高中生物-种群数量的变化教学设计学情分析教材分析课后反思

《种群的数量变化》教学设计

学习任务教师活动学生活动设计意图

【创设情境】

图片展示外来入侵物种清道夫的图

通过生动的

片，并向学生介绍了关于清道夫的各种

例子，独立思

“光荣事迹”，浑身坚硬骨骼，没有任

考，回答问通过外来物

何天敌，专门吃其他鱼的卵，肉还不好

情境导入题。种入侵的例

吃，并将它与同样是外来物种的小龙虾子，激发学

进行对比，进而引出新课种群数量的变因为没有天生的学习动

敌，所以会指机。

化，极大的引起了学生的学习兴趣。

数增长。

提出问题：释放到环境中清道夫数

量增长有什么特点？

【过渡】【思考讨论】

为了有效控制某些生物的数量，科学学生通过教

家需要了解种群数量的变化规律。如何师引导，在假

对种群数量变化规律进行研究呢？设的前提下，初步建立建

【建构模型】小组合作讨模的思维，

建立数学展示老师的脏手，引出教材”问题探论，到第n代培养学生归

模型

讨”中细菌繁殖的背影资料，提出问题：细菌的数量纳总结的能

假设某种细菌每20min就通过分裂繁殖为Nn=2,并力。

一代，怎样计算一个细菌繁殖n代后的在教材相应

数量？位置完成绘

作出假设：在资源和生存空间没有限制图。

的情况下，细菌种群的增长不受种群密

度增长的影响。【小组合作】

建构模型：请用公式表达出第n代细菌总结建立数

建立数学的数量，并在教材相应位置画出曲线图学模型的一

模型

(P8)o学习小组讨论。般步骤：提出

检验、修正模型：请学生利用下节课的问题-作出假

探究实验对建构的模型进行检验、修设-建立模型

正。-检验或修正

【总结归纳】模型。

对建立数学模型的一般步骤进行总结，

体会建立数学模型的科学方法。

【过渡】【思考讨论】

自然界中，种群的数量变化情况是怎样独立思考，回

的呢？答相关问题。通过对野兔

种群的【提供资料】1.种群数量和环颈雉两

“J”形增

提供“思考讨论”中的相关资料，提出均增长迅个种群数量

长

问题。猛，且呈增长案例的

1.在有关野兔和环颈雉的两个资料中，无限增长分析，加深

两个种群的增长情况有什么共同趋势。学生对细菌

点？2.食物充种群增长模

2.种群出现这种增长的原因是什么？足，缺少型的认识，

3.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否天敌。并进一步建

类似于细菌种群的增长曲线？3.类似，均立建模的思

【形成概念】呈“J”形。维。

自然界确有类似的细菌在理想条件下

种群数量增长的形式，如果以时间为横

坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表

示，曲线大致呈“J”形。这种类型的

种群的增长称为“J”形增长。

形增

“J”【建构模型】【建构模型】

长

假设本地的食物和空间充裕，气候适讨论并建构

宜，没有天敌和其他竞争物种等，第一清道夫种群

年清道夫的数量为N。只，第二年是第一增长的数学

年的人倍，那么t年后，清道夫的数量模型”

是多少？Nt=No入'

【思考讨论】

【过渡】

独立思考，

展示世界和中国人口变化曲线，结合上

回答相关问

种群的

述实例（清道夫、野兔、环颈雉），种

“S”形增题。

长群增长的趋势能否一直持续下去？

1.大草履虫

【提供资料】种群增长的

展示生态学家高斯培养大草履虫的实曲线呈“S”

