最新《微生物發(fā)酵及其應用》教學(xué)設計與案例分析
目標的確定
與本節對應的課程標準具體內容是“舉例說(shuō)出發(fā)酵與食品生產(chǎn)”，而本節標題定為《微生物發(fā)酵及其應用》。事實(shí)上，微生物發(fā)酵在現實(shí)生活中遠遠超出了食品工業(yè)的范疇。因此，本節內容一開(kāi)始時(shí)并沒(méi)有局限于食品生產(chǎn)，而是從比較大的視角──發(fā)酵工程史話(huà)引入，然后探秘發(fā)酵過(guò)程，再舉例說(shuō)出發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。為此，本節主要教學(xué)目標確定為：通過(guò)了解發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )三者間的關(guān)系；說(shuō)出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過(guò)程；舉例說(shuō)出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系；關(guān)注與微生物發(fā)酵有關(guān)的社會(huì )問(wèn)題等。
教學(xué)設計思路
教學(xué)實(shí)施的程序
教學(xué)
內容教學(xué)活動(dòng)教學(xué)手段和方法預期目標
1.復習提問(wèn)，引入新課。師：同學(xué)們在初中時(shí)學(xué)習過(guò)微生物發(fā)酵與食品，我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品，請同學(xué)們思考這樣一個(gè)問(wèn)題：哪些食品是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的？相應的發(fā)酵種類(lèi)是什么？
生：酸奶、泡菜，它們都是乳酸發(fā)酵。
師：很好！還有其他食品嗎？想一想，我們每天吃的主食有通過(guò)發(fā)酵制作的嗎？
生：饅頭、面包。
師：對，實(shí)際上，我們經(jīng)常食用的許多食品，以及使用的一些藥品，它們的生產(chǎn)過(guò)程都離不開(kāi)微生物發(fā)酵。那么，微生物發(fā)酵是如何發(fā)展起來(lái)的？其生產(chǎn)過(guò)程怎樣？它還可應用在哪些方面？現在我們就一起來(lái)解答這些問(wèn)題。學(xué)生很可能回答不全，教師可提示。
投影或板書(shū)：第一節微生物發(fā)酵及其應用聯(lián)系日常生活的實(shí)例，在回憶舊知識的基礎上，引入新課，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，強化從社會(huì )中來(lái)的意識。
2.新課──發(fā)酵工程史話(huà)的學(xué)習。師：現在人們能夠利用微生物發(fā)酵來(lái)大規模地生產(chǎn)食品、藥品等許多產(chǎn)品，那么，人們今天的成績(jì)是如何一步步取得的呢？下面我們先來(lái)學(xué)習第一個(gè)問(wèn)題：發(fā)酵工程史話(huà)。
首先，請大家閱讀教材發(fā)酵工程史話(huà)標題下的第一自然段。
從這段文字的敘述中，能夠看出，人類(lèi)的祖先很早就會(huì )在不知微生物發(fā)酵原理的情況下，利用微生物發(fā)酵技術(shù)來(lái)生產(chǎn)多種產(chǎn)品，這個(gè)方面還有我們中華民族的貢獻。由此可見(jiàn)，發(fā)酵技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中一步步產(chǎn)生的。
師：下面請同學(xué)們繼續閱讀第二自然段。
第二自然段的核心內容是，隨著(zhù)兩位科學(xué)家研究出發(fā)酵現象的本質(zhì)和人們對微生物的認識不斷深入后，誕生了傳統的發(fā)酵工業(yè)。這充分說(shuō)明了發(fā)酵技術(shù)需要基礎科學(xué)研究的指導，即科學(xué)研究促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展。
師：好，請大家繼續閱讀后四個(gè)自然段的內容。從中能夠看出，發(fā)酵技術(shù)隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展而不斷向前發(fā)展，從傳統的發(fā)酵工業(yè)到現代發(fā)酵工業(yè)，再到微生物工程，它不僅成為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要支柱，而且和基因工程技術(shù)的結合使它如虎添翼。由此看來(lái)，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù)，同時(shí)科學(xué)技術(shù)又是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。
投影或板書(shū)：
一、發(fā)酵工程史話(huà)
學(xué)生先閱讀教材相應的段落，教師就此段落提煉出有關(guān)科學(xué)價(jià)值觀(guān)的教育素材自然過(guò)渡到發(fā)酵工程史話(huà)。
讓學(xué)生體驗科學(xué)技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的。
讓學(xué)生體驗技術(shù)需要以基礎科學(xué)研究作指導，科學(xué)、技術(shù)間存在相互作用。
讓學(xué)生認同生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù)，以及科學(xué)技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。
3.新課──發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程探秘。師：在很多家庭的日常生活中，味精是不可缺少的調味品，那么，你知道它的化學(xué)成分是什么嗎？
生：谷氨酸鈉。
師：對！有人認為食用味精對人體有毒害作用，從生物學(xué)的角度，你如何看待這個(gè)問(wèn)題？
生：味精是谷氨酸的一種鈉鹽，食用后在體內能分解成谷氨酸，而谷氨酸是人體的一種必需氨基酸，所以食用味精對人體不會(huì )有毒害作用。
師：非常好！適當添加味精對人體無(wú)害，且能增添菜肴的鮮味。我國已成為國際上味精生產(chǎn)大國，年產(chǎn)約6.5×105t。你想知道味精是怎樣在現代化的工廠(chǎng)中生產(chǎn)出來(lái)的嗎？請大家翻到教科書(shū)P76～77�，F代發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程非常復雜，為避繁就簡(jiǎn)，突出主干，教科書(shū)用流程圖來(lái)展示發(fā)酵的基本過(guò)程。為便于同學(xué)們的'理解，我們以味精生產(chǎn)為例，來(lái)探秘它的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程。
