種群數(shù)量的變化——教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)

1、說明建構(gòu)種群增長模型的方法。2、會用“J”型、“S”型增長曲線解釋種群數(shù)量的變化。能力目標(biāo)

建立用數(shù)學(xué)模型解釋生物現(xiàn)象的思想，初步學(xué)會使用數(shù)學(xué)模型解釋生物現(xiàn)象。情感態(tài)度和價值觀

培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響，深刻認(rèn)識人與自然和諧發(fā)展的重要意義，樹立人與自然的可持續(xù)發(fā)展的觀念。二、教學(xué)重難點教學(xué)重點

構(gòu)建種群增長的數(shù)學(xué)模型、用“J”型、“S”型增長曲線的特點解釋生物現(xiàn)象教學(xué)難點

用“J”型、“S”型增長曲線的特點解釋生物現(xiàn)象三、教學(xué)方法講授法、小組討論法四、教學(xué)過程新課導(dǎo)入師：【展示】PPT播放兩張圖片：密密麻麻的水葫蘆、瀕危物種大熊貓。以上兩張圖片與我們今天要講的種群數(shù)量的變化密切相關(guān)，如何有效地控制水葫蘆的瘋長？如何更好的保護(hù)大熊貓？帶著這些問題我們來共同學(xué)習(xí)《種群數(shù)量的變化》。自主學(xué)習(xí)師：首先，請大家自主研習(xí)【問題探討】：在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代。請你算出一個細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時間（單位為min）的數(shù)量，填入下表。時間（min）20406080100120140160180數(shù)量（個）

推導(dǎo)出細(xì)菌增長的計算公式：2n（n代表“代”）學(xué)生行為：獨立思考、計算，并把結(jié)果填在表格里讓學(xué)生總結(jié)一下構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的過程師：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，然后以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的種群增長曲線。（在學(xué)生計算數(shù)據(jù)的同時將模型構(gòu)建的過程滲入他們的思維中）

以上兩種形式相比，我們可以看出數(shù)學(xué)表達(dá)式能夠準(zhǔn)確地表示細(xì)菌種群的數(shù)量變，曲線圖能夠清晰、直觀地描述細(xì)菌種群數(shù)量變化趨勢。合作探究師：上述數(shù)學(xué)表達(dá)式的前提是理想條件下，意味著該種群生活在的食物、空間充裕，沒有敵害、氣候適宜等一系列好的環(huán)境，那么現(xiàn)實生活中有相似的情況嗎？學(xué)生：有，1859年一位英國人帶來24只野兔到澳大利亞定居，一個世紀(jì)以后，這24只野兔的后代竟達(dá)到了6億只以上；美國的環(huán)頸雉在1937——1942年期間種群數(shù)量的增長曲線。師：（小結(jié)）通過上述兩個實例可以看出，自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間在橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型，我們稱為種群增長的“J”型曲線。學(xué)生：分組討論5min。討論的問題如下：若某種群數(shù)量增長符合右圖曲線需滿足哪些條件？在這些條件下種群有什么增長特點？2．該類曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？請嘗試?yán)L出種群數(shù)量Nt隨t的變化曲線圖？3.上述曲線中種群增長率會改變嗎？師：讓學(xué)生分組展示討論的結(jié)果，重點講解：學(xué)生建構(gòu)的種群增長的數(shù)學(xué)方程式即Nt=No*λt，解釋各個字母代表的含義。

曲線的增長率變化，引導(dǎo)學(xué)生列舉“J”型增長的例子，并思考，“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？學(xué)生：回答不能持續(xù)增長的原因師：【展示】生態(tài)學(xué)家高斯及其大草履蟲種群數(shù)量增長曲線實驗圖片高斯曾做過培養(yǎng)大草履蟲實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量，經(jīng)過反復(fù)實驗得到了剛才的曲線圖。師：（小結(jié)）自然界的資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭就會加劇，以該種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會使種群的出生率降低，死亡率增高。當(dāng)死亡率增加到與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。像這樣，經(jīng)過一定時間增長后趨于穩(wěn)定的曲線，我們稱為種群增長的“S”型曲線。學(xué)生合作探討：

