1.1 种群的数量特征教学设计（表格式）-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修二

《种群的数量特征》教学设计
一、大概念引领下的单元教学设计思路
单元教学是大概念、大任务、大情境统领下教学活动的结构化。本次单元教学设计过程中，立足学生学情，依据课标内容要求及学业质量水平，围绕学科核心素养确定如下单元教学目标。
1.通过对种群密度、出生率死亡率、迁入率迁出率、年龄结构和性别比例等特征和影响种群数量变化因素的了解，阐明种群数量变化受到内因和外因的影响，外因通过内因起作用。理解种群是一定区域中同种生物所有个体的集合，种群作为一个整体，具有个体层次上所没有的特征，认同生命的系统观。（生命观念）
2.通过应用样方法进行种群密度调查、模拟标记重捕法过程、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，掌握科学研究的一般流程及实验原则，提高实验数据分析处理能力，提升科学探究及实践能力。（科学探究）
3.通过尝试建立和运用种群增长的数学模型，学会用模型来表征、解释和预测种群数量变化的规律，领悟系统分析的方法。基于对生物学过程中存在循环因果关系的认识，尝试从近期和长远效应两个方面分析人类活动对种群及环境的影响。（科学思维）
4.通过将影响种群数量变化的因素应用于实践活动，感悟科学研究在保护生物资源以及防治虫害等方面的指导作用，提升运用学科知识解决实际问题的担当，树立人与自然和谐共处，可持续发展的观念。了解我国生态学家和植保员的相关工作，认同种群研究的重要社会意义，提升社会责任感。（社会责任）
选用真实的教学素材“极危物种——青头潜鸭在雄安新区白洋淀的现状、保护情况等资料”创设单元情境。形成“任务-情境-活动”主线，引导学生完成大概念统领下的学习任务，实现单元教学的课堂实践，达成单元教学目标，发展学生的生物学学科核心素养。具体单元整体教学设计思路框架，如图：
二、教学目标
基于课程标准内容要求、学业要求和学业质量标准，围绕培养学生核心素养的要求，在单元教学目标的基础上制订本单元教学中课题1种群的数量特征（第一课时）的教学目标如下：
1.通过对青头潜鸭种群的分析，理解生物与环境之间彼此相互影响，初步建立生物与环境相协调的观念。（生命观念）
2.通过模拟实验，体验运用标记重捕法调查种群密度的过程，体会估算法在生态学调查中的意义，提升科学思维和科学探究能力。（科学探究）
3.基于相关实证材料，运用归纳，推理、概括等思维方法，理解反映种群数量变化趋势的各种特征，运用建模的思维方法得出种群数量特征之间的逻辑关系。（科学思维）
4.通过了解目前青头潜鸭的生存状态和保护措施以及雄安新区白洋淀自然保护区环境的变化，关注野生濒危动物的保护，增强生态环境保护的社会责任，树立人与自然和谐共生的意识。（社会责任）
二、教材分析
种群及其动态单元属于人教版高中教材选择性必修二（2019版）第一章。新课标对应的大概念是“概念2生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”，单元内容重点围绕重要概念2.1“不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落”展开。通过本章的学习可以让学生了解种群具有个体水平所没有的新特征，新属性，初步了解“整体不是部分的叠加，整体大于部分之和”的道理，对培养学生的整体意识有重要意义。
“种群的数量特征”为第1章第1节的内容，主要包括种群的数量特征和调查种群密度的方法两部分内容，在课程标准中内容要求是“列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征”。本节课内容包括调查种群密度的方法和种群的数量特征两大部分，是高中阶段所涉及内容中由微观、个体水平到宏观、群体水平的转折点，是后续内容的基础。只有了解了种群的数量特征，才能理解种群的数量是如何变化的，以及变化的影响因素。进而发展科学思维和科学探究能力，了解系统分析的思想和方法，形成种群层次上的稳态与平衡观、进化与适应观，提高对生命系统与环境关系的认识。
