《种群的数量变化》教学设计

1、种群的数量变化教学设计阳江学校 王春梅【教材分析】“种群的数量变化” 是普通高中课程标准实验教科书必修三稳态与环境 第四章第 2 节的内 容，是在学生了解了种群这个生命系统层次特征的基础上，进一步认识种群的发展变化规律。本节 内容分为三个部分： 1、建构种群增长模型的方法； 2、种群数量的变化情况，包括种群增长的“J”型曲线、种群增长的“ S”型曲线、种群数量的波动和下降； 3、探究实验“培养液中酵母菌种群数 量的变化”。其中建构种群增长模型的方法是本次科学方法教学的重点。【设计思路】 本次教学从教材提供的 “问题探讨” 入手， 要求学生通过观察实验数据总结规律， 来完成问题， 并完成 P66

2、 表格，划出细菌种群的增长曲线， 让学生认识到生物现象和规律是可以用数学语言表达 出来的，引出“建构种群增长模型的方法” ，并指明细菌的这种增长曲线是在理想条件下才可能会 出现的，通过列举事实引到“ J 型增长的数学模型” 和“S 型增长的数学模型” 的内容上。 对于“种 群数量的波动和下降” ，通过引导学生分析具体事例，总结出影响种群数量的主要因素。最后是进 行探究实验“培养液中酵母菌种群数量的变化” 。【教学目标】 知识目标：概述种群数量变动的类型和机制。 能力目标：尝试建立种群增长的数学模型，运用数学模型解释种群数量的变化。 情感目标：关注人类活动对种群数量变化的影响。【教学重点与难点】

3、 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【教学过程】 课时安排： 2 课时 第 1 课时 上节课的内容复习 种群的特征以及之间的相互关系，如下 导入新课播放细菌分裂的录像或演示细菌分裂的计算机模拟动画。（通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象）P65 问题探讨： 1、细菌的生殖方式是怎样的？2、72 h 后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？3、n 代细菌数量是多少？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 min 左右通过分裂繁殖一代。（学生基于已

4、有的数学知识进行演算，同时认识细菌种群数量增长的数学规律） 问题： 1、对细菌种群数量增长而言，在什么情况下2n 公式成立？2、这个公式揭示了细菌种群数量增长的什么规律？ 3、在学过的生物学内容中，还有哪些生物学问题可以用数学语言来表示。提示： 数学工具在生物学研究中的作用越来越突出，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，认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示。学生讨论，充分陈述自己的观点。请学生算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量， 并填写 P66 教材中的表格， 然后画出细菌的种 群数量增长曲线。学生独立操作完成图表，相互交流结果，认识了种群数量增长模

5、型的另一种表现形式。 问题：同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？ 提示：这是在理想条件下对细菌种群数量的推测。小结：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。导入知识点 1：建构种群增长模型的方法 问题：如何建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”，我们应该怎么做？ 参考 P65 教材，学生讨论建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”的方案：程序和方法。 问题：以上讨论的是在实验条件下种群的数量变化，在自然界中种群的数量变化情况如何？ 导入知识点 2：“ J”型增长的数学模型阅读 P66 的实例学生思考与讨论： 1、野兔种群增长

6、的原因有哪些？2、怎样用数学语言来描述野兔种群增长的规律？3、如果用 N0表示野兔种群的起始数量，用 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？4、根据上述素材，估算 1869 年时，野兔种群数量为多少？（说明计算方法）通过具体实例分析与讨论，加深学生对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量增长的规律。归纳小结： 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 =NO t讲述：如果自然界的生物种群都是以“ J”型方式增长，地球早就无法承受了。导入知识点 3：“ S”型增

7、长的数学模型呈现高斯实验提出问题： 1、你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“ S”型曲线的原因是什么？2、在高斯实验的基础上， 如果要进一步搞清是空间的限制， 还是资源 （食物） 的限制，该如何进行实验设计？3、如何理解 K 值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明。引导学生从资源和空间上思考种群增长问题，用生物学语言解释“ S”型曲线（数学模型）学生思考、讨论：有哪些因素制约着种群数量的增长？归纳小结：经过一定时间，在各种因素的作用下，种群数量增长会趋于稳定，呈“S”型曲线。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称为“环境容纳量K问题：在自然界中，种群数量是否总能稳定在 K 值？为什么？导入知识点 4：种群数量的波动和下降