《第二節(jié)種群的增長(zhǎng)方式》教學(xué)設(shè)計(jì)(浙江省縣級(jí)優(yōu)課)x-生物教案

種群的增長(zhǎng)方式天臺(tái)育青中學(xué)褚姣嬌一、教材內(nèi)容分析本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是《生物(必修)?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》（浙江科學(xué)技術(shù)出版社）第4章第2節(jié)內(nèi)容。種群是生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要層次，也是生態(tài)學(xué)的重要概念之一，同時(shí)也是學(xué)習(xí)群落和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)。本節(jié)教材是在對(duì)種群有了初步了解之后，在種群特征的基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹種群數(shù)量的增長(zhǎng)方式。本節(jié)教材有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系，了解數(shù)學(xué)方法在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用并體會(huì)數(shù)學(xué)模型這種思想和方法在生物學(xué)中的應(yīng)用和意義；此外，還有助于強(qiáng)化學(xué)生的生態(tài)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。由于活動(dòng)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化學(xué)生已很好掌握，所以本節(jié)課以此活動(dòng)為例來(lái)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)分析培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化來(lái)研究增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的模型，同時(shí)研究環(huán)境容納量的定義和意義。二、學(xué)習(xí)者分析及學(xué)法設(shè)計(jì)高二學(xué)生已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)纳镏R(shí)基礎(chǔ)、一定的觀(guān)察思維能力以及邏輯推理能力，但對(duì)知識(shí)的聯(lián)系整合及拓展運(yùn)用有待進(jìn)一步提高和培養(yǎng)。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師除了注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究，通過(guò)精心設(shè)置疑問(wèn)，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的分析和理解能力。通過(guò)之前學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)種群及其特征已有了初步了解，由生活經(jīng)驗(yàn)也熟悉環(huán)境中部分生態(tài)因素對(duì)生物的影響，這些都為探究種群數(shù)量變化的原因提供了基礎(chǔ)。學(xué)生已對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問(wèn)題有了一定的認(rèn)識(shí)，教學(xué)過(guò)程要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決問(wèn)題，建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)是學(xué)生自己進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程。因此在學(xué)法指導(dǎo)上采用提供觀(guān)察、思考的機(jī)會(huì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并讓學(xué)生用自己的語(yǔ)言進(jìn)行歸納，從而對(duì)原有知識(shí)加深理解。本節(jié)內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，因此借助學(xué)生生活中有接觸的例子進(jìn)行探究，有了具體直觀(guān)的了解后再展開(kāi)。教學(xué)內(nèi)容采取了力求通俗、多舉實(shí)例、聯(lián)系實(shí)際的處理方法，從而使這部分內(nèi)容更符合高中學(xué)生的認(rèn)知水平。三、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1．描述種群數(shù)量的變化規(guī)律，說(shuō)明其內(nèi)在原因；2．闡明指數(shù)增長(zhǎng)和邏輯斯諦增長(zhǎng)的區(qū)別和聯(lián)系；3．舉例說(shuō)明環(huán)境容納量對(duì)種群增長(zhǎng)的限制。能力目標(biāo)：1．嘗試建立數(shù)學(xué)模型解決生物學(xué)問(wèn)題；2．運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化，分析生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標(biāo)：1．體驗(yàn)科學(xué)研究的一般方法和流程；領(lǐng)悟運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)闡述生物問(wèn)題的準(zhǔn)確性和簡(jiǎn)潔性。2．關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)種群增長(zhǎng)的影響，形成辨證的生態(tài)學(xué)觀(guān)點(diǎn)。四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：種群的增長(zhǎng)方式和環(huán)境容納量教學(xué)難點(diǎn)：建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型并據(jù)此探究種群數(shù)量的變化。五、教學(xué)方法和設(shè)計(jì)思路根據(jù)教材特點(diǎn)、學(xué)習(xí)者的情況和教學(xué)目標(biāo)，本節(jié)課所采取適合的教學(xué)策略和教學(xué)方法，目的是著力提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，更突出培養(yǎng)學(xué)生形成“自主、合作、探究”的學(xué)習(xí)方式和創(chuàng)新思維。在教師的引導(dǎo)下，從知識(shí)的發(fā)生過(guò)程入手，重視把凝結(jié)在教材中的科學(xué)活動(dòng)充分展開(kāi)，重視概念的產(chǎn)生、知識(shí)的形成及思維獲得過(guò)程，著重引導(dǎo)學(xué)生自己去探索、觀(guān)察、思考、分析、歸納、總結(jié)，使學(xué)生在一系列教學(xué)活動(dòng)中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索精神，發(fā)展學(xué)生的思維能力。