1.1種群的數(shù)量特征 （教學(xué)設(shè)計）-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

1.1種群的數(shù)量特征（教學(xué)設(shè)計）-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為《1.1種群的數(shù)量特征》（教學(xué)設(shè)計）-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2。具體內(nèi)容包括種群密度的調(diào)查方法、種群密度的估算、種群數(shù)量的增長曲線、種群增長模型等。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.種群密度的調(diào)查方法。學(xué)生通過初中生物學(xué)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了樣方法和標志重捕法等基本的種群調(diào)查方法，在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將進一步深入探討不同種群調(diào)查方法的特點和適用范圍。

2.種群密度的估算。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了概率論的基本知識，能夠理解數(shù)學(xué)期望的概念。本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，介紹種群密度的估算方法，包括理論值和實際值的計算。

3.種群數(shù)量的增長曲線。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了函數(shù)的基本概念，能夠理解函數(shù)圖像的性質(zhì)。本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，介紹種群數(shù)量的增長曲線，包括指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長等。

4.種群增長模型。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)建模的基本方法，能夠理解模型的建立和求解過程。本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，介紹種群增長模型的建立和應(yīng)用，包括Lotka-Volterra模型和Gompertz模型等。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標主要包括：

1.科學(xué)思維：學(xué)生通過學(xué)習(xí)種群密度的調(diào)查方法，培養(yǎng)觀察、實驗和分析問題的能力，能夠運用科學(xué)的方法解決實際問題。

2.科學(xué)探究：學(xué)生通過學(xué)習(xí)種群密度的估算方法，培養(yǎng)數(shù)據(jù)收集、處理和分析的能力，能夠進行科學(xué)探究活動。

3.科學(xué)態(tài)度與價值觀：學(xué)生通過學(xué)習(xí)種群數(shù)量的增長曲線和增長模型，培養(yǎng)對自然界的敬畏和保護意識，樹立正確的科學(xué)態(tài)度和價值觀。

4.科學(xué)應(yīng)用：學(xué)生通過學(xué)習(xí)種群增長模型的應(yīng)用，培養(yǎng)將理論知識應(yīng)用于實際問題的能力，能夠運用所學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中的問題。教學(xué)難點與重點1.教學(xué)重點

（1）種群密度的調(diào)查方法：主要包括樣方法和標志重捕法。教師需要詳細講解這兩種方法的操作步驟、適用范圍和優(yōu)缺點，并通過實例幫助學(xué)生理解和掌握。

（2）種群密度的估算：包括理論值和實際值的計算。教師需要講解數(shù)學(xué)期望的概念，并通過實例幫助學(xué)生理解和掌握種群密度的估算方法。

（3）種群數(shù)量的增長曲線：包括指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長。教師需要講解兩種增長曲線的特點和適用條件，并通過實例幫助學(xué)生理解和掌握。

（4）種群增長模型：包括Lotka-Volterra模型和Gompertz模型。教師需要講解兩種模型的建立過程和應(yīng)用，并通過實例幫助學(xué)生理解和掌握。

2.教學(xué)難點

（1）種群密度的調(diào)查方法：學(xué)生可能對樣方法和標志重捕法的操作步驟和適用范圍感到困惑，難以掌握。教師需要通過實際操作和案例分析，幫助學(xué)生理解和掌握這兩種方法。

（2）種群密度的估算：學(xué)生可能對數(shù)學(xué)期望的概念和種群密度的估算方法感到困難，難以理解和掌握。教師需要通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握種群密度的估算方法。

（3）種群數(shù)量的增長曲線：學(xué)生可能對指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長的計算公式和特點感到困惑，難以理解和掌握。教師需要通過圖表和實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握兩種增長曲線的特點和適用條件。

（4）種群增長模型：學(xué)生可能對Lotka-Volterra模型和Gompertz模型的建立過程和應(yīng)用感到困難，難以理解和掌握。教師需要通過實例分析和模型求解，幫助學(xué)生理解和掌握兩種模型的建立和應(yīng)用。學(xué)具準備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括人教版（2019）選擇性必修2生物課本、練習(xí)冊及相關(guān)參考書籍。

2.輔助材料：準備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，以輔助學(xué)生更好地理解和掌握知識。圖片和圖表應(yīng)包括種群密度的調(diào)查方法、種群密度的估算、種群數(shù)量的增長曲線和種群增長模型的示例。視頻應(yīng)包括種群密度的調(diào)查和估算的實際操作過程，以及種群增長模型的應(yīng)用案例。

