資源簡介

課時1 影響發酵產品（酒精）風味及產量的因素
一、教材分析
在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》中，有關“發酵工程”的重要概念在選擇性必修三的大概念3“發酵工程利用微生物的特定功能規模化生產對人類有用的產品”中。它是重要概念“3.1獲得純凈的微生物是發酵工程的基礎”和“3.2發酵工程為人類提供多樣化的生物產品”的整合。
如何把相關概念進行有機整合，形成知識體系，引導學生學會知識遷移、靈活運用，是發酵工程復習課首要考慮的問題。在教學過程中，依托“《北山酒經》關于古代人釀酒的記載”為背景，以“從傳統發酵技術和現代發酵工程技術應用中挖掘更多財富密碼”為主線情境，根據“次位概念”設計問題情境，以分析問題情境的方式設計任務情境，以學習活動來解決情境問題，最終幫助學生構建“大概念”，進而發展學生的生物學核心素養。
二、學情分析
通過新課，學生已經學習了“菌種的純化和分離”“果酒、果醋和泡菜的制作”等相關實驗內容，但是實驗中很多概念在學生腦中是呈碎片化存在的，相關概念之間沒有形成邏輯關系，不能構成體系。而“發酵工程”相關內容往往又是選考中靈活度較大、學生較難拿分的內容。
三、教學目標
基于課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準，圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：
1.生命觀念：基于傳統發酵技術中常用微生物的新陳代謝類型及其代謝原理，利用物質與能量觀，理解制作酒的基本操作。
2.科學思維：借助資料、問題、操作分析，培養對比與分析、遷移和歸納等思維能力。
3.社會責任：通過發酵罐在現代發酵工程技術中的應用，認同傳統發酵工程的發展離不開科技的進步，培養社會責任感。
四、教學重難點
教學重點：影響發酵產物風味的因素；影響發酵產物產量的因素
教學難點：傳統發酵技術與現代發酵工程技術的區別
五、教法學法
教法：講授法、討論法
學法：合作學習法、比較學習法
六、教學過程
教學內容 教師的組織和引導 學生活動 設計意圖
創設單元情境， 提出核心問題 以《北山酒經》引出假如回到不知釀酒奧秘的古代，能否創造出比古人更多的財富？ 閱讀思考，理解含義。 設置情境貼近實際生活，結合了現代生產實踐，極大地激發了學生的學習興趣和學習動力。
財富密碼——甜米酒 任務1：以甜米酒為例，優化傳統發酵技術，穩定甜米酒風味 【資料】家庭自制甜米酒是由糯米或大米經過發酵制成的風味飲品。其味道上佳，營養豐富，長期飲用能增進食欲，有助消化、解渴消暑、和促進血液循環的功效。酒曲的主要功能是糖化、發酵，這是因為酒曲里含有能使淀粉糖化的霉菌，還有發酵糖使其酒化的酵母，促使原料快速發酵為酒。 1.根據甜米酒制作的資料，引導學生指出參與的主要菌種，其代謝類型及參與的主要物質變化。 思考后說出參與的主要菌種，其代謝類型及參與的主要物質變化。 霉菌糖化淀粉為葡萄糖，異養需氧型；酵母菌需氧呼吸進行增殖，厭氧呼吸發酵產生酒精，兼性厭氧型。 厘清發酵原理，作為后續分析甜米酒風味影響因素的基礎。鍛煉學生提取信息，整合知識等科學思維方法。
2.展示甜米酒制作過程，提問其中標紅操作的目的。 結合上述對于制作甜米酒過程中發酵菌種的思考，聯系生活實際，推測相關操作的目的： 蒸熟（淀粉糊化，結構易于分解，消毒） 散熱（降溫防止破壞菌種） 開水燙（消毒） 壓平實、保鮮膜（營造無氧環境） 酒窩（提供氧氣使酵母菌增殖及霉菌糖化，后使酵母菌厭氧呼吸產酒，查看出酒情況） 在甜米酒制作這一具體情境下體會傳統發酵技術，理解生物知識來源于生活，并可應用于生活。
