/index第2節(jié)種群的數(shù)量特征教學(xué)設(shè)計(jì)（第1課時(shí)）一、教學(xué)目標(biāo)1.結(jié)合細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的實(shí)例，學(xué)會(huì)構(gòu)建種群數(shù)量增長(zhǎng)的模型方法，掌握科學(xué)探究的基本流程。2.通過(guò)“J”形和“S”形曲線分析，理解種群數(shù)量變化的影響因素及其內(nèi)在邏輯關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。3.了解種群數(shù)量波動(dòng)和下降的影響因素，認(rèn)同種群研究的重要意義，提升社會(huì)責(zé)任感。二、教學(xué)重難點(diǎn)

1、教學(xué)重點(diǎn)

（1）說(shuō)明建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法；（2）掌握種群數(shù)量變化的“J”型曲線和“S”型曲線。2、教學(xué)難點(diǎn)

建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型

三、教材分析本節(jié)是高中生物選擇性必修2《生物與環(huán)境》中第一單元《種群及其動(dòng)態(tài)》中的第二節(jié)內(nèi)容，課標(biāo)中本部分對(duì)應(yīng)的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：即“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”，屬于能力層面的“模仿”水平和知識(shí)層面的“理解”水平。本節(jié)是在學(xué)習(xí)《種群的基本特征》的基礎(chǔ)上對(duì)種群的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)應(yīng)用生物學(xué)已經(jīng)比較熟悉，但在生物學(xué)中進(jìn)行構(gòu)建數(shù)學(xué)模型還是比較陌生。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)如何構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。