3.實驗器材：如果涉及實驗，確保實驗器材的完整性和安全性。實驗器材應(yīng)包括樣方框、標志物、捕捉網(wǎng)、計數(shù)器、測量工具等，以確保實驗的順利進行。同時，教師應(yīng)檢查實驗器材的安全性能，確保學(xué)生的人身安全。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實驗操作臺等。分組討論區(qū)應(yīng)設(shè)有足夠的小組座位，以便學(xué)生進行小組討論和合作學(xué)習(xí)。實驗操作臺應(yīng)設(shè)有足夠的實驗桌和實驗器材，以便學(xué)生進行實驗操作。此外，教室應(yīng)保持整潔，確保學(xué)生能夠在一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境中進行學(xué)習(xí)和實驗。教學(xué)流程1.課前準備（5分鐘）

a.學(xué)生預(yù)習(xí)：要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，包括種群密度的調(diào)查方法、種群密度的估算、種群數(shù)量的增長曲線和種群增長模型等。

b.教師備課：教師準備教材、輔助材料、實驗器材等教學(xué)資源，并制定教學(xué)計劃，明確教學(xué)重點和難點。

2.課中教學(xué)（35分鐘）

a.導(dǎo)入新課（5分鐘）

教師通過提問方式引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識，如種群的概念、種群密度的概念等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引入本節(jié)課的主題。

b.講解種群密度的調(diào)查方法（10分鐘）

教師詳細講解樣方法和標志重捕法，通過實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握這兩種方法的操作步驟、適用范圍和優(yōu)缺點。

c.講解種群密度的估算（10分鐘）

教師講解數(shù)學(xué)期望的概念，通過實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握種群密度的估算方法。

d.講解種群數(shù)量的增長曲線（5分鐘）

教師講解指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長的計算公式和特點，通過圖表分析，幫助學(xué)生理解和掌握兩種增長曲線的特點和適用條件。

e.講解種群增長模型（5分鐘）

教師講解Lotka-Volterra模型和Gompertz模型的建立過程和應(yīng)用，通過實例分析，幫助學(xué)生理解和掌握兩種模型的建立和應(yīng)用。

3.課堂練習(xí)與討論（5分鐘）

a.課堂練習(xí)：教師布置相關(guān)的練習(xí)題，要求學(xué)生獨立完成，以鞏固所學(xué)知識。

b.小組討論：學(xué)生分組討論練習(xí)題，互相交流解答思路和方法，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的問題。

4.課后作業(yè)（5分鐘）

a.布置作業(yè)：教師布置相關(guān)的作業(yè)題，要求學(xué)生課后完成，以進一步鞏固所學(xué)知識。

b.學(xué)生反饋：學(xué)生提交作業(yè)，教師批改并給予反饋，針對學(xué)生的疑問進行解答。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

（1）種群密度的調(diào)查方法：介紹其他種群調(diào)查方法，如樣線法和樣圓法，以及這些方法在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點。

（2）種群密度的估算：介紹其他種群密度估算方法，如空間代替時間法和空間代替空間法，以及這些方法在實際應(yīng)用中的優(yōu)缺點。

（3）種群數(shù)量的增長曲線：介紹其他種群數(shù)量增長曲線，如對數(shù)增長曲線和平方根增長曲線，以及這些曲線在實際應(yīng)用中的適用條件。

（4）種群增長模型：介紹其他種群增長模型，如Verhulst模型和Logistic模型，以及這些模型的建立過程和應(yīng)用。

2.拓展建議

（1）建議學(xué)生閱讀相關(guān)的學(xué)術(shù)論文和書籍，了解種群生態(tài)學(xué)的最新研究動態(tài)和應(yīng)用實例。

（2）建議學(xué)生參加相關(guān)的學(xué)術(shù)研討會和講座，與專家和同行交流，拓寬知識面和視野。

（3）建議學(xué)生開展實地調(diào)查，如對校園內(nèi)的植物或動物種群進行調(diào)查和分析，將理論知識應(yīng)用于實際問題中。

（4）建議學(xué)生運用計算機軟件，如Excel或R語言，進行種群數(shù)量增長模型的模擬和分析，提高數(shù)據(jù)分析能力。

（5）建議學(xué)生參加相關(guān)的實踐活動，如種群保護志愿者活動，培養(yǎng)對自然環(huán)境的保護意識和責任感。典型例題講解例題1：請簡述種群密度的調(diào)查方法及其優(yōu)缺點。

