1.3.1课时1 影响发酵产品（酒精）风味及产量的因素 教学设计

课时1 影响发酵产品（酒精）风味及产量的因素
一、教材分析
在《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》中，有关“发酵工程”的重要概念在选择性必修三的大概念3“发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品”中。它是重要概念“3.1获得纯净的微生物是发酵工程的基础”和“3.2发酵工程为人类提供多样化的生物产品”的整合。
如何把相关概念进行有机整合，形成知识体系，引导学生学会知识迁移、灵活运用，是发酵工程复习课首要考虑的问题。在教学过程中，依托“《北山酒经》关于古代人酿酒的记载”为背景，以“从传统发酵技术和现代发酵工程技术应用中挖掘更多财富密码”为主线情境，根据“次位概念”设计问题情境，以分析问题情境的方式设计任务情境，以学习活动来解决情境问题，最终帮助学生构建“大概念”，进而发展学生的生物学核心素养。
二、学情分析
通过新课，学生已经学习了“菌种的纯化和分离”“果酒、果醋和泡菜的制作”等相关实验内容，但是实验中很多概念在学生脑中是呈碎片化存在的，相关概念之间没有形成逻辑关系，不能构成体系。而“发酵工程”相关内容往往又是选考中灵活度较大、学生较难拿分的内容。
三、教学目标
基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：
1.生命观念：基于传统发酵技术中常用微生物的新陈代谢类型及其代谢原理，利用物质与能量观，理解制作酒的基本操作。
2.科学思维：借助资料、问题、操作分析，培养对比与分析、迁移和归纳等思维能力。
3.社会责任：通过发酵罐在现代发酵工程技术中的应用，认同传统发酵工程的发展离不开科技的进步，培养社会责任感。
四、教学重难点
教学重点：影响发酵产物风味的因素；影响发酵产物产量的因素
教学难点：传统发酵技术与现代发酵工程技术的区别
五、教法学法
教法：讲授法、讨论法
学法：合作学习法、比较学习法
六、教学过程
教学内容 教师的组织和引导 学生活动 设计意图
创设单元情境， 提出核心问题 以《北山酒经》引出假如回到不知酿酒奥秘的古代，能否创造出比古人更多的财富？ 阅读思考，理解含义。 设置情境贴近实际生活，结合了现代生产实践，极大地激发了学生的学习兴趣和学习动力。
财富密码——甜米酒 任务1：以甜米酒为例，优化传统发酵技术，稳定甜米酒风味 【资料】家庭自制甜米酒是由糯米或大米经过发酵制成的风味饮品。其味道上佳，营养丰富，长期饮用能增进食欲，有助消化、解渴消暑、和促进血液循环的功效。酒曲的主要功能是糖化、发酵，这是因为酒曲里含有能使淀粉糖化的霉菌，还有发酵糖使其酒化的酵母，促使原料快速发酵为酒。 1.根据甜米酒制作的资料，引导学生指出参与的主要菌种，其代谢类型及参与的主要物质变化。 思考后说出参与的主要菌种，其代谢类型及参与的主要物质变化。 霉菌糖化淀粉为葡萄糖，异养需氧型；酵母菌需氧呼吸进行增殖，厌氧呼吸发酵产生酒精，兼性厌氧型。 厘清发酵原理，作为后续分析甜米酒风味影响因素的基础。锻炼学生提取信息，整合知识等科学思维方法。
2.展示甜米酒制作过程，提问其中标红操作的目的。 结合上述对于制作甜米酒过程中发酵菌种的思考，联系生活实际，推测相关操作的目的： 蒸熟（淀粉糊化，结构易于分解，消毒） 散热（降温防止破坏菌种） 开水烫（消毒） 压平实、保鲜膜（营造无氧环境） 酒窝（提供氧气使酵母菌增殖及霉菌糖化，后使酵母菌厌氧呼吸产酒，查看出酒情况） 在甜米酒制作这一具体情境下体会传统发酵技术，理解生物知识来源于生活，并可应用于生活。
