版浙科版高中生物學選擇性必修3生物技術與工程《第一章發酵工程》大單元整體教學設計[2020課標]一、內容分析與整合二、《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》分解三、學情分析四、大主題或大概念設計五、大單元目標敘寫六、大單元教學重點七、大單元教學難點八、大單元整體教學思路九、學業評價十、大單元實施思路及教學結構圖十一、大情境、大任務創設十二、單元學歷案十三、學科實踐與跨學科學習設計十四、大單元作業設計十五、“教-學-評”一致性課時設計十六、大單元教學反思一、內容分析與整合（一）教學內容分析《普通高中生物學選擇性必修3生物技術與工程》的第一章《發酵工程》是生物技術與工程領域的重要組成部分。本章內容不僅涉及發酵工程的基本原理和應用，還深入探討了微生物的培養、分離純化、發酵過程控制及發酵產物的利用等多個方面。通過本章的學習，學生將掌握發酵工程的基本概念、微生物培養技術、微生物的分離與純化方法，以及發酵工程在醫藥、食品、工農業生產等領域的重要應用價值。具體來說，本章分為四個主要部分：微生物的培養需要適宜條件：介紹了微生物的基本概念、培養基的配制、滅菌與無菌操作技術，以及微生物生長所需的環境條件。這部分內容是學習發酵工程的基礎，為后續章節提供了必要的理論知識。純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得：詳細闡述了微生物的分離與純化方法，包括平板劃線法、稀釋涂布平板法等傳統微生物學技術。通過這部分內容的學習，學生將掌握如何從復雜環境中分離出目標微生物，并獲得純凈的微生物培養物。發酵工程為人類提供多樣的生物產品：介紹了發酵工程的基本原理、發酵過程控制、發酵產物的分離與純化以及發酵工程在各個領域的應用。這部分內容不僅涵蓋了發酵工程的理論知識，還通過實例展示了發酵工程在實際生產中的應用價值。本章小結：對本章內容進行了總結回顧，強調了發酵工程在生物技術與工程領域的重要地位和作用。（二）單元內容分析本單元《發酵工程》是高中生物學選擇性必修3《生物技術與工程》的重要組成部分，具有承上啟下的作用。在學習本章之前，學生已經掌握了生物學的基礎知識和基本技能，對細胞結構、遺傳規律、生態系統等有了深入的了解。本章內容不僅是對之前所學知識的綜合運用，也為后續章節的學習提供了必要的理論知識和實踐技能。具體來說，本單元的內容分析如下：微生物的培養需要適宜條件：微生物的基本概念：介紹微生物的分類、形態、生理特性等基本知識，為后續章節的學習打下基礎。培養基的配制：講解培養基的成分、配制方法以及不同類型培養基的用途，使學生掌握培養基的配制技能。滅菌與無菌操作技術：介紹滅菌的基本原理、方法和無菌操作技術，確保微生物培養過程的無菌環境。微生物生長的環境條件：闡述微生物生長所需的溫度、pH值、氧氣濃度等環境條件，為微生物的培養提供理論依據。純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得：微生物的分離方法：介紹平板劃線法、稀釋涂布平板法等傳統微生物學技術，使學生掌握微生物的分離技能。微生物的純化方法：講解如何通過連續劃線、單菌落挑取等方法獲得純凈的微生物培養物，為后續的實驗研究提供純凈的菌種。微生物的計數方法：介紹稀釋涂布平板法和顯微鏡計數法等微生物計數方法，使學生掌握微生物數量的測定技能。發酵工程為人類提供多樣的生物產品：發酵工程的基本原理：闡述發酵工程的基本原理、發酵過程控制以及發酵產物的分離與純化技術，使學生掌握發酵工程的基本理論。發酵工程的應用：通過實例展示發酵工程在醫藥、食品、工農業生產等領域的應用價值，使學生了解發酵工程的實際應用情況。發酵工程的發展趨勢：介紹發酵工程的最新研究進展和發展趨勢，拓寬學生的學術視野和科研思路。本章小結：總結回顧：對本章內容進行總結回顧，強調發酵工程在生物技術與工程領域的重要地位和作用。展望未來：展望發酵工程的未來發展趨勢和應用前景，激發學生的學習興趣和科研熱情。（三）單元內容整合本單元《發酵工程》的內容整合旨在將微生物學、生物化學、工程學等多個學科的知識有機融合起來，形成一個完整的知識體系。通過本單元的學習，學生將掌握發酵工程的基本原理和應用技能，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。具體來說，單元內容的整合體現在以下幾個方面：理論知識與實踐技能的結合：將微生物學、生物化學等理論知識與發酵工程實踐技能有機結合起來，使學生在掌握理論知識的同時，也能獲得實踐技能的提升。傳統技術與現代科技的融合：在介紹微生物分離與純化等傳統技術的同時，也融入現代科技手段在發酵工程中的應用，如基因工程技術、合成生物學技術等，使學生了解發酵工程的最新研究進展和發展趨勢。跨學科知識的整合：將生物學、化學、工程學等多個學科的知識有機整合起來，形成一個跨學科的知識體系。通過跨學科知識的學習，培養學生的綜合素質和創新能力。理論學習與實驗操作的結合：通過理論學習和實驗操作相結合的方式，使學生更好地理解和掌握發酵工程的基本原理和應用技能。在實驗操作中，學生可以親身體驗發酵過程，加深對理論知識的理解和記憶。二、《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》分解高中生物學學科核心素養（一）生命觀念生命觀念是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。在《發酵工程》這一單元中，生命觀念主要體現在以下幾個方面：結構與功能觀：通過學習微生物的形態、結構和生理特性，理解微生物的結構與其功能之間的密切關系。例如，不同種類的微生物具有不同的細胞結構和代謝途徑，這些結構和途徑決定了它們的生長繁殖方式和代謝產物的種類。通過學習發酵工程的基本原理和發酵過程控制，理解發酵過程中微生物的結構與功能如何協同作用以產生所需的發酵產物。進化與適應觀：通過了解微生物的進化歷程和適應機制，理解微生物如何通過自然選擇和遺傳變異來適應不同的環境條件。例如，微生物在長期的進化過程中逐漸形成了對各種環境條件的適應機制，如耐高溫、耐酸堿等特性。通過學習發酵工程中的菌種選育和改造技術，理解人類如何利用微生物的進化與適應機制來選育出具有優良性狀的發酵菌種。穩態與平衡觀：通過學習微生物生長的環境條件和發酵過程控制，理解微生物如何在不同的環境條件下保持其生理狀態的穩態和平衡。例如，微生物在生長過程中需要維持適宜的溫度、pH值和氧氣濃度等環境條件以保持其生理狀態的穩態。通過學習發酵過程中微生物的代謝途徑和產物生成機制，理解發酵過程中微生物如何通過調節其代謝途徑來維持其生理狀態的穩態和平衡。物質與能量觀：通過學習微生物的代謝途徑和產物生成機制，理解微生物在生長和發酵過程中如何獲取和利用物質和能量。例如，微生物通過分解有機物質來獲取能量和營養物質以支持其生長和繁殖；在發酵過程中，微生物通過代謝途徑將底物轉化為所需的發酵產物并釋放能量。通過學習發酵工程中的原料處理和產物分離技術，理解如何優化原料處理和產物分離過程以提高物質和能量的利用效率。（二）科學思維科學思維是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。在《發酵工程》這一單元中，科學思維主要體現在以下幾個方面：歸納與概括：通過學習不同類型的微生物和發酵過程的特點和規律，歸納概括出微生物和發酵過程的一般性特征和共性規律。例如，通過比較不同種類的微生物在生長和代謝方面的差異和相似之處，歸納概括出微生物生長和代謝的一般性特征和共性規律。通過分析發酵過程中不同因素對發酵產物的影響和作用機制，歸納概括出發酵過程控制的一般性策略和原則。演繹與推理：通過運用已學的生物學知識和發酵工程原理對未知問題進行演繹推理和預測分析。例如，根據微生物的生長和代謝特性預測其在不同環境條件下的生長情況和代謝產物種類；根據發酵過程的控制策略和原則預測不同操作條件對發酵產物的影響和效果。通過分析實驗數據和結果運用演繹推理方法驗證假設和預測結果的正確性和可靠性。模型與建模：通過建立微生物生長模型和發酵過程模型來模擬和預測微生物的生長情況和發酵過程的變化趨勢。