人教版高中生物必修三第四章第2节《种群数量的变化》教学设计 - 图文

《种群数量的变化》教学设计

一、课题名称

人教版 高中生物必修三 第四章 第二节《种群数量的变化》 二、教学目标

1、 知识目标

说明建构种群增长模型的方法 2、 能力目标

尝试建构种群增长的数学模型

运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题 3、 情感态度与价值观目标

认同数学模型在科学研究中的应用

参与防治有害生物及合理利用野生生物资源措施的讨论 关注人类活动对种群数量变化的影响 三、教材及学情分析

高中生物课程标准对这节的描述出现在必修三《稳态与环境》模块、第四部分《种群和群落》的第二项内容标准，即“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，属于能力层面的“模仿”水平和知识层面的“理解”水平。在活动建议里则提出“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。

人教版教材中这节的内容包括三方面：一是建构种群增长模型的方法；二是种群数量的变化情况；三是探究活动──培养液中酵母菌种群数量的变化。其中，建立数学模型的方法是必修三模块科学方法教育的重中之重。探究活动由于周期较长，安排在知识性内容之后。

学生们在本章的第一节已经习得了种群的概念，了解了种群的特征，尤其是各种数量特征，在此基础上过渡到种群数量变化的学习顺理成章。 学生们在数学课上学习过指数函数的表达式和坐标图的绘制，这为本节课数学模型的构建奠定了基础。 四、教学重点与难点

1、 教学重点

尝试建构种群增长的数学模型

根据建构的数学模型解释种群数量的变化 2、 教学难点

建构种群增长的数学模型 五、教学资源及使用

教室配有电子白板及投影仪

结合教学过程需使用电子白板播放视频及演示PowerPoint，展示学生答案时需要投影仪 六、教、学用具

1、 PowerPoint 2、 蝗灾视频 3、 导学案 七、教、学方法

根据教学内容及学情，本节课采用读书指导法、谈论法、讲授法、启发法等教学方法

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八、教学过程

1、 流程图

导入：视频展示蝗灾危害

研究种群数量变化的方法：数学模型的建构 构建种群增长的数学模型：J型曲线的构建

S型曲线的构建

种群数量增长模型的应用：防治有害生物

野生生物资源的保护和利用

自然种群的数量变化：增长

波动和下降

2、 教学实施的程序 教学阶段 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 1、 播放视频，并讲述：蝗灾危害如此之 导入 大，为什么会爆发蝗灾？我们能否提观看视频 激发学生的前预测，并采取一些措施呢？要解决 学习动机，这些问题就必须要研究种群数量的引出课题 变化（板书：种群数量的变化） 1、 讲述： 我们通过教材《问题探讨》中某种每 1、阅读教材1、改编教材 20分钟分裂一次的细菌为例，探究种群《问题探中资料呈现 数量的变化规律。通过思考和讨论，同讨》材料 形式，从科 步完成导学案合作探究一（主板书：一、2、思考、讨学研究的角 研究种群数量变化的方法；副板书： 论导学案合度出发，引 作探究一 导学生分析时间0 20 40 60 80 100 3、展示导学数据得出结 （min） 案合作探究论。 细菌数1 一结果 2、通过不同 量（个）4、认识数学形式的数学研究种群（学生代表在黑板上展示导学案合作探模型 模型转换，数量变化究一三个问题的答案） 5、比较曲线帮助学生认的方法 2、点评：对学生在黑板上展示的答案进图和数学方识各种数学程式 模型的优缺行点评，引导学生达成共识 6、认同建构点，同时体3、讲述： 数学模型的会数学建模 用来描述一个系统或它的性质的数的一般过学形式就称之为数学模型。这里涉及到一般过程 程。 了那些数学形式？ （学生回答数学方程式和曲线图） 4、讲述： 以获知120分钟时种群数量为例，比较这两种形式 5、点评：对学生的回答进行点评，引导学生达成共识 6、讲述： 因而我们可以结合实际情况选择合第 2 页

