高中生物-種群數(shù)量的變化教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《種群的數(shù)量變化》教學(xué)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)任務(wù)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

【創(chuàng)設(shè)情境】

圖片展示外來入侵物種清道夫的圖

通過生動(dòng)的

片，并向?qū)W生介紹了關(guān)于清道夫的各種

例子，獨(dú)立思

“光榮事跡”，渾身堅(jiān)硬骨骼，沒有任

考，回答問通過外來物

何天敵，專門吃其他魚的卵，肉還不好

情境導(dǎo)入題。種入侵的例

吃，并將它與同樣是外來物種的小龍蝦子，激發(fā)學(xué)

進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而引出新課種群數(shù)量的變因?yàn)闆]有天生的學(xué)習(xí)動(dòng)

敵，所以會(huì)指機(jī)。

化，極大的引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

數(shù)增長(zhǎng)。

提出問題：釋放到環(huán)境中清道夫數(shù)

量增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)？

【過渡】【思考討論】

為了有效控制某些生物的數(shù)量，科學(xué)學(xué)生通過教

家需要了解種群數(shù)量的變化規(guī)律。如何師引導(dǎo)，在假

對(duì)種群數(shù)量變化規(guī)律進(jìn)行研究呢？設(shè)的前提下，初步建立建

【建構(gòu)模型】小組合作討模的思維，

建立數(shù)學(xué)展示老師的臟手，引出教材”問題探論，到第n代培養(yǎng)學(xué)生歸

模型

討”中細(xì)菌繁殖的背影資料，提出問題：細(xì)菌的數(shù)量納總結(jié)的能

假設(shè)某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖為Nn=2,并力。

一代，怎樣計(jì)算一個(gè)細(xì)菌繁殖n代后的在教材相應(yīng)

數(shù)量？位置完成繪

作出假設(shè)：在資源和生存空間沒有限制圖。

的情況下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密

度增長(zhǎng)的影響?！拘〗M合作】

建構(gòu)模型：請(qǐng)用公式表達(dá)出第n代細(xì)菌總結(jié)建立數(shù)

建立數(shù)學(xué)的數(shù)量，并在教材相應(yīng)位置畫出曲線圖學(xué)模型的一

模型

(P8)o學(xué)習(xí)小組討論。般步驟：提出

檢驗(yàn)、修正模型：請(qǐng)學(xué)生利用下節(jié)課的問題-作出假

探究實(shí)驗(yàn)對(duì)建構(gòu)的模型進(jìn)行檢驗(yàn)、修設(shè)-建立模型

正。-檢驗(yàn)或修正

【總結(jié)歸納】模型。

對(duì)建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟進(jìn)行總結(jié)，

體會(huì)建立數(shù)學(xué)模型的科學(xué)方法。

【過渡】【思考討論】

自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣獨(dú)立思考，回

的呢？答相關(guān)問題。通過對(duì)野兔

種群的【提供資料】1.種群數(shù)量和環(huán)頸雉兩

“J”形增

提供“思考討論”中的相關(guān)資料，提出均增長(zhǎng)迅?jìng)€(gè)種群數(shù)量

長(zhǎng)

問題。猛，且呈增長(zhǎng)案例的

1.在有關(guān)野兔和環(huán)頸雉的兩個(gè)資料中，無限增長(zhǎng)分析，加深

兩個(gè)種群的增長(zhǎng)情況有什么共同趨勢(shì)。學(xué)生對(duì)細(xì)菌

點(diǎn)？2.食物充種群增長(zhǎng)模

2.種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？足，缺少型的認(rèn)識(shí)，

3.野兔和環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)曲線是否天敵。并進(jìn)一步建

類似于細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線？3.類似，均立建模的思

【形成概念】呈“J”形。維。

自然界確有類似的細(xì)菌在理想條件下

種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)間為橫

坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表

示，曲線大致呈“J”形。這種類型的

種群的增長(zhǎng)稱為“J”形增長(zhǎng)。

形增

“J”【建構(gòu)模型】【建構(gòu)模型】

長(zhǎng)

假設(shè)本地的食物和空間充裕，氣候適討論并建構(gòu)

