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1必修3种群数量的变化一教学目标1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。2能力目标用数学模型解释种群数量的变化。3情感态度价值观目标关注人类活动对种群数量变化的影响，培养学生热爱大大自然的情感，能从一草一木开始保护环境。二教学重点及难点1教学重点尝试建构种群增长的数学模型，并据此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三教学方法及策略首先，要领会和把握好本节的教学要旨。课程标准关于本节的具体内容标准为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。显然，引导学生用数学方法解释生命现象，揭示生命活动规律是本节教学策略的着眼点。其次，对数学模型及其教育价值要有一个基本的认识。数学模型是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。引导学生建构数学模型，有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力；同时，通过科学与数学的整合，有利于培养学生简约、严密的思维品质。所以本节内容以课件形式和讨论法以及让学生主动参与的教学形式尤为适合。四教具准备多媒体课件五教学过程教师活动学生活动教学意图教师提问：上节课我们讲了种群特征，那么种群有哪些特征呢？它们之间的关系是怎样的呢？学生回答：种群最重要的特征是种群密度，2复习上节课内容引入新课同学们说的都很好，其实我们研究种群的特征归根到底都是为了研究种群数量的变化，种群的数量不是恒定不变的，而是不断变化的，那么种群数量的变化有没有规律可循呢？今天就让我们一起来探讨一下。课件展示实例1.在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。1请将一个细菌产生的后代在不同时间的数量计算出来并填入下表时间（min）20406080….180繁殖代数细菌数量然后以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长曲线。2由此可以得知n代细菌数量的计算公式是？3在自然界中的很多生物种群每繁殖一代需要一年，第二年的数量不是第一年的2倍（设为λ倍），起始数量不是为1（设为N0），则经ｔ年后种群的数量用数学方程式表示为？通过刚才实例1的分析，我们看到对于种群增长的描述可以用数学表达式，也可以用曲线图来表示，而细菌在理想条件下的种群增长曲线类似于英文字母“J”，我们就把这种增长类型称为J型增长。那么在自然条件下有没有这种增长的实例呢？课件展示实例21859年，一位英国人来到澳大利亚定居。他带来了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟达6亿只以上。实例3在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿，种群数量也呈“J”弄增长，如曲线出生率，死亡率，迁入率和迁出率，性别比例和年龄组成都会直接或间接影响种群密度。学生计算填表并画图学生板演学生回答：N＝2ｎ学生思考讨论后回答：Nｔ＝N0·λt回忆旧知识引出新内容通过分析细菌的种群增长情况引出数学模型的构建和种群增长的”J”型曲线由一个特例引出一个普遍规律3J型曲线S型曲线图这两个实例中，种群呈“J”型增长的原因有哪些？刚迁入到一个新的适宜环境，食物充足，没有天敌，气候适宜，而且繁殖能力强小结：种群增长的“J”型曲线①产生条件食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等②增长特点：种群数量连续增长，增长率保持不变③量的计算：t年后种群的数量为Nt=N0λtJ型曲线的条件是要在理想条件下，即在试验室条件下或一个种群刚迁到一个适宜环境中才成立，而在自然情况下，J型能一直持续下去吗？课件展示实例4：高斯实验生态学家高斯，曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24小时统计一次草履虫的数量，连续6天，得到一曲线图：见课件（展示：大草履虫种群的增长曲线）和刚才的实验结果一样吗？不一样，是我们错了吗？那高斯错了吗？还是有其他原因？你是怎么理解的？归纳：在一定环境中，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，这种增长曲线称为“S”型曲线为什么大草履虫在第二天和第三天增长较快，第五天以后基本保持在375个左右？在0.5ｍｌ培养液中，空间和营养都是一定的。有限的资源导致大草履虫之间为了生存而进行斗争，随着大草履虫的数量增多，斗争越来越激烈，生存能力弱的个体就被淘汰掉了，所以数量只维持在一定的数值.0.5ｍｌ培养液中，最多只能容纳草履虫375个，即环境容纳量环境容纳量(又称Ｋ值):在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中能所能维持的种群最大数量。