2020版 沪科技版 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]

2025年1月2716:04:39发布者:gggyyy 15 views 举报
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2020 版 沪科技版 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

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

本单元的教学内容为高中生物学选择性必修 3 《生物技术与工程》的第 1

章《发酵工程》。发酵工程作为现代生物技术的重要组成部分,其核心是利用

微生物的特定功能进行规模化生产,为人类提供多样化的生物产品。本章内容

涵盖了发酵工程的基础理论、实验技能以及实际应用,具体包括以下几个部分:

获得纯种微生物是发酵工程的基础:这部分内容主要介绍了培养基的配制、

无菌技术的重要性以及微生物的分离和纯化方法。通过学习,学生将掌握培养

基的基本组成、配制方法,了解无菌操作的基本原则和步骤,学会使用平板划

线法和稀释涂布平板法进行微生物的分离和纯化。

发酵工程为人类提供多样化生物产品:这部分内容通过介绍发酵工程在食

品、医药、化工等领域的应用实例,展示了发酵工程的重要性和广泛应用。学

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生将学习果酒、果醋和酸奶的制作原理和方法,了解发酵过程中微生物的作用

以及发酵条件的控制。

虚拟仿真:发酵条件对微生物发酵的影响:通过虚拟仿真实验,学生将能

够直观地观察到不同发酵条件对微生物生长和代谢产物合成的影响,从而加深

对发酵工程原理的理解,提高科学探究能力。

(二)单元内容分析

1 节 获得纯种微生物是发酵工程的基础

探究 · 实验 1-1 酵母浸粉胨葡萄糖培养基的配制:本实验旨在让学生掌握培

养基的基本组成和配制方法。通过实验,学生将了解碳源、氮源、无机盐和水

等营养物质在微生物生长中的作用,学会使用天平、量筒等实验器具进行精确

测量,以及使用高压蒸汽灭菌锅进行灭菌处理。

探究 · 实验 1-2 酵母的分离和纯化:本实验通过平板划线法和稀释涂布平板

法,让学生从混杂的微生物群体中分离出纯种的酵母。实验过程中,学生将学

会无菌操作的基本步骤,观察并记录单菌落的形态特征,从而掌握微生物分离

和纯化的基本方法。

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探究 · 实验 1-3 土壤中分解尿素细菌的分离与计数:本实验旨在让学生从土

壤中分离出能够分解尿素的细菌,并通过稀释涂布平板法进行计数。通过实验,

学生将了解选择培养基的原理和应用,学会使用显微镜进行菌落计数,以及分

析实验结果。

2 节 发酵工程为人类提供多样化生物产品

探究 · 实验 1-4 果酒和果醋的制作:本实验通过果酒和果醋的制作过程,让

学生了解发酵工程在食品生产中的应用。实验过程中,学生将掌握果酒和果醋

的制作原理和方法,学会使用酵母和醋酸菌进行发酵,以及控制发酵条件以获

得优质的产品。

探究 · 实验 1-5 酸奶的制作:本实验通过酸奶的制作过程,让学生了解乳酸

菌在食品发酵中的作用。学生将学会使用乳酸菌进行发酵,掌握酸奶的制作原

理和方法,以及控制发酵条件以获得口感和品质俱佳的酸奶产品。

探究 · 活动 1-6 虚拟仿真:发酵条件对微生物发酵的影响:通过虚拟仿真实

验,学生将能够直观地观察到不同发酵条件(如温度、 pH 值、溶解氧等)对微

生物生长和代谢产物合成的影响。这将有助于学生加深对发酵工程原理的理解,

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提高科学探究能力。

(三)单元内容整合

本单元的教学内容以发酵工程为核心,通过理论讲解和实验操作相结合的

方式,让学生全面了解发酵工程的基础理论、实验技能以及实际应用。在教学

过程中,应注重理论与实 的结合,通过实验操作加深学生对理论 知识 的理解

应注重培养学生的科学探究能力和 创新意识 鼓励 学生 积极参 与实验 计和

结果分析。

在教学内容的组 织上 循序渐 进的方式。通过第 1 节的内容让学

生掌握发酵工程的基础理论和实验技能 ;然后 ,通过第 2 节的内容让学生了解

发酵工程在食品、医药、化工等领域的应用实例 通过虚拟仿真实验让学生直

观地观察到不同发酵条件对微生物发酵的影响,从而加深对发酵工程原理的理

解。

在教学过程中 应注重 学科 知识 合。发酵工程作为一 门涉 及生物学、

化学、工程学等多个学科领域的 交叉 学科,其教学内容应涵盖多个学科的 知识

。在教学过程中应注重 学科 知识 合, 引导 学生将 知识运 用到实际

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问题 的解 中。

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

对观察到的生 及相 互关系或 特性进行解释 抽象

是人 们经 过实 证后 的观 ,是能够理解 解释生物学相 关事 件和现 意识

思想 方法。在本单元的教学中,应注重培养学生的生 ,具体体现

在以下几个方面:

与功能观:通过学习微生物的细 和功能,让学生理解细 是生

物体结 与生 活动的基本单 。例如,在探究 · 实验 1-2 中,学生将观察并记

录单菌落的形态特征,从而理解微生物细 与功能 之间 关系

进化与 应观:通过学习微生物在 自然界 中的分布和 应机制,让学生理

解生物进化的本质和过程。例如,在探究 · 实验 1-3 中,学生将从土壤中分离出

能够分解尿素的细菌,从而理解微生物对 环境 应能力和进化机制。

态与平 观:通过学习发酵过程中微生物的生长和代谢活动,让学生理

解生物体内 环境 态和平 机制。例如,在探究 · 实验 1-4 1-5 中,学生将

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控制发酵条件以获得优质的产品,从而理解微生物生长和代谢过程中的 态和

机制。

物质与能量观:通过学习微生物对营养物质的利用和代谢产物的合成过程,

让学生理解生 活动中的物质和能量 转换 过程。例如,在探究 · 实验 1-1 中,学

生将了解培养基的基本组成和配制方法,从而理解微生物对营养物质的利用和

代谢产物的合成过程。

(二)科学 思维

科学 思维 指尊 实和 证据 崇尚严谨 实的 求知 态度, 用科学的

思维 方法 认识事 物、解 实际 问题 思维 和能力。在本单元的教学中,应

注重培养学生的科学 思维 ,具体体现在以下几个方面:

归纳 括:通过学习微生物的分离和纯化方法以及发酵工程的应用实例,

让学生学会从具体 例中 归纳 出一 性的规 和原理。例如,在探究 · 实验 1-2

1-3 中,学生将从混杂的微生物群体中分离出纯种的微生物,并 归纳

微生物分离和纯化的基本方法。

演绎 理:通过学习发酵工程的基本原理和实验操作技能,让学生学会

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已知 知识 和原理 去预 测和解释 未知 的现 问题 。例如,在探究 · 活动 1-

6 中,学生将 学的发酵工程原理 去预 测和解释不同发酵条件对微生物发

酵的影响。

模:通过学习微生物的生长 线和发酵过程的动力学模 ,让学

生学会 用数学模 型去描述 测生 和过程。例如,在探究 · 实验 1-3 中,

学生将使用显微镜进行菌落计数,并 用数学模 型去预 测土壤中分解尿素细菌

的数量。

批判 思维 :通过学习不同发酵工 和产品的 比较 和分析,让学生学会对

学的 知识 和原理进行 批判 性的 思考 评价 。例如,在探究 · 实验 1-4 1-5 中,

学生将对不同发酵工 和产品的品质进行 比较 和分析,从而学会对 学的 知识

和原理进行 批判 性的 思考 评价

创造 思维 :通过学习发酵工程的应用实例和 创新案 例,让学生学会

学的 知识 和原理 实际 问题 创新 应用。例如,在探究 · 实验 1-4 1-5

中,学生将 尝试改变 发酵条件 或添 剂来 优化产品的品质和口感,从而学

学的 知识 和原理 实际 问题 创新 应用。

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(三)科学探究

科学探究是 能够发现现实 世界 中的生物学 问题 对特定的生物学现

进行观察、提 、实验 计、方 以及对结果的 交流 论的能力。在本

单元的教学中,应注重培养学生的科学探究能力,具体体现在以下几个方面:

观察与提 :通过学习微生物的形态特征和发酵过程的现 观察,让学生

学会对生 进行观察并提出 问题 。例如,在探究 · 实验 1-2 1-3 中,学生

将对单菌落的形态特征进行观察并记录结果,从而学会对生 进行观察并

提出 问题

实验 计与实 :通过学习微生物的分离和纯化方法以及发酵工程的实验

操作技能,让学生学会 计并实 实验方 案去 证假设 和解 决问题 。例如,在

探究 · 实验 1-1 1-5 中,学生将 计并实 实验方 案去 配制培养基、分离和纯

化微生物、制作果酒和果醋以及酸奶等发酵产品。

结果分析与 论:通过学习实验数 收集 和处理方法以及科学论

,让学生学会对实验结果进行分析和 论并 撰写 科学论 。例如,在探

· 实验 1-3 中,学生将对显微镜下的菌落计数结果进行分析和 论,并 撰写

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报告或 科学论

交流 与合作:通过学习 组合作和 班级交流 的方式以及科学 同体的规

值观,让学生学会与 人进行 交流 和合作并 同解 决问题 。例如,在探究 ·

实验 1-1 1-5 中,学生将以 组为单 进行合作实验和 交流讨 论,并学会与

人分 实验成果和 验教

责任

责任 基于生物学的 认识参 与个人与 事务 论并作出理性解

释和 判断 以及解 生产生活 问题 担当 和能力。在本单元的教学中,应注重培

养学生的 责任意识 ,具体体现在以下几个方面:

健康文明 的生活方式:通过学习发酵工程在食品生产中的应用实例以及食

全的重要性,让学生 树立健康文明 的生活方式和 食习 。例如,在探究 ·

实验 1-4 1-5 中,学生将了解果酒、果醋和酸奶等发酵食品的制作原理和方

法以及食品 全的重要性,从而 树立健康文明 的生活方式和 食习

环境保护 可持续 发展:通过学习发酵工程在 源利用和 环境保护 方面的

应用实例以及 可持续 发展的理 ,让学生 树立环境保护 可持续 发展的 意识

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