形。

验，以及教材第9页图1-5,提出如下

2.随着大草

问题：

履虫数量的

1.大草履虫种群增长的曲线与“J”形通过对已有

增多，它们对

曲线有什么不同？实验结果和

食物和空间

2.为什么高斯的实验结果（教材图的竞争也趋图像的分

1-5）并不像“J”形曲线，造成该差于激烈，导致析，培养学

异的原因可能有哪些？种群出生率生获取、处

降低，死亡率

3.观察曲线，我们可以发现曲线的斜率理图像信息

升高。

种群的有什么变化？这说明大草履虫的数的能力。

3斜.率先增

“S”形增量增长出现什么变化？

长大后减小。种

4.在实验第五天后，大草履虫的数量基

群先快速增

本维持在375个左右，这个数值意味长，随后增长

着什么？速率放缓，最

5.大草履虫增长速率最快的点大致在终稳定在一

定水平。

什么位置？通过对比总

4.该环境条

【建构概念】结，培养学

件下所能维

引出“S”型曲线、K值概念。生比较、归

持的种群最

纳的能力。

大数量，即环

境容纳量，又

称K值。

5大.约在K/2

处。

【思考讨论】

在独立思考

的基础上进

行小组讨论。

【过渡】1.大熊猫栖

在实际生活中，研究种群的数量变化有息地破坏，食

哪些应用呢？物减少，活动培养学生利

【解决问题】范围缩小，K用生物学知

1.展示功夫熊猫阿宝的照片，然后再显值变小。建少识解决实际

示我们国宝熊猫的照片，其实我们的自然保护区，问题的能

种群数量熊猫没有功夫熊猫那么厉害，一定差有了列宽广力。

变化的研

究意义点灭绝，是什么原因导致的？有哪些的生存空间，

措施可以保护大熊猫？改善栖息环

2.展示小老鼠的照片，很可爱，然后再境，提高了K

展示家鼠成灾的反差照片，对家鼠等值，这是保护

有害动物的控制，应当采取什么措大熊猫的根

施？本措施。

2.可以采取

措施降低有

害动物种群

的环境容纳

量，如将食物

储藏在安全

处，断绝或减

少它们的食

物来源；室内

采取硬化地

面等措施，减

少它们挖造

巢穴的场所；

养殖或释放

它们的天敌

等。

【过渡】【思考讨论】

种群数量达到K值后，一定会在K值左结合自身经

右保持稳定吗？验进行思考，通过对种群

【提高资料】尝试回答问数量急剧下

展示野牛、狮子照片，种群数量在一定题。降的情况进

种群数量

时间内会保持稳定。东亚飞蝗种行分析，使

的波动

展示东亚飞蝗、鲸的实例。群数量波动，学生形成保

提出问题：东亚飞蝗种群数量波动、鲸鲸种群数量护濒危物种

种群数量下降的原因可能有哪些？下降的原因的观点和社

可能是气候、会责任。

【社会联系】食物、天敌、

保护环境，保护动物，人人有责。传染病、人为

因素等方面。

通过建构脉

络清晰的概

念图，帮助

【布置任务】【小组总结】学生巩固知

整理归纳所学内容，建构概念图，突出课后完成绘识，促使知

总结

重要概念：种群数量的变化规律可以用制本节的思识系统化、

数学模型描述。维导图。结构化，提

高学生对知

识的迁移应

用能力。

学情分析

一、学生的基础知识

学生在必修的学习中涉及到过模型的方法，模型的形式有很多，

包括物理模型、概念模型、数学模型。在必修教材中，通过DNA双螺

旋模型的制作，学生了解了物理模型，但对数学模型的认知还比较模

糊。因此，本节课主要以探究构建数学模型为主，来研究种群数量的

变化。

二、学生的能力基础

本节是2019新教材选择性必修二第一章第2节的内容，教学对

象是高二学生，经过初中和高中的数学学习，他们已经具有一定的数

学基础，所以在教学中通过讨论能够把握好数学模型的建构方法。因

此，可以让学生进行小组探讨活动。对于种群数量变化的几种曲线较

易于理解。同时，也需要学生对上一节的知识掌握比较充分，才有利

于这节课的进行。

三、学生的心理基础

学生对生活中的一些生命现象比较感兴趣，本节课依据学生的心

理基础，向他们展示清道夫、小龙虾等外来物种在我国的变化，充分

调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，充分体现学生的主体

地位，使学生在快乐和谐课堂环境中学习。

四、学法分析

在课堂上,通过问题驱动、探究合作等方式，引导学生进行学习。

通过分析、讨论并在课堂交流中不断完善。在达到知识目标同时，提

高探究、分析和解决问题的能力，同时提高环境保护意识。

效果分析

本节课的大致教学方法为：通过清道夫（一种外来物种鱼）的图

片，并向他们介绍了关于清道夫的各种“光荣事迹”，浑身坚硬骨骼，

没有任何天敌，专门吃其他鱼的卵，肉还不好吃，并将它与同样是外

来物种的小龙虾进行对比，进而引出新课种群数量的变化，极大的引

起了学生的学习兴趣。其次，通过小组合作探究的方式完成细菌数量

变化的公式和增长曲线图，很自然的过渡到如何去建构数学模型。那

么，在自然界中，是否存大像细菌这样的增长方式呢？引出澳大利亚

兔子、环颈雉的增长曲线，也就是“J”形曲线。再次，向同学们展

示世界和中国人口增长曲线，一个种群的增长，会不会一直这样持续

下去呢？引发学生的思考，形成“S”形曲线。能过野牛和狮子了解

种群数量的相对稳定，通过东亚飞蝗了解种群数量的波动，通过鲸鱼

的减少了解种群数量的减少，提高学生保护动物、保护环境的意识。

本节通过探讨活动来体现学生的学习主体地位，培养学生分析问

题和解决问题的能力，培养他们逻辑思维能力，让他们积极参与到课

堂中来，在培养他们保护环境意识的同时让他们体验到了学习的快乐。

教材分析

一、本节所处的地位和作用

本节是2019新教材选择性必修二第一章第2节的内容，在“第

1节种群的特征”的基础上进行学习。种群最基本的数量特征就是种

群密度，种群数量不仅受种群密度的影响，还会受外界环境各种因素

的影响。在“第2节种群数量的变化”中通过细菌种群数量的变化说

明如何建构种群增长模型。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，建构细菌种群的增长模型，并设法进行验证；紧接着

