素养提升集训3——生物学模型建构2023-2024学年新教材高中生物必修第二册同步教学设计（人教版2019）.docx

素养提升集训3——生物学模型建构2023-2024学年新教材高中生物必修第二册同步教学设计（人教版2019）

授课内容

授课时数

授课班级

授课人数

授课地点

授课时间

教学内容分析

本节课的主要教学内容为人教版2019高中生物必修第二册的“素养提升集训3——生物学模型建构”。该内容主要包括生物学模型的定义、类型与建构方法，重点探讨数学模型在生物学研究中的应用。教学内容与学生已有知识的联系在于，学生在之前的学习中已经掌握了生物体的结构与功能关系，了解了生物学研究的基本方法。在此基础上，本节课将引导学生运用数学模型对生物学现象进行模拟和分析，如人口增长模型、种群竞争模型等，加深学生对生物学概念的理解，培养其科学思维与模型建构能力。

核心素养目标分析

本节课的核心素养目标旨在培养学生科学思维、探究实践及生命观念。通过学习生物学模型建构，学生将能：（1）运用科学思维方法，建立数学模型，分析生物学现象，提升逻辑推理与批判性思维能力；（2）在实际探究中，运用模型预测生物现象，培养解决问题的实践能力；（3）深化对生命观念的理解，认识生物体、种群及其与环境间的内在联系，形成系统观和动态观。这些核心素养目标与新课改要求相符，有助于学生的全面发展。

学习者分析

1.学生已掌握了生物学基本概念、生物体的结构与功能关系、影响种群数量变化的因素等知识，具备了进行模型建构的基础。

2.学生对生物学现象具有一定的好奇心和探究欲望，具备一定的观察能力和动手操作能力。在学习风格上，部分学生擅长逻辑思维和分析，而另一部分学生则更倾向于形象思维和直观感知。

3.学生在建构生物学模型过程中可能遇到的困难和挑战包括：数学知识运用不够熟练，难以将生物学现象转化为数学表达式；对模型建构过程的理解不够深入，可能导致模型过于简化或不准确；在小组合作中，沟通与协作能力有待提高，以充分发挥团队效能。

针对以上学习者分析，教学过程中应注重引导学生运用数学知识，加强模型建构过程的指导，并培养学生的团队协作能力，以提高教学效果。

教学资源准备

1.教材：确保每位学生都备有人教版2019高中生物必修第二册教材，以便于学生跟随课堂进度查阅相关内容。

2.辅助材料：准备生物学模型建构相关的图片、图表、数学模型案例视频等多媒体资源，帮助学生直观理解模型建构过程。

3.实验器材：若涉及实验活动，提前准备实验所需的器材，如计算机、模型制作材料等，并确保器材的完整性和安全性。

4.教室布置：将教室划分为理论知识学习区、小组讨论区以及实验操作台，为学生提供舒适的学习和实验环境。同时，配备多媒体教学设备，方便展示教学资源。

教学过程

首先，让我们一起来回顾一下今天我们将要学习的主题——“生物学模型建构”。在这个模块中，我们将探索如何利用数学工具来模拟和研究生物学中的复杂现象。现在，让我们开始今天的课程吧。

1.导入新课（5分钟）

同学们，我们已经学习过影响种群数量变化的因素，今天我们将迈进一步，尝试将这些因素用数学模型来表示。请大家打开教材第二册，翻到“素养提升集训3——生物学模型建构”这一节。我们首先来了解一下什么是生物学模型。

2.理论知识讲解（15分钟）

（1）生物学模型的概念与类型

生物学模型是对生物现象的抽象和简化。它可以帮助我们理解复杂的生物学过程。根据模型的形式，可以分为物理模型、概念模型和数学模型。我们今天主要关注数学模型。

（2）数学模型在生物学中的应用

数学模型可以用来描述种群数量的变化、生态系统的稳定性等。下面我将为大家介绍几种常见的数学模型及其应用。

（3）建构数学模型的方法

建构数学模型主要包括以下几个步骤：观察现象、提出假设、建立模型、验证模型和修正模型。下面我将结合实例为大家讲解这些步骤。

3.实例分析（20分钟）

现在，让我们以人口增长模型为例，一起来建构一个简单的数学模型。

（1）观察现象：我们知道，人口数量随着时间的推移而增长。

（2）提出假设：假设人口增长速率是恒定的。

（3）建立模型：根据假设，我们可以得到人口数量随时间的变化公式：N=N0*(1+r)^t，其中N为t时刻的人口数量，N0为初始人口数量，r为人口增长速率。

（4）验证模型：我们可以通过收集数据，比较模型预测和实际观察结果，来验证模型的准确性。

（5）修正模型：如果模型预测与实际观察不符，我们需要对模型进行修正，使其更符合实际情况。

4.小组讨论与实践活动（25分钟）

现在，请同学们分成小组，每组选择一个生物学现象，如种群竞争、疾病传播等，尝试建构一个数学模型。在建构模型的过程中，大家可以使用教材、辅助材料以及实验器材。

（1）各小组讨论并确定要研究的生物学现象。

（2）根据现象提出假设，建构数学模型。

（3）小组成员相互协作，完善模型。

（4）将模型应用于实际问