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1、微生物与发酵工程教学设计（复习课）大连经济技术开发区第十高级中学吴敬洪 设计说明：.学校及学生情况 我校是一所刚刚成立三年的普通高级中学。就去年毕业生高考情况看，理科班有 1 人过重点分数段（艺术体育特长生除外），实验班过 2 本线 10 人左右，平行班无人过 2 本线。学生行为习惯、思维能力和知识储备均欠佳。目前，我校学生教室内不具备多媒体设备，目前还是“一支粉笔、一块黑板”。高三学生必备学习材料为高中生物三本书、学生笔记本、五年高考三年模拟一书。.高三复习基本思路 因为学校安排课时少，每周五节课（包括补课）按部就班进行轮次复习已不可能，所以，将一轮复习与二轮复习合并，主要体现在：将第一册、
2、第二册、全一册教材章节全部融合在一起进行复习，如生物的新陈代谢部分，就是依次复习植物的代谢及提高光能利用率、人和动物的代谢及营养与健康、微生物的代谢及发酵工程。在复习的过程中，依据学生的情况和知识的体系，适当调教学次序。决不介绍考纲以外的知识点，考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解。精选习题，同一知识点的题尽量减少，但每题必讲透。因学生学习习惯差，大部分学生不能按要求完成预习、课后习题，故生物课复习基本没有课后作业（有也是少量的），但老师加强课后的针对性复习指导。.本章节内容分析及复习思路 微生物与发酵工程 部分，零散知识多，而且与高中各章所提到的各种微生物有千丝万缕的联系，与细胞、生殖、遗传
3、、进化、环境、其他生物工程都有联系，复习时可有多条线索和多个侧面。为了抓住主干，兼顾零散，我们复习思路如下：微生物的概念、微生物的代谢特点（简单了解）、微生物的类群（病毒、细菌为例）、微生物的代谢产物、微生物代谢的调节、微生物的营养、微生物的生长、发酵工程简介。复习时采取讲练结合步步为营，在习题选择上既考虑主干知识，又要适当增添些其他章节内容的联系，让学生认识本部分的知识放在高中生物知识之间的联系。.课时安排 本部分共 6 课时（每课时 45 分钟）第一、二课时：微生物的类群和微生物的代谢 第三、四课时：微生物的营养和微生物的生长 第五、六课时：发酵工程简介 教学设计之一 微生物的类群和微生物
4、的代谢 复习知识点：细菌的结构和繁殖、病毒的结构和增殖 微生物的代谢产物、微生物代谢的调节 教学步骤：教师活动 学生活动 师生关系 教师提出问题 1：什么叫微生物？什么叫微生的代谢？微生物的代谢有什么特点？为什么会有这样的特点？学生翻看教材，整理相关语句到笔记本上 教师监督学生学习 教师简单给出答案，并强掉“通常用光学显微镜和电子显微镜才能看到”“异常旺盛”“表面积与体积之比”等知识。强化理解记忆 学生听教师讲解 教师提出问题 2：微生物的类群包括哪些？从有无细胞结构来分析。学生整理相关内容，可以随时提问 教师和学生共同完成微生物类群的知识（见附一）教师提出问题 3：病毒的结构有哪些？各部分结
5、构的功能有哪些？学生完成五年高考三年模拟 A版第 257 页 知识清单一：病毒的结构和各部分结构的功能 教师监督学生学习 并解答部分同学问题 教师简单说出答案，并提出讨论问题 4：病毒抗原特异性功能是由哪个结构决定的？“衣壳具有决定病毒抗原特异性功能”与“核酸中贮存着病毒的全部遗传信息，控制着病毒的一切性状（如病毒的形态结构、致病性等）”是否相矛盾？学生思考，表达自己看法，接受教师解释，强化记忆相关知识点。学生之间，师生之间相互讨论。教师提出问题 5：病毒的增殖过程是怎样的？以噬菌体为例介绍。并以问答式强调病毒复制 DNA盒合成蛋白质的过程场所条件。学生在 2 分钟时间内进行学习和记忆。教师提
