2023-2024學(xué)年人教版選擇必修三 1-1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 教案

第一節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用(教學(xué)設(shè)計(jì)）一、教學(xué)指導(dǎo)思想本節(jié)帶學(xué)生沿著“科技探索之路”認(rèn)識(shí)發(fā)酵工程的第一站：了解發(fā)酵原理和傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。教學(xué)思路是從觀察、發(fā)現(xiàn)生活中的發(fā)酵產(chǎn)品入手，結(jié)合必修1學(xué)習(xí)過(guò)的有關(guān)細(xì)胞呼吸的知識(shí)，理解發(fā)酵技術(shù)的原理。同時(shí)通過(guò)體驗(yàn)泡菜、果酒、果醋三種傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程，探究不同環(huán)境因素對(duì)發(fā)酵食品品質(zhì)的影響。在評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)酵原理提出技術(shù)思路改進(jìn)設(shè)想。通過(guò)讓學(xué)生在本節(jié)學(xué)習(xí)中初步體驗(yàn)科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)的環(huán)節(jié)，為后續(xù)進(jìn)一步培養(yǎng)工程思維作鋪墊。二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生分析1．教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要有三個(gè)：發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品、評(píng)價(jià)發(fā)酵食品品質(zhì)及提出相關(guān)技術(shù)改良設(shè)想。（1）發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。從歷史和文化兩個(gè)角度介紹傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，我國(guó)人民利用發(fā)酵技術(shù)制作食品的歷史悠久，各種發(fā)酵食品早已成為我國(guó)飲食文化不可缺少的部分。教學(xué)可從有當(dāng)?shù)靥厣陌l(fā)酵產(chǎn)品入手，如腐乳、陳醋、醬油、米酒等，介紹這些產(chǎn)品是來(lái)自生產(chǎn)生活中的智慧結(jié)晶，從科學(xué)理論的指導(dǎo)和技術(shù)發(fā)展到工程應(yīng)用，最終得以大規(guī)模生產(chǎn)，成為國(guó)際知名的產(chǎn)品。（2）制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品。這部分主要是動(dòng)手實(shí)踐的內(nèi)容，包括制作泡菜、果酒和果醋，是本節(jié)最重要的內(nèi)容。應(yīng)該盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生親自參與、動(dòng)手制作。若條件確實(shí)不允許，可簡(jiǎn)化流程，讓學(xué)生參與其中某些環(huán)節(jié)。條件充足的學(xué)校，可以進(jìn)一步開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)。（3）評(píng)價(jià)發(fā)酵食品品質(zhì)及提出相關(guān)技術(shù)改良設(shè)想，這部分需要在學(xué)生完成實(shí)踐獲得產(chǎn)品后開(kāi)展。實(shí)踐后的評(píng)價(jià)和反思是本節(jié)課思維訓(xùn)練的主要環(huán)節(jié)。學(xué)生首先評(píng)價(jià)自己和同學(xué)們制作的產(chǎn)品的質(zhì)量，如葡萄酒的色澤、酒精濃度、含糖量，果醋的色澤、酸度、風(fēng)味，泡菜的亞硝酸鹽含量等。然后分享制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合學(xué)過(guò)的理論知識(shí)展開(kāi)討論分析，在此基礎(chǔ)上鼓勵(lì)學(xué)生提出改良措施。讓學(xué)生體會(huì)到“知識(shí)就是生產(chǎn)力”，體驗(yàn)將科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)的過(guò)程。2．學(xué)生分析（1）學(xué)生在學(xué)習(xí)必修1“細(xì)胞呼吸”的內(nèi)容時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的知識(shí)，了解了與乳酸菌、酵母菌發(fā)酵相關(guān)的原理。（2）學(xué)生在初中階段已經(jīng)制作過(guò)酸奶，具有制作發(fā)酵產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)。