高中生物-种群的数量变化录像教学设计学情分析教材分析课后反思

4.2种群的数量变化教学设计

教知识目标1、概述建构种群增长模型的方法

学2、举例说明种群增长的“J”型曲线，分析其产生的条件、特点

目3、举例说明种群增长的“S”型曲线，并与“J”型曲线作比较

标能力目标1、能解释“J”型增长和“S”型增长的数学建模与种群数量变化的关系

2、解释种群数量变化的波动原因，指出能调节种群数量变动的因素

情感态度1、阐明研究种群数量变动的意义，关注人类活动对种群数量变化的影响

和价值观

2、关注濒危物种的保护

11标

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。

难点建构种群增长的数学模型

知识点种群数量的模型构建、种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”

型曲线、种群数量的波动

考试点种群数量增长的“J”型曲线分析、种群数量增长的“S”型曲线分析、根据

种群数量增长的“J”型曲线和种群数量增长的“S”型曲线来解释自然界中

具体生物的种群增长规律、以及作为指导生产实践的理论依据

能力点种群数量增长的模型构建

自主探究点实验室中细菌种群数量增长的数学模型构建、高斯实验

易错易混点种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”型曲线比较

训练点根据种群数量增长的“J”型曲线和种群数量增长的“S”型曲线来解释自然

界中具体生物的种群增长规律、生产实践中怎样指导捕捞、消灭有害动物及

害虫

拓展点种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”型曲线比较、生产实践

中怎样指导捕捞、消灭害虫

教法与学法自主学习法、合作探究法

教具多媒体课件、粉笔等

教学流程

教学环节教师活动学生活动设计意图

情景导入多媒体展示视频：观看视频通过震撼

1、水浮莲过度繁殖的画面让

2、海豹以第一人称描述其种群因人类濒临灭绝。学生感受

导入语：到人类活

在视频中我们发现水浮莲花虽然很美丽，但是动对生物

由于水体富营养化导致其在短时间内大量繁数量变化

殖，对人类的生活带来了不变；视频的另一个的影响及

部分介绍的是因人类对皮毛的无节制需求，对面对的问

海豹大量捕杀，导致其濒临灭绝！一个是种群题

数量增长过快，另一个是减少过快，都对人类

的生活带来了不利影响，面对这些问题我们如

何解决？在本节课的学习中同学们会找到答

案。首先，我们来了解本节课的学习目标。

目标展示展示本节课的学习目标：阅读教学目标，了展示教学

1.了解建构种群增长模型的方法。解本节课学习内目标，让学

2.通过建构数学模型，掌握种群数量变化的类型容。生了解本

和特点。（重点）节课教学

3.运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际内容。

问题。

【自主探板书课题：一、建构种群增长模型的方法观看多媒体，思考亲身体验、

究】：（一）问题探讨：在营养和生存空间没有限制的细菌种群数量怎主动参与

一、建构种情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一么增长学习过程

群增长模次。

型的方法（1）请将一个细菌产生的后代在不同时期的数量

----数学填入下表，并绘制其种群增长曲线

模型

时间

20406080100120

(min)填表画曲线

细菌数

量

学生在黑板上画

出曲线图

加

60+

50+

40~

30+

20.学生基于已有的亲身感受

10,

1]」111■叶,\知识，进行演算回生物现象

能…496080100120「

答和规律可

2.Nn=1X2n以用数学

(2)用数学方程式表示：n代以后细菌的数量

3.n=60minx72h的语言表

N

/20min=216示

(3)72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数

Nn=2n=2216

量是个。

(4)分析曲线图与数学方程式各有哪些优缺点？

过渡语:

在对细菌数量增长的探究中，我们以数学方

程式和曲线的形式对其进行了描述。那么这种以

数学形式来描述一个系统或它的性质，这种方法

叫做建构数学模型。它有哪些步骤？自然界有没

自主学习

有和细菌增长方式相同的？有没有不同的？请同

学们阅读课本P66-P68,完成学案上的自主学习

内容。

(二)出示学案“自学学习”，引导学生自学：

结合“导学案”，培养学生

一、构建种群增长模型的方法一一数学模型

进行自主学习，完自主学习

1.数学模型：是用来描述一个系统或它的

成填空。能力，注意

的_____________形式。

提醒学生

2.研究方法或步骤：

在教材上

观察研究对象,提出问题一提出合理的

的勾点圈

一根据实验数据，用适当的_________对事物的

画，养成良

性质进行表达一检验或修正

好的学习

二、种群增长的“J”型曲线

习惯。

1.含义:在____________条件下的种群，以

为横坐标,以________为纵坐标画出的曲线图，

曲线大致呈“J”型。

2.“J”型增长数学模型：

(1)模型假设：

条件：在_________________条件充裕、气候适宜、

没有天敌；

数量变化：种群的数量每年以________增长，第

二年的数量是第一年_____倍。

(2)建立模型：t年以后种群的数量表达式为：

各参数含义：N。表示__________________；N,表

示________________;

t表示___________________________；X表

不_________________________________________0

【思考考

①若入》1,则种群数量将_________;增长

②若人＜1,则种群数量将一；减少

③若入=1,则种群数量将_________;不变

④在J型曲线中，X_____1„大于

三、种群增长的“S”型曲线

1.含义：种群经过一定时间的增长后，数量

的曲线，称为“S”型曲线。

2.产生原因：

自然界的资源和空间总是______的，当种群密度

增大时，种内竞争就会__________，以该种群为

竞学展示食的动物数量也会________,这就会使种群的出

生率________，死亡率___________。当种群的死

亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。

3.环境容纳量：在环境条件_______________的

情况下，一定空间中所能维持的种

群___________________,又称________值。

四、种群数量的波动和下降

培养学生

让学生回答所填答案学生认真倾听，补的表达能

答案：略充完善力，不但能

学会，还要

能讲出。

过渡：PPT展示课本中J型增长的事例，J型增长

有何特点？完成学案上的讨论。

（三）【分组讨论】

二、合作探讨论一.J型曲线的特点

究提示：增长率为某段时间内，种群数量增加数目

与起始值的比值，即（Nt-Ni）/Ni。培养学生

增长速率（速度）为某段时间内增加的个以小组为单位进的质疑能

数，即（Nt-NQ/t行讨论，交流。力

种

▲中

群

律以班级为单位进和合作交

增

自

长I£

率

1.小组合作直行分小组之间的流能力

昼

、

交流良交流合作。

正

”