答案：種群密度的調(diào)查方法主要有樣方法和標志重捕法。樣方法是通過隨機取樣，計算樣方內(nèi)個體的數(shù)量，從而估計種群密度。其優(yōu)點是操作簡單，適用于個體較大、活動范圍較廣的種群；缺點是調(diào)查結(jié)果可能受到取樣誤差和樣方大小的影響。標志重捕法是通過在一定區(qū)域內(nèi)捕捉個體，標記后再釋放，然后在不同時間、不同地點捕捉個體，根據(jù)標記個體的比例來估計種群密度。其優(yōu)點是能夠更準確地估計種群密度；缺點是操作復(fù)雜，需要大量的人力和時間，且可能對種群產(chǎn)生一定的影響。

例題2：請簡述種群密度的估算方法。

答案：種群密度的估算方法主要包括理論值和實際值的計算。理論值是通過數(shù)學(xué)期望公式計算出的種群密度，計算公式為：N=n/2（其中N為種群密度，n為樣方內(nèi)個體的數(shù)量）。實際值是通過標志重捕法捕捉個體，標記后再釋放，在不同時間、不同地點捕捉個體，根據(jù)標記個體的比例來估計種群密度。實際值的計算公式為：N=n/M（其中N為種群密度，n為捕捉到的標記個體數(shù)量，M為捕捉到的總個體數(shù)量）。

例題3：請簡述種群數(shù)量的增長曲線及其特點。

答案：種群數(shù)量的增長曲線主要包括指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長。指數(shù)增長曲線呈直線狀，表示種群數(shù)量隨時間呈指數(shù)增長。其特點是種群數(shù)量的增長速度隨著時間的推移而加快，最終可能導(dǎo)致種群數(shù)量的崩潰。邏輯斯蒂增長曲線呈S形，表示種群數(shù)量隨時間呈邏輯斯蒂增長。其特點是種群數(shù)量的增長速度隨著時間的推移而減慢，最終達到環(huán)境容納量。

例題4：請簡述種群增長模型的建立過程及其應(yīng)用。

答案：種群增長模型的建立過程主要包括確定模型參數(shù)和建立數(shù)學(xué)模型。確定模型參數(shù)是根據(jù)種群生態(tài)學(xué)原理和實驗數(shù)據(jù)，確定模型中的各個參數(shù)。建立數(shù)學(xué)模型是根據(jù)模型參數(shù)和種群生態(tài)學(xué)原理，建立描述種群數(shù)量變化規(guī)律的數(shù)學(xué)方程。應(yīng)用種群增長模型可以預(yù)測種群數(shù)量的動態(tài)變化，為種群管理和保護提供科學(xué)依據(jù)。

例題5：請簡述種群數(shù)量增長的Logistic模型及其應(yīng)用。

答案：種群數(shù)量增長的Logistic模型是一種描述種群數(shù)量隨時間變化的數(shù)學(xué)模型。其特點是種群數(shù)量的增長速度隨著時間的推移而減慢，最終達到環(huán)境容納量。Logistic模型的公式為：dN/dt=rN(1-N/K)，其中N為種群數(shù)量，t為時間，r為內(nèi)稟增長率，K為環(huán)境容納量。應(yīng)用Logistic模型可以預(yù)測種群數(shù)量的動態(tài)變化，為種群管理和保護提供科學(xué)依據(jù)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①種群密度的調(diào)查方法：樣方法和標志重捕法是種群密度的調(diào)查方法。

②種群密度的估算：理論值和實際值是種群密度的估算方法。

③種群數(shù)量的增長曲線：指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長是種群數(shù)量的增長曲線。

④種群增長模型：Lotka-Volterra模型和Gompertz模型是種群增長模型。

⑤種群數(shù)量增長的Logistic模型：Logistic模型是種群數(shù)量增長的模型。

板書設(shè)計：

1.種群密度的調(diào)查方法：

-樣方法：隨機取樣，計算樣方內(nèi)個體的數(shù)量。

-標志重捕法：捕捉個體，標記后再釋放，捕捉個體，根據(jù)標記個體的比例估計種群密度。

2.種群密度的估算：

-理論值：通過數(shù)學(xué)期望公式計算出的種群密度。

-實際值：通過標志重捕法捕捉個體，根據(jù)標記個體的比例估計種群密度。

3.種群數(shù)量的增長曲線：

-指數(shù)增長：種群