種群的特征及數(shù)量變化教學(xué)設(shè)計(jì)

種群的特征及數(shù)量變化教學(xué)設(shè)計(jì)?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)列舉種群的特征。嘗試用樣方法調(diào)查種群密度。說明建構(gòu)種群增長模型的方法。解釋種群數(shù)量增長的"J"型曲線和"S"型曲線。說明制約種群數(shù)量變化的因素。2.能力目標(biāo)通過分析種群特征之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。通過樣方法的學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)探究的方法，提高學(xué)生動(dòng)手操作和數(shù)據(jù)處理能力。運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決生物學(xué)問題的能力。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。通過小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和交流表達(dá)能力。

二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)種群的數(shù)量特征。種群密度的調(diào)查方法。種群增長的"J"型曲線和"S"型曲線。2.教學(xué)難點(diǎn)樣方法的選擇和實(shí)施。"S"型曲線的特點(diǎn)及意義。建構(gòu)種群增長模型的方法。

三、教學(xué)方法1.講授法：講解種群的基本概念、特征及數(shù)量變化的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)。2.討論法：組織學(xué)生討論種群特征之間的關(guān)系、種群數(shù)量變化的影響因素等問題，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和合作交流能力。3.探究法：通過探究實(shí)驗(yàn)"用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度"，讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握調(diào)查種群密度的方法。4.多媒體輔助教學(xué)法：利用圖片、視頻、動(dòng)畫等多媒體資源，直觀展示種群的特征及數(shù)量變化，幫助學(xué)生理解抽象的概念和復(fù)雜的過程。

四、教學(xué)過程

（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）1.展示圖片：展示一片草原上的羊群、一片森林中的樹木、一個(gè)池塘里的魚等圖片。2.提問引導(dǎo)：同學(xué)們，你們從這些圖片中看到了什么？這些生物個(gè)體之間有什么關(guān)系？它們是不是隨意聚集在一起的呢？3.引出課題：像這樣在一定的自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個(gè)體形成的集合就是種群。今天我們就來學(xué)習(xí)種群的特征及數(shù)量變化。