（3）通過(guò)必修課程學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本具備“針對(duì)特定情境提出可探究的生物學(xué)問(wèn)題；基于給定的條件，設(shè)計(jì)并實(shí)施探究方案；運(yùn)用多種方法如實(shí)記錄和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并運(yùn)用科學(xué)術(shù)語(yǔ)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果”的能力。三、教學(xué)目標(biāo)1．簡(jiǎn)述傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)，列舉常見(jiàn)的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。2．概述微生物發(fā)酵的基本原理。3．嘗試制作泡菜、果酒和果醋，評(píng)價(jià)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與不足，并提出合理的改進(jìn)設(shè)想。四、教學(xué)重難點(diǎn)1．教學(xué)重點(diǎn)（1）微生物發(fā)酵的基本原理；（2）制作泡菜、果酒和果醋。2．教學(xué)難點(diǎn)（1）制作泡菜、果酒和果醋；（2）分析影響傳統(tǒng)發(fā)酵食品品質(zhì)的環(huán)境因素。五、教學(xué)過(guò)程本節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)3個(gè)課時(shí)：第1課時(shí)：發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)-泡菜的制作原理及實(shí)踐第2課時(shí)：發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)-果酒和果醋的制作原理及實(shí)踐第3課時(shí)：影響傳統(tǒng)發(fā)酵食品品質(zhì)的環(huán)境因素及相關(guān)技術(shù)改良課堂結(jié)構(gòu)II.實(shí)施過(guò)程第1課時(shí)發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)-泡菜的制作原理及實(shí)踐1．課前準(zhǔn)備學(xué)生分組：將學(xué)生分為4-8人一組，課前收集中華老字號(hào)發(fā)酵產(chǎn)品的歷史故事，準(zhǔn)備2分鐘的匯報(bào)。材料用具：泡菜壇子：洗凈并晾干。泡菜壇可以用干熱滅菌法進(jìn)行滅菌處理。泡菜原料：蘿卜、大白菜、大蒜、生姜、辣椒等，洗凈后切成塊并晾干。食鹽、煮沸后冷卻的飲用水和香辛料。2．課堂實(shí)施環(huán)節(jié)1：了解傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的歷史。學(xué)生匯報(bào)。在教師的引導(dǎo)下閱讀教材中的“科技探索之路”，認(rèn)識(shí)到發(fā)酵技術(shù)是在生產(chǎn)生活實(shí)踐中產(chǎn)生的，科學(xué)理論的研究和技術(shù)發(fā)展促使傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)向發(fā)酵工程轉(zhuǎn)變。環(huán)節(jié)2：了解泡菜的制作原理。帶領(lǐng)學(xué)生回顧初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的酸奶制作過(guò)程，展示泡菜成品或泡菜制作視頻，激發(fā)學(xué)生興趣，提出以下問(wèn)題：泡菜制作利用了哪些微生物？與微生物的哪些代謝產(chǎn)物有關(guān)？這些產(chǎn)物是如何形成的？如何獲得微生物的菌種？推測(cè)制作泡菜過(guò)程中需要提供怎樣的環(huán)境條件，并說(shuō)出推測(cè)的依據(jù)。學(xué)生閱讀教材，思考回答問(wèn)題。根據(jù)學(xué)生能否說(shuō)出泡菜制作的原理，評(píng)價(jià)學(xué)生是否對(duì)“發(fā)酵”的概念有初步認(rèn)識(shí)。學(xué)生根據(jù)乳酸菌無(wú)氧呼吸的反應(yīng)式進(jìn)行推理可得：溫度、空氣含氧量、鹽水濃度、發(fā)酵時(shí)間等因素可能影響泡菜的品質(zhì)。根據(jù)學(xué)生的回答評(píng)價(jià)學(xué)生針對(duì)特定情境的邏輯分析能力。環(huán)節(jié)3：提出探究問(wèn)題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。介紹泡菜和日常膳食中亞硝酸鹽的產(chǎn)生及危害、亞硝酸鹽的快速檢測(cè)方法（試紙法）。學(xué)生通過(guò)小組討論確定本組的探究題目，并寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題，對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和檢測(cè)指標(biāo)（因變量）的合理性和可行性，評(píng)價(jià)學(xué)生針對(duì)特定問(wèn)題作出假設(shè)的能力以及方案設(shè)計(jì)能力。教師應(yīng)在此環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生思考并對(duì)實(shí)驗(yàn)方案提出改進(jìn)建議，幫助學(xué)生順利完成探究。