3.由不同家庭制作完成的甜米酒的不同风味引导学生小组讨论，梳理影响甜米酒风味的因素。 进而再提问学生甜米酒口味发酸的原因及避免措施。 思考并回答，学生组内讨论，组间交流补充，从以下方面分点回答： 菌种：遗传差异、微生物种类、代谢特点、种间关系、接种量 发酵条件：时间、温度、pH、溶解氧 原料：品质、用量 发酸原因： 密封不严→增加密闭性，但要适时通气 杂菌污染→原料高温处理，装置灭菌除杂处理 基于甜米酒制作的真实情境，呈现不同家庭制作的甜米酒不同的风味，进一步发展学生的归纳与概括等科学思维方法，引导学生领悟不同发酵产品、同一产品不同差异的原因。
财富密码——工业化生产酒精 任务2：以工业化酒精生产为例，优化现代发酵工程技术，提高酒精产量 1.参考书本第32页发酵罐图，创设利用发酵罐进行大量酒精工业化生产的问题情境，引导学生小组讨论利用发酵罐进行酒精工业化生产时，可以通过图中哪些装置来优化发酵过程，实现更高产的目标。 思考后进行组内交流，组间互评，完善发酵罐优化发酵过程的对应装置原理。 原料：经济且产量高的；粉碎处理；充分接触→叶轮（气泡、微生物与发酵液）；液体培养基 菌种：单一菌种→高温蒸汽灭菌；优质（霉菌、酵母菌）→筛选；数量→扩大培养 发酵条件：时间；温度→冷热水管；pH→酸碱缓冲液；溶解氧→通气口、高压空气分布器 产物：真空发酵；排气口 引导学生以书本中发酵罐的图片去梳理现代发酵工程技术的优化之处，以图形辅助学生去理解。
2.根据对甜米酒制作和工业化酒精生产过程的分析，组织学生总结传统发酵技术与现代发酵工程技术的区别。 结合本节课复习内容，从已有的知识网络中进行对比分析。 传统发酵技术： 菌种来自天然；固体发酵；一般发酵容器；发酵条件控制不严格，与环境相关；发酵过程间断不连续，生产效率低；产品成分不单一 现代发酵工程技术：菌种来源于育种或经筛选后得到的优质菌种；液体发酵；使用发酵罐；严格控制发酵条件；发酵过程连续不间断，高效；产品为纯净物 通过比较传统发酵酿制甜米酒和现代发酵工程工业化生产酒精的过程，对比分析得出两者的区别，帮助学生进一步理解发酵工程。
习题巩固 以2023年6月选考真题，一道练习题和2021年6月选考29题节选进行教学检测。 思考回答，检测学习效果。（部分题目课后完成） 学以致用，及时检测，让学生感受选考真题难度及发酵工程内容的出题方向。
课后任务 以工业化酒精生产过程为例，布置课后整理任务： 1.以流程图形式总结现代发酵工程技术流程； 2.以表格的形式，完成果酒、果醋及泡菜制作的对比分析，可从原料、菌种、发酵条件等方面展开。 学生回顾本节课复习内容，自主系统整理现代发酵工程技术流程，以及果酒、果醋和泡菜传统发酵食品相关内容的对比。 学生自主构建现代发酵工程技术流程，对比分析传统发酵食品，为下一课时作铺垫。
七、板书设计
八、教学反思
本课时的亮点主要体现在两个方面：一是教学主线清晰。以《北山酒经》引出假如回到不知酿酒奥秘的古代，创造出比古人更多的财富为情境，依次创造甜米酒和工业化生产酒精两个财富密码为任务背景，以“任务﹣活动一评价”的方式逐步引导学生归纳、概括传统发酵影响风味的因素，现代发酵工程技术优化措施，以及传统发酵技术与现代发酵工程技术的区别，进而明确现代发酵工程技术一般为单菌发酵，具有大规模生产、发酵条件可控等优点，这为高产酵母菌的培养、分离和纯化等内容的深入探讨做了铺垫。二是学生主体性突出。有些学生在生活中已初步接触过传统发酵技术与现代发酵工程技术，因此，为了进一步突显学生的主体性，引导学生独立思考、分组讨论，在思考和讨论的过程中相互质疑、评价、认同，从而实现“教一学一评”的一体化，真正落实“学生为主体，教师为主导”的教学理念。
本课时存在的不足之处：一是由于是复习课，所以缺少体验传统发酵的过程，且传统发酵需要一段时间，学生缺少直观认识和体验，不能更好地激发学生的探究兴趣和动力。二是课时内容的思维深度不够高，更多停留在学生对已有知识的分析、归纳与整理，缺少更多的应用部分。