教學設計-生長素的發(fā)現(xiàn).doc

生物教研組主題活動（公開課）活動主題植物生長素的發(fā)現(xiàn)活動時間參加人員主題活動目的（或意義）解決學校和教師所面臨的突出問題，促進學校的發(fā)展和教師的專業(yè)化成長?？朔殬I(yè)倦怠感，激發(fā)教師熱愛學生的積極性，增強教師對學生成長的快樂感、幸福感，和教師的研究意識。新課程強調(diào)面向全體學生，在課堂教學中因重點關注以上方面。 活 動 內(nèi) 容理論學習（附材料）主題發(fā)言由 負責實施。（具體材料見附件）教學設計由 負責撰寫； 組織修改。（具體材料見附件）教學實施由 負責實施。（具體材料見附件）教學反思由 負責撰寫。（具體材料見附件）評課實錄其他材料(如相片)植物生長素的發(fā)現(xiàn)教學設計一、教材分析本課的內(nèi)容是人教版生物必修3第3章第1節(jié)，本課題的參考課時為1課時。主要內(nèi)容包括：植物生長素的發(fā)現(xiàn)；生長素的產(chǎn)生、分布和運輸。植物激素調(diào)節(jié)一章是必修3植物個體水平的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)內(nèi)容，揭示了植物體維持穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)方式激素調(diào)節(jié)的原理和應用知識，與第1、2章內(nèi)容并列共同組成生物有機體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)知識體系。植物生長素的發(fā)現(xiàn)一節(jié)作為本章開篇一節(jié)層層深入揭示了植物向光性這一生命現(xiàn)象是在生長素調(diào)節(jié)作用下產(chǎn)生的個體適應性，隨著生長素的發(fā)現(xiàn)學生認識到植物激素的存在，并初步了解生長素作用促進生長，這也為繼續(xù)探索第二、三節(jié)生長素的其他生理作用及激素應用奠定基礎，本節(jié)內(nèi)容起著承上啟下的作用。這一節(jié)內(nèi)容其中“生長素的發(fā)現(xiàn)過程” 隱含的科學研究的方法與過程，在整個必修課本中處于相當重要的地位，也是培養(yǎng)學生科學研究能力的很好的載體，更是歷年高考的熱點。二、教學目標1知識目標：概述生長素的發(fā)現(xiàn)過程。 說明植物向光生長的原因。生長素的產(chǎn)生、運輸和分布。2能力目標：體驗發(fā)現(xiàn)生長素的過程和方法。初步學會科學探究實驗的設計方法。訓練嚴密的邏輯思維能力，觀察能力，養(yǎng)成良好的生物學素養(yǎng)。3情感目標：利用生長素發(fā)現(xiàn)過程進行科學發(fā)展史教育，學生關注生活現(xiàn)象，體驗科學發(fā)現(xiàn)之美，形成積極探索、勇于進取的求知精神和追求真理的良好意志品質(zhì)。4重點及分析：生長素發(fā)現(xiàn)過程是本節(jié)課的重點。在科學研究與發(fā)現(xiàn)的歷史過程中，不斷發(fā)生著觀察（包括實驗觀察）、根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)問題并提出問題、根據(jù)分析提出假說和對假說的求證活動。課文中所介紹的生長素發(fā)現(xiàn)歷史中的三個實驗，完整地再現(xiàn)了一個假說的提出和求證過程，是對學生進行科學史教育的極好素材。同時也是學生體會科學研究的實驗方法以及嚴謹?shù)乃季S邏輯過程。5難點及分析： 生長素發(fā)現(xiàn)的實驗設計，及科學實驗設計的嚴謹性分析是本節(jié)的教學難點。在探索胚芽鞘向光生長的過程中，以科學的嚴密的邏輯思維引導學生層層設疑、合作探究設計實驗來解決。這個能力對于學生來說有難度也有挑戰(zhàn)性，運用科學方法：假說-演繹法解決這個教學難。初步學會遵守實驗設計中的單一變量原則和對照原則，學會分析實驗設計，得出相應結論，訓練邏輯思維的嚴密性。生長素的產(chǎn)生、運輸和分布。學生對芽、頂端分生組織、形成層、形態(tài)學上端等缺乏感性認識，通過圖片展示加深印象，感悟形象思維到抽象思維的轉換。三、教法分析1、設計理念通過創(chuàng)設情景，培養(yǎng)學生自主合作探究意識，通過引導生生交流、師生評價，獲取知識?！皠?chuàng)設情境現(xiàn)象 發(fā)現(xiàn)提出問題合作探究/合作發(fā)現(xiàn)釋疑歸納反饋應用”為施教方法，完成目標。