高二生物教案：《種群數(shù)量的變化》優(yōu)秀教學設(shè)計（一）

　　一、教材分析

　　“種群數(shù)量的變化”位于高中生物人教版必修Ⅲ第四章第二節(jié)，它是第一節(jié)“種群的特征”的延續(xù)。種群數(shù)量的變化直接影響種群的密度，同時從食物鏈或食物網(wǎng)的角度來分析，某種生物種群數(shù)量的改變，也會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(shù)量的變化，因此，本節(jié)內(nèi)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(xù)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(dǎo)作用。

　　新課程標準對本節(jié)的規(guī)定是“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變動”，依據(jù)此規(guī)定我確定了本節(jié)內(nèi)容的重點有兩個：引導(dǎo)學生學會用生物數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學模型和對“J”型、“S”型增長曲線的分析及實際應(yīng)用。數(shù)學模型的建構(gòu)過程正是學生思考分析生物現(xiàn)象的過程，學生通過細菌種群數(shù)量變化描述方法的探討，在腦海中即滲透了模型構(gòu)建的過程；大自然的生物不會像“問題探討”中的細菌那樣無節(jié)制的繁殖，它會受到環(huán)境阻力而呈“S”型曲線增長，及時分析“J”型、“S”型增長曲線特點，能夠拯救瀕危物種、降低外來物種對本地物種的侵害、保護野生生物資源等，是生態(tài)保護的風向標，因此，分析總結(jié)“J”型、“S”型增長曲線產(chǎn)生的條件、自身特點和應(yīng)用是本節(jié)課的重點也是難點。“知識成就文明”，種群數(shù)量的變化除了增長外，還存在波動和下降等其他形式，本節(jié)最后分析了影響種群數(shù)量變化的各種因素，意在培養(yǎng)學生“愛護環(huán)境，人人有責”的意識，要學生愛惜生物資源，關(guān)注資源的利用，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

　　二、學情分析

　　高二學生具有數(shù)學坐標系的學習經(jīng)歷，在生物數(shù)據(jù)的支撐下，構(gòu)建種群增長的數(shù)學模型不會有困難，但是對模型的生物學意義及應(yīng)用可能有一定的障礙。

　　三、教學目標

　　知識目標  1、說明建構(gòu)種群增長模型的方法。

　　2、會用“J”型、“S”型增長曲線解釋種群數(shù)量的變化。

　　能力目標  建立用數(shù)學模型解釋生物現(xiàn)象的思想，初步學會使用數(shù)學模型解釋生物現(xiàn)象。

　　情感態(tài)度和價值觀  培養(yǎng)學生關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響，深刻認識人與自然和諧發(fā)展的重要意義，樹立人與自然的可持續(xù)發(fā)展的觀念。

　　四、教學重難點

　　教學重點  構(gòu)建種群增長的數(shù)學模型

　　教學難點  用“J”型、“S”型增長曲線的特點解釋生物現(xiàn)象

　　五、教學方法

　　講授法、小組討論法

　　六、教學過程

　　新課導(dǎo)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(shù)量的變化密切相關(guān)，如何有效地控制水葫蘆的瘋長？如何更好的保護大熊貓？帶著這些問題我們來共同學習《種群數(shù)量的變化》。

　　自主學習

　　師：首先，請大家自主研習【問題探討】：

　　在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。

　　請你算出一個細菌產(chǎn)生的后代在不同時間（單位為min）的數(shù)量，填入下表。

　　推導(dǎo)出細菌增長的計算公式：2n （n代表“代”）

　　師：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，然后以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的種群增長曲線。（在學生計算數(shù)據(jù)的同時將模型構(gòu)建的過程滲入他們的思維中）

　　學生行為：獨立思考、計算，并把結(jié)果填在表格里

　　細菌數(shù)量/個

　　《種群數(shù)量的變化》教學設(shè)計

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

　　合作探究

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

　　學生：建構(gòu)種群增長的數(shù)學方程式即 Nt = No * λt

　　《種群數(shù)量的變化》教學設(shè)計 師：上述數(shù)學表達式的前提是“每年以一定的倍數(shù)增長”，意味著該種群生活在的食物、空間充裕，沒有敵害、氣候適宜等一系列好的環(huán)境，那么現(xiàn)實生活中有相似的情況嗎？

　　學生：有，1859年一位英國人帶來24只野兔到澳大利亞定居，一個世紀以后，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(shù)量的增長曲線。（如右圖）

　　師：（小結(jié)）通過上述兩個實例可以看出，自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間在橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型，我們稱為種群增長的“J”型曲線。

　　現(xiàn)實的例子是支持我們的假設(shè)了，即說明假設(shè)是正確的。這樣我們就可以把得到的數(shù)學表達式或曲線圖叫做描述種群數(shù)量增長的數(shù)學模型。