6、问部分同学表述，没回答问题的同学抓紧时间记忆。教师讲解细菌的结构和功能（具体内容略）学生参照课本“细菌的结构示意图”复习相关知识。师生共同认识细菌有内到外的各部分结构及相应得知识点。教师提出问题 6：菌落是如何形成的？为什么菌落可以成为鉴定菌种的依据？学生阅读课本复习相关知识，并在老师指导下强化记忆。师生共同强调：“单个或少数细菌”“固体培养基”“大量繁殖”“子细胞群体”“大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度”等。课堂练习 学生完成五年高考三年模拟 A版第 257 页 知识清单一：细菌的结构和各部分结构的功能。教师监督学生完成基本知识的填写，回答部分学生的疑问 教师过渡：微生物的代谢是发生在
7、微生物细胞内的全部化学反应。这样，微生物代谢的调节就是对酶的学生完成五年高考三年模拟 A版第 259 页 知识清单二：微生物代谢的调节 教师监督学生完成基本知识的填写，回答部分学生的疑问 刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生物的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序
8、决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的调节。控制酶的有无，能控制某代谢的发生与否，这是对酶合成的调节；控制酶的活性，就控制了代谢发生的速度；这是酶活性的调节。问题 7：微生物的调节具体怎样完成？教师语言过渡：微生物代谢的调节，使得微生物能根据自身需要和外界环境进行自身的代谢，并能合成代谢产物。问题 8：微生物的代谢产物有哪些呢？学生完成五年高考三年模拟 A版第 259 页 知识清单二：微生物的代谢产物 教师强调学生应从：对微生物生长繁殖的作
9、用、包含的种类、产生时期、与菌种的关系几个角度加强记忆。注：此为第一课时教学设计，第二课时中所选习题和习题的讲解不包括其中 附一：微生物的类群 无细胞结构的生物：病毒、类病毒、朊病毒 微生物的类群：原核生物：蓝藻、细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体 有细胞结构的生物 真菌 真核生物：原生动物 原生植物 教学设计之二 微生物的营养和微生物的生长 复习知识点：微生物需要的营养物质及功能、培养基的配置原则、培养基的种类 微生物群体的生长规律、影响微生物生长的环境因素 教学步骤：教师活动 学生活动 师生关系 导入：微生物的代谢异常旺盛，原因之一微生物的表面积与体积的比很大，使它们能够迅速的与外界
10、环境进行物质交换。提出问题 1：学生翻看教材填写表格（见附二）教师监督学生填表 原生生物 刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生物的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必
11、讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的那么，微生物与外界环境交换的物质有哪些呢？微生物需要哪些营养呢?教师简单给出答案 学生更正表格内容 注意个别指导 教师提出问题 2：怎样为微生物提供这些营养呢？配制培养基要注意哪几个原则？为什么？学生看书，找到答案 教师随机提问学生，并完成板书 教师提出问题 3：我们按照遵守培养基的配制原则，配制出来的培养基又有哪些种类呢？学生完成五年高考三年模拟 A版第 258 页 知识清单二：培养基的种类 教师监督学生学习 并解答部分同学问题 教师简单说出答案，并提出讨论问题 4：下列培养基的类型是什么？A 培
12、养金黄色葡萄糖球菌所用的加高浓度食盐的培养基。B 分离自生固氮菌所用的无氮培养基 C 加入伊红-美蓝检测大肠杆菌的培养基 D筛选杂交瘤细胞的培养基 学生思考，表达自己看法，接受教师解释，强化记忆相关知识点。学生之间，师生之间相互讨论。在合适的培养基上，微生物（如细菌）的个体会由小到大不断地生长，但是，对于微生物来说，个体的生长很不明显，持续很短时间就开始繁殖，而其生长和繁殖交替进行，界限难以划清。因此，常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长。问题 5：我们知道微生物的生长规律可以以生长曲线来反应，那么，生长曲线形成的条件是什么？如何测定？生长曲线的所反映的微生物生长的时期有哪些呢？学生完成五