2、主要教法：a達爾文實驗 回顧科學的研究方法發(fā)現(xiàn)問題提出假說設計實驗驗證假說得出結論，以此為思路展開教學，生生合作制定探究方案、預測結果、得出結論，突出知識線索對向光性的可能原因的推測，同時教師引導歸納實驗設計方法和要點。b詹森、拜爾、溫特實驗知識上以問題引導閱讀合作討論突破為線索，方法上遷移達爾文實驗設計方法判斷詹森實驗的巧妙之處，補充對照實驗，對比拜爾實驗和達爾文實驗領悟單側光引發(fā)向光生長原因c生長素的產(chǎn)生、運輸、分布以幻燈片展示圖片、識圖、填圖牽引閱讀興趣、抽象知識形象化，理解應用知識。四、學法分析1、學情分析知識基礎：有“向光性”生活體驗、一定實驗設計能力，初步了解了“假說-演繹”的科學探究方法。學習能力：感性思維能力強、抽象理性思維能力弱、個體間學習能力參次不齊、語言組織能力弱、學習過程易受非智力因素影響。針對策略：創(chuàng)設情境引領探究或自主閱讀，把學生的感性認識進一步上升到理性認識，注重訓練學生科學設計實驗方法、通過生生間、師生間評價提升學習能力，通過科學發(fā)現(xiàn)過程揭示向光性原因并構建起生長素產(chǎn)生運輸、分布知識體系，學會活學活用，獨立解決與本節(jié)內(nèi)容有關的實際問題。2、學法指導創(chuàng)設情境、引領探究；分析比較法、小組討論法等。在本節(jié)課里，先結合素材講解設計和觀察實驗的思路和要點，然后再由學生自行設計實驗、參與討論，充分發(fā)揮學生的想象力。通過以學生為主體的討論，開放學生思維，從而達到培養(yǎng)學生的科學研究能力、知識的遷移能力，促進學生的創(chuàng)新能力、強化學生的科學素養(yǎng)。植物生長素的發(fā)現(xiàn)教學實施I、導入【直觀展示、激情置疑】導課：春色滿園關不住， ？ 設問：1、這是植物生活中的什么現(xiàn)象？2、環(huán)境中哪種刺激引發(fā)了紅杏出墻 ？3、紅杏出墻對它的生活有什么益處 ？“紅杏”為什么會向光生長，在這個過程中植物體是怎樣調(diào)節(jié)的？讓我們一起探索“生長素的發(fā)現(xiàn)”。II、新課（一）、生長素的發(fā)現(xiàn)過程1、達爾文實驗首先介紹科學的研究方法：發(fā)現(xiàn)問題提出假說設計實驗驗證假說得出結論。設計意圖：指導探究學習思路【學生活動: 用科學方法探究植物生長具有向光性】生活發(fā)現(xiàn)：受到單側光照射時金絲雀虉草的胚芽鞘會向光彎曲生長提出假說： 向光性與胚芽鞘尖端有關 感光部位在胚芽鞘尖端 彎曲生長部位在胚芽鞘尖端以下 單側光作用下胚芽鞘背光側比向光側生長快驗證假說：你能設計實驗驗證你的假說嗎？寫出主要實驗步驟，并預測實驗結果。（下列實驗材料根據(jù)需要供你選擇） 材料：胚芽鞘若干、單側光源、刀片、不透光錫箔、記號筆教師指導：分別指導4個小組學生合作探究組內(nèi)交流完善實驗方案。 小結：實驗設計中要注意的問題 實驗材料的選擇；自變量的設置及可操作性； 因變量的預期及測量方法； 無關變量的控制； 對照實驗的設置和原則?；顒右唬禾骄肯蚬庑耘c尖端有關方案1組2組處理單側光照，切除尖端單側光照，不切除尖端結果不生長向光彎曲生長結論向光彎曲與尖端有關活動二：探究感光部位在尖端方案1組2組處理單側光照，用錫箔紙遮住胚芽鞘尖端單側光照，用錫箔紙遮住胚芽鞘尖端下部結果直立生長彎向光源生長結論感光部位在胚芽鞘尖端活動三：探究彎曲生長部位在尖端下部方案尖端尖端下部處理由尖端向下劃線由尖端向下劃線結果尖端線連續(xù)下部線斷續(xù)結論彎曲生長部位在胚芽鞘尖端下部活動四：單側光作用下背光側比向光側生長快方案背光側向光側處理由尖端向下劃線由尖端向下劃線結果背光側尖端下部劃線斷續(xù)片段多向光側尖端下部劃線斷續(xù)片段少結論單側光照下背光側比向光側生長快設問：根據(jù)這些實驗結論，你怎樣解釋胚芽鞘生長具有向光性？結論：單側光照射時尖端產(chǎn)生某種刺激，這種刺激傳遞到下部，會造成背光面比向光面生長快, 因而出現(xiàn)向光性彎曲。過渡語：這種刺激是什么呢？2、詹森 拜爾 溫特實驗推測：尖端產(chǎn)生刺激引起下部彎曲生長，這種刺激一定能傳遞到尖端下部?！咀灾鲗W習、突破重難】閱讀教材內(nèi)容P47 3-8段、回答問題：設計意圖：學生能通過閱讀理解教材內(nèi)容，同時可遷移、發(fā)散由達爾文實驗學習中形成的實驗設計方法。說詹森實驗的巧妙之處，你怎樣設計對照試驗？拜爾怎樣解釋胚芽鞘彎曲生長的原因？對比達爾文向光性試驗想一想該實驗為什么在黑暗條件下進行？你能否用該實驗得到的啟示來解釋單側光引起彎曲生長的原因？溫特是怎樣找到這種刺激的？他為什么把這種物質(zhì)命名為生長素？