例如，利用數學模型來描述微生物在不同環境條件下的生長速率和代謝產物生成速率；利用計算機模擬軟件來模擬和預測發酵過程中各參數的變化趨勢和影響效果。通過分析模型和模擬結果來優化發酵過程和提高發酵產物的產量和質量。批判性思維：通過分析不同研究方法和實驗結果之間的差異和矛盾運用批判性思維方法進行評估和判斷。例如，在評估不同菌種選育方法的優劣時需要考慮各種方法的適用范圍和限制條件；在比較不同發酵工藝的效果時需要考慮各種工藝的成本效益和環境影響等因素。通過運用批判性思維方法對已有的研究結果和理論進行質疑和挑戰以推動科學研究的進步和發展。創造性思維：通過運用創造性思維方法提出新的研究思路和解決方案以應對復雜多變的實際問題。例如，在解決發酵過程中出現的污染問題時可以嘗試采用新的滅菌和消毒方法來提高發酵過程的無菌水平；在優化發酵工藝時可以嘗試采用新的操作條件和原料配比來提高發酵產物的產量和質量。通過參與科研項目和創新實踐活動來培養和發展學生的創造性思維能力和實踐操作能力。（三）科學探究科學探究是指能夠發現現實世界中的生物學問題并針對特定的生物學現象進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流與討論的能力。在《發酵工程》這一單元中，科學探究主要體現在以下幾個方面：問題發現與提出：通過觀察和分析現實世界中的生物學現象和問題提出具有探究意義的問題和假設。例如，在觀察發酵過程中出現的污染問題時可以提出如何有效防止和控制污染的問題；在分析不同菌種對發酵產物的影響時可以提出哪種菌種最適合用于特定發酵過程的問題。通過查閱文獻資料和進行實驗驗證來進一步明確問題和假設的準確性和可行性。實驗設計與實施：根據問題和假設設計合理的實驗方案和方法步驟以確保實驗結果的準確性和可靠性。例如，在設計菌種選育實驗時需要選擇合適的篩選方法和培養基配方；在設計發酵工藝優化實驗時需要確定合適的操作條件和原料配比等參數。在實驗過程中嚴格按照實驗方案和方法步驟進行操作以確保實驗結果的準確性和可重復性。同時需要注意實驗安全和環保要求以避免對環境和人體造成危害。數據收集與分析：在實驗過程中及時收集實驗數據并進行整理和分析以得出合理的結論和推論。例如，在收集發酵過程中各參數的變化數據時需要注意數據的準確性和完整性；在分析數據時可以采用統計學方法和圖表形式來展示數據的變化趨勢和規律特點。通過對比不同實驗組之間的數據差異來評估實驗效果和影響因素以進一步驗證假設和推論的正確性和可靠性。結果交流與討論：在完成實驗后需要及時整理實驗報告并撰寫論文或研究報告以向同行和公眾展示實驗成果和發現。例如，在撰寫實驗報告時需要詳細描述實驗目的、方法、結果和結論等內容；在撰寫論文或研究報告時需要采用規范的學術語言和格式來展示研究成果和貢獻。通過參加學術會議和研討會等活動與其他學者和專家進行交流和討論以分享研究成果和經驗教訓并推動科學研究的進步和發展。（四）社會責任社會責任是指基于生物學的認識參與個人與社會事務的討論并作出理性解釋和判斷以解決生產生活問題的擔當和能力。在《發酵工程》這一單元中，社會責任主要體現在以下幾個方面：環境保護與可持續發展：通過學習發酵工程中的環保技術和可持續發展理念來增強環境保護意識和可持續發展能力。例如，在了解發酵過程中產生的廢棄物和污染物的處理方法時可以探討如何采用環保技術來減少廢棄物和污染物的排放；在分析發酵工藝的經濟效益和環境影響時可以探討如何實現經濟效益和環境效益的雙贏目標。通過參與環保活動和可持續發展項目來實踐環境保護理念和可持續發展策略并為社會做出貢獻。健康生活方式與疾病預防：通過學習發酵工程在醫藥領域的應用來了解發酵工程在疾病預防和治療方面的重要作用和意義。例如，在了解發酵工程生產的抗生素和疫苗等生物制品時可以探討如何正確使用這些生物制品來預防和治療疾病；在分析發酵工程對食品安全的影響時可以探討如何確保食品的安全性和營養價值。通過倡導健康生活方式和疾病預防意識來提高公眾的健康水平和生活質量并為社會的健康發展做出貢獻。科學普及與公眾教育：通過參與科學普及活動和公眾教育活動來傳播科學知識和技術成果并提高公眾的科學素養和認知能力。例如，在參加科普講座和展覽等活動時可以向來訪者介紹發酵工程的基本原理和應用價值；在撰寫科普文章和制作科普視頻等材料時可以采用通俗易懂的語言和形式來展示科學知識和技術成果的魅力。通過與媒體和公眾進行溝通和交流來擴大科學知識和技術成果的傳播范圍和影響力度并為社會的進步和發展做出貢獻。倫理道德與社會責任：通過學習生物技術和工程領域的倫理道德規范和社會責任要求來樹立正確的價值觀和道德觀并培養社會責任感和使命感。例如，在了解基因工程和合成生物學等前沿技術時需要考慮這些技術的倫理道德問題和社會影響；在參與科研項目和創新實踐活動時需要遵守學術誠信和道德規范以確保研究成果的真實性和可靠性。通過參與社會公益事業和志愿服務活動來履行社會責任并為社會做出貢獻。同時需要關注社會熱點問題和民生問題并積極提出解決方案和建議以推動社會的進步和發展。學情分析（一）已知內容分析在高中生物學的學習過程中，學生在必修課程中已經對微生物的基本概念、生物體的結構與功能、遺傳與變異等基礎知識有了一定的了解。特別是在必修模塊《遺傳與進化》中，學生學習了基因、DNA、遺傳信息的傳遞等核心概念，這些內容為理解發酵工程中微生物的遺傳特性、基因工程的應用等奠定了基礎。在必修模塊《分子與細胞》中，學生對細胞的結構、功能以及代謝過程有了初步的認識，這對于理解微生物培養過程中的物質與能量轉換至關重要。在先前的學習中，學生也接觸了一些基本的實驗操作技能，如顯微鏡的使用、無菌操作的基本規范等，這些技能為發酵工程實驗的學習提供了必要的技能儲備。學生在日常生活和媒體宣傳中，對發酵食品（如酸奶、醬油、醋等）和發酵藥物（如青霉素）有了一定的了解，這些生活經驗和常識有助于他們對發酵工程應用價值的認識。（二）新知內容分析本單元《發酵工程》的教學內容，主要圍繞微生物的培養、分離純化以及發酵工程的應用展開，涉及以下新知內容：微生物的培養需要適宜條件：學生需要理解培養基的組成及其作用，掌握無菌技術的基本原理和操作方法，了解微生物生長繁殖所需的適宜環境條件（如溫度、pH值、氧氣需求等）。純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得：學生需要學習并掌握平板劃線法、稀釋涂布平板法等微生物分離和純化的技術，理解這些方法的基本原理和操作步驟，以及如何通過顯微鏡計數等方法測定微生物的數量。發酵工程為人類提供多樣的生物產品：學生需要了解發酵工程在醫藥、食品、工農業生產等多個領域的應用，理解發酵工程的基本原理和工業化生產流程，認識到發酵工程在現代生物技術和工業生產中的重要性。本章小結：學生需要總結發酵工程的基本概念和關鍵技術，理解發酵工程在現代生物技術中的地位和作用，能夠將所學知識應用于解決實際問題，如設計簡單的發酵實驗方案，評價發酵工程產品的安全性與倫理問題等。這些新知內容不僅要求學生掌握一定的生物學基礎知識，還需要他們具備實驗操作技能、問題解決能力和科學探究精神。（三）學生學習能力分析認知能力：高中生已經具備了一定的抽象思維能力和邏輯推理能力，能夠理解和分析復雜的生物學概念和實驗原理。發酵工程涉及的知識點多且抽象，需要學生具備較強的邏輯思維和歸納總結能力。實驗操作能力：通過必修課程的學習，學生已經掌握了一些基本的實驗操作技能，如顯微鏡的使用、無菌操作等。發酵工程實驗的操作步驟復雜，對無菌條件的要求高，需要學生具備細致、嚴謹的實驗態度和操作技能。問題解決能力：發酵工程的學習過程中，學生需要面對各種實際問題，如微生物生長緩慢、污染嚴重等。這需要學生具備較強的問題解決能力，能夠運用所學知識分析問題、提出假設并設計實驗進行驗證。信息處理能力：在信息爆炸的時代，學生需要具備較強的信息處理能力，能夠從海量的信息中篩選出有價值的內容，并對其進行整合、分析和應用。這對于理解發酵工程的最新研究進展和應用前景至關重要。合作學習能力：發酵工程實驗往往需要團隊合作完成，學生需要具備較強的合作學習能力，能夠與同伴有效溝通、分工協作，共同完成實驗任務。（四）學習障礙突破策略針對學生在學習發酵工程過程中可能遇到的學習障礙，我們可以采取以下突破策略：加強概念教學，構建知識體系：通過生動有趣的實例和直觀的圖表，幫助學生理解發酵工程的基本概念和技術原理。