高中生物-種群數(shù)量的變化教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《第2節(jié)種群數(shù)量的變化》教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版必修3一、教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：1、概述建構(gòu)種群增長模型的方法；2、舉例說明種群增長的”J”型曲線,分析其產(chǎn)生的條件、特點(diǎn)等；3、舉例說明種群增長的“S”型曲線，并與“J”型曲線作比較；能力目標(biāo)：1、能解釋“J”型增長和“S”型增長的數(shù)學(xué)建模與種群數(shù)量變化的關(guān)系；2、用數(shù)學(xué)解釋種群數(shù)量變化的波動(dòng)原因，指出能調(diào)節(jié)種群數(shù)量變動(dòng)的因素；情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)：1、闡明研究種群數(shù)量變動(dòng)的意義，關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響；二．教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(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。2.教學(xué)難點(diǎn)：建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。三、教學(xué)方法 ⑴遵循具體→抽象→再具體→再抽象的軌跡教學(xué)。⑵通過探究活動(dòng)來驗(yàn)證。四、教學(xué)過程（第一課時(shí)）學(xué)生活動(dòng)教師的組織和引導(dǎo)教學(xué)意圖

學(xué)生觀察思考討論播放細(xì)菌分裂的錄像，提示：在自然界中細(xì)菌無處不在，有些細(xì)菌的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致疾病。假如現(xiàn)有一種細(xì)菌，在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，每20min左右通過分裂繁殖一代。引導(dǎo)學(xué)生思考：1.細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？2.36h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？通過創(chuàng)設(shè)具體的情境，讓學(xué)生感受活生生的生命現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)細(xì)菌種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)規(guī)律。

學(xué)生討論，充分陳述自己的觀點(diǎn)。寫出細(xì)菌N代后種群數(shù)量的公式。提出建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟有：觀察研究對(duì)象，提出問題→提出合理假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。用數(shù)學(xué)語言揭示生物學(xué)問題時(shí)，要充分考慮到生物學(xué)自身的特點(diǎn)。認(rèn)識(shí)到在生物學(xué)中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學(xué)語言來表示。

學(xué)生獨(dú)立操作完成圖表，相互交流結(jié)果。請(qǐng)學(xué)生算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，并填寫教材中的表格，然后畫出細(xì)菌的種群數(shù)量增長曲線。引導(dǎo)學(xué)生分析討論學(xué)生所畫曲線的優(yōu)缺點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生討論，同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？

認(rèn)識(shí)種群數(shù)量增長模型的另一種表現(xiàn)形式。

小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。

學(xué)生討論：1.野兔種群增長的原因有哪些？2.如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用λ表示野兔種群數(shù)量每年的增長倍數(shù)，用Nt表示t年后野兔種群的數(shù)量，那么，Nt為多少？3．根據(jù)模型推理：第t年種群增加的數(shù)量是多少？年增長率是多少？每年的增長速率是多少？提出問題，組織討論：以上討論的是在實(shí)驗(yàn)條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？1.澳大利亞野兔種群數(shù)量呈指數(shù)增長的幾點(diǎn)原因。①?zèng)]有天敵。②充足的食物。③廣闊的生活空間.2.該種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型可表示為“J”型曲線，或數(shù)學(xué)公式：Nt=NOλt

3.提出增長率和增長速率的區(qū)別，分析“J”型曲線中種群增長率和增長速率的變化規(guī)律。通過具體實(shí)例，加深對(duì)數(shù)學(xué)模型的理解，并用數(shù)學(xué)語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。明確“J”型種群增長的原因。

嘗試分析種群數(shù)量“J”型增長的條件有哪些？

小結(jié)：“J”型曲線小結(jié)提示：①理想條件下；②實(shí)驗(yàn)室條件下；③外來物種入侵早期階段；

學(xué)生思考：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長？學(xué)生討論。繪制大草履蟲的種群增長曲線。呈現(xiàn)高斯實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分析。小結(jié)：1、產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高2、增長特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。從資源和空間上思考種群增長問題。用生物學(xué)語言解釋“S”型曲線（數(shù)學(xué)模型）。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

