種群數(shù)量的變化

1、第四章 種群和群落第二節(jié) 種群數(shù)量的變化（第一課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、說(shuō)明建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。2、通過(guò)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。3、用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。4、關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。2、教學(xué)難點(diǎn)建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。【教學(xué)課時(shí)】?jī)烧n時(shí)【教學(xué)用具】多媒體，事先準(zhǔn)備好的兩份繪制曲線圖的紙【教學(xué)過(guò)程】一、問(wèn)題探討：1、在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，假如現(xiàn)有一種細(xì)菌，每20min左右通過(guò)分裂繁殖一代。討 論：1、細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？2、n代細(xì)菌數(shù)量是多少？3、

2、72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？學(xué)生活動(dòng)：基于已有的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行演算。得出數(shù)學(xué)方程式。2、結(jié)合問(wèn)題探討，算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，并填入下表，然后以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線。學(xué)生活動(dòng)：將事先準(zhǔn)備好的繪制圖紙給兩個(gè)學(xué)生，其余學(xué)生在書本上繪制。獨(dú)立操作完成圖表，教師指導(dǎo)：用投影儀投影學(xué)生繪制的兩張圖紙，比較，指出其中存在的問(wèn)題。（提示：這是在理想條件下對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量的推測(cè)。）并總結(jié)歸納。時(shí)間（min）204060100120140160180細(xì)菌數(shù)量教學(xué)意圖：認(rèn)識(shí)種群數(shù)量增長(zhǎng)模型的另一種表現(xiàn)形式曲線圖。3、引導(dǎo)學(xué)生討論，同數(shù)學(xué)方程式相比，曲

3、線圖表示的模型有什么局限性？有什么優(yōu)點(diǎn)？教師小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等學(xué)生思考：在學(xué)過(guò)的生物學(xué)內(nèi)容中，還有哪些生物學(xué)問(wèn)題可以用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表示。二、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法：1、學(xué)生活動(dòng)一：1、了解數(shù)學(xué)模型的概念。 2、歸納研究方法或步驟。 3、自學(xué)研究實(shí)例：?jiǎn)栴}探討中細(xì)菌分裂的素材教師小結(jié)：數(shù)學(xué)模型的研究方法或步驟。2、提出問(wèn)題，組織討論：如何建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學(xué)模型”，我們應(yīng)該怎么做？學(xué)生活動(dòng)二：討論建立“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學(xué)模型”的方案，程序和方法。教師引導(dǎo)：可用多媒體投影作以下提示后，讓學(xué)生自行

4、完成。其中第三步：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)過(guò)程得出。具體深入討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程。通過(guò)以下討論題掌握：（1）實(shí)驗(yàn)材料有哪些？（2）采用什么方法進(jìn)行酵母菌的計(jì)數(shù)？如何計(jì)數(shù)？方程式是？（3）從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，建議你將試管輕輕震蕩幾次。這是為什么？（4）如果一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌過(guò)多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取怎樣的措施？（5）對(duì)于壓在小方格界限上的酵母菌。應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)數(shù)？其中第四步：數(shù)學(xué)形式表達(dá)，教師準(zhǔn)備好兩組數(shù)據(jù)，讓學(xué)生繪制曲線，并解釋原因。時(shí)間/h024487296120144168酵母菌數(shù)量106mol-1A0.85.25.64.820.80.40.08B0.81.222.83.23.63.23C0.80.4

5、0.100000三、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線學(xué)生活動(dòng)：1、討論以上是在實(shí)驗(yàn)條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？2、野兔種群增長(zhǎng)的原因有哪些？3、怎樣用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述野兔種群增長(zhǎng)的規(guī)律？4、如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用表示野兔種群數(shù)量每年的增長(zhǎng)倍數(shù)，用Nt表示t年后野兔種群的數(shù)量，那么，Nt為多少？5、根據(jù)上述素材，估算1869年時(shí)，野兔種群數(shù)量為多少？（說(shuō)明計(jì)算方法）6、列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長(zhǎng)相類似的情況。（歷年來(lái)世界和我國(guó)人口增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)）種群數(shù)量的變化一課的教后感塘高中生物組 徐丁輝在生物課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的