學生閱讀思考交流各自認識、互補完善、教師指導規(guī)范學生小結。教師精講：分布多生長快,分布少生長慢；背光側分布多生長快, 向光側分布少生長慢 胚芽鞘向光生長是由于單側光照射,使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生的某種刺激在尖端下部分布不均導致胚芽鞘彎向光源生長。教師簡介：生長素的發(fā)現(xiàn)與提取，強調(diào)其化學本質(zhì)。 設問：除生長素外，植物體還有哪些激素？它們共同特點如何？幻燈片展示：赤霉素、乙烯、細胞分裂素的共同特點：由植物體內(nèi)產(chǎn)生能從產(chǎn)生部位運送到作用部位對植物的生長發(fā)育有顯著影響過渡語：生長素的產(chǎn)生部位、運輸特點和分布部位怎樣？（二）、生長素的產(chǎn)生、運輸和分布教師展示植物圖片，學生識圖并思考生長素的相關問題。設計意圖：學生對芽、頂端分生組織、形成層、形態(tài)學上端等缺乏感性認識，展示圖片加深印象，訓練抽象思維能力。 1、合成部位：2、運輸方向：在圖中處找出合成生長素的部位在圖中恰當位置標出形態(tài)學上端運輸特點：用箭頭標出生長素運輸方向3分布在圖中標出生長素分布部位規(guī)律：生長素分布在 部位【生生互動交流、補充完善】小結：討論：你能否從生長素的產(chǎn)生、運輸和分布三個環(huán)節(jié)解釋胚芽鞘向光生長的原因？（三）、技能訓練：評價實驗設計和結論教師強調(diào)實驗結果是非常重要的證據(jù)，實驗的設計、從實驗結果推導出結論，邏輯要非常嚴密才能有說服力。學生閱讀實驗及結論。根據(jù)達爾文實驗的實驗設計討論：、這個實驗的設計是否嚴密？2、從實驗結果到結論之間的邏輯推理是否嚴謹？3、如果要驗證上述結論是否正確，應該對實驗方案如何改進？學生討論回答：1.不嚴密，沒有考慮將胚芽鞘倒過來放置時的情況。2、結論不嚴謹。沒有實驗證明生長素不能從形態(tài)學下端運輸?shù)叫螒B(tài)學上端。3、應該增加一組胚芽鞘形態(tài)學上端朝下的實驗，以研究生長素能不能從形態(tài)學下端運輸?shù)叫螒B(tài)學上端。III、小結：以板書內(nèi)容師生共同總結IV、習題：課后習題的基礎題意圖：知識的應用，強化所學知識V、作業(yè)：練習冊相關習題運用本節(jié)學過的知識，回家設計培養(yǎng)一盆造型獨特的花卉帶到學校展覽。板書設計第四章 生命活動的調(diào)節(jié) 第一節(jié) 植物的激素調(diào)節(jié)一、向性運動1.概念2.意義二、植物向光性產(chǎn)生的機理實驗一：向光性的產(chǎn)生與單側光有關實驗二： 胚芽鞘的尖端感光實驗三：胚芽鞘的尖端與生長有關實驗四： 胚芽鞘的尖端產(chǎn)生促進生長的物質(zhì)實驗五：物質(zhì)A的分布不均造成彎曲生長科學研究的基本步驟發(fā)現(xiàn)問題提出假設實驗驗證 （對照原則） （單變量原則）得出結論最后，利用多媒體課件展示板書的另一部分 實驗編號胚芽鞘情況光照情況實驗現(xiàn)象尖端處理狀況其他處理1完整無均勻光照直立生長2完整無單側光彎曲生長3完整尖端套不透光小帽單側光直立生長4完整尖端以下套不透光小筒單側光彎曲生長5切去尖端無均勻光照不生長6切去尖端無單側光不彎曲、不生長7切去尖端瓊脂塊覆蓋切口無光照不彎曲、不生長8切去尖端接觸過尖端的瓊脂塊覆蓋切口無光照直立生長9切去尖端接觸過尖端的瓊脂小塊置于切口一側無光照彎曲生長下載： 植物生長素的發(fā)現(xiàn)教學反思 植物的激素調(diào)節(jié)這節(jié)內(nèi)容的重點是生長素的發(fā)現(xiàn)及生長素的作用和應用。而生長素的發(fā)現(xiàn)涵蓋了生物學許多實驗設計過程，如設計過程的嚴密邏輯思維、現(xiàn)象的觀察、結果的分析及結論的確定方面。學好該內(nèi)容有利于培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)、探索、鉆研能力及素質(zhì)，也是高考命題的熱點之一。尤其是2009年實驗設計題在所有的高考題中出現(xiàn)，說明對這一能力的培養(yǎng)的重視程度。同時也為后面學習生長素的生理作用及應用打好基礎。 本課主要運用了“假說-演繹”法進行實驗的探究，通過生生合作，教師指導制定探究方案，體驗了科學探究的實驗方法及過程，同時訓練了嚴密的思維能力，提高了學生的生物素養(yǎng)。在教學中還鍛煉了學生的自主學習能力，有助于學生能力的提高。這些都體現(xiàn)了新課程標準的特點。