13、年高考三年模拟 A版第 258 页 知识清单二：生长曲线的形成、测定方法、生长曲线的各时期名称 教师提问部分同学表述，没回答问题的同学抓紧时间记忆。结合课本介绍四个主要时期的相关知识 学生参照课本复习相关知识，强化记忆 师生共同认识相关知识点 刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生物
14、的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的课堂练习 学生完成五年高考三年模拟 A版第 258 页 知识清单二：微生物生长曲线组成和影响微生物生长的环境因素 教师监督学生完成基本知识的填写，回答部分学生的疑问 注：此为第一课时教学设计，第二课时中所选习题和习题的讲解不包括其中 附二：微生物的营养 微生物的营养 自养微生物 异养微生物 水 无机盐 碳源 氮源 生长因子 教学设计之三 发酵工程简
15、介微 复习知识点：微生物代谢的人工控制、发酵工程的概念和内容、发酵工程的应用 教学步骤：教师活动 学生活动 师生关系 导入：发酵原理发现及发酵工程的形成简介、发酵工程概念简介。提出问题 1：发酵工程的内容有哪些？请学生根据课本文字描述，研读课本图：发酵工程生产产品的流程图。教师监督学生看书。教师绘制空白流程图（只给出箭头和空白框）学生在笔记上填写流程图 教师结合实际情况给与指导 教师以谷氨酸发酵为例，介绍发酵工程的具体步骤中的相关知识点：学生根据老师讲解，整理笔记 教师随机提问学生，并完成板书（具体知识点见附三）教师以发酵工程简图为线索提问下列问题：问题 2：下列微生物“菌种”是如何获得的：产
16、青霉素的青霉菌种；产生人胰岛素的大肠杆菌菌种；问题 3：根据黄色短杆菌合成赖氨酸的途径分析，若要用黄色短杆菌来生产赖氨酸，怎样育种？学生根据提问，查找课本，回答相关问题 教师根据学生掌握情况，适当讲解相应部分，难易及深度根据不同班级情况自行掌握。刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生
17、物的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的课堂练习 学生完成五年高考三年模拟 A版第 261 页 知识清单三：发酵工程 教师监督学生完成基本知识的填写，回答部分学生的疑问 注：此为第一课时教学设计，第二课时中所选习题和习题的讲解不包括其中 附三：发酵工程流程（以谷氨酸发酵为例）1菌种的选育：常用菌：从自然界中分离，并通过诱变育种得到的谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等生产用菌种 2培养基的配制
18、：根据培养基的配制原则，选择原料（水和碳源：豆饼或马铃薯的水解液、玉米浆；氮源：尿素；无机盐：磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁；生长因子：生物素）配置为液体培养基 3灭菌：4扩大培养和接种：将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让它们达到一定数量后，再进行接种。5发酵过程：取样检测培养液中的细菌数目，产物浓度，添加必须的培养基组分，严格控制温度（30-37）、PH（7-8）、溶氧、通气量与转速。若条件变化，不仅影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的生成。例如：当 ph呈酸性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。.微生物的生长 6分离提纯：用离子交
