種群數(shù)量的變化(教學設計)

1、學習好資料歡迎下載種群數(shù)量的變化教學設計（第一課時）一、教學目標的確定在課程標準的內(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。由此，本節(jié)教學目標確定為三條（詳見前面本節(jié)的教學目標）。二、教學設計思路高中學生對數(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

2、此，本節(jié)是在學生已有知識的基礎上，重新建構新的知識建構揭示生物學規(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， 結合教材中的“問題探討”和“建構種群增長模型的方法”，討論相關內(nèi)容，展開教學?，F(xiàn)以第一種思路為例說明，本節(jié)共2 課時。第一課時的教學應當遵循具體抽象再具體再抽象 循環(huán)上升的軌跡。1. 具體。教師以“問題探討”引入，由于學生已有相關的數(shù)學知識，不難回答問題。教師應啟發(fā)學生思考

3、：得出的數(shù)學公式有何生物學意義（說明細菌數(shù)量增長具有哪些性質(zhì)）？2. 抽象。進一步讓學生討論：細菌的數(shù)量增長模型是怎樣建構的？數(shù)學模型的表現(xiàn)形式有哪些？由此，總結出建構種群增長模型的方法。學習好資料歡迎下載3. 再具體。聯(lián)系實例說明種群增長的兩種數(shù)學模型。4. 再抽象。結合細菌的數(shù)量增長模型，得出種群數(shù)量增長的“J型”數(shù)學模型；結合實例討論“ K”值。5. 進一步回到具體。討論數(shù)學模型的生物學意義（說明“J型”和“S 型”增長的生物學意義），列舉實例。6. 進一步抽象?？偨Y用數(shù)學模型揭示生物學現(xiàn)象與規(guī)律的意義。在教學中，教師要引導學生對問題作深入的思考，啟發(fā)學生從現(xiàn)象揭示出本質(zhì)和規(guī)律， 使學生

4、認同運用恰當?shù)臄?shù)學模型能夠較好地表達某些生物學規(guī)律。 一定要避免從數(shù)學到數(shù)學，為計算而計算的教學。第二課時為探究活動：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。由于該探究活動需要較長的時間（連續(xù)觀察7 d），因此，活動的管理是教學的難點。教師要在制定計劃、同伴的合作、記錄實驗數(shù)據(jù)等方面給予必要的提示。三、教學實施的程序（第一課時）學生活動教師的組織和引導教學意圖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、通過創(chuàng)設具體的濕度等環(huán)境下，每20 min 左右通過分裂繁殖一代。情境，讓學生感受活生學生基于已有的數(shù)

5、學知生的生命現(xiàn)象。識進行演算。引導學生思考：認識細菌種群數(shù)1. 細菌的生殖方式是怎樣的？量增長的數(shù)學規(guī)律。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？學習好資料歡迎下載提出問題，組織討論：1. 對細菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2n用數(shù)學語言揭示公式成立？生物學問題時， 要充分考慮到生物學自身的2. 這個公式揭示了細菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)特點。學生討論，充分陳述自律？己的觀點。認識到在生物學3. 在學過的生物學內(nèi)容中，還有哪些生物學問題中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學語言來表示?？梢杂脭?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

6、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。學生獨立操作完成圖認識種群數(shù)量提示：這是在理想條件下對細菌種群數(shù)量的推增長模型的另一種表表，相互交流結果。測?，F(xiàn)形式。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：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。學生討論建立“培養(yǎng)液提出問題，組織討論：如何建立“培養(yǎng)液中酵中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學模母菌種群數(shù)量的數(shù)學模型”，我們應該怎么做？型”的方案：程序和方法。學生討論：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

7、群的數(shù)量變化情況如1. 野兔種群增長的原因有何？哪些？提供素材：光明日報消息2. 怎樣用數(shù)學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？澳大利亞野兔成災。估計在這片國土上生長著3. 如果用 N0 表示野兔種結合本節(jié)的探究實驗， 認識建立種群增長模型的程序和方法。通過具體實例，加深對數(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。明確“ J”型種6 群增長的原因。學習好資料歡迎下載群的起始數(shù)量，用 表示野兔種群數(shù)量每年的增長倍數(shù)，用 Nt 億只野兔，它們與牛羊爭牧草，啃樹皮，造成大批樹木表示 t 年后野兔種群的數(shù)量，那死亡，破壞植被導致水土流失，專家計算，這些野兔每么， Nt 為多少？年至少造成1 億美元

8、的財產(chǎn)損失。兔群繁殖之快， 數(shù)量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）之多足以對澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。5. 列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長澳洲本來沒有兔子， 1859年，一個叫托馬斯 ·奧相類似的情況。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，供他打獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一個世紀之后，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。）小結：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

9、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。從資源和空間上呈現(xiàn)高斯實驗（有條件的學?？蓪⒏咚箤嶒炗糜嬎伎挤N群增長問題。算機模擬技術呈現(xiàn)出來）。學生思考：有哪些因素制用生物學語言解約著種群數(shù)量的增長？釋“S”型曲線（數(shù)學提出討論題：學生討論。模型）。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？培養(yǎng)實驗設計能力。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，該如何進行實驗學習好資料歡迎下載設計？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。小結：經(jīng)過一定時間，在各種因素的作用下，學生討論教材中“思考種群數(shù)量增長會趨于穩(wěn)定，呈“S”型曲線。在環(huán)境條理解 K 值，并解與討論”素材。件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大釋和說明實際問題。數(shù)量稱為“環(huán)境容納量K值”