高中生物3第四章《種群數(shù)量的變化》教學(xué)設(shè)計(jì)-新人教原創(chuàng)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精《種群數(shù)量的變化》教學(xué)設(shè)計(jì)（第一課時(shí)）一、教學(xué)目標(biāo)的確定在課程標(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)，旨在通過原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增長）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。由此,本節(jié)教學(xué)目標(biāo)確定為三條(詳見前面本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)）。二、教學(xué)設(shè)計(jì)思路高中學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型的概念并不陌生,在學(xué)習(xí)生物學(xué)其他內(nèi)容時(shí),學(xué)生已對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問題有了一定的認(rèn)識(shí)，例如,對(duì)遺傳規(guī)律的認(rèn)識(shí)。因此,本節(jié)是在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ)上,重新建構(gòu)新的知識(shí)──建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。本節(jié)的引入有兩種思路:一是按照教材的編排順序進(jìn)行，即以“問題探討”引入，然后逐步展開教學(xué)，將本節(jié)的探究活動(dòng)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)活動(dòng);二是將本節(jié)的探究活動(dòng)作為研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容，事先布置，讓學(xué)生（或部分學(xué)生）在課外完成.從學(xué)生在活動(dòng)中產(chǎn)生的問題或體驗(yàn)引入，結(jié)合教材中的“問題探討”和“建構(gòu)種群增長模型的方法”，討論相關(guān)內(nèi)容，展開教學(xué)。現(xiàn)以第一種思路為例說明，本節(jié)共2課時(shí)。第一課時(shí)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)遵循具體→抽象→再具體→再抽象……循環(huán)上升的軌跡。1.具體。教師以“問題探討”引入，由于學(xué)生已有相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí),不難回答問題.教師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生思考:得出的數(shù)學(xué)公式有何生物學(xué)意義（說明細(xì)菌數(shù)量增長具有哪些性質(zhì))？2。抽象。進(jìn)一步讓學(xué)生討論：細(xì)菌的數(shù)量增長模型是怎樣建構(gòu)的？數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式有哪些?由此，總結(jié)出建構(gòu)種群增長模型的方法.3。再具體。聯(lián)系實(shí)例說明種群增長的兩種數(shù)學(xué)模型。4.再抽象。結(jié)合細(xì)菌的數(shù)量增長模型，得出種群數(shù)量增長的“J型”數(shù)學(xué)模型；結(jié)合實(shí)例討論“K"值。5。進(jìn)一步回到具體。討論數(shù)學(xué)模型的生物學(xué)意義（說明“J型"和“S型"增長的生物學(xué)意義）,列舉實(shí)例.6。進(jìn)一步抽象?？偨Y(jié)用數(shù)學(xué)模型揭示生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的意義。在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題作深入的思考，啟發(fā)學(xué)生從現(xiàn)象揭示出本質(zhì)和規(guī)律，使學(xué)生認(rèn)同運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型能夠較好地表達(dá)某些生物學(xué)規(guī)律。一定要避免從數(shù)學(xué)到數(shù)學(xué)，為計(jì)算而計(jì)算的教學(xué)。第二課時(shí)為探究活動(dòng)：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。由于該探究活動(dòng)需要較長的時(shí)間(連續(xù)觀察7d），因此，活動(dòng)的管理是教學(xué)的難點(diǎn)。教師要在制定計(jì)劃、同伴的合作、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方面給予必要的提示。三、教學(xué)實(shí)施的程序（第一課時(shí)）學(xué)生活動(dòng)教師的組織和引導(dǎo)教學(xué)意圖

學(xué)生基于已有的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行演算。播放細(xì)菌分裂的錄像或演示細(xì)菌分裂的計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)畫.提示：在自然界中細(xì)菌無處不在，有些細(xì)菌的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致疾病。假如現(xiàn)有一種細(xì)菌,在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下,每20min左右通過分裂繁殖一代。引導(dǎo)學(xué)生思考：1.細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？2。72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？3.n代細(xì)菌數(shù)量是多少?通過創(chuàng)設(shè)具體的情境，讓學(xué)生感受活生生的生命現(xiàn)象.認(rèn)識(shí)細(xì)菌種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)規(guī)律。

學(xué)生討論，充分陳述自己的觀點(diǎn)。提出問題，組織討論：1.對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2n公式成立？2.這個(gè)公式揭示了細(xì)菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？3。在學(xué)過的生物學(xué)內(nèi)容中，還有哪些生物學(xué)問題可以用數(shù)學(xué)語言來表示.提示：數(shù)學(xué)工具在生物學(xué)研究中的作用越來越突出。用數(shù)學(xué)語言揭示生物學(xué)問題時(shí),要充分考慮到生物學(xué)自身的特點(diǎn)。認(rèn)識(shí)到在生物學(xué)中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學(xué)語言來表示。

學(xué)生獨(dú)立操作完成圖表，相互交流結(jié)果。請學(xué)生算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，并填寫教材中的表格，然后畫出細(xì)菌的種群數(shù)量增長曲線。提示：這是在理想條件下對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量的推測。引導(dǎo)學(xué)生討論,同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性?

認(rèn)識(shí)種群數(shù)量增長模型的另一種表現(xiàn)形式.

小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測種群數(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。

提出問題，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？

結(jié)合本節(jié)的探究實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)建立種群增長模型的程序和方法.學(xué)生討論:1.野兔種群增長的原因有哪些？2。怎樣用數(shù)學(xué)語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3.如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用λ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？4。根據(jù)上述素材，估算1869年時(shí)，野兔種群數(shù)量為多少？（說明計(jì)算方法）5.列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長相類似的情況。提出問題,組織討論：以上討論的是在實(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?提供素材：《光明日報(bào)》消息澳大利亞野兔成災(zāi).估計(jì)在這片國土上生長著6億只野兔,它們與牛羊爭牧草,啃樹皮，造成大批樹木死亡，破壞植被導(dǎo)致水土流失，專家計(jì)算,這些野兔每年至少造成1億美元的財(cái)產(chǎn)損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對(duì)澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。澳洲本來沒有兔子,1859年,一個(gè)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(duì)沒有想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代達(dá)到6億只之多.（有條件的學(xué)校,教師可播放澳大利亞野兔成災(zāi)的錄像片。）通過具體實(shí)例，加深對(duì)數(shù)學(xué)模型的理解，并用數(shù)學(xué)語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。明確“J"型種群增長的原因。

小結(jié):自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式。該種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型可表示為“J”型曲線，或數(shù)學(xué)公式：Nt=NOλt

學(xué)生思考：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長？學(xué)生討論。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。呈現(xiàn)高斯實(shí)驗(yàn)（有條件的學(xué)?？蓪⒏咚箤?shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)呈現(xiàn)出來)。提出討論題：1。你認(rèn)為高斯得出種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后,呈“S”型曲線的原因是什么？2.在高斯實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,如果要進(jìn)一步搞清是空間的限制,還是資源(食物）的限制，該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？3.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”？請舉例說明。從資源和空間上思考種群增長問題.用生物學(xué)語言解釋“S”型曲線（數(shù)學(xué)模型)。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力.

學(xué)生討論教材中“思考與討論”素材。

小結(jié)：經(jīng)過一定時(shí)間，在各種因素的作用下,種群數(shù)量增長會(huì)趨于穩(wěn)定，呈“S”型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下,一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為“環(huán)境容納量──K值”。理解K值,并解釋和說明實(shí)際問題。

學(xué)生討論教材中東亞飛蝗種