最新《微生物發酵及其應用》教學設計與案例分析
最新《微生物發酵及其應用》教學設計與案例分析
目標的確定
與本節對應的課程標準具體內容是“舉例說出發酵與食品生產”，而本節標題定為《微生物發酵及其應用》。事實上，微生物發酵在現實生活中遠遠超出了食品工業的範疇。因此，本節內容一開始時並沒有侷限於食品生產，而是從比較大的視角──發酵工程史話引入，然後探秘發酵過程，再舉例說出發酵與食品生產的關係。為此，本節主要教學目標確定為：通過了解發酵工程發展的歷史，體驗科學、技術、社會三者間的關係；說出微生物發酵生產的基本過程；舉例說出微生物發酵與食品生產的關係；關注與微生物發酵有關的社會問題等。
教學設計思路
教學實施的程式
教學
內容教學活動教學手段和方法預期目標
1.複習提問，引入新課。師：同學們在初中時學習過微生物發酵與食品，我們的日常生活中也接觸到許多發酵食品，請同學們思考這樣一個問題：哪些食品是由微生物發酵生產的？相應的發酵種類是什麼？
生：酸奶、泡菜，它們都是乳酸發酵。
師：很好！還有其他食品嗎？想一想，我們每天吃的主食有透過發酵製作的嗎？
生：饅頭、麵包。
師：對，實際上，我們經常食用的許多食品，以及使用的一些藥品，它們的生產過程都離不開微生物發酵。那麼，微生物發酵是如何發展起來的？其生產過程怎樣？它還可應用在哪些方面？現在我們就一起來解答這些問題。學生很可能回答不全，教師可提示。
投影或板書：第一節微生物發酵及其應用聯絡日常生活的例項，在回憶舊知識的基礎上，引入新課，以激發學生的學習興趣，強化從社會中來的意識。
2.新課──發酵工程史話的學習。師：現在人們能夠利用微生物發酵來大規模地生產食品、藥品等許多產品，那麼，人們今天的成績是如何一步步取得的呢？下面我們先來學習第一個問題：發酵工程史話。
首先，請大家閱讀教材發酵工程史話標題下的第一自然段。
從這段文字的敘述中，能夠看出，人類的祖先很早就會在不知微生物發酵原理的情況下，利用微生物發酵技術來生產多種產品，這個方面還有我們中華民族的貢獻。由此可見，發酵技術是從生產實踐中一步步產生的。
師：下面請同學們繼續閱讀第二自然段。
第二自然段的核心內容是，隨著兩位科學家研究出發酵現象的本質和人們對微生物的認識不斷深入後，誕生了傳統的發酵工業。這充分說明了發酵技術需要基礎科學研究的指導，即科學研究促進了技術的發展。
師：好，請大家繼續閱讀後四個自然段的內容。從中能夠看出，發酵技術隨著時代的發展而不斷向前發展，從傳統的發酵工業到現代發酵工業，再到微生物工程，它不僅成為生物技術產業的重要支柱，而且和基因工程技術的結合使它如虎添翼。由此看來，生物技術產業的核心是技術，同時科學技術又是一個不斷髮展的過程。
投影或板書：
一、發酵工程史話
學生先閱讀教材相應的段落，教師就此段落提煉出有關科學價值觀的教育素材自然過渡到發酵工程史話。
讓學生體驗科學技術是從生產實踐中產生的。
讓學生體驗技術需要以基礎科學研究作指導，科學、技術間存在相互作用。
讓學生認同生物技術產業的核心是技術，以及科學技術是一個不斷髮展的過程。
3.新課──發酵生產過程探秘。師：在很多家庭的日常生活中，味精是不可缺少的調味品，那麼，你知道它的化學成分是什麼嗎？
生：穀氨酸鈉。
師：對！有人認為食用味精對人體有毒害作用，從生物學的角度，你如何看待這個問題？
生：味精是穀氨酸的一種鈉鹽，食用後在體內能分解成穀氨酸，而穀氨酸是人體的一種必需氨基酸，所以食用味精對人體不會有毒害作用。
師：非常好！適當新增味精對人體無害，且能增添菜餚的鮮味。我國已成為國際上味精生產大國，年產約6.5×105t。你想知道味精是怎樣在現代化的工廠中生產出來的嗎？請大家翻到教科書P76～77。現代發酵工業的生產過程非常複雜，為避繁就簡，突出主幹，教科書用流程圖來展示發酵的基本過程。為便於同學們的'理解，我們以味精生產為例，來探秘它的發酵生產過程。
味精生產的第一步是選育出能產生穀氨酸的細菌菌種，如穀氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等。這些細菌先是從自然界中分離出來的，再用誘變、基因工程等現代生物技術處理，便可得到高產的菌種。