详细讨论了种群增长的两种方式，在理想环境中，种群增长呈“J”

型曲线；在环境资源有限的情况下，种群增长呈“S”型曲线。种群

增长的两种曲线各有产生的条件和特点，通过建构的数学模型来解释

种群数量的增长，这是本节教学的重点。

种群数量变化除了增长以外，还存在波动、下降等其他形式，最

后文中分析了影响种群数量变化的各种因素，特别指出了人类活动对

种群数量变化的影响。所以在教学中对学生进行情感态度价值观的教

育，注意培养学生的环境保护意识和合理利用资源意识。

二、教学目标

1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数

学模型表征和解释种群的数量变化。

2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化

情况。

3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。

三、教学重点、难点

1.教学重点

(1)建构种群增长模型的方法。

(2)种群的“J”形增长和“S”形增长。

2.教学重点

建构种群增长模型的方法

第2节种群数量的变化

一、选择题

1.下列与种群数量模型有关的叙述，错误的是()

A.数量增长曲线比数学公式更能直观反映种群数量的增长趋势

B.建立种群增长的数学模型一般不需要设置对照实验

C.“J”形增长的数学模型M=N。入’中，入可以看成自变量

D.构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正

2.某同学在“研究大肠杆菌数量变化”时，提出的数学模型是Nn=2'（N

代表细菌数量,n代表细菌繁殖代数），他建立的这个数学模型的合理

假设是（）

A.细菌可以通过有丝分裂不断增加数目

B.在资源和空间无限多的理想条件下,细菌种群数量增长不受种群密

度的制约

C.细菌没有细胞核,结构简单,分裂速度快

D.细菌微小,需要的营养物质少,繁殖速度快

3.关于如图种群数量增长曲线的叙述正确的是（）

A.ac段种群增长率不断升高、ce段种群增长率不断降低

B.种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后

C.建立自然保护区等措施可使e点上移，以此达到保护濒危野生动物

的目的

D.图中c点增长速率最大,不同时期种群的增长速率一定不同

4.如图为“J”形和“S”形增长曲线,下列相关叙述，错误的是

A.呈“S”形增长的种群，随着时间的推移，种群增长所受的环境阻力

先增加后减少

B.种群呈“S”形增长的原因是自然界中资源和空间有限等

C."J”形曲线代表的种群，种群数量不断增大且无K值

D.在自然界中，种群的增长曲线一般是“S”形曲线

5.假定当年种群数量是前一年种群数量的人倍，如图表示入值随时

间变化的曲线示意图。下列相关叙述错误的是（）

A.0~a年,种群数量基本不变,其年龄结构为稳定型

B.a〜c年,种群数量下降,其年龄结构为衰退型

C.b-d年，种群数量增加,种群呈“S”形曲线增长

D.d~e年,种群数量增加,种群呈“J”形曲线增长

6.某中学迁入新建校园14年,校园中白头鹘（鸟纲鹘科动物）在14年

间的种群增长速率如表所示。据表分析可知（深度解析）

年份第2年第4年第6年第8年第10年第12年第14年

增长速

0.661.522.833.692.911.200.03

率

A.这14年中，白头鹑的种群数量呈“J”形增长

B.第12年时，白头鹘种群的年龄结构为衰退型

C.该学校中，白头鹑的K值约为第8年时其种群数量的两倍

D.用样方法调查白头鹑的种群密度并计算出增长速率

7.如图表示草原上某野兔种群数量的变化,K。表示没有人类活动等影

响时,野兔种群的环境容纳量,人类相关活动从c时间点开始。下列叙

述中正确的是（）

A.若人类活动等对该野兔种群无影响，该野兔种群数量最终将在K。水

平保持恒定

B.若过度放牧使草场退化,该地野兔种群会出现数量急剧下降甚至消

亡

C.人类活动一开始,该野兔种群的出生率迅速降低并低于死亡率

D.若在c时间点人类开始捕杀野兔,则人类活动将使该野兔种群的环

境容纳量在K：%之间

8.（不定项）科研小组对某地甲、乙两个种群的数量进行了多年的跟踪

调查,并研究Nw/M随时间的变化趋势,结果如图所示（图中N,表示第

t年的种群数量,MM表示第t+1年的种群数量）。下列分析正确的是

A.甲种群在0工3段的M+jNi不断增大,其年龄结构为增长型

B.乙种群在O~ti段的种群数量呈“J”形增长,t：，后种群数量保持相

对稳定

C.0工3段，甲的种群密度先减小后增大，乙种群密度先增大后减小最

后维持平衡

D.甲种群在t3后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善

二、非选择题

9.自然界中种群的数量特征是种群最重要