1.2 种群数量的变化 教学设计高中生物人教版（2019）选择性必修2

第2节 种群数量的变化
(一)教学目标
1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的
数量变化。
2.举例说明种群的“J” 形增长、“S"形增长、波动等数量变化情况。
3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
(二)教学重点、难点
1.教学重点
(1)建构种群增长模型的方法。
(2)种群的“J”形增长和“S"形增长。
2.教学难点
建构种群增长的数学模型。
(三)教学过程
一、利用“问题探讨”，抽象出建立数学模型的一般步骤
PPT展示教材“问题探讨”中细菌繁殖的背景资料，提出问题:假设某种细菌每20 min分裂繁殖一代，怎样计算一个细菌繁殖n代后的数量 作出假设:在资源和生存空间没有限制的情况下，细菌种群的增长不受种群密度增长的影响。引导学生在假设的前提下，得到第n代细菌的数量为Nn=2n,并在教材中相应位置完成绘图。
二、建立数学模型
利用 “问题探讨”帮助学生建构种群增长的数学模型，数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。运用学生已经获得的经验，组织学生讨论并抽象出建立数学模型的一般步骤。提出问题——作出假设——建立模型——检验或修正模型。
三、种群的“J”形增长
自然界中，种群的数量变化情况是怎样的
提供“思考·讨论”中的相关资料，提出问题：1.在有关野兔和环颈雉的两个资料中，两个种群的增长情况有什么共同点 2.种群出现这种增长的原因是什么 3.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线
通过对野兔和环颈雉两个种群数量增长案例的分析，加深学生对细菌种群增长模型的认识，并进一步建立建模的思维。自然界中有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，曲线大致呈“J”形。这种类型的增长称为“J”形增长。
“J”形增长的数学模型(以数学公式表示)是怎样的
在模型假设为在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。建立模型: t年后种群数量为Nt= N0λt
四、种群的“S”形增长
上述实例中，种群增长的趋势能否一直持续下去 如何验证这个观点
PPT展示生态学家高斯培养大草履虫的实验，以及教材第9页图1-5,提出相应问题。通过对已有实验结果和图像的分析，引出“S"形曲线。上述大草履虫种群的数量之所以呈“S”形增长，这是由于随着大草履虫数量的增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。种内竞争对种群数量起调节作用。
通过分析理解一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
学生总结种群呈“J”形增长和“S"形增长时的前提条件、变化趋势，以及这两种模型中各参数的具体含义。
在实际生活中，研究种群的数量变化有哪些应用呢
通过分析教材中“大熊猫种群因栖息地遭到破坏而K值变小”的案例，引导学生认识K值的变化及其对生物种群数量变化的影响，讨论如何通过调控K值保护大熊猫等珍稀野生动物、控制鼠害等实际问题，使学生将所学知识用于解决实际问题，体验生物学学习的意义和价值，提高社会责任意识。
假设承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑:投放后密度过大，鱼竞争加剧，死亡率会升高;投放后密度过小，水体的资源和空间不能充分利用。怎样解决这个难题
五、种群数量的波动
同一种群的K值是不是固定不变的呢
展现东亚飞蝗、鲸的实例。提出问题:东亚飞蝗种群数量波动、鲸种群数量下降的原因可能有哪些 学生结合自身经验进行思考讨论，东亚飞蝗种群数量波动、鲸种群数量下降的原因可能有气候、食物、天敌、传染病、人为因素等方面。
六、探究培养液中酵母菌种群数量的变化
提出本节探究实践活动的问题:“在封闭的环境中，酵母菌的种群数量是怎样随时间而变化的 引导学生提出新的探究问题。
学生根据探究问题作出假设:酵母菌种群的数量随培养时间的延长呈“S"形增长，或酵母菌种群的数量随培养时间的延长呈“J”形增长等。
小组讨论、思考教师提出的问题，根据选定的探究题目进行实验设计，列出实验思路，设计数据记录表，学习对酵母菌进行计数的方法。
介绍抽样检测的方法、血细胞计数板的使用方法，引导学生推导出计算酵母菌种群密度的公式。
指导学生完成获取计数所用的样品，正确使用血细胞计数板，正确估算样品中的细胞总数，对数据进行记录、处理等。各小组汇报探究过程，交流实验数据，讨论实验结果是否支持假设。