高中生物《種群密度及其調(diào)查方法》教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo)：1、正確地解釋種群的概念、種群密度的概念。2、說出種群密度調(diào)查的現(xiàn)實意義。3、了解種群密度調(diào)查的基本方法：逐個計數(shù)法、樣方法、標(biāo)志重捕法。能力目標(biāo)：1、能夠在新情境下正確選擇應(yīng)用逐個計數(shù)法、樣方法、標(biāo)志重捕法分析或解決問題。2、模擬樣方法和標(biāo)志重捕法的過程，嘗試分析調(diào)查過程中減少誤差的方法。情感目標(biāo)：1、關(guān)注種群密度相關(guān)知識在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。2、通過模擬實驗，體驗科學(xué)研究的過程。3、通過問題解決，提高科學(xué)探究能力?！窘虒W(xué)重點】種群的概念、樣方法和標(biāo)志重捕法的原理和操作過程。【教學(xué)難點】進(jìn)行樣方法和標(biāo)志重捕法時減少誤差的方法?！驹O(shè)計思路】本節(jié)為高中生物生態(tài)學(xué)部分學(xué)習(xí)的第一節(jié)，是學(xué)生從細(xì)胞水平到個體水平認(rèn)識生命及生命現(xiàn)象到種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等宏觀層面學(xué)習(xí)生物學(xué)的銜接點。因此，做好知識的銜接是課程引入的關(guān)鍵?？梢赃x擇一個貼近生活實際的例子，讓學(xué)生感受到個體到群體的不同，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)入新的學(xué)習(xí)情境。在對種群概念的理解上，最有效的方法就是進(jìn)行舉例說明，一方面給出范例，另一方面給出錯誤的例子讓學(xué)生辨析，在辨明真?zhèn)蚊}的過程中，掌握種群的概念。對于種群密度的調(diào)查意義，以教師講解為主，通過生產(chǎn)生活中的一些例子，讓學(xué)生體會進(jìn)行種群密度調(diào)查的重要性。樣方法和標(biāo)志重捕法的原理和操作過程是本節(jié)的重點，為了更好地建構(gòu)知識，讓學(xué)生在動手中體會過程，在解決問題中學(xué)會思考和深入理解原理，是最好的方法。設(shè)置一定的情境，讓學(xué)生主動思考，如何進(jìn)行種群密度的調(diào)查。逐個計數(shù)法較為直觀，學(xué)生容易想到，而樣方法和標(biāo)志重捕法的引入則需要通過一定問題的設(shè)置來進(jìn)行。“調(diào)查一片草地上蒲公英的種群密度”就是對逐個計數(shù)的挑戰(zhàn)，學(xué)生需要思考解決的方案，“以部分代表整體”也是容易想到的解決方法。在肯定學(xué)生的問題解決思路后，可以讓學(xué)生通過模擬實驗，體會樣方法的進(jìn)行過程，并且嘗試分析調(diào)查過程中減少誤差的方法，讓學(xué)生在動手中發(fā)現(xiàn)新問題，在思考中鍛煉解決問題的能力。從樣方法到標(biāo)志重捕法的過度，同樣需要設(shè)置一定的矛盾，“調(diào)查一片森林里灰喜鵲的種群密度”的任務(wù)就能讓學(xué)生直觀地感受到樣方法的局限性何在，當(dāng)矛盾出現(xiàn)，再引導(dǎo)學(xué)生探討得出解決方案，即標(biāo)志重捕法。同樣讓學(xué)生通過模擬活動來體會標(biāo)志重捕法的過程，而作為操作難度較大的調(diào)查方法，學(xué)生在活動中會遇到更多的問題，怎樣解決這些問題，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和潛能，及時地組織討論和總結(jié)，能夠深化學(xué)生所學(xué)的知識，并進(jìn)一步內(nèi)化為科學(xué)探究能力的提高?！净顒影才拧磕M樣方法和標(biāo)志重捕法進(jìn)行種群密度調(diào)查【教學(xué)模式】小組合作探究、師生共同解決【課時安排】45分鐘【內(nèi)容要點（板書設(shè)計）】第四章種群第一節(jié)種群的特征數(shù)量特征（一）種群密度1、種群密度的概念2、種群密度調(diào)查的意義3、種群密度調(diào)查的方法逐個計數(shù)法種群密度=種群個體數(shù)量/體積或面積樣方法標(biāo)志重捕法N=M·n/m