但是學生的實驗設計能力較弱，在教學過程中會出現(xiàn)設計時間長的問題，同時也會出現(xiàn)生生討論效率低的情況，在今后的教學中應加強對學生學習方面的指導，提高學生的學習效率?；诖?，對“生長素的發(fā)現(xiàn)”部分設計了如下教學過程，以層層推進、逐步深入的方法，使生長素的發(fā)現(xiàn)過程由淺入深、分別比較的方式展現(xiàn)在學生面前。不僅使學生獲得了科學的邏輯思維方法，同時也使他們得到了正確的科學探究方法。學生記憶深刻，理解透徹，獲得了很好的效果，培養(yǎng)了科學探究實驗設計能力。具體做法如下：對于生長素的發(fā)現(xiàn)過程，設計了如下幾組對比試驗，采用不同的方法處理，對所產(chǎn)生的現(xiàn)象進行對比而得出結論。以層層推進的方式，給學生們一個辯證邏輯的科學思維方法。從而培養(yǎng)學生的各種能力。所設六組實驗如下：1植物的向光性試驗：11說明：具有尖端的胚芽鞘在單側光下培養(yǎng)，胚芽鞘彎向生長。如下圖（一）所示（以下圖示均用Flash投影片展現(xiàn)）12現(xiàn)象：胚芽鞘彎向光源生長。13結果說明：（由學生思考回答）單側光可引起胚芽鞘彎曲生長。2生長對比試驗：21說明：同樣長短的胚芽鞘A、B、C,切去B、C的尖端，B上放置曾放置過胚芽鞘尖端的瓊脂塊，C上放置空白瓊脂塊，如下圖（二）所示：22現(xiàn)象： A、B正常生長，C停止生長23結果說明：（由學生思考回答）胚芽鞘的生長是由于具有尖端；且尖端可能產(chǎn)生某種物質(zhì)，引起鞘的生長。3單側彎曲試驗：31說明：（同2、1）只是B、C的瓊脂塊放在鞘的一側。投影圖如（三）所示：32現(xiàn)象：A正常生，B彎向放置瓊脂塊相對的一側，C無變化。33結果說明：（由學生思考回答）尖端確實能產(chǎn)生某種物質(zhì)，這種物質(zhì)傳遞到瓊脂中又從瓊脂中傳到胚芽鞘，引起鞘的彎曲。4光刺激部位實驗：41說明：A不變，B的尖端套一不透光的小帽，C的尖端下面一段套一不透光的小套，投影如下（四）所示：42現(xiàn)象：A、C正常生長，B不生長。43結果分析：（由學生思考回答）尖端在在光的刺激下，會產(chǎn)生某種物質(zhì)，引起胚芽鞘的生長。5生長部位實驗：51說明：A不變，B的尖端、C的尖端下面一段用彩筆間隔標記，投影圖如下（五）所示：52現(xiàn)象：B的標記線間的距離未發(fā)生多大變化， C的標記線間的距離增大。53結果分析：（由學生思考回答）胚芽鞘生長部位應該在胚芽鞘尖端下面一段。6激素運輸實驗：61說明：A不變，B用不透氣、不透光、不透水的云母片把尖端和尖端下面一段完全隔離，C隔絕一半，投影如圖（六）所示：62現(xiàn)象：A正常生長，B停止生長，C向插云母片的一邊生長。63結果分析：（由學生思考回答）尖端產(chǎn)生某種物質(zhì)，運送到下端，引起下端的生長。通過以上分析過程再總結說明胚芽鞘的尖端在光的刺激下確實能產(chǎn)生某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從上端運送到下面一段，引起下面一段的生長。然后說明經(jīng)化學分析證明這種物質(zhì)為吲哚乙酸(IAA)，取名生長素。通過以上層層遞進式分析，不僅使學生在學習的基礎知識方面有所知，而且在思維能力、思維方式、科學探究方法及在實踐應用方面均有所長進，為學習上的創(chuàng)新及能力的提高奠定基礎。使學生學后印象深刻。收益頗多，若將這一過程用真正的實驗過程顯示，或用電腦課件動態(tài)演示，那么會收到更為滿意的效果。生物教研組主題活動（公開課）活動主題種群數(shù)量的變化活動時間參加人員主題活動目的（或意義）在教學過程中根據(jù)學生實際情況進行教學。教學的深度和廣度要適合學生的知識水平和接受能力。依照不同對象的具體情況，充分考慮，采取不同的方法，探究和掌握學生心理的個別差異，從學生實際出發(fā)，區(qū)別對待，使不同類型的學生都學有所得、各得其所。使每個學生都能生動活潑、主動健康地發(fā)展。 活 動 內(nèi) 容理論學習（附材料）主題發(fā)言由 負責實施。（具體材料見附件）教學設計由 負責撰寫； 組織修改。（具體材料見附件）教學實施由 負責實施。（具體材料見附件）教學反思由 負責撰寫。（具體材料見附件）評課實錄其他材料(如相片)第二節(jié)種群數(shù)量的變化教學設計一、教學目標：1 知識目標： 解釋種群數(shù)量增長的一般規(guī)律。 說明建構種群數(shù)量增長數(shù)學模型的方法。2 能力目標： 通過各種形式的活動，嘗試建構種群數(shù)量增長的數(shù)學模型。 