高二生物教案：《種群數量的變化》優(yōu)秀教學(xué)設計（一）

　　一、教材分析

　　“種群數量的變化”位于高中生物人教版必修Ⅲ第四章第二節，它是第一節“種群的特征”的延續。種群數量的變化直接影響種群的密度，同時(shí)從食物鏈或食物網(wǎng)的角度來(lái)分析，某種生物種群數量的改變，也會(huì )很大程度地影響到某些群落甚至某些生物圈中其他生物種群數量的變化，因此，本節內容不僅在本章中具有承上啟下的作用，對于人與自然的可持續發(fā)展及生物和環(huán)境的和諧發(fā)展具有極其重要的指導作用。

　　新課程標準對本節的規定是“嘗試建立數學(xué)模型解釋種群的數量變動(dòng)”，依據此規定我確定了本節內容的重點(diǎn)有兩個(gè)：引導學(xué)生學(xué)會(huì )用生物數據構建數學(xué)模型和對“J”型、“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)的分析及實(shí)際應用。數學(xué)模型的建構過(guò)程正是學(xué)生思考分析生物現象的過(guò)程，學(xué)生通過(guò)細菌種群數量變化描述方法的探討，在腦海中即滲透了模型構建的過(guò)程；大自然的生物不會(huì )像“問(wèn)題探討”中的細菌那樣無(wú)節制的繁殖，它會(huì )受到環(huán)境阻力而呈“S”型曲線(xiàn)增長(cháng)，及時(shí)分析“J”型、“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)特點(diǎn)，能夠拯救瀕危物種、降低外來(lái)物種對本地物種的侵害、保護野生生物資源等，是生態(tài)保護的風(fēng)向標，因此，分析總結“J”型、“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)產(chǎn)生的條件、自身特點(diǎn)和應用是本節課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。“知識成就文明”，種群數量的變化除了增長(cháng)外，還存在波動(dòng)和下降等其他形式，本節最后分析了影響種群數量變化的各種因素，意在培養學(xué)生“愛(ài)護環(huán)境，人人有責”的意識，要學(xué)生愛(ài)惜生物資源，關(guān)注資源的利用，實(shí)現人與自然的可持續發(fā)展。

　　二、學(xué)情分析

　　高二學(xué)生具有數學(xué)坐標系的學(xué)習經(jīng)歷，在生物數據的支撐下，構建種群增長(cháng)的數學(xué)模型不會(huì )有困難，但是對模型的生物學(xué)意義及應用可能有一定的障礙。

　　三、教學(xué)目標

　　知識目標  1、說(shuō)明建構種群增長(cháng)模型的方法。

　　2、會(huì )用“J”型、“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)解釋種群數量的變化。

　　能力目標  建立用數學(xué)模型解釋生物現象的思想，初步學(xué)會(huì )使用數學(xué)模型解釋生物現象。

　　情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)  培養學(xué)生關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對種群數量變化的影響，深刻認識人與自然和諧發(fā)展的重要意義，樹(shù)立人與自然的可持續發(fā)展的觀(guān)念。

　　四、教學(xué)重難點(diǎn)

　　教學(xué)重點(diǎn)  構建種群增長(cháng)的數學(xué)模型

　　教學(xué)難點(diǎn)  用“J”型、“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)的特點(diǎn)解釋生物現象

　　五、教學(xué)方法

　　講授法、小組討論法

　　六、教學(xué)過(guò)程

　　新課導入

　　師：【展示】PPT播放兩張圖片：密密麻麻的水葫蘆、瀕危物種大熊貓。

　　以上兩張圖片與我們今天要講的種群數量的變化密切相關(guān)，如何有效地控制水葫蘆的瘋長(cháng)？如何更好的保護大熊貓？帶著(zhù)這些問(wèn)題我們來(lái)共同學(xué)習《種群數量的變化》。

　　自主學(xué)習

　　師：首先，請大家自主研習【問(wèn)題探討】：

　　在營(yíng)養和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。

　　請你算出一個(gè)細菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間（單位為min）的數量，填入下表。

　　推導出細菌增長(cháng)的計算公式：2n （n代表“代”）

　　師：根據表格中的數據，然后以時(shí)間為橫坐標，細菌數量為縱坐標，畫(huà)出細菌的種群增長(cháng)曲線(xiàn)。（在學(xué)生計算數據的同時(shí)將模型構建的過(guò)程滲入他們的思維中）

　　學(xué)生行為：獨立思考、計算，并把結果填在表格里

　　細菌數量/個(gè)