環(huán)節(jié)4：實(shí)踐制作泡菜及探究實(shí)驗(yàn)。學(xué)生以小組為單位按照教材“探究·實(shí)踐”中制作泡菜的方法步驟配制鹽水，將泡菜原料和香辛料裝壇，最后封壇。并按照所在小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)置相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。教師提供必要的幫助，在實(shí)踐過(guò)程中可評(píng)價(jià)學(xué)生的推進(jìn)探究計(jì)劃的能力。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察記錄表格或日志并如實(shí)記錄?？梢龑?dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)間規(guī)劃表和計(jì)劃表，定期檢測(cè)泡菜的成熟度、亞硝酸鹽含量。第2課時(shí)發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)-果酒和果醋的制作原理及實(shí)踐1．課前準(zhǔn)備：學(xué)生分組：將學(xué)生分為4-8人一組。材料用具：發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具：洗干凈并消毒。新鮮水果：用清水沖洗并晾干。釀酒酵母、干凈滅菌的紗布或過(guò)濾器；啤酒、酒釀、葡萄酒、蒸餾白酒和酒精；白醋、紅醋、陳醋和乙酸；市售的果酒酵母、白酒曲、甜酒酒曲的產(chǎn)品包裝。2．課堂實(shí)施環(huán)節(jié)1：認(rèn)識(shí)我國(guó)傳統(tǒng)釀酒、釀醋文化。學(xué)生閱讀教材“從社會(huì)中來(lái)”以及圖文資料，了解傳統(tǒng)釀酒文化。教師提供啤酒、酒釀、葡萄酒、蒸餾白酒和酒精，白醋、紅醋、陳醋和乙酸，讓學(xué)生通過(guò)看、聞等方式比較不同的酒和醋在顏色、氣味和風(fēng)味等方面的不同（白醋、紅醋和陳醋可以讓學(xué)生品嘗）。環(huán)節(jié)2：了解果酒和果醋的制作原理。提出以下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)果酒和果醋的發(fā)酵原理：釀酒是利用酵母菌進(jìn)行發(fā)酵的，傳統(tǒng)釀酒技術(shù)中酵母菌的來(lái)源是什么？在實(shí)踐中如何保證酵母菌成功接種？剛剛同學(xué)們比較的幾種酒里面只含有酒精嗎？為什么它們的風(fēng)味相差甚遠(yuǎn)？閱讀市售的甜酒曲、白酒曲和果酒酵母包裝上的成分表進(jìn)行分析。請(qǐng)寫出酵母菌利用葡萄糖進(jìn)行有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的反應(yīng)簡(jiǎn)式。請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)簡(jiǎn)式和學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)分析影響釀酒的因素有哪些。果醋的酸味和泡菜的酸味是否來(lái)自同一種物質(zhì)?果醋的酸是哪一種微生物的代謝產(chǎn)物?根據(jù)反應(yīng)簡(jiǎn)式分析影響果醋產(chǎn)量的因素。學(xué)生通過(guò)閱讀教材、回憶細(xì)胞呼吸的相關(guān)知識(shí),說(shuō)出釀酒的原理是利用酵母菌無(wú)氡呼吸產(chǎn)生酒精。同時(shí)根據(jù)環(huán)節(jié)1的體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)分析,推導(dǎo)得出不同類型的酒風(fēng)味不同是原料和制作工藝的差異造成的。發(fā)酵過(guò)程中除了酵母菌無(wú)氧呼吸分解葡萄糖以外,還有其他營(yíng)養(yǎng)成分被利用產(chǎn)生氨基酸、維生素等代謝物。不同的水果、糧食也攜帶不同微生物，它們可代謝產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。教師根據(jù)學(xué)生的回答情況評(píng)價(jià)其根據(jù)現(xiàn)象作出合理推測(cè)的能力，由于酒精對(duì)細(xì)胞有毒害作用,故發(fā)酵進(jìn)行到一定程度就會(huì)停止。蒸餾酒是通過(guò)蒸餾工藝提高酒精濃度的。學(xué)生對(duì)酵母菌的呼吸方式比較熟悉,應(yīng)可以順利推理得到:溫度、果汁含糖量、氧氣濃度等因素會(huì)影響酒和醋的品質(zhì)，環(huán)節(jié)3:提出探究問(wèn)題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。介紹測(cè)量溶液酒精濃度、溶液含糖量的方法,有條件的學(xué)?？墒褂镁凭?jì)、甜度計(jì)等儀器快速測(cè)量。學(xué)生通過(guò)小組討論確定本組的探究題目,并寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。根據(jù)學(xué)生提出的問(wèn)題、對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和檢測(cè)指標(biāo)(因變量)的合理性和可行性,評(píng)價(jià)學(xué)生針對(duì)特定問(wèn)題作出假設(shè)的能力以及方案設(shè)計(jì)能力。