1、名校名 推薦種群數(shù)量的變化教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)1 知識目標(biāo)：說出建構(gòu)種群數(shù)量增長數(shù)學(xué)模型的方法步驟。解釋種群數(shù)量增長（“ J”型曲線、“ S”型曲線）的一般規(guī)律。2 能力目標(biāo)：通過細(xì)菌的種群數(shù)量的推導(dǎo)公式活動，嘗試建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型。3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：認(rèn)同數(shù)學(xué)模型在科學(xué)研究中的應(yīng)用。二、教材分析在課程標(biāo)準(zhǔn)中對本節(jié)內(nèi)容有如下說明：嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動。高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)對這節(jié)的描述出現(xiàn)在必修三穩(wěn)態(tài)與環(huán)境模塊、第四部分種群和群落的第二項(xiàng)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，即“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動”，屬于能力層面的“模仿”水平和知識層面的“理解”水平。在活動建議里則提出“探究培養(yǎng)液中

2、酵母種群數(shù)量的動態(tài)變化”。人教版教材中這節(jié)的內(nèi)容包括三方面：一是建構(gòu)種群增長模型的方法；二是種群數(shù)量的變化情況；三是探究活動培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。三、學(xué)生情況學(xué)生們在本章的第一節(jié)已經(jīng)習(xí)得了種群的概念， 了解了種群的特征， 尤其是各種數(shù)量特征， 在此基礎(chǔ)上過渡到種群數(shù)量變化的學(xué)習(xí)。學(xué)生們在數(shù)學(xué)課上學(xué)習(xí)過指數(shù)函數(shù)的表達(dá)式和坐標(biāo)圖的繪制，這為本節(jié)課數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。四、教學(xué)指導(dǎo)思想及理論依據(jù)模型構(gòu)建法是新課程、新教材中提出的新的科學(xué)方法，而數(shù)學(xué)模型又是高中階段模型構(gòu)建法的難點(diǎn)。本節(jié)課遵循建構(gòu)主義的理論， 在學(xué)生已有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上， 重新建構(gòu)新的知識建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。五、設(shè)計

3、思路本節(jié)內(nèi)容用2 課時教授，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，先對課時內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，將探究實(shí)驗(yàn)放在第1課時，并組織實(shí)驗(yàn)小組開展進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于第2 課時。設(shè)計的線索是：按“觀察、提問作出假設(shè)數(shù)學(xué)表達(dá)檢驗(yàn)、修正”的建立數(shù)學(xué)模型的方法。整體教學(xué)思路是：1、在建構(gòu)細(xì)菌種群增長“ J”型曲線模型后，歸納建立數(shù)學(xué)模型的方法。將兩種數(shù)學(xué)表達(dá)方式（方程式和曲線）整合在步驟三中，提高課堂效率。2、學(xué)會建立數(shù)學(xué)模型的方法后，做鞏固練習(xí)。并運(yùn)用此方法嘗試構(gòu)建“S”型曲線模型的方程式。3、將兩種曲線進(jìn)行對比。提高生物的理科思維。六、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1、嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型；2、根據(jù)建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化

4、。七、具體實(shí)施流程（一）通過建構(gòu)細(xì)菌種群增長“J”型曲線模型，歸納建立數(shù)學(xué)模型的方法教師行為學(xué)生活動從種群的特征出生率、死亡率影響種群數(shù)量的變化和必修一學(xué)過的同學(xué)聆聽、觀察與思考。物理等模型的建構(gòu) 引入 。建立公式： Nn n講述： 細(xì)菌繁殖與種群數(shù)量的變化。（ n 為代數(shù)）觀察：細(xì)菌每 20 分鐘就通過分裂繁殖一代。完成學(xué)案直角坐標(biāo)曲提問： 180 分鐘后， 由 1 個（起始數(shù)量） 細(xì)菌分裂形成多少個細(xì)菌？細(xì)菌種群數(shù)量的計算公式如何？假設(shè)：營養(yǎng)和生存空間沒有限制；種群增長倍數(shù)保持不變。介紹： 兩種數(shù)學(xué)模型表現(xiàn)形式：數(shù)學(xué)方程式、曲線圖。1名校名 推薦讓學(xué)生完成種群的增長曲線時間（ min）20