建构“J”型增长的数学模型 建构自然适的数学形式来表达。但是建立的模型是否正确还需要经过实验或者观察进行检验或修正。 所以我们建立数学模型要依次进行：提出问题、作出假设、用适当的数学形式表达、检验或修正模型四个步骤。 通过这个方法我们建构的细菌种群数量的增长曲线图类似于英文字母“J”，因而将其称之为“J”型曲线。 1、讲述： 细菌繁殖速度很快，每20分钟就以两倍的速度繁殖一代。自然界确有类似的种群数量增长形式。结合所学思考：若某种群起始数量是1000，种群的数量每年以1.5倍增长，一年后种群数量是多少?两年后呢？t年后呢? （学生展示答案） 2、点评：对学生的答案进行点评，引导学生达成共识 3、讲述： 请尝试完成导学案：建构数量变化符合“J”型增长的种群数学方程式 （学生代表展示本组结果） 4、点评：对学生的回答进行点评，引导学生达成共识 5、讲述： 该模型是否正确我们可以通过实验或观察进行检验、修正。有兴趣的同学可以在课后设计相关实验进行验证。 6、讲述： “J”型曲线在什么条件下成立？这些条件都可称之为理想条件。 1、讲述： 那在一个10ml的试管中，细菌的数量会一直 按照N=2n这个公式增长呈 “J”型增长吗？比如按照该模型72小时后，由该细菌分裂产生的细菌数量是多少？ （学生回答2216个） 2、讲述： 这个数量的细菌足可以塞满这幢教学楼，可实际上呢？为什么种群的数量没有一直增长？ （学生回答可能是空间有限） 1、建构理想条件下种群的数量增长模型，并描述其特点 1、通过迁移训练，巩固对数学模型的理解，同时加深对指数增长的理解。 2、为学有余力同学开展后需研究提供机会。 1、比较分析，构建自然条件下种群数量变化模型 2、认识“K”值，明确其定义 3、说明环境改变时，K值得变化情况 1、通过逆向思维，引导学生关注现实条件。 2、通过绘制坐标图，考察学生对“S”型曲线的理解情况，及时发现知识盲第 3 页

条件种群增长的“S”型曲线以及两种曲线的比较 3、讲述 在自然界资源和空间总是有限的条件下，种群数量增长又是什么样的规律？请继续应用数学建模的方法，完成导学案合作探究二 第一步：提出问题：探究自然条件下种群数量增长规律 第二步：假设食物和空间条件有限，有敌害等，种群数量的增长会受种群密度的影响 第三步：在导学案用曲线图描述变化规律 （学生代表展示本组结果） 4、点评：对学生回答进行点评，引导学生达成共识 5、讲述： 绘制的曲线图类似英文字母“S”，称之为“S”型曲线。 该模型是否正确还需要根据观察和统计数据对其进行修正。教材中展示了生态学家高斯的实验，证明了自然条件下种群的数量增长确实是呈“S”型增长 6、讲述： 结合曲线图，完成导学案：小结种群数量“S”型增长曲线特点 思考：1、该曲线中哪点种群数量最大？此时对应的种群数量我们之为K值，也称环境容纳量。此时增长速率是多少？同个种群的K值是固定不变的吗？哪些因素会影响K值？ 2、该曲线中哪点增长速率最大？对应的种群数量是多少？即K/2时种群数量增长最快 3、B点后增长速率怎么变？为什？ 大家描述的这些原因可以概括为种群的环境阻力增大了。 7、练习： 结合S型曲线的特点，完成下列问题 8、讲述： 根据第二小题第三小题我们了解到根据种群数量增长曲线，在合理利用野生生物资源时我们应该保证砍伐或捕捞后种群数量要不少于在K/2值；防治有害生物我们可以采取一系列措施。 4、说明K/2特点 5、知识迁移，说出防治有害生物和合理利用野生生物资源的对策 点。 3、应用本节课所学知识，分析实验结果，解决开篇的疑问。 4、训练图形分析能力，并考察学生对本节课知识、的掌握情况。 第 4 页

所以研究种群数量增长模型可以应用于合理利用野生生物资源以及防治有害生物。 实际上我们还可以用于保护濒危生物，例如保护大熊猫我们应该如何做？ 1、讲述： 1、呈现结 我们分析了种群数量的“J”型增长1、思考分析果，使学生 和“S”型增长，那是否所有种群的数量种群数量其更加信服。 种群数量变化只有增长类型呢？ 他变化类型 的波动和教材图示是科学家根据50年蝗虫种2、讨论并说 下降 群数量变化绘制的曲线图，这表示的是出影响种群种群数量并不是增长，而是波动。哪些数量波动的原因可能导致种群数量发生改变？ 因素 实际上，当环境条件发生变化，种群的数量会发生波动，还会急剧下降甚至消亡 （板书：种群数量的波动和下降） 2、讲述： 为下节课群 本节课我们了解通过数学建模的方1、回顾本节落水平的研 法了解了种群数量的变化有增长、波动内容导图 究做铺垫， 和下降。并具体分析了种群数量增长的同时结束本总结 “J”型曲线和“S”型 课。 曲线的条件和特点。并将研究的结果应用于野生资源的保护和利用及防止有害生物。 像食物、天敌这些因素导致的种群数量的变化就要涉及到不同种生物之间的关系，我们将在“群落”中再继续去探讨它们对种群数量的影响 九、 板书设计 种群数量的变化

一、研究种群数量变化的方法

数学模型 建构方法

二、种群数量增长的“J”型曲线 三、种群数量增长的“S”型曲线 四、研究意义：应用

五、种群数量的波动和下降

十、 课后作业：导学案课后练习

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