《種群的數(shù)量變化(第一課時)》教學案例概要

《種群的數(shù)量變化(第一課時)》教學案例一、教學目標.知識與能力(1)說明建構種群增長模型的方法(2)用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化.過程與方法(1)嘗試建構種群增長的數(shù)學模型(2)通過分析群體一探究數(shù)學規(guī)律一解決實際問題一建構數(shù)學模型的方法，體驗由具體到抽象的思維轉化過程(3)掌握種群數(shù)量變化的規(guī)律，解釋和解決實際生活生產(chǎn)中的問題.情感態(tài)度與價值觀(1)認同數(shù)學模型在生物學研究中的作用(2)關注人類活動對種群數(shù)量變化的影響(3)充分認識到合理利用生物資源的重要性二、教學重難點教學重點：嘗試建構種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化教學難點：建構種群增長的數(shù)學模型三、教學策略課程標準中關于本節(jié)課的具體內(nèi)容標準為“嘗試建立數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變動”，并提出了相應的活動建議“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”。因此，引導學生用數(shù)學方法解釋生命現(xiàn)象，揭示生命活動規(guī)律是本節(jié)教學策略的著眼點。本節(jié)研究的核心問題是：種群的數(shù)量變化有著怎樣的規(guī)律？本節(jié)的主要內(nèi)容有五部分：1.研究種群數(shù)量變化的方法。2.種群增長的“J”型曲線。3.種群增長的“S”型曲線。4影響種群數(shù)量變化的因素。5.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。由于內(nèi)容較多，用2課時完成。第一課時完成前三部分內(nèi)容。三部分內(nèi)容之間以問題啟發(fā)來引導，逐步展開，層層深入。在具體內(nèi)容講解時，通過問題探究使學生理解更透徹，掌握更徹底。1,研究種群數(shù)量變化的方法，通過分析問題一一探究數(shù)學規(guī)律一一解決實際問題一一構建數(shù)學模型的方法，讓學生體驗由具體到抽象的思維轉化過程。具體實施為：從教材“問題探討”延伸開去。設計問題一：如何構建種群數(shù)量的數(shù)學模型？結尾設計過渡問題二：這是實驗室條件下的細菌種群數(shù)量變化，那么，自然界中種群的數(shù)量變化是怎樣的呢？2、種群增長的“J”型曲線。由實例引入，通過思考討論，引導學生自主總結出“J”型曲線的產(chǎn)生條件，數(shù)學公式等，期間設計小組活動探究“J”型曲線的增長速率和增長率的變化規(guī)律。結尾設計過渡問題三：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？3、種群增長的“S”型曲線。通過對高斯實驗的分析，對比“J”型曲線，引導學生總結“S”型曲線的相關要點。4、通過設計課堂活動，以問題拓展答疑及反饋的形式討論“J”型“S”型曲線在實踐中的應用，加深學生對“J”“S”型曲線的理解。四、教學準備細菌分裂視頻、PPT、自然界中種群增長實例的相關資料五、教學過程聽寫反饋：.種群的特征分別有哪些？.最基本的數(shù)量特征是什么？.對于種群數(shù)量和種群密度大小有決定性作用的是哪些？.研究年齡組成有何意義？包括哪幾種類型？.性別比例是通過影響什么來影響種群密度大小的？問題導入：通過學習第一節(jié)，我們已經(jīng)知道，研究種群的核心問題就是：（幻燈片展示）研究種群的數(shù)量變化有怎樣的規(guī)律？中心授課：（涵蓋問題啟發(fā)和問題探究）這也就是我們本節(jié)課要學習的內(nèi)容第四章第二節(jié)種群的數(shù)量變化（板書課題）。我們先來看一下本節(jié)課的學習目標。（幻燈片展示本節(jié)目標）本節(jié)目標：1.研究種群數(shù)量變化的方法.種群增長的“J”型曲線.種群增長的“S”型曲線.研究種群數(shù)量變化的方法我們先來看第一個目標：研究種群數(shù)量變化的方法。我們要如何來研究種群的數(shù)量變化呢？（視頻導入）解決這個問題之前呢，先帶大家看段視頻（播放細菌分裂的視頻30s）結合視頻思考：.視頻中細菌是一個種群嗎？（是）.細菌的生殖方式是什么方式？（二分裂）（問題分析）下面呢，我們就來研究一下下面這個細菌種群的數(shù)量變化。（幻燈片展示）已知：某細菌每20分鐘通過分裂繁殖一代假設：營養(yǎng)和生存空間沒有限制，種群數(shù)量的增長不受種群密度增加的影響討論：1.n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？2.72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？（引入知識點）剛才我們研究細菌種群數(shù)量變化時，通過推導出一個數(shù)學公式的方法來研究，這種建立數(shù)學模型的方法是我們研究種群數(shù)量變化的常用方法。這就是我們今天要解決的第一個問題：如何構建種群數(shù)量變化的數(shù)學模型？