时间

【总结特点】:在J型曲线中，增长率

增长速率O

老师给以

讨论二。S型与J型曲线的比较：及时的指

种

群导

数

量一m尹晨

J”型圭m型

峻^曲线

2.竞学展示小组代表展示各

K/2-自享环境阻力

自的合作成果

既突破难

点，又相当

0a

时间于讲练结

根据上图，思考以下问题:人

口

（1）S曲线的增长速率：先一后（最大

时的点，此时种群数量达到.值。

(2)a点之前，为什么增长速度较小？

（3）环境阻力明显增大的点在

（4）种群密度最大的点在_______,环境阻力

最大的点应在。

（5）防治蝗灾的点应选在点开始进行。

（6）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获

得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在

_____点水平?为什么？

过渡语：同学们对基础知识的掌握已经非常熟练，

能否利用所学的知识解决问题呢？

【学以致用】

利用本节所学知识思考以下问题：

1、家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播

疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数培养学生

量？（可从环境容纳量的角度、$型曲线的特点对知识的

思考）讨论2分钟，相互应用能力，

2、大熊猫食性单一、繁殖率低、生活在海拔较高交流并关注濒

的山岭里，活动范围需求广。试分析大熊猫数量危物种的

日益减少的原因？答案见课件保护

你能提出保护大熊猫措施吗？

组织各小组之间进行合作交流。

通过这一环节之后，绝大多数同学对本节的学习

内容，都应该能够理解和掌握。

过渡语：大家的表现都很积极，下面来展示合作

的效果。

（四）竞相展示

组织语：哪组同学来展示一下你们组的自学和研

讨成果？

（五）点评总结

对表现较好的小组和个人进行点评。

对回答不全的予以补充，对理解有误的予以纠正，

对知识之间存在共性的予以归纳。

（六）小结，形成知识体系

1

二-*、;甲2,M总小结语：以上就是本节所学的内容，下面我

结们一起总结一下。

知识网络图J型、

曲线

数学模型1

S型•普增K、

建构曲线和老师一起总结整体建构，

研去有害动物防治

波动英那一一种群数本节所学习的内形成体系

研究

量变化野生动物资源

意义r,的保护

和利用.容，形成知识体

下降

系。

濒危动物的

租定1拯救和恢复

板书：

一、建构种群K张模型的方法--数学模型

二、种群增长在1J型曲线

三、种群增长白1S型冲线

四、种群数量白。波动不1下降

（七）习题巩星3

四、课堂练1.原产于墨西:哥的紫茎泽兰传到中国，在中国长学生完成练习有时间当

习势疯狂，占地＞u王，成了我国西南地区的绿色灾堂做，没时

难，下列哪项彳二是紫茎泽兰在我国泛滥成灾的原间的话作

因（）为课下练

A.我国西南地区的气候适宜紫茎泽兰的生长习

B.脱离

原产地

rf

后，失人

去天敌°

«

的控制----1---*---*---*-4---A1'•一・习题巩固

E年数

C.脱离所学

原产地后，失之彳与其竞争关系的物种的制约

D.一旦脱离原产二地，就发生基因突变，变得生命

力特别强

2.在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃，

气候宜人，若干•年后，岛上人口增长如右图所示。

请回答：

该岛在m年内,人口增长呈_______曲线。当人口

数量接近n线时，环境阻力越来越大，n是该岛

环境_______________________;

3.判断：(1)环境容纳量是指种群的最大数量

()

(2)在K/2时控制有害动物最有效。()

(3)在相对稳定的生态系统中，种群数量在K值

上下波动。()