應(yīng)在此環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生思考并對(duì)實(shí)驗(yàn)方案提出改進(jìn)建議，幫助學(xué)生順利完成探究。建議引導(dǎo)學(xué)生以溫度和空氣含氧量作為自變量進(jìn)行探究。環(huán)節(jié)4;實(shí)踐制作果酒和果醋及探究實(shí)驗(yàn)。提出問(wèn)題以提醒學(xué)生果酒和果酷的制作關(guān)鍵為何每隔12h要將制作果酒的瓶蓋擰松?該過(guò)程是否會(huì)破壞無(wú)氧環(huán)境?制作果酒和果醋的裝置有何不同?結(jié)合教材“練習(xí)與應(yīng)用"二-3的信息展開(kāi)簡(jiǎn)單討論。學(xué)生以小組為單位按照教材“探究·實(shí)踐”中制作果酒和果醋的方法步驟榨汁、裝瓶制作果酒和果諧。建議直接利用果汁接種醋酸菌制作果醋,并按照實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)置對(duì)照組,進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。教師提供必哥的幫助,在實(shí)踐過(guò)程中可評(píng)價(jià)學(xué)生的推進(jìn)探究計(jì)劃的能力。學(xué)生以表格或日志的方式如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和檢測(cè)數(shù)據(jù)。教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)間規(guī)劃表和計(jì)劃復(fù)，定期檢測(cè)發(fā)酵產(chǎn)物中的含糖量、酒精濃度和pH。第3課時(shí)影響傳統(tǒng)發(fā)酵食品品質(zhì)的環(huán)境因素及相關(guān)技術(shù)改良1.課前準(zhǔn)備學(xué)生完成“制作泡菜及探究___________對(duì)泡菜品質(zhì)影響”“制作果酒/果醋及探究___對(duì)果酒/果醋品質(zhì)影響”兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的記錄和結(jié)果分析,以小組為單位制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告和演示文稿(海報(bào)或PPT)。教師根據(jù)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、可信度以及書面表達(dá)準(zhǔn)確清晰的情況進(jìn)行分。選出有代表性的2-3個(gè)小組進(jìn)行匯報(bào)。建議選1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)并不完美的小組參與匯報(bào)，激發(fā)學(xué)生反思能力2．課堂實(shí)施環(huán)節(jié)一：展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論，以答辯的形式進(jìn)行組間交流。此環(huán)節(jié)教師要引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)成功或失敗的原因，找出需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)二：提出相關(guān)技術(shù)改良的設(shè)想。學(xué)生根據(jù)本小組和其他小組出現(xiàn)的現(xiàn)象或失敗經(jīng)驗(yàn)提出改良設(shè)想。教師可先預(yù)設(shè)一些情境供學(xué)生思考討論，引導(dǎo)學(xué)生從設(shè)計(jì)裝置、原材料、無(wú)菌操作、控制環(huán)境條件等方面著手改良。情境1：某小組制作泡菜過(guò)程中每天測(cè)試，發(fā)現(xiàn)從第4天開(kāi)始亞硝酸鹽含量一直居高不下，而且泡菜的鹽水水面還長(zhǎng)了一層白膜。請(qǐng)?jiān)O(shè)法分析原因，并提出改良建議。學(xué)生可以分析到“每天測(cè)試”打開(kāi)泡菜壇太頻繁，破壞了壇內(nèi)的無(wú)氧環(huán)境，甚至引入雜菌導(dǎo)致產(chǎn)生大量亞硝酸鹽?！鞍啄ぁ钡膩?lái)源分析對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定困難，可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)顯微鏡觀察和代謝產(chǎn)物檢測(cè)等方法鑒定“白膜”的成分。通過(guò)以上分析，學(xué)生應(yīng)可以提出減少測(cè)量次數(shù)、增加鹽水濃度、縮小泡菜壇開(kāi)口等改良措施。情境2：另一小組同學(xué)探究空氣含量對(duì)果酒品質(zhì)的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制曲線圖趨勢(shì)如下。請(qǐng)分析罐內(nèi)空氣體積很小時(shí)發(fā)酵反而慢的原因，并據(jù)此提出技術(shù)改良措施。學(xué)生根據(jù)酵母菌兼性厭氧的呼吸方式推理，得出發(fā)酵裝置中含氧量太少會(huì)導(dǎo)致酵母菌只增殖幾代就停止，如果長(zhǎng)時(shí)間得不到氧氣，大部分酵母菌會(huì)死亡，活酵母菌的數(shù)量直接影響酒精的產(chǎn)量。據(jù)此學(xué)生應(yīng)提出可