運用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實際問題。3 情感態(tài)度與價值觀目標： 認同數(shù)學模型在科學研究中的應用。 參與瀕危生物保護措施與生物入侵防范措施的討論，關注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。二、指導思想：1.教材分析：高中生物課程標準對這節(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內(nèi)容標準，即“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(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。其中，建立數(shù)學模型的方法是必修三模塊科學方法教育的重中之重，由于探究活動周期較長，安排在知識性內(nèi)容之后。2.學情分析：學生們在本章的第一節(jié)已經(jīng)習得了種群的概念，了解了種群的特征，尤其是各種數(shù)量特征，在此基礎上過渡到種群數(shù)量變化的學習順理成章。學生們在數(shù)學課上學習過指數(shù)函數(shù)的表達式和坐標圖的繪制，這為本節(jié)課數(shù)學模型的構建奠定了基礎。但是我校為郊區(qū)二類校，所以學生們知識基礎相對薄弱，所以在建構數(shù)學模型時不可以操之過急。3.教學條件分析：“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”這一探究活動所需時間在7天左右，需要馬鈴薯培養(yǎng)基、酵母菌菌種，以及恒溫培養(yǎng)箱、血球計數(shù)板和高壓蒸汽滅菌設備。受實驗設備、教學時間所限，我將此實驗調(diào)整為生物興趣小組在課前完成實驗，然后由小組成員在課堂上進行匯報。4.教學指導思想及理論依據(jù)：本節(jié)課體現(xiàn)了探究性教學的理念：用興趣小組的實驗結果牽引出本節(jié)課的主題，同時激發(fā)學生的學習動機；各種科學研究實例都不直接呈現(xiàn)結論而是引導學生開展討論分析；學生在環(huán)環(huán)相扣的任務中逐漸建構起種群增長模型，最終運用所學的知識來解釋興趣小組的實驗結果。模型構建法是新課程、新教材中提出的新的科學方法，而數(shù)學模型又是是高中階段模型構建法的難點。本節(jié)課遵循建構主義的理論，在學生已有的數(shù)學基礎上，重新建構新的知識建構揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型。三、教學重點與難點：1.教學重點： 嘗試建構種群增長的數(shù)學模型； 根據(jù)建構的數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化。2.教學難點：建構種群增長的數(shù)學模型。四、教學手段：1.多媒體課件2.探究實驗器材及成果：血球計數(shù)板、酵母菌培養(yǎng)液、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的坐標圖、實驗照片等五、教學過程：1 流程圖： 第二節(jié)種群數(shù)量的變化教學實施教學階段教師活動學生活動設置意圖導入1 引導學生回憶：影響種群密度的種群數(shù)量特征有哪些？2 講述：正是由于諸多因素的影響，使得種群密度不是一成不變的，那么變化中是否蘊藏著規(guī)律呢？我們興趣小組的同學開展了探究實驗。請他們?yōu)榇蠹疫M行介紹。3 講述：興趣小組的同學花了好幾天的功夫得到了這樣的結果，雖然不能解釋其中的原因，卻為我們提出了一個很好的問題。酵母菌種群為什么會出現(xiàn)這樣的變化呢？這就是我們今天這節(jié)課要來學習的問題：種群數(shù)量的變化。（板書“第二節(jié) 種群數(shù)量的變化”）請大家打開學案，完成興趣小組實驗部分的相關內(nèi)容。1 回憶并說出：影響種群密度的數(shù)量特征。2 興趣小組同學介紹實驗材料、實驗工具和實驗結果。3其他同學聆聽、觀察與思考，最后填充學案。通過興趣小組的探究實驗展示，激發(fā)學生的學習動機，引出課題教學階段教師活動學生活動設置意圖構建種群增長的數(shù)學模型（一） “J”型曲線的構建資料1 大腸桿菌1 提問：科學家很早就對種群數(shù)量變化這個問題產(chǎn)生了興趣。我們知道實驗材料的選擇很關鍵，請問，什么樣的材料適合研究數(shù)量變化呢？