法：鼓勵(lì)學(xué)生就發(fā)酵工程的相關(guān)問題進(jìn)行討論，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。

2.設(shè)計(jì)具體的教學(xué)活動(dòng)：

-角色扮演：讓學(xué)生扮演發(fā)酵工程中的不同角色，如微生物、底物、產(chǎn)物等，以形象生動(dòng)地理解發(fā)酵過程。

-實(shí)驗(yàn)演示：教師進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析發(fā)酵過程中的關(guān)鍵因素。

-游戲設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)發(fā)酵工程相關(guān)的游戲，如發(fā)酵過程模擬游戲，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)。

3.確定教學(xué)媒體和資源的使用：

-PPT：制作精美的PPT，用于展示發(fā)酵工程的基本概念、原理和方法，以及相關(guān)的實(shí)例分析。

-視頻：播放與發(fā)酵工程相關(guān)的視頻，如發(fā)酵過程的微觀圖像、實(shí)際發(fā)酵工程設(shè)施的操作等，以直觀地展示發(fā)酵過程。

-在線工具：利用在線工具，如互動(dòng)問答平臺(tái)，讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)測(cè)試和互動(dòng)討論，鞏固所學(xué)知識(shí)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

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

過程：

開場(chǎng)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(diǎn)。

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

2.發(fā)酵工程基礎(chǔ)知識(shí)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。

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(gè)典型的發(fā)酵工程案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)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(duì)實(shí)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(shí)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(gè)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(diǎn)評(píng)（15分鐘）

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

過程：

各組代表依次上臺(tái)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(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)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(qiáng)調(diào)發(fā)酵工程的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)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(qiáng)調(diào)發(fā)酵工程在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)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(bào)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)酵工程的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》一文，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

-《發(fā)酵工程技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用》一文，讓學(xué)生深入了解發(fā)酵工程技術(shù)在制藥工業(yè)中的重要應(yīng)用。

-《發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用》一文，讓學(xué)生了解發(fā)酵工程技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和廢棄物處理方面的應(yīng)用。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-讓學(xué)生查找有關(guān)發(fā)酵工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用案例，了解發(fā)酵工程技術(shù)在提高食品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面的作用。

-學(xué)生可以嘗試查找有關(guān)發(fā)酵工程在生物制藥領(lǐng)域的應(yīng)用案例，了解發(fā)酵工程技術(shù)在生產(chǎn)生物藥品中的重要性。

-鼓勵(lì)學(xué)生思考發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)和廢棄物處理方面的應(yīng)用前景，并提出自己的創(chuàng)新性想法或建議。

3.拓展知識(shí)點(diǎn)：

-讓學(xué)生了解發(fā)酵工程在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如發(fā)酵工程技術(shù)在生物能源、生物材料、生物化工等領(lǐng)域的應(yīng)用。

-學(xué)生可以探討發(fā)酵工程技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，如合成生物學(xué)在發(fā)酵工程技術(shù)中的應(yīng)用，以及發(fā)酵工程技術(shù)在人工智能和大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。典型例題講解七、典型例題講解

例題1：

假設(shè)你有兩個(gè)發(fā)酵罐，一個(gè)用于生產(chǎn)乳酸，另一個(gè)用于生產(chǎn)酒精。如果你想要提高乳酸的產(chǎn)量，你將如何調(diào)整發(fā)酵過程？

解答：

要提高乳酸的產(chǎn)量，可以采取以下措施：

1.優(yōu)化菌種選擇，使用高產(chǎn)乳酸的菌株。

2.調(diào)整發(fā)酵條件，如增加溫度、提高攪拌速度等。

3.優(yōu)化底物濃度，確保底物充足以供菌株發(fā)酵。

4.控制產(chǎn)物濃度，通過定期移除部分乳酸來(lái)降低產(chǎn)物濃度抑制。

例題2：

在發(fā)酵過程中，為什么我們需要控制發(fā)酵罐的溫度？

解答：

控制發(fā)酵罐的溫度是因?yàn)椴煌奈⑸镌诓煌臏囟认掠胁煌纳L(zhǎng)速率和發(fā)酵效率。通過控制發(fā)酵溫度，可以優(yōu)化微生物的生長(zhǎng)條件，提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物產(chǎn)量。此外，溫度的控制還可以防止發(fā)酵過程的失控和污染。