　　讓我們總結(jié)一下構(gòu)建數(shù)學模型的過程：

　　《種群數(shù)量的變化》教學設(shè)計觀察研究對象，提出問題

　　《種群數(shù)量的變化》教學設(shè)計提出合理的假設(shè)

　　《種群數(shù)量的變化》教學設(shè)計根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達

　　通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正

　　師：【展示】生態(tài)學家高斯及其大草履蟲種群數(shù)量增長曲線實驗圖片

　　高斯曾做過培養(yǎng)大草履蟲實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量，經(jīng)過反復(fù)實驗得到了剛才的曲線圖。

　　【思考】

　�、�“S”增長曲線與“J”型增長曲線有什么不同呢？

　　學生：“S”增長曲線先急速上升，然后緩慢上升，最后達到K值

　　②“S”增長曲線產(chǎn)生的條件是什么？

　　學生：環(huán)境資源有限

　�、廴绾卫斫釱值？

　　學生：環(huán)境容納量，即一定環(huán)境中所能承受的最大數(shù)量。

　　師：（小結(jié)）自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)競爭就會加劇，以該種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會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，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。

　　課堂展示

　　師：自然界中，很多種群的數(shù)量都難以維持穩(wěn)定，更多情況下會處在波動中。

　　【思考】引起種群數(shù)量波動的因素有哪些？

　　學生：很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等不利因素，有時種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。

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

　　【討論】

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

　　學生：建立自然保護區(qū)，增加K值；禁止人類捕殺等。

　�、�         面對一些害蟲，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？

　　學生：破壞生存環(huán)境，降低K值；及時發(fā)現(xiàn)及時消滅等。

　　師：同學們說的非常好，現(xiàn)在，隨著人口的增長，科技水平的提高，人類活動范圍的擴大，人類活動對自然界種群數(shù)量變化的影響越來越大，有時甚至成為決定性的因素。例如，2007年8月，英國皇家學會發(fā)表中、美、英、得、日、瑞士六國科學家的“2006長江豚類考察”報告指出：專家們認為白鰭豚已經(jīng)滅絕。

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

　　當堂檢測

　　同步導(dǎo)學案上的習題

　　課堂總結(jié)

　　1、  課后練習, 建構(gòu)種群增長模型的方法——數(shù)學表達式、曲線圖法

　　2、“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的比較

　　板書設(shè)計

　　一、建構(gòu)種群增長模型的方法

　　二、“J”型增長曲線

　　1、  前提條件：環(huán)境資源無限

　　2、  數(shù)學表達式：Nt = No * λt

　　3、  曲線圖：

　　三、“S”增長曲線

　　1、前提條件：環(huán)境資源有限

　　2、曲線圖：

　　四、種群數(shù)量的波動和下降

　　五、研究種群數(shù)量變化的意義

　　課后作業(yè)

　　配套練習《課時練》P56,

　　七、教學反思：

　　生物學是一門應(yīng)用科學。本節(jié)課以建構(gòu)數(shù)學模型為主線，以細菌繁殖為例，啟發(fā)學生用數(shù)學表達式法和曲線圖法構(gòu)建出該種群的增長模型，然后用澳大利亞野兔和美國環(huán)頸雉兩個事例支撐構(gòu)建模型過程的正確性，得到建構(gòu)模型的一般步驟：觀察研究對象，提出問題——提出合理的假設(shè)——根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達——通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正。在細菌實例的基礎(chǔ)上，我又以生態(tài)學家高斯培養(yǎng)大草履蟲為例，讓學生嘗試分析“S”型增長曲線圖，如““S”增長曲線與“J”型增長曲線有什么不同呢？“S”增長曲線產(chǎn)生的條件是什么？如何理解K值？”然后總結(jié)對比“J”型增長曲線和“S”型增長曲線的不同點。“理論是實踐的基礎(chǔ)”，學生學習了這兩種增長曲線后要能對現(xiàn)實現(xiàn)象進行解釋和解決，所以我提出兩個問題：你能提出一些保護東北虎、大熊貓等瀕危動物的措施嗎？面對一些害蟲，如東亞飛蝗、家鼠，我們該如何控制？自然界中的種群數(shù)量不是一直上升的，它也會下降和波動，由此我提出了“引起種群數(shù)量波動的因素有哪些？人類活動對種群數(shù)量變化有什么影響？”，讓學生看到生物數(shù)量在大量地銳減，人類活動嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，這樣學生勢必會聯(lián)想到環(huán)保的重要性，在日常生活中會從小事做起，關(guān)注資源的利用，關(guān)注環(huán)境的變化，關(guān)注人類活動，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

　　本節(jié)課的教學設(shè)計符合新課程理念的標準要求，過渡時遵循高二學生的思維特點層層深入，有的放矢，將學生一步一步地帶入了課堂中，充分挖掘了學生的主動性，體現(xiàn)了“學生為主，教師為輔”的思想；不足之處就是未能及時關(guān)注后進生，這是我今后努力的方向。