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1、种群数量的变动教学设计富县高级中学范 惠 霞种群数量的变动教学设计富县高级中学 范惠霞一、课题名称：中图版，高中生物必修三、第二单元生物群体的稳态与调节 、第一章种群的稳态与调节 、 第二节种群数量的变动 。二、教材分析：高中生物课程标准对这节的内容标准描述为：尝试建立数学模型解释种群的数量变动。活动建议：探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。中图版教材中这节的内容包括三方面：一是影响种群数量变动的主要因素；二是种群数量的变动情况；三是探究活动建立种群增长模型。种群数量的变动包括增长、波动、稳定和下降等，由于课时所限，教材主要对种群的增长进行探究。三、学情分析：学生在本章的第一节已经学习了种群
2、的概念和种群的特征，在此基础上过渡到种群数量变动的学习顺理成章。高二学生在数学课上学习过指数函数的表达式和坐标图的绘制方法，这为本节课数学模型的构建奠定了基础。但是我校学生的知识基础相对薄弱，所以在建构数学模型时不可以操之过急。四、教学目标：1、说明影响种群数量变动的主要因素。2、能根据数学知识获取数据并处理数据，尝试建构种群的“J”型增长模型和“S”型增长模型，并能应用数学模型解释种群数量的变化。3、说出人类活动对种群数量变化的影响。五、教学重点与难点：1、建构种群增长的数学模型。2、根据建构种群增长的数学模型，解释种群数量的变化六、教学方法：模型构建法是新课程、新教材中提出的新的科学方法，
3、而数学模型又是高中阶段模型构建法的难点。本节课遵循建构主义的理论，在学生已有的数学基础上，重新建构新的知识建构揭示种群增长规律的数学模型。基于我校的实验条件，对教材作适当的处理，没有用教材探究活动“培养液中酵母菌种群数量的动态变化” 建构种群增长的数学模型，而通过播放细菌增殖动图，推测培养液中细菌一定时间的数量变化数据和一定时间实测实验数据来建构种群增长的数学模型。具体做法如下：1、通过引导学生根据数学知识推测数据建构种群的“J”型增长模型；并引导学生根据给出的实测实验数据建立种群的“S”型增长模型，培养学生提取数据，处理数据和建立简单的数学模型的能力。2、通过对种群增长模型的分析，领悟数学模
4、型对揭示种群动态变动规律，研究种群稳态与调节机制的重要意义，引导学生比较“J”型曲线和“S”型曲线区别和联系，培养学生比较和归纳的能力。七、教学过程：学生活动 教师的组织和引导 教学意图学生自学教材，思考总结学生回答学生观看导入：地球上的每种生物都有很大的生殖潜力，如果这种潜力不受影响，生物种群会在短期内达到惊人的数量。但大多数情况下，不可能出现这种现象。那么，种群数量的变化有什么规律呢？引出课题并板书课题。提出问题：影响某一地区人口数量的因素有哪些？一、影响种群数量变动的因素请学生阅读教材67页和68页第一段，总结直接影响种群数量变动的因素。结合学生回答，教师总结出两方面因素并板书。播放细菌
5、增殖动图。提示：假如现有一种细菌，在适宜的温度、湿度等环境下，每20 min 左右通过分裂繁殖一代。通过创设情境，导入新课。内容浅显易懂，培养学生自学能力。通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象。学生基于已有的数学知识进行演算、推出增长公式。学生基于已有的数学知识绘制坐标图。学生讨论，得出结论。请学生算出一个细菌产生的后代在0-240分钟时间段内的数量，并填写在学案表格中，推出增长的数学公式。引导学生在学案坐标系1中画出细菌的种群数量增长曲线。引导学生讨论，同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么优缺点？小结：在描述、解释种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公