利用思維導圖等工具，引導學生構建發酵工程的知識體系，將所學知識系統化、條理化。組織學生進行小組討論和分享，促進知識的交流和內化。強化實驗技能訓練，提高實驗操作能力：在實驗前，詳細講解實驗步驟和注意事項，確保學生掌握正確的操作方法。提供充足的實驗材料和設備，讓學生有機會進行多次練習，提高實驗操作的熟練度和準確性。引導學生分析實驗失敗的原因，總結經驗教訓，不斷改進實驗技能。培養問題解決能力，激發科學探究精神：創設問題情境，引導學生發現問題、提出問題，并嘗試運用所學知識解決問題。組織學生進行探究性實驗，鼓勵他們設計實驗方案、收集數據、分析結果，培養科學探究的能力。引導學生關注發酵工程的最新研究進展和應用前景，激發他們對科學研究的興趣和熱情。提高信息處理能力，拓寬知識視野：引導學生利用互聯網、圖書館等資源，收集與發酵工程相關的信息和資料。教授學生信息篩選、整合和分析的方法，提高他們的信息處理能力。組織學生進行文獻綜述或研究報告的撰寫，培養他們的科研素養和表達能力。加強合作學習，培養團隊協作能力：將學生分成小組進行實驗和探究活動，明確小組成員的分工和職責。引導學生進行有效的溝通和協作，共同解決實驗中遇到的問題。對小組合作情況進行評價和總結，表彰優秀團隊和個人，激發學生的合作意識和團隊精神。實施分層教學，關注個體差異：根據學生的學習能力和興趣差異，實施分層教學，為不同層次的學生提供適宜的學習內容和難度。關注學困生的學習情況，提供必要的輔導和支持，幫助他們克服學習障礙，提高學習成績。鼓勵學有余力的學生參加課外科研活動或競賽，拓寬他們的知識視野和科研經歷。通過以上策略的實施，我們可以幫助學生克服學習發酵工程過程中的障礙，提高他們的學習效果和科研素養，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。四、大主題或大概念設計本單元的大主題設計為“微生物的發酵工程：探索與應用”。圍繞這一主題，我們將深入探討微生物的培養條件、分離純化技術，以及發酵工程在醫藥、食品等工業領域中的廣泛應用。通過本單元的學習，學生將能夠理解微生物在發酵工程中的核心作用，掌握微生物培養的基本條件和方法，學會分離和純化目標微生物的技術，并認識到發酵工程對人類社會的重要貢獻。五、大單元目標敘寫高中生物學學科核心素養：（一）生命觀念學生能夠理解微生物是生物界的重要組成部分，它們具有獨特的結構和功能，能夠在特定條件下進行代謝活動。學生能夠認識到微生物在發酵過程中的重要作用，理解發酵工程是通過利用微生物的特定功能來生產有用產品的過程。學生能夠運用結構與功能相適應的觀念，解釋微生物在發酵工程中的工作原理，如微生物的代謝途徑如何轉化為所需的生物產品。（二）科學思維學生能夠基于生物學事實和證據，運用歸納與概括、演繹與推理等方法，理解微生物培養的基本條件和分離純化的技術原理。學生能夠運用模型與建模的方法，如通過制作微生物培養模型，來加深對微生物生長環境和代謝過程的理解。學生能夠針對發酵工程中的實際問題，運用科學思維方法展開探討，如分析發酵過程中可能出現的污染問題及其解決方案。（三）科學探究學生能夠提出與發酵工程相關的生物學問題，如“如何優化微生物的培養條件以提高發酵效率？”并設計實驗方案進行探究。學生能夠熟練使用常見的實驗器具，如顯微鏡、培養皿等，進行微生物的培養、觀察和計數等操作。學生能夠如實記錄實驗數據，運用多種方法分析實驗結果，如通過統計軟件處理微生物計數數據，得出合理的結論，并撰寫實驗報告與他人交流。（四）社會責任學生能夠關注發酵工程在醫藥、食品等工業領域中的應用，認識到其在提高人類生活質量、促進經濟發展等方面的重要作用。學生能夠基于生物學的基本觀點，辨別與發酵工程相關的偽科學信息，如識別虛假宣傳的無科學依據的發酵產品。學生能夠主動運用發酵工程的知識和技能，參與社會實踐活動，如參與校園內的環保宣傳、發酵食品的制作等，為社會做出貢獻。六、大單元教學重點微生物的培養需要適宜條件：闡明微生物培養的基本條件，包括水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等營養物質的提供，以及適宜的溫度、pH值和氧氣條件。介紹不同類型培養基的配方和制備方法，如液體培養基和固體培養基的制備過程。強調無菌技術在微生物培養中的重要性，包括滅菌和消毒的方法及其原理。純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得：闡述平板劃線法和稀釋涂布平板法等實驗室中常用的微生物分離和純化方法。介紹顯微鏡計數法的基本原理和操作步驟，以及如何利用血細胞計數板對微生物進行計數。通過實踐活動，如分離土壤中能分解尿素的微生物，讓學生掌握微生物分離和純化的實際操作技能。發酵工程為人類提供多樣的生物產品：舉例說明發酵工程在醫藥、食品等工業領域中的廣泛應用，如青霉素的生產、面包和酸奶的制作等。介紹發酵工程的基本原理和過程，包括菌種的選育、培養基的配制、發酵條件的控制以及產物的分離和純化等步驟。引導學生關注發酵工程中的倫理問題，如轉基因產品的安全性等，培養學生的社會責任感和倫理意識。七、大單元教學難點微生物培養條件的優化：如何根據學生的實驗數據和觀察結果，分析并優化微生物的培養條件，如調整培養基的配方、控制發酵過程的溫度和pH值等，以提高發酵效率。這要求學生具備較強的數據分析和實驗設計能力。微生物分離和純化技術的掌握：學生在進行微生物分離和純化實驗時，可能會遇到污染、菌落形態不清晰等問題。這要求學生熟練掌握無菌操作技術，準確判斷微生物的生長狀態，并能夠運用科學思維方法分析和解決實驗過程中出現的問題。發酵工程原理的理解和應用：發酵工程是一個涉及多學科知識的復雜過程，要求學生具備扎實的生物學、化學和工程學基礎。學生還需要將所學知識運用到實際問題的解決中，如設計發酵工藝、優化發酵條件等，這對學生的綜合能力和創新能力提出了較高的要求。倫理和社會責任的培養：在發酵工程的學習過程中，學生需要關注其帶來的倫理和社會問題，如轉基因產品的安全性、生物武器的危害等。這要求學生具備較強的批判性思維能力，能夠基于生物學的基本觀點對這些問題進行理性分析和判斷，并積極參與社會討論和實踐活動，為社會做出貢獻。針對以上教學難點，教師可以采取以下措施加以解決：加強實驗教學：通過增加實驗課時、提供充足的實驗材料和設備等方式，讓學生有更多的機會進行實踐操作，加深對微生物培養、分離純化以及發酵工程原理的理解。開展探究式學習：引導學生提出問題、設計實驗方案、收集和分析數據、得出結論等全過程，培養學生的科學探究能力和創新能力。加強跨學科整合：將生物學、化學、工程學等多學科知識進行整合，幫助學生建立全面的知識體系，提高解決復雜問題的能力。注重倫理和社會責任教育：通過案例分析、討論交流等方式，引導學生關注發酵工程中的倫理和社會問題，培養學生的社會責任感和倫理意識。鼓勵學生參與社會實踐活動，將所學知識運用到實際問題的解決中。八、大單元整體教學思路在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下，針對2019版浙科版高中生物學選擇性必修3《生物技術與工程》第一章《發酵工程》的教學內容，本大單元整體教學思路旨在通過一系列精心設計的教學活動，引導學生深入理解發酵工程的基本原理、技術流程及其在社會生產中的廣泛應用，同時發展學生的生物學學科核心素養，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任。一、教學目標設定（一）生命觀念形成結構與功能相適應的生命觀念：學生能夠理解微生物細胞的結構與其在發酵工程中的功能之間的關系，如微生物細胞壁的結構如何保護其免受外界環境的影響，細胞膜的選擇透過性如何控制物質的進出，以及細胞內的酶如何催化特定的化學反應等。樹立物質與能量轉換的生命觀念：通過探究發酵過程中物質的轉化和能量的流動，學生能夠理解微生物如何通過代謝活動將原料轉化為有用的產品，并在此過程中實現能量的轉換和傳遞。例如，在酒精發酵過程中，微生物將葡萄糖轉化為酒精和二氧化碳，同時釋放能量。培養進化與適應的生命觀念：學生能夠認識到微生物在長期的自然選擇和人工馴化過程中，逐漸形成了適應不同發酵條件的特性。例如，某些微生物能夠在高溫、高壓或酸性環境下穩定生長，這些特性對于發酵工程的工業化生產具有重要意義。