1
2019 版 北师大版 高中生物学 选择性必修 3 生物技
术与工程《第 1 章 发酵工程》大单元整体教学设计
[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分
解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
2
十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
本单元的教学内容选自 2019 版北师大版高中生物学选择性必修 3 《生物
技术与工程》的第一章《发酵工程》。发酵工程作为现代生物技术的重要组成
部分,不仅广泛应用于食品、医药、化工等多个领域,而且与人们的日常生活
息息相关。本章内容通过五个小节,系统地介绍了发酵工程的基本概念、原理、
技术及其应用,旨在帮助学生理解并掌握发酵工程的核心知识,培养其在生物
科技领域的探索精神和实践能力。
第一节:微生物纯培养物的获得
本节内容主要介绍了微生物纯培养物的重要性及其获取方法。学生将学习
如何通过无菌技术、培养基配制、接种与培养等步骤,从复杂的环境中分离出
单一的微生物菌株,为后续的研究和应用奠定基础。
3
第二节:微生物纯培养物的选择
在获得微生物纯培养物后,如何根据实验或生产需求选择合适的菌株成为
关键。本节内容将引导学生了解微生物的特性鉴定方法,包括形态观察、生理
生化测试以及分子生物学技术等,以便学生能够根据实际需求筛选出最优的微
生物菌株。
第三节:传统发酵技术
传统发酵技术是人类利用微生物进行食品生产的重要手段。本节内容将介
绍几种常见的传统发酵食品及其制作过程,如酸奶、泡菜、酱油等,让学生亲
身体验到发酵技术在日常生活中的应用,同时理解发酵过程中微生物的作用及
其代谢机制。
第四节:发酵工程的过程与原理
本节内容将深入探讨发酵工程的基本原理和过程控制。学生将学习发酵过
程中微生物的生长曲线、代谢调控机制以及发酵工艺的优化策略,理解如何通
过调节发酵条件(如温度、 pH 值、溶氧等)来提高发酵效率和产物质量。
第五节:发酵工程的应用
发酵工程在食品、医药、化工等领域具有广泛的应用前景。本节内容将通
4
过案例分析,展示发酵工程在各个领域中的具体应用成果,如抗生素的生产、
食品添加剂的制备、生物燃料的 开 发等,让学生 感受 到发酵工程在现代工 业 中
的重要作用。
(二)单元内容分析
本章内容以发酵工程为核心, 围绕 微生物纯培养物的获得、选择、传统发
酵技术、发酵工程的过程与原理及其应用展 开 ,形成了一个 完整 的知识体系。
各小节 之间既 相 互独立又紧密 相 连 , 共 同 构 成了发酵工程 这 一复杂而精 妙 的生
物技术领域。
知识体系的系统性
本章内容从微生物纯培养物的获得入手, 逐 步深入到发酵工程的过程与原
理及其应用,形成了一个 层层递 进、环环相 扣 的知识体系。 这 种系统性的知识
结构 有助于学生 全面 理解发酵工程的内 涵 和 外延 , 把 握其核心要 点 。
理 论 与实践的 结 合
本章内容不仅 注 重理 论 知识的传 授 , 还强 调实践 操 作能力的培养。通过介
绍传统发酵技术的制作过程以及发酵工程的实际应用案例,让学生亲身体验到
5
发酵技术的 魅 力和实用性,从而 激 发其学习 兴趣 和探索精神。
跨 学科知识的 融 合
发酵工程 涉 及生物学、化学、工程学等多个学科的知识领域。本章内容在
介绍发酵工程的基本原理和过程控制时, 融 入了相关学科的知识 点 和研究方法,
促 进了 跨 学科知识的 融 合与 交叉 应用。
(三)单元内容 整 合
为了实现本章教学 目标 的最大化,需要 对 单元内容进行有效的 整 合与优化。
具体 措施 如 下 :
知识 点梳 理与重 构
对 本章各小节的知识 点 进行 梳 理与重 构 , 明确每 个知识 点 的地 位 和作用,
形成 清晰 的知识 脉络 和 逻辑 体系。根据知识 点 的 难易 程度和重要程度,合理 安
排 教学 顺序 和 课 时分配。
实践 操 作与理 论 教学的 融 合
将实践 操 作与理 论 教学 紧密结 合,通过实验 操 作、案例分析等方 式 ,加深
学生 对 理 论 知识的理解和掌握。 鼓励 学生将 所 学知识应用于实际 问题 的解 决 中,
提高其实践 操 作能力和 创新思维 能力。
6
跨 学科知识的 整 合与应用
在介绍发酵工程的基本原理和过程控制时, 注 重 跨 学科知识的 整 合与应用。
通过引入化学、工程学等相关学科的知识 点 和研究方法, 丰富 教学内容和手段,
拓宽 学生的知识 视野 和 思维空间 。
二、《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
高中生物学学科核心素养
根据《 普 通高中生物学 课 程 标准 ( 2017 年 版 2020 年 修 订 )》的要求,
本章教学内容将 围绕 生 命 观念、科学 思维 、科学探究和 社会责任 四个 维 度展 开 ,
旨在培养学生的生物学学科核心素养。
(一)生 命 观念