三、学情分析
知识储备：学生在初中阶段已经接触过生态学内容，但多为现象描述，高中阶段在《分子与细胞》和《遗传与进化》中也已经接触过种群的概念，以及种群的遗传特征，即种群具有一定的基因组成——基因库。
能力储备：高二的学生思维能力逐渐成熟，具备一定的逻辑推理和分析问题的能力。能够理解抽象的概念，并通过具体的实例进行分析和归纳。对于图表、文字、数据等信息具有一定的解读能力，可以从中提取关键信息，分析种群的数量特征。具有一定的自主学习能力和合作学习能力，能够通过小组讨论、探究活动等方式深入理解种群的数量特征及其相互关系。
情感储备：学生对于保护珍稀物种、维护生态平衡等问题通常具有较高的关注度和兴趣。种群的数量特征与生态环境保护密切相关，通过介绍一些濒危物种的种群数量变化情况，可以激发学生的学习热情。
四、教学重难点
教学重点
种群的数量特征
调查种群密度的方法之一——标记重捕法
教学难点
种群密度的调查方法之一——标记重捕法
各数量特征之间的关系
教学思路
在建构主义学习理论和认知发现学习理论指导下，基于“任务-情境-活动”主线，本节课的教学思路如下：
教学方法
教法：情境教学、问题驱动、实验教学、间接强化
学法：自主学习、合作学习、归纳推理、实验探究
七、教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
【情境导入】 青头潜鸭现存情况简介 提出问题：生活在白洋淀的全部青头潜鸭是否为一个种群？ 【任务一：种群最基本的数量特征】 教师展示资料一：“鸟中大熊猫” 提出问题1：如果你是野生动物保护专家，对某地开展青头潜鸭种群的调研保护工作。首先希望得到的数据是什么？ 教师解释种群研究的重点是种群的数量特征及其变化规律。 教师展示资料二：“美食鉴赏家”。 根据材料进行情境假设。 问题2：A水塘有600只水生昆虫，B水塘有200只水生昆虫，哪个更适合青头潜鸭觅食？ 测得A水塘体积为500000M3,B水塘5000M3。则哪个水塘更适合青头潜鸭觅食？并说明理由。 教师根据学生作答，提示学生实际在用“种群密度”的概念，引导学生尝试对种群密度下定义。 教师提示学生从结果可以看出，种群密度能很好反映种群数量。同时强调也是种群最基本的数量特征。在生产生活上具有重要的研究意义。 【过渡】 引导学生思考如何调查种群数量。 【任务二：种群数量的调查方法】 教师展示资料三：京津冀地区青头潜鸭部分发现记录（内容略） 问题3：种群密度调查方法有哪些？ 活动1：阅读课本P2-3内容，根据上述资料，组内讨论哪种调查方法适合青头潜鸭种群密度的调查？并说明理由。 学生小组活动结束后，组织学生进行交流，表达各组观点。预期学生在“逐个计数法”和“标记重捕法”中存在分歧。 教师做出点评和总结后引出资料四和问题4 资料四：青头潜鸭活动特点，及2022年7月在白洋淀的发现记录。 问题4：白洋淀湿地环境持续向好，预测分析青头潜鸭数量会如何变化？理由是什么？ 【过渡】 教师进行假设，假设青头潜鸭种群数量较多，则标记重捕法可能更合适。 引出活动2：标记重捕法模拟实验——估算瓶内紫色小球数量 教师对实验过程进行简介，引导学生思考讨论：为什么可以通过这种方法估算种群数量？ 原理明确以后，引导学生完成模拟实验，并将小组记录的结果汇总到多媒体。 引导学生进行探讨： 1.本小组估算值与实际值是否一致？ 2.可能是什么原因造成的实验误差？ 3.野外调查时哪些因素可能导致标记重捕法估算的种群数量出现误差？ 以上问题交流完毕，通过以下资料评价学生学习成果。 4.请分析在利用标记重捕法调查过程中，下列各情况可能会带来的误差：（内容略） 教师点评学生作答结果后，简要介绍其他种群密度调查的方法。 【过渡】种群密度反映了种群在一定时期的数量，但是仅靠这一特征还不能反映种群数量的变化趋势。