（二）科學思維培養基于事實和證據的科學思維：學生能夠通過實驗觀察和數據分析，形成對發酵工程基本原理和技術流程的科學認識。例如，在觀察微生物生長曲線的過程中，學生能夠根據實驗數據推斷出微生物的生長規律，進而優化發酵條件。運用歸納與概括的科學思維：學生能夠從多個具體的發酵工程實例中，歸納出發酵工程的一般規律和特點。例如，通過比較不同微生物在不同培養基上的生長情況，學生能夠概括出微生物生長所需的基本營養物質和環境條件。運用批判性思維審視發酵工程的應用：學生能夠運用所學的生物學知識，對發酵工程在社會生產中的應用進行批判性思考。例如，在討論轉基因微生物在發酵工程中的應用時，學生能夠分析其利弊，并提出合理的建議和措施。（三）科學探究提高觀察能力和提出問題的能力：學生能夠通過觀察微生物的生長過程和發酵產物的形成，提出有針對性的科學問題。例如，在觀察發酵過程中pH值的變化時，學生能夠提出“為什么pH值的變化會影響微生物的生長和產物的形成？”等問題。掌握實驗設計和實施的能力：學生能夠根據科學問題，設計并實施相應的實驗方案。例如，在探究不同培養基對微生物生長的影響時，學生能夠設計對照實驗，選擇合適的培養基和培養條件，并準確記錄實驗數據。提高數據分析和結果交流的能力：學生能夠運用統計學方法對實驗數據進行處理和分析，并以恰當的方式呈現實驗結果。學生能夠與同伴交流實驗過程和結果，共同探討實驗中出現的問題和解決方案。（四）社會責任增強環境保護意識：學生能夠認識到發酵工程在生產過程中可能產生的環境污染問題，并提出相應的解決方案。例如，在討論發酵廢液的處理時，學生能夠提出通過生物降解、回收利用等方式減少環境污染的建議。關注食品安全問題：學生能夠了解發酵工程在食品生產中的應用及其可能帶來的食品安全問題，并提出相應的監管措施。例如，在討論發酵乳制品的生產過程時，學生能夠提出通過嚴格的質量控制和檢測手段確保食品安全的建議。參與社會議題討論：學生能夠基于所學的生物學知識，參與社會熱點議題的討論并提出合理的觀點和建議。例如，在討論轉基因食品的安全性問題時，學生能夠結合所學的遺傳學知識和發酵工程原理發表自己的看法并提出相應的建議。二、教學內容分析本章《發酵工程》共包括三節內容：第一節《微生物的培養需要適宜條件》、第二節《純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得》和第三節《發酵工程為人類提供多樣的生物產品》。這三節內容既相互獨立又相互聯系，共同構成了發酵工程的基本框架。第一節微生物的培養需要適宜條件本節內容主要介紹了微生物培養所需的基本營養物質和環境條件。通過本節的學習，學生能夠理解微生物細胞的結構與功能之間的關系，以及微生物在生長過程中對環境條件的適應性。學生還能夠掌握培養基的配制方法和無菌操作技術，為后續的實驗操作打下堅實的基礎。第二節純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得本節內容主要介紹了如何從混雜的微生物群體中分離和純化出目標微生物。通過本節的學習，學生能夠掌握平板劃線法和稀釋涂布平板法等微生物分離和純化的基本方法，并能夠運用這些方法進行實驗操作。學生還能夠了解微生物計數的基本原理和方法，為后續的實驗數據分析提供有力支持。第三節發酵工程為人類提供多樣的生物產品本節內容主要介紹了發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產中的廣泛應用。通過本節的學習，學生能夠了解發酵工程的基本原理和技術流程，并認識到發酵工程在推動社會經濟發展和改善人類生活質量方面的重要作用。學生還能夠通過案例分析等方式深入了解發酵工程在不同領域中的具體應用情況。三、教學重難點分析教學重點微生物培養的基本營養物質和環境條件：這是理解發酵工程基本原理的基礎，也是后續實驗操作的前提。微生物分離和純化的基本方法：這是獲得純凈目標微生物的關鍵步驟，也是發酵工程成功實施的重要保障。發酵工程在不同領域中的應用：這是了解發酵工程社會價值的重要途徑，也是培養學生社會責任感的重要內容。教學難點微生物生長過程的復雜性和多變性：微生物生長過程受到多種因素的影響，如溫度、pH值、氧氣濃度等，這些因素的變化都可能對微生物的生長和產物的形成產生影響。在教學過程中需要引導學生深入理解微生物生長過程的復雜性和多變性。發酵工程技術的綜合性和應用性：發酵工程技術涉及多個學科領域的知識和技能，如微生物學、生物化學、工程學等。發酵工程技術還具有廣泛的應用性，可以應用于醫藥、食品、化工等多個領域。在教學過程中需要注重培養學生的跨學科整合能力和實踐能力。四、教學實施策略（一）創設情境，激發興趣通過創設與發酵工程相關的真實情境，如展示發酵食品的生產過程、介紹發酵工程在醫藥領域的應用等，激發學生的學習興趣和探究欲望。引導學生結合生活實際提出有針對性的科學問題，為后續的實驗操作奠定基礎。（二）實驗探究，培養能力通過設計一系列與發酵工程相關的實驗探究活動，如培養基的配制與滅菌、微生物的分離與純化、發酵產物的檢測與分析等，培養學生的實驗設計和實施能力、數據分析和結果交流能力。在實驗過程中，注重引導學生運用所學的生物學知識解決實際問題，提高學生的科學思維和探究能力。（三）案例分析，拓展視野通過引入發酵工程在不同領域中的具體應用案例，如青霉素的工業化生產、酸奶的制作過程等，拓展學生的視野和知識面。引導學生對案例進行深入分析和討論，培養學生的批判性思維和跨學科整合能力。（四）合作學習，促進交流通過組織小組合作學習活動，促進學生之間的交流與合作。在小組合作學習中，學生可以共同探究科學問題、分享實驗經驗和心得體會、相互評價實驗過程和結果等。這種合作學習方式不僅有助于提高學生的協作能力和溝通能力，還有助于培養學生的團隊精神和集體榮譽感。（五）反思總結，提升素養在實驗探究和案例分析等活動結束后，引導學生對所學內容進行反思和總結。通過反思和總結，學生可以深入理解發酵工程的基本原理和技術流程，形成系統的知識框架和思維方式。通過反思和總結，學生還可以認識到自己在學習過程中存在的不足和問題，并采取相應的措施進行改進和提升。五、學業評價設計（一）評價原則全面性原則：評價內容應涵蓋生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等多個方面，全面反映學生的生物學學科核心素養水平。過程性原則：評價過程應注重學生的學習過程和實踐經歷，關注學生在實驗探究、案例分析等活動中的表現和進步。主體性原則：評價主體應包括教師、學生本人和同學等多個方面，形成多元化的評價體系。激勵性原則：評價結果應能夠激發學生的學習興趣和探究欲望，促進學生的全面發展。（二）評價方式課堂觀察與評價：通過觀察學生在課堂上的表現，如參與度、合作精神、實驗操作技能等，對學生的學習過程進行評價。實驗報告與評價：要求學生撰寫實驗報告，包括實驗目的、原理、步驟、數據分析和結論等內容，對學生的實驗設計和實施能力進行評價。案例分析報告與評價：要求學生撰寫案例分析報告，對發酵工程在不同領域中的應用進行深入分析和討論，對學生的批判性思維和跨學科整合能力進行評價。同伴評價與自我評價：組織學生進行同伴評價和自我評價活動，通過相互評價和交流心得體會等方式，促進學生的自我反思和進步。階段性測試與評價：通過階段性測試的方式對學生的學習成果進行評價，了解學生對發酵工程基本原理和技術流程的掌握情況。六、教學實施計劃（一）教學準備階段制定教學計劃：根據課程標準和教學內容制定詳細的教學計劃，包括教學目標、教學內容、教學重難點、教學實施策略、學業評價設計等方面。準備實驗器材和試劑：根據實驗探究活動的需要準備相應的實驗器材和試劑，確保實驗活動的順利進行。組織小組合作學習：根據學生的興趣和能力水平組織小組合作學習活動，明確小組成員的職責和任務分工。（二）教學實施階段創設情境，激發興趣（第1課時）展示發酵食品的生產過程視頻或圖片資料。引導學生結合生活實際提出與發酵工程相關的科學問題。實驗探究：培養基的配制與滅菌（第2-3課時）講解培養基的配制方法和無菌操作技術。組織學生進行實驗探究活動，配制并滅菌培養基。引導學生觀察培養基的滅菌效果并進行數據分析。實驗探究：微生物的分離與純化（第4-5課時）講解平板劃線法和稀釋涂布平板法等微生物分離和純化的基本方法。