2 KẾ HOẠCH BÀI DẠY CHỦ ĐỀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG THỰC TIỄN Môn Sinh học Lớp 10 Thời gian thực hiện 03 tiết I MỤC TIÊU 1 Về năng lực 1 1 Năng lực sinh học 1 1 1 Nhận thức sinh học Kể tên đượ.
Trang 1KẾ HOẠCH BÀI DẠY CHỦ ĐỀ: MỘT SỐ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG THỰC TIỄN
- Kể tên được một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật (1)
- Trình bày được cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (2)
- Trình bày được một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (sản xuất và bảoquản thực phẩm, sản xuất thuốc, xử lí môi trường,…) (3)
- Phân tích được triển vọng công nghệ vi sinh vật trong tương lai (4)
- Kể tên được một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triểnvọng phát triển của ngành nghề đó (5)
Trang 2- Năng lực giao tiếp và hợp tác: Biết chủ động, tích cực trao đổi thông tin với bạn
bè, thảo luận nhóm trình bày về một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinhvật (9)
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: đề xuất một số giải pháp sử dụng sảnphẩm từ vi sinh vật trong nông nghiệp, công nghiệp, thực đơn ăn uống hằng ngày đểbảo vệ môi trường và sức khỏe của con người (10)
- Video “Khám phá vi sinh vật – vi khuẩn dưới kính hiển vi”, các hình ảnh về ứng
dụng của vi sinh vật trong đời sống hằng ngày
- Giấy A0, máy chiếu, micro, phấn trắng và phấn màu, nam châm
2 Chuẩn bị của HS
- Bút màu, thước kẻ.
- Các nguyên vật liệu để làm sản phẩm lên men sữa chua
- Tập san các bài viết, tranh ảnh về công nghệ vi sinh vật
III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A KẾ HOẠCH ĐÁNH GIÁ CHO CHỦ ĐỀ
Hoạt
động học Mục tiêu dạy học Nội dung
dạy học
Phương án đánh giá Thời điểm
đánh giá Phương pháp Công cụ
Hoạt
động 1
HS xácđịnh được
Phương pháphỏi đáp
Câu hỏi Sau khi
nhận được
Trang 3động 2.1
20 phút (1), (8)
- Tìm hiểu một sốthành tựu hiện đạicủa công nghệ visinh vật
Phương pháphỏi đáp
Câu hỏi
tự luận
Sau khinhận đượccâu trả lờicủa HS
(infographic)
Rubrics Trong lúc
HS thựchiện sảnphẩm vàsau khihoàn thành
số ngành nghề liênquan đến côngnghệ vi sinh vật
Phương phápđánh giá quasản phẩm họctập (phiếu họctập)
Câu hỏi Sau khi HS
hoàn thànhphiếu họctập
- Thực hành làm sản phẩm lên men sữa chua
Phương phápđánh giá quasản phẩm họctập (sữa chua,video)
RubricsBảngkiểm
Sau khi HSnộp sảnphẩm tậpsan, sảnphẩm lênmen sữachua vàvideo (2tuần)
Phương pháphỏi đáp Câu hỏitự luận
mở rộng
Sau khinhận đượccâu trả lờicủa HS
Trang 4B CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC
1 Hoạt động 1: Khởi động (10 phút)
a) Mục tiêu
b) Nội dung
- Nhắc lại khái niệm về vi sinh vật: Vi sinh vật là các sinh vật đơn bào hoặc đa
bào, nhân sơ hoặc nhân thực, có kích thước rất nhỏ và thường chỉ quan sát được quakính hiển vi Vi sinh vật bao gồm cả vi khuẩn, virus, nấm, tảo và nguyên sinh động vật
- Một số ứng dụng vi sinh vật trong đời sống hằng ngày: làm phân bón, cải tạogiống cây trồng, muối dưa, muối cà, làm sữa chua (vi khuẩn lactic), nước mắm (vikhuẩn tiết protease), giấm, men vi sinh, sản xuất rượu (lên men ethylic), xử lý nướcthải, sản xuất chất hoạt tính sinh học, các chế phẩm chẩn đoán, vaccine,…
- Thực hiện nhiệm vụ
+ HS tập trung xem video
+ HS suy nghĩ và trả lời câu hỏi của GV đặt ra
- Báo cáo, thảo luận
Trang 5+ GV mời các em HS xung phong để trả lời các câu hỏi.
