《种群数量的变化》 教学设计
教案背景
1.面向学生： □中学 2.学科：生物
2.课时：1
3.学生课前准备：
1)预习课文，了解本节课的主要内容。
2)做本节课的课前预习案，完成课前预习自测了解自学程度。
4、教师课准备：
1)搜集与课堂有关的资料和视频
2)制作教学多媒体课件。
二、课标分析
在课程标准的内容标准中规定了“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”。该条内容标准有两层涵义：
其一，“尝试建立数学模型”属模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和具体指导，学生能完成建立数学模型；
其二，“解释种群的数量变动”属理解水平的知识目标，旨在把握数学模型（抽象）与种群的数量变动（具体）之间的内在逻辑联系。
根据课标分析制定的教学目标、教学重点、难点：
1．知识与技能
（1）通过探究细菌种群数量变化，尝试建构种群增长的数学模型。
（2）掌握用数学模型解释种群数量的变化。
2．情感态度与价值观方面?
通过联系生产、生活等实际，激发学生学习生物学的兴趣和动机，养成学生关心生态科学的发展、关心社会生活的意识，关注人类活动对种群数量变化的影响。
3.教学重点、难点
尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。???
三、教材分析
《种群的数量变化》是人教版《必修3稳态与环境》第4章第2节的内容，是教材在安排种群的特征之后的内容，学生已有种群和群落的相关知识做为铺垫，在整个模块中这节是能力要求很高的一节课：建构种群数量增长模型并运用数学模型解释种群的数量变化，这也是本节课的重难点。某种生物种群数量改变，也会直接或间接地影响到群落乃至生物圈中其他生物种群数量的变化，与生产生活实际联系紧密，因此，本节内容不仅在本章中具有承上启下的作用，对于生物与环境的和谐发展也具有举足轻重的地位。
教学之前用百度在网上搜索《种群数量的变化》的相关教学材料，了解教学的主要内容，借鉴课堂教学的一些优秀方法。然后根据课堂教学需要如：世界人口和中国人口的数量都符合“J”型增长曲线，而自然界中常见的则是种群的“S”型增长曲线，它在合理利用资源、拯救濒危物种、引入外来物种等方面具有重要的指导意义，因此利用百度搜索相关曲线辅助教学。并且利用百度搜索丰富的图片、摄人心魄的数据，让学生在看到生物数量锐减、环境恶化的现实的同时，势必联想到环保的重要性，在日常生活中学会从身边小事做起，关注资源的利用，关注环境的变化，关注人类的活动，实现人与自然的可持续发展。
四、学情分析
学生们在本章的第一节已经习得了种群的概念，了解了种群的特征，尤其是各种数量特征，在此基础上过渡到种群数量变化的学习顺理成章。
学生们在数学课上学习过指数函数的表达式和坐标图的绘制，这为本节课数学模型的构建奠定了基础。但是我校为县级类校，所以学生们知识基础相对薄弱，所以在建构数学模型时不可以操之过急。???
五、教学方法
1.课前自学预习，先了解基础知识，提供疑惑点为课堂探究做基础。
2.课堂探究：发挥学生的主动性，通过小组内合作，基本掌握J型增长曲线和S型增长曲线的条件，培养学生的归纳总结能力。同时课堂教学以学生自主探究为主，教师则把重难点问题按梯度设置层层引导启发学生的学习，让学生轻松完成学习任务
六、教学过程
（一）创设情境，导入新课。
播放珍稀动物大熊猫金丝猴的图片以及2007洞庭湖鼠灾的令人震撼视频，激发学生的热情，直接引出种群数量的变化,同时展示学习目标。
【百度视频】实拍洞庭湖鼠灾的恐怖现场 在线观看 - 酷6视频_1.avi
合作探究1：【百度视频】细菌分裂的视频http://v.youku.com/v_show/id_XODA0MDUzNTI.html
提示：在自然界中细菌无处不在，有些细菌的大量繁殖会导致疾病。假如现有一种细菌，在适宜的温度、湿度等环境下，每20分钟左右通过分裂繁殖一代。（ 细菌在适宜环境中的生殖方式是分裂生殖）
【学生活动】：学生独立操作完成图表，相互交流结果。
1.请填写下表：]
时间（min）
20
40
60
80
10021世纪教育网
120
14021世纪教育网
160
180
细菌数量
2。以表格中得到的数据画出细菌的种群增长曲线：（以时间为横轴，以数量为纵轴）
3 、t代细菌数量是多少？
设计目的：让学生通过总结t代细菌数量，感受活生生的生命现象， 认识细菌种群数量增长的数学规律。
【教师活动】：引导学生展示答案作出互评，并作出总结“在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公式、图表等”自然引入下一探究点。
合作探究2：介绍J型增长曲线实例
澳大利亚本来并没有兔子。 1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。
【学生活动】学生根据上述资料合作探究以下问题：
1.野兔种群增长的原因有哪些？
2.如果用N0表示野兔种群的起始数量，用λ表示野兔种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后野兔种群的数量，那么，Nt为多少？
3.列举在自然界中还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况
【教师活动】：学生展示答案后互评教师小结，自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，该种群数量增长的数学模型可表示为“J”型曲线，或数学公式：Nt=NOλt ，同时提醒学生严防生物入侵。
合作探究:3设疑： “J”型增长能一直持续下去吗？后呈现高斯实验
阅读课本P67，完成下列问题：
1．草履虫的数量变化与J型增长有何不同？
从外因和内因（出生率和死亡率）分析，.在高斯实验中种群增长呈“S”型曲线的原因是什么？
小结：建构种群数量“S”型增长的数学模型并结合课本生态学家高斯的实验结果理解“S”型增长的特点：增长速率先增加后降低，k/2时，增长速率最大，在K时，增长速率为0.
