高二生物《微生物发酵及其应用》教学设计
做好教学设计是老师们应尽的职责,优秀的教学设计可以使同学们更快地接受新的知识。以下是百文网小编为您整理的关于高二生物《微生物发酵及其应用》教学设计的相关资料,希望对您有所帮助。
高二生物《微生物发酵及其应用》教学设计
目标的确定
与本节对应的课程标准具体内容是“举例说出发酵与食品生产”,而本节标题定为《微生物发酵及其应用》。事实上,微生物发酵在现实生活中远远超出了食品工业的范畴。因此,本节内容一开始时并没有局限于食品生产,而是从比较大的视角──发酵工程史话引入,然 后探秘发酵过程,再举例说出发酵与食品生产的关系。为此,本节主要教学目标确 定为:通过了解发酵工程发展的历史,体验科学、技术、社会三者间的关系;说出微生物发酵生产的基本过程;举例说出微生物发酵与食品生产的关系;关注与微生物发酵有关的社会问题等。教学设计思路
教学实施的程序
教学
内容 教学活动 教学手段和方法 预期目标
1.复习提问,引入新课。 师:同学们在初中时学习过微生物发酵与食品,我们的日常生活中也接触到许多发酵食品,请同学们思考这样一个问题:哪些食品是由微生物发酵生产的?相应的发酵种类是什么?
生:酸奶、泡菜,它们都是乳 酸发酵。
师:很好!还有其 他食品吗?想一想,我们每天吃的主食有通过发酵制作的吗?
生:馒头、面包。
师:对,实际上,我们经常食用的许多食品,以及使用的一些药品,它们的生产过程都离不开微生物发酵。那么,微生物发酵是如何发展起来的?其生产过程怎样?它还可应用 在哪些方面?现在我们就一起来解答这些问题。 学生很可能回答不全,教师可提示。
投影或板书:第一节微生物发酵及其应用 联系日常生活的实例,在回忆旧 知识的基础上,引入新课,以激发学生的学习 兴趣,强化从社会中来的意识。
2.新课──发酵工程史话的学习。 师:现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生产食品、药品等许多产品,那么,人们今天的成绩是如何一步步取得的呢?下面我们先来学习第一个问题:发酵工程史话。
首先,请大家阅读教材发酵工程史话标题下的第一自然段。
从这段文字的叙述中,能够看出,人类的祖先很早就会在不知微生物发酵原理的情况下,利用微生物发酵技术来生产多种产品,这个方面还有我们中华民族的贡献。由此可见,发酵技术是从生产实践中一步步产生的。
师:下面请同学们继续阅读第二自然段。
第二自然段的核心内容是,随着两位科学家研究出发 酵现象的本质和人们对微生物的认识不断深入后,诞生了传统的发酵工业。这充分说明了发酵技术需要基础科学研究的指导,即科学研究促进了技术的发展。
师:好,请大家继续阅读后四个自然段的内容。从中能够 看出,发酵技术随着时代的发展而不断向前发展,从传统的发酵 工业到现代发酵工业,再到微生物工程,它不仅成为生物技术产业的重要 支柱,而且和基因工程技术的结 合使它如虎添翼。由此看来,生物技术产业的核心是技术,同时科学技术又是一个不断发展的过 程。 投影或板书:
一、发酵工程史话
学生先阅读教材相应的段落,教师就此段落提炼出有关科学价值观的教育素材 自然过渡到发酵工程史话。
让学生体验科学技术是从生产实践中产生的。
让学生体验技术需要以基础科学研究作指导,科学、技术间存在相互作用。
让学生认同生物技术产业的核心是技术, 以及科学技术是 一个不断发展的过程。
3.新课──发酵生产过程探秘。 师:在很多家庭的日常生活中,味精是不可缺少的调味品,那么,你知道它的化学成分是什么吗?
生:谷氨酸钠。
师:对!有人认为食用味精对人体有毒害作用,从生物学的角度,你如何看待这个问题?