宜，沒有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等，第一清道夫種群

年清道夫的數(shù)量為N。只，第二年是第一增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)

年的人倍，那么t年后，清道夫的數(shù)量模型”

是多少？Nt=No入'

【思考討論】

【過渡】

獨(dú)立思考，

展示世界和中國(guó)人口變化曲線，結(jié)合上

回答相關(guān)問

種群的

述實(shí)例（清道夫、野兔、環(huán)頸雉），種

“S”形增題。

長(zhǎng)群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能否一直持續(xù)下去？

1.大草履蟲

【提供資料】種群增長(zhǎng)的

展示生態(tài)學(xué)家高斯培養(yǎng)大草履蟲的實(shí)曲線呈“S”

形。

驗(yàn)，以及教材第9頁圖1-5,提出如下

2.隨著大草

問題：

履蟲數(shù)量的

1.大草履蟲種群增長(zhǎng)的曲線與“J”形通過對(duì)已有

增多，它們對(duì)

曲線有什么不同？實(shí)驗(yàn)結(jié)果和

食物和空間

2.為什么高斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（教材圖的競(jìng)爭(zhēng)也趨圖像的分

1-5）并不像“J”形曲線，造成該差于激烈，導(dǎo)致析，培養(yǎng)學(xué)

異的原因可能有哪些？種群出生率生獲取、處

降低，死亡率

3.觀察曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)曲線的斜率理圖像信息

升高。

種群的有什么變化？這說明大草履蟲的數(shù)的能力。

3斜.率先增

“S”形增量增長(zhǎng)出現(xiàn)什么變化？

長(zhǎng)大后減小。種

4.在實(shí)驗(yàn)第五天后，大草履蟲的數(shù)量基

群先快速增

本維持在375個(gè)左右，這個(gè)數(shù)值意味長(zhǎng)，隨后增長(zhǎng)

著什么？速率放緩，最

5.大草履蟲增長(zhǎng)速率最快的點(diǎn)大致在終穩(wěn)定在一

定水平。

什么位置？通過對(duì)比總

4.該環(huán)境條

【建構(gòu)概念】結(jié)，培養(yǎng)學(xué)

件下所能維

引出“S”型曲線、K值概念。生比較、歸

持的種群最

納的能力。

大數(shù)量，即環(huán)

境容納量，又

稱K值。

5大.約在K/2

處。

【思考討論】

在獨(dú)立思考

的基礎(chǔ)上進(jìn)

行小組討論。

【過渡】1.大熊貓棲

在實(shí)際生活中，研究種群的數(shù)量變化有息地破壞，食

哪些應(yīng)用呢？物減少，活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生利

【解決問題】范圍縮小，K用生物學(xué)知

1.展示功夫熊貓阿寶的照片，然后再顯值變小。建少識(shí)解決實(shí)際

示我們國(guó)寶熊貓的照片，其實(shí)我們的自然保護(hù)區(qū)，問題的能

種群數(shù)量熊貓沒有功夫熊貓那么厲害，一定差有了列寬廣力。

變化的研

究意義點(diǎn)滅絕，是什么原因?qū)е碌?？有哪些的生存空間，

措施可以保護(hù)大熊貓？改善棲息環(huán)

2.展示小老鼠的照片，很可愛，然后再境，提高了K

展示家鼠成災(zāi)的反差照片，對(duì)家鼠等值，這是保護(hù)

有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措大熊貓的根

施？本措施。

2.可以采取

措施降低有

害動(dòng)物種群

的環(huán)境容納

量，如將食物

儲(chǔ)藏在安全

處，斷絕或減

少它們的食

物來源；室內(nèi)

采取硬化地

面等措施，減

少它們挖造

巢穴的場(chǎng)所；

養(yǎng)殖或釋放

它們的天敵

等。

【過渡】【思考討論】

種群數(shù)量達(dá)到K值后，一定會(huì)在K值左結(jié)合自身經(jīng)

右保持穩(wěn)定嗎？驗(yàn)進(jìn)行思考，通過對(duì)種群

【提高資料】嘗試回答問數(shù)量急劇下

展示野牛、獅子照片，種群數(shù)量在一定題。降的情況進(jìn)

