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2019 版 沪科教版 高中生物学 选择性必修 3 生物技
术与工程《第一章 发酵工程利用微生物进行规模化
生产》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
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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 版沪科教版高中生物学选择性必修 3 《生物
技术与工程》的第一章《发酵工程利用微生物进行规模化生产》。这一章节详
细阐述了发酵工程的基本原理、技术流程及其在人类生活中的应用,内容涵盖
了从微生物的获取、培养、分离纯化到发酵生产等多个环节。具体教学内容分
为以下几个部分:
无菌技术和制备培养基是培养微生物的基础:
防止杂菌污染的技术:介绍了灭菌和消毒的概念、方法及其在微生物研究、
医疗操作和食品生产等领域的应用。
配制适合微生物生长繁殖的营养基质:讲解了培养基的配制原则、步骤及
其在微生物培养中的重要性。
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获取纯净的微生物培养物:
从微生物群体中分离出目标微生物:介绍了稀释涂布平板法和平板划线法
等微生物分离纯化技术。
培养特定微生物群体:阐述了微生物纯培养的方法和步骤,以及如何观察
和记录微生物的生长情况。
测定微生物的数量:
间接计数法:重点介绍了稀释涂布平板计数法及其在微生物数量测定中的
应用。
直接计数法:简述了显微镜直接计数法的基本原理和操作步骤。
发酵工程为人类提供多样的生物产品:
运用传统发酵技术生产食品:以果酒和果醋的酿制为例,介绍了传统发酵
技术的应用。
利用发酵技术工业化生产产品:探讨了发酵工程在食品工业、医药工业、
环境保护等领域的工业化应用。
通过本单元的学习,学生将深入了解发酵工程的基本原理和技术流程,掌
握微生物的获取、培养、分离纯化和数量测定等方法,认识发酵工程在人类生
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活中的应用价值,进而培养学生的生物科学素养和实验操作能力。
(二)单元内容分析
本单元内容以发酵工程为核心,围绕微生物的获取、培养、分离纯化和数
量测定等关键环节展开,旨在通过理论讲授和实验操作相结合的方式,使学生
全面掌握发酵工程的基本原理和技术流程。单元内容具有以下几个特点:
系统性和完整性:本单元内容涵盖了发酵工程的各个环节,从微生物的获
取到发酵产品的生产,形成了一个完整的知识体系。
实践性和操作性:本单元内容注重实践操作,通过大量的实验活动,使学
生亲身体验发酵工程的技术流程,培养学生的实验操作能力和问题解决能力。
应用性和拓展性:本单元内容不仅介绍了发酵工程的基本原理和技术流程,
还探讨了其在食品工业、医药工业、环境保护等领域的应用,具有广泛的应用
性和拓展性。
科学性和前沿性:本单元内容紧跟科学前沿,介绍了发酵工程领域的最新
研究成果和技术进展,使学生了解发酵工程的最新动态和发展趋势。
( 三 )单元内容整合
为了使学生能 够 系统 地 掌握发酵工程的基本原理和技术流程,本单元内容
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在整合 上 注重知识的 连贯 性和 逻辑 性。具体整合 思路 如下:
以微生物为核心:本单元内容以微生物为核心,围绕微生物的获取、培养、
分离纯化和数量测定等关键环节展开,形成一个完整的知识体系。
以实验为 主 线:本单元内容注重实践操作,通过大量的实验活动,使学生
亲身体验发酵工程的技术流程。在整合过程中,将理论知识与实验操作相结合,
使学生在实践中 加 深 对 理论知识的理解。
以应用为 导向 :本单元内容不仅介绍了发酵工程的基本原理和技术流程,
还探讨了其在食品工业、医药工业、环境保护等领域的应用。在整合过程中,
注重将理论知识与实 际 应用相结合,使学生了解发酵工程的应用价值和发展前
景 。
以科学前沿为 引 领:本单元内容紧跟科学前沿,介绍了发酵工程领域的最
新研究成果和技术进展。在整合过程中,注重将科学前沿知识 融 入教学内容中,
使学生了解发酵工程的最新动态和发展趋势。
通过以 上 整合 思路 ,本单元内容形成了一个系统、完整、实践性 强 、应用
广泛 且 紧跟科学前沿的知识体系,为学生全面掌握发酵工程的基本原理和技术
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流程提供了有力保 障 。
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
(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 经 过实 证后 的 想 法 或 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。在本单元的教学中,生 命 观念 主 要体 现 在以下几个方面:
生态系统观念:通过介绍生态系统中的生物与环境 之 间的相 互 关系,使学
生认识到生态系统是一个 复 杂而有 序 的整体,其中的生物与环境 之 间 存 在 着密
切 的 互 动关系。这 种 观念有 助于 学生理解生物在生态系统中的 地位 和作用,以