（幻燈片展示）觀察研究對象，提出問題（某細菌每20分鐘通過分裂繁殖一代）提出合理的假設（營養(yǎng)和空間沒有限制，種群數(shù)量增長不受種群密度影響）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質進行表達（數(shù)學公式N=2n）通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正（通過進一步觀察統(tǒng)計來檢驗修正）在描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化時，常常需要建立數(shù)學模型。（進一步思考）1.數(shù)學模型的表現(xiàn)形式有哪些？各有什么優(yōu)缺點？2.種群增長的J”型曲線那么自然界中的種群數(shù)（問題過渡）前面我們研究的是實驗室條件下細菌種群數(shù)量的變化那么自然界中的種群數(shù)量變化是怎樣的呢？是不是也有像細菌在實驗室條件下的這種變化呢？（資料分析）下面我們來看一個自然狀態(tài)下種群數(shù)量變化的實例。（幻燈片展示）澳洲本來沒有兔子，1859年，一個叫托馬斯?奧斯汀的英國人來澳定居，帶來了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他打獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一個世紀之后，這24只野兔的后代達到6億只之多。它們與牛羊爭牧草，啃樹皮，造成大批樹木死亡，破壞植被導致水土流失，專家計算，這些野兔每年至少造成1億美元的財產(chǎn)損失。從這個例子我們知道自然界中確實存在類似于細菌在實驗室條件下的數(shù)量增長，現(xiàn)在大家思考討論下面幾個問題：1、野兔種群增長的原因有哪些？2、怎樣用數(shù)學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3、如果用N表示野兔種群的起始數(shù)量，用入表示野兔種群數(shù)量每年的增長倍數(shù)，用Nt表示t年后野兔種群的數(shù)量，那么，Nt為多少？（引入知識點）我們?nèi)羰怯米鴺藞D的形式來描述細菌種群數(shù)量的變化，會是什么樣的呢？也是類似剛才細菌數(shù)量變化的這樣一個曲線圖。（幻燈片展示）因為它的形狀很像一個字母“J”，所以稱為種群增長的“J”型曲線，這也就是我們今天的第二個學習目標。下面我們根據(jù)剛才的分析討論來總結一下“J”型曲線的產(chǎn)生條件，增長特點、數(shù)學模型、適用范圍。（幻燈片展示）產(chǎn)生條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等增長特點：每年以一定的倍數(shù)增長，后一年都是前一年數(shù)量的入倍。建立模型：t年后該種群的數(shù)量為：Nt=N0入t模型中各參數(shù)的意義：N0為某種動物種群的起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，入表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。適用范圍：理想條件、沒有環(huán)境阻力、實驗室條件下、外來物種入侵的早期階段（進一步思考）1.呈“J”型增長的種群其增長速率隨時間的變化是怎樣的？2.其增長率隨時間的變化又是怎樣的？3.種群增長的“S”型曲線（問題過渡）自然界中像這樣的“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？換言之，剛才材料中的澳大利亞的野兔會一直以每年入倍的年均增長率增長下去嗎？顯然不會，如果自然界的生物種群都是以“J”型方式增長，地球早就無法承受了。那如何證明呢？（實驗分析）（呈現(xiàn)高斯實驗），生態(tài)學家高斯曾經(jīng)做了這樣一個實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24小時統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量，統(tǒng)計結果。最終繪制出這樣一個曲線圖。帶領學生分析“S”型曲線并思考：、你認為高斯得出種群經(jīng)過一定時間的增長后，呈“S”型曲線的原因是什么？、如何理解K值的前提條件“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”？（引入知識點）這就是我們今天要完成的第三個目標，下面結合我們剛才的分析并對比“J”型曲線我們總結一下“S”型曲線的產(chǎn)生條件和增長特點。產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力。自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，天敵數(shù)量增加，導致出生率降低，死亡率增高。增長特點：當死亡率增加到與出生率相等時，種群增長停止，穩(wěn)定在K值上下。（進一步思考）1.K值是固定不變的嗎？2.“S”型增長的種群其增長速率以及增長率隨時間的變化分別是怎樣的？課堂小結：我們本節(jié)課的三個學習目標已經(jīng)完成，其中種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線是本節(jié)課重點。下面我們就這兩者做一下比較。項目“J”型曲線“S”型曲線前提條件環(huán)境資源無限（食物、空間充裕，氣候適宜，沒有敵害等）環(huán)境資源有限種群數(shù)量變化規(guī)律數(shù)量連續(xù)增加，Nt=N0入t達到環(huán)境條件允許的最大值后停止增長，保持相對穩(wěn)定狀態(tài)。種群增長率保持穩(wěn)定隨種群密度上升而卜降K值的啟尢無有相同點均為增長型曲線問題拓展:（活動形式為小組討論，各小組整理出討論結果，選3個小組分別展示討論結果,此過程中其它小組給予補充完善，最后由老師明確思路及答案）（幻燈片展示）