種群數(shù)量

時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定。東亞飛蝗種行分析，使

的波動(dòng)

展示東亞飛蝗、鯨的實(shí)例。群數(shù)量波動(dòng)，學(xué)生形成保

提出問題：東亞飛蝗種群數(shù)量波動(dòng)、鯨鯨種群數(shù)量護(hù)瀕危物種

種群數(shù)量下降的原因可能有哪些？下降的原因的觀點(diǎn)和社

可能是氣候、會(huì)責(zé)任。

【社會(huì)聯(lián)系】食物、天敵、

保護(hù)環(huán)境，保護(hù)動(dòng)物，人人有責(zé)。傳染病、人為

因素等方面。

通過建構(gòu)脈

絡(luò)清晰的概

念圖，幫助

【布置任務(wù)】【小組總結(jié)】學(xué)生鞏固知

整理歸納所學(xué)內(nèi)容，建構(gòu)概念圖，突出課后完成繪識(shí)，促使知

總結(jié)

重要概念：種群數(shù)量的變化規(guī)律可以用制本節(jié)的思識(shí)系統(tǒng)化、

數(shù)學(xué)模型描述。維導(dǎo)圖。結(jié)構(gòu)化，提

高學(xué)生對(duì)知

識(shí)的遷移應(yīng)

用能力。

學(xué)情分析

一、學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)

學(xué)生在必修的學(xué)習(xí)中涉及到過模型的方法，模型的形式有很多，

包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。在必修教材中，通過DNA雙螺

旋模型的制作，學(xué)生了解了物理模型，但對(duì)數(shù)學(xué)模型的認(rèn)知還比較模

糊。因此，本節(jié)課主要以探究構(gòu)建數(shù)學(xué)模型為主，來研究種群數(shù)量的

變化。

二、學(xué)生的能力基礎(chǔ)

本節(jié)是2019新教材選擇性必修二第一章第2節(jié)的內(nèi)容，教學(xué)對(duì)

象是高二學(xué)生，經(jīng)過初中和高中的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)具有一定的數(shù)

學(xué)基礎(chǔ)，所以在教學(xué)中通過討論能夠把握好數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)方法。因

此，可以讓學(xué)生進(jìn)行小組探討活動(dòng)。對(duì)于種群數(shù)量變化的幾種曲線較

易于理解。同時(shí)，也需要學(xué)生對(duì)上一節(jié)的知識(shí)掌握比較充分，才有利

于這節(jié)課的進(jìn)行。

三、學(xué)生的心理基礎(chǔ)

學(xué)生對(duì)生活中的一些生命現(xiàn)象比較感興趣，本節(jié)課依據(jù)學(xué)生的心

理基礎(chǔ)，向他們展示清道夫、小龍蝦等外來物種在我國(guó)的變化，充分

調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體

地位，使學(xué)生在快樂和諧課堂環(huán)境中學(xué)習(xí)。

四、學(xué)法分析

在課堂上,通過問題驅(qū)動(dòng)、探究合作等方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。

通過分析、討論并在課堂交流中不斷完善。在達(dá)到知識(shí)目標(biāo)同時(shí)，提

高探究、分析和解決問題的能力，同時(shí)提高環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

效果分析

本節(jié)課的大致教學(xué)方法為：通過清道夫（一種外來物種魚）的圖

片，并向他們介紹了關(guān)于清道夫的各種“光榮事跡”，渾身堅(jiān)硬骨骼，

沒有任何天敵，專門吃其他魚的卵，肉還不好吃，并將它與同樣是外

來物種的小龍蝦進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而引出新課種群數(shù)量的變化，極大的引

起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，通過小組合作探究的方式完成細(xì)菌數(shù)量

變化的公式和增長(zhǎng)曲線圖，很自然的過渡到如何去建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。那

么，在自然界中，是否存大像細(xì)菌這樣的增長(zhǎng)方式呢？引出澳大利亞

兔子、環(huán)頸雉的增長(zhǎng)曲線，也就是“J”形曲線。再次，向同學(xué)們展

示世界和中國(guó)人口增長(zhǎng)曲線，一個(gè)種群的增長(zhǎng)，會(huì)不會(huì)一直這樣持續(xù)