（二）種群的特征（25分鐘）1.種群密度概念講解：種群在單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)就是種群密度，它是種群最基本的數(shù)量特征。例如，每平方米草地中某種雜草的數(shù)量、每立方千米水體中某種魚的數(shù)量等。調(diào)查方法樣方法適用范圍：調(diào)查植物或活動(dòng)能力弱、活動(dòng)范圍小的動(dòng)物，如昆蟲卵、蚜蟲、跳蝻等的種群密度。操作步驟：確定調(diào)查對(duì)象：選擇某種雙子葉植物作為調(diào)查對(duì)象。選取樣方：在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)樣方。樣方大小一般以1m×1m的正方形為宜。如果該種群個(gè)體數(shù)較少，樣方面積可適當(dāng)擴(kuò)大。計(jì)數(shù)：統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)。對(duì)于邊界線上的個(gè)體，一般只統(tǒng)計(jì)相鄰兩邊及其夾角上的個(gè)體。計(jì)算種群密度：計(jì)算所有樣方種群密度的平均值，即為該種群的種群密度。計(jì)算公式為：種群密度=（N1+N2+N3+...+Nn）/n，其中N1、N2、...、Nn表示各個(gè)樣方的種群密度，n表示樣方的數(shù)量。視頻演示：播放用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物種群密度的視頻，讓學(xué)生直觀地了解操作過程。標(biāo)志重捕法適用范圍：調(diào)查活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物，如鳥類、魚類、田鼠等的種群密度。操作步驟：確定調(diào)查對(duì)象：選擇某種鼠作為調(diào)查對(duì)象。捕獲并標(biāo)記：在該種群生存環(huán)境中，捕獲一部分個(gè)體，將這些個(gè)體進(jìn)行標(biāo)記后再放回原來的環(huán)境。標(biāo)記個(gè)體的數(shù)量不能過多，以免影響其正常生活；標(biāo)記物不能過于醒目，不能影響被標(biāo)記個(gè)體的正常活動(dòng)，也不能導(dǎo)致其被天敵捕食的概率增加；標(biāo)記物要牢固，不易脫落。重捕：一段時(shí)間后，在原來的環(huán)境中再次捕獲一部分個(gè)體，統(tǒng)計(jì)其中被標(biāo)記的個(gè)體數(shù)。計(jì)算種群密度：根據(jù)公式計(jì)算種群密度。公式為：種群數(shù)量=（第一次捕獲標(biāo)記數(shù)×第二次捕獲數(shù)）/第二次捕獲中被標(biāo)記數(shù)。例如，第一次捕獲并標(biāo)記了39只鼠，第二次捕獲了34只鼠，其中有標(biāo)記的鼠為15只，則該種群中鼠的數(shù)量約為（39×34）/15≈88只。如果該區(qū)域面積為10公頃，則該鼠種群的種群密度約為8.8只/公頃。案例分析：通過具體案例分析標(biāo)志重捕法的應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)該方法的理解。2.出生率和死亡率概念講解：出生率是指在單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率；死亡率是指在單位時(shí)間內(nèi)死亡的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。例如，某個(gè)種群有1000個(gè)個(gè)體，在一年時(shí)間內(nèi)新出生200個(gè)個(gè)體，死亡100個(gè)個(gè)體，則該種群的出生率為20%，死亡率為10%。意義：出生率和死亡率是決定種群大小和種群密度的重要因素。出生率高于死亡率，種群密度增加；出生率低于死亡率，種群密度減小。3.遷入率和遷出率概念講解：遷入率是指單位時(shí)間內(nèi)遷入的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率；遷出率是指單位時(shí)間內(nèi)遷出的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。例如，一個(gè)島嶼上的某種鳥類種群，每年有50只鳥遷入，同時(shí)有30只鳥遷出，則該種群的遷入率為5%，遷出率為3%。意義：遷入率和遷出率也影響種群大小和種群密度。遷入率大于遷出率，種群密度增大；遷入率小于遷出率，種群密度減小。4.年齡組成概念講解：年齡組成是指一個(gè)種群中各年齡期的個(gè)體數(shù)目的比例?？煞譃槿N類型：增長型、穩(wěn)定型和衰退型。增長型：種群中幼年個(gè)體很多，老年個(gè)體很少，這樣的種群正處于發(fā)展時(shí)期，種群密度會(huì)越來越大。穩(wěn)定型：種群中各年齡期的個(gè)體數(shù)目比例適中，這樣的種群正處于穩(wěn)定時(shí)期，種群密度在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定。衰退型：種群中幼年個(gè)體較少，老年個(gè)體較多，這樣的種群正處于衰退時(shí)期，種群密度會(huì)越來越小。展示圖片：展示增長型、穩(wěn)定型和衰退型年齡組成的示意圖，讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)三種類型的特點(diǎn)。意義：年齡組成可以預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢。增長型種群未來種群數(shù)量會(huì)增加；穩(wěn)定型種群數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定；衰退型種群數(shù)量會(huì)減少。5.性別比例概念講解：性別比例是指種群中雌雄個(gè)體數(shù)目的比例。類型：常見的性別比例有三種類型，即雌雄相當(dāng)型，如大多數(shù)高等動(dòng)物；雌多雄少型，如人工控制的雞、鴨、羊等種群；雄多雌少型，如蜜蜂、螞蟻等社會(huì)性昆蟲。意義：性別比例在一定程度上影響種群密度。例如，利用人工合成的性引誘劑誘殺某種害蟲的雄性個(gè)體，破壞了害蟲種群正常的性別比例，使很多雌性個(gè)體不能完成交配，從而降低了害蟲的出生率，達(dá)到控制害蟲種群數(shù)量的目的。