6、式、图表等。培养学生应用数学模型研究生物问题的方法初步培养学生建立数学模型的意识。培养学生分析问题的能力。学生观察画出的细菌种群数量增长曲线，了解种群数量的指数增长。学生记录种群增长的“J”型曲线形成的原因。学生讨论，得出结论。二、建立种群增长模型（一） 、种群增长的“J”型曲线通过画出的细菌种群数量增长曲线，讲授“J”型曲线，如教材第68页图2-1-4和第69页图2-1-6世界人口的增长曲线说明自然界确实有指数增长的情况。播放澳大利亚野兔泛滥及美国环颈雉数量增长的资料。提出问题：在什么条件下种群会出现“J”型增长曲线？引导学生分析种群增长的“J”型曲线形成的原因。理想环境：食物和空间条件充裕
7、，气候适宜和没有敌害等，即无环境阻力。介绍种群增长的“J”型曲线出现的几种情况。提出问题：教材68页分析讨论题2。引导学生根据建立数学模型的步骤，引导学生根据教材68页分析讨论题2建立拓展学生思考的能力通过具体实例，加深对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量增长的规律。培养学生分析问题解决问题的能力。通过知识迁移，进一步加深对数学模型的理解。学生推导种群增长的一般表达式。学生思考：有哪些因素制约着种群数量的增长？学生基于数学知识绘制坐标图。“J”型曲线的数学模型（是一种指数函数）N t=NO我们知道自然界许多种群起始数量不一定是1，下一代不一定是上一代的2倍，而且繁殖速率要慢得多。引导学生
8、思考问题：从资源和空间上种群增长“J”型曲线能否一直保持下去？给出一组科学家进行细菌培养实验实测的实验数据（见学案表格2） ，引导学生根据实验数据在学案坐标系2画出细菌的种群数量增长曲线并观察曲线形状。讲解由于环境阻力的限制，实际种群数量不可能呈现一直增长下去的趋势，而是达到了一个最大值（K 值）并稳定下来。从资源和空间上思考种群增长问题。学生讨论教材中“思考讨论”题3。学生感悟（二）种群增长的“S”型曲线观察曲线的形状，分析有哪些因素制约着种群数量的增长？学生讨论教材中“思考讨论”题3。由于环境阻力的限制，引导学生从理论上分析“环境阻力”制约下的增长情况-种群增长的“S”型曲线。屏幕展示生态
9、学家高斯的实验，再次深入分析引出 K 值的定义，并交代 K值的意义。讲解 K 值应用的实例。尝试分析“S”型曲线产生的原因用生物学语言解释“S”型曲线（数学模型） 。理解 k 值，并解释和说明实际问题。学生观察教材中澳大 三、种群数量的波动和下降 八、板书设计一、影响种群数量变动的因素1、出生率和死亡率 2、迁入和迁出二、建立种群增长模型（一） 、种群增长的“J”型曲线1、定义2、模型假设3、数学模型公式（二） 、种群增长的“S”型曲线1、定义2、环境容纳量三、种群数量的波动和下降九 .课后反思通过教学实践，本节课值得肯定之处：认真分析新课标与新教材，大胆取舍，合理整编了教材，影响种群数量变动
10、的因素-出生率和死亡率及迁入迁出，交给学生自学，教学重点放在构建种群增长模型。通过播放细菌增殖动图，激发学生学习动机，根据细菌在不同时间数量推测，引导学生根据数学知识建构种群的“J”型增长模型；并引导学生根据给出的真实实验数据建立种群的“S”型增长模型，培养学生提取数据，处理数据和建立简单的数学模型的能力。教学过程符合学生认知规律，注重科学方法的训练。有待改进之处：由于学生利亚塔斯尼岛上的绵羊种群数量的动态波动。讨论影响种群数量波动的因素。提出问题：在自然界中，种群数量是否总能稳定在 k 值？为什么？自然种群的数量变动除了增长外，还有周期性波动、下降等。从多因素思考种群数量的变化总结：引导学生比较“J”型曲线和“S”型曲线的区别和联系。培养学生比较和归纳能力，把握学习方法要旨，巩固所学知识。的数学基础较差，数学模型建构过程耗时较长，导致后面关于“应用”的讨论略显仓促，学生展示的时间较短，语言表达能力训练比较少。