要想知道种群数量的消长，还需要研究其他的数量特征 【任务三：种群的其他数量特征】 展示问题5：研究人员在不同月份在白洋淀自然保护区调查青头潜鸭的种群密度时，得到的结果往往存在差异。结合以下材料分析是什么因素影响在种群密度的变化？ 资料五：“旅游爱好者”及2024年1月和6月的发现记录。 教师根据学生作答情况，让学生思考出生率、迁入率如何计算？引出出生率死亡率、迁入率迁出率为种群数量特征，可以影响种群密度。 【过渡】种群还有哪些数量特征 展示资料六：“求偶困难户”资料七：“模范父母” 问题6：资料六、七中体现了种群的哪些数量特征？它是如何影响种群密度变化的？ 问题7：种群的性别比例都是1：1吗？ 【过渡】由于野外种群数量减少，雌雄比例失调，可以考虑人工辅助繁育 展示资料八：北京动物园“青头潜鸭的引种和人工孵化技术研究”课题项目 教师讲解种群数量特征：年龄结构，并解释三种类型的组成。 活动3：研究表明了解一个种群的年龄结构情况，可以对种群数量做出预测。请同学们分析年龄结构如何影响种群数量，利用希沃白板课堂活动“超级分类”并完成“关键词”分类。 问题8：年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗？年龄结构为衰退型的种群呢？青头潜鸭种群若要持续扩增，需要保持一个怎样的年龄结构？ 【过渡】种群数量特征之间有什么关联。 【任务四：模型构建 厘清概念】 活动4：小组合作，添加必要的连接词，在学案上构建概念模型。 【过渡】在模型中添加种群数量到环境因素的指向，可以添加什么关键词 资料九：“环境测评师”。 体现种群数量可以反映环境的现状。 【小结】 总结本节课内容。 结束语：绿水长流，百鸟翔集折射出河北生态质量持续向好。是我们河北深入践行“绿水青山就是金山银山”理念的成果。呈现出来一幅人与自然和谐共生新画卷！ 【课后推送】 1.文献资料：通过高考试题透视鸟类种群密度调查方法 2.河北省生物多样性保护与利用规划（2021—2030年） 2.扩展资料：种群的其他特征 学生阅读，基于课前复习知识“生命系统结构层次”“种群的概念”等作出判断。 学生阅读资料。了解青头潜鸭是“鸟中大熊猫”的原因。 学生根据材料自由作答。（数量）（种群数量）（种群密度）（环境如何）。。。 学生自行阅读材料。了解青头潜鸭的栖息和饮食习惯。 学生根据假设情况作出判断---A水塘，昆虫更多 学生根据情况作出判断B水塘，单位体积内昆虫更多。 学生尝试对种群密度作出定义。种群在单位面积或单位体积内的个体数 【归纳提炼】 学生自主阅读材料和课本相关内容 【合作交流】 组内完成问题3和活动1 学生阅读材料后，针对问题4做出判断。 “环境好” 进一步思考，环境因素可以影响那些特征进而影响种群数量。 【合作交流】 分组讨论。分析得出，混匀后局部比例与整体比例相同。 【小组实验】 分组合作，根据方案，完成模拟实验。并汇总全班数据。 【交流总结】 学生根据本组及全班实验结果，进行师生，生生交流。 学生完成误差判断。表达交流结果。 【讨论归纳】 学生阅读材料，获取有效信息。对问题做出合理解释。 核心观点：迁入、迁出、出生情况影响了种群密度的变化。 【独立分析】 阅读材料、独立分析性别比例如何影响种群密度。分析得出，通过影响出生率，间接影响种群密度。 【分析归纳】 阅读资料了解青头潜鸭的引种和人工孵化技术研究课题项目。 通过教师引导，明确年龄结构的组成。 活动3：完成对年龄结构如何影响种群数量的分析以及关键词的分类。 学生根据自己的理解回答。 出生率和死亡率不完全决定年龄结构，年龄结构还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响，此外种群数量还受迁入率和迁出率的影响。 【小组总结】 结合本节课内容，完成模型构建。 全班交流、组间合作，完善概念图。 课下完成相关资料的阅读 并完成课时作业 通过创设情境，激发学生兴趣。