【教學(xué)過程】主題時間具體過程設(shè)計意圖引入3’過去的一段時間，我們學(xué)習(xí)了植物和動物對生命活動的調(diào)節(jié)，這些內(nèi)容都是從生物個體的角度來討論的，然而，在地球上，每個“個體”總要生活在一定的“群體”當(dāng)中，當(dāng)我們站在“群體”的角度來看待生命，就會發(fā)現(xiàn)許多新的值得研究的問題。先請大家看一組與人類群體有關(guān)的標(biāo)語：這些標(biāo)語的主題是什么？為什么要實行計劃生育？如果不實行計劃生育會有什么樣的后果？這些問題是我們僅從個體的角度出發(fā)來考慮所無法解決的，因此，從這節(jié)課開始，我們將從更為宏觀的角度，從群體的角度來學(xué)習(xí)生物學(xué)?！叭丝凇?，特指人類的群體，在生物學(xué)研究中，我們還要研究更多的生物群體，所以我們用“種群”這個概念來描述我們所要研究對象。建立從個體到群體的生物學(xué)層次。從思考身邊的問題打開思路，理解為什么要從群體的角度來學(xué)習(xí)生物學(xué)。種群的概念5’閱讀課本63頁導(dǎo)言部分，回答：種群的概念是什么？這個概念有4個要素：一定空間、一定時間、同一物種、個體的集合。（出示圖片：池塘中的各種魚群。）根據(jù)這個概念，我們可以說：一個池塘里的全部鯉魚是一個種群。那我們可以說一個池塘里的某一條鯉魚是一個種群嗎？一個池塘里的全部魚是一個種群嗎？我們還能舉出更多的關(guān)于種群的例子嗎？通過這些例子，大家應(yīng)該都能理解種群的概念了，這是我們學(xué)習(xí)種群這一章所要解決的第一個問題。通過實例辨析，理解種群的概念。通過舉例，掌握種群的概念。種群密度的概念2’既然種群是一個群體的概念，那么它必然有一些區(qū)別于個體的特征，接下來，我們就來研究種群的特征。（展示照片：兩片水域的局部照片。）如果讓你選擇，你愿意選擇哪片水域進(jìn)行捕撈作業(yè)？為什么？生物學(xué)上我們把單位空間或單位面積內(nèi)種群的個體數(shù)量叫做種群密度。種群密度是種群的一個非常重要的數(shù)量特征。種群密度是指：某個種群在單位空間或單位面積內(nèi)的個體數(shù)量。（p65）根據(jù)種群密度的定義，怎么計算種群的密度？種群密度=種群個體數(shù)量/體積或面積。通過實例，理解種群密度的概念及計算公式種群密度調(diào)查的意義3’在生產(chǎn)生活中，其實不僅在捕撈地點的選擇上我們可以依據(jù)種群密度的大小，在確定捕撈時間、捕撈數(shù)量時，我們?nèi)匀话逊N群密度的大小作為重要的參考依據(jù)。此外，在蟲災(zāi)的預(yù)測預(yù)測預(yù)報，以及動物保護(hù)工作中，種群密度的大小也是關(guān)鍵的參考依據(jù)。因此，對種群密度進(jìn)行調(diào)查具有重要的意義。通過實例介紹種群密度調(diào)查的意義。種群密度的調(diào)查方法（樣方法）15’那么我們應(yīng)該怎樣進(jìn)行種群密度的調(diào)查呢？根據(jù)種群密度的定義，要計算種群的密度，首先要統(tǒng)計出種群的個體數(shù)量。那么，怎么統(tǒng)計種群的個體數(shù)量呢？最直接、最準(zhǔn)確的方法是逐個計數(shù)法，通過逐個計數(shù)，統(tǒng)計種群中個體的總數(shù)。例如，我們可以用逐個計數(shù)法統(tǒng)計北京動物園熊貓館里熊貓的數(shù)量。逐個計數(shù)法的優(yōu)點是準(zhǔn)確度高，但是在很多情況下，我們會發(fā)現(xiàn)逐個計數(shù)法存在一些缺點（工作量太大。）這時我們應(yīng)該怎么辦？