學(xué)生討論教材中“思考與討論”素材。

小結(jié)：經(jīng)過一定時(shí)間，在各種因素的作用下，種群數(shù)量增長會(huì)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(shù)量稱為“環(huán)境容納量──K值”。理解K值，并解釋和說明實(shí)際問題。

學(xué)生結(jié)合“S”型曲線，思考“S”型曲線增長過程中增長速率如何變化？

從出生率和死亡率分析增長速率的變化，特別指出N≈K/2時(shí)，種群有最大持續(xù)產(chǎn)量，種群增長速率最大。

從數(shù)學(xué)的角度分析增長速率的變化，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決生物學(xué)問題。

思考討論：

1、為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?2、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？3、怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？

總結(jié)K值和K/2值的應(yīng)用：①資源開發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半時(shí)種群增長速率最大，再生能力最強(qiáng)——把握K/2值處黃金開發(fā)點(diǎn)，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量，又可保持種群高速增長，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。②有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量。③受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善其棲息環(huán)境，提高K值。明確研究種群數(shù)量變化有何意義總結(jié)本節(jié)課主要內(nèi)容總結(jié)：從具體的生物現(xiàn)象與規(guī)律建立抽象的數(shù)學(xué)模型，又用抽象的數(shù)學(xué)模型來解釋具體的生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律，這是學(xué)習(xí)本節(jié)的要旨。種群數(shù)量的變化——學(xué)情分析數(shù)學(xué)方法的介入，使我們對(duì)大自然有了更多的認(rèn)識(shí)。但學(xué)生對(duì)生物學(xué)中數(shù)學(xué)模型的建立還是第一次接觸，對(duì)建立數(shù)學(xué)模型的基本步驟不是很了解。學(xué)生在必修一第一章學(xué)習(xí)“生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次”是已經(jīng)知道了種群的概念，通過本章第一節(jié)的學(xué)習(xí)進(jìn)一步明確其概念，并認(rèn)識(shí)了種群密度等數(shù)量特征。這為本節(jié)課分析影響種群數(shù)量變化的因素奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。在高中數(shù)學(xué)課學(xué)生學(xué)習(xí)過指數(shù)函數(shù)和坐標(biāo)圖的繪制，這為數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)奠定了能力基礎(chǔ)。效果分析本節(jié)課教學(xué)遵循具體→抽象→再具體→再抽象……循環(huán)上升的軌跡，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，方程式或者曲線坐標(biāo)圖，將數(shù)學(xué)與生物學(xué)知識(shí)相結(jié)合。用數(shù)學(xué)形式表達(dá)解釋生物學(xué)內(nèi)容，層層遞進(jìn)，既可以鍛煉學(xué)生的建模能力，又讓學(xué)生充滿好奇。且本節(jié)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系，因此,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性很高,課堂氛圍活躍。我使用多種教學(xué)策略,使學(xué)生獲得了系統(tǒng)的知識(shí),又充分發(fā)揮了學(xué)生的主體地位,注重學(xué)生能力的培養(yǎng),與新課標(biāo)的教學(xué)要求接軌。在數(shù)學(xué)模型概念教學(xué)中，從一種細(xì)菌的繁殖問題出發(fā)，和學(xué)生一起探討種群數(shù)量的變化特點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法表達(dá)，歸納出建構(gòu)種群增長模型的方法，并很自然地從一種細(xì)菌推廣到其他生物的數(shù)量增長的方法。學(xué)生基本掌握了建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法。對(duì)種群數(shù)量增長的“J”型曲線和“S”型曲線的教學(xué)中，通過實(shí)例，讓學(xué)生寫出公式，畫出曲線，總結(jié)兩種曲線需要的條件，變化規(guī)律，最后聯(lián)系生活：通過對(duì)“城市鼠害的控制”“保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平”這兩個(gè)與我們生活密切相關(guān)的例子的探究，引出研究種群數(shù)量變化的意義。