　　《種群數量的變化》教學(xué)設計

　　以上兩種形式相比，我們可以看出數學(xué)表達式能夠準確地表示細菌種群的數量變，曲線(xiàn)圖能夠清晰、直觀(guān)地描述細菌種群數量變化趨勢。

　　合作探究

　　師：【思考】假設：某（例如細菌）種群的起始數量為No ，每年以一定的倍數增長(cháng)，第二年是第一年的λ倍；t年后該種群的數量用Nt表示。我們能否推導出一個(gè)反映一般種群增長(cháng)的數學(xué)表達式呢？

　　學(xué)生：建構種群增長(cháng)的數學(xué)方程式即 Nt = No * λt

　　《種群數量的變化》教學(xué)設計 師：上述數學(xué)表達式的前提是“每年以一定的倍數增長(cháng)”，意味著(zhù)該種群生活在的食物、空間充裕，沒(méi)有敵害、氣候適宜等一系列好的環(huán)境，那么現實(shí)生活中有相似的情況嗎？

　　學(xué)生：有，1859年一位英國人帶來(lái)24只野兔到澳大利亞定居，一個(gè)世紀以后，這24只野兔的后代竟達到了6億只以上；

　　美國的環(huán)頸雉在1937——1942年期間種群數量的增長(cháng)曲線(xiàn)。（如右圖）

　　師：（小結）通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)例可以看出，自然界確有類(lèi)似細菌在理想條件下種群數量增長(cháng)的形式，如果以時(shí)間在橫坐標，種群數量為縱坐標畫(huà)出曲線(xiàn)來(lái)表示，曲線(xiàn)則大致呈“J”型，我們稱(chēng)為種群增長(cháng)的“J”型曲線(xiàn)。

　　現實(shí)的例子是支持我們的假設了，即說(shuō)明假設是正確的。這樣我們就可以把得到的數學(xué)表達式或曲線(xiàn)圖叫做描述種群數量增長(cháng)的數學(xué)模型。

　　讓我們總結一下構建數學(xué)模型的過(guò)程：

　　《種群數量的變化》教學(xué)設計觀(guān)察研究對象，提出問(wèn)題

　　《種群數量的變化》教學(xué)設計提出合理的假設

　　《種群數量的變化》教學(xué)設計根據實(shí)驗數據，用適當的數學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達

　　通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗或觀(guān)察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正

　　師：【展示】生態(tài)學(xué)家高斯及其大草履蟲(chóng)種群數量增長(cháng)曲線(xiàn)實(shí)驗圖片

　　高斯曾做過(guò)培養大草履蟲(chóng)實(shí)驗：在0.5ml培養液中放入5個(gè)大草履蟲(chóng)，然后每隔24h統計一次大草履蟲(chóng)的數量，經(jīng)過(guò)反復實(shí)驗得到了剛才的曲線(xiàn)圖。

　　【思考】

　�、�“S”增長(cháng)曲線(xiàn)與“J”型增長(cháng)曲線(xiàn)有什么不同呢？

　　學(xué)生：“S”增長(cháng)曲線(xiàn)先急速上升，然后緩慢上升，最后達到K值

　�、�“S”增長(cháng)曲線(xiàn)產(chǎn)生的條件是什么？

　　學(xué)生：環(huán)境資源有限

　�、廴绾卫斫釱值？

　　學(xué)生：環(huán)境容納量，即一定環(huán)境中所能承受的最大數量。

　　師：（小結）自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大時(shí)，種內競爭就會(huì )加劇，以該種群為食的動(dòng)物的數量也會(huì )增加，這就會(huì )使種群的出生率降低，死亡率增高。當死亡率增加到與出生率相等時(shí)，種群的增長(cháng)就會(huì )停止，有時(shí)會(huì )穩定在一定的水平。

　　課堂展示

　　師：自然界中，很多種群的數量都難以維持穩定，更多情況下會(huì )處在波動(dòng)中。

　　【思考】引起種群數量波動(dòng)的因素有哪些？

　　學(xué)生：很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等不利因素，有時(shí)種群數量還會(huì )急劇下降甚至消亡。

