《種群的數量變化》教學設計

1、種群的數量變化教學設計陽江學校 王春梅【教材分析】“種群的數量變化”是普通高中課程標準實驗教科書必修三穩(wěn)態(tài)與環(huán)境第四章第2節(jié)的內容，是在學生了解了種群這個生命系統(tǒng)層次特征的基礎上，進一步認識種群的發(fā)展變化規(guī)律。本節(jié)內容分為三個部分：1、建構種群增長模型的方法；2、種群數量的變化情況，包括種群增長的“J”型曲線、種群增長的“S”型曲線、種群數量的波動和下降；3、探究實驗“培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化”。其中建構種群增長模型的方法是本次科學方法教學的重點。【設計思路】本次教學從教材提供的“問題探討”入手，要求學生通過觀察實驗數據總結規(guī)律，來完成問題，并完成P66表格，劃出細菌種群的增長曲線，讓學生

2、認識到生物現(xiàn)象和規(guī)律是可以用數學語言表達出來的，引出“建構種群增長模型的方法”，并指明細菌的這種增長曲線是在理想條件下才可能會出現(xiàn)的，通過列舉事實引到“J型增長的數學模型”和“S型增長的數學模型”的內容上。對于“種群數量的波動和下降”，通過引導學生分析具體事例，總結出影響種群數量的主要因素。最后是進行探究實驗“培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化”。【教學目標】知識目標：概述種群數量變動的類型和機制。能力目標：嘗試建立種群增長的數學模型，運用數學模型解釋種群數量的變化。情感目標：關注人類活動對種群數量變化的影響。【教學重點與難點】教學重點：嘗試建構種群增長的數學模型，并據此解釋種群數量的變化。教學難點

3、：建構種群增長的數學模型【教學過程】課時安排：2課時第1課時 上節(jié)課的內容復習 種群的特征以及之間的相互關系，如下 導入新課播放細菌分裂的錄像或演示細菌分裂的計算機模擬動畫。（通過創(chuàng)設具體的情境，讓學生感受活生生的生命現(xiàn)象）P65問題探討：1、細菌的生殖方式是怎樣的？2、72 h后，由一個細菌分裂產生的后代數量是多少？3、n代細菌數量是多少？提示：在自然界中細菌無處不在，有些細菌的大量繁殖會導致疾病。假如現(xiàn)有一種細菌，在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，每20 min左右通過分裂繁殖一代。（學生基于已有的數學知識進行演算，同時認識細菌種群數量增長的數學規(guī)律）問題：1、對細菌種群數量增長而言，在什么情況

4、下2n公式成立？2、這個公式揭示了細菌種群數量增長的什么規(guī)律？3、在學過的生物學內容中，還有哪些生物學問題可以用數學語言來表示。提示：數學工具在生物學研究中的作用越來越突出，用數學語言揭示生物學問題時，要充分考慮到生物學自身的特點，認識到在生物學中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數學語言來表示。學生討論，充分陳述自己的觀點。請學生算出一個細菌產生的后代在不同時間的數量，并填寫P66教材中的表格，然后畫出細菌的種群數量增長曲線。學生獨立操作完成圖表，相互交流結果，認識了種群數量增長模型的另一種表現(xiàn)形式。問題：同數學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？提示：這是在理想條件下對細菌種群數量的推測。小結：在

5、描述、解釋和預測種群數量的變化時，常常需要建立數學模型。數學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。導入知識點1：建構種群增長模型的方法問題：如何建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的數學模型”，我們應該怎么做？參考P65教材，學生討論建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的數學模型”的方案：程序和方法。問題：以上討論的是在實驗條件下種群的數量變化，在自然界中種群的數量變化情況如何？導入知識點2：“J”型增長的數學模型閱讀P66的實例學生思考與討論：1、野兔種群增長的原因有哪些？2、怎樣用數學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3、如果用N0表示野兔種群的起始數量，用表示野兔種群數量每年的增長倍數，用Nt表示t年后野兔種群

6、的數量，那么，Nt為多少？4、根據上述素材，估算1869年時，野兔種群數量為多少？（說明計算方法）通過具體實例分析與討論，加深學生對數學模型的理解，并用數學語言解釋種群數量增長的規(guī)律。歸納小結：自然界確有類似細菌在理想條件下種群數量增長的形式。該種群數量增長的數學模型可表示為“J”型曲線，或數學公式：Nt=NOt講述：如果自然界的生物種群都是以“J”型方式增長，地球早就無法承受了。導入知識點3：“S”型增長的數學模型呈現(xiàn)高斯實驗提出問題：1、你認為高斯得出種群經過一定時間的增長后，呈“S”型曲線的原因是什么？2、在高斯實驗的基礎上，如果要進一步搞清是空間的限制，還是資源（食物）的限制，該如何進行實驗設計？3、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。引導學生從資源和空間上思考種群增長問題，用生物學語言解釋“S”型曲線（數學模型）學生思考、討論：有哪些因素制約著種群數量的增長？歸納小結：經過一定時間，在各種因素的作用下，種群數量增長會趨于穩(wěn)定，呈“S”型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量稱為“環(huán)境容納量K問題：在自然界中，種群數量是否總能穩(wěn)定在K值？為什么？導入知識點4：種群數量的波動和下降教