2 介紹：的確，繁殖快決定了細菌成為科學家的首選，其中大腸桿菌由于結構簡單、分布廣泛所以也成了最常用的科研材料之一。除此以外，大腸桿菌的繁殖方式也很簡單，就是一分為二、二分為四的分裂生殖。3 提問：（任務1）科學家做了一個這樣的實驗，把1個大腸桿菌放在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下進行培養(yǎng)，隨著時間的推移，得到如下數(shù)據(jù)。請仔細觀察數(shù)據(jù)，你能得出怎樣的結論？時間（min）細菌數(shù)量（個）202404608801610032120641401281602561805124 播放視頻并講述：大家都能認同在這種情況下，大腸桿菌每20min分裂一次，繁殖一代了嗎？如果你還不相信，請仔細觀察這段在顯微鏡下拍攝的視頻。你所看到的1秒鐘相當于實際的1分鐘，很快這個起始數(shù)量為2的大腸桿菌種群就擴大到鋪滿了整個視野。為什么會這么快呢？5 提問：（任務2）剛才興趣小組的同學使用坐標圖表述了酵母菌種群數(shù)量的變化趨勢，咱們是不是也可以試著為這群起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群來繪制一幅坐標圖呢？下面就請大家在學案上完成任務2。注意，你需要使用表格中所有的數(shù)據(jù)。（學生板圖大腸桿菌種群增長坐標圖）6 點評： 對學生在黑板上建構的坐標圖進行點評，引導學生達成共識。7 提問： 從圖中我們可以看到種群數(shù)量呈現(xiàn)出什么變化趨勢？8 講述：我們運用坐標圖這種數(shù)學方法描述了種群數(shù)量變化這樣一個生物學問題，所以就把這種坐標圖稱為一種數(shù)學模型。大家都聽說過航模，那是一種模擬飛機等物體的物理模型；而今天我們認識了數(shù)學模型。事實上，數(shù)學模型在大家的其他學科中也有應用。比如物理中的各種公式就是另外一種形式的數(shù)學模型，它們是表達式。9 提問：（任務3） 坐標圖這種數(shù)學模型最大的優(yōu)點是什么？可是如果我要問你，經(jīng)過30代以后這群大腸桿菌種群的數(shù)量是多少，你能從圖上一眼找到答案嗎？顯然，我們得求助于其他數(shù)學模型了，最好的辦法就是找一個更加具有通用性的表達式了。因此，接下來就請大家列出，這個起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群，繁殖t代后的種群數(shù)量Nt的表達式。（學生板書大腸桿菌種群增長表達式）10 點評：對學生列出的表達式進行點評，引導全體學生達成共識。11 講述：其實，咱們剛才構建的這個表達式還必須符合這樣一個前提，那就是隨著種群數(shù)量的增加，不考慮個體間相互抑制的作用。所以我們得到這個數(shù)學模型需要建立在這樣一種假設的基礎上，即種群增長不受種群密度的制約。而咱們構建的表達式是否正確還需要經(jīng)過實驗的驗證，比如就過30代后數(shù)數(shù)看到底有多少大腸桿菌，然后與我們通過表達式計算的結果進行比較。匹配說明模型無誤，不匹配則需要對模型進行修訂。而咱們構建的表達式是否正確還需要經(jīng)過實驗的驗證，比如就過30代后數(shù)數(shù)看到底有多少大腸桿菌，然后與我們通過表達式計算的結果進行比較。匹配說明模型無誤，不匹配則需要對模型進行修訂。12 小結：通過剛才的幾個任務我們認識了數(shù)學模型，其實就是指用數(shù)學形式來描述問題。它的構建則一般需要經(jīng)歷“已知、假設、表達、檢驗”這樣四個基本步驟。這樣咱們就建構了種群數(shù)量增長的數(shù)學模型。（板書“一、建構種群數(shù)量增長的數(shù)學模型”）13 提問：（任務4）我們知道自然界許多種群起始數(shù)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。那么怎么建構它們的種群數(shù)量增長模型呢？這里給大家這樣一個種群，在食物、空間充足的前提下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍。已知該種群的起始數(shù)量為N0，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量。請大家嘗試建構這個種群的增長模型，使用表達式的形式。（學生板圖種群增長的一般表達式）15 講述： 我們也可以嘗試建構坐標圖這種數(shù)學模型，根據(jù)表達式可以想象得到它也應該呈現(xiàn)出指數(shù)增長的趨勢。只是注意將起始數(shù)量變?yōu)镹0就行。