2022年人教版《種群數(shù)量的變化》一節(jié)同課異構教學設計

1、種群數(shù)量的變化一節(jié)同課異構教學設計課程標準 解讀 利用學建驗證教學模式建構數(shù)學模型提高建模才能萍鄉(xiāng)中學蘇琳在課程標準的內(nèi)容標準中規(guī)定了“ 嘗試建立數(shù)學模型說明種群的數(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” 屬仿照性技能目標,旨在通過原形示范（細菌的數(shù)量增長）和詳細指導,同學能完成建立數(shù)學模型；其二,“ 說明種群的數(shù)量變動” 屬懂得水平的學問目標,旨在把握數(shù)學模型（抽象）與種群的數(shù)量變動（詳細）之間的內(nèi)在規(guī)律聯(lián)系；高中同學對數(shù)學模型的概念并不生疏,在學習生物學其他內(nèi)容時,同學已對運用數(shù)學解決生物學中的問題有了肯定的熟悉,例如,對遺傳規(guī)律的熟悉；因此,本節(jié)是在同學已有學問的

2、基礎上,重新建構新的學問 建構揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型；教學設計 思路本節(jié)的引入有兩種思路：一是依據(jù)教材的編排次序進行,即以“ 問題探討” 引入,然后逐步綻開教學, 將本節(jié)的探究活動作為驗證性試驗活動；二是將采納 學建驗證 的教學模式；爭論相關內(nèi)容,綻開教學；現(xiàn)以兩種思路為例說明；1. 說明建構種群增長模型的方法；教學目標2. 通過探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變化,嘗試建構種群增長的數(shù)學模型；3. 用數(shù)學模型說明種群數(shù)量的變化；4. 關注人類活動對種群數(shù)量變化的影響；教學重點嘗試建構種群增長的數(shù)學模型,并據(jù)此說明種群數(shù)量的變化；1 教學難點建構種群增長的數(shù)學模型；教學方法圖形直觀教學法、爭論法

3、、講授法、比較學習法教學手段多媒體教學教學課時常規(guī)教學模式下的教學設計同學活動一、問題探討導入老師的組織和引導教學意圖熟悉細菌種群數(shù)量播放微生物分裂生殖的錄像片,針對影片中播放的內(nèi)容提問；增長的數(shù)學規(guī)律觀 看 錄 像 討 1、請描述這個種群數(shù)量的變化趨勢 . 論解答 2 、引導同學摸索,該種群在 N代繁衍后種群數(shù)量達到何種程度；請同學算出一個細菌產(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；學 生 積 極 參引導同學爭論,同數(shù)學公式相比,曲線圖表示的模型有什么局限順著同學的思維特性？講授, 并與同學爭論建數(shù)學模型的過程；并小結在描述、 說明與 到 討 論 和和

4、猜測種群數(shù)量的變化時,經(jīng)常需要建立數(shù)學模型；數(shù)學模型的表點,以達到化詳細推理中去現(xiàn)形式可以為公式、圖表等；為抽像的學習,降低了學習的難度；二、 J 型曲線的建構；結合問題用 N表示最終數(shù)量 ,n 表示代數(shù) , 起始個數(shù)為 1, 引導同學用n公式表示出無阻滯條件下分裂生殖種群數(shù)量變化公式 N=2然后用 n 的幾個值進行檢測看是否符合 量是怎樣變化的有一個感性的熟悉；. 從而讓同學對種群數(shù)依據(jù) 20min 一代的繁衍速度,第一指導同學把表填完；之后把學 生 建 構J表中的數(shù)據(jù)反映到圖4-4 坐標系中；用平滑的曲線把點連接起來讓同學通過詳細應,繪制的曲線應當是指數(shù)函數(shù)曲線,外形上猶如英文字母“J”

5、借用把握建構的方法過程,培育簡約此引出下面的內(nèi)容；在老師的引導下完成填表,繪圖； 回答以下兩個問題嚴密的思維品質 1.曲線作為一種數(shù)學模型,它的特點是什么？提示 : 直觀型增長曲線 2.在自然條件下種群數(shù)量會以這樣的形式增長嗎？會始終這樣增長嗎？提示：不會的,這種情形只會顯現(xiàn)在試驗室或自然條件下的某個階段；讓同學知道曲線也是一種數(shù)學模型,往往是依據(jù)公式得出一系列的點,把他們反映到坐標系中就形成了曲線；探討“ 自然界中種群的J型增長曲線”依據(jù)書中介紹的建立數(shù)學模型的流程,指導同學推導出 “J” 型曲線的數(shù)學模型（是一指數(shù)函數(shù),留意每個參數(shù)代表的含義）留意：與前面不同的是,種群的起始數(shù)量是 N0,