学情分析

我校属于重点中学，学生整体素质较好。虽然属于县城学校，但百分之六七十的学生来

自农村，学生的个体差异较大。还由于学习习惯、学习兴趣、知识基础、学习能力、智力因

素和非智力因素等形成较大的个体差异。

本课的学习主要是以构建数学模型为主，因此需要学生有一定的数学功底。本册为高中

必修3第4章的内容，按照人教版教材设计，学习对象应该是高二学生。不过由于必须二的

难度较大，需要的时间较多，故枣庄统一安排将其放在了高二上学期学习。因此必修三的学

习就放在了高一的第二个学期。所以我面对的是高一的学生，不过他们也具有一定的数学能

力，至少已经学过了指数函数，对J型曲线的理解应该不成问题.对这样的数学模型构建来

说还是有能力把握的，最多需要一些小小的提示。因此，可以让学生进行小组讨论活动，加

以适当的讲解。对于种群数量变化的几种形势则较易于理解。而对于种群增长率和增长速率

的分析则要做重点讲解，讲透彻，并辅以适当的问题进行升华、巩固。

一个班级的学生在一起时间长了会形成“班级性格”，有些班级思维活跃、反应迅速，

但往往思维深度不够、准确性稍微欠缺;有些班级则较为沉闷，但可能具有一定的思维深度。

我是借班上课，对该班级的学习风格不太了解，对学生的了解也很有限的，自认为自己备课

很充分，结果刚开始的问题回答不主动，讨论也不活跃。以后再有借班讲课，一定要提取向

班主任和任课老师了解班风、学生名单，有备无患。

效果分析

从课堂效果上来看，借助问题探讨，以问题串的形式探究学习，学生参与度高。刚开始

不是很活跃，随着学习的不断深入，老师的不断启发和鼓励，学生的活跃度越来越高。从课

堂形式上来看，较好的实现了学生的学习为主、教师的点拨为辅的教学理念。

从学生回答问题的情况分析，很好的培养了学生的自学能力，对于自主学习的内容都能

及时在课本中找到答案；对于探究的问题，大多数问题都能独立或是相互讨论完成，个别疑

难、易混知识点通过老师的点拨也得以很好的理解。

如刚开始关于细菌数量增长变化的自主探讨，被提问学生的答案是Nn=2L其他同学也

无疑问。我适时的抛出问题：“若刚开始细菌的数目是2个呢？这个公式得怎么写？”，提醒

学生公式不能漏掉起始数值1,公式改为Nn=1X2n,并再次让学生回答公式中每个符合的含

义，为J型公式的理解也埋下了伏笔。

还有在J型增长的特点、S型增长的特点及两者比较的合作探究中，个别学生回答，班

内其他同学进行了补充。如如何灭鼠，学生的回答仅是放药、养猫，班内其他同学给补充了

硬化地面、减少粮食等，既帮助了被提问的同学，又让该讨论的题的答案更准确。

4-2种群的数量变化教材分析

一、教学的目的要求

1、知识与技能

(1)说明建构种群增长模型的方法。

(2)了解种群数量变化的两种增长模型

(3)会用数学模型解释种群数量的变化。

(4)掌握种群S型增长曲线的应用

2、过程与方法

(1)通过对实验数据的统计分析，学习建立数学模型的方法。

(2)通过对数学模型的分析运用，掌握种群增长曲线的应用。

3、情感态度与价值观

认识到人类活动对种群数量的巨大影响，树立人与自然和谐发展的观念，为形成生态意

识和环境保护意识奠定基础。

二、教学内容的结构和特点

《种群的数量变化》可以分为三部分：第一部分是建构种群增长模型的方法；第二部分

是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；第三部分是“探究”——“培养液中酵母菌种群数量的变化”•建立数学模

型的方法是本模块科学方法教育的侧重点，这方面的内容又主要集中在本节。因此，教材将

如何建立数学模型放在突出的位置：“问题探讨”中让学生尝试根据细菌繁殖速率的假设，

建立细菌种群的增长模型，并设法进行验证；正文第一部分结合“问题探讨”中的实例，引

导学生分析建构数学模型的方法，并尝试进行模型形式的转换；在第二部分讲述“J”型增

长曲线时，又让学生进一步体会建构数学模型的方法。

关于种群的数量变化，教材介绍了四种情况：“J”型增长、“S”型增长、波动和下降。

应当注意的是，教材以问题串的形式揭示了这四种情况之间的内在联系：在理想的无限环境

中，即资源和空间十分充足，没有天敌和其他灾害等，种群数量会呈“J”型增长；而在自

然界，资源和空间总是有限的，因此，即使出现“J”型增长，也不可能持续很久，经过一

定时间的增长后，数量会在“K”值左右趋于稳定，这种增长模型为“S”型增长；在有限环

境中，种群数量是否都能在“K”值维持稳定呢？不是的，由于气候、食物、天敌、传染病

等因素的影响，大多数种群的数量总是在波动的，在不利条件下，甚至会出现持续的下降乃

至消亡。

本节内容还十分重视联系社会实际，对学生进行情感态度价值观的教育。

知识内容与社会的联系

种群增长的“J”

查阅人口增长数据，分析人口增长模型

型曲线

种群增长的“S”

