种群数量的变化教学设计

种群数量的变化教学设计陕西彬县范公中学闫翠红一、课题名称：人教版，高中生物必修三、第四章、第二节《种群数量的变化》。二、教学目标：1知识目标：①解释种群数量增长的一般规律。②说明建构种群数量增长数学模型的方法。2能力目标：①通过各种形式的活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。②运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。3情感态度与价值观目标：①认同数学模型在科学研究中的应用。②参与濒危生物保护措施与生物入侵防范措施的讨论。三、指导思想：1.教材分析：生物课程标准对这节的描述出现在必修三《稳态与环境》模块、第四部分《种群和群落》的第二项内容标准，即“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，属于能力层面的“模仿”水平和知识层面的“理解”水平。在活动建议里则提出“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。人教版教材中这节的内容包括三方面：一是建构种群增长模型的方法；二是种群数量的变化情况；三是探究活动──培养液中酵母菌种群数量的变化。其中，建立数学模型的方法是必修三模块科学方法教育的重中之重，由于探究活动周期较长，安排在知识性内容之后。2.学情分析：学生们在本章的第一节已经习得了种群的概念，了解了种群的特征，尤其是各种数量特征，在此基础上过渡到种群数量变化的学习顺理成章。学生们在数学课上学习过指数函数的表达式和坐标图的绘制，这为本节课数学模型的构建奠定了基础。但是我校为郊区二类校，所以学生们知识基础相对薄弱，所以在建构数学模型时不可以操之过急。3.教学指导思想及理论依据：模型构建法是新课程、新教材中提出的新的科学方法，而数学模型又是是高中阶段模型构建法的难点。本节课遵循建构主义的理论，在学生已有的数学基础上，重新建构新的知识──建构揭示生物学规律的数学模型。四、教学重点与难点：1.教学重点：①尝试建构种群增长的数学模型；②根据建构的数学模型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。五、教学手段：多媒体课件六、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？用数学语言揭示生物学问题时，要充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。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。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？认识种群数量增长模型的另一种表现形式。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？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。（有条件的学校，教师可通过具体实例，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。（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。播放澳大利亚野兔成灾的录像片。）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=N0λt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。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。七、板书设计：第2节种群数量的变化一、建构种群数量增长的数学模型：二、三、种群数量增长模型的应用：四、自然种群数量的变化：波动五、教学反思：1值得肯定之处：鉴于实验设备和时间所限，我将此探究实验调整为生物兴趣小组实验，整个实验过程只对学生进行选材和操作方法的指导，实验方案设计由学生提出，得到的实验结果也不过多进行解释，而是引导学生自己开展分析，体现了倡导探究性学习的理念。在学完两种曲线模型后再对实验结果进行讨论，符合学生的认知规律和需求，并且考察了学生对知识的掌握情况。在“J”型曲线和“S”型曲线的学习中分别呈现了两个草履虫的实验，通过介绍实验背景信息，引导学生进行比较分析，便于得出结论。“应用”环节，在分析环颈雉实例的基础上顺理成章地引出“生物入侵”的讨论。在“濒危生物保护”的讨论中，补充了大熊猫目前分布范围和化石分布范围的图片，使学生对K值降低原因有更真切的体会。2有待改进之处：（1）由于学生的数学基础较差，数学模型建构过程耗时较长，导致后面关于“应用”的讨论略显仓促。（2）如果能使全体学生参与到探究实验中来，能够更加充分发挥训练学生探究能力的作用，同时也能够为本节新课的学习提供很多教学资源。