根據(jù)本節(jié)課的知識(shí)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)活動(dòng)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化為線(xiàn)索貫穿整節(jié)課。通過(guò)學(xué)生熟悉的活動(dòng)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；再通過(guò)增殖過(guò)程引入數(shù)學(xué)方法來(lái)構(gòu)建指數(shù)增長(zhǎng)的公式模型和曲線(xiàn)模型；隨后通過(guò)酵母菌的種群數(shù)量變化來(lái)對(duì)增值率和增長(zhǎng)速率進(jìn)行研究?？傊ㄟ^(guò)分析問(wèn)題→探究數(shù)學(xué)規(guī)律→解決實(shí)際問(wèn)題→建構(gòu)數(shù)學(xué)模型（公式、曲線(xiàn)）→模型檢驗(yàn)，思考數(shù)學(xué)公式、曲線(xiàn)的生物學(xué)意義。通過(guò)環(huán)境阻力導(dǎo)致J形曲線(xiàn)變化引出邏輯斯諦增長(zhǎng)曲線(xiàn)，理解環(huán)境容納量。最后還是對(duì)環(huán)境容納量的應(yīng)用，學(xué)習(xí)種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)對(duì)生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。六、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一．教學(xué)流程創(chuàng)建創(chuàng)建情景，導(dǎo)入課題（探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化活動(dòng)）總結(jié)建模過(guò)程，體會(huì)數(shù)學(xué)方法解決生物問(wèn)題在活動(dòng)的基礎(chǔ)上，以酵母菌的種群數(shù)量變化為例來(lái)對(duì)曲線(xiàn)的增值率和增長(zhǎng)速率進(jìn)行研究討論環(huán)境因素對(duì)種群的影響，進(jìn)而引出環(huán)境阻力和環(huán)境容納量，從而引出S形曲線(xiàn)，通過(guò)與J形曲線(xiàn)的對(duì)比來(lái)進(jìn)行S形曲線(xiàn)的特征和K通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題對(duì)K值和k/2進(jìn)行更深入的理解探究種群探究種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型（以酵母菌為例，進(jìn)行J形、S形曲線(xiàn)的建模）教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師組織及引導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖創(chuàng)設(shè)情景引入課題【導(dǎo)入】活動(dòng)：探究不同條件下酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化B兩個(gè)錐形瓶中分別加入10mL無(wú)菌葡萄糖，接種等量的酵母菌，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)：A每3小時(shí)補(bǔ)充一次培養(yǎng)液，B不換培養(yǎng)液。AAB棉塞每天相同時(shí)間取樣，利用血球計(jì)數(shù)板進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，記錄數(shù)據(jù)如下表。時(shí)間(天)01234567酵母菌數(shù)(105mL-1)A組61853152451………B組6174699143175191191觀(guān)看活動(dòng)，學(xué)生思考，進(jìn)行小組討論。通過(guò)新奇的例子引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；激活和檢測(cè)學(xué)生已有的知識(shí)貯備。引出指數(shù)增長(zhǎng)與邏輯斯諦增長(zhǎng)的定義等【對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析】引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從數(shù)學(xué)公式、增長(zhǎng)方式、定義、特點(diǎn)、適用范圍、有無(wú)K值等角度進(jìn)行。請(qǐng)學(xué)生描點(diǎn)細(xì)胞的數(shù)量，并填寫(xiě)表格，然后畫(huà)出細(xì)菌的種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線(xiàn)。在學(xué)生完成第一個(gè)圖表后，請(qǐng)2位學(xué)生將他們的成果展示到展板上，并說(shuō)明陳述自己的觀(guān)點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生討論，同數(shù)學(xué)公式相比，曲線(xiàn)圖表示的模型有什么局限性？小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。學(xué)生分析，閱讀課本，完成學(xué)案的第一個(gè)表格。學(xué)生討論，充分陳述自己的觀(guān)點(diǎn)。通過(guò)具體實(shí)例，加深對(duì)數(shù)學(xué)模型的理解明確種群增長(zhǎng)的原因，并能夠總結(jié)出曲線(xiàn)的特點(diǎn)。增長(zhǎng)率與增長(zhǎng)速率的規(guī)律【規(guī)律小結(jié)】增長(zhǎng)速率＝增長(zhǎng)量/單位時(shí)間增長(zhǎng)率＝增長(zhǎng)量/初始量教師提供增長(zhǎng)率與增長(zhǎng)速率的計(jì)算公式，請(qǐng)學(xué)生算出對(duì)應(yīng)的數(shù)量，并填寫(xiě)學(xué)案中的表格，然后畫(huà)出細(xì)菌的種群對(duì)應(yīng)的增長(zhǎng)曲線(xiàn)。在學(xué)生完成第一個(gè)圖表后，請(qǐng)2位學(xué)生將他們的成果展示到展板上，并說(shuō)明陳述自己的觀(guān)點(diǎn)。學(xué)生基于已有的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行演算，獨(dú)立操作完成圖表，相互交流結(jié)果。通過(guò)計(jì)算，加深對(duì)增長(zhǎng)方式的理解。環(huán)境容納量及其應(yīng)用【項(xiàng)目一：文字描述】請(qǐng)學(xué)生閱讀課本，找出關(guān)于環(huán)境容納量的3種描述，并思考其含義?！卷?xiàng)目二：曲線(xiàn)描述】請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)曲線(xiàn)上點(diǎn)的意義？出生率出生率死亡率出生率死亡率3【項(xiàng)目三：環(huán)境容納量（K值）的應(yīng)用】學(xué)生在學(xué)習(xí)了S型增長(zhǎng)后，通過(guò)具體實(shí)例來(lái)深入理解K值和K/2的具體意義：K值是環(huán)境容納量，和環(huán)境有關(guān)，可以人工進(jìn)行一定程度的干涉，進(jìn)而影響生物種群的K值向有益于人類(lèi)的方向進(jìn)行變化。k