3.由不同家庭制作完成的甜米酒的不同風味引導學生小組討論，梳理影響甜米酒風味的因素。 進而再提問學生甜米酒口味發酸的原因及避免措施。 思考并回答，學生組內討論，組間交流補充，從以下方面分點回答： 菌種：遺傳差異、微生物種類、代謝特點、種間關系、接種量 發酵條件：時間、溫度、pH、溶解氧 原料：品質、用量 發酸原因： 密封不嚴→增加密閉性，但要適時通氣 雜菌污染→原料高溫處理，裝置滅菌除雜處理 基于甜米酒制作的真實情境，呈現不同家庭制作的甜米酒不同的風味，進一步發展學生的歸納與概括等科學思維方法，引導學生領悟不同發酵產品、同一產品不同差異的原因。
財富密碼——工業化生產酒精 任務2：以工業化酒精生產為例，優化現代發酵工程技術，提高酒精產量 1.參考書本第32頁發酵罐圖，創設利用發酵罐進行大量酒精工業化生產的問題情境，引導學生小組討論利用發酵罐進行酒精工業化生產時，可以通過圖中哪些裝置來優化發酵過程，實現更高產的目標。 思考后進行組內交流，組間互評，完善發酵罐優化發酵過程的對應裝置原理。 原料：經濟且產量高的；粉碎處理；充分接觸→葉輪（氣泡、微生物與發酵液）；液體培養基 菌種：單一菌種→高溫蒸汽滅菌；優質（霉菌、酵母菌）→篩選；數量→擴大培養 發酵條件：時間；溫度→冷熱水管；pH→酸堿緩沖液；溶解氧→通氣口、高壓空氣分布器 產物：真空發酵；排氣口 引導學生以書本中發酵罐的圖片去梳理現代發酵工程技術的優化之處，以圖形輔助學生去理解。
2.根據對甜米酒制作和工業化酒精生產過程的分析，組織學生總結傳統發酵技術與現代發酵工程技術的區別。 結合本節課復習內容，從已有的知識網絡中進行對比分析。 傳統發酵技術： 菌種來自天然；固體發酵；一般發酵容器；發酵條件控制不嚴格，與環境相關；發酵過程間斷不連續，生產效率低；產品成分不單一 現代發酵工程技術：菌種來源于育種或經篩選后得到的優質菌種；液體發酵；使用發酵罐；嚴格控制發酵條件；發酵過程連續不間斷，高效；產品為純凈物 通過比較傳統發酵釀制甜米酒和現代發酵工程工業化生產酒精的過程，對比分析得出兩者的區別，幫助學生進一步理解發酵工程。
習題鞏固 以2023年6月選考真題，一道練習題和2021年6月選考29題節選進行教學檢測。 思考回答，檢測學習效果。（部分題目課后完成） 學以致用，及時檢測，讓學生感受選考真題難度及發酵工程內容的出題方向。
課后任務 以工業化酒精生產過程為例，布置課后整理任務： 1.以流程圖形式總結現代發酵工程技術流程； 2.以表格的形式，完成果酒、果醋及泡菜制作的對比分析，可從原料、菌種、發酵條件等方面展開。 學生回顧本節課復習內容，自主系統整理現代發酵工程技術流程，以及果酒、果醋和泡菜傳統發酵食品相關內容的對比。 學生自主構建現代發酵工程技術流程，對比分析傳統發酵食品，為下一課時作鋪墊。
七、板書設計
八、教學反思
本課時的亮點主要體現在兩個方面：一是教學主線清晰。以《北山酒經》引出假如回到不知釀酒奧秘的古代，創造出比古人更多的財富為情境，依次創造甜米酒和工業化生產酒精兩個財富密碼為任務背景，以“任務﹣活動一評價”的方式逐步引導學生歸納、概括傳統發酵影響風味的因素，現代發酵工程技術優化措施，以及傳統發酵技術與現代發酵工程技術的區別，進而明確現代發酵工程技術一般為單菌發酵，具有大規模生產、發酵條件可控等優點，這為高產酵母菌的培養、分離和純化等內容的深入探討做了鋪墊。二是學生主體性突出。有些學生在生活中已初步接觸過傳統發酵技術與現代發酵工程技術，因此，為了進一步突顯學生的主體性，引導學生獨立思考、分組討論，在思考和討論的過程中相互質疑、評價、認同，從而實現“教一學一評”的一體化，真正落實“學生為主體，教師為主導”的教學理念。
本課時存在的不足之處：一是由于是復習課，所以缺少體驗傳統發酵的過程，且傳統發酵需要一段時間，學生缺少直觀認識和體驗，不能更好地激發學生的探究興趣和動力。二是課時內容的思維深度不夠高，更多停留在學生對已有知識的分析、歸納與整理，缺少更多的應用部分。

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