例題3：

發(fā)酵過程中，如何確定最佳發(fā)酵時(shí)間？

解答：

確定最佳發(fā)酵時(shí)間可以通過以下方法：

1.監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程中的產(chǎn)物濃度變化，選擇產(chǎn)物的峰值作為最佳發(fā)酵時(shí)間。

2.監(jiān)測(cè)微生物的生長(zhǎng)曲線，選擇生長(zhǎng)速率下降的轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為最佳發(fā)酵時(shí)間。

3.通過實(shí)驗(yàn)比較不同發(fā)酵時(shí)間下的產(chǎn)物產(chǎn)量，選擇產(chǎn)量最高的發(fā)酵時(shí)間。

例題4：

在發(fā)酵工程中，如何防止發(fā)酵過程的污染？

解答：

防止發(fā)酵過程的污染可以采取以下措施：

1.使用無(wú)菌操作技術(shù)，確保發(fā)酵罐和工具的清潔和消毒。

2.控制發(fā)酵罐的氧氣水平，以降低污染菌的生長(zhǎng)速率。

3.定期檢測(cè)發(fā)酵過程中的微生物種類和數(shù)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理污染。

4.使用篩選過的菌種，避免使用容易污染的野生菌株。

例題5：

假設(shè)你在發(fā)酵過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物產(chǎn)量低于預(yù)期，你將如何調(diào)查原因并進(jìn)行改進(jìn)？

解答：

調(diào)查和改進(jìn)發(fā)酵過程中產(chǎn)物產(chǎn)量低的原因可以包括以下步驟：

1.檢查菌種是否純凈和活性，可能需要重新篩選或接種。

2.分析發(fā)酵條件是否適宜，如溫度、pH、氧氣供應(yīng)等，需要調(diào)整至最佳條件。

3.檢查底物濃度是否足夠，可能需要增加底物的投入量。

4.監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程中的微生物生長(zhǎng)情況和產(chǎn)物濃度，找出可能的瓶頸環(huán)節(jié)。

5.考慮采用新技術(shù)或工藝改進(jìn)，如使用基因工程菌株或優(yōu)化發(fā)酵工藝流程。內(nèi)容邏輯關(guān)系①發(fā)酵工程的定義與基本概念

-發(fā)酵工程：利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)有用的物質(zhì)或?qū)崿F(xiàn)特定的目的。

-微生物：參與發(fā)酵過程的生物，如酵母菌、細(xì)菌等。

-發(fā)酵過程：微生物在一定條件下將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的過程。

②發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

-發(fā)酵技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用：如釀酒、制醋、發(fā)酵食品等。

-發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用：如抗生素、疫苗、藥物等。

-發(fā)酵技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用：如生物降解、廢棄物處理等。

③發(fā)酵工程的實(shí)施

-菌種選育：通過篩選和基因工程等手段，選擇適合發(fā)酵生產(chǎn)的菌株。

-發(fā)酵罐設(shè)計(jì)：根據(jù)發(fā)酵過程的需求，設(shè)計(jì)適合的發(fā)酵罐。

-發(fā)酵過程控制：通過控制溫度、pH、氧氣等條件，優(yōu)化發(fā)酵過程。

-產(chǎn)物提取與純化：將發(fā)酵產(chǎn)物從發(fā)酵液中提取出來(lái)并進(jìn)行純化。

板書設(shè)計(jì)：

1.發(fā)酵工程：利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)有用的物質(zhì)或?qū)崿F(xiàn)特定的目的。

2.微生物：參與發(fā)酵過程的生物，如酵母菌、細(xì)菌等。

3.發(fā)酵過程：