结合实例，让学生理解种群概念的本质 设置较为开放性的问题。引出本节课的主要内容——种群的数量特征。 以此引起学生认知上的冲突，从而更好的理解种群密度可以把生活范围和种群数量联系起来，通过调查种群密度反映种群数量。 通过自主的学习，使学生认识到常见的调查方法。结合材料进行合理判断使用方法，提升学生学以致用的能力。 通过组内，组间交流，提升学生的科学思维，语言表达能力，辩证看待问题的思路。 通过分享不同的观点和经验，互相启发，共同解决问题，提高学习效果 设置情境，问题驱动。学生结合生活经验做出预判。构建环境因素与种群数量的关系。引发学生进一步思考。激发深度学习。 通过模拟实验，体验运用标记重捕法调查种群密度的过程，体会估算法在生态学调查中的意义，提升科学思维和科学探究能力。 设置情境，问题驱动，使实验不浮于表面，深入分析标记重捕法调查种群密度的方法，并发展分析、归纳的科学思维。 让学生明白，真实科研工作中调查方法是多种多样的，科学技术的不断进步保障了科研工作的进行，提升了学生对调查方法的认知。 基于相关实证材料，运用归纳，推理、概括等思维方法，理解反映种群数量变化趋势的各种特征。 通过获取材料中的有效信息，引领学生体会出生率、死亡率、迁入率、迁出率对种群密度的影响。 基于事实，运用归纳、推理等思维方法，深入理解性别比例对种群数量的影响。 通过问题6，让学生明白自然界生物的复杂性和多样性。 通过资料激发学生保护野生动物的意识。 利用希沃白板的课堂活动功能，对不同年龄结构类型种群变化的趋势和原因进行分析，引导学生发现年龄结构和出生率死亡率的关系。使得学生可以从三个年龄期的相对多少来区分三种年龄结构。 让学生明白年龄结构对种群数量的影响不是决定性的。年龄结构可以预测将来种群数量的发展趋势但不是绝对的。 通过构建概念模型，建立概念之间的联系，培养学生的系统观。引导学生利用模型中的逻辑关系分析实际问题，提升学生的科学思维。 在构建模型的过程中，学生能够将所学的知识进行整合，加深对种群数量特征的理解。有助于培养学生的合作精神和逻辑思维能力。 渗透生物学过程中存在循环因果关系 渗透社会责任。绿水长流，百鸟翔集折射出河北生态质量持续向好。是深入践行“绿水青山就是金山银山”理念的成果。呈现出来一幅人与自然和谐共生新画卷！ 作为河北省的一员了解河北省为生物多样性的保护与利用做出的河北贡献。 拓展视野，增强学生保护生态环境的社会责任意识。
八、作业设计（适应“双减”要求的分层作业）
概念辨析
1.下列属于种群最基本的数量特征的是（ ）
A. 种群密度 B. 出生率和死亡率
C. 年龄组成 D. 性别比例
答案：A
2.（多选）下列可以称为种群密度的是（ ）
A. 一定区域内单位面积内的人口数量
B. 一口池塘中单位体积内鲢鱼的数量
C. 一片森林中单位面积内乔木的数量
D. 一条江河中单位体积内鱼的数量
答案：AB
3.利用性引诱剂诱杀雄性害虫，是通过改变害虫种群的（ ）来降低害虫的出生率。
A. 年龄组成 B. 性别比例
C. 种群密度 D. 迁入率和迁出率
答案：B
4.种群的年龄组成大致可分为三种类型，下列哪种类型的种群数量可能会越来越少（ ）
A. 增长型 B. 稳定型
C. 衰退型 D. 无法判断
答案：C
5.（多选）标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围大的动物种群密度，以下关于标志重捕法的叙述，正确的是（ ）
A. 标记物不能影响动物的正常活动
B. 标记物不能过分醒目
C. 标记个体与未标记个体被重捕的概率应相等
D. 被标记的动物应容易被再次捕捉
答案：ABC
拓展应用
6.某池塘中，第一次捕获鲫鱼106条，做上标记后放回；第二次捕获鲫鱼91条，其中有标记的为25条。
由此估算该池塘中共有鲫鱼 条。答案：386条
结合本节课所学知识，请你对北京动物园“青头潜鸭的引种和人工孵化技术研究”课题项目做出评价和建议。