組織學生進行實驗探究活動，分離和純化目標微生物。引導學生觀察微生物的生長情況并進行數據分析。案例分析：發酵工程在不同領域中的應用（第6-7課時）引入發酵工程在不同領域中的具體應用案例。組織學生進行案例分析和討論活動。引導學生撰寫案例分析報告并進行交流分享。合作學習：發酵產物的檢測與分析（第8-9課時）講解發酵產物的檢測方法和原理。組織學生進行合作學習活動，檢測和分析發酵產物。引導學生撰寫實驗報告并進行交流分享。反思總結與提升素養（第10課時）組織學生進行反思總結活動，回顧整個單元的學習過程和收獲。引導學生撰寫自我反思報告并進行交流分享。針對學生在學習過程中存在的不足和問題提出相應的改進措施和建議。（三）教學評估與反饋階段收集和分析學業評價數據：收集學生的實驗報告、案例分析報告、自我反思報告以及階段性測試成績等數據進行分析和評價。提供反饋意見和指導建議：根據學生的學業評價數據提供針對性的反饋意見和指導建議，幫助學生明確自己的優點和不足并制定相應的改進計劃。調整和優化教學實施計劃：根據教學評估結果和反饋意見調整和優化教學實施計劃，提高教學效果和學生的學習成果。通過以上教學實施計劃的制定和實施，本大單元整體教學思路旨在引導學生深入理解發酵工程的基本原理和技術流程，發展學生的生物學學科核心素養，同時培養學生的實踐能力和創新精神。在教學過程中注重創設真實情境、激發學習興趣、注重實驗探究和案例分析等方面的教學實施策略的運用，以及全面、過程性、主體性和激勵性評價原則的遵循，以期達到良好的教學效果和學習成果。九、學業評價在《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下，針對2019版浙科版高中生物學選擇性必修3《生物技術與工程》第一章《發酵工程》的教學內容，我們設計了全面的學業評價體系。該體系旨在通過多元化的評價方式，全面評估學生在生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度上的學科核心素養發展水平。以下是對本章教學內容（第一節微生物的培養需要適宜條件第二節純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得第三節發酵工程為人類提供多樣的生物產品本章小結）的學業評價設計。一、教學目標設定（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解微生物細胞的結構與其功能之間的關系，如細胞膜的選擇透過性、質粒在基因工程中的作用等。進化與適應觀：學生能夠認識到微生物通過自然選擇和遺傳變異適應不同環境，理解微生物在發酵工程中的應用是基于其獨特的代謝特性。物質與能量觀：學生能夠闡述微生物在發酵過程中物質轉化和能量流動的基本原理，如葡萄糖通過糖酵解途徑轉化為酒精和二氧化碳的過程。穩態與平衡觀：學生能夠理解微生物在培養過程中需要維持內部環境的穩態，如通過調節pH值、氧氣濃度等參數來優化微生物的生長條件。（二）科學思維歸納與概括：學生能夠基于微生物培養的實驗數據，歸納出不同微生物生長的最適條件，如溫度、pH值、營養物質等。演繹與推理：學生能夠根據微生物的代謝特性，推理出其在特定發酵過程中的作用，如乳酸菌在酸奶發酵中的作用。模型與建模：學生能夠利用數學模型描述微生物生長曲線，預測微生物在不同條件下的生長情況。批判性思維：學生能夠批判性地評估不同發酵工藝的優缺點，提出改進建議。創造性思維：學生能夠結合所學知識，創造性地設計新的發酵工藝或產品。（三）科學探究提出問題：學生能夠針對微生物培養或發酵工程中的實際問題，提出具有探究價值的問題。設計實驗：學生能夠設計并實施微生物培養或發酵實驗，包括實驗目的、原理、材料、步驟和預期結果等。收集和分析數據：學生能夠準確地收集實驗數據，并運用統計方法進行分析，得出科學結論。交流與合作：學生能夠與小組成員有效溝通，共同解決實驗過程中遇到的問題，分享實驗成果。（四）社會責任環保意識：學生能夠認識到發酵工程在生產過程中可能產生的環境污染問題，提出環保措施。健康意識：學生能夠理解發酵食品的營養價值和健康益處，倡導健康飲食方式。倫理意識：學生能夠討論發酵工程中涉及的倫理問題，如轉基因微生物的安全性、生物武器的禁用等。社會參與：學生能夠利用所學知識，參與社區的生物技術科普活動，提高公眾對生物技術的認識。二、學習目標設定（一）微生物的培養需要適宜條件生命觀念：理解微生物細胞的結構與功能，認識微生物生長的環境因素。科學思維：分析不同微生物生長的最適條件，運用模型描述微生物生長曲線。科學探究：設計并實施微生物培養實驗，收集和分析數據，得出科學結論。社會責任：認識微生物培養在生物技術產業中的重要性，關注環保和健康問題。（二）純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得生命觀念：理解微生物的代謝特性和遺傳變異規律。科學思維：運用無菌技術分離和純化目標微生物，評估不同分離方法的優缺點。科學探究：實施微生物分離和純化實驗，掌握實驗技能和數據處理方法。社會責任：討論微生物分離和純化在食品安全和醫療領域的應用，關注倫理問題。（三）發酵工程為人類提供多樣的生物產品生命觀念：理解發酵過程中微生物的代謝途徑和產物形成機制。科學思維：分析發酵工程在不同領域的應用案例，評估其經濟和社會價值。科學探究：設計并實施發酵實驗，優化發酵工藝條件，提高產物產量和質量。社會責任：認識發酵工程在可持續發展中的作用，倡導綠色生產和生活方式。（四）本章小結生命觀念：總結微生物培養、分離純化和發酵工程的基本原理和應用價值。科學思維：綜合運用所學知識，解決生物技術領域的實際問題。科學探究：反思實驗過程，提出改進建議，提高實驗設計和操作能力。社會責任：關注生物技術的社會影響，積極參與生物技術的科普和推廣工作。三、評價目標設定（一）生命觀念評價內容：學生是否理解微生物細胞的結構與功能、生長的環境因素、代謝途徑和產物形成機制等生命觀念。評價方式：通過觀察學生在實驗中的操作、討論和報告，評估其對生命觀念的理解程度。評價標準：學生能夠準確描述微生物細胞的結構與功能，分析微生物生長的環境因素，闡述發酵過程中微生物的代謝途徑和產物形成機制。（二）科學思維評價內容：學生是否具備歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維和創造性思維等科學思維能力。評價方式：通過實驗設計、數據分析、討論和報告等環節，評估學生的科學思維能力。評價標準：學生能夠基于實驗數據歸納出科學結論，運用模型描述微生物生長曲線，批判性地評估不同發酵工藝的優缺點，創造性地設計新的發酵工藝或產品。（三）科學探究評價內容：學生是否具備提出問題、設計實驗、收集和分析數據、交流與合作等科學探究能力。評價方式：通過實驗操作、小組討論、報告撰寫和展示等環節，評估學生的科學探究能力。評價標準：學生能夠針對微生物培養或發酵工程中的實際問題提出具有探究價值的問題，設計并實施科學的實驗方案，準確地收集和分析數據，與小組成員有效溝通并分享實驗成果。（四）社會責任評價內容：學生是否具備環保意識、健康意識、倫理意識和社會參與等社會責任感。評價方式：通過討論、辯論、科普活動和社會實踐等環節，評估學生的社會責任感。評價標準：學生能夠認識到發酵工程在生產過程中可能產生的環境污染問題并提出環保措施，理解發酵食品的營養價值和健康益處并倡導健康飲食方式，討論發酵工程中涉及的倫理問題并提出解決建議，積極參與社區的生物技術科普活動并提高公眾對生物技術的認識。四、具體評價實施（一）實驗報告評價評價內容：實驗目的、原理、材料、步驟、結果和結論等。評價標準：實驗目的是否明確具體；實驗原理是否準確清晰；實驗材料是否齊全合適；實驗步驟是否規范合理；實驗結果是否準確可靠；實驗結論是否科學嚴謹。評價方式：教師批改實驗報告，給予評分和反饋意見。（二）實驗操作評價評價內容：無菌技術操作、微生物培養、分離純化、發酵工藝等。評價標準：無菌技術操作是否規范熟練；微生物培養條件是否控制得當；分離純化方法是否正確有效；發酵工藝是否優化合理。評價方式：教師現場觀察學生的實驗操作過程，給予評分和即時反饋。（三）小組討論評價評價內容：小組成員的參與度、合作情況、討論質量和問題解決能力等。