《第二節(jié)種群的增長方式》教學設計(浙江省縣級優(yōu)課)x-生物教案

種群的增長方式天臺育青中學褚姣嬌一、教材內容分析本節(jié)的教學內容是《生物(必修)?穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》（浙江科學技術出版社）第4章第2節(jié)內容。種群是生態(tài)學研究的一個重要層次，也是生態(tài)學的重要概念之一，同時也是學習群落和生態(tài)系統(tǒng)內容的基礎。本節(jié)教材是在對種群有了初步了解之后，在種群特征的基礎上進一步介紹種群數(shù)量的增長方式。本節(jié)教材有助于學生認識生物與環(huán)境之間的相互關系，了解數(shù)學方法在生態(tài)學中的應用并體會數(shù)學模型這種思想和方法在生物學中的應用和意義；此外，還有助于強化學生的生態(tài)意識和環(huán)保意識。由于活動探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化學生已很好掌握，所以本節(jié)課以此活動為例來構建數(shù)學模型，然后通過分析培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化來研究增長率和增長速率的模型，同時研究環(huán)境容納量的定義和意義。二、學習者分析及學法設計高二學生已經具有了相當?shù)纳镏R基礎、一定的觀察思維能力以及邏輯推理能力，但對知識的聯(lián)系整合及拓展運用有待進一步提高和培養(yǎng)。因此，在教學過程中，教師除了注重啟發(fā)引導學生進行自主探究，通過精心設置疑問，激發(fā)學生進行探究和學習的興趣，培養(yǎng)學生的分析和理解能力。通過之前學習，學生對種群及其特征已有了初步了解，由生活經驗也熟悉環(huán)境中部分生態(tài)因素對生物的影響，這些都為探究種群數(shù)量變化的原因提供了基礎。學生已對運用數(shù)學解決生物學中的問題有了一定的認識，教學過程要引導學生對實驗獲取的數(shù)據(jù)進行分析并運用數(shù)學方法解決問題，建構揭示生物學規(guī)律的數(shù)學模型。根據(jù)建構主義學習理論，學習是學生自己進行知識建構的過程。因此在學法指導上采用提供觀察、思考的機會，充分調動學生已有的知識經驗，并讓學生用自己的語言進行歸納，從而對原有知識加深理解。本節(jié)內容的理論性較強，因此借助學生生活中有接觸的例子進行探究，有了具體直觀的了解后再展開。教學內容采取了力求通俗、多舉實例、聯(lián)系實際的處理方法，從而使這部分內容更符合高中學生的認知水平。三、教學目標知識目標：1．描述種群數(shù)量的變化規(guī)律，說明其內在原因；2．闡明指數(shù)增長和邏輯斯諦增長的區(qū)別和聯(lián)系；3．舉例說明環(huán)境容納量對種群增長的限制。能力目標：1．嘗試建立數(shù)學模型解決生物學問題；2．運用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化，分析生產生活中的實際問題。情感態(tài)度與價值觀目標：1．體驗科學研究的一般方法和流程；領悟運用數(shù)學語言來闡述生物問題的準確性和簡潔性。2．關注人類活動對種群增長的影響，形成辨證的生態(tài)學觀點。四、教學重點和難點教學重點：種群的增長方式和環(huán)境容納量教學難點：建構種群增長的數(shù)學模型并據(jù)此探究種群數(shù)量的變化。五、教學方法和設計思路根據(jù)教材特點、學習者的情況和教學目標，本節(jié)課所采取適合的教學策略和教學方法，目的是著力提高學生的科學素養(yǎng)，更突出培養(yǎng)學生形成“自主、合作、探究”的學習方式和創(chuàng)新思維。在教師的引導下，從知識的發(fā)生過程入手，重視把凝結在教材中的科學活動充分展開，重視概念的產生、知識的形成及思維獲得過程，著重引導學生自己去探索、觀察、思考、分析、歸納、總結，使學生在一系列教學活動中去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學生的合作、探索精神，發(fā)展學生的思維能力。根據(jù)本節(jié)課的知識特點，設計活動探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化為線索貫穿整節(jié)課。