在對調(diào)查結(jié)果不要求十分精確的情況下，我們可以調(diào)查其中一部分空間的密度，用來估算整個種群的密度。這種方法稱為“樣方法”。我們可以在要調(diào)查的草地上劃定一塊“樣方”，計數(shù)這個樣方里的個體數(shù)量，從而求得這個樣方的密度。下面我們模擬一下樣方法進(jìn)行種群數(shù)量調(diào)查的過程。介紹實驗材料：塑料托盤，代表一片草地，塑料托盤的長和寬分別是32cm和10cm，比例尺1：100，青豆和黃豆代表這片草地上生長的小草和蒲公英。我們要調(diào)查這片草地上蒲公英種群密度。老師給大家提供了小培養(yǎng)皿作為劃定樣方的工具，它的半徑是3cm。大家自己思考怎么用這個小培養(yǎng)皿？在大家動手完成模擬活動的同時，希望大家考慮這樣一個問題：樣方的密度，就等于整個種群的密度嗎？如果不是，你要怎么做才能減小誤差？（活動一：樣方法調(diào)查種群密度）活動討論：活動中有些同學(xué)把黃豆取出來數(shù)，這樣做好嗎？樣方的密度，就等于整個種群的密度嗎？你調(diào)查得出的種群密度是多少？準(zhǔn)確答案是1棵/m2。為什么同學(xué)的結(jié)果有的誤差大有的誤差小？我們怎么減小誤差？活動小結(jié)：樣方法最重要的是做到“隨機(jī)”和“多次”，通常我們可以用五點取樣法或者等距取樣法來進(jìn)行隨機(jī)取樣，然后取平均值。逐個計數(shù)法學(xué)生一般能夠想到。設(shè)置矛盾，啟發(fā)學(xué)生思考解決問題的辦法，引出樣方法。模擬活動的設(shè)計留白，讓學(xué)生參與到設(shè)計活動中來。帶著問題進(jìn)行活動，活動的目的性更強(qiáng)性。讓學(xué)生交流活動中獲得的經(jīng)驗。及時小結(jié)，強(qiáng)化知識點。種群密度調(diào)查方法（標(biāo)志重捕法）17’現(xiàn)在老師有一個問題：所有的種群密度我們都可以用樣方法來進(jìn)行調(diào)查么？（展示蘑菇種群集群分布的照片——只有被調(diào)查的對象分布得比較均勻的時候才能用樣方法。）（展示灰喜鵲種群的照片——只有被調(diào)查的對象位置相對固定的時候才能用樣方法。）如果我們想調(diào)查這片樹林里灰喜鵲的種群密度，怎么解決這個困難呢？這時候，我們可以采用“標(biāo)志重捕法”來調(diào)查種群的密度。標(biāo)志重捕法的具體操作過程是：從被調(diào)查的種群中隨機(jī)捕獲一部分個體，做上一定的標(biāo)記，如讓鳥類帶上金屬或塑料環(huán)志，再放回原來的環(huán)境中，經(jīng)過一段時間，使被標(biāo)記的個體在整個種群中均勻分布，然后進(jìn)行重捕，統(tǒng)計重捕到的動物中被標(biāo)記的比例，這個比例應(yīng)該與整個種群中被標(biāo)記的個體比例是近似的。因此我們可以通過這個比例估算整個種群的個體數(shù)。例如：種群的個體數(shù)量為N，若第一次捕獲M=30只，均帶上環(huán)志，當(dāng)這30只個體在整個種群中均勻分布后，進(jìn)行重捕，捕獲n=24只，發(fā)現(xiàn)其中帶環(huán)志的有m=6只，由此可知，N=24×30/6=120。我們可以用剛才使用過的材料來模擬標(biāo)志重捕法進(jìn)行種群數(shù)量調(diào)查的過程。此時，塑料托盤模擬一片樹林，長、寬、高分別為32cm、19cm、5cm，青豆模擬樹林里的灰喜鵲，黃豆模擬其他鳥類。操作時要由一名同學(xué)晃動托盤，模擬動物的運(yùn)動，另外的同學(xué)從中進(jìn)行捕捉；捕捉到的個體要記號筆做好標(biāo)記后，再放回托盤，混合均勻后再進(jìn)行重捕，重捕時同樣要模擬動物的運(yùn)動?；顒拥倪^程中，請大家思考幾個問題：問題1：進(jìn)行重捕之前為什么要混合均勻？問題2：模擬過程中需要記錄哪些數(shù)據(jù)？種群的個體數(shù)N的計算公式？問題3：怎樣減小誤差？（活動二：標(biāo)記重捕法調(diào)查種群密度）活動討論：1、進(jìn)行重捕之前為什么要混合均勻？2、模擬過程中需要記錄哪些數(shù)據(jù)？