2024-2025学年新教材高中生物 第1章 发酵工程 素能提升课 发酵工程与其他相关知识的综合教案 新人教版选择性必修3

2024-2025学年新教材高中生物第1章发酵工程素能提升课发酵工程与其他相关知识的综合教案新人教版选择性必修3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析“2024-2025学年新教材高中生物第1章发酵工程素能提升课发酵工程与其他相关知识的综合教案新人教版选择性必修3”是一章旨在让学生了解和掌握发酵工程的基本概念、原理和方法，并能够将所学知识运用到实际生产和生活之中的课程。本章内容主要包括发酵工程的定义、发酵过程、发酵技术的应用以及发酵工程在食品、药品和其他领域中的应用。

教学对象为高中学生，他们已经具备了一定的生物学基础知识，但对于发酵工程的了解可能较为有限。因此，在教学过程中，需要通过生动的实例和实际应用，激发学生的学习兴趣，帮助他们理解和掌握发酵工程的相关知识。

教学内容要与课本紧密关联，主要包括以下几个方面：

1.发酵工程的定义：介绍发酵工程的内涵和外延，让学生了解发酵工程的基本概念。

2.发酵过程：讲解发酵过程中涉及的微生物、底物、产物等要素，以及发酵条件的控制。

3.发酵技术的应用：介绍发酵技术在食品、药品和其他领域中的应用，让学生了解发酵工程的实际意义。

4.发酵工程实例分析：通过分析具体的发酵工程实例，让学生了解发酵工程的实施过程和技术要点。

教学过程中要注重理论与实践相结合，通过讲解、演示、实验等多种教学方法，提高学生的学习效果。同时，要注重培养学生的创新能力和实践能力，引导他们将所学知识运用到实际生产和生活中去。核心素养目标本章节的核心素养目标包括：

1.科学思维：通过学习发酵工程的基本概念、原理和方法，培养学生的逻辑思维、批判性思维和创新思维能力，使他们能够运用科学的方法分析和解决实际问题。

2.科学探究：通过观察、实验和数据分析等方法，让学生掌握发酵过程中的关键因素，培养他们的观察能力、实验设计和操作能力以及数据处理能力。

3.科学态度：培养学生对科学的热爱和好奇心，使他们能够积极地参与学习活动，勇于探索和质疑，培养他们正确的科学态度和价值观。

4.科学应用：通过学习发酵工程在食品、药品和其他领域中的应用实例，培养学生将所学知识运用到实际生产和生活中的能力，培养他们的实践能力和解决实际问题的能力。教学难点与重点1.教学重点：

重点一：发酵工程的定义和基本概念。学生需要理解发酵工程的基本内涵，包括发酵过程、发酵微生物、发酵条件等。

重点二：发酵过程及其控制。学生需要掌握发酵过程中涉及的微生物、底物、产物等关键因素，以及发酵条件的控制方法。

重点三：发酵技术的应用。学生需要了解发酵技术在食品、药品和其他领域中的应用，并理解其重要性。

重点四：发酵工程实例分析。通过分析具体的发酵工程实例，让学生了解发酵工程的实施过程和技术要点。

2.教学难点：

难点一：发酵过程的微观机制。学生可能难以理解发酵过程中微生物的生长、繁殖和代谢等微观机制。

难点二：发酵条件的控制。学生可能难以掌握发酵过程中温度、pH、氧气等条件的控制方法及其对发酵效果的影响。

难点三：发酵工程在实际生产中的应用。学生可能难以将所学知识运用到实际生产和生活中，理解发酵工程在实际生产中的重要性。

难点四：发酵工程实例分析。学生可能难以理解发酵工程实例中的关键技术要点，如菌种选育、发酵罐设计、产物提取等。

针对以上教学重点和难点，教师在教学过程中应采用生动的实例、图片、视频等教学资源，通过讲解、演示、实验等多种教学方法，帮助学生理解和掌握发酵工程的相关知识。同时，注重理论联系实际，引导学生将所学知识运用到实际生产和生活中，提高学生的实践能力。教学方法与策略1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法：

针对本章节内容，将采用以下教学方法：

-讲授法：用于传授发酵工程的基本概念、原理和方法，为学生提供系统的知识框架。

-案例研究法：通过分析具体的发酵工程实例，让学生了解发酵工程的实施过程和技术要点。

-实验法：组织学生进行发酵实验，让学生亲身体验发酵过程，提高他们的实践能力。

-讨论法：鼓励学生就发酵工程的相关问题进行讨论，培养他们的科学思维和创新能力。

2.设计具体的教学活动：

-角色扮演：让学生扮演发酵工程中的不同角色，如微生物、底物、产物等，以形象生动地理解发酵过程。

-实验演示：教师进行发酵实验的演示，引导学生观察和分析发酵过程中的关键因素。

-游戏设计：设计发酵工程相关的游戏，如发酵过程模拟游戏，让学生在游戏中学习和巩固知识。

3.确定教学媒体和资源的使用：

-PPT：制作精美的PPT，用于展示发酵工程的基本概念、原理和方法，以及相关的实例分析。

-视频：播放与发酵工程相关的视频，如发酵过程的微观图像、实际发酵工程设施的操作等，以直观地展示发酵过程。

-在线工具：利用在线工具，如互动问答平台，让学生进行知识测试和互动讨论，巩固所学知识。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。

