2022年人教版《种群数量的变化》一节同课异构教学设计

1、种群数量的变化一节同课异构教学设计课程标准 解读 利用学建验证教学模式建构数学模型提高建模才能萍乡中学苏琳在课程标准的内容标准中规定了“ 尝试建立数学模型说明种群的数量变动”；该条内容标准有两层涵义：其一,“ 尝试建立数学模型” 属仿照性技能目标,旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和详细指导,同学能完成建立数学模型；其二,“ 说明种群的数量变动” 属懂得水平的学问目标,旨在把握数学模型（抽象）与种群的数量变动（详细）之间的内在规律联系；高中同学对数学模型的概念并不生疏,在学习生物学其他内容时,同学已对运用数学解决生物学中的问题有了肯定的熟悉,例如,对遗传规律的熟悉；因此,本节是在同学已有学问的

2、基础上,重新建构新的学问 建构揭示生物学规律的数学模型；教学设计 思路本节的引入有两种思路：一是依据教材的编排次序进行,即以“ 问题探讨” 引入,然后逐步绽开教学, 将本节的探究活动作为验证性试验活动；二是将采纳 学建验证 的教学模式；争论相关内容,绽开教学；现以两种思路为例说明；1. 说明建构种群增长模型的方法；教学目标2. 通过探究培育液中酵母菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型；3. 用数学模型说明种群数量的变化；4. 关注人类活动对种群数量变化的影响；教学重点尝试建构种群增长的数学模型,并据此说明种群数量的变化；1 教学难点建构种群增长的数学模型；教学方法图形直观教学法、争论法

3、、讲授法、比较学习法教学手段多媒体教学教学课时常规教学模式下的教学设计同学活动一、问题探讨导入老师的组织和引导教学意图熟悉细菌种群数量播放微生物分裂生殖的录像片,针对影片中播放的内容提问；增长的数学规律观 看 录 像 讨 1、请描述这个种群数量的变化趋势 . 论解答 2 、引导同学摸索,该种群在 N代繁衍后种群数量达到何种程度；请同学算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量,并填写教材中的表格,然后画出细菌的种群数量增长曲线；学 生 积 极 参引导同学争论,同数学公式相比,曲线图表示的模型有什么局限顺着同学的思维特性？讲授, 并与同学争论建数学模型的过程；并小结在描述、 说明与 到 讨 论 和和

4、猜测种群数量的变化时,经常需要建立数学模型；数学模型的表点,以达到化详细推理中去现形式可以为公式、图表等；为抽像的学习,降低了学习的难度；二、 J 型曲线的建构；结合问题用 N表示最终数量 ,n 表示代数 , 起始个数为 1, 引导同学用n公式表示出无阻滞条件下分裂生殖种群数量变化公式 N=2然后用 n 的几个值进行检测看是否符合 量是怎样变化的有一个感性的熟悉；. 从而让同学对种群数依据 20min 一代的繁衍速度,第一指导同学把表填完；之后把学 生 建 构J表中的数据反映到图4-4 坐标系中；用平滑的曲线把点连接起来让同学通过详细应,绘制的曲线应当是指数函数曲线,外形上犹如英文字母“J”

5、借用把握建构的方法过程,培育简约此引出下面的内容；在老师的引导下完成填表,绘图； 回答以下两个问题严密的思维品质 1.曲线作为一种数学模型,它的特点是什么？提示 : 直观型增长曲线 2.在自然条件下种群数量会以这样的形式增长吗？会始终这样增长吗？提示：不会的,这种情形只会显现在试验室或自然条件下的某个阶段；让同学知道曲线也是一种数学模型,往往是依据公式得出一系列的点,把他们反映到坐标系中就形成了曲线；探讨“ 自然界中种群的J型增长曲线”依据书中介绍的建立数学模型的流程,指导同学推导出 “J” 型曲线的数学模型（是一指数函数,留意每个参数代表的含义）留意：与前面不同的是,种群的起始数量是 N0,

