《种群数量的变化》的教学设计(浙江省台州市黄岩区)

人教版高二年级《种群与群落》第二课时教学设计
黄岩灵石中学 张杏娟（318024 ）电话：13566824525
电子信箱：zhxingzi@
一、设计思想
在课堂教学中，要培养学生的主体意识，发展学生的主体能力，塑造学生的主体个性，使学生的主体性得到充分的发展。本节课通过具体的实例、实验的展示及大量问题情境的设置，让学生利用所学的数学等知识分析、归纳总结，自己得出结论，为学生发挥其主体性提供尽可能多的机会，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性，促进学生主体性的发展和科学素养的提高。
二、教材分析
1．《课程标准》的要求：尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
2．本节内容包括种群数量的变化借助于数学知识建立起种群的数学模型及种群数量变化的影响因素和意义。学习本节内容可达到阐明种群动态的规律及调节机制的目的；可以帮助学生领悟系统分析、建立数学模型等方法；并与人类的经济生产活动和社会的可持续发展密切相关的。所以本节内容在整个高中生物学教材中具有具有独特的地位和作用。
3．在初中科学中只是对种群和群落的概念的认知，但没有对种群的特征、数量的变化没有深入的探讨。
三、学情分析
1．学生在初中已经对种群与群落的概念有了一定的了解，并具有一定的分析、归纳、概括能力。本节内容将从更深的理论层次来探讨种群数量变化情况。
2．由于本节课内容具有较深的抽象性，学生难理解，不能将教材知识与自然环境中实例联系在一起。
3．（1）引导学生列表比较“J”型曲线与“S”型曲线的区别和联系。通过对比归纳，准确找出知识的内在联系，强化归类、对比的学习方法。
（2）通过引导学生用达尔文进自然选择学说分析“J”型曲线与“S”型曲线等表示的意义，引导学生分析影响种群数量变化的因素、意义和应用，培养学生概括总结能力及不同章节知识的联系和理论联系实际的能力。
四、教学目标
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。
（3）了解种群数量变化的影响因素及意义。
2、 过程与方法
（1）、通过多媒体手段展示细菌的繁殖和发生蝗灾的动态过程，让学生进行动态想象，培养学生抽象思维的能力。
（2）通过引导学生阅读分析资料建立种群增长的数学模型，培养学生分析问题的能力。
（3）通过引导学生讨论比较“J”型曲线和“S”型曲线区别和联系，培养学生比较和归纳的能力。
3、情感态度与价值观
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和进行生命科学价值观等。
五、教学重点、难点
教学重点：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。
教学难点：建构种群增长的数学模型。
六、教学策略和手段
本节课采用讲授法、讨论法、观察法、分析资料及练习法等组成的多样化的教学方法。首先通过“探究培养液中细菌种群数量的动态变化”引导学生用数学方法来描述生物现象揭示生命活动规律是本节教学策略的着眼点。其次，了解建立数学模型的方法。再次，在教学中循着现象本质现象的思路，通过分析问题探究数学规律解决实际问题建构数学模型的方法，让学生体验由具体到抽象的思维转化过程。
七、课前准备
用Realplay、Powerpoint和Flash制作的多媒体课件，内容包括：用Flash制作的细菌繁殖的过程；用Realplay录制的蝗灾的过程；用Powerpoint展示收集的资料及整个教学过程等。通过多媒体课件的演示，变静态为动态，不仅弥补了图形静止不动的缺陷，使教学效果更直观，而且使课堂生动有趣，降低了知识接受的难度，增加了课堂教学的容量和效率。
八、教学过程设计
教师主导作用 学生主体活动 设计意图
展示学习目标：1、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、用数学模型解释种群数量的增长。3、了解种群数量变化的影响因素及意义。 明确目标阅读课本思考问题主动探索 引起学生注意，激发兴趣
提问：种群的特征主要包括哪些内容？并且它们之间存在什么关系？（用结构图表示出来）过渡：种群的特征影响着种群数量的变化，而种群研究的核心问题是种群数量的变化规律。引出种群数量的变化，主要研究种群数量的增长。 学生思考回答问题 激活原有知识
教师主导作用 学生主体活动 设计意图
1、媒体课件动画演示细菌增殖过程。2、题探讨：在自然界中细菌无处不在，有些细菌大量繁殖，在环境温度、湿度等非常适宜的情况下，某细菌每20秒就通过分裂繁殖一代。讨论：1、两小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2、一个细菌ｔ代后细菌种群数量的计算公式是什么？3、请同学算出一个细菌繁殖的后代在不同时间的数量，并填写表格，然后画出细菌种群数量增长曲线。 学生基于已有的数学知识进行演算。学生独立完成图表，个别学生板演，相互交流结果。 培养学生学习的自主性，提高学生分析问题和解决问题的能力。
小结：在描述、解释和预测种群数量变化时，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。 学生通过细菌种群数量增长建立数学模型的过程，理解数学模型建立的方法。 结合实验认识建立种群增长模型的方法。从感性认识上升到理性认识。
提出问题：对细菌种群数量增长而言，在什么条件下公式Ｎｔ＝２ｔ成立呢？总结：理想条件——环境资源无限的条件下，这个公式成立。种群数量呈“Ｊ”型曲线增长。提出问题：在自然界中种群数量变化会呈“Ｊ”型曲线增长吗？ 学生讨论，充分陈述自己的观点。 用数学语言揭示生物学问题时，要充分考虑到生物学自身的特点。
提供素材：澳大利亚野兔成灾案例引导讨论：１、野兔增长的原因有哪些？２、如果用Ｎ０表示野兔种群的起始数量，野兔种群数量每年的增长率保持不变，第二年的种群数量是第一年的λ倍，那么ｔ年后野兔种群的数量为多少？３、用曲线表示野兔种群数量的增长情况？４、列举在自然条件下还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况。 学生阅读素材，讨论，发言，小结归纳。自己动手建立数学模型。回答问题 通过具体实例，加深对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量变化的规律。