評價標準：小組成員是否積極參與討論；合作是否默契有效；討論是否深入透徹；問題是否得到解決。評價方式：教師根據小組討論的錄音或錄像資料進行評估打分。（四）科普活動評價評價內容：科普活動的內容、形式、受眾反饋和社會影響等。評價標準：科普活動內容是否準確科學；形式是否新穎多樣；受眾反饋是否積極正面；社會影響是否廣泛深遠。評價方式：教師收集科普活動的相關資料和受眾反饋意見進行評估打分。五、總結與反思通過本章的學業評價設計，我們旨在全面評估學生在生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任四個維度上的學科核心素養發展水平。我們也注重評價方式的多元化和評價標準的科學化，以確保評價的公正性和有效性。在實施評價過程中，我們將根據學生的實際表現給予及時的反饋和指導，幫助他們不斷提高自身的生物學學科核心素養。我們還將定期對評價體系進行反思和改進，以適應生物學課程改革和發展的需要。十、大單元實施思路及教學結構圖一、大單元實施思路根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，以及浙科版高中生物學選擇性必修3《生物技術與工程》第一章《發酵工程》的教學內容，本大單元的實施思路旨在通過一系列的教學活動，引導學生深入理解發酵工程的基本原理、技術流程及其在生產生活中的應用，同時培養學生的生物學學科核心素養。具體實施思路如下：引入與情境創設：通過生活中的實際案例，如青霉素的工業化生產、傳統發酵食品的制作等，引入發酵工程的概念，激發學生的學習興趣和探究欲望。理論知識學習：微生物的培養條件：講解微生物生長所需的基本條件，包括水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等，以及培養基的配制和滅菌技術。微生物的分離與純化：介紹平板劃線法、稀釋涂布平板法等微生物分離純化技術，通過實驗演示和學生操作，讓學生掌握這些基本技能。發酵工程的應用：闡述發酵工程在醫藥、食品、農業等領域的應用，結合具體案例，讓學生理解發酵工程的社會價值和經濟意義。實驗探究與操作：微生物培養實驗：組織學生進行微生物培養實驗，通過親手操作，加深對微生物生長條件的理解。微生物分離純化實驗：指導學生進行微生物的分離純化實驗，如利用平板劃線法或稀釋涂布平板法分離土壤中的尿素分解菌。發酵工程產品制作：引導學生利用酵母菌等微生物制作果酒、果醋等發酵食品，體驗發酵工程的實際應用。討論與交流：小組討論：組織學生就發酵工程的相關問題進行小組討論，如發酵工程在環境保護中的作用、發酵工程產品的安全性等。全班交流：鼓勵學生就小組討論的結果進行全班交流，分享自己的觀點和見解。總結與反思：知識總結：對本單元的知識點進行總結梳理，形成知識體系。學習反思：引導學生對自己的學習過程進行反思，總結學習方法和經驗。評價與反饋：過程性評價：通過觀察學生的課堂表現、實驗操作、小組討論等情況，給予及時的評價和反饋。終結性評價：通過書面測試、實驗報告等方式，評價學生的學習成果。二、教學目標設定（一）生命觀念結構與功能觀：理解微生物細胞的結構與功能關系，認識到微生物細胞各部分結構在生命活動中的作用。物質與能量觀：理解微生物生長所需的物質和能量來源，以及發酵過程中物質和能量的轉化過程。進化與適應觀：認識到微生物在長期的進化過程中，形成了適應不同環境的生存策略。穩態與平衡觀：理解微生物在生長過程中需要維持內環境的穩態和平衡，以及發酵過程中如何控制環境條件以維持微生物的穩定生長。（二）科學思維歸納與概括：能夠從微生物生長的條件、分離純化的方法、發酵工程的應用等案例中，歸納出一般性的規律和原理。演繹與推理：能夠根據已知的微生物生長條件和分離純化方法，推理出未知微生物的培養和純化策略。模型與建模：能夠建立微生物生長和發酵過程的數學模型，通過模型預測和解釋實驗現象。批判性思維：能夠對發酵工程的相關觀點和結論進行批判性思考，提出自己的見解和質疑。創造性思維：能夠在發酵工程的應用中，提出新的想法和創意，解決實際問題。（三）科學探究問題發現：能夠從日常生活和實驗中，發現與發酵工程相關的問題，并提出探究性的課題。實驗設計：能夠根據探究課題，設計合理的實驗方案，包括實驗目的、原理、材料、步驟等。數據收集與分析：能夠準確收集實驗數據，并運用適當的統計方法對數據進行分析和處理。結果交流與討論：能夠以口頭或書面的形式，清晰地表達實驗結果和結論，并與他人進行交流和討論。（四）社會責任環境意識：認識到發酵工程在環境保護中的重要作用，積極參與環保活動。健康意識：了解發酵工程產品在食品安全和健康方面的意義，選擇健康的生活方式。社會參與：關注發酵工程在社會生產和生活中的應用，積極參與相關社會議題的討論和決策。倫理道德：理解生物技術倫理的基本原則，遵守生物技術的倫理規范。三、教學結構圖發酵工程|||微生物培養純凈微生物獲得||適宜條件分離純化技術||培養基配制平板劃線法滅菌技術稀釋涂布平板法||微生物生長目標微生物純化||環境條件控制實驗操作技能||發酵工程應用實驗報告撰寫||醫藥領域小組討論交流食品工業全班匯報分享農業生產知識總結梳理||環境保護學習反思評價|過程性反饋|終結性測試四、具體教學實施步驟第一課時：微生物的培養需要適宜條件教學環節：引入新課：通過展示青霉素的工業化生產過程視頻，引入發酵工程的概念。提問：青霉素是如何通過發酵工程生產的？引導學生思考微生物在發酵工程中的作用。新知講授：講解微生物生長所需的基本條件，包括水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等。介紹培養基的配制方法，包括液體培養基和固體培養基的配制步驟。演示滅菌技術的操作過程，講解滅菌的原理和重要性。實驗操作：組織學生進行微生物培養實驗，包括培養基的配制、滅菌、接種等步驟。指導學生觀察微生物的生長情況，記錄實驗數據。小組討論：組織學生就微生物生長的條件進行小組討論，分享實驗觀察和記錄的數據。引導學生總結微生物生長的基本規律。課堂總結：對本節課的知識點進行總結梳理，強調微生物生長條件的重要性。布置課后作業：預習微生物的分離與純化技術。教學反思：通過實驗操作和小組討論，學生對微生物生長的條件有了更直觀的認識和理解。需要進一步加強對學生實驗操作的指導和監督，確保實驗的安全性和準確性。第二課時：純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得教學環節：復習舊知：提問：微生物生長需要哪些基本條件？引導學生回顧上節課的內容。新知講授：介紹微生物的分離與純化技術，包括平板劃線法、稀釋涂布平板法等。講解這些技術的原理、步驟和注意事項。實驗操作：組織學生進行微生物的分離與純化實驗，如利用平板劃線法分離土壤中的尿素分解菌。指導學生觀察實驗現象，記錄實驗結果。全班交流：鼓勵學生就實驗結果進行全班交流，分享自己的實驗體會和收獲。引導學生討論實驗中遇到的問題和解決方法。知識拓展：介紹微生物在環境保護、食品安全等領域的應用案例。引導學生思考微生物技術在未來可能的發展方向。課堂總結：對本節課的知識點進行總結梳理，強調微生物分離與純化技術的重要性。布置課后作業：預習發酵工程的應用。教學反思：通過實驗操作和全班交流，學生對微生物的分離與純化技術有了更深入的理解。需要進一步加強對學生實驗操作的規范和指導，提高實驗的成功率。第三課時：發酵工程為人類提供多樣的生物產品教學環節：復習舊知：提問：微生物的分離與純化有哪些常用方法？引導學生回顧上節課的內容。新知講授：介紹發酵工程在醫藥、食品、農業等領域的應用案例。講解發酵工程的基本原理和技術流程。實驗操作：組織學生利用酵母菌等微生物制作果酒、果醋等發酵食品。指導學生觀察發酵過程的變化，記錄實驗數據。小組討論：組織學生就發酵工程的應用進行小組討論，分享自己的實驗體會和收獲。引導學生思考發酵工程在社會生產和生活中的重要作用。知識總結：對本節課的知識點進行總結梳理，強調發酵工程的應用價值。引導學生總結發酵工程的基本原理和技術流程。布置作業：要求學生撰寫實驗報告，總結實驗過程和結果。預習下節課的內容：發酵工程的倫理與社會責任。教學反思：通過實驗操作和小組討論，學生對發酵工程的應用有了更全面的認識。