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：

-《发酵工程的现状与发展趋势》一文，让学生了解发酵工程在国内外的发展现状及其未来发展趋势。

-《发酵工程技术在医药领域的应用》一文，让学生深入了解发酵工程技术在制药工业中的重要应用。

-《发酵工程在环境保护中的应用》一文，让学生了解发酵工程技术在环境保护和废弃物处理方面的应用。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-让学生查找有关发酵工程在食品工业中的应用案例，了解发酵工程技术在提高食品质量和生产效率方面的作用。

-学生可以尝试查找有关发酵工程在生物制药领域的应用案例，了解发酵工程技术在生产生物药品中的重要性。

-鼓励学生思考发酵工程在环境保护和废弃物处理方面的应用前景，并提出自己的创新性想法或建议。

3.拓展知识点：

-让学生了解发酵工程在其他领域的应用，如发酵工程技术在生物能源、生物材料、生物化工等领域的应用。

-学生可以探讨发酵工程技术的创新和发展，如合成生物学在发酵工程技术中的应用，以及发酵工程技术在人工智能和大数据时代的挑战和机遇。典型例题讲解七、典型例题讲解

例题1：

假设你有两个发酵罐，一个用于生产乳酸，另一个用于生产酒精。如果你想要提高乳酸的产量，你将如何调整发酵过程？

解答：

要提高乳酸的产量，可以采取以下措施：

1.优化菌种选择，使用高产乳酸的菌株。

2.调整发酵条件，如增加温度、提高搅拌速度等。

3.优化底物浓度，确保底物充足以供菌株发酵。

4.控制产物浓度，通过定期移除部分乳酸来降低产物浓度抑制。

例题2：

在发酵过程中，为什么我们需要控制发酵罐的温度？

解答：

控制发酵罐的温度是因为不同的微生物在不同的温度下有不同的生长速率和发酵效率。通过控制发酵温度，可以优化微生物的生长条件，提高发酵效率和产物产量。此外，温度的控制还可以防止发酵过程的失控和污染。

例题3：

发酵过程中，如何确定最佳发酵时间？

解答：

确定最佳发酵时间可以通过以下方法：

1.监测发酵过程中的产物浓度变化，选择产物的峰值作为最佳发酵时间。

2.监测微生物的生长曲线，选择生长速率下降的转折点作为最佳发酵时间。

3.通过实验比较不同发酵时间下的产物产量，选择产量最高的发酵时间。

例题4：

在发酵工程中，如何防止发酵过程的污染？

解答：

防止发酵过程的污染可以采取以下措施：

1.使用无菌操作技术，确保发酵罐和工具的清洁和消毒。

2.控制发酵罐的氧气水平，以降低污染菌的生长速率。

3.定期检测发酵过程中的微生物种类和数量，及时发现并处理污染。

4.使用筛选过的菌种，避免使用容易污染的野生菌株。

例题5：

假设你在发酵过程中发现产物产量低于预期，你将如何调查原因并进行改进？

解答：

调查和改进发酵过程中产物产量低的原因可以包括以下步骤：

1.检查菌种是否纯净和活性，可能需要重新筛选或接种。

2.分析发酵条件是否适宜，如温度、pH、氧气供应等，需要调整至最佳条件。

3.检查底物浓度是否足够，可能需要增加底物的投入量。

4.监测发酵过程中的微生物生长情况和产物浓度，找出可能的瓶颈环节。

5.考虑采用新技术或工艺改进，如使用基因工程菌株或优化发酵工艺流程。内容逻辑关系①发酵工程的定义与基本概念

-发酵工程：利用微生物发酵生产有用的物质或实现特定的目的。

-微生物：参与发酵过程的生物，如酵母菌、细菌等。

-发酵过程：微生物在一定条件下将底物转化为产物的过程。

②发酵技术的应用

-发酵技术在食品工业中的应用：如酿酒、制醋、发酵食品等。

-发酵技术在医药工业中的应用：如抗生素、疫苗、药物等。

-发酵技术在环境保护中的应用：如生物降解、废弃物处理等。

③发酵工程的实施

-菌种选育：通过筛选和基因工程等手段，选择适合发酵生产的菌株。

-发酵罐设计：根据发酵过程的需求，设计适合的发酵罐。

-发酵过程控制：通过控制温度、pH、氧气等条件，优化发酵过程。

-产物提取与纯化：将发酵产物从发酵液中提取出来并进行纯化。

板书设计：

1.发酵工程：利用微生物发酵生产有用的物质或实现特定的目的。

2.微生物：参与发酵过程的生物，如酵母菌、细菌等。

3.发酵过程：