那么同一个种群的K值是固定不变的吗？举例：大熊猫的栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，K值就会变小。这是大熊猫种群数量锐减的重要原因。因此，建立自然保护区，提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。与“J”型曲线比较，“S”型曲线有何区别：学生思考总结得出初步答案学生分析讨论回答总结得出J型曲线的有关知识再一次引用实例讲解S型曲线的有关内容4J型S型曲线的比较①产生条件：存在环境阻力自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，随种群密度的增大种内竞争不断加剧，天敌数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高。当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平．②增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。接下来就把两种增长曲线的异同比较如下J型曲线S型曲线条件无限环境理想条件有限环境自然条件模型假设食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。增长率不随种群密度的变化而变化。①有一个环境条件所允许的种群数量的最大环境容纳量K值，种群数量达到K时,种群将不再增长。②环境条件对种群增长的阻滞作用,随着种群密度的增加而逐渐地按比例地增加。建立模型Nt=NOλtK为环境的容纳量种群增长率不变先增加后减少说明：环境的阻滞作用增长率：增长率=出生率－死亡率学生讨论回答总结两种增长曲线的异同5建立数学模型的过程与方法增长率=(Nt+1－Nt)/Nt=λ－1对于S型曲线增长而言，它的增长率先后减少，而且一般在K/2时达到最大值。在上述种群增长曲线的学习和探究中我们领悟到了数学知识对生物研究的作用，在整个过程中我们一直在尝试建立一个数学模型，究竟如何才能系统的建立一个数学模型呢，接下来我们以实例1为例子来归纳一下：1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式2.建立数学模型一般步骤：研究方法研究实例那么当种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？看图：东亚飞蝗种群数量的变化。（屏幕显示）总结：波动。在自然界，影响种群数量的因素很多，如气候、食物、天敌、传染病等，因此，大多数种群的数量总是在波动中。有的是不规则波动,有的是周期性波动。看图：鲨鱼的种群数量变化。（屏幕显示）总结：下降。原因是什么呢？海洋环境的改变，还有主要原因是人的捕获量越来越大。随着人口的增长，科技水平的提高，人类活动范学生讨论回答数学模型构建的过程是本节课的一个重点总结种群变化的其他形式观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次提出合理假设在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达Nｎ＝2ｎ，N代表细菌数量，ｎ表示第几代通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌数量，对自已所建立数学模型进行检验或修正6种群数量的波动和下降研究种群数量变化的意义和应用围的扩大，人类活动对自然界中群数量变化的影响越来越大，有时候甚至成为决定性的因素。那么我们研究种群数量的变化以及影响种群数量变化的因素有什么意义呢？{课件展示}1．水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。2．金丝猴现在处于濒危状态。3．我省人口自然增长率连续8年持续下降举例讨论：对家鼠等有害动物我们采取什么措施控制？这些措施实际上是影响了种群增长的什么方面？学生讨论回答。总结：提示：对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。意义：对有害动物的防治。那么如果是以下这些生物呢，我们应该怎么做？蝗虫的防治等对于像人参，大熊猫，华南虎等动物，我们期望他们的种群数量变化是增加的。对于砍伐森林，捕捞鱼，我们在种群达到K/2后，才开发利用，因为种群在K/2时种群增长率最大。意义：保护和利用生物资源，濒危动物种群的拯救和恢复。无论是什么意义我们最大的愿望就是实现人和自然的和谐发展。课后探究课题：培养液中酵母菌种群数量的变化。学生讨论通过学习种群数量的增长如何应用于实际生活中，解决实际问题总结研究种群变化的意义和实际应用六教学反思本节课是高中生物课中为数不多的用到数学知识比较多的一节内容，因此在教学过程中教师更要注重激发学生的思考积极性，一改学生在生物课上只用耳不用脑的坏习惯。另外，在本节课的教学过程中要让学生多参与，如画曲线图，讨论问题等，只有这样才能更好的体现新课程的理念———以学生为主体的教学模式。