生物校本课程 张婷.docx
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生物校本课程 张婷.docx
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生物校本课程张婷
课程名称:
舌尖上的微生物
开发教师:
张婷
课程目标:
这是一个以科学探究实践为主的学习课程。
如今,形形色色的发酵食品在食品业中占有重要的地位。
本课题的学习是让学生在实验室条件下制作若干种传统发酵食品,学习相关的加工方法和基本的操作技能,并理解其科学原理。
本课程只是给出了基础知识和实验设计以及操作提示的简略框架,给学生留有创造的空间,学生完全可以遵循基本的原则和要求,对实验方法或予以改进,或独辟蹊径,此课题延伸,给学生以创造的机会。
因此,这也是一门鼓励创新的课。
在“做”科学中,培养学生一丝不苟,谦虚谨慎,严谨求实的科学研究精神。
人数要求:
8~14人
场地要求:
生物探究实验室
课程简介:
本课程将带领你进入一个奇妙的微生物“化工厂”,探索细菌、真菌对于人类饮食方面的贡献,体会舌尖上的微生物带给我们的改变。
通过课程的学习你会了解到一些跟食品制作相关的细菌和真菌以及它们的结构和特点,学习到不同微生物利用有机物进行发酵的原理,掌握一些保存食品的方法来有效防止食品腐败。
你还能品尝到自己动手制作的酸奶、甜酒、果醋、葡萄酒、面酱、泡菜、面包等食品,体会制作过程中的乐趣。
怎么样心动了吧?
那就快快加入我们的课程吧!
课程评价方式:
学生科学小论文,作品品定及展示
课时目录:
第四课时不同果酒探究创新实验
第五课时果醋的发酵原理
第六课时果醋的传统制作工艺
第七课时探究不同类型果醋发酵实验对比
第八课时酸奶的营养与原理
第九课时原味酸奶的制作过程
第十课时风味酸奶探究实验
第十一课时甜面酱新旧生产方法对比
第十二课时甜面酱制作过程
第十三课时米酒的营养与历史
第十四课时米酒的制作过程
课时教学内容:
第一课时:
微生物的类群和形态结构
微生物种类繁多,人们研究得最多、也较深入的主要有细菌、放线菌、蓝细菌、枝原体、立克次氏体、古菌、真菌、显微藻类、原生动物、病毒、类病毒和朊病毒等。
现择要介绍如下:
细菌、霉菌、酵母菌
第1节细菌
细菌是一类细胞细而短(细胞直径约0.5μm,0.5-5μm)、结构简单、细胞壁坚韧以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物,分布广泛。
一、细菌的形态:
细菌的形态分:
球菌coccus:
包括双球菌Diplococcus、链球菌Streptococcus、四联球菌Tetracoccus、八叠球菌Sarcina、葡萄球菌Staphylococcus
二、细菌的结构
细菌的基本结构包括:
细胞壁cellwall、胞浆膜、间体、细胞浆、核糖体、核质。
革兰氏阳性菌(G+)的细胞壁,其化学组成主要是肽聚糖和磷壁酸等革兰氏阴性菌(G-)细胞壁最外面是脂多糖LPS,即内毒素。
L型细菌,是细胞壁缺失的细菌,具有多形性。
细菌的附属结构包括:
质粒plasmid、荚膜capsule、鞭毛flagellum、菌毛pillus和芽胞。
质粒是某些细菌除染色体外的遗传因子。
特点是能自我复制、可转移性、相溶与不相溶、大小不等、控制次要性状。
荚膜是部分细菌在生活过程中,在细胞壁外产生的一种疏松透明的粘液层。
内含多个细菌时称为菌胶团。
荚膜按厚度分大荚膜、微荚膜、粘液层。
其形成与菌种和营养条件有关。
功能主要是保护、抗吞噬、抗干燥。
鞭毛是杆菌、弧菌、螺菌和少数球菌在菌体上附有的细长呈波状弯曲的具有运动功能的丝状毛。
菌毛,细丝状物,数量极多,周身排列,无运动功能,化学本质为菌毛蛋白亚单位。
分为普通菌毛和性菌毛。
功能可能是黏附和传递遗传物质。
芽胞是细菌的休眠体,能够抵抗恶劣环境因素。
因不同细菌芽胞的形态不同,因此可作为鉴别的依据。
三、细菌的繁殖
二分分裂繁殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。
在分裂前先延长菌体,染色体复制为二,然后垂直于长轴分裂,细胞赤道附近的细胞质膜凹陷生长,直至形成横隔膜,同时形成横隔壁,这样便产生两个子细胞。
四、细菌的菌落:
单个或少数细菌细胞生长繁殖后,会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一定形态构造的子细胞集团,这就是菌落。
细菌菌落常表现为湿润、粘稠、光滑、较透明、易挑取、质地均匀以及菌落正反面或边缘与中央部位颜色一致等。
细菌的菌落特征因种而异。
可作为鉴定细菌种的依据。
第2节霉菌
真菌在微生物世界中可以称得上是个"巨人家族",真菌的个头较大,其中的许多成员对我们来说都是很熟悉的。