【学生思考】在渔业生产上，人们常被这样的问题所困惑：不捕捞或捕捞很少，鱼类资源可能得不到充分利用；捕捞过多，又会导致鱼类资源枯竭。那么，对于某个水体中的某种鱼类资源，每年捕捞多少才合适呢？
【教师活动】教师参与学生活动，及时交流与指导，学生展示答案后学生互评，教师最后作总结：把握好K/2的黄金开发点。
【学生活动】同一种群的K值是不是固定不变的？
然后根据课本引发学生讨论影响种群数量变动的因素。
展示 课本“我国飞蝗数量变化曲线”及“江豚数量在下降”的实例。
分析后引出种群数量变化的另外两个类型：波动和下降。
（四）【联系生活】
[新闻直播间]全国第四次大熊猫调查 野生大熊猫生存面临威胁和干扰_新闻频道_央视网(cctv.com)_2.avi
1.如何利用种群数量变化规律拯救大熊猫、金丝猴等珍稀动物？
2.你认为控制家鼠等有害动物繁殖的有效措施有哪些？
设计意图：根据对与生活密切相关两个实例的分析和探讨，使学生对本节课所学知识即得到应用，又总结出了研究种群数量变化的意义。
【课堂补充练习】
1、在利用海洋鱼类资源时一般要使其种群数量保持在K/2水平，原因是在这个水平上（ ）
A.种群数量相对稳定 B.种群增长速率最大
C.种群数量最大 D.环境条件所允许的种群数量最小
2．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ )
3.下图1表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境负荷量约为（ ）
A.100只 B.200只? C.300只 D.400只
（ 图1） （图2）
4.图2表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线。
下列叙述正确的是 ( )?
A.在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长?
B.若在t2时种群的数量为K，则在t1时种群的数量为K/2?
C.捕获该鱼的最佳时期为t2时?
D.在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势?
5.下图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，据图回答（1）～（5）题。?
（1）图中表示种群数量最大的一点是 。?
（2）图中表示种群增长速度最快的一点是 。?
（3）该种群的增长速率由缓慢到增大是在迁入 年后开始的。?
（4）此动物种群增长的曲线呈 型。?
（5）种群数量达到环境条件所允许的最大值的点是 ，既要获得最大的捕获量，又要使动
物资源的更新不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在 点上。
【课后延伸训练】（略）
告诉同学通过互联网就自己感兴趣的领域或关心的保护动物搜索资料，扩大自己的知识量或在一些领域陈述自己的观点。
七、效果分析
本节课与生活联系密切，大熊猫、金丝猴濒临灭绝以及2007年洞庭湖鼠灾等资料学生很感兴趣，容易激起学生的学习热情。上课从一种细菌的繁殖问题出发，探讨种群数量的变化，启发学生用数学方法表达，归纳建构种群增长模型的方法，然后从一种细菌推广到其他生物的数量增长的方法，过度自然水到渠成。本节授课采取的是合作探究的方式，学生为主体，学生学习主动，课堂氛围热烈。
但是由于时间限制学生探究深度不够，小组间同学的配合不是很默契，而且小组间展示结果时有些同学不积极，下一步需要找方法充分调动每一个学生的积极性，使课堂效率达到最高，知识落实程度最大化。
八、课后反思
值得肯定之处：
（1）科学调整与整合教学资源：
?我将教材中“计算细菌在不同时间数量”的学习任务，请学生分析结论。我认为这更符合科学家进行这项研究时的流程，即先发现现象，后总结规律，继而建立模型，最后进行验证。同时也让学生认识到科学研究始于观察与发现问题。
? 在“J”型曲线和“S”型曲线的学习中分别呈现了细菌在理想条件下的繁殖、生物入侵的短时间内的种群数量变化曲线，和高斯的草履虫的实验，引导学生进行比较分析，便于得出结论。
? “应用”环节，在分析海洋捕捞实例的基础上使学生对K/2黄金开发点有了更深刻的理解。在“濒危生物保护”的讨论中，补充了大熊猫目前面临的威胁与挑战的动画，使学生对K值降低原因有更真切的体会。
认真分析新课标与新教材，大胆取舍：
?旧教材中这一部分的教学常常重点分析种群增长率和增长速率，并讨论K/2的含义及其在生产上的应用。课标对于本节课的要求是“尝试建立数学模型”，重在科学方法的训练；人教版新教材中则没有对上述知识点进行分析，所以在教学设计中我将其大胆舍弃。?