下去呢？引發(fā)學(xué)生的思考，形成“S”形曲線。能過野牛和獅子了解

種群數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定，通過東亞飛蝗了解種群數(shù)量的波動(dòng)，通過鯨魚

的減少了解種群數(shù)量的減少，提高學(xué)生保護(hù)動(dòng)物、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。

本節(jié)通過探討活動(dòng)來體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，培養(yǎng)學(xué)生分析問

題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們邏輯思維能力，讓他們積極參與到課

堂中來，在培養(yǎng)他們保護(hù)環(huán)境意識(shí)的同時(shí)讓他們體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)的快樂。

教材分析

一、本節(jié)所處的地位和作用

本節(jié)是2019新教材選擇性必修二第一章第2節(jié)的內(nèi)容，在“第

1節(jié)種群的特征”的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)。種群最基本的數(shù)量特征就是種

群密度，種群數(shù)量不僅受種群密度的影響，還會(huì)受外界環(huán)境各種因素

的影響。在“第2節(jié)種群數(shù)量的變化”中通過細(xì)菌種群數(shù)量的變化說

明如何建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型。建立數(shù)學(xué)模型的方法是本模塊科學(xué)方法教

育的側(cè)重點(diǎn)，這方面的內(nèi)容又主要集中在本節(jié)。因此，教材將如何建

立數(shù)學(xué)模型放在突出的位置；“問題探討”中讓學(xué)生嘗試根據(jù)細(xì)菌繁

殖速率的假設(shè)，建構(gòu)細(xì)菌種群的增長(zhǎng)模型，并設(shè)法進(jìn)行驗(yàn)證；緊接著

詳細(xì)討論了種群增長(zhǎng)的兩種方式，在理想環(huán)境中，種群增長(zhǎng)呈“J”

型曲線；在環(huán)境資源有限的情況下，種群增長(zhǎng)呈“S”型曲線。種群

增長(zhǎng)的兩種曲線各有產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，通過建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型來解釋

種群數(shù)量的增長(zhǎng)，這是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。

種群數(shù)量變化除了增長(zhǎng)以外，還存在波動(dòng)、下降等其他形式，最

后文中分析了影響種群數(shù)量變化的各種因素，特別指出了人類活動(dòng)對(duì)

種群數(shù)量變化的影響。所以在教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教

育，注意培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和合理利用資源意識(shí)。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化等活動(dòng)，嘗試建立數(shù)

學(xué)模型表征和解釋種群的數(shù)量變化。

2.舉例說明種群的“J”形增長(zhǎng)、“S”形增長(zhǎng)、波動(dòng)等數(shù)量變化

情況。

3.闡明環(huán)境容納量原理在實(shí)踐中的應(yīng)用。

三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

(1)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。

(2)種群的“J”形增長(zhǎng)和“S”形增長(zhǎng)。

2.教學(xué)重點(diǎn)

建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法

第2節(jié)種群數(shù)量的變化

一、選擇題

1.下列與種群數(shù)量模型有關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是()

A.數(shù)量增長(zhǎng)曲線比數(shù)學(xué)公式更能直觀反映種群數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)

B.建立種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型一般不需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)