建立自然保护区，提高环境容纳量，以保护大熊猫等珍稀动物

型曲线

捕鲸业导致许多鲸种群数量的下降

种群数量的波动

人口增长和科技发展导致人类对自然界生物种群数量变化的影响越来越

和下降

大；研究种群数量变化的实践意义

第三部分“探究”——“培养液中酵母菌种群数量的变化”，是一项有着多方面意义和

价值的探究活动：（1）通过亲自研究一个真实的种群，加深对种群数量变化知识的理解；（2）

尝试用数学模型解释种群数量的变化；（3）运用抽样检测的方法；（4）运用显微观察和微生

物培养的方法；（5）培养收集、整理、分析数据的能力；等等。这项探究在写法上给学生留

出了较大的自主探究的空间，包括作出假设、讨论探究思路、制定计划、实施计划等，都由

学生自己完成，教材中只给予了必要的提示，以期培养学生的探究能力。由于这项探究所需

的时间较长（一周以上），教材将它编排在本节知识性内容之后，未穿插在课文之中。教师

可以在完成本节第一、二部分内容之后单独安排。

三、与学生经验的联系

学生在初中学过的细菌、真菌和病毒的知识，可为学习本节打基础。探究培养液中酵母

菌种群数量的变化时，需要以前学过的关于酵母菌的知识、显微镜操作技能、抽样检测的技

能等为基础。

四、与其他章节的联系

了解种群的特征和数量变化是学习群落的结构和演替的基础，而关于群落的知识，又是

学习第5章《生态系统及其稳定性》的基础。

§4.2种群数量的变化

【学习目标】

1.了解建构种群增长模型的方法。

2.通过建构数学模型，掌握种群数量变化的类型和特点。（重点）

3.运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。

【学习过程】

【问题探讨】：在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁

殖一次。

（1）若将一个细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表，并绘制其种群增长曲线

时间(min)20406080100120

细菌数量

（2）用数学方程式表示:n代以后细菌的数量

」一A时间

20406080100120

（3）72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是个。

【自主学习】：阅读课本P66-P68,完成以下问题：

一、构建种群增长模型的方法——数学模型

1.数学模型：是用来描述一个系统或它的的形式。

2.研究方法或步骤：

观察研究对象,提出问题一提出合理的-根据实验数据，用适当的

对事物的性质进行表达f检验或修正

二、种群增长的“J”型曲线

1.含义：在条件下的种群，以为横坐标，以为纵坐标画出的

曲线图，曲线大致呈“J”型。

2.“J”型增长数学模型：

（1）模型假设：

条件：在条件充裕、气候适宜、没有天敌；

数量变化：种群的数量每年以_______增长，第二年的数量是第一年______倍。

（2）建立模型：t年以后种群的薮量装达式为：

各参数含义：No表乏________________；Nt表示；

t表7K;A表

zj\O

【思考】:

①若入＞1,则种群数量将:

②若AV1,则种群数量将；

③若入=1,则种群数量将;

④在J型曲线中，A1。

三、种群增长的"S”型曲线

1.含义：种群经过一定时间的增长后，数量的曲线，称为“S”型曲

线。

2.产生原因：

自然界的资源和空间总是的，当种群密度增大时，种内竞争就会,以

该种群为食的动物数量也会,这就会使种群的出生率,死亡率.

当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。

3.环境容纳量：在环境条件的情况下，一定空间中所能维持的种

群,又称________值。

四、种群数■的波动和下降

【思考】同一种群的人值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的《值一定相同吗？影响

小值大小的因素有哪些？

【分组讨论】

讨论一。J型曲线的特点

提示：增长率为某段时间内，种群数量增加数目与起始值的比值，即(Nt-NE)/Ntm

增长速率(速度)为某段时间内增加的个数，即(Nt-Ntr)/t

种

种A

群

群

增

增

长

长

率

速

率

(

速

度

时间)时间

【总结特点】：在J型曲线中，增长率,增长速率

讨论二。S型与J型曲线的比较：

时间

根据上图，思考以下问题：

（1）S曲线的增长速率：先—后,最大时的点，此时种群数量达到值。

（2）a点之前，为什么增长速度较小？

（3）环境阻力明显增大的点在_____________

（4）种群密度最大的点在________,环境阻力最大的点应在________o

（5）防治蝗灾的点应选在________点开始进行。

（6）为了