?2 有待改进之处：
（1）由于学生数学基础较差，数学模型建构过程耗时较长，导致后面关于“应用”的讨论略显仓促。
（2）如果能使全体学生参与到探究实验中来，能够更加充分发挥训练学生探究能力的作用，同时也能够为本节新课的学习提供很多教学资源。
九、观课记录（赵清宝）
看过郑老师的课，既感到课堂设计的科学、严谨，又被他的人格魅力所感染，很受启发，现就自己的认识进行一下简单的评述。
一、课堂导入新颖、吸引学生注意力、引发学生的积极思考
从新闻入手，引用学生喜欢的大熊猫、金丝猴以及令人厌恶的田鼠等作为新闻的素材，激发了学生的学习热情，引发了学生的积极思考，自然过度并引出本节课要学习的内容《种群的数量变化》，使学生很快进入本节课的学习状态。
二、启发教学贯穿始终，使学生主动学习，学习能力得到提高
从开课到结束，郑老师始终在呈现知识的过程中，能够启发学生的思考，充分调动学生学习的主动性、积极性，为学生创设机会和条件，让学生主动地参与教学。比如种群的数量计算公式的得出，就是学生按照老师的引导，学生逐步思考、讨论、得出结论，充分调动学生的积极性；教师灵活而有效运用多种教学手段和方法，比如课堂上多次让学生讨论，这不是走形式的讨论，而是让学生通过讨论真正的解决课堂中遇到的问题，这样充分体现了教学民主，尊重学生，热爱学生。从而使课堂气氛活跃，师生感情融洽，学生学得生动活泼，从中获得成功的体验，感受到课堂生活的乐趣。
三、教师专业素养高，教学基本功扎实
郑老师的课堂上，能很好地对课堂教学进行组织、管理和监控，根据课堂上的不同情况灵活调节课堂节奏，调整课堂教学内容与教学结构，随时掌握学生的接受能力，作以调整。
郑老师的教学素养高还体现在能熟练运用现代化教学手段，并且运用得适时、适度，且操作规范熟练。
教师的语言表达规范、精炼、简明生动；板书设计合理，字体清楚规范。
教师课堂上热情、真诚、民主，都很好体现了良好的教师专业素养。
四、教学结果有效达成
课堂上不仅气氛活跃，学生也能积极主动地参与学习的全过程并在学法上有一定收获。不仅如此，大多数学生能在课堂上正确掌握知识，并能运用本节课所学的知识解决简单的实际问题，达到了教师预定的教学目标。
评测练习
1、在利用海洋鱼类资源时一般要使其种群数量保持在K/2水平，原因是在这个水平上（ ）
A.种群数量相对稳定 B.种群增长速率最大
C.种群数量最大 D.环境条件所允许的种群数量最小
2．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ )
3.下图1表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境负荷量约为（ ）
A.100只 B.200只? C.300只 D.400只
（ 图1） （图2）
4.图2表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线。
下列叙述正确的是 ( )?
A.在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长?
B.若在t2时种群的数量为K，则在t1时种群的数量为K/2?
C.捕获该鱼的最佳时期为t2时?
D.在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势?
5.下图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，据图回答（1）～（5）题。?
（1）图中表示种群数量最大的一点是 。?
（2）图中表示种群增长速度最快的一点是 。?
（3）该种群的增长速率由缓慢到增大是在迁入 年后开始的。?
（4）此动物种群增长的曲线呈 型。?