19、换的方法将谷氨酸从培养液中分离提取出来。下列两则材料打印下发给学生留作资料保存 附四 教材中涉及的微生物相关内容一览表 类别 微生物名称 可直接联系得相关知识 细菌（原核生物）根瘤菌 共生固氮菌、根瘤菌、固氮、根瘤、异养需氧 圆褐固氮菌 自生固氮菌、固氮，分泌生长素，异养需氧 金黄色葡萄球菌 选择培养基、高浓度食盐环境下仍然可以生长 大肠杆菌 鉴别培养基，在培养基中加入伊红和美蓝，若有大肠杆菌，其代谢产物（有机酸）就与伊红和美蓝结合，菌落呈深紫色，并带有金属光泽；异养厌氧；其质粒可做基因工程运载体；酶合成调节（在没有葡萄糖而有乳糖的条件下，产生分解乳糖的酶，称诱导酶）谷氨酸棒状杆菌 酶活性的调
20、节（细胞内谷氨酸增加，能可逆性地抑制谷氨酸脱氢酶的活性）；发酵工程中谷氨酸的生产；异养需氧。黄色短杆菌 代谢的人工调节（细胞内苏氨酸与赖氨酸共同增多会抑制天冬氨酸激酶的活性、阻断法）；发酵工程中谷氨酸的生产；异养需氧。酿农链球菌 自身免疫病（风湿性心脏病），菌体表面一种抗原决定簇与心脏瓣膜的一种物质表面结构相似；异养厌氧 刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习
21、与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生物的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的硝化细菌 氮循环、硝化作用；自养 需氧 反硝化细菌 氮循环，在土壤氧气不足的情况下，将硝酸或硝酸盐转化为亚硝酸盐、进而转变为 N2；异养厌氧 乳酸菌 将葡萄糖氧化为乳酸；异养厌氧 肺炎双球菌 证明转化因子的经典实验；异养厌氧 结核杆菌、麻风杆菌 胞内寄生菌；需要通过细胞
22、免疫才能消灭 真菌（真核生物）酵母菌 生殖方式：孢子生殖或出芽生殖；呼吸方式：有氧呼吸和无氧呼吸；其质粒可做基因工程运载体；选择培养基（培养酵母菌的培养基中加青霉素可抑制细菌的生长）病毒类 噬菌体 侵染细菌实验；病毒的增殖；无细胞结构，遗传物质(核酸)只有DNA 或，专性寄生。流感病毒 衣壳粒外有囊膜和刺突 天花病毒 特异性免疫 人类免疫缺陷病毒 艾滋病的病原体 附五：易混概念辨析 1.芽体与芽孢：芽体是出芽生殖中，由母体生出的小突起，芽体与母体形态结构相似，但相对较小。芽孢不是繁殖形成的个体，而是芽孢细菌度过不良环境的休眠体。2.生长激素与生长因子：生长激素与生长因子都与生物的生长有关，是某
23、些生物生长不可缺少的微量有机物。生长激素是动物的脑垂体分泌的一种植物激素，其化学本质是蛋白质。生长因子是一些微生物在其生长过程中必需的、而自身又不能合成的、需要从外界补充的化合物，包括维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等。3.荚膜与囊膜：荚膜是许多细菌细胞壁外围绕着的一层较厚的粘性、冻胶样的物质，由多糖构成，其作用是保护细菌不被感染的动物的正常抵抗机制所杀死，因而与细菌的对宿主的毒力有关。荚膜不是细菌生存所必需的结构。囊膜是某些病毒（如流感病毒、病毒、人类免疫缺陷病毒等在核衣壳 外包绕着的一层汗脂蛋白的外膜。囊膜中韩双层脂质、多糖和蛋白质，其中蛋白质具有病毒特异性。有些囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶
24、剂敏感，去囊膜后便丧失了感染性。刚刚成立三年的普通高级中学就去年毕业生高考情况看理科班有人过重点分数段艺术体育特长生除外实验班过本线人左右平行班无人过本线学生行为习惯思维能力和知识储备均欠佳目前我校学生教室内不具备多媒体设备目前还是一为学校安排课时少每周五节课括补课按部就班进行轮次复习已不可能所以将一轮复习与二轮复习合并主要体现在将第一册第二册全一册教材章节全部融合在一起进行复习如生物的新陈代谢部分就是依次复习植物的代谢及提高光能利教学次序决不介绍考纲以外的知识点考纲规定不在考察范围的知识点决不讲解精选习题同一知识点的题尽量减少但每题必讲透因学生学习习惯差大部分学生不能按要求完成预习课后习题故生物课复习基本没有课后作业有也是少量的