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 聆听并笔记 培养学生的归纳总结能力。
教师主导作用 学生主体活动 设计意图
提出问题：野兔的种群数量会永远呈“Ｊ”型曲线增长吗？呈现高斯实验提出讨论题：１、如何理解“Ｋ”值？ ２、为什么高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈现“Ｓ”型曲线的原因是什么？３、种群数量增长最快的点在哪里？４、在此“Ｓ”型曲线中增长率如何变化？ 学生观察、思考、互相讨论，归纳总结。提示学生从环境资源、出生率和死亡率的变化角度考虑。 运用数学知识解决生物学规律,学会学科间的融合贯通。
小结：1、列表比较“Ｊ”型曲线与“Ｓ”型曲线。2、思考：下图为某种群在不同生态环境中增长曲线，请仔细分析图上曲线后回答下列问题：（1）如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是________，用达尔文的进化观点分析，这是由于生物具有____特性。（2）如果将种群置于有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲线是______。用达尔文的进化观点分析图中的阴影部分表示________。 学生观察比较，得出结论。学生回忆,联系思考问题,回答问题 通过比较法学习，理清学生的思路加深理解。使新知识进入原有认知图式，理解新知识
教师主导作用 学生主体活动 设计意图
提出问题：１、种群数量达到“Ｋ”值时都能在“Ｋ”值维持稳定吗？为什么？（多媒体课件播放蝗灾发生的过程）２、影响种群数量变化的因素有哪些？３、“Ｓ”曲线在实践中应用有哪些？对家鼠控制中应当采取什么措施？（从环境容纳量的角度思考）思考：给校长的一封建议书——如何提高学校荷花塘中红鲤鱼的产量 学生讨论教材中东亚飞蝗种群数量变化的波动。讨论影响种群数量波动的因素。学生思考、讨论、各抒己见。 运用本土资源，理论与实践相联系，加深知识的理解和掌握，提高学生学习的积极性。
总结：从具体的生物现象与规律建立抽象的数学模型，又用抽象的数学模型来解释具体的生物学现象与规律，这是学习本节的宗旨。并引导学生建构本节课的知识网络，理顺思路，通过练习加以巩固。布置作业： 在教师启发下总结、练习。 把握学习方法要旨培养学生总结归纳能力，巩固新知识，及时纠正误区
九、板书设计
种群与群落（第二课时）
二、种群数量变化
1、种群增长
模型假设 数学模型 特点
“J”型曲线 环境资源无限 Nt=N0λt 种群数量不断增长
增长率保持不变
“S”型曲线 环境资源有限 种群数量先上升后趋于稳定
增长率先上升后下降
2、影响种群数量变化的因素
3、研究种群数量变化的意义
十、作业设计：
1、自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是( )
A．“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系
B．种群增长率在各阶段是不相同的
C．“S”型增长曲线表示了种群数量和时间无关
D．种群增长不受种群密度制约
2、下列有关种群K值的叙述正确的是（ ）
①不同种群K值都相同 ②种群K值与种群增长时间有关 ③环境条件不同种群K值不同 ④种群增长到一定阶段后种群数量稳定在K值上
A、①② B、②③ C、③④ D、①④
3、在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的营养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如左图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ ）
4、 图为褐家鼠种群迁入一个新环境后，相当长一段时期内的种群增长情况，请据图回答：
（1）是表示褐家鼠增长的“_______”型曲线。
（2）这个鼠群繁殖速度最快在_______点左右。
（3）这个鼠群的增长率从_______点开始下降。
（4）D点代表的含义是________________________。
（5）造成BD段曲线斜率变小的原因是_________________________。
【问题研讨】
1、如何区别“J”型曲线与“S”型曲线表示的生物意义，使学生能简单而快速的掌握？
2、在“S”型曲线种群增长率变化趋势的教学中，学生错误的观点与种群数量的变化趋势一样的。为此我引用了数学方法，提醒学生比较以下两条直线（图1）的增长的快慢，引出应该比较tanα1 与tanα2的大小，于是我就用教棒在“S”型曲线上的不同点上转出各自的切线（图2）。学生观察我的教棒的转动的方向很容易得出种群增长率变化趋势。
【参考文献】
1、《生物新课程教学设计与案例》王永胜 主编 高等教育出版社
种群数量
时间
时间
种群数量
增长率
时间
0
小球藻个体数
种群增长率
种群增长率
种群增长率
种群增长率
tanα2
A
褐家鼠数量
时间
B
C
D
tanα1
2
1
图1
图2
时间
种群数量
结束
反馈练习
小结提高
总结用数学模型揭示生物学现象与规律的意义
进一步本质
“S”型曲线在实际中的应用
进一步现象
种群数量增长的“J”型曲线与“S”型曲线的生物学意义并列表比较，结合实例探讨“K”值
再本质
师生共同讨论
通过实例分析推出种群增长的“J”型曲线与“S”型曲线
再现象
多媒体展示“澳大利亚兔灾报道”
讨论总结出构建种群增长模型的方法
本质
“问题探讨”细菌种群增长情况并用公式和曲线表示，思考有何生物意义？
现象
多媒体动画展示细菌增殖过程
学生回答
种群特征及其之间的关系
复习导入
展示教学目标
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