+ Các HS còn lại lắng nghe câu trả lời của bạn mình, cho nhận xét
- Kết luận, nhận định
+ GV nhận xét các câu trả lời của HS
+ GV bổ sung và đưa ra kết luận để dẫn dắt vào bài mới
2 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật
(20 phút)
a) Mục tiêu: (1), (8)
b) Nội dung: Một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật
- Năm 1930, nhà vi sinh vật người Nhật Bản – Minoru Shirota lần đầu tiên pháthiện hệ vi khuẩn có thể sống sót khi đi qua đường ruột sau khi uống Chủng khuẩnđược phân lập này là Lactobacillus casei shirota Những nỗ lực này đã dẫn đến thứcuống chứa vi khuẩn lên men đầu tiên được bán trên thị trường với tên gọi Yakult vàonăm 1935 Sữa chua uống này tiếp tục được sản xuất và bán trên toàn thế giới ngàynay Từ đó, thuật ngữ Probiotic ra đời Có nguồn gốc từ tiếng Latinh( pro) và tiếng HyLạp ( bios) , tạm dịch là ‘’cần cho sự sống’’ Các định nghĩa về probiotic dần dần được
mở rộng hơn nữa Năm 2001, Tổ chức Y tế Thế giới WHO định nghĩa ‘’Probiotics visinh vật sống, khi được sử dụng với lượng vừa đủ, sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho vậtchủ’’
- Chủng Bacillus thuringiensis (Bt) ứng dụng trong sản xuất thuốc trừ sâu sinhhọc Việt Nam hiện có bộ sưu tập chủng giống với 3.700 chủng, đang lưu giữ chủ yếutại Viện Công nghệ Sinh học, trong đó có 400 chủng giống đã được mô tả chi tiết vàđánh giá nguồn gen, đã sản xuất quy mô pilot 5 m3 và được ứng dụng trong bảo vệ câytrồng (rau, cây ăn quả và lúa) từ năm 1983 tại Hà Nội, Lâm Đồng và TP Hồ Chí Minh
Trang 6- Chế tạo vaccine phòng COVID-19: AstraZeneca, Gam-COVID-Vac (tên khác làSPUTNIK V), Vero Cell, Comirnaty của Pfizer/BioNTech, Vaccine Spikevax (Tênkhác là Moderna), vaccine Janssen, vaccine Hayat-Vax và vaccine Abdala,…
- Tạo các chủng giống cho sản xuất bia rượu, đồ uống, sữa chua, hoạt chất sinhhọc (kháng sinh, enzyme, vitamin )
- Thực hiện nhiệm vụ
+ HS nghiên cứu tài liệu
+ HS tiến hành thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi
- Báo cáo, thảo luận
+ GV mời HS xung phong trả lời những thành tựu của công nghệ vi sinh mà các
em đã tìm được trong quá trình thảo luận nhóm
+ Các nhóm còn lại tiến hành lắng nghe, đặt câu hỏi và nhận xét cho nhóm bạndựa trên sự dẫn dắt của GV
- Kết luận, nhận định
Trang 7+ GV quan sát quá trình HS thảo luận, nhận xét nội dung của các nhóm đã báocáo.
Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật:
- Lợi dụng hoạt động của nấm men và các loại vi sinh vật có ích
- Do thành phần cấu tạo chủ yếu của tế bào vi sinh vật là prôtêin nên sự có mặtcủa chúng làm tăng hàm lượng prôtêin trong thức ăn
- Nguyên liệu thức ăn và các điều kiện về thời gian, độ ẩm thích hợp là môitrường vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối nhân nhanh
- Quá trình hành động của vi sinh vật còn sinh ra các chất khác như: vitamin, axitamin, các hoạt chất sinh học, làm tăng giá trị dinh dưỡng của thức ăn
VD: ủ lên men thức ăn nhờ vi sinh vật như nấm men, vi khuẩn
- Tác dụng:
+ Bảo quản thức ăn tốt hơn
+ Bổ sung làm tăng hàm lượng prôtêin trong thức ăn, tăng giá trị dinh dưỡng củathức ăn
Ứng dụng trong sản xuất và bảo quản thực phẩm:
- Nấm men, bao gồm Saccharomyces cerevisiae, được sử dụng để làm men bánh
mì cũng như trong quá trình lên men đồ uống có cồn Một số vi khuẩn, bao gồm vikhuẩn axit lactic, được sử dụng để sản xuất sữa chua, pho mát và dưa chua
- Một số loại pho mát (pho mát xanh, Stilton, Gorgonzola, v.v.) sử dụng khuôn để
hỗ trợ quá trình chín và cung cấp hương vị đặc trưng Các ứng dụng khác bao gồm sản
Trang 8xuất axit citric từ nấm, bổ sung chế phẩm sinh học trong sữa chua, đồ uống và sản xuấtgiấm.
