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1、第一节传统发酵技术的应用(教学设计)一、教学指导思想本节带学生沿着“科技探索之路”认识发酵工程的第一站：了解发酵原理和传统发酵技术。教学思路是从观察、发现生活中的发酵产品入手，结合必修1学习过的有关细胞呼吸的知识，理解发酵技术的原理。同时通过体验泡菜、果酒、果醋三种传统发酵食品的制作过程，探究不同环境因素对发酵食品品质的影响。在评价产品品质的基础上，结合发酵原理提出技术思路改进设想。通过让学生在本节学习中初步体验科学理论转化为生产技术的环节，为后续进一步培养工程思维作铺垫。二、教学内容与学生分析1 .教学内容分析本节教学内容主要有三个：发酵与传统发酵技术、制作传统发酵食品、评价发酵食品品质及提
2、出相关技术改良设想。(1)发酵与传统发酵技术。从历史和文化两个角度介绍传统发酵技术，我国人民利用发酵技术制作食品的历史悠久，各种发酵食品早已成为我国饮食文化不可缺少的部分。教学可从有当地特色的发酵产品入手，如腐乳、陈醋、酱油、米酒等，介绍这些产品是来自生产生活中的智慧结晶，从科学理论的指导和技术发展到工程应用，最终得以大规模生产，成为国际知名的产品。(2)制作传统发酵食品。这部分主要是动手实践的内容，包括制作泡菜、果酒和果醋，是本节最重要的内容。应该尽量创造条件让学生亲自参与、动手制作。若条件确实不允许，可简化流程，让学生参与其中某些环节。条件充足的学校，可以进一步开展探究实验。(3)评价发酵
3、食品品质及提出相关技术改良设想，这部分需要在学生完成实践获得产品后开展。实践后的评价和反思是本节课思维训练的主要环节。学生首先评价自己和同学们制作的产品的质量，如葡萄酒的色泽、酒精浓度、含糖量，果醋的色泽、酸度、风味，泡菜的亚硝酸盐含量等。然后分享制作过程中遇到的问题，教师引导学生结合学过的理论知识展开讨论分析，在此基础上鼓励学生提出改良措施。让学生体会到“知识就是生产力”，体验将科学理论转化为生产技术的过程。2 .学生分析(1)学生在学习必修1“细胞呼吸”的内容时，已经学习过有氧呼吸和无氧呼吸的知识，了解了与乳酸菌、酵母菌发酵相关的原理。(2)学生在初中阶段已经制作过酸奶，具有制作发酵产品的
4、经验。(3)通过必修课程学习，学生已经基本具备“针对特定情境提出可探究的生物学问题；基于给定的条件，设计并实施探究方案；运用多种方法如实记录和分析实验结果，并运用科学术语报告实验结果”的能力。三、教学目标1 .简述传统发酵技术的特点，列举常见的传统发酵食品。2 .概述微生物发酵的基本原理。3 .尝试制作泡菜、果酒和果醋，评价传统发酵技术应用的优点与不足，并提出合理的改进设想。四、教学重难点1 .教学重点(1)微生物发酵的基本原理；(2)制作泡菜、果酒和果醋。2 .教学难点(1)制作泡菜、果酒和果醋；(2)分析影响传统发酵食品品质的环境因素。五、教学过程本节教学内容设计3个课时：第1课时：发酵与
5、传统发酵技术-泡菜的制作原理及实践第2课时：发酵与传统发酵技术-果酒和果醋的制作原理及实践第3课时：影响传统发酵食品品质的环境因素及相关技术改良I.课堂结构核心问履主体活动索养发履Il.实施过程第1课时发酵与传统发酵技术-泡菜的制作原理及实践1 .课前准备学生分组：将学生分为4-8人一组，课前收集中华老字号发酵产品的历史故事，准备2分钟的汇报。材料用具：泡菜坛子：洗净并晾干。泡菜坛可以用干热灭菌法进行灭菌处理。泡菜原料：萝卜、大白菜、大蒜、生姜、辣椒等，洗净后切成块并晾干。食盐、煮沸后冷却的饮用水和香辛料。2 .课堂实施环节1：了解传统发酵技术的历史。学生汇报。在教师的引导下阅读教材中的“科技
