2021_2022學年高中生物第四章種群和群落第2節(jié)種群數(shù)量的變化2教案新人教版必修3（精編版）

1、種群數(shù)量的變化一、教材分析在課程標準的內(nèi)容標準中規(guī)定了“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變動”。該條內(nèi)容標準有兩層涵義：其一，“嘗試建立數(shù)學模型”屬模仿性技能目標，旨在通過原形示范（細菌的數(shù)量增長）和具體指導，學生能完成建立數(shù)學模型；其二，“解釋種群的數(shù)量變動”屬理解水平的知識目標，旨在把握數(shù)學模型（抽象）與種群的數(shù)量變動（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。高中學生對數(shù)學模型的概念并不陌生，在學習生物學其他內(nèi)容時，學生已對運用數(shù)學解決生物學中的問題有了一定的認識，例如，對遺傳規(guī)律的認識。因此，本節(jié)是在學生已有知識的基礎(chǔ)上，重新建構(gòu)新的知識建構(gòu)揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型。本節(jié)的引入有兩種思路：一是按照教材的

2、編排順序進行，即以“問題探討”引入，然后逐步展開教學，將本節(jié)的探究活動作為驗證性實驗活動；二是將本節(jié)的探究活動作為研究性學習內(nèi)容，事先布置讓學生（或部分學生）在課外完成。從學生在活動中產(chǎn)生的問題或體驗引入，結(jié)合教材中的“問題探討” 和“建構(gòu)種群增長模型的方法”，討論相關(guān)內(nèi)容，展開教學。二、教學目標1、說明建構(gòu)種群增長模型的方法。2、通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型。3、用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化。4、關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。三、教學重點、難點及解決方法1、教學重點及解決方法 教學重點 嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。 解決方法

3、遵循具體抽象再具體再抽象的軌跡教學。通過探究活動來驗證。2、教學難點及解決方法 教學難點 建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型。 解決方法 同上。四、課時安排2 課時。- 6 -五、教學方法啟發(fā)式、探究法。教具準備：課件、探究材料。六、學生活動1、學生討論、思考、回答問題。2 、學生完成教材中探究活動的操作。七、教學程序（一）明確目標（二）重點、難點的教學與目標完成過程第 1 課時播放細菌分裂的錄像或演示細菌分裂的計算機模擬動畫。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20min 左右通過分裂繁殖一代。引導學生思考：1、細菌的生殖方式是怎

4、樣的？2、72h 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？ 提出問題，組織討論：n1、對細菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2 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。請學生算出一個細菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量，并填寫教材中的表格，然后畫出細菌的種群數(shù)量增長曲線。提示：這是在理想條件下對細菌種群數(shù)量的推測。引導學生討論，同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？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)

5、形式可以為公式、圖表等。提出問題，組織討論：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(yīng)該怎么做？提出問題，組織討論：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？提供素材：光明日報消息澳大利亞野兔成災。估計在這片國土上生長著6 億只野兔，它們與牛羊爭牧草，啃樹皮，造成大批樹木死亡，破壞植被導致水土流失，專家計算，這些野兔每年至少造成1 億美元的財產(chǎn)損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。澳洲本來沒有兔子，1859 年，一個叫托馬斯·奧斯汀的英國人來澳定居，帶來了24 只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他代獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一

6、個世紀之后，這24 只野兔的后代達到6 億只之多。（有條件的學校，教師可播放澳大利亞野兔成災的錄像片。）學生討論：1、野兔種群增長的原因有哪些？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）5、列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長相似的情況。t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：n t n0如果自然界的生物種

7、群都是以“j”型方式增長，地球早就無法承受了。呈現(xiàn)高斯實驗（有條件的學校可將高斯實驗用計算機模擬技術(shù)呈現(xiàn)出來）。提出討論題：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(chǔ)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(shè)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。學生思考：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長？學生討論。學生討論教材中“思考與討論”素材。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