及生物与环境 之 间的相 互依赖 关系。
微生物观念:通过介绍微生物的基本特性和在生态系统中的作用,使学生
认识到微生物 虽然 微 小 , 但 在生态系统中 却扮演着 重要的 角色 。这 种 观念有 助
于 学生理解微生物的多样性和 复 杂性,以及 它们 在自 然界 中的重要 地位 。
稳 态观念:通过介绍生态系统通过自 我调 节形成 稳 态的原理,使学生认识
到生态系统具有一定的自 我调 节能力,能 够 保 持 其结 构 和 功 能的相 对稳 定。这
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种 观念有 助于 学生理解生态系统的 稳 定性和 韧 性,以及人类活动 对 生态系统 稳
定性的 影响 。
(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。在本单元的教学中,科
学 思维主 要体 现 在以下几个方面:
批判 性 思维 : 鼓励 学生通过实验观察和数 据 分析, 对 微生物的生长特性和
发酵过程提出质 疑 和 假设 , 并 通过进一步的实验验 证来 验 证或推翻 这 些假设 。
这 种思维 方式有 助于 培养学生的 批判 性 思维 和 独立思考 能力。
逻辑推 理能力: 引导 学生运用 逻辑推 理的方法,分析微生物的生长 条件 和
发酵过程的 影响因 素, 推导 出合理的结论。这 种思维 方式有 助于 培养学生的 逻
辑推 理能力和问题解决能力。
创造 性 思维 : 鼓励 学生 尝试 新的实验方法和技术 手段 ,探 索 微生物的 未 知
领域和发酵工程的新应用。这 种思维 方式有 助于 培养学生的 创造 性 思维 和 创 新
能力。
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( 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 ,
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
单元的教学中,科学探究 主 要体 现 在以下几个方面:
实验 设 计能力: 引导 学生 根据 实验目的和原理, 设 计合理的实验方 案 和操
作步骤。这 种 能力有 助于 培养学生的实验 设 计能力和 创 新 思维 。
实验操作能力:通过实验活动,使学生掌握微生物的获取、培养、分离纯
化和数量测定等基本操作技能。这 种 能力有 助于 培养学生的实验操作能力和实
践能力。
数 据 分析与 处 理能力: 引导 学生 对 实验数 据 进行 收集 、整理和分析, 得 出
合理的结论。这 种 能力有 助于 培养学生的数 据 分析和 处 理能力以及科学探究能
力。
交 流与合作能力: 鼓励 学生通过实验 小组 的形式进行合作与 交 流, 共同 解
决实验过程中 遇 到的问题。这 种 能力有 助于 培养学生的 团队 合作 精神 和 沟 通能
力。
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( 四 ) 社会责任
社会责任 是 指 基 于 生物学的认识, 参 与个人与 社会事务 的讨论,作出理性
解释和 判断 ,解决生产生活问题的 担当 和能力。在本单元的教学中, 社会责任
主 要体 现 在以下几个方面:
环保 意 识:通过介绍发酵工程在环境保护中的应用,使学生认识到生物技
术在解决环境问题中的重要作用,从而培养学生的环保 意 识和 可持续 发展观念。
健康意 识:通过介绍发酵工程在食品工业中的应用,使学生认识到微生物
在食品发酵过程中的重要作用,从而培养学生的 健康意 识和食品 安 全 意 识。
社会责任感 : 鼓励 学生将 所 学知识应用 于 实 际 生活中,为解决生产生活问
题 贡献 自 己 的力量。这 种责任感 有 助于 培养学生的 社会责任感 和 公民意 识。
本单元的教学 设 计紧 密 围绕《 普 通高中生物学 课 程标 准 ( 2017 年 版 2020
年 修 订 )》中的生物学学科核心素养展开,通过理论讲授和实验操作相结合的
方式,使学生全面掌握发酵工程的基本原理和技术流程,培养学生的生 命 观念、
科学 思维 、科学探究和 社会责任 等核心素养。
三 、 学情分析
在《 普 通高中生物学 课 程标 准 ( 2017 年 版 2020 年 修 订 )》的 指导 下,
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针对 沪科教版高中生物学选择性必修 3 《生物技术与工程》第一章《发酵工程
利用微生物进行规模化生产》的教学内容,进行学情分析。本章内容旨在 让 学
生了解微生物在发酵工程中的应用,掌握无菌技术、培养基制备、微生物分离
纯化以及微生物数量测定的基本方法,进而理解发酵工程在食品、医药、环保
等领域的重要性。以下是 对 学生学情的详细分析。
(一) 已 知内容分析
微生物基础知识
学生在必修 课 程中 已经 学习了微生物的基本概念、分类以及微生物在自 然
界 中的作用, 对 微生物有了 初 步的认识。
学生了解微生物在物质 循 环和能量流动中的重要作用,以及微生物与人类
生活的 密切 关系。
实验技能基础
学生具备基本的实验操作技能,如使用显微镜观察、测量、记录数 据 等。
在 之 前的生物实验中,学生 已经 接 触 过无菌操作的基本概念,如 洗手 、消
毒、使用无菌 器材 等。
生物学基本观念