参考答案：试题为开放性试题，如需要模拟真实的繁殖环境，种群扩大后要及时放归自然，观察不同年龄时期的青头潜鸭个体特征，以判断野生种群中不同个体的年龄。等等。
据统计，1990-2013年的24年间，我国0-14岁少年儿童的人口占总人口的比例由27.69%下降到16.41%；15-64岁人口的比例由66.74%上升到73.92%；65岁及以上的老龄人口比例由5.57%上升到9.67%。这说明我国人口的年龄结构发生了什么变化？其原因是什么？由此带来的问题由哪些？
开放式试题，学生可以从经济、社会、劳动力、公共服务等多方面作答，只要言之有理即可。
9.有专家预测按照现在的发展趋势到2050年我国人口金字塔将出现如图情况。此时的年龄结构属于那种类型？对此你对2025-2050年期间我国的人口发展会提出什么建议？
答案：略，学生言之有理即可。
九、教学反思
教学素材选取具有重要意义：白洋淀位于河北，对于河北学生而言，以白洋淀青头潜鸭为素材，能让他们更深入地认识到本土生态系统的独特性。青头潜鸭的生存状况与白洋淀的生态环境紧密相连，通过了解这一珍稀物种的生活习性、栖息地需求等，学生们能建立起对本地生态环境的深入理解与认同，明白保护白洋淀就是保护自己家乡的生态瑰宝。雄安新区的建设是国家的重大战略举措，生态保护是其中的重要组成部分。以白洋淀青头潜鸭为教学设计素材，可使学生深刻理解雄安新区建设中生态优先的理念。学生们通过学习，能够明白保护白洋淀的生态环境是落实国家战略的具体体现。
大概念统领，结构化主线，助力体系构建：以大概念为核心进行单元教学设计，通过极危物种青头潜鸭在白洋淀的情况这一真实素材构建单元情境，使教学活动具有连贯性和整体性。例如，从青头潜鸭的现状引出种群数量特征等一系列相关问题，让学生在一个统一的情境中学习，有助于学生建立起完整的知识体系。样方法内容也是第一节的重要内容，为保证情境的连贯性，进行了取舍，将在第二课时进行相关内容安排。另外，我国人口老龄化和性别比例失调问题由于与情境联系不大，也未涉及，但这些问题有这重要的现实意义，有助于提升学生的法治观念和社会责任意识。将在课后作业以及后续第二节内容中有所补充。形成了 “任务 - 情境 - 活动” 的主线，明确了教学的方向和流程，使教学活动有条不紊地进行。这种结构化的设计有助于学生在完成学习任务的过程中，逐步深入理解生物学知识，提高核心素养。
教学过程指向学生核心素养，体现学科育人价值：通过对青头潜鸭种群的分析，大部分学生能够理解生物与环境的相互影响，初步建立生物与环境相协调的观念。例如，在讨论青头潜鸭的生存环境与种群数量的关系时，学生能够意识到环境变化对青头潜鸭生存的影响，以及青头潜鸭种群数量变化对生态系统的反馈作用。在模拟实验中，学生体验了标记重捕法调查种群密度的过程，对估算法在生态学调查中的意义有了一定的体会。但部分学生在运用归纳、推理、概括等思维方法分析种群数量变化趋势特征以及构建种群数量特征逻辑关系模型时，还存在一定的困难。通过了解青头潜鸭的生存状态和保护措施以及白洋淀环境的变化，学生对野生濒危动物的保护关注度有所提高，增强了生态环境保护的意识。不过，在将这种意识转化为实际行动方面，还需要进一步引导。
模拟实验成本低、效率高、具有说服力：利用废旧答题卡、矿泉水瓶、瓶盖、玩具枪子弹，制作学具，成本极低。实验过程中将对小球进行单个涂色标记过程升级为直接用白色球替换紫色球过程，提高了实验效率。班级十个组的结果通过excel数据处理，完成汇总，课堂现场形成的实验结果更具有说服力和分析的空间。
重难点突破过程突出：在教学过程中，通过多种方式突出了种群的数量特征这一重点。利用青头潜鸭的相关资料，从不同角度展示种群数量特征的表现形式；通过实例分析和小组讨论，让学生深入理解每个数量特征的含义和作用。
不足之处：
虽然选用了真实的素材，但在教学过程中，对情境的挖掘还可以更加深入。例如，在青头潜鸭的保护方面，可以进一步引导学生探讨除了种群数量特征之外，还有哪些因素会影响其生存，以及如何从更广泛的生态系统层面进行保护。