8、“環(huán)境容納量 k 值”。學生討論教材中東亞飛蝗種群數(shù)量的波動。討論影響種群數(shù)量波動的因素。提出問題，在自然界中，種群數(shù)量是否總能穩(wěn)定在k 值？為什么？（三）總結(jié)從具體的生物現(xiàn)象和規(guī)律建立抽象的數(shù)學模型，又用抽象的數(shù)學模型來解釋具體的生物學現(xiàn)象與規(guī)律，這是學習本節(jié)的要旨。（四）作業(yè)布置教材 p69 練習。（五）板書設(shè)計第 2 節(jié) 種群數(shù)量的變化一、建構(gòu)種群增長模型的方法1、建立數(shù)學模型的一般步驟觀察研究對象，提出問題 提出合理的假設(shè)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正2、建立種群增長模型的方法二、種群增長的“j”型曲線1、“ j”型曲線形

9、成的條件2、“ j”型增長的數(shù)學模型三、種群增長的“s”型曲線1、“ s”型曲線形成的條件2、k 值3、“ j”型曲線與“s”型曲線的比較“s”型曲線“ j”型曲線前提條件環(huán)境資源有限環(huán)境資源無限種群增長率隨種群密度上升而下降保持穩(wěn)定有無 k 值有 k 值無 k 值4、“s”型曲線在生產(chǎn)中的應(yīng)用四、種群數(shù)量的波動和下降第 2 課時1、提出問題（實驗探究的目的）；培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間而變化的？2、作出假設(shè)：酵母菌在資源和空間有限的環(huán)境中，其種群的增加會受種群密度的增加而受影響。3、探究材料及用具：酵母菌的菌種、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血球計數(shù)板（ 2mm×2

10、mm方格）、滴管、顯微鏡等。4、討論制定計劃：在小組討論的基礎(chǔ)上，寫出探究方案，方法步驟應(yīng)當具體，并且是可操作的。確定小組同學間的分工。向老師匯報本小組的探究計劃，以求得老師的指導。在制定計劃前，需要認真思考以下問題：進行酵母菌的計數(shù)時，可以采用抽樣檢測的方法：先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍待片刻，待酵母菌細胞全部沉降到計數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm，一個小方格范圍內(nèi)的酵母菌數(shù)為x，則 10ml 中酵母菌培養(yǎng)液中的酵母菌

11、總數(shù)為y 。從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕震蕩幾次，這是為了使酵母菌在培養(yǎng)液中分布均勻。本實驗需要設(shè)置對照實驗，對照實驗中要用較大的容器和更多的營養(yǎng)，但接種的酵母菌量要相同，其他的培養(yǎng)條件也要相同。需要進行重復實驗，使獲得數(shù)據(jù)更準確。實驗結(jié)果的記錄，要以天作為單位，計錄7 天的數(shù)據(jù)，算出每一天全班各組數(shù)據(jù)的平均值。如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，要將其培養(yǎng)液稀釋一定倍數(shù)，再重新記數(shù)。對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當遵循“數(shù)左不數(shù)右，數(shù)上不數(shù)下”的原則進行計數(shù)。5、實驗計劃：首選通過顯微鏡觀察，估算出10ml 培養(yǎng)液中酵母菌的初始數(shù)量（n0），在此之后連續(xù)觀察7 天，分別記錄下這7 天的數(shù)值。6、分析結(jié)果，得出結(jié)論：將所得數(shù)值用曲線圖表示出來，分析實驗結(jié)果是否支持你所做的假設(shè)。探究的結(jié)論是：由于種群生長所需要的資源和空間是有限的，所以種群經(jīng)過一定時間的增長后，種群趨于穩(wěn)定，數(shù)量不再上升，呈現(xiàn)“s”型曲線增長。7、表達和交流將本小組的增長曲線與全部的增長曲線比較，分析誤差和相似程度。解釋根據(jù)各組平均數(shù)據(jù)畫出