生物：4.2《種群的數(shù)量的變化》教案

1、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、課題名稱：人教版高中生物必修三第四章第二節(jié)種群的數(shù)量的變化二、教學(xué)目標(biāo)： 1 、知識(shí)與技能： 解釋種群數(shù)量增長的一般規(guī)律。 說明建構(gòu)種群數(shù)量增長數(shù)學(xué)模型的方法。 2 、過程與方法： 通過各種形式的活動(dòng)，嘗試建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型。 運(yùn)用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。 3、 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)： 認(rèn)同數(shù)學(xué)模型在科學(xué)研究中的應(yīng)用。 參與瀕危生物保護(hù)措施與生物入侵防范措施的討論，關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。 三、指導(dǎo)思想： 1.教材分析： 本節(jié)內(nèi)容出現(xiàn)在人教版高中生物必修三“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊第四章“種群和群落”第二節(jié)

2、，教材從以下三各方面組織學(xué)習(xí)內(nèi)容：1）建構(gòu)種群增長模型的方法；2）種群數(shù)量的變化情況；3）探究活動(dòng)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。其中，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法是必修三模塊乃至整個(gè)高中生物學(xué)中科學(xué)方法訓(xùn)練的重點(diǎn)之一。 2.學(xué)情分析 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)。 3.教學(xué)條件分析： “培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”這一探究活動(dòng)所需時(shí)間在7天左右，需要馬鈴薯培養(yǎng)基、酵母菌

3、菌種，以及恒溫培養(yǎng)箱、血球計(jì)數(shù)板和高壓蒸汽滅菌設(shè)備。受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)時(shí)間所限，我將此實(shí)驗(yàn)調(diào)整為生物興趣小組在課前完成實(shí)驗(yàn)，然后由小組成員在課堂上進(jìn)行匯報(bào)。 4.教學(xué)指導(dǎo)思想及理論依據(jù)： 本節(jié)課體現(xiàn)了探究性教學(xué)的理念：用興趣小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果牽引出本節(jié)課的主題，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；各種科學(xué)研究實(shí)例都不直接呈現(xiàn)結(jié)論而是引導(dǎo)學(xué)生開展討論分析；學(xué)生在環(huán)環(huán)相扣的任務(wù)中逐漸建構(gòu)起種群增長模型，最終運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來解釋興趣小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 模型構(gòu)建法是新課程、新教材中提出的新的科學(xué)方法，而數(shù)學(xué)模型又是是高中階段模型構(gòu)建法的難點(diǎn)。本節(jié)課遵循建構(gòu)主義的理論，在學(xué)生已有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，重新建構(gòu)新的知識(shí)建構(gòu)揭示生物學(xué)

4、規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1.教學(xué)重點(diǎn)： 嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型；  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。五、教學(xué)手段 多媒體課件六、教學(xué)實(shí)施的程序（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)生基于已有的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行演算。播放細(xì)菌分裂的錄像或演示細(xì)菌分裂的計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)畫。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20 min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？2.72 h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少

5、？3.n代細(xì)菌數(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)。提出問題，組織討論：1.對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2n公式成立？2.這個(gè)公式揭示了細(xì)菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？3.在學(xué)過的生物學(xué)內(nèi)容中，還有哪些生物學(xué)問題可以用數(shù)學(xué)語言來表示。提示：數(shù)學(xué)工具在生物學(xué)研究中的作用越來越突出。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)

6、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。提示：這是在理想條件下對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量的推測。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)生討論建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學(xué)模型”的方案：程序和方法。  提出問題，組織討論：如何建

7、立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學(xué)模型”，我們應(yīng)該怎么做？  結(jié)合本節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)建立種群增長模型的程序和方法。學(xué)生討論：1.野兔種群增長的原因有哪些？2.怎樣用數(shù)學(xué)語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3.如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用表示野兔種群數(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？4.根據(jù)上述素材，估算1869年時(shí)，野兔種群數(shù)量為多少？（說明計(jì)算方法）5.列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長相類似的情況。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？提供素材：澳大利亞野兔成災(zāi)。估計(jì)在這片國

8、土上生長著6億只野兔，它們與牛羊爭牧草，啃樹皮，造成大批樹木死亡，破壞植被導(dǎo)致水土流失，專家計(jì)算，這些野兔每年至少造成1億美元的財(cái)產(chǎn)損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對(duì)澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。澳洲本來沒有兔子，1859年，一個(gè)叫托馬斯·奧斯汀的英國人來澳定居，帶來了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他打獵取樂。奧斯汀絕對(duì)沒有想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代達(dá)到6億只之多。（有條件的學(xué)校，教師可播放澳大利亞野兔成災(zāi)的錄像片。）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。     小結(jié)：自然

9、界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式。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=NOt    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。 如果自然界的生物種群都是以“J”型方式增長，地球早就無法承受了。呈現(xiàn)高斯實(shí)驗(yàn)（有條件的學(xué)?？蓪⒏咚箤?shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)呈現(xiàn)出來）。提出討論題：1.你認(rèn)為高斯得出種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，呈“S”型曲線的原因是什么？2.在高斯實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，如果要進(jìn)一步搞清是空間的限制，還是資源（食物）的限制，該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？3.如何理解K值的前提條件“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”？請(qǐng)舉例說明。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)生討論教材中東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)。討論影響種群數(shù)量波動(dòng)的因素。