6、不是 1 ；依据书上给出的字母的含义,尝试建立“J” 型曲线的数学模型；学 生 建构S三、结合“ 澳大利亚野兔大事” 过渡到S 型增长让同学通过详细应自然界的确存在指数型增长曲线（J 型曲线）；结合“ 澳大利亚野兔大事” 提问：用把握建构的方法 1 .澳大利亚野兔种群数量呈指数增长的几点缘由；过程,培育简约,型增长曲线没有天敌；充分的食物；宽阔的生活空间严密的思维品质 2.摸索这些让野兔快速增长的条件会不会始终存在,野兔最终的进展趋势是什么？总结：自然界以 J 型曲线增长的种群是存在但是 J 型曲线增长是临时的,不存在永久的 J 型增长；提问：列举干扰种群数量指数增长的因素；提示：比如种内竞争

7、加剧,天敌数量相应增多,传染病更易 传播等等；叙述：大草履虫在固定空间和食物条件下,其增长曲线为标 准的“S” 型曲线；提问： 1、描述这种曲线的形成机制和进展趋势？2、除了空间和食物仍有哪些因素会限制种群数量增加,怎样限制 的？什么？ 3 、在这些因素的共同作用下,种群数量进展的最终趋势是（最终会维护在某个值,并环绕这个值上下波动；）4、种群数量达到K值后就会稳固的维护在K 值不变了吗？点拨：在有环境压力的情形下,种群数量的S型增长,才是自然界普遍存在,真实的种群增长模式,然而S型增长并非脱离SJ型增长,它是J 型增长的连续,任何一个J 型增长都要进展到型增长；联系实际：对家鼠的掌握,以前主

8、要是从削减它们的数量入手,比如实行器械捕杀、药物捕杀等措施；提问：请同学列举他们曾经看到过的灭鼠方式；以及这些灭鼠方法的成效如何？进一步引导同学摸索 1.为什么以前仅仅从杀死老鼠入手不能很好的禁止鼠害,有时甚至是老鼠更加猖狂？ 2. 实行哪些措施可以有效降低家鼠的环境容纳量（k 值）？叙述：家鼠的繁衍力很强,杀灭的数量很快会通过繁衍补偿回来,只要有充分的环境容纳量,繁衍速度甚至大于灭杀速度；因此,从环境容纳量的角度摸索,可实行措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物贮存在安全处,断绝或削减它们的食物来源； 室内实行硬化地面等措施,削减它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌,等等； 从而把所

9、学的学问“ 环境容纳量”应用到实际,解决实际问题；小结：组织同学回忆本节学习的内容；J 和 S 型曲线的区分和联系教学反思这节课的重点有两个,一是对种群数量变化的懂得,另一个就是构建种群增长的数学模型,相比较而言,模型建构是我们的教学难点；思路清楚, 重难点突出 , 三维目标基本达到估量的要求 . 利用学建验证教学模式下的教学设计教学模式同学活动老师的组织和引导教学意图在描述、说明和猜测种群数量的变化时,经常需要建回忆所学知立数学模型；数学模型的表现形式可以为公式、图表等；开门见山,让学引导同学回忆在学过的生物学内容中,仍有哪些生物学问生熟悉到在生物学中有很多现象识题可以用数学语言来表示；和规

10、律可以用数学语言来表示；学播放细菌分裂的录像或演示细菌分裂的运算机模拟动画；通过创设详细的情境,让同学感提示： 在自然界中细菌无处不在,有些细菌的大量繁衍会导致受活生生的生命 现象疾病；假如现有一种细菌,在相宜的温度、湿度等环境下,每20 min 左右通过分裂繁衍一代；引导同学摸索：1. 细菌的生殖方式是怎样的？同学摸索2.72 h后,由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？熟悉细菌种群数3.n 代细菌数量是多少？量增长的数学规再提出问题,组织争论：律；1. 对细菌种群数量增长而言,在什么情形下2 n 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？建同学独立操请同学算出一个细菌产生的后