Ứng dụng trong sản xuất thuốc:
- Sản xuất vaccine ngừa bệnh cho con người
- Là thành phần của phần lớn các loại thuốc kháng sinh
- Tạo nên các loại men tiêu hóa có lợi cho con người: Biosubtilic, Bidisubtilic,Antibio, Biofidin, Biobaby…
- Tạo ra các loại protein có lợi: Insulin, Interferon,… giúp chống lại nhiều loạibệnh
Ứng dụng trong xử lí môi trường:
- Xử lý nước thải công nghiệp, sinh hoạt, hầm cầu
- Xử lý dầu mỡ, sử dụng vi sinh vật ăn dầu tránh gây tắc đường ống thóa nước,bồn rửa bát,…
Ứng dụng trong chăn nuôi:
- Khử mùi chuồng trại, nước thải chăn nuôi: Các vi sinh vật có lợi sẽ đẩy nhanhquá trình phân hủy các chất hữu cơ trong phân thải, nước thải và hấp thụ nhanh các khíđộc như NH3, H2S, COD, BOD5,… để chuyển hóa chúng thành một dạng năng lượng
có ích khác hoặc loại bỏ mùi hôi và nguy cơ lây nhiễm bệnh tật
- Sản xuất thức ăn chăn nuôi để giảm thiểu tỷ lệ vật nuôi mắc bệnh, hạ giá thànhsản xuất, thuốc chữa bệnh và mang lại nhiều lợi ích khác Từ đó, vật nuôi sinh trưởng
và phát triển nhanh, không cần sử dụng chất tăng trọng gây hại, tránh phụ thuộc và lạmdụng kháng sinh chữa bệnh
Trang 9Ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp:
- Các vi sinh vật có lợi được ứng dụng vào sản xuất để tạo ra các loại phân bón visinh ứng dụng vào nông nghiệp Công dụng chính của phân bón vi sinh là cải tạo, duytrì và nâng cao độ phì nhiêu cho đất
- Ứng dụng của vi sinh vật trong trồng trọt nhằm bổ sung chất hữu cơ, kiểm soátcác bệnh hại Cụ thể là bổ sung và kích thích hoạt động của vi sinh vật có ích trongvùng rễ chống lại các mầm bệnh có trong đất ảnh hưởng đến sức khoẻ của cây
- Vi sinh vật còn được ứng dụng vào quy trình ủ phân hữu cơ để bón cho cây.Phân bón hữu cơ được ủ bằng men vi sinh sẽ có tác dụng thúc đẩy quá trình lên mennhanh hơn và giúp tối ưu hiệu quả của phân
c) Sản phẩm
- Infographic được HS trình bày trên giấy A0.
d) Tổ chức thực hiện
- Giao nhiệm vụ học tập
+ GV phân lớp học thành 5 nhóm từ 8 HS để thảo luận trong 15 phút
+ GV đưa ra 5 chủ đề: 1 – Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật và tìmhiểu các ứng dụng của chúng trong sản xuất và bảo quản thực phẩm; 2 - Cơ sở khoahọc của việc ứng dụng vi sinh vật và tìm hiểu các ứng dụng của chúng trong sản xuấtthuốc; 3 - Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật và tìm hiểu các ứng dụng củachúng trong xử lý môi trường; 4 - Cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật và tìmhiểu các ứng dụng của chúng trong chăn nuôi; 5 - Cơ sở khoa học của việc ứng dụng visinh vật và tìm hiểu các ứng dụng của chúng trong nông nghiệp
+ Sau khi HS hoàn thành xong chủ đề của mình trên giấy A0, GV yêu cầu các emdán lên tường xung quanh lớp học như một triển lãm tranh
Trang 10+ Các nhóm tiến hành đi xem “triễn lãm” và có thể có ý kiến bình luận hoặc bổsung GV yêu cầu mỗi nhóm trong thời gian “triển lãm” phải xem được ít nhất 4 sảnphẩm của nhóm bạn và tại mỗi sản phẫm “triển lãm” không được tập trung quá 10 HS.
