高中生物人教版高中必修3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境第4章種群和群落-2種群數(shù)量的變化-教案

1、第四章 第二節(jié) 種群的數(shù)量變化一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1、通過(guò)數(shù)據(jù)構(gòu)建種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并總結(jié)構(gòu)建方法；2、說(shuō)出種群數(shù)量變化的兩種曲線；3、比較兩種種群數(shù)量變化曲線（二）能力目標(biāo)1、用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化；2、能將種群數(shù)量變化的基本知識(shí)應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；（三）情感態(tài)度和價(jià)值觀1、關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)自然界種群數(shù)量變化的影響。二、教學(xué)重點(diǎn)1、嘗試構(gòu)建種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。三、教學(xué)難點(diǎn)1、構(gòu)建種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。四、學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)種群的基本特征的基礎(chǔ)上對(duì)種群的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)應(yīng)用生物學(xué)已經(jīng)比較熟悉，但在生物學(xué)中進(jìn)行構(gòu)建數(shù)學(xué)模型還是比較陌生。課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于本節(jié)

2、的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”。顯然，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解釋生命現(xiàn)象揭示生命活動(dòng)規(guī)律是本節(jié)教學(xué)策略的著眼點(diǎn)。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)如何構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。五、教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖視頻+問(wèn)題引入課件展示【視頻引入】洱海重金懸賞清除外來(lái)生物福壽螺洱海中的福壽螺的所有個(gè)體就是一個(gè)種群【問(wèn)題1】福壽螺這一種群在洱海為什么能大量繁殖？【問(wèn)題2】其種群數(shù)量的變化有什么規(guī)律？觀看視頻，思考問(wèn)題聯(lián)系生活實(shí)際，使學(xué)生覺(jué)得知識(shí)學(xué)有所用，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。一、構(gòu)建種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型【探究一】在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一

3、代。該細(xì)菌的種群數(shù)量將會(huì)怎樣變化？ 【思考1】算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間（單位為min）的數(shù)量，并填入下表?！舅伎?】一個(gè)細(xì)菌繁殖n代后種群數(shù)量的計(jì)算公式是什么？時(shí)間/min204060100120140160180繁殖代數(shù)12345678n細(xì)菌數(shù)量/個(gè)2481632641282562n【思考3】同數(shù)學(xué)方程式相比，是否還有其他方式更直觀的反應(yīng)出種群數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)？【思考4】在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如果可以，那需要具備什么條件？(P65) 營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制理想條件【歸納小結(jié)一】一、構(gòu)建種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型1.數(shù)學(xué)模型定義：是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)

4、學(xué)形式。2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式：（1）數(shù)據(jù)分析表格式；（2）數(shù)學(xué)方程式（精確）；（3）坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）3.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟：小組討論在學(xué)案上填寫表格，列方程，描點(diǎn)，畫出細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)曲線。思考檢驗(yàn)修正問(wèn)題總結(jié)模型構(gòu)建過(guò)程和方法培養(yǎng)學(xué)的動(dòng)手能力，親身體驗(yàn)構(gòu)建模型的過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐歸納總結(jié)的習(xí)慣二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線【探究二】在自然界中，種群的數(shù)量是怎樣變化的？【實(shí)例1】澳大利亞野兔【實(shí)例2】環(huán)頸雉【觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題】引入澳大利亞的野兔、美國(guó)的環(huán)頸雉等是否存在類似于細(xì)菌這種種群變化類型？【推出合理的假設(shè)】在營(yíng)養(yǎng)和生存空間無(wú)限的情況下，這兩種種群的數(shù)量將會(huì)無(wú)限的增長(zhǎng)。【用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)

5、形式表達(dá)】建立模型：在理想條件下，種群起始數(shù)量為N0，該種群的數(shù)量每年以倍的數(shù)量增長(zhǎng)。t 年后該種群的數(shù)量為【歸納小結(jié)二】二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線1.含義：自然界有類似的細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式（指數(shù)增長(zhǎng)），曲線大致呈“J”型。2.條件：空間、資源無(wú)限，沒(méi)有天敵。3. 曲線增長(zhǎng)的特點(diǎn)種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的倍。4. “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型N0為起始數(shù)量， t為時(shí)間，為增長(zhǎng)倍數(shù)，Nt表示t年后該種群的數(shù)量【拓展延伸】在右圖中畫出種群“J”型增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率變化曲線？增長(zhǎng)率= （第二代個(gè)體數(shù)第一代個(gè)體數(shù)）/第一代個(gè)體數(shù)小組根據(jù)兩個(gè)例子在學(xué)案上完成3個(gè)思考題培養(yǎng)學(xué)生循