11、代在不同时间的数量,并180 认 识 种 群 数 量作 完 成 图填写教材中的表格,然后画出细菌的种群数量增长曲线；表,相互交流结果；时间20 40 60 80 100 120 140 160 增长模型的另一种表现形式；（ min）细 菌 数量图形转换阅 读 实 验“ 培育液中引导同学争论, 同数学公式相比,曲线图表示的模型有什么局限性？验证酵母菌种群指导同学阅读试验,通过师生共同争论,明确本试验的计数办培育同学归纳总数 量 的 变法及试验步骤,填写试验表格相关内容；化” 参考 P69通过试验结果,得出结论；结才能；直观感“探 究 思受数学模型的构路,明的确通过试验结果,检验了前面的数学模型；

12、建；验操作方法及 计 数 方法；光明日报 消息澳大利亚野兔成灾；估量在这片国土上生长着 6 亿只野兔,它们与牛羊争牧草,啃树皮,造成大批树学同学阅读木死亡,破坏植被导致水土流失,专家运算,这些野兔每年至少造成 1 亿美元的财产缺失；澳洲的生态平稳产生威逼；兔群繁衍之快, 数量之多足以对澳洲原来没有兔子,英国人来澳定居,带来了1859 年,一个叫托马斯 奥斯汀的 24 只野兔,放养在他的庄园里,供他打猎取乐；奥斯汀肯定没有想到,一个世纪之后,这 24 只野兔的后代达到 6 亿只之多；高斯试验（可将高斯试验用运算机模拟技术出现出来）；1. 野兔种群增长的缘由有哪些？高斯得出种群经过肯定时间的增长后

13、,呈“S” 型曲线的缘由是什么？2. 怎样用数学语言来描述野兔种群增长的规律？怎样描述草履虫增长的规律？3. 假如用 N0 表示野兔种群的起始数量,用 表示野兔种群数同学争论：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. 依据上述素材, 估算 1869 年时,野兔种群数量为多少？（说明运算方法）5. 如何懂得 K 值的前提条件“ 在环境条件不受破坏的情形下” ？请举例说明；建同学演绎推该种群数量增长的数学模型可表示为“J” 型曲线,或数学公通过详细实例,加深对数学模型式： Nt=NOt 的懂得,并用数导经过肯定时间, 在各种因素的作用下,种群数量增长会趋于

14、稳学语言说明种群定,呈“S” 型曲线；在环境条件不受破坏的情形下,肯定空数 量 增 长 的 规间中所能维护的种群最大数量称为“ 环境容纳量 K值” ；律；模拟试验：烧杯（标签上写有年限14 个）模拟的是肯定的时间和空间,烧杯和地点；例如：这个烧杯标的是A1859,那么它模拟的是1859 年的澳大利亚,烧杯中的豆子模拟的是兔子；验证同学争论提出问题：大家看看A1859 年和 A1864 年烧杯中豆子的数培 养 学 生 的 团量相同么 .为什么 . 队合同学争论科学探究的步骤得出以下几点：作意识；争论目标建构种群的增长模型；引 导 学 生 掌 握争论对象种群的数量；科 学 探 究 的 步争论方法标志重捕法；骤争论思路：定期统计种群的数量,描画增长曲线图；争论方案： 这是争论过程中较难的一部分,对于刚接触探究性试验的同学来说很困难,所以,给出了一些提示问题,同学通过提示问题4 人一组争论试验方案； 怎样标志 .标志数目 .怎样搅匀 .怎样重捕 .重捕数目 .重捕数目应大于仍是小于标志数目.怎样运算 .列出公式；是否需要多次重复试验 .怎样重复 . 如何处理这些数据 . 把握学习方法要旨；懂得 K值,并比较两种曲线小结：总结：从详细的生物现象与规