需要進一步加強對學生實驗報告的撰寫指導，提高學生的寫作能力。第四課時：發酵工程的倫理與社會責任教學環節：復習舊知：提問：發酵工程在哪些領域有重要應用？引導學生回顧上節課的內容。新知講授：介紹生物技術的倫理原則和規范。講解發酵工程在倫理和社會責任方面的考慮因素。全班討論：組織學生就發酵工程的倫理和社會責任進行全班討論。引導學生思考發酵工程在環境保護、食品安全等方面的潛在風險和挑戰。案例分析：提供一些發酵工程相關的倫理案例，引導學生進行分析和討論。引導學生思考如何平衡發酵工程的發展與社會責任之間的關系。課堂總結：對本節課的知識點進行總結梳理，強調發酵工程的倫理和社會責任。引導學生總結自己在學習發酵工程過程中的收獲和體會。布置作業：要求學生撰寫一篇關于發酵工程倫理與社會責任的小論文。預習下章節的內容。教學反思：通過全班討論和案例分析，學生對發酵工程的倫理和社會責任有了更深入的理解。需要進一步加強對學生論文撰寫的指導，提高學生的寫作能力和思考能力。通過以上四個課時的教學實施，學生不僅能夠掌握發酵工程的基本原理和技術流程，還能夠深入理解發酵工程在社會生產和生活中的應用價值，以及發酵工程在倫理和社會責任方面的考慮因素。通過實驗操作、小組討論、全班交流等多樣化的教學方式，學生的生物學學科核心素養得到了全面的提升。十一、大情境、大任務創設一、教學目標設定根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合2019版浙科版高中生物學選擇性必修3《生物技術與工程》第一章《發酵工程》的教學內容，本章節的教學目標設定如下：（一）生命觀念結構與功能觀：學生能夠理解微生物細胞的結構與功能關系，認識到微生物細胞各部分結構在生命活動中的作用，如細胞膜的選擇透過性、細胞質中的代謝活動、細胞核中的遺傳物質存儲等。物質與能量觀：學生能夠理解微生物生長所需的物質和能量來源，以及發酵過程中物質和能量的轉化過程。例如，微生物如何利用培養基中的碳源、氮源等營養物質進行生長繁殖，并在發酵過程中產生特定的代謝產物。進化與適應觀：學生能夠認識到微生物在長期的進化過程中，形成了適應不同環境的生存策略。通過了解不同微生物對環境的適應機制，學生能夠理解生物多樣性和生態平衡的維持機制。穩態與平衡觀：學生能夠理解微生物在生長過程中需要維持內環境的穩態和平衡，以及發酵過程中如何控制環境條件以維持微生物的穩定生長。例如，通過調節培養基的pH值、溫度、溶氧量等參數，優化微生物的生長環境。（二）科學思維歸納與概括：學生能夠從微生物生長的條件、分離純化的方法、發酵工程的應用等案例中，歸納出一般性的規律和原理。例如，通過分析不同微生物的生長需求，概括出微生物培養的一般條件。演繹與推理：學生能夠根據已知的微生物生長條件和分離純化方法，推理出未知微生物的培養和純化策略。例如，根據已知微生物的代謝特性，推理出適合其生長的培養基配方和純化方法。模型與建模：學生能夠建立微生物生長和發酵過程的數學模型，通過模型預測和解釋實驗現象。例如，利用種群增長模型預測微生物在培養過程中的數量變化。批判性思維：學生能夠對發酵工程的相關觀點和結論進行批判性思考，提出自己的見解和質疑。例如，對某種發酵產品的生產工藝進行分析，提出改進建議或指出潛在的問題。創造性思維：學生能夠在發酵工程的應用中，提出新的想法和創意，解決實際問題。例如，設計新的發酵工藝或開發新的發酵產品。（三）科學探究問題發現：學生能夠從日常生活和實驗中，發現與發酵工程相關的問題，并提出探究性的課題。例如，發現某種發酵產品的品質不穩定問題，提出探究其影響因素的課題。實驗設計：學生能夠根據探究課題，設計合理的實驗方案，包括實驗目的、原理、材料、步驟等。例如，設計實驗探究不同培養基配方對微生物生長的影響。數據收集與分析：學生能夠準確收集實驗數據，并運用適當的統計方法對數據進行分析和處理。例如，利用圖表展示微生物在不同條件下的生長曲線，并分析其生長規律。結果交流與討論：學生能夠以口頭或書面的形式，清晰地表達實驗結果和結論，并與他人進行交流和討論。例如，撰寫實驗報告或進行口頭匯報，分享自己的研究成果和心得體會。（四）社會責任環境意識：學生能夠認識到發酵工程在環境保護中的重要作用，積極參與環保活動。例如，了解發酵工程在生物降解有機廢物、減少環境污染等方面的應用，并積極參與相關環保活動。健康意識：學生能夠了解發酵工程產品在食品安全和健康方面的意義，選擇健康的生活方式。例如，了解發酵食品的營養價值和健康益處，并養成食用發酵食品的習慣。社會參與：學生能夠關注發酵工程在社會生產和生活中的應用，積極參與相關社會議題的討論和決策。例如，參與發酵工程技術的發展和應用研究，為相關政策的制定提供科學依據和建議。倫理道德：學生能夠理解生物技術倫理的基本原則，遵守生物技術的倫理規范。例如，在發酵工程的研究和應用中，遵守實驗動物福利倫理、生物安全倫理等規范。二、大情境與大任務創設（一）大情境在一個快速發展的現代社會中，生物技術作為21世紀的前沿科技之一，正深刻改變著人類的生產和生活方式。發酵工程作為生物技術的重要組成部分，廣泛應用于醫藥、食品、農業等多個領域，為人類提供了豐富的生物產品。隨著生物技術的不斷發展，如何高效、安全地利用發酵工程生產有價值的生物產品，成為了擺在我們面前的一個重要課題。在本章節的教學中，我們將以“發酵工程的應用與探索”為大情境，通過引入實際生活中的發酵工程案例，引導學生深入理解發酵工程的基本原理、技術流程及其在生產生活中的應用價值。我們還將關注發酵工程在倫理和社會責任方面的考慮因素，培養學生的生物學學科核心素養。（二）大任務基于上述大情境，我們設計了以下大任務：“探究發酵工程在醫藥領域的應用與價值”。具體任務如下：任務背景：隨著生物技術的不斷發展，發酵工程在醫藥領域的應用日益廣泛。通過發酵工程，我們可以生產各種生物活性物質，如抗生素、疫苗、生物酶等，為人類健康事業做出了巨大貢獻。如何高效、安全地利用發酵工程生產醫藥產品，仍然是一個亟待解決的問題。任務目標：（1）了解發酵工程在醫藥領域的應用現狀和發展趨勢。（2）掌握發酵工程生產醫藥產品的基本原理和技術流程。（3）通過實驗探究，驗證發酵工程在醫藥產品生產中的可行性和有效性。（4）分析發酵工程在醫藥產品生產中的倫理和社會責任問題，提出合理的解決方案。任務內容：（1）文獻調研：引導學生查閱相關文獻，了解發酵工程在醫藥領域的應用現狀和發展趨勢。重點關注抗生素、疫苗等生物活性物質的生產方法和應用效果。（2）理論學習：講解發酵工程生產醫藥產品的基本原理和技術流程。包括微生物的培養條件、分離純化技術、發酵工藝控制等內容。通過實驗演示和學生操作，讓學生掌握這些基本技能。（3）實驗探究：組織學生進行發酵工程生產醫藥產品的實驗探究。以青霉素的生產為例，設計實驗方案，包括培養基的配制、滅菌、接種、發酵條件控制等步驟。指導學生觀察實驗現象，記錄實驗數據，并運用適當的統計方法對數據進行分析和處理。（4）倫理與社會責任分析：引導學生分析發酵工程在醫藥產品生產中的倫理和社會責任問題。重點關注實驗動物福利、生物安全、知識產權保護等方面的問題。組織學生進行全班討論，分享自己的觀點和見解，并提出合理的解決方案。（5）成果展示與交流：要求學生撰寫實驗報告或制作PPT，總結實驗過程和結果。組織學生進行全班匯報分享，展示自己的研究成果和心得體會。鼓勵學生與他人進行交流和討論，共同探討發酵工程在醫藥領域的應用前景和挑戰。任務實施步驟：（1）任務導入：通過展示青霉素的工業化生產過程視頻或圖片，引入發酵工程在醫藥領域的應用話題。提問學生：青霉素是如何通過發酵工程生產的？引導學生思考微生物在發酵工程中的作用和價值。（2）文獻調研與理論學習：安排學生利用課余時間查閱相關文獻，了解發酵工程在醫藥領域的應用現狀和發展趨勢。在課堂上，講解發酵工程生產醫藥產品的基本原理和技術流程，并通過實驗演示和學生操作，讓學生掌握這些基本技能。（3）實驗設計與準備：指導學生設計實驗方案，包括培養基的配制、滅菌、接種、發酵條件控制等步驟。準備好實驗所需的材料和設備，確保實驗的順利進行。（4）實驗探究與數據收集：組織學生進行實驗探究，觀察實驗現象，記錄實驗數據。在實驗過程中，及時給予學生指導和幫助，確保實驗的安全性和準確性。（5）數據分析與處理：引導學生運用適當的統計方法對實驗數據進行分析和處理，得出實驗結論。