6、探索之路”，认识到发酵技术是在生产生活实践中产生的，科学理论的研究和技术发展促使传统发酵技术向发酵工程转变。环节2：了解泡菜的制作原理。带领学生回顾初中已经学习过的酸奶制作过程，展示泡菜成品或泡菜制作视频，激发学生兴趣，提出以下问题：泡菜制作利用了哪些微生物？与微生物的哪些代谢产物有关？这些产物是如何形成的？如何获得微生物的菌种？推测制作泡菜过程中需要提供怎样的环境条件，并说出推测的依据。学生阅读教材，思考回答问题。根据学生能否说出泡菜制作的原理，评价学生是否对“发酵”的概念有初步认识。学生根据乳酸菌无氧呼吸的反应式进行推理可得：温度、空气含氧量、盐水浓度、发酵时间等因素可能影响泡菜的品质。根
7、据学生的回答评价学生针对特定情境的逻辑分析能力。环节3：提出探究问题并设计实验方案。介绍泡菜和日常膳食中亚硝酸盐的产生及危害、亚硝酸盐的快速检测方法（试纸法）。学生通过小组讨论确定本组的探究题目，并写出实验设计方案。根据学生提出的问题，对照实验设计和检测指标（因变量）的合理性和可行性，评价学生针对特定问题作出假设的能力以及方案设计能力。教师应在此环节引导学生思考并对实验方案提出改进建议，帮助学生顺利完成探究。环节4：实践制作泡菜及探究实验。学生以小组为单位按照教材“探究实践中制作泡菜的方法步骤配制盐水，将泡菜原料和香辛料装坛，最后封坛。并按照所在小组设计的实验方案，设置相应的对照实验组，进行对
8、照实验。教师提供必要的帮助，在实践过程中可评价学生的推进探究计划的能力。学生设计实验观察记录表格或日志并如实记录。可引导学生设计时间规划表和计划表，定期检测泡菜的成熟度、亚硝酸盐含量。第2课时发酵与传统发酵技术-果酒和果醋的制作原理及实践1 .课前准备：学生分组：将学生分为4-8人一组。材料用具：发酵瓶、榨汁机等器具：洗干净并消毒。新鲜水果：用清水冲洗并晾干。酿酒酵母、干净灭菌的纱布或过滤器；啤酒、酒酿、葡萄酒、蒸储白酒和酒精；白醋、红醋、陈醋和乙酸；市售的果酒酵母、白酒曲、甜酒酒曲的产品包装。2 .课堂实施环节1：认识我国传统酿酒、酿醋文化。学生阅读教材“从社会中来以及图文资料，了解传统酿酒
9、文化。教师提供啤酒、酒酿、葡萄酒、蒸储白酒和酒精，白醋、红醋、陈醋和乙酸，让学生通过看、闻等方式比较不同的酒和醋在颜色、气味和风味等方面的不同（白醋、红醋和陈醋可以让学生品尝）。环节2：了解果酒和果醋的制作原理。提出以下问题，引导学生认识果酒和果醋的发酵原理：酿酒是利用酵母菌进行发酵的，传统酿酒技术中酵母菌的来源是什么？在实践中如何保证酵母菌成功接种？刚刚同学们比较的几种酒里面只含有酒精吗？为什么它们的风味相差甚远？阅读市售的甜酒曲、白酒曲和果酒酵母包装上的成分表进行分析。请写出酵母菌利用葡萄糖进行有氧呼吸和无氧呼吸的反应简式。请根据反应简式和学过的相关知识分析影响酿酒的因素有哪些。果醋的酸味
10、和泡菜的酸味是否来自同一种物质？果醋的酸是哪一种微生物的代谢产物?根据反应简式分析影响果醋产量的因素。学生通过阅读教材、回忆细胞呼吸的相关知识,说出酿酒的原理是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精。同时根据环节1的体验和经验分析,推导得出不同类型的酒风味不同是原料和制作工艺的差异造成的。发酵过程中除了酵母菌无氧呼吸分解葡萄糖以外,还有其他营养成分被利用产生氨基酸、维生素等代谢物。不同的水果、粮食也携带不同微生物，它们可代谢产生不同的产物。教师根据学生的回答情况评价其根据现象作出合理推测的能力，由于酒精对细胞有毒害作用,故发酵进行到一定程度就会停止。蒸储酒是通过蒸储工艺提高酒精浓度的。学生对酵母菌的呼吸方
11、式比较熟悉,应可以顺利推理得到:温度、果汁含糖量、氧气浓度等因素会影响酒和醋的品质，环节3:提出探究问题并设计实验方案。介绍测量溶液酒精浓度、溶液含糖量的方法,有条件的学校可使用酒精计、甜度计等仪器快速测量。学生通过小组讨论确定本组的探究题目,并写出实验设计方案。根据学生提出的问题、对照实验设计方案和检测指标（因变量）的合理性和可行性,评价学生针对特定问题作出假设的能力以及方案设计能力。应在此环节引导学生思考并对实验方案提出改进建议，帮助学生顺利完成探究。建议引导学生以温度和空气含氧量作为自变量进行探究。环节4;实践制作果酒和果醋及探究实验。提出问题以提醒学生果酒和果酷的制作关键为何每隔12h