3、你調(diào)查得出的種群密度是多少？準(zhǔn)確答案是0.2只/m3。有的小組的答案似乎更接近一些，跟大家分享一下你們的經(jīng)驗吧，你們是怎樣減小誤差的？活動小結(jié)：在標(biāo)志重捕法的實踐過程中，我們同樣要盡量做到隨機(jī)取樣，避免加入主觀因素。還可以通過多次重捕的方式，多次取樣，取平均值。這樣我們能夠得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。這個灰喜鵲種群的密度調(diào)查是我們在實驗室的條件下進(jìn)行的模擬，在整個模擬的過程中，種群的數(shù)量幾乎是不發(fā)生變化的。但在實地的調(diào)查活動中，我們往往會遇到更為復(fù)雜的情況，比如在調(diào)查的過程中，可能有一些個體死亡、有一些個體出生、有一些個體離開這個區(qū)域，又有一些個體進(jìn)入這個區(qū)域，如果這些因素使得種群數(shù)量發(fā)生較大的變動，那么標(biāo)志重捕法就不適用了。因此，不論是樣方法，還是標(biāo)志重捕法，都有一定的使用范圍，在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，還有很多種群密度調(diào)查的方法，這只是其中經(jīng)常使用的兩種。設(shè)置新矛盾，理解樣方法的使用有一定條件。同時引出標(biāo)志重捕法（預(yù)計此處學(xué)生遇到瓶頸，靈活處理，可以學(xué)生發(fā)表意見，也可以教師講授）。結(jié)合敘述性講授和舉例說明，讓學(xué)生理解標(biāo)志重捕法的原理。交代注意事項。布置模擬活動過程中的思考題。讓學(xué)生交流活動中獲得的經(jīng)驗。及時小結(jié)，強(qiáng)化知識點。結(jié)束語：1、理解實驗室模擬與實地調(diào)查存在差異；2、理解調(diào)查方法不止這兩種；3、為下節(jié)課種群的出生率、死亡率、遷出率、遷入率對種群密度的影響做鋪墊。

【附：探究活動記錄設(shè)計】一、模擬樣方法進(jìn)行種群密度的調(diào)查實驗材料：黃豆模擬蒲公英，青豆模擬草地上其他植物托盤模擬一片草地，長32cm，寬19cm，取樣工具培養(yǎng)皿半徑3cm（注：π取3.14，比例尺為1:100）實驗過程：取樣次數(shù)樣方中的個體數(shù)量平均值123樣方的面積____________樣方的密度________樣方中的個體數(shù)量__________二、模擬標(biāo)志重捕法進(jìn)行種群密度的調(diào)查實驗材料：托盤模擬一片森林，長32cm，寬19cm，高5cm，比例尺為1：100黃豆模擬灰喜鵲，青豆模擬森林里的其他鳥類實驗過程：設(shè)種群的個體數(shù)量為N，第一次捕獲并標(biāo)記M只，重捕數(shù)量為n，其中被標(biāo)記的數(shù)量為m。則計算公式為：_________________________第一次捕捉的個體M重捕次數(shù)重捕到的個體數(shù)目n重捕中被標(biāo)記的個體數(shù)目m種群個體數(shù)量N平均值123種群分布的空間體積____________樣方的密度________種群的個體數(shù)量__________

【課后反思】整體而言，這節(jié)課進(jìn)行地較為順利、流暢。預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)都能夠較好的達(dá)成。課堂中與學(xué)生的交流、互動能夠有效地進(jìn)行。反思這節(jié)課的成功與不足，以下幾點經(jīng)驗我希望與大家分享。1、舉例：不僅是教師的呈現(xiàn)，更應(yīng)有學(xué)生的主動參與。對于種群概念的理解，雖然是一個簡單的問題，但是要讓學(xué)生牢固地掌握，就需要一些方法，示例、錯例辨析用于教師的講授之中，而在講授時候讓學(xué)生自己舉例說明就是很重要的檢驗學(xué)生是否切實掌握知識的方式，同時，師生間的交流能夠發(fā)現(xiàn)問題，及時得到解決。