　　師：同學(xué)們，我們研究種群數量的變化，目的在于為生產(chǎn)、生活實(shí)踐提供理論指導。

　　【討論】

　�、�         你能提出一些保護東北虎、大熊貓等瀕危動(dòng)物的措施嗎？

　　學(xué)生：建立自然保護區，增加K值；禁止人類(lèi)捕殺等。

　�、�         面對一些害蟲(chóng)，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？

　　學(xué)生：破壞生存環(huán)境，降低K值；及時(shí)發(fā)現及時(shí)消滅等。

　　師：同學(xué)們說(shuō)的非常好，現在，隨著(zhù)人口的增長(cháng)，科技水平的提高，人類(lèi)活動(dòng)范圍的擴大，人類(lèi)活動(dòng)對自然界種群數量變化的影響越來(lái)越大，有時(shí)甚至成為決定性的因素。例如，2007年8月，英國皇家學(xué)會(huì )發(fā)表中、美、英、得、日、瑞士六國科學(xué)家的“2006長(cháng)江豚類(lèi)考察”報告指出：專(zhuān)家們認為白鰭豚已經(jīng)滅絕。

　　研究種群的變化規律以及影響種群數量變化的因素，對于有害動(dòng)物的防治、野生生物資源的保護和利用，以及瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復，都有著(zhù)重要意義。,

　　當堂檢測

　　同步導學(xué)案上的習題

　　課堂總結

　　1、  課后練習, 建構種群增長(cháng)模型的方法——數學(xué)表達式、曲線(xiàn)圖法

　　2、“J”型增長(cháng)曲線(xiàn)和“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)的比較

　　板書(shū)設計

　　一、建構種群增長(cháng)模型的方法

　　二、“J”型增長(cháng)曲線(xiàn)

　　1、  前提條件：環(huán)境資源無(wú)限

　　2、  數學(xué)表達式：Nt = No * λt

　　3、  曲線(xiàn)圖：

　　三、“S”增長(cháng)曲線(xiàn)

　　1、前提條件：環(huán)境資源有限

　　2、曲線(xiàn)圖：

　　四、種群數量的波動(dòng)和下降

　　五、研究種群數量變化的意義

　　課后作業(yè)

　　配套練習《課時(shí)練》P56,

　　七、教學(xué)反思：

　　生物學(xué)是一門(mén)應用科學(xué)。本節課以建構數學(xué)模型為主線(xiàn)，以細菌繁殖為例，啟發(fā)學(xué)生用數學(xué)表達式法和曲線(xiàn)圖法構建出該種群的增長(cháng)模型，然后用澳大利亞野兔和美國環(huán)頸雉兩個(gè)事例支撐構建模型過(guò)程的正確性，得到建構模型的一般步驟：觀(guān)察研究對象，提出問(wèn)題——提出合理的假設——根據實(shí)驗數據，用適當的數學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達——通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗或觀(guān)察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正。在細菌實(shí)例的基礎上，我又以生態(tài)學(xué)家高斯培養大草履蟲(chóng)為例，讓學(xué)生嘗試分析“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)圖，如““S”增長(cháng)曲線(xiàn)與“J”型增長(cháng)曲線(xiàn)有什么不同呢？“S”增長(cháng)曲線(xiàn)產(chǎn)生的條件是什么？如何理解K值？”然后總結對比“J”型增長(cháng)曲線(xiàn)和“S”型增長(cháng)曲線(xiàn)的不同點(diǎn)。“理論是實(shí)踐的基礎”，學(xué)生學(xué)習了這兩種增長(cháng)曲線(xiàn)后要能對現實(shí)現象進(jìn)行解釋和解決，所以我提出兩個(gè)問(wèn)題：你能提出一些保護東北虎、大熊貓等瀕危動(dòng)物的措施嗎？面對一些害蟲(chóng)，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？自然界中的種群數量不是一直上升的，它也會(huì )下降和波動(dòng)，由此我提出了“引起種群數量波動(dòng)的因素有哪些？人類(lèi)活動(dòng)對種群數量變化有什么影響？”，讓學(xué)生看到生物數量在大量地銳減，人類(lèi)活動(dòng)嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，這樣學(xué)生勢必會(huì )聯(lián)想到環(huán)保的重要性，在日常生活中會(huì )從小事做起，關(guān)注資源的利用，關(guān)注環(huán)境的變化，關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)，實(shí)現人與自然的可持續發(fā)展。

　　本節課的教學(xué)設計符合新課程理念的標準要求，過(guò)渡時(shí)遵循高二學(xué)生的思維特點(diǎn)層層深入，有的放矢，將學(xué)生一步一步地帶入了課堂中，充分挖掘了學(xué)生的主動(dòng)性，體現了“學(xué)生為主，教師為輔”的思想；不足之處就是未能及時(shí)關(guān)注后進(jìn)生，這是我今后努力的方向。