味精生產(chǎn)的第一步是選育出能產(chǎn)生谷氨酸的細菌菌種，如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等。這些細菌先是從自然界中分離出來(lái)的，再用誘變、基因工程等現代生物技術(shù)處理，便可得到高產(chǎn)的菌種。
由于谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細菌，其同化作用類(lèi)型是異養型的，所以要大量培養這些細菌，就需根據細菌的代謝特點(diǎn)配制相應的培養基。培養基如何配制可參看教科書(shū)中關(guān)于配制培養基的解釋。
由于生產(chǎn)中要采用單一菌種發(fā)酵，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程不能混入其他微生物（雜菌），所以生產(chǎn)味精的培養基和發(fā)酵設備必須經(jīng)過(guò)嚴格的滅菌，并進(jìn)行無(wú)菌操作。
在味精生產(chǎn)過(guò)程中，由于發(fā)酵罐的體積很大，需要的菌種（種子）量就多。為提高發(fā)酵罐中的發(fā)酵效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間，要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，經(jīng)過(guò)培養，達到一定數量后，才能接入到發(fā)酵罐中，即要先經(jīng)過(guò)擴大培養后再接種。
當谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發(fā)酵罐后，這些細菌就會(huì )利用罐內培養基中的營(yíng)養物質(zhì)大量繁殖，同時(shí)產(chǎn)生大量的谷氨酸。為使發(fā)酵過(guò)程處于最佳狀態(tài)，現代化的味精生產(chǎn)企業(yè)，其發(fā)酵罐均有計算機控制系統，能對發(fā)酵過(guò)程中的各種條件嚴格控制，以大幅度地提高生產(chǎn)率。需要說(shuō)明的是，谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌，因此，發(fā)酵過(guò)程中要不斷地通入無(wú)菌空氣，以滿(mǎn)足它們生長(cháng)繁殖的需要。
在溫度為30～37℃、pH為7～8的條件下，經(jīng)28～32h，發(fā)酵罐內的培養液中就會(huì )生成大量的谷氨酸，隨后，將谷氨酸從培養液中分離出來(lái)，用適量的Na2CO3溶液中和（形成谷氨酸鈉結晶）后，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮、離心分離等步驟，便成了味精。這便是味精生產(chǎn)的最后一步，即分離、提純產(chǎn)物，獲得產(chǎn)品。
投影或板書(shū)：
二、發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程探秘──以味精生產(chǎn)為例
由于這部分內容學(xué)生較陌生，因此以教師講解為主。
板書(shū)：1.菌種的選育：如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等
板書(shū)：2.培養基的配制：水、無(wú)機鹽、碳源、氮源、生長(cháng)因子等
板書(shū)：3.滅菌：去掉雜菌
板書(shū)：4.擴大培養和接種：先大量培養谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，再將菌種接入發(fā)酵罐
板書(shū)：5.發(fā)酵罐內發(fā)酵：由計算機控制系統控制條件
板書(shū)：6.分離、提純產(chǎn)物
→產(chǎn)品：谷氨酸→谷氨酸鈉讓學(xué)生了解發(fā)酵生產(chǎn)的基本過(guò)程。
4.新課──發(fā)酵與食品生產(chǎn)。
師：正因為人們對微生物發(fā)酵生產(chǎn)的過(guò)程研究得非常透徹，所以現在我們能利用微生物發(fā)酵技術(shù)來(lái)生產(chǎn)多種產(chǎn)品。請大家翻到教科書(shū)P77，看討論專(zhuān)欄，4個(gè)同學(xué)一組來(lái)完成這個(gè)討論。
師：哪個(gè)小組愿意把自己討論的結果和大家交流？
生：饅頭、面包、泡菜等是直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。味精、醋、醬油等是經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食品添加劑。
師：很好！實(shí)際上發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系最為密切，其產(chǎn)品遠遠超過(guò)同學(xué)們現在所知的。如想進(jìn)一步了解，請閱讀教科書(shū)P78的內容。投影或板書(shū)：
三、發(fā)酵與食品生產(chǎn)
先給學(xué)生5in完成討論，再讓2～3個(gè)組的學(xué)生發(fā)言。讓學(xué)生感到要學(xué)習的內容離自己很近，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習興趣。
讓學(xué)生體驗科學(xué)、技術(shù)、社會(huì )三者間的關(guān)系。
5.小結及布置調查活動(dòng)。師：今天這節課我們學(xué)習了有關(guān)微生物發(fā)酵及其應用的內容，大家應了解微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過(guò)程，同時(shí)能舉例說(shuō)出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。我們應該利用所學(xué)的知識去關(guān)注微生物發(fā)酵在社會(huì )中的應用，為此，請大家利用課余時(shí)間完成一個(gè)調查活動(dòng)，調查活動(dòng)的內容和要求見(jiàn)教科書(shū)P78“到社會(huì )中去”欄目，大家可根據自己的興趣和條件任選一個(gè)題目去調查，調查完成后，寫(xiě)一份調查報告，供大家交流。
感興趣的學(xué)生可以個(gè)人或小組合作，選擇一個(gè)內容去調查。最終完成的調查報告，經(jīng)教師評價(jià)后，張貼出來(lái)，辦一個(gè)專(zhuān)欄供大家參觀(guān)。
為學(xué)生構建一個(gè)學(xué)以致用的平臺，同時(shí)喚起學(xué)生關(guān)注社會(huì )的意識。
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