通過學生熟悉的活動探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化引入課題，激發(fā)學生學習的興趣；再通過增殖過程引入數(shù)學方法來構建指數(shù)增長的公式模型和曲線模型；隨后通過酵母菌的種群數(shù)量變化來對增值率和增長速率進行研究?？傊?，通過分析問題→探究數(shù)學規(guī)律→解決實際問題→建構數(shù)學模型（公式、曲線）→模型檢驗，思考數(shù)學公式、曲線的生物學意義。通過環(huán)境阻力導致J形曲線變化引出邏輯斯諦增長曲線，理解環(huán)境容納量。最后還是對環(huán)境容納量的應用，學習種群增長曲線對生產和生活中的應用。六、教學過程設計一．教學流程創(chuàng)建創(chuàng)建情景，導入課題（探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化活動）總結建模過程，體會數(shù)學方法解決生物問題在活動的基礎上，以酵母菌的種群數(shù)量變化為例來對曲線的增值率和增長速率進行研究討論環(huán)境因素對種群的影響，進而引出環(huán)境阻力和環(huán)境容納量，從而引出S形曲線，通過與J形曲線的對比來進行S形曲線的特征和K通過解決實際問題對K值和k/2進行更深入的理解探究種群探究種群數(shù)量變化的數(shù)學模型（以酵母菌為例，進行J形、S形曲線的建模）教學過程教學內容教師組織及引導學生活動教學意圖創(chuàng)設情景引入課題【導入】活動：探究不同條件下酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化B兩個錐形瓶中分別加入10mL無菌葡萄糖，接種等量的酵母菌，在相同且適宜的條件下培養(yǎng)：A每3小時補充一次培養(yǎng)液，B不換培養(yǎng)液。AAB棉塞每天相同時間取樣，利用血球計數(shù)板進行細胞計數(shù)，記錄數(shù)據(jù)如下表。時間(天)01234567酵母菌數(shù)(105mL-1)A組61853152451………B組6174699143175191191觀看活動，學生思考，進行小組討論。通過新奇的例子引入課題，激發(fā)學生學習的興趣；激活和檢測學生已有的知識貯備。引出指數(shù)增長與邏輯斯諦增長的定義等【對實驗結果統(tǒng)計分析】引導學生對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從數(shù)學公式、增長方式、定義、特點、適用范圍、有無K值等角度進行。請學生描點細胞的數(shù)量，并填寫表格，然后畫出細菌的種群數(shù)量增長曲線。在學生完成第一個圖表后，請2位學生將他們的成果展示到展板上，并說明陳述自己的觀點。引導學生討論，同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？小結：在描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化時，常常需要建立數(shù)學模型。數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。學生分析，閱讀課本，完成學案的第一個表格。學生討論，充分陳述自己的觀點。通過具體實例，加深對數(shù)學模型的理解明確種群增長的原因，并能夠總結出曲線的特點。增長率與增長速率的規(guī)律【規(guī)律小結】增長速率＝增長量/單位時間增長率＝增長量/初始量教師提供增長率與增長速率的計算公式，請學生算出對應的數(shù)量，并填寫學案中的表格，然后畫出細菌的種群對應的增長曲線。在學生完成第一個圖表后，請2位學生將他們的成果展示到展板上，并說明陳述自己的觀點。學生基于已有的數(shù)學知識進行演算，獨立操作完成圖表，相互交流結果。通過計算，加深對增長方式的理解。環(huán)境容納量及其應用【項目一：文字描述】請學生閱讀課本，找出關于環(huán)境容納量的3種描述，并思考其含義?！卷椖慷呵€描述】請你說說曲線上點的意義？出生率出生率死亡率出生率死亡率3【項目三：環(huán)境容納量（K值）的應用】學生在學習了S型增長后，通過具體實例來深入理解K值和K/2的具體意義：K值是環(huán)境容納量，和環(huán)境有關，可以人工進行一定程度的干涉，進而影響生物種群的K值向有益于人類的方向進行變化。k