6、不是 1 ；依據(jù)書上給出的字母的含義,嘗試建立“J” 型曲線的數(shù)學模型；學 生 建構S三、結合“ 澳大利亞野兔大事” 過渡到S 型增長讓同學通過詳細應自然界的確存在指數(shù)型增長曲線（J 型曲線）；結合“ 澳大利亞野兔大事” 提問：用把握建構的方法 1 .澳大利亞野兔種群數(shù)量呈指數(shù)增長的幾點緣由；過程,培育簡約,型增長曲線沒有天敵；充分的食物；寬闊的生活空間嚴密的思維品質 2.摸索這些讓野兔快速增長的條件會不會始終存在,野兔最終的進展趨勢是什么？總結：自然界以 J 型曲線增長的種群是存在但是 J 型曲線增長是臨時的,不存在永久的 J 型增長；提問：列舉干擾種群數(shù)量指數(shù)增長的因素；提示：比如種內(nèi)競爭

7、加劇,天敵數(shù)量相應增多,傳染病更易 傳播等等；敘述：大草履蟲在固定空間和食物條件下,其增長曲線為標 準的“S” 型曲線；提問： 1、描述這種曲線的形成機制和進展趨勢？2、除了空間和食物仍有哪些因素會限制種群數(shù)量增加,怎樣限制 的？什么？ 3 、在這些因素的共同作用下,種群數(shù)量進展的最終趨勢是（最終會維護在某個值,并環(huán)繞這個值上下波動；）4、種群數(shù)量達到K值后就會穩(wěn)固的維護在K 值不變了嗎？點撥：在有環(huán)境壓力的情形下,種群數(shù)量的S型增長,才是自然界普遍存在,真實的種群增長模式,然而S型增長并非脫離SJ型增長,它是J 型增長的連續(xù),任何一個J 型增長都要進展到型增長；聯(lián)系實際：對家鼠的掌握,以前主

8、要是從削減它們的數(shù)量入手,比如實行器械捕殺、藥物捕殺等措施；提問：請同學列舉他們曾經(jīng)看到過的滅鼠方式；以及這些滅鼠方法的成效如何？進一步引導同學摸索 1.為什么以前僅僅從殺死老鼠入手不能很好的禁止鼠害,有時甚至是老鼠更加猖狂？ 2. 實行哪些措施可以有效降低家鼠的環(huán)境容納量（k 值）？敘述：家鼠的繁衍力很強,殺滅的數(shù)量很快會通過繁衍補償回來,只要有充分的環(huán)境容納量,繁衍速度甚至大于滅殺速度；因此,從環(huán)境容納量的角度摸索,可實行措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量,如將食物貯存在安全處,斷絕或削減它們的食物來源； 室內(nèi)實行硬化地面等措施,削減它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵,等等； 從而把所

9、學的學問“ 環(huán)境容納量”應用到實際,解決實際問題；小結：組織同學回憶本節(jié)學習的內(nèi)容；J 和 S 型曲線的區(qū)分和聯(lián)系教學反思這節(jié)課的重點有兩個,一是對種群數(shù)量變化的懂得,另一個就是構建種群增長的數(shù)學模型,相比較而言,模型建構是我們的教學難點；思路清楚, 重難點突出 , 三維目標基本達到估量的要求 . 利用學建驗證教學模式下的教學設計教學模式同學活動老師的組織和引導教學意圖在描述、說明和猜測種群數(shù)量的變化時,經(jīng)常需要建回憶所學知立數(shù)學模型；數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等；開門見山,讓學引導同學回憶在學過的生物學內(nèi)容中,仍有哪些生物學問生熟悉到在生物學中有很多現(xiàn)象識題可以用數(shù)學語言來表示；和規(guī)

10、律可以用數(shù)學語言來表示；學播放細菌分裂的錄像或演示細菌分裂的運算機模擬動畫；通過創(chuàng)設詳細的情境,讓同學感提示： 在自然界中細菌無處不在,有些細菌的大量繁衍會導致受活生生的生命 現(xiàn)象疾病；假如現(xiàn)有一種細菌,在相宜的溫度、濕度等環(huán)境下,每20 min 左右通過分裂繁衍一代；引導同學摸索：1. 細菌的生殖方式是怎樣的？同學摸索2.72 h后,由一個細菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？熟悉細菌種群數(shù)3.n 代細菌數(shù)量是多少？量增長的數(shù)學規(guī)再提出問題,組織爭論：律；1. 對細菌種群數(shù)量增長而言,在什么情形下2 n 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？建同學獨立操請同學算出一個細菌產(chǎn)生的后