四、教學(xué)步驟1、新課導(dǎo)入課件展示水葫蘆的照片和資料。提問(wèn)：水葫蘆的種群數(shù)量增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)？為什么水葫蘆會(huì)如此迅速增長(zhǎng)？如何防治水葫蘆的增長(zhǎng)？答案：1.水葫蘆迅速繁殖，種群數(shù)量迅速增長(zhǎng)。2.氣候適宜、食物充裕、沒(méi)有天敵。3.人工打撈。教師：為了有效控制某些生物的數(shù)量，我們需要了解種群數(shù)量的變化規(guī)律。這就是我們本節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。2.新課講授（一）探究一：構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法PPT展示“想一想，議一議”。小組討論1：在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制（充裕）的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。時(shí)間12345678數(shù)量248163264128526提問(wèn)：以表格中得到的數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)公式如何表示？用曲線圖表示又如何的？數(shù)學(xué)模型：Nn=2n二者的特點(diǎn)：數(shù)學(xué)方程式：準(zhǔn)確曲線圖：直觀提問(wèn)：t年后種群數(shù)量是多少？學(xué)生：Nt=N0λt教師：N0：種群初始數(shù)量；Nt：t年后種群的數(shù)量；λ：種群每年增長(zhǎng)倍數(shù)；提問(wèn)：種群以倍數(shù)形式增長(zhǎng)的前提條件是什么？學(xué)生：食物、空間資源充裕；氣候適宜；沒(méi)有敵害。教師：數(shù)學(xué)模型是用數(shù)學(xué)形式表示一個(gè)系統(tǒng)或性質(zhì)，例如，分析細(xì)菌種群數(shù)量變化中用到的表格，方程式，曲線圖都是建立的數(shù)學(xué)模型。你能總結(jié)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般步驟嗎？種群的“J”形增長(zhǎng)提問(wèn)：細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)不受限制，呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)，自然界生物種群有類似于細(xì)菌種群這樣的增長(zhǎng)形式的嗎？數(shù)量增長(zhǎng)有什么特征？教師：下面我們來(lái)看兩個(gè)例子。實(shí)例1：澳大利亞野兔遷移到一個(gè)新的環(huán)境后，近一百的時(shí)間從24只增長(zhǎng)到近6億只。實(shí)例2：遷移到某島嶼的環(huán)頸雉的種群個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線。提問(wèn)：分析為什么新遷入的這兩個(gè)種群能夠呈現(xiàn)類似于“J”型增長(zhǎng)的形式增長(zhǎng)？學(xué)生：食物和空間資源充足，氣候適宜，沒(méi)有天敵，沒(méi)有傳染病等。提問(wèn)：你能根據(jù)以上的問(wèn)題及答案，總結(jié)“J”形增長(zhǎng)的定義嗎？學(xué)生：自然界有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長(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(lái)表示，曲線則大致呈“J”形。這種類型的種群增長(zhǎng)稱為“J”形增長(zhǎng)。小組討論2：通過(guò)之前的模擬細(xì)菌實(shí)驗(yàn)和教材中的資料，學(xué)生自主歸納“J”形曲線的產(chǎn)生條件、增長(zhǎng)特點(diǎn)、數(shù)學(xué)模型和適用范圍。產(chǎn)生條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等。增長(zhǎng)特點(diǎn)：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt=N0λt適用范圍：理想條件、沒(méi)有環(huán)境阻力、實(shí)驗(yàn)室條件下、某物種最初遷入一適宜的新環(huán)境時(shí)、外來(lái)物種入侵。教師：以上條件稱作理想條件。假設(shè)在理想條件下種群數(shù)量每年以相同倍數(shù)λ增長(zhǎng)，請(qǐng)同學(xué)們建立種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（數(shù)學(xué)方程式）（N0表示種群的起始數(shù)量，Nt表示t后種群的總數(shù)量）課件展示：辨析種群增長(zhǎng)率和種群增長(zhǎng)速率（三）種群的“S”形增長(zhǎng)小組討論3：高斯在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量，得出下圖所示結(jié)果。時(shí)間1234567數(shù)量5120320375380377375問(wèn)題：用曲線圖表示出來(lái)講解學(xué)習(xí)：環(huán)境容納量總結(jié)：大草履蟲種群數(shù)量的變化曲線類似于字母S，我們將種群的這種增長(zhǎng)形象地稱為“S”型增長(zhǎng)第一段：食物空間資源充足，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢。第二段：食物空間資源充足，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速。第三段：食物消耗，空間不足，生存斗爭(zhēng)加劇，出生率下降，死亡率上升增長(zhǎng)緩慢。D點(diǎn)后：出生率等于死亡率，種群個(gè)體數(shù)量不再增加。達(dá)到環(huán)境所能容納的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，用字母K表示。C點(diǎn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量的K/2提問(wèn)：對(duì)于同一個(gè)種群來(lái)說(shuō)K值是不是恒定不變的？學(xué)生：K值（環(huán)境容納量）不是一成不變的，跟環(huán)境中的資源物質(zhì)有關(guān)，會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化。課件展示：比較“J”型增長(zhǎng)曲線和“S”型增長(zhǎng)曲線教師總結(jié)：“J”型增長(zhǎng)曲線：在理想條件下，沒(méi)有生存斗爭(zhēng)，生物本身存在過(guò)度繁殖的現(xiàn)象?！癝”型增長(zhǎng)曲線：自然條件下，資源空間有限，種群數(shù)量增大，生存斗爭(zhēng)加劇，在生存斗爭(zhēng)中會(huì)淘汰一部分個(gè)體。兩個(gè)曲線圍成的面積就表示在自然選擇下生存斗爭(zhēng)中淘汰的種群個(gè)體數(shù)量。也可表示環(huán)境阻力，如食物有限、空間有限、種內(nèi)斗爭(zhēng)、種間競(jìng)爭(zhēng)、天敵捕食、氣候不適、寄生蟲、傳染病等等。（四）種群數(shù)量的波動(dòng)教師：種群達(dá)到K值后，會(huì)一直維持在K值嗎？課件展示東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)曲線。提問(wèn)：東亞飛蝗種群數(shù)量波動(dòng)的原因可能有哪些？學(xué)生：氣候、食物、天敵、傳染病、認(rèn)為因素等。提問(wèn)：種群數(shù)