《種群的數(shù)量變化》教學設計

1、種群的數(shù)量變化教學設計陽江學校 王春梅【教材分析】“種群的數(shù)量變化” 是普通高中課程標準實驗教科書必修三穩(wěn)態(tài)與環(huán)境 第四章第 2 節(jié)的內(nèi) 容，是在學生了解了種群這個生命系統(tǒng)層次特征的基礎上，進一步認識種群的發(fā)展變化規(guī)律。本節(jié) 內(nèi)容分為三個部分： 1、建構種群增長模型的方法； 2、種群數(shù)量的變化情況，包括種群增長的“J”型曲線、種群增長的“ S”型曲線、種群數(shù)量的波動和下降； 3、探究實驗“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù) 量的變化”。其中建構種群增長模型的方法是本次科學方法教學的重點。【設計思路】 本次教學從教材提供的 “問題探討” 入手， 要求學生通過觀察實驗數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律， 來完成問題， 并完成 P66

2、 表格，劃出細菌種群的增長曲線， 讓學生認識到生物現(xiàn)象和規(guī)律是可以用數(shù)學語言表達 出來的，引出“建構種群增長模型的方法” ，并指明細菌的這種增長曲線是在理想條件下才可能會 出現(xiàn)的，通過列舉事實引到“ J 型增長的數(shù)學模型” 和“S 型增長的數(shù)學模型” 的內(nèi)容上。 對于“種 群數(shù)量的波動和下降” ，通過引導學生分析具體事例，總結(jié)出影響種群數(shù)量的主要因素。最后是進 行探究實驗“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化” ?！窘虒W目標】 知識目標：概述種群數(shù)量變動的類型和機制。 能力目標：嘗試建立種群增長的數(shù)學模型，運用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化。 情感目標：關注人類活動對種群數(shù)量變化的影響?！窘虒W重點與難點】

3、 教學重點：嘗試建構種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。 教學難點：建構種群增長的數(shù)學模型【教學過程】 課時安排： 2 課時 第 1 課時 上節(jié)課的內(nèi)容復習 種群的特征以及之間的相互關系，如下 導入新課播放細菌分裂的錄像或演示細菌分裂的計算機模擬動畫。（通過創(chuàng)設具體的情境，讓學生感受活生生的生命現(xiàn)象）P65 問題探討： 1、細菌的生殖方式是怎樣的？2、72 h 后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？3、n 代細菌數(shù)量是多少？提示：在自然界中細菌無處不在，有些細菌的大量繁殖會導致疾病。假如現(xiàn)有一種細菌，在適宜的 溫度、濕度等環(huán)境下，每 20 min 左右通過分裂繁殖一代。（學生基于已

4、有的數(shù)學知識進行演算，同時認識細菌種群數(shù)量增長的數(shù)學規(guī)律） 問題： 1、對細菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2n 公式成立？2、這個公式揭示了細菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？ 3、在學過的生物學內(nèi)容中，還有哪些生物學問題可以用數(shù)學語言來表示。提示： 數(shù)學工具在生物學研究中的作用越來越突出，用數(shù)學語言揭示生物學問題時，要充分考慮到 生物學自身的特點，認識到在生物學中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學語言來表示。學生討論，充分陳述自己的觀點。請學生算出一個細菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量， 并填寫 P66 教材中的表格， 然后畫出細菌的種 群數(shù)量增長曲線。學生獨立操作完成圖表，相互交流結(jié)果，認識了種群數(shù)量增長模

5、型的另一種表現(xiàn)形式。 問題：同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？ 提示：這是在理想條件下對細菌種群數(shù)量的推測。小結(jié)：在描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化時，常常需要建立數(shù)學模型。數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以 為公式、圖表等。導入知識點 1：建構種群增長模型的方法 問題：如何建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學模型”，我們應該怎么做？ 參考 P65 教材，學生討論建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學模型”的方案：程序和方法。 問題：以上討論的是在實驗條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？ 導入知識點 2：“ J”型增長的數(shù)學模型閱讀 P66 的實例學生思考與討論： 1、野兔種群增長

6、的原因有哪些？2、怎樣用數(shù)學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3、如果用 N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用 表示野兔種群數(shù)量每年的增長倍數(shù)，用 Nt 表示 t 年后野兔種群的數(shù)量，那么， Nt 為多少？4、根據(jù)上述素材，估算 1869 年時，野兔種群數(shù)量為多少？（說明計算方法）通過具體實例分析與討論，加深學生對數(shù)學模型的理解，并用數(shù)學語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。歸納小結(jié)： 自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式。 該種群數(shù)量增長的數(shù)學模型可表示為“ J”型曲線，或數(shù)學公式： Nt =NO t講述：如果自然界的生物種群都是以“ J”型方式增長，地球早就無法承受了。導入知識點 3：“ S”型增

7、長的數(shù)學模型呈現(xiàn)高斯實驗提出問題： 1、你認為高斯得出種群經(jīng)過一定時間的增長后，呈“ S”型曲線的原因是什么？2、在高斯實驗的基礎上， 如果要進一步搞清是空間的限制， 還是資源 （食物） 的限制，該如何進行實驗設計？3、如何理解 K 值的前提條件“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”？請舉例說明。引導學生從資源和空間上思考種群增長問題，用生物學語言解釋“ S”型曲線（數(shù)學模型）學生思考、討論：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長？歸納小結(jié)：經(jīng)過一定時間，在各種因素的作用下，種群數(shù)量增長會趨于穩(wěn)定，呈“S”型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為“環(huán)境容納量K問題：在自然界中，種群數(shù)量是否總能穩(wěn)定在 K 值？為什么？導入知識點 4：種群數(shù)量的波動和下降