2024-2025学年新教材高中生物 第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用教案 新人教版选择性必修3

2024-2025学年新教材高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用教案新人教版选择性必修3授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课为人教版选择性必修3高中生物第1章发酵工程的第3节，主题为“发酵工程及其应用”。本节课主要内容涵盖了发酵工程的定义、发酵过程、发酵技术的应用及其在食品、药品生产中的重要性。通过本节课的学习，学生应掌握发酵工程的基本概念，了解发酵过程及发酵技术的应用，并认识其在实际生产中的价值。核心素养目标本节课旨在培养学生的生物学科核心素养，主要包括科学探究、生命观念、科学思维和科学态度。通过学习发酵工程及其应用，学生将能够：

1.科学探究：通过观察和分析发酵过程，学生能够提出问题、作出假设，并运用实验方法验证结论。

2.生命观念：学生能够理解生命系统的多样性，认识生物技术与生活的密切关系，形成对生命的尊重和关爱。

3.科学思维：学生将学习归纳与演绎、分析与综合等科学思维方法，运用逻辑推理探讨发酵工程的相关问题。

4.科学态度：通过了解发酵工程在食品、药品等领域的应用，学生能够认识到科学与技术在改善人类生活方面的积极作用，培养良好的科学态度和道德观念。学习者分析1.知识基础：学生在之前的生物课程中已经学习了微生物学、细胞生物学等基础知识，对微生物的代谢、生长和繁殖有一定的了解。同时，学生也掌握了简单的实验操作技能，如显微镜使用、试管操作等。

2.学习兴趣与能力：学生对生物技术和生物工程领域较为感兴趣，尤其是与食品、药品生产相关的实际应用。在学习能力方面，学生具备一定的逻辑思维和分析问题的能力，能够理解和掌握较为复杂的生物学概念。

3.学习风格：学生的学习风格多样，有的喜欢通过阅读和思考来理解知识，有的则更倾向于通过实验和操作来学习。在课堂中，教师应兼顾不同学生的学习风格，采用多种教学手段和方法，以提高教学效果。

4.困难与挑战：在理解发酵工程的原理和应用方面，学生可能会遇到以下困难：发酵过程的复杂性、发酵条件的控制、发酵工程的实际操作等。此外，学生可能对发酵工程在现代生物科技领域的应用及其对社会、环境的影响有一定的陌生感。教师应针对这些困难，通过生动实例、动画演示等教学资源，帮助学生形象地理解知识，并提供充足的实践机会，以降低学习难度。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《2024-2025学年新教材高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用》的教材或学习资料。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以帮助学生更好地理解发酵过程和发酵工程的应用。

3.实验器材：准备实验所需的微生物培养设备、发酵罐、温度计、PH试纸等器材，并确保其完整性和安全性。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等，以提供适宜的学习和实验环境。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对发酵工程的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是发酵工程吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于发酵工程的图片或视频片段，让学生初步感受发酵工程的魅力或特点。

简短介绍发酵工程的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.发酵工程基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解发酵工程的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解发酵工程的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍发酵工程的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

通过实例或案例，让学生更好地理解发酵工程的实际应用或作用。

3.发酵工程案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解发酵工程的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的发酵工程案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解发酵工程的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用发酵工程解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与发酵工程相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对发酵工程的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调发酵工程的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括发酵工程的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调发酵工程在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用发酵工程。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于发酵工程的短文或报告，以巩固学习效果。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

《发酵工艺学》：《发酵工艺学》是一本关于发酵工程的综合性教材，涵盖了发酵过程的基本原理、微生物的培养和应用、发酵设备的选型和设计等内容。建议学生阅读其中与本节课相关章节，以加深对发酵工程的理解。

《微生物工程》：本书详细介绍了微生物工程的基本概念、原理和技术，包括微生物的生理代谢、遗传改造、发酵过程优化等内容。学生可通过阅读此书，了解发酵工程在微生物工程领域的应用和发展。

《生物技术与工程》：本书介绍生物技术的基本原理、实验方法和应用领域，重点讨论了发酵工程在生物制药、生物化工、食品工业等方面的应用。学生可通过阅读此书，了解发酵工程在不同行业中的应用和发展前景。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

发酵工程在环境保护中的应用：鼓励学生查阅相关资料，了解发酵工程在环境保护领域的作用，如废水处理、废气净化等。

发酵工程在医药领域的应用：学生可通过查阅文献，了解发酵工程在生产抗生素、维生素、激素等药物方面的应用，以及发酵工程在新药研发中的前景。

发酵工程在食品工业中的应用：学生可以调查和研究发酵工程在食品加工中的应用，如酸奶、酱油、啤酒等传统发酵产品的生产，以及发酵工程在开发新型食品方面的潜力。

发酵工程在生物能源领域的应用：鼓励学生了解发酵工程在生物能源生产中的应用，如生物乙醇、生物柴油等可再生能源的制备过程和技术挑战。板书设计1.发酵工程的定义与组成

①发酵工程：利用微生物的代谢能力，通过控制发酵过程生产有用物质的技术。

②微生物：发酵工程的核心，包括酵母菌、细菌、放线菌等。

③发酵罐：发酵工程的主要设备，用于微生物的培养和发酵过程。

2.发酵过程与控制

①发酵过程：微生物在发酵罐中的生长、繁殖和代谢过程。

②发酵条件：温度、PH、氧气、湿度等参数的控制。

③发酵控制：通过发酵罐的自动化控制系统，实现发酵过程的优化。

3.发酵工程的应用

①食品工业：制作酸奶、酱油、啤酒等传统发酵产品，开发新型发酵食品。

②医药领域：生产抗生素、维生素、激素等药物，是新药研发的重要手段。

③环境保护：利用发酵工程处理废水、废气，实现环境净化。

④生物能源：通过发酵工程生产生物乙醇、生物柴油等可再生能源。典型例题讲解1.例题一：发酵工程的定义是什么？请简述其基本原理。

答案：发酵工程是利用微生物的代谢能力，通过控制发酵过程生产有用物质的技术。基本原理包括微生物的繁殖、代谢产物的形成以及发酵条件的控制等。

2.例题二：发酵过程中，如何控制发酵罐内的温度和PH值？

答案：发酵过程中，温度的控制通常通过发酵罐的加热和冷却系统实现，PH值的控制则通过添加缓冲溶液或调整发酵液中的物质浓度来维持适宜的PH值。

3.例题三：请举例说明发酵工程在食品工业中的应用。

答案：发酵工程在食品工业中应用广泛，例如制作酸奶、酱油、啤酒等传统发酵产品，同时也在开发新型发酵食品方面发挥作用，如发酵乳饮料、发酵面包等。

4.例题四：发酵工程在医药领域有哪些应用？

答案：发酵工程在医药领域具有重要应用价值，如利用微生物生产抗