生:味精是谷氨酸的一种钠盐,食用后在体内能分解成谷氨酸,而谷氨酸是人体的一种必需氨基酸,所以食用味精对人体不会有毒害作用。
师:非常好!适当添加味精对人体无害,且能增添菜肴的鲜味。我国已成为国际上味精生产大国,年产约6.5×105 t。你想知道味精是怎样在 现代化的工厂中生产出来的吗?请大家翻到教科书P76~77。现代发酵工业的生产过程非常复杂,为避繁就简,突出主干,教科书用流程 图来展示发酵的基本过程。为便于同学们的理解,我们以味精生产为例,来探秘它的发酵生产过程。
味精生产的第一步是选育出能产生谷氨酸的细菌菌种,如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等。这些细菌先是从自然界中分离出来的,再用诱变、基因工程等现代生物技术处理,便可得到高产的菌种。
由于谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌是细菌,其同化作用类型是异养型的,所以要大量培养这些细菌,就需根据细菌的代谢特点配制相应的培养基。培养基如何配制可参看教科书中关于配制培养基的解释。
由于生产中要采用单一菌种发酵,整个发酵过程不能混入其他微生物(杂菌),所以生产味精的培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌,并进行无菌操作。
在味精生产过程中,由于发酵罐的体积很大,需要的菌种(种子)量就多。为提高发酵罐中的发酵效率,缩短生产时间,要把谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种,经 过培养,达到一定数量后,才能接入到发酵罐中,即要先经过扩大培养后再接种。
当谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种接入发酵罐后,这些细菌就会利用罐内培养基中的营养物质大量繁殖, 同时产生大量的谷氨酸。为使发酵过程处于最佳状态,现代化的味精生产企业,其发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的各种条件严格控制,以大幅度地提高生产率。需要说明的是,谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌均是好氧菌,因此,发酵过程中要不断地 通入无菌空气,以满足它们生长繁殖的需要。
在温度 为30~37 ℃、pH为7~8的条件 下,经28~32 h,发酵罐内的培养液中就会生成大量的谷氨酸,随后,将谷氨酸从培养液中分离出来,用适量的Na2CO3溶液中和(形成谷氨酸钠结晶)后,再 经过过滤、浓缩、离心分离等步骤,便成了味精。这便是味精生产的最后一步,即分离、提纯产物,获得产品。 投影或板 书:
二、发酵生产过程探秘──以味精生产为例
由于这部分内容学生较陌生,因此以教师讲解为主。
板书:1.菌种的选育 :如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等
板书:2.培养基的配制:水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等
板书:3.灭菌:去掉杂菌
板书:4.扩大培养和接种:先大量培养谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种,再将菌种接入发酵罐
板书:5.发酵罐内发酵:由计算机控制系统控制条件
板书:6.分离、提纯产物
→产品:谷氨酸→谷氨酸钠 让学生了解发酵生产的基本过程。
4.新课──发酵与食品生产。 师:正因为人们对微生物发酵生产的过程研究得非常透彻,所以现在我们能利用微生物发酵技术来生产多种产品。请大家翻到教科书P77,看讨论专栏,4个同学一组来完成这个讨论。
师:哪个小组愿意把自己讨论的结果和大家交流?
生:馒头、面包、泡菜等是直接由微生物发酵生产的。味精、醋、酱油等是经发酵生产的食 品添加剂。
师:很好!实际上发酵与食品生产的关系最为密切,其产品远远超过同学们现在所知的。如想进一步 了解,请阅读教科书P78的内容。 投影或板书:
三、发酵与食品生产
先给学生5 min完成讨论,再让2~3个组的学生发言。 让学生感到要学习的内容离自己很近,激发起学生的学习兴趣。
让学生体验科学、技术、社会三者间的关系。
5.小结及布置调查活动。 师:今天这节课我们学习了有关微生物发酵及其应用的内容,大家应了解微生物发酵生产的基本过程,同时能举例说出微生物发酵与食品生产的关系。我们应该利用所学的知识去关注微生物发酵在社会中的应用,为此,请大家利用课余时间 完成一个调查活动,调查活动的内容和要求见教科书P78“到社会中去”栏目,大家可根据自己的兴趣和条件任选一个题目去调查,调查完成后,写一份调查报告,供大家交流。 感兴趣的学生可以个人或小组合作,选择一个内容去调查。最终完成的调查报告,经教师评价后,张贴出来,办一个专栏供大家参观。 为学生构建一个学以致用的平台,同时唤起学生关注社会的意识。