1.種群經(jīng)過一定時間的增長后，呈“S”型曲線的原因是什么？并畫出“S”型曲線。2.“S”型曲線具有怎樣的增長特點？3.“S”型曲線的增長速率如何變化？并畫出其增長速率曲線。4.如何理解K值的前提條件“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”？請舉例說明5.從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)采取什么措施？師：讓學(xué)生分組展示討論的結(jié)果，重點講解：K值、增長速率的變化曲線，對于珍惜動物的保護(hù)以及有害動物的防治，完成例題1、例題2師：自然界中，種群的數(shù)量會穩(wěn)定在K值嗎？學(xué)生：引起種群數(shù)量波動的因素很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等不利因素，有時種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。師：同學(xué)們，我們研究種群數(shù)量的變化，目的在于為生產(chǎn)、生活實踐提供理論指導(dǎo)。【討論】①

你能提出一些保護(hù)東北虎、大熊貓等瀕危動物的措施嗎？學(xué)生：建立自然保護(hù)區(qū)，增加K值；禁止人類捕殺等。②

面對一些害蟲，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？學(xué)生：破壞生存環(huán)境，降低K值；及時發(fā)現(xiàn)及時消滅等。師：同學(xué)們說的非常好，現(xiàn)在，隨著人口的增長，科技水平的提高，人類活動范圍的擴(kuò)大，人類活動對自然界種群數(shù)量變化的影響越來越大，有時甚至成為決定性的因素。例如，2007年8月，英國皇家學(xué)會發(fā)表中、美、英、得、日、瑞士六國科學(xué)家的“2006長江豚類考察”報告指出：專家們認(rèn)為白鰭豚已經(jīng)滅絕。研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素，對于有害動物的防治、野生生物資源的保護(hù)和利用，以及瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)，都有著重要意義。,總結(jié)：1.

K值的應(yīng)用：野生生物資源的保護(hù)：有害動物的防治：合理確定載牧量：2.K/2值的應(yīng)用：a.資源的開發(fā)與利用：b.有害生物防治：課堂總結(jié)1、

課后練習(xí),建構(gòu)種群增長模型的方法——數(shù)學(xué)表達(dá)式、曲線圖法2、“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的比較比較項目“J”型增長曲線“S”型增長曲線前提條件環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限種群增長率保持穩(wěn)定隨種群密度上升而下降有無K值無有當(dāng)堂檢測學(xué)案上的習(xí)題課后作業(yè)配套練習(xí)

種群數(shù)量的變化——學(xué)情分析從能力的方面說，此時的學(xué)生已經(jīng)具備相對較強(qiáng)的探究、分析、解決問題的能力，具有一定的生物科學(xué)素養(yǎng)。從知識方面說，高二的學(xué)生已經(jīng)具有與數(shù)學(xué)建模相關(guān)的數(shù)學(xué)知識儲備，學(xué)生的生活體驗也足以理解種群數(shù)量變化。所以，這堂課的學(xué)習(xí)，是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將種群數(shù)量變化的生物學(xué)問題歸結(jié)成數(shù)學(xué)問題，進(jìn)而應(yīng)用建模成果去解決身邊的環(huán)境問題。種群數(shù)量的變化——效果分析教學(xué)結(jié)果有效達(dá)成課堂上不僅氣氛活躍，學(xué)生也能積極主動地參與學(xué)習(xí)的全過程并在學(xué)習(xí)方法上有一定收獲。不僅如此，大多數(shù)學(xué)生能在課堂上正確掌握知識，并能運用本節(jié)課所學(xué)的知識解決簡單的實際問題，達(dá)到了教師預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。種群數(shù)量的變化——教材分析“種群數(shù)量的變化”位于高中生物人教版必修Ⅲ第四章第二節(jié)，它是第一節(jié)“種群的特征”的延續(xù)。種群數(shù)量的變化直接影響種群的密度，同時從食物鏈或食物網(wǎng)的角度來分析，某種生物種群數(shù)量的改變，也會很大程度地影響到某些群落甚至某些生物圈中其他生物種群數(shù)量的變化，因此，本節(jié)內(nèi)容不僅在本章中具有承上啟下的作用，對于人與自然的可持續(xù)發(fā)展及生物和環(huán)境的和諧發(fā)展具有極其重要的指導(dǎo)作用。新課程標(biāo)準(zhǔn)對本節(jié)的規(guī)定是“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動”，依據(jù)此規(guī)定我確定了本節(jié)內(nèi)容的重點有兩個：引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用生物數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和對“J”型、“S”型增長曲線的分析及實際應(yīng)用。數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)過程正是學(xué)生思考分析生物現(xiàn)象的過程，學(xué)生通過細(xì)菌種群數(shù)量變化描述方法的探討，在腦海中即滲透了模型構(gòu)建的過程；大自然的生物不會像“問題探討”中的細(xì)菌那樣無節(jié)制的繁殖，它會受到環(huán)境阻力而呈“S”型曲線增長，及時分析“J”型、“S”型增長曲線特點，能夠拯救瀕危物種、降低外來物種對本地物種的侵害、保護(hù)野生生物資源等，是生態(tài)保護(hù)的風(fēng)向標(biāo)，因此，分析總結(jié)“J”型、“S”型增長曲線產(chǎn)生的條件、自身特點和應(yīng)用是本節(jié)課的重點也是難點。“知識成就文明”，種群數(shù)量的變化除了增長外，還存在波動和下降等其他形式，本節(jié)最后分析了影響種群數(shù)量變化的各種因素，意在培養(yǎng)學(xué)生“愛護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)”的意識，要學(xué)生愛惜生物資源，關(guān)注資源的利用，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。種群數(shù)量的變化——評測練習(xí)1．一塊面包上有一個霉菌，如果在其他條件都適宜的情況下，其數(shù)量變化在一天內(nèi)最可能的是()A．“J”型曲線增長B．“S”型曲線增長C．“J”型或“S”型曲線增長D．無規(guī)律增長2．用酵母菌釀酒，其發(fā)酵階段的主要工藝為：加料(糖化后的米漿)一接種(主要是酵母菌)一通氣培養(yǎng)一密封發(fā)酵。下圖表示從接種到密封前這一階段酵母菌種群個體數(shù)量的變化，其中正確的是()3．為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上() A．種群數(shù)量相對穩(wěn)定