例如,在潮湿的天气里,常常发现粮食、衣服、皮鞋上长了霉,我们做酱、酱油、豆腐乳用的曲霉和毛霉等霉菌;发面、酿酒用的酵母菌等都是真菌,就连人们爱吃的蘑菇、木耳等蕈子,也都是真菌大家族的成员。
真菌是微生物中的一大类群,属于真核微生物,与人类关系非常密切。
真菌是抗生素(如青霉素、头孢霉素)、有机酸等多种发酵工业的基础,在自然界中则扮演着各种复杂有机物分解者的角色。
然而有些真菌是病原菌,引起人类和动植物病害,有些真菌产生毒素,使人、畜中毒,严重者引起癌症。
如黄曲霉产生的黄曲霉毒素毒害肝脏,易引发肝癌。
霉菌是丝状真菌的俗称,意即"发霉的真菌",它们往往能形成分枝繁茂的菌丝体,但又不象蘑菇那样产生大型的子实体。
在潮湿温暖的地方,很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落,那就是霉菌。
一、霉菌的形态、大小和结构
霉菌的菌丝构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。
菌丝是一种管状的细丝,把它放在显微镜下观察,很像一根透明胶管,它的直径一般为3~10微米,比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。
菌丝可伸长并产生分枝,许多分枝的菌丝相互交织在一起,就叫菌丝体。
根据菌丝中是否存在隔膜,可把霉菌菌丝分成两种类型:
无隔膜菌丝:
菌丝中无隔膜,整团菌丝体就是一个单细胞,其中含有多个细胞核。
这是低等真菌(即鞭毛菌亚门和接合菌亚门中的霉菌)所具有的菌丝类型。
有隔膜菌丝:
菌丝中有隔膜,被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞,菌丝体由很多个细胞组成,每个细胞内有1个或多个细胞核。
在隔膜上有1至多个小孔,使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。
这是高等真菌(即子囊菌亚门和半知菌亚门中的霉菌)所具有的菌丝类型。
二、霉菌的繁殖
霉菌有着极强的繁殖能力,而且繁殖方式也是多种多样的。
虽然霉菌菌丝体上任一片段在适宜条件下都能发展成新个体,但在自然界中,霉菌主要依靠产生形形色色的无性或有性孢子进行繁殖。
孢子有点像植物的种子,不过数量特别多,特别小。
霉菌的无性孢子直接由生殖菌丝的分化而形成,常见的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子。
三、霉菌的菌落
由于霉菌的菌丝较粗而长,因而霉菌的菌落较大,有的霉菌的菌丝蔓延,没有局限性,其菌落可扩展到整个培养皿,有的种则有一定的局限性,直径1~2厘米或更小。
菌落质地一般比放线菌疏松,外观干燥,不透明,呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状;菌落与培养基的连接紧密,不易挑取;菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致。
第3节酵母菌
提起酵母菌这个名称,也许有人不太熟悉,但实际上人们几乎天天都在享受着酵母菌的好处。
因为我们每天吃的面包和馒头就是有酵母菌的参与制成的;我们喝的啤酒,也离不开酵母菌的贡献,酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微生物,我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒;酵母菌的细胞里含有丰富的蛋白质和维生素,所以也可以做成高级营养品添加到食品中,或用作饲养动物的高级饲料。
酵母菌在自然界中分布很广,尤其喜欢在偏酸性且含糖较多的环境中生长,例如,在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。
一、酵母菌的形态、大小和结构
酵母菌是单细胞真核微生物。
酵母菌细胞的形态通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。
比细菌的单细胞个体要大得多,一般为1~5微米′5~30微米。
酵母菌无鞭毛,不能游动。
酵母菌具有典型的真核细胞结构,有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等,有的还具有微体。
二、酵母菌的菌落
大多数酵母菌的菌落特征与细菌相似,但比细菌菌落大而厚,菌落表面光滑、湿润、粘稠,容易挑起,菌落质地均匀,正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一,菌落多为乳白色,少数为红色,个别为黑色。
三、酵母菌的繁殖
酵母菌有多种繁殖方式,有人把只进行无性繁殖的酵母菌称作"假酵母",而把具有有性繁殖的酵母菌称作"真酵母"。
酵母菌的无性繁殖
酵母菌的有性繁殖:
酵母菌是以形成子囊和子囊孢子的方式进行无性繁殖的。
两个临近的酵母细胞各自伸出一根管状的原生质突起,随即相互接触、融合,并形成一个通道,两个细胞核在此通道内结合,形成双倍体细胞核,然后进行减数分裂,形成4个或8个细胞核。
每一子核与其周围的原生质形成孢子,即为子囊孢子,形成子囊孢子的细胞称为子囊。
第二课时果酒发酵原理
一、教学目标
1、知识与技能目标
本节要知道果酒制作所需的菌种,果酒、果醋制作的原理,会写反应式;说出果酒的实验流程,正确理解影响发酵的因素。
2、过程与方法目标
根据实验流程示意图和提供的资料,学会收集、整理和分析实验资料,定量表述实验结果,得出实验结论;在学习中体会已有知识的不足和进一步探究、拓展的必要性。
3、情感与价值观目标
积极参加实验设计,在合作交流中探索未知,在发现、探究、操作过程中,获得知识,体验成功的乐趣,激发学习的热情,树立学习的信心。
三、重点难点
1、果酒的制作原理,设计制作装置。
2、制作过程中发酵条件的控制为难点。
四、教学过程
1、酵母菌的生物学特征
⑴属于真核生物。
⑵新陈代谢类型:
异氧兼性厌氧型。
酵母菌是兼性厌氧微生物,在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸及反应式。
在无氧条件下,酵母菌能进行的反应式。
⑶繁殖方式:
酵母菌可以通过出芽进行无性生殖,也可以通过形成孢子进行有性生殖。
但多以出芽方式进行无性生殖。
无性生殖即在环境条件适合时,从母细胞上长出一个芽,逐渐长到成熟大小后与母体分离。
在营养状况不好时,一些可进行有性生殖的酵母菌会形成孢子(一般是四个),进入休眠状态,在条件适合时再萌发。
2、酵母菌发酵过程分析,实验材料准备。
在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮上的酵母菌。
果酒制作时需控制适宜温度,利于酵母菌发酵产酒精。
带领学生分析红色葡萄果酒的颜色成因,分析白葡萄酒与红葡萄酒成因。
第三课时果酒的制作过程
学生分析果酒的制作过程流程图
挑选葡萄→冲洗________→______________→______________→果酒
发酵装置的设计
果酒发酵装置示意图
设计思路
⑴因为果酒制作初期需要氧,果醋整个制作过程都需氧,所以需要带开关的充气口,以调控对气体的需求。
⑵在果酒制作过程中会产生CO2,所以要有排气口。
⑶实验过程中要取样检测,所以有出料口的设计。
思考:
为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接?
2、实验操作
(1)材料的选择与处理:
选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并除去枝梗。
思考:
你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗?
为什么?
(2)灭菌,防止发酵液被污染
①榨汁机要清洗干净,并晾干。
②发酵瓶要清洗干净,并用消毒,或用洗洁精洗涤。
③装入葡萄汁后。
(3)榨汁
将冲洗好并除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁。
(4)发酵,控制好发酵的条件
①将葡萄汁装人发酵瓶时,要留要大约三分之一的空间。
②在制葡萄酒的过程中,要将温度严格控制在,时间控制在一周左右,可通过对发酵的情况进行及时的监测。
适当控制气体排放。
思考:
1、为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”?
2、酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象,其原因是什么?
五、酒精的检验
1、检验试剂:
重铬酸钾
2、现象:
在酸性条件下,反应呈现灰绿色。
注意:
发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程,包括有氧发酵(如醋酸发酵)和无氧发酵(如酒精发酵),所以发酵≠无氧呼吸。
第四课时不同果酒探究创新实验
一、教学目标
1.探究马奶葡萄、茶淀葡萄、巨峰葡萄去皮发酵过程
2.探究葡萄酒制作过程中糖类和葡萄不同比例下产酒精情况
二、教学过程
1.学生根据小组想法一起探讨各种葡萄酒制作方案,尝试写出实验流程及实验结果分析。
2.实施个小组实验方案
3.实验结果交流,讨论,实验反思
(1)通过“微生物与食品发酵”校本课程的开发,总结出高中生物生活化教学的有效途径。
(2)通过“微生物与食品发酵”校本课程的开发,激发学生学习生物的热情。
(3)通过“微生物与食品发酵”校本课程的开发,培养学生运用生物学理论进行实践的能力。
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