12、要将制作果酒的瓶盖拧松?该过程是否会破坏无氧环境？制作果酒和果醋的装置有何不同?结合教材”练习与应用“二-3的信息展开简单讨论。学生以小组为单位按照教材“探究实践”中制作果酒和果醋的方法步骤榨汁、装瓶制作果酒和果谐。建议直接利用果汁接种醋酸菌制作果醋,并按照实验方案，设置对照组,进行对照实验。教师提供必哥的帮助,在实践过程中可评价学生的推进探究计划的能力。学生以表格或日志的方式如实记录实验现象和检测数据。教师可引导学生设计时间规划表和计划复，定期检测发酵产物中的含糖量、酒精浓度和pH。第3课时影响传统发酵食品品质的环境因素及相关技术改良3 .课前准备学生完成“制作泡菜及探究对泡菜品质影响”“制
13、作果酒/果醋及探究_对果酒/果醋品质影响”两个探究实验的记录和结果分析,以小组为单位制作实验报告和演示文稿（海报或PPT）O教师根据报告中实验设计的科学性、实验结果的准确性、可信度以及书面表达准确清晰的情况进行分。选出有代表性的23个小组进行汇报。建议选个实验并不完美的小组参与汇报，激发学生反思能力2.课堂实施环节一：展示实验结果和结论。小组汇报实验结果和结论，以答辩的形式进行组间交流。此环节教师要引导学生分析实验成功或失败的原因，找出需要进行技术改进的环节。环节二：提出相关技术改良的设想。学生根据本小组和其他小组出现的现象或失败经验提出改良设想。教师可先预设一些情境供学生思考讨论，引导学生从
14、设计装置、原材料、无菌操作、控制环境条件等方面着手改良。情境L某小组制作泡菜过程中每天测试，发现从第4天开始亚硝酸盐含量一直居高不下，而且泡菜的盐水水面还长了一层白膜。请设法分析原因，并提出改良建议。学生可以分析到“每天测试”打开泡菜坛太频繁，破坏了坛内的无氧环境，甚至引入杂菌导致产生大量亚硝酸盐。“白膜”的来源分析对学生来说有一定困难，可以引导学生通过显微镜观察和代谢产物检测等方法鉴定“白膜”的成分。通过以上分析，学生应可以提出减少测量次数、增加盐水浓度、缩小泡菜坛开口等改良措施。情境2：另一小组同学探究空气含量对果酒品质的影响，根据实验结果绘制曲线图趋势如下。请分析罐内空气体积很小时发酵反
15、而慢的原因，并据此提出技术改良措施。学生根据酵母菌兼性厌氧的呼吸方式推理，得出发酵装置中含氧量太少会导致酵母菌只增殖几代就停止，如果长时间得不到氧气，大部分酵母菌会死亡，活酵母菌的数量直接影响酒精的产量。据此学生应提出可以通过改良发酵装置，使发酵过程中可以适时适量通入无菌空气。学生的设想可能天马行空，应鼓励学生将设想具体化成为可以“落地”的措施，尽量避免直接否定学生的想法。环节三：构建“发酵”和“传统发酵技术”概念。回顾第1课时提及的中华老字号产品，指出它们也是传统发酵食品。引导学生阅读教材，归纳传统发酵技术的概念，找出其中的不足之处。结合教材“到社会中去”的资料，请学生思考：当把少量制作转化
16、为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？激发学生对技术与工程间区别的思考。一二二核I心I知I识I小I结m发薛1概念传统发酵技术来源-I原理-条件菌种制作流程-I结果分析与评价过程泡菜1.传统发酵技术的应用果酒、果品的W产”一原理L条件一加制作流程I过程结果分析与评价1.乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡荀搪分解成乳酸。2 .薛母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发醉。3 .温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28eC；多数醋酸菌的最适;生长温度为30354 .醋酸菌是好氧细菌，当Q、糖源都充足时能将糖分解成乙酸；当缺少糖源时则将乙醉转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸0