1 說出選擇實驗材料的標準，列舉可能的實驗材料。2 觀察表格數(shù)據(jù)，得出結論。3 觀看視頻，對快速增長建立感性認識。4 將表格中數(shù)據(jù)轉化為坐標圖。5 認識數(shù)學模型。6將表格中數(shù)據(jù)轉化為表達式。7 認同建構數(shù)學模型的一般過程。8 建構一般種群的數(shù)量增長模型。1 滲透科研選材的重要性及使學生明確以大腸桿菌作為研究對象的原因。2 改編教材中資料呈現(xiàn)形式，從科學研究的角度出發(fā)，引導學生分析數(shù)據(jù)得出結論。3 通過視頻使學生對快速增長建立直觀而整體的印象。4 通過不同形式的數(shù)學模型轉換，幫助學生認識各種數(shù)學模型的優(yōu)缺點，同時體會數(shù)學建模的一般過程。5 通過遷移訓練，鞏固對數(shù)學模型的理解，同時加深對指數(shù)增長的理解。（一） “J”型曲線的構建資料2 草履蟲1 介紹：（任務5） 下面給大家介紹科學家利用另外一種材料進行的研究。這是什么？草履蟲和細菌一樣是單細胞生物，分裂生殖，給它們提供足夠的空間并不斷更換培養(yǎng)液，請大家預測這個草履蟲種群的數(shù)量變化趨勢，并解釋理由。2 講述：（任務6）實際是不是這樣呢？這是科學家獲得的實驗數(shù)據(jù)，轉化為坐標圖的數(shù)學模型，得到這樣的圖像。很顯然，呈現(xiàn)出和前面幾個例子一樣的不斷增長的趨勢。通過剛才的分析，我們認識到在食物、空間充足、條件適宜的情況下，種群會出現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。大家觀察這種曲線外形類似什么英文字母？所以我們將它稱為“J”型曲線。這種曲線只在近乎理想的條件下才會出現(xiàn)。下面請大家和我一起在坐標圖中畫出“J”型曲線。注意：橫縱坐標，標上條件。（板圖“J”型曲線）3 提問： 大家設想一下，我們現(xiàn)實生活中有沒有哪種生物會一直呈現(xiàn)“J”型增長呢？事實上，最簡單的起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群如果一直按照指數(shù)增長下去，只需3天就足夠鋪滿我們整個地球。所以在現(xiàn)實條件下“J”型增長絕對不會是常態(tài)，那又會是怎樣的變化趨勢呢？1 聆聽介紹，預測種群數(shù)量變化趨勢2 觀察圖片，達成共識。3 繪制“J”型曲線。4 聆聽與思考。1 通過草履蟲實例，考察學生獲取信息能力和對“J”型增長規(guī)律的掌握情況。同時為后面分析高斯實驗做好鋪墊。2 通過逆向思維，引導學生關注現(xiàn)實條件。（二） “S”型曲線的構建資料3 高斯的草履蟲實驗1 介紹：（任務7） 這是生態(tài)學家高斯利用草履蟲完成的實驗。他在05mL培養(yǎng)液中放入5只草履蟲開始進行培養(yǎng)、計數(shù)，最終得到這樣一幅圖像。請觀察，與咱們剛才的草履蟲實驗結果有何差異？2 講述：我們觀察到種群數(shù)量沒有呈現(xiàn)一直增長下去的趨勢，而是達到了一個最大值并穩(wěn)定下來。當然前提必須是環(huán)境條件不破壞。高斯通過數(shù)據(jù)分析，得出這個最大值是375只。也就是在這種條件下，05mL培養(yǎng)液最多能夠容納375只草履蟲。推而廣之，在現(xiàn)實條件下，其他生物種群數(shù)量是不是也會出現(xiàn)這樣一個最大值呢？科學家陸陸續(xù)續(xù)做了許多實驗，充分證明許多種群在實驗培養(yǎng)條件下，都呈現(xiàn)出這種變化趨勢。生物學上就把這種在環(huán)境條件不破壞的情況下，一定空間所能維持的種群最大數(shù)量稱為K值，也叫環(huán)境容納量。3 提問：大家觀察這種曲線像什么英文字母呢？4 提問：（任務8） 我們認識了現(xiàn)實條件下，種群會呈現(xiàn)出“S”型增長。如果現(xiàn)在給你一個種群，我們已知它在理想條件下的“J”型曲線，就是剛才大家畫的這樣。請大家在同一個坐標系中畫出現(xiàn)實條件下它的種群數(shù)量變化曲線。（學生板圖“S”型曲線）5 點評：對學生繪制的“S”型曲線進行點評，引導全班學生達成共識。6 提問：兩條曲線間的差異是什么原因造成的？（教師板圖“環(huán)境阻力”）1 聆聽與觀察圖片，比較分析，說出結果。2 認識K值，明確其定義。3 認識“S”型曲線。4 繪制坐標圖。5明確“S”型曲線與“J”型曲線的差異。1 通過呈現(xiàn)實驗結果，引導學生觀察得出結論。2 利用替換與遷移的方式，使學生認識K值并明確其定義。 