鼓勵學生對實驗結果進行解釋和討論，提出自己的見解和質疑。（6）倫理與社會責任分析：組織學生就發酵工程在醫藥產品生產中的倫理和社會責任問題進行全班討論。引導學生思考實驗動物福利、生物安全、知識產權保護等方面的問題，并提出合理的解決方案。（7）成果展示與交流：要求學生撰寫實驗報告或制作PPT，總結實驗過程和結果。組織學生進行全班匯報分享，展示自己的研究成果和心得體會。鼓勵學生與他人進行交流和討論，共同探討發酵工程在醫藥領域的應用前景和挑戰。（8）任務總結與反思：對本章節的教學內容進行總結梳理，形成知識體系。引導學生對自己的學習過程進行反思，總結學習方法和經驗。收集學生的反饋意見，為今后的教學改進提供參考。通過以上大情境與大任務的創設與實施，學生不僅能夠掌握發酵工程的基本原理和技術流程，還能夠深入理解發酵工程在醫藥領域的應用價值和社會責任。通過實驗操作、文獻調研、倫理分析等多種方式的學習，學生的生物學學科核心素養得到了全面的提升。十二、單元學歷案（一）單元主題與課時單元主題：第一章發酵工程課時設計：第一課時：微生物的培養需要適宜條件第二課時：純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得第三課時：發酵工程為人類提供多樣的生物產品第四課時：發酵工程的倫理與社會責任（此課時雖在資料中未直接對應章節內容，但為完善單元學歷案，特增加此課時，以全面覆蓋發酵工程的教學內容）（二）學習目標教學目標生命觀念：學生能夠理解微生物細胞的結構與功能關系，認識到微生物細胞各部分結構在生命活動中的作用。學生能夠理解微生物生長所需的物質和能量來源，以及發酵過程中物質和能量的轉化過程。學生能夠認識到微生物在長期的進化過程中，形成了適應不同環境的生存策略。學生能夠理解微生物在生長過程中需要維持內環境的穩態和平衡，以及發酵過程中如何控制環境條件以維持微生物的穩定生長。科學思維：學生能夠從微生物生長的條件、分離純化的方法、發酵工程的應用等案例中，歸納出一般性的規律和原理。學生能夠根據已知的微生物生長條件和分離純化方法，推理出未知微生物的培養和純化策略。學生能夠建立微生物生長和發酵過程的數學模型，進行簡單的模擬和預測。科學探究：學生能夠針對發酵工程中的具體問題，提出科學探究的問題，并設計實驗方案進行探究。學生能夠正確使用實驗器材，進行微生物的培養、分離和純化實驗，記錄和分析實驗數據。學生能夠與他人合作，進行小組討論和全班交流，分享自己的觀點和見解。社會責任：學生能夠關注發酵工程在社會生產和生活中的應用，積極參與相關社會議題的討論和決策。學生能夠認識到發酵工程在環境保護、食品安全等方面的潛在風險和挑戰，提出合理的解決方案。學生能夠樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，形成生態意識，參與環境保護實踐。學習目標設定第一課時：學生能夠說出微生物培養所需的基本條件，包括水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等。學生能夠描述培養基的配制和滅菌技術，理解其重要性。學生能夠通過實驗觀察微生物在不同培養基上的生長情況，理解培養基成分對微生物生長的影響。第二課時：學生能夠概述平板劃線法和稀釋涂布平板法這兩種微生物分離和純化的常用方法。學生能夠通過實驗操作，利用平板劃線法或稀釋涂布平板法從混雜的微生物中分離出目標微生物。學生能夠計算微生物的數量，理解微生物計數的基本原理和方法。第三課時：學生能夠列舉出發酵工程在醫藥、食品、農業等領域的重要應用實例。學生能夠理解發酵工程的基本原理和技術流程，包括微生物的篩選、培養、發酵、提取和純化等步驟。學生能夠分析發酵工程產品的生產過程，理解其經濟和社會效益。第四課時：學生能夠介紹生物技術的倫理原則和規范，理解發酵工程在倫理和社會責任方面的考慮因素。學生能夠就發酵工程的倫理和社會責任進行全班討論，提出自己的觀點和見解。學生能夠撰寫一篇關于發酵工程倫理與社會責任的小論文，展示其對發酵工程倫理問題的深入思考。（三）評價任務第一課時評價任務：課堂觀察：觀察學生是否認真聽講，是否積極參與課堂討論，是否能夠正確回答教師提出的問題。實驗操作：評價學生配制培養基和進行滅菌技術的實驗操作是否規范、準確。實驗報告：要求學生撰寫實驗報告，評價其對實驗過程的描述是否清晰、準確，對實驗結果的分析是否合理。第二課時評價任務：課堂測試：通過選擇題或填空題的形式，測試學生對微生物分離和純化方法的理解程度。實驗操作：評價學生利用平板劃線法或稀釋涂布平板法進行微生物分離和純化的實驗操作是否規范、準確。小組討論：觀察學生在小組討論中的表現，評價其是否能夠積極參與討論，是否能夠提出有價值的觀點。第三課時評價任務：案例分析：提供發酵工程在醫藥、食品、農業等領域的應用案例，要求學生分析并撰寫案例分析報告。課堂問答：通過提問的形式，檢查學生對發酵工程基本原理和技術流程的理解程度。小組匯報：要求學生以小組為單位，就發酵工程在某一領域的應用進行匯報，評價其匯報內容的準確性和條理性。第四課時評價任務：全班討論：觀察學生在全班討論中的表現，評價其是否能夠積極參與討論，是否能夠提出有深度的觀點。小論文撰寫：評價學生撰寫的小論文是否邏輯清晰、論據充分、觀點鮮明。課堂展示：要求學生就自己的小論文進行課堂展示，評價其展示內容的準確性和表達能力。（四）學習過程第一課時：微生物的培養需要適宜條件引入新課：通過生活中的實際案例，如酸奶的制作過程，引入微生物培養的話題。講授新知：講解微生物培養所需的基本條件，包括水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等。介紹培養基的配制方法和滅菌技術。實驗操作：學生分組進行培養基的配制和滅菌實驗。觀察不同培養基上微生物的生長情況。課堂總結：總結本節課的學習內容，強調微生物培養條件的重要性。第二課時：純凈的目標微生物可通過分離和純化獲得復習舊知：回顧上節課學習的微生物培養條件。講授新知：概述平板劃線法和稀釋涂布平板法這兩種微生物分離和純化的常用方法。介紹微生物計數的基本原理和方法。實驗操作：學生分組進行平板劃線法或稀釋涂布平板法實驗，從混雜的微生物中分離出目標微生物。計算微生物的數量。課堂總結：總結本節課的學習內容，強調微生物分離和純化的重要性。第三課時：發酵工程為人類提供多樣的生物產品復習舊知：回顧上節課學習的微生物分離和純化方法。講授新知：列舉發酵工程在醫藥、食品、農業等領域的重要應用實例。介紹發酵工程的基本原理和技術流程。案例分析：提供發酵工程在某一領域的應用案例，要求學生分析并撰寫案例分析報告。小組匯報：學生以小組為單位，就發酵工程在某一領域的應用進行匯報。課堂總結：總結本節課的學習內容，強調發酵工程的重要性和應用價值。第四課時：發酵工程的倫理與社會責任復習舊知：回顧上節課學習的發酵工程基本原理和技術流程。講授新知：介紹生物技術的倫理原則和規范。講解發酵工程在倫理和社會責任方面的考慮因素。全班討論：組織學生就發酵工程的倫理和社會責任進行全班討論。案例分析：提供一些發酵工程相關的倫理案例，引導學生進行分析和討論。小論文撰寫：要求學生撰寫一篇關于發酵工程倫理與社會責任的小論文。課堂展示：要求學生就自己的小論文進行課堂展示。課堂總結：總結本節課的學習內容，強調發酵工程倫理與社會責任的重要性。（五）作業與檢測第一課時作業：配制一種培養基，并進行滅菌處理。觀察并記錄不同微生物在該培養基上的生長情況。第二課時作業：利用平板劃線法或稀釋涂布平板法從混雜的微生物中分離出目標微生物，并計算其數量。第三課時作業：分析一個發酵工程在某一領域的應用案例，并撰寫案例分析報告。第四課時作業：撰寫一篇關于發酵工程倫理與社會責任的小論文。單元檢測：設計一份包含選擇題、填空題、簡答題和案例分析題的單元檢測試卷，全面考查學生對發酵工程單元內容的掌握情況。（六）學后反思學生反思：要求學生撰寫學后反思報告，總結自己在發酵工程單元學習中的收獲和體會。反思自己在實驗操作、小組討論、全班交流等環節中的表現，提出改進措施。教師反思：教師根據學生的學習情況和課堂表現，反思自己的教學方法和策略是否得當。分析學生在單元檢測中的答題情況，找出學生在知識點掌握上的薄弱環節，以便在后續教學中進行有針對性的輔導和強化。總結本單元教學的