- Thực hiện nhiệm vụ
+ HS tiến hành chia nhóm và chọn chủ đề
+ HS bắt đầu thảo luận, tham khảo thêm tài liệu, sách giáo khoa, trình bày ngắngọn cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật và khía cạnh ứng dụng mà nhómmình chọn, có thể dùng sơ đồ và hình ảnh minh họa
+ Các nhóm sau khi hết thời gian thảo luận tiến hành treo sản phẩm của nhómmình lên tường xung quanh lớp và đi xem “triển lãm” các chủ đề của nhóm khác đểtham khảo, bổ sung, đưa ra nhận xét với sự góp ý của GV
- Báo cáo, thảo luận
+ Sau khi kết thúc “triễn lãm” đại diện mỗi nhóm trình bày chủ đề của nhómmình, các nhóm còn lại lắng nghe và đóng góp ý kiến
+ Nếu HS có vướng mắc ở phần nào và không tự tìm ra câu trả lời thì lúc đó GV
Trang 11Triển vọng của công nghệ vi sinh
Sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin
và trí tuệ nhân tạo có thể mở ra những mô hình công nghệ mới và trở thành xu thếtrong tương lai
- Xu hướng công nghệ:
+ Các công nghệ bảo quản giống VSV hiện nay và trong tương lai vẫn dùng chủyếu 4 công nghệ: gồm đông khô, lạnh sâu, Nitơ lỏng và trên thạch (cấy truyền) Bảoquản giống bằng Nitơ lỏng là xu hướng phát triển trong tương lai vì có ưu điểm bảoquản được tất cả các loài VSV, hiệu quả bảo quản cao, phục hồi và sử dụng chủnggiống trong bảo quản dễ dàng
+ Công nghệ tạo giống ngày càng trở nên quan trọng Sự phát triển của sinh họcphân tử sẽ giúp tạo ra các giống có năng suất cao Đặc biệt, việc ứng dụng công nghệchọn giống và tối ưu điều kiện lên men với kỹ thuật thông lượng cao (high - throughputtechniques) sẽ giúp rút ngắn thời gian chọn chủng và nuôi cấy tăng năng suất Hiệnnay, người ta quan tâm sử dụng các kỹ thuật mới (công nghệ tạo giống tái tổ hợp, chỉnhsửa gen, đột biến điểm ) nhằm tạo các chủng giống VSV phục vụ sản xuất cho chấtlượng tốt, năng suất cao
+ Các công nghệ và thiết bị trong lên men đã và đang ở mức kỹ thuật cao, hiệnđại Công nghệ lên men phát triển mạnh vào những năm 80 Hiện nay công nghệ nàychủ yếu tập trung vào lên men các chủng tái tổ hợp và nuôi cấy nồng độ tế bào caohoặc tối ưu lên men nhằm tạo ra các hợp chất thứ cấp ở nồng độ cao, từ đó tăng năngsuất
+ Công nghệ tinh sạch năng suất cao được phát triển thông qua việc sử dụng chấtmang mới trong sắc ký hấp phụ hay màng có khả năng hấp phụ tốt hơn, cho tốc độdòng cao hơn Công nghệ thu hồi sản phẩm liên tục đang ngày càng được sử dụng phổbiến thay cho công nghệ thu hồi theo mẻ nhằm rút ngắn thời gian, tiết kiệm nhiên liệu,cho hiệu quả thu hồi cao Với các sản phẩm sinh khối, các công nghệ sấy thăng hoa,
Trang 12sấy phun, đặc biệt là sấy phun tạo vi nang giúp tăng thời gian bảo quản, giữ được cácđặc tính của sản phẩm trong quá trình bảo quản và sử dụng.