由於穀氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細菌，其同化作用型別是異養型的，所以要大量培養這些細菌，就需根據細菌的代謝特點配製相應的培養基。培養基如何配製可參看教科書中關於配製培養基的解釋。
由於生產中要採用單一菌種發酵，整個發酵過程不能混入其他微生物（雜菌），所以生產味精的培養基和發酵裝置必須經過嚴格的滅菌，並進行無菌操作。
在味精生產過程中，由於發酵罐的體積很大，需要的菌種（種子）量就多。為提高發酵罐中的發酵效率，縮短生產時間，要把穀氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，經過培養，達到一定數量後，才能接入到發酵罐中，即要先經過擴大培養後再接種。
當穀氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發酵罐後，這些細菌就會利用罐內培養基中的營養物質大量繁殖，同時產生大量的穀氨酸。為使發酵過程處於最佳狀態，現代化的味精生產企業，其發酵罐均有計算機控制系統，能對發酵過程中的各種條件嚴格控制，以大幅度地提高生產率。需要說明的是，穀氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌，因此，發酵過程中要不斷地通入無菌空氣，以滿足它們生長繁殖的需要。
在溫度為30～37℃、pH為7～8的條件下，經28～32h，發酵罐內的培養液中就會生成大量的穀氨酸，隨後，將穀氨酸從培養液中分離出來，用適量的Na2CO3溶液中和（形成穀氨酸鈉結晶）後，再經過過濾、濃縮、離心分離等步驟，便成了味精。這便是味精生產的最後一步，即分離、提純產物，獲得產品。
投影或板書：
二、發酵生產過程探秘──以味精生產為例
由於這部分內容學生較陌生，因此以教師講解為主。
板書：1.菌種的選育：如穀氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等
板書：2.培養基的配製：水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等
板書：3.滅菌：去掉雜菌
板書：4.擴大培養和接種：先大量培養穀氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，再將菌種接入發酵罐
板書：5.發酵罐內發酵：由計算機控制系統控制條件
板書：6.分離、提純產物
→產品：穀氨酸→穀氨酸鈉讓學生了解發酵生產的基本過程。
4.新課──發酵與食品生產。
師：正因為人們對微生物發酵生產的過程研究得非常透徹，所以現在我們能利用微生物發酵技術來生產多種產品。請大家翻到教科書P77，看討論專欄，4個同學一組來完成這個討論。
師：哪個小組願意把自己討論的結果和大家交流？
生：饅頭、麵包、泡菜等是直接由微生物發酵生產的。味精、醋、醬油等是經發酵生產的食品新增劑。
師：很好！實際上發酵與食品生產的關係最為密切，其產品遠遠超過同學們現在所知的。如想進一步瞭解，請閱讀教科書P78的內容。投影或板書：
三、發酵與食品生產
先給學生5in完成討論，再讓2～3個組的學生髮言。讓學生感到要學習的內容離自己很近，激發起學生的學習興趣。
讓學生體驗科學、技術、社會三者間的關係。
5.小結及佈置調查活動。師：今天這節課我們學習了有關微生物發酵及其應用的內容，大家應瞭解微生物發酵生產的基本過程，同時能舉例說出微生物發酵與食品生產的關係。我們應該利用所學的知識去關注微生物發酵在社會中的應用，為此，請大家利用課餘時間完成一個調查活動，調查活動的內容和要求見教科書P78“到社會中去”欄目，大家可根據自己的興趣和條件任選一個題目去調查，調查完成後，寫一份調查報告，供大家交流。
感興趣的學生可以個人或小組合作，選擇一個內容去調查。最終完成的調查報告，經教師評價後，張貼出來，辦一個專欄供大家參觀。
為學生構建一個學以致用的平臺，同時喚起學生關注社會的意識。