通過繪制坐標圖，考察學生對“S”型曲線的理解情況，及時發(fā)現(xiàn)知識盲點。4 結合坐標圖分析曲線間差異，便于學生理解“環(huán)境阻力”。（二） “S”型曲線的構建生物興趣小組實驗結果分析1 提問：（任務9）通過剛才的學習，咱們再來看看生物興趣小組的實驗結果，大家能夠給出解釋了嗎？ 2 在學生分析的基礎上進行補充提問： 如：大致呈現(xiàn)出什么樣的變化趨勢呢？ 有沒有K值？一直維持K值嗎？為什么，可能原因是？3 講述： 具體的原因需要經(jīng)過進一步的實驗來求證了。如果你對這個實驗感興趣，可以在課下和興趣小組的同學以及我進一步探討。1 解釋興趣小組實驗結果。2 嘗試分析造成這種結果的原因。1 應用本節(jié)課所學知識，分析實驗結果，解決開篇的疑問。2 考察學生對本節(jié)課知識的掌握情況。 3 為學有余力同學開展后需研究提供機會。（二） “S”型曲線的構建資料4 高斯的草履蟲實驗1 提問：同一個種群，它的K值大小會改變嗎？2 提問：（任務10）科學家設計了這樣一個實驗：將植物乳桿菌分別放在182、35和40下進行培養(yǎng)，其他條件相同且適宜。結果繪制出這樣三條曲線。請問，呈現(xiàn)什么樣的變化規(guī)律？K值一樣嗎？為什么？根據(jù)這個實驗你能得出什么結論？3 提問：溫度只是一個例子，事實上改變培養(yǎng)液體積、生存空間等等因素，都會使種群的K值發(fā)生改變，因此K值受到環(huán)境條件的影響。如果在坐標圖里表示的話，大家試想一下，曲線會發(fā)生怎樣的改變呢？4 提問： 曲線會上下移動。但是大家注意，上移時與“J”型曲線接近，卻無法超越，為什么呢？1 思考2 觀察圖片，聆聽介紹，分析實驗結果，得出結論。3 說明環(huán)境條件改變時，“S”型曲線的移動情況。 1 展示實例，使學生深入理解環(huán)境阻力對種群增長，尤其是K值的影響。2 為后面分析“提高K值，拯救瀕危生物”做知識鋪墊。種群數(shù)量增長模型的應用拯救瀕危生物，防治有害生物1 講述并提問：事實上許多自然種群數(shù)量也都呈現(xiàn)出“S”型變化規(guī)律。比如人見人愛的國寶大熊貓。我們都知道現(xiàn)在大熊貓主要分布在我國四川、陜西南部?？墒强茖W家通過考古發(fā)現(xiàn)大熊貓化石分布范圍很廣，在我們北京都曾出現(xiàn)過。為什么它們的數(shù)量出現(xiàn)銳減？2 提問：從根本上來說我們應該從什么方面著手開展保護呢？3 介紹：許多生物和大熊貓有著相似的遭遇。比如我們大興有個麋鹿苑，這種俗稱四不像的生物一度在野外絕跡；這是鯨魚，每年由許多鯨魚喪生在人類的手上；而更危險的是白鰭豚，它們曾經(jīng)生活在我國長江流域，可是2006年科學家通過野外考察發(fā)現(xiàn)沒有找到一只野生的白鰭豚。面對著這么多亟待拯救的瀕危生物，我們能做什么呢？降低環(huán)境阻力，提高K值。4 出示老鼠圖片，提問：如果是這樣的生物呢？我們都知道“老鼠過街、人人喊打”。在有些地方，它們的確達到了成災的地步。怎樣控制這些有害生物呢？那就是增大環(huán)境阻力，降低K值。5 講述： 所以我們可以利用今天學習的種群數(shù)量增長知識，來進行瀕危生物的保護和有害生物的防治。（板書“二、應用”）1 觀察圖片，思考原因，說出對策。2 聆聽介紹，達成共識。3 知識遷移，說出對策。1 通過背景信息介紹，豐富教材資源，引導學生關注瀕危生物保護。2 訓練知識遷移能力。防范生物入侵1 介紹并提問：現(xiàn)實條件下有沒有可能短期出現(xiàn)“J”型增長呢？請看這個例子。這是1937年將環(huán)頸雉這種鳥引入到美國某島嶼后5年間種群數(shù)量變化的曲線圖，可以看出它呈現(xiàn)明顯的“J”型增長。為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？2 介紹：環(huán)頸雉生殖能力還不算太強大，可如果換成了這些生物移入一個新的環(huán)境，大家看看出現(xiàn)了怎樣的后果？這是水葫蘆，作為豬飼料引入我國，結果在池塘中迅速蔓延，泛濫成災。這是澳大利亞的野兔，19世紀初被英國人帶去24只，一個世紀后發(fā)展到6億多只，大量啃食草皮，造成水土嚴重流失。這是近年在我國十分猖獗的美國白蛾，幼蟲大量啃食枝葉，對樹木造成嚴重危害。這些外來物種在新環(huán)境中由于缺少天敵、食物和生存空間豐富，呈現(xiàn)近似“J”型增長，我們將其稱為生物入侵。3 提問：為了控制生物入侵，大家想想應該怎么辦呢？4 介紹：給它們制造環(huán)境阻力，改變“J”型增長趨勢。1 觀察圖片，思考原因。2 認識生物入侵。3 思考控制生物入