.水產(chǎn)養(yǎng)殖者為了持續(xù)獲得最大捕撈量應當使被捕魚群的數(shù)量保持在什么水平？為什么?.對于家鼠等有害動物的防治，從環(huán)境容納量的角度考慮，應當如何采取措施？問題答疑：在課前預習及剛才的學習過程、討論過程中，你還遇到了哪些問題？（此環(huán)節(jié)不再以組為單位而以學生個體為單位，通過橫向提問的方式由學生自己提出問題，自行解決，最后有老師點評指正。教學中學生確實提出了一些比較好的問題，其中具代表性的有以下兩個：.我國人口的增長能不能算是“J”型增長？.能不能把"J'型曲線看成是“S'型曲線的前半段？）問題反饋：通過剛才幾個問題的解決，我們對本節(jié)的內(nèi)容又有了更深入的認識，下面我們做幾個練習題來反饋一下大家的學習成果。（幻燈片展示）1數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數(shù)學形式.建立數(shù)學模型一般包括以下步驟.下列排列順序正確的是①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質進行表達②觀察研究對象，提出問題③通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正④提出合理的假設A.C2C4④③B.②O④③C.④②①③D.①⑦④③.在右圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是（）.自然界生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長曲線。下列有關說法正確的是（）A、“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關系C、A、“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關系C、“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和空間的關系4.下圖中表示在良好的生長環(huán)境下，B、種群增長率在各階段是不相同的D、種群增長不受種群密度的制約“小球藻分裂繁殖中的細胞數(shù)量”“小球藻分裂繁殖中的細胞數(shù)量”、“雞產(chǎn)蛋數(shù)量（每天產(chǎn)一枚）和“竹子自然生長的高度”這三種現(xiàn)象與時間的關系依次是A.乙、甲、丁A.乙、甲、丁B.甲、丙、乙C.丙、甲、乙C.丙、甲、乙D.丁、乙、丙布置作業(yè)：1.《非常學案》本節(jié)課相關內(nèi)容2.2.學有余力的同學自主學習教材68頁的探究實驗，并思考其中的六個問題六、板書設計第2節(jié)種群的數(shù)量變化一、方法（數(shù)學模型構建）二、L?觀察對象“J”型：Nt=N0X入t理想I提出假設!數(shù)學表達三、I"S”型：K值（環(huán)境容納量）有限一檢驗修正七、教學反思本節(jié)課以“問題立教，問題導學”的課堂教學模式為依據(jù)，根據(jù)高二生物組指定的“問題立教、問題導學”實施方案進行設計，充分運用了“問題立教、問題導學’的六個環(huán)節(jié)，t通過實踐發(fā)現(xiàn)，在教師的引導下，讓學生親歷知識的發(fā)生、發(fā)展過程，通過問題探究、問題拓展、問題答疑等環(huán)節(jié)，讓學生自己得出結論，學生的參與度高，學習興趣濃，學生的思維更加靈活發(fā)散，課堂氣氛更為活躍。但通過實踐也發(fā)現(xiàn)，這一教學模式對教師的要求也更高，教師需要在課前做更多準備,尤其是問題答疑環(huán)節(jié)，教師需要在課前更多的思考與準備，盡可能吧會出現(xiàn)的問題預想到。備課組其他成員意見和建議畢莉玉：好的方面：1、問題設計合理，符合新課標的教學要求，能夠啟迪學生思維。不好的方面：2、在問題探究中涉及到的《（進一步思考）1.K值是固定不變的嗎？2.“S”型增長的種群其增長速率以及增長率隨時間的變化分別是怎樣的？》，有點重復。我的理解是：關于K值的意義應當在講課的時候一并強調(diào)出來，增長速率以及增長率的概念也應該在講課時一并解釋并和入進行比較。沒有必要再單獨的列出來。齊洪波:好的方面：1、從該案例看，張老師是帶著問題確定了教學目標，教學目標直接決定了教學內(nèi)容2、問題的設計貼近現(xiàn)實生活，能引起學生的學習興趣和啟發(fā)學生的思維，3、問題的設計能夠從課堂的整體把握。不好的方面：1、設計的問題應更好的引發(fā)學生提出更多、更有效的問題，這篇案例中