2、問題串：逐步深入的矛盾設(shè)置，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在介紹種群密度調(diào)查的方法時，問題串的設(shè)置，矛盾的呈現(xiàn)的確很好地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也充分呈現(xiàn)了逐個計數(shù)法、樣方法和標(biāo)志重捕法這些方法間的區(qū)別和聯(lián)系，應(yīng)該說，這是比較成功的設(shè)計思路。3、模擬：動手之中體會科學(xué)精神。對于進(jìn)行樣方法的模擬實驗，學(xué)生動手的熱情很高，因為這一方法是自己想出來的，都急于檢驗這一方法的實效性，同時，也希望通過自己的實驗結(jié)果與“標(biāo)準(zhǔn)答案”的一致來證明自己的動手能力強(qiáng)。正是在這些因素的驅(qū)動下，學(xué)生完成得很認(rèn)真，并且在進(jìn)行中很注意思考。例如，對于教師提出的“在調(diào)查過程中，我們應(yīng)該盡量不影響調(diào)查對象的生存狀態(tài)”，不少學(xué)生能想到“模擬的是植物的密度調(diào)查，因此調(diào)查對象是不能移動的”，因此，模擬用的豆子是不能取出托盤計數(shù)的，有些學(xué)生甚至考慮到更多的細(xì)節(jié)，不用培養(yǎng)皿扣壓，而只是輕輕倒置在豆子上面，進(jìn)一步減少了對調(diào)查對象的干擾。在標(biāo)志重捕法的模擬實驗過程中，學(xué)生遇到了一些操作上的問題，這些問題，有些是事先預(yù)設(shè)的，有些則是意料之外的“生成性”問題，但不論預(yù)設(shè)或生成，都是教師在課堂上應(yīng)該充分利用和開發(fā)的資源，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究的能力、情感都是有幫助的。例如，有的學(xué)生在捕捉樣本時用培養(yǎng)皿“扣”住對象，但發(fā)現(xiàn)難以取出計數(shù)，于是他們自己更改了取樣方式，用“撈”的方法來捕捉對象；又如，有學(xué)生在進(jìn)行標(biāo)記時，由于標(biāo)記的樣本過小，重捕時僅能捕捉到一兩個標(biāo)記過的個體，甚至重捕不到標(biāo)記過的個體；再如，有的學(xué)生由于粗心大意，使得模擬用的豆子撒落，造成了較大的誤差；等等。他們所面對的這些問題，在單純的講授方法的教學(xué)中是難以體會到的，只有此時他們才能感受到，進(jìn)行科學(xué)研究，不僅僅是利用書面的原理，在進(jìn)行實地研究的時候，還要考慮到很多操作的細(xì)節(jié)，很多客觀的影響因素，這些都是需要摸索進(jìn)行、經(jīng)驗積累的。而當(dāng)他們對這些問題進(jìn)行思考并拿出一定的解決方案時，問題的解決能力又得到了很好的鍛煉。4、深入探索：學(xué)生能力的提高與情感的培養(yǎng)。對于學(xué)生在模擬過程中遇到的問題，除了讓他們自行解決之外，教師的引導(dǎo)和引申也是十分重要的。在標(biāo)志重捕法的模擬實驗中，學(xué)生遇到的問題較多，在課堂的指定時間內(nèi)基本都沒有計算得出種群密度的結(jié)果。但這并不意味著模擬活動不成功，而恰恰體現(xiàn)了模擬活動的價值：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。問題的發(fā)現(xiàn)，是學(xué)生認(rèn)知的深入過程，在這節(jié)課中，教師需要把學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行一定的提高。例如，第一次標(biāo)記樣本過小導(dǎo)致難以重捕的問題，就充分說明了，實地調(diào)查過程會出現(xiàn)的問題往往在我們的理論分析中沒有體現(xiàn)，理論計算中第一次捕獲的個體數(shù)對最后結(jié)果沒有影響。又如，豆子撒落的問題，在實地調(diào)查中對應(yīng)于調(diào)查對象的“逃逸”（或者遷出、或者死亡），這就說明了在科學(xué)研究過