生 命 观念是 指对 观察到的生 命 现 象 及相 互 关系或特性进行解 释 后的 抽象 ,
是人们 经 过实 证 后的观 点 ,是能够理解或解 释 生物学相关 事 件和现 象 的 意 识、
观念和 思想 方法。在本章教学中,生 命 观念的培养主要体现在以 下 几个方 面 :
结构 与 功 能观
通过介绍微生物的 细胞结构 、代谢机制以及发酵工程的过程控制等内容,
引导学生理解生物体的 结构 与 功 能 之间 的 密切 关系。例如,在 讲 解微生物的 细
7
胞结构 时, 可 以引导学生 思考 不同 细胞器 在微生物代谢过程中的作用和 功 能 ;
在 讲 解发酵工程的过程控制时, 可 以引导学生理解发酵条件 对 微生物生长和产
物质量的 影响 。
进化与适应观
通过介绍微生物的多 样 性、适应性以及发酵工程在各个领域中的应用等内
容,引导学生理解生物进化的本质和适应机制。例如,在 讲 解微生物的特性鉴
定方法时, 可 以引导学生 思考 微生物如何适应不同的环境条件和代谢需求 ; 在
讲 解发酵工程的应用时, 可 以引导学生理解发酵工程如何 满足 人类 社会 的不同
需求和发展 趋势 。
稳 态与 平衡 观
通过介绍发酵过程中微生物的生长曲线、代谢调控机制以及发酵工艺的优
化策略等内容,引导学生理解生物体在内 外 环境 变 化中 保持稳 态和 平衡 的重要
性。例如,在 讲 解发酵工艺的优化策略时, 可 以引导学生 思考 如何通过调节发
酵条件来 维持 微生物的生长和代谢 平衡; 在 讲 解发酵产物的质量控制时, 可 以
引导学生理解产物质量 对 生物体 稳 态和 平衡 的 影响 。
8
(二)科学 思维
科学 思维 是 指尊 重 事 实和 证 据, 崇尚严谨 和 务 实的求知态度, 运 用科学的
思维 方法 认 识 事 物、解 决 实际 问题 的 思维 习 惯 和能力。在本章教学中,科学 思
维 的培养主要体现在以 下 几个方 面 :
归纳 与概括
通过引导学生 对 微生物的纯培养物、发酵过程及其产物等进行观察和 描述 ,
培养其 归纳 与概括的能力。例如,在观察微生物的形态 结构 时, 可 以引导学生
总结 不同微生物 之间 的 共 性和 差异; 在分析发酵产物的质量时, 可 以引导学生
概括 影响 产物质量的主要 因 素。
演绎 与 推 理
通过引导学生 运 用 已 学知识 对 发酵工程中的 问题 进行 推 理和 预 测,培养其
演绎 与 推 理的能力。例如,在了解微生物的代谢机制后, 可 以引导学生 预 测不
同发酵条件 下 微生物的生长和产物 情况; 在掌握发酵工艺的优化策略后, 可 以
引导学生 设计 实验方案来验 证这些 策略的有效性。
模型 与 建模
通过引导学生 建立 微生物的生长 模型 、发酵过程的 动 态 模型 等,培养其 模
9
型 与 建模 的能力。例如,在 讲 解微生物的生长曲线时, 可 以引导学生 建立 生长
模型 来 预 测微生物的生长 趋势; 在 讲 解发酵工程的过程控制时, 可 以引导学生
建立动 态 模型 来 模拟 发酵过程中的各种 变 化。
批判 性 思维
通过引导学生 对 发酵工程中的 热点问题 、 争议话题 等进行讨 论 和 辨 析,培
养其 批判 性 思维 的能力。例如,在介绍发酵工程的应用时, 可 以引导学生讨 论
转 基 因 微生物的 安全 性、生物燃料的 可持 续性等 问题; 在 讲 解发酵产物的质量
控制时, 可 以引导学生 辨 析不同 检 测方法的优 缺点 和适用 范围 。
创造 性 思维
通过 鼓励 学生提出 新 的 想 法、 设计新 的实验方案等,培养其 创造 性 思维 的
能力。例如,在介绍发酵工程的 新 技术、 新 方法时, 可 以 鼓励 学生提出自 己 的
创新点 和 改 进 意 见 ; 在 讲 解发酵产物的应用 开 发时, 可 以 鼓励 学生 设计新 的产
品配方和工艺 路 线。
(三)科学探究
科学探究是 指 能够发现现实 世界 中的生物学 问题 , 针对 特定的生物学现 象 ,
10
进行观察、提 问 、实验 设计 、方案实 施 以及 对结 果的 交流 与讨 论 的能力。在本
章教学中,科学探究的培养主要体现在以 下 几个方 面 :
问题 发现与提出
通过引导学生 对 发酵工程中的现 象 和 问题 进行观察和 思考 ,培养其 问题 发
现与提出的能力。例如,在观察微生物的生长 情况 时, 可 以引导学生 思考 为 什
么 不同菌株的生长 速 度 存 在 差异; 在分析发酵产物的质量时, 可 以引导学生 思
考 如何提高产物的纯度和 收 率。
实验 设计 与实 施
通过 指 导学生 设计 并实 施 发酵工程相关的实验方案,培养其实验 设计 与实
施 的能力。例如,在 设计 微生物纯培养物的获得实验时, 可 以引导学生 思考 如
何选择合适的培养基、接种方法和培养条件 ; 在实 施 发酵过程 监 控实验时, 可
以引导学生掌握实验步骤和 操 作方法。
结 果分析与讨 论
通过引导学生 对 实验 结 果进行分析和讨 论 ,培养其 结 果分析与讨 论 的能力。
例如,在分析微生物生长曲线的实验 结 果时, 可 以引导学生探讨不同发酵条件