（5）种群数量达到环境条件所允许的最大值的点是 ，既要获得最大的捕获量，又要使动
物资源的更新不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在 点上。
课件32张PPT。大熊猫――举世闻名的稀世珍宝。大熊猫是中国特产的野生动物，历来被誉为珍稀奇兽，是吉祥友谊的象征，是和平友好的使者。而今，作为国宝的大熊猫更被拥戴为现代世界的动物明星，全球野生生物保护的标志和旗帜。据调查，如今仅有1834只大熊猫 在几百年前，金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有500～600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。
《国家地理》2007年洞庭湖爆发鼠灾【相关素材】实拍洞庭湖鼠灾的恐怖现场_种群数量的变化_生物_高中_郑美红_3707240001_.mp4第二节 种群数量的变化1、说明建构种群增长模型的方法。
2、用数学模型解释种群数量的变化。
3、关注人类活动对种群数量变化的影响。学习目标 在营养和生存空间没有限制的理想条件下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次，则由一个细菌分裂产生的细菌数量将如何变化？一、建构种群增长模型的方法——数学模型：在 营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂增殖一次。
1、72H后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
2、n代细菌数量的计算公式是什么？
讨论1讨论：
3、请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，完成表格！4、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长曲线食物充足空间充裕环境适宜没有天敌资源无限
指数生长一、建构种群增长模型的方法
2、步骤：细菌的分裂繁殖
观察对象、提出问题1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。 实例一澳洲野兔数量变化实例一：实例二： 1937年的春天，有人将8只环颈雉带到美国华盛顿州Protection岛上来放生，这个岛上原来没有环颈雉分布的记录，于是这些环颈雉迅速增殖，只用了6年时间，该岛上的环颈雉数量便增长到1898只。在此期间，其种群数量呈指数型增长。
美国某岛屿环颈雉的数量变化 模型：
曲线Nt=λt N0· 如果用N0表示种群的起始数量，用λ表示种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后种群的数量，那么，Nt为多少？列出计算式：
N1=N0λ
N2=N1λ=N0λ2
N3=N2λ=N1λ2=N0λ3
……..假设草原上有5只野兔，一年后变为50只野兔，二年后变为500只，三年后变为5000只……,则五年后为多少只？N5=5×105a 假设：气候适宜没有天敌等理想条件c 特点：种群数量连续增长，增长率保持不变b理想 模型：Nt=λt N0·d 适用范围：实验条件下或种 群迁入新环境短时间内J型增长能否一直持续下去？+实例三： 生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。2、为什么草履虫不呈J型增长？草履虫数量增加到375个后趋于稳定；种群数量连续增长；
2、为什么草履虫不呈J型增长？理想条件营养、空间受限
（2）S型增长：种内斗争加剧天敌增多a. 原因：有限条件b. 特点：c. K值：又称环境容纳量，指在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。有限种群数量开始上升很快，后来上升的缓慢，数量达到最大值后趋于稳定；增长速率先增加后降低，k/2时，增长速率最大，在K时，增长速率为0.
讨论2： 在渔业生产上，人们常被这样的问题所困惑：不捕捞或捕捞很少，鱼类资源可能得不到充分利用；捕捞过多，又会导致鱼类资源枯竭。那么，对于某个水体中的某种鱼类资源，每年捕捞多少才合适呢？....ABCD
对资源开发与利用的措施：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。K
K
同一种群的K值是不是固定不变的？
影响种群变化的因素： 内部因素：出生率、死亡率、
迁入率、迁出率外部因素：食物、气候、天敌、
传染病等人为因素；2、波动：3、下降：讨论3：1.如何利用种群数量变化规律拯救大熊猫、金丝猴等珍稀动物？ 2.你认为控制家鼠等有害动物繁殖的有效措施有哪些？【相关素材】全国第四次大熊猫调查 野生大熊猫生存面临威胁和干扰_种群数量的变化_生物_高中_郑美红_3707240001_.mp4四、研究种群数量变化的意义：1、对野生生物资源的保护，拯救和恢复濒危物种：建立自然保护区，改善栖息环境等提高环境容纳量是保护野生生物资源的最有效措施 2、对资源开发与利用的措施：把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”。
3、为防治有害生物提供科学依据：严密封存粮食、 硬化地面、养猫、放置捕鼠夹、老鼠药等等
采取措施降低有害动物种群的环境容纳量作业：当堂检测：1.2.3
种群增长的“S”型曲线S型增长曲线环境负荷量
K/2增长缓慢增长加速增长缓慢增长速度最快食物空间不足，种内斗争
加剧；捕食者的数量增加。食物充足，空间充足由于引入初期，密度较小