- Xu hướng sản phẩm:
+ Trong sản xuất dược phẩm sinh học, việc tìm ra các chất mới, thuốc mới luônđược quan tâm, hoặc sản xuất các dược chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật nhằmchủ động nguồn nguyên liệu sản xuất thuốc
+ Năng lượng đang là một vấn đề lớn của nhân loại, việc sử dụng các nguồn nănglượng xanh, bền vững, trong đó có năng lượng sinh học đang ngày càng được quantâm Trong sản xuất nhiên liệu sinh học, hướng tiếp theo là tiến tới sản xuất các loạinhiên liệu thế hệ 2 (từ nguyên liệu là phế phụ phẩm nông nghiệp), thế hệ 3 (từ tảo, vitảo…)
+ Trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống, xu thế sẽ tập trung vào sản xuất các sảnphẩm tốt cho sức khỏe con người nhưng vẫn giữ nguyên các tính chất mùi, vị… phùhợp thị hiếu ẩm thực (thực phẩm và đồ uống chức năng) và xu hướng chung Ví dụ:sữa chua có bổ sung probiotics, tăng sức đề kháng, bia không cồn, nước gạo lên men…
Một số ngành nghề liên quan công nghệ vi sinh vật:
- Công nghệ thực phẩm, nghiên cứu sinh học tế bào, nhà vi sinh vật học, hóa sinh
và các ngành nghề liên quan như sản xuất thực phẩm, kiểm soát môi trường, xét
nghiệm y học, nghiên cứu và phát triển nông nghiệp
Trang 13 Dựa theo những thông tin mà em đã tìm hiểu và thu thập được hãy trìnhbày ngắn gọn triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai?
Nêu ví dụ một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật mà embiết?
- Thực hiện nhiệm vụ
+ HS tiến hành chia nhóm và thảo luận
+ HS hoàn thành phiếu học tập
- Báo cáo, thảo luận
+ Các nhóm cử 1 bạn đại diện để báo cáo phiếu học tập của nhóm mình
+ Các nhóm còn lại chú ý lắng nghe và đưa ra nhận xét cho nhóm bạn
b) Nội dung: Lớp thực hiện tập san về sản phẩm công nghệ vi sinh vật Thực
hành làm sản phẩm lên men sữa chua
c) Sản phẩm
- Quyển tập san về sản phẩm công nghệ vi sinh vật
- Sản phẩm lên men sữa chua và video quá trình thực hiện của các nhóm
d) Tổ chức thực hiện
- Giao nhiệm vụ học tập
Trang 14+ GV chia 2 nhóm làm quyển tập san, chủ đề: “Tìm hiểu các sản phẩm công nghệ
vi sinh vật” Nộp sản phẩm sau 2 tuần
+ GV chia lớp thành 4 nhóm để làm sản phẩm lên men sữa chua
+ GV yêu cầu HS trong quá trình làm các sản phẩm lên men sữa chua cần chụphay quay lại các bước, thiết kế thành một video để làm minh chứng cho nhóm
+ GV thông báo thời gian nộp video và sản phẩm lên men sữa chua của 4 nhóm là
2 tuần
+ GV gợi ý cách làm sữa chua
- Thực hiện nhiệm vụ
+ HS phân công làm quyển tập san
+ HS làm sản phẩm lên men sữa chua và thiết kế video theo nhóm đã được phântrong 2 tuần
- Báo cáo, thảo luận
+ Các nhóm nộp quyển tập san cho GV
+ Các nhóm nộp video và sản phẩm lên men, trình bày ngắn gọn quy trình thựchiện
+ Các nhóm thưởng thức sản phẩm và chấm điểm cho nhau
- Kết luận, nhận định
+ GV nhận xét sản phẩm của các nhóm và chấm điểm
4 Hoạt động 4: Vận dụng (10 phút)
a) Mục tiêu: (10)
b) Nội dung: Đề xuất một số giải pháp sử dụng sản phẩm từ vi sinh vật trong
nông nghiệp, công nghiệp, thực đơn ăn uống hằng ngày để bảo vệ môi trường vàsức khỏe của con người