《微生物發(fā)酵及其應用》教學設計與案例

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1、《微生物發(fā)酵及其應用》教學設計與案例 目標的確定 與本節(jié)對應的課程標準具體內容是“舉例說出發(fā)酵與食品生產”，而本節(jié)標題定為《微生物發(fā)酵及其應用》。事實上，微生物發(fā)酵在現(xiàn)實生活中遠遠超出了食品工業(yè)的范疇。因此，本節(jié)內容一開始時并沒有局限于食品生產，而是從比較大的視角──發(fā)酵工程史話引入，然后探秘發(fā)酵過程，再舉例說出發(fā)酵與食品生產的關系。為此，本節(jié)主要教學目標確定為：通過了解發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗科學、技術、社會三者間的關系；說出微生物發(fā)酵生產的基本過程；舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產的關系；關注與微生物發(fā)酵有關的社會問題等。教學設計思路 教學實施的程序 教學 內容 教學活動 教

2、學手段和方法 預期目標 1.復習提問，引入新課。 師：同學們在初中時學習過微生物發(fā)酵與食品，我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品，請同學們思考這樣一個問題：哪些食品是由微生物發(fā)酵生產的？相應的發(fā)酵種類是什么？ 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發(fā)酵制作的嗎？ 生：饅頭、面包。 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(fā)酵。那么，微生物發(fā)酵是如何發(fā)展起來的？其生產過程怎樣？它還可應用在哪些方面？現(xiàn)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

3、一節(jié)微生物發(fā)酵及其應用 聯(lián)系日常生活的實例，在回憶舊知識的基礎上，引入新課，以激發(fā)學生的學習興趣，強化從社會中來的意識。 2.新課──發(fā)酵工程史話的學習。 師：現(xiàn)在人們能夠利用微生物發(fā)酵來大規(guī)模地生產食品、藥品等許多產品，那么，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(fā)酵工程史話。 首先，請大家閱讀教材發(fā)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(fā)酵原理的情況下，利用微生物發(fā)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(fā)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(xù)閱讀第二自然

4、段。 第二自然段的核心內容是，隨著兩位科學家研究出發(fā)酵現(xiàn)象的本質和人們對微生物的認識不斷深入后，誕生了傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)。這充分說明了發(fā)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(fā)展。 師：好，請大家繼續(xù)閱讀后四個自然段的內容。從中能夠看出，發(fā)酵技術隨著時代的發(fā)展而不斷向前發(fā)展，從傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)，再到微生物工程，它不僅成為生物技術產業(yè)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(yè)的核心是技術，同時科學技術又是一個不斷發(fā)展的過程。 投影或板書： 一、發(fā)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

5、渡到發(fā)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(yè)的核心是技術，以及科學技術是一個不斷發(fā)展的過程。 3.新課──發(fā)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，那么，你知道它的化學成分是什么嗎？ 生：谷氨酸鈉。 師：對！有人認為食用味精對人體有毒害作用，從生物學的角度，你如何看待這個問題？ 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有毒害作用。 師：非常好！適當添加味精對人體無害，且能

6、增添菜肴的鮮味。我國已成為國際上味精生產大國，年產約6.5105 t。你想知道味精是怎樣在現(xiàn)代化的工廠中生產出來的嗎？請大家翻到教科書P76～77。現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的生產過程非常復雜，為避繁就簡，突出主干，教科書用流程圖來展示發(fā)酵的基本過程。為便于同學們的理解，我們以味精生產為例，來探秘它的發(fā)酵生產過程。 味精生產的第一步是選育出能產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的，再用誘變、基因工程等現(xiàn)代生物技術處理，便可得到高產的菌種。 由于谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細菌，其同化作用類型是異養(yǎng)型的，所以要大量培養(yǎng)這些細菌，就需根據(jù)細菌的代謝特點配制相應

7、的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基如何配制可參看教科書中關于配制培養(yǎng)基的解釋。 由于生產中要采用單一菌種發(fā)酵，整個發(fā)酵過程不能混入其他微生物（雜菌），所以生產味精的培養(yǎng)基和發(fā)酵設備必須經過嚴格的滅菌，并進行無菌操作。 在味精生產過程中，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，縮短生產時間，要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種，經過培養(yǎng)，達到一定數(shù)量后，才能接入到發(fā)酵罐中，即要先經過擴大培養(yǎng)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，這些細菌就會利用罐內培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質大量繁殖，同時產生大量的谷氨酸。為使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài)，現(xiàn)代化的味精生產企業(yè)，其發(fā)酵罐

8、均有計算機控制系統(tǒng)，能對發(fā)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，谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌，因此，發(fā)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28～32 h，發(fā)酵罐內的培養(yǎng)液中就會生成大量的谷氨酸，隨后，將谷氨酸從培養(yǎng)液中分離出來，用適量的Na2CO3溶液中和（形成谷氨酸鈉結晶）后，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后一步，即分離、提純產物，獲得產品。 投影或板書： 二、發(fā)酵生產過程探秘──以味精生產為例 由于這部分內容學生較陌生，因此以教師講解為主。 板

9、書：1.菌種的選育：如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等 板書：2.培養(yǎng)基的配制：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(yǎng)和接種：先大量培養(yǎng)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：5.發(fā)酵罐內發(fā)酵：由計算機控制系統(tǒng)控制條件 板書：6.分離、提純產物 →產品：谷氨酸→谷氨酸鈉 讓學生了解發(fā)酵生產的基本過程。 4.新課──發(fā)酵與食品生產。 師：正因為人們對微生物發(fā)酵生產的過程研究得非常透徹，所以現(xiàn)在我們能利用微生物發(fā)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：哪個小組愿意把自

10、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)酵生產的。味精、醋、醬油等是經發(fā)酵生產的食品添加劑。 師：很好！實際上發(fā)酵與食品生產的關系最為密切，其產品遠遠超過同學們現(xiàn)在所知的。如想進一步了解，請閱讀教科書P78的內容。 投影或板書： 三、發(fā)酵與食品生產 先給學生5 min完成討論，再讓2～3個組的學生發(fā)言。 讓學生感到要學習的內容離自己很近，激發(fā)起學生的學習興趣。 讓學生體驗科學、技術、社會三者間的關系。 5.小結及布置調查活動。 師：今天這節(jié)課我們學習了有關微生物發(fā)酵及其應用的內容，大家應了解微生物發(fā)酵生產的基本過程，同時能舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產的關系。我們應該利用所學的知識去關注微生物發(fā)酵在社會中的應用，為此，請大家利用課余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(jù)自己的興趣和條件任選一個題目去調查，調查完成后，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，經教師評價后，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。