B．種群數(shù)量最大

C．種群增長速率最大

D．環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大4.下圖所示為某一經(jīng)濟(jì)動物種群遷人一個適宜的環(huán)境后的增長曲線圖，請回答：(1)圖中表示種群數(shù)量最大的一點是______。(2)圖中表示種群增長速度最快的一點是______________。(3)該種群的增長速度由緩慢到逐漸加快是在遷入______________年后開始的，環(huán)境阻力增長是遷入第______________年后開始的。(4)既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受破壞，應(yīng)使該動物種群的數(shù)量保持在圖中______________點所代表的水平上。種群數(shù)量的變化——課后反思生物學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)。本節(jié)課以建構(gòu)數(shù)學(xué)模型為主線，以細(xì)菌繁殖為例，啟發(fā)學(xué)生用數(shù)學(xué)表達(dá)式法和曲線圖法構(gòu)建出該種群的增長模型，然后用澳大利亞野兔和美國環(huán)頸雉兩個事例支撐構(gòu)建模型過程的正確性，得到建構(gòu)模型的一般步驟：觀察研究對象，提出問題——提出合理的假設(shè)——根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)——通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正。在細(xì)菌實例的基礎(chǔ)上，我又以生態(tài)學(xué)家高斯培養(yǎng)大草履蟲為例，讓學(xué)生嘗試分析“S”型增長曲線圖，如““S”增長曲線與“J”型增長曲線有什么不同呢？“S”增長曲線產(chǎn)生的條件是什么？如何理解K值？”然后總結(jié)對比“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的不同點?！袄碚撌菍嵺`的基礎(chǔ)”，學(xué)生學(xué)習(xí)了這兩種增長曲線后要能對現(xiàn)實現(xiàn)象進(jìn)行解釋和解決，所以我提出兩個問題：你能提出一些保護(hù)東北虎、大熊貓等瀕危動物的措施嗎？面對一些害蟲，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？自然界中的種群數(shù)量不是一直上升的，它也會下降和波動，由此我提出了“引起種群數(shù)量波動的因素有哪些？人類活動對種群數(shù)量變化有什么影響？”，讓學(xué)生看到生物數(shù)量在大量地銳減，人類活動嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，這樣學(xué)生勢必會聯(lián)想到環(huán)保的重要性，在日常生活中會從小事做起，關(guān)注資源的利用，關(guān)注環(huán)境的變化，關(guān)注人類活動，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計符合新課程理念的標(biāo)準(zhǔn)要求，過渡時遵循高二學(xué)生的思維特點層層深入，有的放矢，將學(xué)生一步一步地帶入了課堂中，充分挖掘了學(xué)生的主動性，體現(xiàn)了“學(xué)生為主，教師為輔”的思想；不足之處就是未能及時關(guān)注后進(jìn)生，這是我今后努力的方向。種群數(shù)量的變化——課標(biāo)分析課標(biāo)對本課的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變化。基于學(xué)生的實際情況，根據(jù)我對課標(biāo)的理解，我從知識、能力、情感態(tài)度與價值觀三個維度