6、著現(xiàn)象看本質(zhì)，通過(guò)分析實(shí)例，提出問(wèn)題，探究數(shù)學(xué)規(guī)律，解決實(shí)際問(wèn)題，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線【探究三】自然界中，種群的“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？【科學(xué)再現(xiàn)】生態(tài)學(xué)家高斯（1934）把5個(gè)大草履蟲置于的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：時(shí)間/D0123456種群數(shù)量/個(gè)525138320369374375【動(dòng)動(dòng)手】畫出大草履蟲的種群數(shù)量變化曲線【歸納小結(jié)三】三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線1.含義：自然界中，種群經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的增長(zhǎng)，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為“S”型曲線2.條件：自然界中資源和空間是有限的。食物和空間是有限的；自然條件不斷變化；種內(nèi)斗爭(zhēng)和種

7、間競(jìng)爭(zhēng)3.特點(diǎn)：種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定。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）【拓展延伸】討論完成種群“S”型增長(zhǎng)的增長(zhǎng)速率變化曲線？增長(zhǎng)速率=一定時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)的個(gè)體數(shù)/時(shí)間【合作探討】討論完成填空小組討論在學(xué)案上描點(diǎn)，畫出草履蟲細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)曲線。討論補(bǔ)充完成學(xué)案填空題。將高斯草履蟲試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)換算過(guò)來(lái)，讓學(xué)生再次體驗(yàn)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用補(bǔ)充擴(kuò)展知識(shí)，增加對(duì)曲線圖的認(rèn)識(shí)和分析，能用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量變化。四、“J”型曲線與“S”型曲線的比較【探究四】“J”型曲線與“S”型曲線的比較【動(dòng)動(dòng)手】請(qǐng)?jiān)谕环鴺?biāo)系中建構(gòu)草履蟲的兩種增長(zhǎng)曲線時(shí)

8、間（天）起始123456理想條件5403202560-有限條件525138320369374375【思考】圖中陰影部分表示什么？環(huán)境阻力即在生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)量。【聯(lián)系生活】 中國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩謱⒏勐萘袨橹卮笪ｋU(xiǎn)性農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵生物之一。對(duì)福壽螺等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度分析有什么啟發(fā)？1.減少數(shù)量：機(jī)械捕殺、藥物捕殺；2.增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：養(yǎng)殖或釋放天敵、清理田邊的雜草和稻株等學(xué)生完成學(xué)案曲線圖，思考種群數(shù)量變化在實(shí)際生活中的應(yīng)用。老師引導(dǎo)學(xué)生提出環(huán)境阻力的概念，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成能將種群數(shù)量變化的基本知識(shí)應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的能力目標(biāo)。小結(jié)【課堂小結(jié)】構(gòu)建種群增長(zhǎng)

9、模型種群增長(zhǎng)的“J”曲線含義；條件；特點(diǎn)；數(shù)學(xué)模型；增長(zhǎng)率三、種群增長(zhǎng)的“S”曲線含義；條件；特點(diǎn)；環(huán)境容納量（K值）；增長(zhǎng)速率四、“J”型曲線與“S”型曲線的比較環(huán)境阻力課堂鞏固1.下圖表示在良好的生長(zhǎng)環(huán)境下，“小球藻分裂繁殖中的細(xì)胞數(shù)量”、“雞產(chǎn)蛋數(shù)量(每天產(chǎn)一枚)”和“竹子自然生長(zhǎng)的高度”這三者與時(shí)間的關(guān)系示意圖依次是（ ）答案：C2、右圖是種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線，下列敘述正確的是（）A當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)e點(diǎn)后，增長(zhǎng)速率幾乎為0B種群增長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后C防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到c點(diǎn)時(shí)進(jìn)行D漁業(yè)捕澇后需控制剩余量在b點(diǎn)答案：A3.如圖為某種群的數(shù)量變化曲線，K1為長(zhǎng)期處于相對(duì)穩(wěn)態(tài)時(shí)該種群的環(huán)境容納量，b點(diǎn)由于某種因素的改變，環(huán)境容納量由K1變