5、40 6080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個）248163264128256512提問： 曲線圖有什么局限性？呈現(xiàn)表格：時間（小時）01234細(xì)菌數(shù)量（個）21612810248192提問： 如果進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)量如下表，問t 小時后，細(xì)菌的數(shù)量是多少？該公式應(yīng)如何修正？啟發(fā)學(xué)生歸納方法。為倍數(shù)，推導(dǎo)： N N設(shè) N 為起始數(shù)量 ,001N2 N 1檢驗(yàn)、修正：t0t0 8）N N（ N 2，補(bǔ)充 “ J”型曲線的實(shí)例a：實(shí)驗(yàn)室。 b：種群剛遷入適宜的新環(huán)境時。特點(diǎn)： 增長倍數(shù)保持不變。補(bǔ)充說明：“ J”型曲線是平滑的，實(shí)際的種群數(shù)量會有一些偏差。曲線只能反映種群大致的變化。補(bǔ)充練

6、習(xí)題。東方田鼠喜野外環(huán)境。2007 年以來， 在洞庭湖區(qū)400 多萬畝湖洲地中的已經(jīng)生活著約20 億只東方田鼠。鼠繁殖能力很強(qiáng)，在最初的一個月內(nèi)，種群數(shù)量每天增加1.47 。假設(shè)東方田鼠種群遷入初期為3000 只，則第30 天該種群的數(shù)量為：_ 只（用公式表示，不必計算具體結(jié)果）。過渡：能一起持續(xù)下去嗎？增長倍數(shù)能保持不變嗎？酵母菌與細(xì)菌都是單細(xì)胞的個體，有類似的增長。線。思考回答：不夠精確。修正為：tNt N 0（ N0 2, 8）構(gòu)建了種群增長的“ J” 型增長的數(shù)學(xué)模型， 也總結(jié)歸納了建立數(shù)學(xué)模型的方法。觀察、問題作出假設(shè)數(shù)學(xué)表達(dá)檢驗(yàn)、修正（二）按數(shù)學(xué)模型的方法步驟，構(gòu)建“S”型曲線的方

7、程式教師行為學(xué)生活動介紹： 葡萄糖液體培養(yǎng)基，28、 180 r/min條件下震蕩培養(yǎng)的酵母菌思考并回答種群數(shù)量變化曲線2名校名 推薦科學(xué)家的酵母菌 數(shù) ：培養(yǎng)空 ： 100mL。起始數(shù)量： N0 =0.1X107 個/mL時間 (h)0481216202428統(tǒng)計值0.10.30.91.83.64.96.66.6增 倍數(shù)33221.31.31按數(shù)學(xué)模型的方法步 ，構(gòu)建“S”型曲 的方程式： 察 象，提出 ：作出假 ：假 開始 ，種群以倍數(shù)2 增加。假 種群增 倍數(shù)隨著種群密度上升而逐 地按比例地下降。個體數(shù)增加 （1， 2， 3， 4 K）增 倍數(shù) 減（2 1/K ，2-2/K ，2-3/K

8、2-K/K. ）。數(shù)學(xué)表達(dá)用 Excel 子表格的形式，呈 構(gòu)建的數(shù)學(xué)方程式。 、修正。 斯 方程： 察 象：在 1mL空 中，酵母菌每天增 倍數(shù)下降。當(dāng)數(shù)量達(dá)到 6.6 ，種群 于 定。提出 ： 什么它的增 倍數(shù)不斷下降？作出假 ：假 開始 ， 種群以指數(shù)形式增加。 數(shù)學(xué)表達(dá)呈 學(xué)生 的酵母菌種群數(shù)量 化曲 。 學(xué)生 比與科學(xué)家所做的曲 的送差 。引出 N0 “ S”型曲 的影響。引出兩條曲 的 比。（三）“ J”型曲 和“ S”型曲 的比 教 行 利用表格， 從 生的條件、 增 倍數(shù)、 增 率增 速率 （增 速度，即斜率），有無 境容 量（ K ）等方面比 兩種曲 。（四）研究種群數(shù)量 化的意 教 行 ： 防治有害 物；保 野生生物 源等。種群的數(shù)量控制在 境容 量的一半， 即 K/2 ，種群增 速度最快，可提供的 源數(shù)量也最多，且又不影響 源的再生。學(xué)生 。思考差 。學(xué)生活 同學(xué)聆聽、 察與思考，最后填充學(xué)案。 明確“ S”型曲 與 “ J”型曲 的差異。學(xué)生活 同學(xué)聆聽、最后填充學(xué)案。 束 ： 沒有任何一種曲