從學(xué)生的反應(yīng)來看，學(xué)生對(duì)兩種曲線通過具體實(shí)例，加深了對(duì)數(shù)學(xué)模型的理解，并能用數(shù)學(xué)語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。

本節(jié)課提出了很多問題，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的思維，各抒己見，課堂氣氛非?；钴S，也讓大家體會(huì)到了生物學(xué)的樂趣。

學(xué)生展示一下自己的語言表達(dá)能力。從上課的反應(yīng)、課后的作業(yè)完成情況，可以得出：讓每個(gè)學(xué)生都得到了一定的發(fā)展。

種群數(shù)量的變化教材分析本節(jié)為第四章種群和群落中第二節(jié)的內(nèi)容?？梢苑譃槿糠郑旱谝徊糠质墙?gòu)種群增長模型的方法；第二部分是種群數(shù)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(shù)量的波動(dòng)和下降；第三部分是“探究”──“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”。建立數(shù)學(xué)模型的方法是該教材穩(wěn)態(tài)與環(huán)境模塊科學(xué)方法教育的側(cè)重點(diǎn)。因此，教材將如何建立數(shù)學(xué)模型放在突出的位置：“問題探討”中讓學(xué)生嘗試根據(jù)細(xì)菌繁殖速率的假設(shè)，建立細(xì)菌種群的增長模型，并設(shè)法進(jìn)行驗(yàn)證；正文第一部分結(jié)合“問題探討”中的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生分析建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法，并嘗試進(jìn)行模型形式的轉(zhuǎn)換；在第二部分講述“J”型和“S”型增長曲線時(shí)，又讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法。自我測評(píng)1.在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力的狀況下增長的是（）2.某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充分利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A.3000噸B.1650噸C.1500噸D.不超過300噸3.如圖是某種群在不同生態(tài)系統(tǒng)中的增長曲線模式圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(1)如果種群生活在一個(gè)理想的環(huán)境中，種群數(shù)量是按_____曲線增長的，但實(shí)際上，在自然環(huán)境中_______和_______都是有限的，使種群數(shù)量增長受到影響，結(jié)果按_______曲線增長（2）此外，直接影響種群興衰的兩對(duì)變量是該種群的_______和_______、_______和_______。年齡組成是通過影響______________而間接對(duì)種群動(dòng)態(tài)變化起作用的。3）下列對(duì)陰影部分的解釋正確的是（）①表示環(huán)境中影響種群增長的阻力②表示環(huán)境中允許種群增長的最大值③表示種群內(nèi)遷出的個(gè)體數(shù)④表示通過生存斗爭被淘汰的個(gè)體數(shù)A.①③B.②③C.①④D.②④4.如圖表示某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長速率隨時(shí)間變化的曲線，下列敘述正確的是()

A．在t0～t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量呈“J”型增長

B．若在t2時(shí)種群的數(shù)量為K，則在t1時(shí)種群的數(shù)量為K/2

C．捕獲該魚的最佳時(shí)期為t2時(shí)

D．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，該魚的種群數(shù)量呈下降趨勢《種群數(shù)量的變化》（第一課時(shí)）教學(xué)反思本節(jié)課的重點(diǎn)是數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，對(duì)于數(shù)學(xué)模型的概念主要是通過細(xì)菌繁殖的分析討論和建立模型來解決，對(duì)于“J”型曲線和“S”型曲線是通過兩個(gè)實(shí)例分析，讓學(xué)生一步步分析問題逐步建立起數(shù)學(xué)模型，再分析兩種曲線滿足的條件、特點(diǎn)、增長率和增長速率的變化，在學(xué)完兩種曲線模型后再對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和需求，并且考察了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自己開展分析，體現(xiàn)了倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)的理念，學(xué)生分析討論，積極回答問題，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。有待改進(jìn)之處：

（1）由于所選內(nèi)容較多，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)過程耗時(shí)較長，導(dǎo)致后面關(guān)于“應(yīng)用”的討論略顯倉促。（2）自己的語言不夠精煉，知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間過渡不夠自然，對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)還不到位。