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第1页共4页创新教学设计实例种群数量的变化【课题】普通高中课程标准实验教科书生物《分子与细胞（必修3）》（人教版）第四章第2节【内容分析】同学们之前已经学习了种群的基本特征，而所有的特征都是围绕种群的数量变化这一重要特征的，因此本课既是对上一课的总结，更是进一步的展开和加深。本节课在完成教学知识的同时，还体现了“尝试建立数学模型”模仿性技能目标，要求学生运用数学方法解决生物学中的问题，例如，对遗传规律的认识。因此，本节是在学生已有知识的基础上，重新建构新的知识──建构揭示生物学规律的数学模型。知识目标：说明建构种群增长模型的方法；通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型；用数学模型解释种群数量的变化；关注人为类活动对种群数量变化的影响。能力目标：通过分析种群数量的变化，培养辨证思维能力、实验能力和分析解决问题的能力；通过对相关数据的分析处理，尝试建构种群增长的数学模型态度和价值观：通过学习，了解环境因素，尤其是人类的活动对种群数量变化的影响，增强学生对科学、技术和社会的理解，培养学生关心身边科学的意识，同时培养学生保护环境、合理利用自然资源的心理品质。教学重点：建构种群数量的变化规律：“J”型曲线和“S”型增长曲线；利用种群数量变化的规律解决人类生产生活中的实际问题。教学难点：结合细菌的数量变化规律，建构种群数量的变化规律；结合实例讨论“K”值。【技术媒体和实验器材】多媒体展示教学的背景资料：相关文字，图片。第2页共4页【教学流程图】【教学过程】学生活动教师的组织和引导教学意图学生基于已有的数学知识进行演算。播放细菌分裂的录像或演示细菌分裂的计算机模拟动画。提示：在自然界中细菌无处不在，有些细菌的大量繁殖会导致疾病。假如现有一种细菌，在适宜的温度、湿度等环境下，每20min左右通过分裂繁殖一代。引导学生思考：1.细菌的生殖方式是怎样的？2.72h后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？3.n代细菌数量是多少？通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象。认识细菌种群数量增长的数学规律。学生讨论，充分陈述自己的观点。提出问题，组织讨论：1.对细菌种群数量增长而言，在什么情况下2n公式成立？2.这个公式揭示了细菌种群数量增长的什么规律？3.在学过的生物学内容中，还有哪些生物学问题可以用数学语言来表示。提示：数学工具在生物学研究中的作用越来越突出。用数学语言揭示生物学问题时，要充分考虑到生物学自身的特点。认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示。学生独立操作完成图表，相互交流结果。请学生算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填写教材中的表格，然后画出细菌的种群数量增长曲线。提示：这是在理想条件下对细菌种群数量的推测。认识种群数量增长模型的另一种表现形式。第3页共4页引导学生讨论，同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？小结：在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。学生讨论建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”的方案：程序和方法。提出问题，组织讨论：如何建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”，我们应该怎么做？结合本节的探究实验，认识建立种群增长模型的程序和方法。学生讨论：1.野兔种群增长的原因有哪些？2.怎样用数学语言来描述野兔种群增长的规律？3.如果用N0表示野兔种群的起始数量，用λ表示野兔种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后野兔种群的数量，那么，Nt为多少？4.根据上述素材，估算1869年时，野兔种群数量为多少？（说明计算方法）5.列举在自然界中还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况。提出问题，组织讨论：以上讨论的是在实验条件下种群的数量变化，在自然界中种群的数量变化情况如何？提供素材：《光明日报》消息澳大利亚野兔成灾。估计在这片国土上生长着6亿只野兔，它们与牛羊争牧草，啃树皮，造成大批树木死亡，破坏植被导致水土流失，专家计算，这些野兔每年至少造成1亿美元的财产损失。兔群繁殖之快，数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁。澳洲本来没有兔子，1859年，一个叫托马斯·奥斯汀的英国人来澳定居，带来了24只野兔，放养在他的庄园里，供他打猎取乐。奥斯汀绝对没有想到，一个世纪之后，这24只野兔的后代达到6亿只之多。（教师播放澳大利亚野兔成灾的录像片。）通过具体实例，加深对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量增长的规律。明确“J”型种群增长的原因。小结：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式。该种群数量增长的数学模型可表示为“J”型曲线，或数学公式：Nt=NOλt学生思考：有哪些因素制约着种群数量的增长？学生讨论。如果自然界的生物种群都是以“J”型方式增长，地球早就无法承受了。呈现高斯实验（有条件的学校可将高斯实验用计算机模拟技术呈现出来）。提出讨论题：1.你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的原因是什么？2.在高斯实验的基础上，如果要进一步搞清是空间的限制，还是资源（食物）的限制，该如何进行实验设计？3.如何理解K值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明。从资源和空间上思考种群增长问题。用生物学语言解释“S”型曲线（数学模型）。培养实验设计能力。学生讨论教材中“思考与讨论”素材。小结：经过一定时间，在各种因素的作用下，种群数量增长会趋于稳定，呈“S”型曲线。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为“环境容纳量──K值”。理解K值，并解释和说明实际问题。第4页共4页学生讨论教材中东亚飞蝗种群数量的波动。讨论影响种群数量波动的因素。提出问题：在自然界中，种群数量是否总能稳定在K值？为什么？从多因素思考种群数量的变化？总结：从具体的生物现象与规律建立抽象的数学模型，又用抽象的数学模型来解释具体的生物学现象与规律，这是学习本节的要旨。把握学习方法要旨。、【形成性评价练习】1．种群的“J”型增长和“S”型增长，分别会在什么条件下出现？你能举出课本以外的例子加以说明吗？2．20世纪初，人们将驼鹿引入加拿大密根湖的一个孤岛。该种群从1915年到1960年的数量变化情况如下表。（1）用曲线图表示该种群数量自1915年到1943年的消长情况。（2）从1915年到1930年，该种群数量不断增长，可能的原因有哪些？（3）该种群的数量后来急剧下降，可能的原因又有哪些？【创新点分析】1、本节课的创新点在于利用生物情景，根据数学概念，建立生物学相关模型，培养学生的创新精神和对图文、数据的理解处理能力。2、利用媒体展示直观、创设情境、调动情感、引发情趣、拓展思路，能更好体现教师为主导，学生为主体，有利于培养学生的发散思维（求异思维、逆向思维、多向思维）和辨证思维，增大教学容量，优化课堂教学效果。