11、代在不同時間的數(shù)量,并180 認 識 種 群 數(shù) 量作 完 成 圖填寫教材中的表格,然后畫出細菌的種群數(shù)量增長曲線；表,相互交流結果；時間20 40 60 80 100 120 140 160 增長模型的另一種表現(xiàn)形式；（ min）細 菌 數(shù)量圖形轉換閱 讀 實 驗“ 培育液中引導同學爭論, 同數(shù)學公式相比,曲線圖表示的模型有什么局限性？驗證酵母菌種群指導同學閱讀試驗,通過師生共同爭論,明確本試驗的計數(shù)辦培育同學歸納總數(shù) 量 的 變法及試驗步驟,填寫試驗表格相關內(nèi)容；化” 參考 P69通過試驗結果,得出結論；結才能；直觀感“探 究 思受數(shù)學模型的構路,明的確通過試驗結果,檢驗了前面的數(shù)學模型；

12、建；驗操作方法及 計 數(shù) 方法；光明日報 消息澳大利亞野兔成災；估量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,造成大批樹學同學閱讀木死亡,破壞植被導致水土流失,專家運算,這些野兔每年至少造成 1 億美元的財產(chǎn)缺失；澳洲的生態(tài)平穩(wěn)產(chǎn)生威逼；兔群繁衍之快, 數(shù)量之多足以對澳洲原來沒有兔子,英國人來澳定居,帶來了1859 年,一個叫托馬斯 奧斯汀的 24 只野兔,放養(yǎng)在他的莊園里,供他打獵取樂；奧斯汀肯定沒有想到,一個世紀之后,這 24 只野兔的后代達到 6 億只之多；高斯試驗（可將高斯試驗用運算機模擬技術出現(xiàn)出來）；1. 野兔種群增長的緣由有哪些？高斯得出種群經(jīng)過肯定時間的增長后

13、,呈“S” 型曲線的緣由是什么？2. 怎樣用數(shù)學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？怎樣描述草履蟲增長的規(guī)律？3. 假如用 N0 表示野兔種群的起始數(shù)量,用 表示野兔種群數(shù)同學爭論：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. 依據(jù)上述素材, 估算 1869 年時,野兔種群數(shù)量為多少？（說明運算方法）5. 如何懂得 K 值的前提條件“ 在環(huán)境條件不受破壞的情形下” ？請舉例說明；建同學演繹推該種群數(shù)量增長的數(shù)學模型可表示為“J” 型曲線,或數(shù)學公通過詳細實例,加深對數(shù)學模型式： Nt=NOt 的懂得,并用數(shù)導經(jīng)過肯定時間, 在各種因素的作用下,種群數(shù)量增長會趨于

14、穩(wěn)學語言說明種群定,呈“S” 型曲線；在環(huán)境條件不受破壞的情形下,肯定空數(shù) 量 增 長 的 規(guī)間中所能維護的種群最大數(shù)量稱為“ 環(huán)境容納量 K值” ；律；模擬試驗：燒杯（標簽上寫有年限14 個）模擬的是肯定的時間和空間,燒杯和地點；例如：這個燒杯標的是A1859,那么它模擬的是1859 年的澳大利亞,燒杯中的豆子模擬的是兔子；驗證同學爭論提出問題：大家看看A1859 年和 A1864 年燒杯中豆子的數(shù)培 養(yǎng) 學 生 的 團量相同么 .為什么 . 隊合同學爭論科學探究的步驟得出以下幾點：作意識；爭論目標建構種群的增長模型；引 導 學 生 掌 握爭論對象種群的數(shù)量；科 學 探 究 的 步爭論方法標志重捕法；驟爭論思路：定期統(tǒng)計種群的數(shù)量,描畫增長曲線圖；爭論方案： 這是爭論過程中較難的一部分,對于剛接觸探究性試驗的同學來說很困難,所以,給出了一些提示問題,同學通過提示問題4 人一組爭論試驗方案； 怎樣標志 .標志數(shù)目 .怎樣攪勻 .怎樣重捕 .重捕數(shù)目 .重捕數(shù)目應大于仍是小于標志數(shù)目.怎樣運算 .列出公式；是否需要多次重復試驗 .怎樣重復 . 如何處理這些數(shù)據(jù) . 把握學習方法要旨；懂得 K值,并比較兩種曲線小結：總結：從詳細的生物現(xiàn)象與規(guī)