6、數(shù)量變動(dòng)”。該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有兩層涵義：其一，“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”屬模仿性技能目標(biāo)，旨在通過(guò)原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)）和具體指導(dǎo)，學(xué)生能完成建立數(shù)學(xué)模型；其二，“解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”屬理解水平的知識(shí)目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群的數(shù)量變動(dòng)（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。而本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。教學(xué)難點(diǎn)：建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。都恰恰符合內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。以上面兩個(gè)指導(dǎo)思想為標(biāo)準(zhǔn)，我完成了校級(jí)公開(kāi)課種群數(shù)量的變化一課的教學(xué)。大概的教學(xué)思路是：一、 以細(xì)菌分裂入手，學(xué)生獨(dú)立完成“問(wèn)題探討”。得出細(xì)菌增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)方程式。二、 繪制細(xì)菌分裂的具體數(shù)據(jù)表，并以此繪

7、制細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線，即“J”型曲線。三、 比較數(shù)學(xué)方程式和曲線圖的優(yōu)缺點(diǎn)。四、 列舉四個(gè)在理想條件下，種群增長(zhǎng)呈“J”型曲線的例子。五、 “J”型曲線增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。六、 理解建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟，并通過(guò)“細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)”的示范，嘗試讓學(xué)生完成探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”的數(shù)學(xué)模型的建立。七、 通過(guò)設(shè)置討論題，完成探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”的教學(xué)。教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題：1、按新課程標(biāo)準(zhǔn)，要充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，即老師少講，多給學(xué)生練的時(shí)間。為了突出這一點(diǎn)，組長(zhǎng)還給我計(jì)了時(shí)，結(jié)果還是講的太多，25分鐘，學(xué)生活動(dòng)15分鐘，其實(shí)應(yīng)該倒過(guò)來(lái)。2、關(guān)于“J”型曲線圖的繪制，我是讓

8、一個(gè)學(xué)生上黑板，填寫細(xì)菌數(shù)量隨時(shí)間變化的具體數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪制曲線，在聽(tīng)取了其他老師的意見(jiàn)后，認(rèn)為準(zhǔn)備兩份紙，讓學(xué)生來(lái)填數(shù)據(jù)和繪制曲線，然后放在投影儀上對(duì)比，來(lái)指出各自所犯的錯(cuò)誤。這種做法更可取。學(xué)生的答案：時(shí)間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量212223242526272829 細(xì)菌數(shù)量/個(gè) 25 24 23 22 21 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 時(shí)間/min這個(gè)學(xué)生在計(jì)算數(shù)據(jù)的時(shí)候沒(méi)有將具體數(shù)值算出來(lái)，而是以2的指數(shù)直接填進(jìn)去，然后繪制曲線圖的時(shí)候也引用的這個(gè)數(shù)據(jù)。由此繪制出了上面的曲線。經(jīng)我的觀察，其他有些同學(xué)也有人犯了此類錯(cuò)

9、誤，而且還沒(méi)有注意好相鄰兩數(shù)之間的距離，畫出了一條直線。我認(rèn)為這是一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題，對(duì)于這種錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)指出，但不要花費(fèi)過(guò)多時(shí)間，應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)模型所蘊(yùn)涵的生物學(xué)意義，要避免離開(kāi)生物學(xué)討論數(shù)學(xué)的傾向。有老師指出應(yīng)不要害怕浪費(fèi)時(shí)間，應(yīng)把橫、縱軸的意義，如何等分，如何繪制都講解清楚。在這個(gè)問(wèn)題上有爭(zhēng)議。3、關(guān)于建立數(shù)學(xué)模型，如何講清。這塊內(nèi)容比較抽象，書本上給出了數(shù)學(xué)模型的一般方法，并結(jié)合了細(xì)菌分裂的具體實(shí)例。我的思路是讓學(xué)生自習(xí)這塊內(nèi)容，然后結(jié)合數(shù)學(xué)模型研究方法的步驟，討論探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”，分析各步驟分別指什么？讓學(xué)生理解掌握建立數(shù)學(xué)模型。但實(shí)際上課時(shí)學(xué)生不能回答出來(lái)，效果不理想。是由于設(shè)計(jì)教案中的錯(cuò)誤？由于是必修班的學(xué)生？由于這塊內(nèi)容比較抽象？所以有老師提出：直接給出建立數(shù)學(xué)模型的步驟，再結(jié)合簡(jiǎn)單一點(diǎn)的例子（就可拿書本的例子：細(xì)菌分裂的數(shù)學(xué)模型），不結(jié)合探究，可能效果會(huì)好一點(diǎn)。但對(duì)于書本給出的研究實(shí)例和研究方法的結(jié)合有疑問(wèn)。研究方法中第