（三）種群的數(shù)量變化（30分鐘）1.建構(gòu)種群增長模型的方法實(shí)例引入：展示細(xì)菌繁殖的相關(guān)資料，如在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。提出問題：請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算一下，一個(gè)細(xì)菌在這種條件下，經(jīng)過36小時(shí)會(huì)繁殖多少代？產(chǎn)生多少個(gè)細(xì)菌？怎樣才能直觀地表示出細(xì)菌數(shù)量隨時(shí)間的變化呢？引導(dǎo)學(xué)生思考：我們可以用數(shù)學(xué)公式來表示細(xì)菌數(shù)量的增長。假設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0，每繁殖一代數(shù)量變?yōu)樵瓉淼?倍，經(jīng)過n代后細(xì)菌數(shù)量Nn=N0×2^n。還可以用坐標(biāo)曲線來表示，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪制出細(xì)菌數(shù)量增長的曲線?？偨Y(jié)模型建構(gòu)的方法：觀察研究對(duì)象，提出問題。提出合理的假設(shè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)。通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。2.種群增長的"J"型曲線條件分析：在食物（養(yǎng)料）和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下，種群的數(shù)量增長會(huì)呈現(xiàn)出"J"型曲線。數(shù)學(xué)模型：Nt=N0λ^t，其中Nt表示t年后種群的數(shù)量，N0表示種群的起始數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)，t表示時(shí)間。λ>1時(shí)，種群數(shù)量增長；λ=1時(shí)，種群數(shù)量穩(wěn)定；λ<1時(shí)，種群數(shù)量下降。曲線繪制：以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，根據(jù)公式繪制出"J"型增長曲線。特點(diǎn)分析："J"型曲線的特點(diǎn)是種群數(shù)量連續(xù)增長，增長率保持不變。3.種群增長的"S"型曲線條件分析：在自然界中，資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競爭就會(huì)加劇，以該種群為食的捕食者數(shù)量也會(huì)增加，這就會(huì)使種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)種群的死亡率與出生率相等時(shí)，種群的增長就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平，呈現(xiàn)出"S"型增長曲線。曲線繪制：引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材中的實(shí)例，如在一定環(huán)境條件下培養(yǎng)草履蟲，繪制出"S"型增長曲線。特點(diǎn)分析："S"型曲線的種群數(shù)量增長不是無限制的，隨著種群密度的增加，種群增長速率先增大后減小，在種群數(shù)量達(dá)到K/2時(shí)，增長速率最大；在種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，增長速率為0。K值（環(huán)境容納量）：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)量稱為環(huán)境容納量。同一種群的K值不是固定不變的，當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，K值會(huì)發(fā)生變化。影響K值的因素：環(huán)境因素，如食物、空間、氣候、天敵等都會(huì)影響種群的K值。4.種群數(shù)量變化的影響因素非生物因素：陽光、溫度、水等非生物因素會(huì)影響種群的出生率、死亡率、遷入率和遷出率，從而影響種群數(shù)量的變化。例如，溫度影響昆蟲的發(fā)育和繁殖，在適宜溫度范圍內(nèi)，昆蟲繁殖快，種群數(shù)量增加；溫度過高或過低，會(huì)影響昆蟲的生存和繁殖，導(dǎo)致種群數(shù)量減少。生物因素：種內(nèi)關(guān)系（種內(nèi)競爭、種內(nèi)互助）和種間關(guān)系（競爭、捕食、寄生、互利共生）都會(huì)影響種群數(shù)量的變化。例如，種內(nèi)競爭會(huì)使種群數(shù)量增長受到限制；捕食關(guān)系中，捕食者的數(shù)量變化會(huì)影響被捕食者的種群數(shù)量，反之亦然。人類活動(dòng)的影響：人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響越來越大。例如，砍伐森林、圍湖造田、過度捕撈等活動(dòng)破壞了生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致許多物種的種群數(shù)量減少；而建立自然保護(hù)區(qū)、人工繁育等措施則有利于保護(hù)生物種群，使其數(shù)量得以增加。

（四）課堂小結(jié)（5分鐘）1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：種群的特征包括種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例，其中種群密度是最基本的數(shù)量特征；種群數(shù)量變化包括"J"型曲線和"S"型曲線，"J"型曲線是在理想條件下的增長曲線，"S"型曲線是在自然條件下的增長曲線，種群數(shù)量還受到非生物因素、生物因素和人類活動(dòng)的影響。2.強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)是種群的數(shù)量特征和種群增長的兩種曲線；難點(diǎn)是樣方法的實(shí)施、"S"型曲線的特點(diǎn)及意義、建構(gòu)種群增長模型的方法。希望同學(xué)們課后能夠進(jìn)一步復(fù)習(xí)鞏固，加深理解。

（五）課堂練習(xí)（10分鐘）1.布置練習(xí)題：下列屬于種群的是（）A.一個(gè)湖泊中的全部魚B.一片森林中的全部蛇C.一塊稻田中的全部稗草D.一片草原上的全部細(xì)菌利用標(biāo)志重捕法調(diào)查某種動(dòng)物的種群密度時(shí)，下列哪項(xiàng)因素一定會(huì)導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果小于實(shí)際值（）A.誤將部分未標(biāo)記個(gè)體統(tǒng)計(jì)為標(biāo)記個(gè)體B.兩次捕獲間隔時(shí)間過短，動(dòng)物個(gè)體被再次捕獲幾率降低C.標(biāo)志物脫落D.兩次捕獲期間，有部分個(gè)體遷出調(diào)查區(qū)域某一種群現(xiàn)階段年輕個(gè)體較多，年老個(gè)體較少，此種群正處于哪種年齡組成類型（）A.增長型B.穩(wěn)定型C.衰退型D.不能判定在一個(gè)玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時(shí)間測定小球藻的個(gè)體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列4圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長速率隨時(shí)間變化趨勢的曲線是（）

2.學(xué)生練習(xí)，教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤。3.講解練習(xí)題，對(duì)學(xué)生掌握不牢固的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行再次強(qiáng)調(diào)和講解。

（六）課后作業(yè)（5分鐘）1.完成教材課后練習(xí)題。2.設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)查校園內(nèi)某種植物種群密度的方案，并進(jìn)行實(shí)際調(diào)查。3.思考人類活動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)胤N群數(shù)量變化的影響，并寫一篇短文闡述自己的觀點(diǎn)。

五、教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)種群的特征及數(shù)量變化有了較為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)過程中，采用多種教學(xué)方法相結(jié)合，如講授法、討論法、探究法和多媒體輔助教學(xué)法，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了課堂教學(xué)效果。通過探究實(shí)驗(yàn)"用樣方法