C.“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型M=N。入’中，入可以看成自變量

D.構(gòu)建相應(yīng)的模型后需通過實(shí)驗(yàn)或觀察等進(jìn)行檢驗(yàn)或修正

2.某同學(xué)在“研究大腸桿菌數(shù)量變化”時(shí)，提出的數(shù)學(xué)模型是Nn=2'（N

代表細(xì)菌數(shù)量,n代表細(xì)菌繁殖代數(shù)），他建立的這個(gè)數(shù)學(xué)模型的合理

假設(shè)是（）

A.細(xì)菌可以通過有絲分裂不斷增加數(shù)目

B.在資源和空間無限多的理想條件下,細(xì)菌種群數(shù)量增長(zhǎng)不受種群密

度的制約

C.細(xì)菌沒有細(xì)胞核,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,分裂速度快

D.細(xì)菌微小,需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少,繁殖速度快

3.關(guān)于如圖種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線的敘述正確的是（）

A.ac段種群增長(zhǎng)率不斷升高、ce段種群增長(zhǎng)率不斷降低

B.種群增長(zhǎng)過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后

C.建立自然保護(hù)區(qū)等措施可使e點(diǎn)上移，以此達(dá)到保護(hù)瀕危野生動(dòng)物

的目的

D.圖中c點(diǎn)增長(zhǎng)速率最大,不同時(shí)期種群的增長(zhǎng)速率一定不同

4.如圖為“J”形和“S”形增長(zhǎng)曲線,下列相關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是

A.呈“S”形增長(zhǎng)的種群，隨著時(shí)間的推移，種群增長(zhǎng)所受的環(huán)境阻力

先增加后減少

B.種群呈“S”形增長(zhǎng)的原因是自然界中資源和空間有限等

C."J”形曲線代表的種群，種群數(shù)量不斷增大且無K值

D.在自然界中，種群的增長(zhǎng)曲線一般是“S”形曲線

5.假定當(dāng)年種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的人倍，如圖表示入值隨時(shí)

間變化的曲線示意圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）

A.0~a年,種群數(shù)量基本不變,其年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型

B.a?c年,種群數(shù)量下降,其年齡結(jié)構(gòu)為衰退型

C.b-d年，種群數(shù)量增加,種群呈“S”形曲線增長(zhǎng)

D.d~e年,種群數(shù)量增加,種群呈“J”形曲線增長(zhǎng)

6.某中學(xué)遷入新建校園14年,校園中白頭鶻（鳥綱鶻科動(dòng)物）在14年

間的種群增長(zhǎng)速率如表所示。據(jù)表分析可知（深度解析）

年份第2年第4年第6年第8年第10年第12年第14年

增長(zhǎng)速

0.661.522.833.692.911.200.03

率

A.這14年中，白頭鶉的種群數(shù)量呈“J”形增長(zhǎng)

B.第12年時(shí)，白頭鶻種群的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型

C.該學(xué)校中，白頭鶉的K值約為第8年時(shí)其種群數(shù)量的兩倍

D.用樣方法調(diào)查白頭鶉的種群密度并計(jì)算出增長(zhǎng)速率

7.如圖表示草原上某野兔種群數(shù)量的變化,K。表示沒有人類活動(dòng)等影

響時(shí),野兔種群的環(huán)境容納量,人類相關(guān)活動(dòng)從c時(shí)間點(diǎn)開始。下列敘

述中正確的是（）

A.若人類活動(dòng)等對(duì)該野兔種群無影響，該野兔種群數(shù)量最終將在K。水

平保持恒定

B.若過度放牧使草場(chǎng)退化,該地野兔種群會(huì)出現(xiàn)數(shù)量急劇下降甚至消

亡

C.人類活動(dòng)一開始,該野兔種群的出生率迅速降低并低于死亡率

D.若在c時(shí)間點(diǎn)人類開始捕殺野兔,則人類活動(dòng)將使該野兔種群的環(huán)

境容納量在K：%之間

8.（不定項(xiàng)）科研小組對(duì)某地甲、乙兩個(gè)種群的數(shù)量進(jìn)行了多年的跟蹤

調(diào)查,并研究Nw/M隨時(shí)間的變化趨勢(shì),結(jié)果如圖所示（圖中N,表示第

t年的種群數(shù)量,MM表示第t+1年的種群數(shù)量）。下列分析正確的是

A.甲種群在0工3段的M+jNi不斷增大,其年齡結(jié)構(gòu)為增長(zhǎng)型

B.乙種群在O~ti段的種群數(shù)量呈“J”形增長(zhǎng),t：，后種群數(shù)量保持相

對(duì)穩(wěn)定

C.0工3段，甲的種群密度先減小后增大，乙種群密度先增大后減小最

后維持平衡

D.甲種群在t3后數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定可能是生存條件得到了改善

二、非選擇題

9.自然界中種群的數(shù)量特征是種群最重要