2019-2020年高中生物 4.2《 種群數(shù)量的變化》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修3.doc

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2019-2020年高中生物 4.2《 種群數(shù)量的變化》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修3 一、課題名稱： 人教版，高中生物必修三、第四章、 第二節(jié)《種群數(shù)量的變化》。 二、教學(xué)目標(biāo)： 1 知識目標(biāo)： ① 解釋種群數(shù)量增長的一般規(guī)律。 ② 說明建構(gòu)種群數(shù)量增長數(shù)學(xué)模型的方法。 2 能力目標(biāo)： ① 通過各種形式的活動，嘗試建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型。 ② 運(yùn)用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。 3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)： ① 認(rèn)同數(shù)學(xué)模型在科學(xué)研究中的應(yīng)用。 ② 參與瀕危生物保護(hù)措施與生物入侵防范措施的討論，關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。 三、指導(dǎo)思想： 1.教材分析： 高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)對這節(jié)的描述出現(xiàn)在必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》模塊、第四部分《種群和群落》的第二項(xiàng)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，即“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動”，屬于能力層面的“模仿”水平和知識層面的“理解”水平。在活動建議里則提出“探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的動態(tài)變化”。 人教版教材中這節(jié)的內(nèi)容包括三方面：一是建構(gòu)種群增長模型的方法；二是種群數(shù)量的變化情況；三是探究活動──培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。其中，建立數(shù)學(xué)模型的方法是必修三模塊科學(xué)方法教育的重中之重，由于探究活動周期較長，安排在知識性內(nèi)容之后。 2.學(xué)情分析： 學(xué)生們在本章的第一節(jié)已經(jīng)習(xí)得了種群的概念，了解了種群的特征，尤其是各種數(shù)量特征，在此基礎(chǔ)上過渡到種群數(shù)量變化的學(xué)習(xí)順理成章。 學(xué)生們在數(shù)學(xué)課上學(xué)習(xí)過指數(shù)函數(shù)的表達(dá)式和坐標(biāo)圖的繪制，這為本節(jié)課數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。但是我校為郊區(qū)二類校，所以學(xué)生們知識基礎(chǔ)相對薄弱，所以在建構(gòu)數(shù)學(xué)模型時(shí)不可以操之過急。 3.教學(xué)條件分析： “培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”這一探究活動所需時(shí)間在7天左右，需要馬鈴薯培養(yǎng)基、酵母菌菌種，以及恒溫培養(yǎng)箱、血球計(jì)數(shù)板和高壓蒸汽滅菌設(shè)備。受實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)時(shí)間所限，我將此實(shí)驗(yàn)調(diào)整為生物興趣小組在課前完成實(shí)驗(yàn)，然后由小組成員在課堂上進(jìn)行匯報(bào)。 4.教學(xué)指導(dǎo)思想及理論依據(jù)： 本節(jié)課體現(xiàn)了探究性教學(xué)的理念：用興趣小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果牽引出本節(jié)課的主題，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)；各種科學(xué)研究實(shí)例都不直接呈現(xiàn)結(jié)論而是引導(dǎo)學(xué)生開展討論分析；學(xué)生在環(huán)環(huán)相扣的任務(wù)中逐漸建構(gòu)起種群增長模型，最終運(yùn)用所學(xué)的知識來解釋興趣小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 模型構(gòu)建法是新課程、新教材中提出的新的科學(xué)方法，而數(shù)學(xué)模型又是是高中階段模型構(gòu)建法的難點(diǎn)。本節(jié)課遵循建構(gòu)主義的理論，在學(xué)生已有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，重新建構(gòu)新的知識──建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。 四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1.教學(xué)重點(diǎn)： ① 嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型； ② 根據(jù)建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。 2.教學(xué)難點(diǎn)： 建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。 五、教學(xué)手段： 1.多媒體課件 2.探究實(shí)驗(yàn)器材及成果：血球計(jì)數(shù)板、酵母菌培養(yǎng)液、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的坐標(biāo)圖、實(shí)驗(yàn)照片等 六、教學(xué)過程： 1 流程圖： 2 教學(xué)過程詳表： 教學(xué)階段 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)置意圖 導(dǎo)入 1 引導(dǎo)學(xué)生回憶： 影響種群密度的種群數(shù)量特征有哪 些？ 2 講述： 正是由于諸多因素的影響，使得種群 密度不是一成不變的，那么變化中是否蘊(yùn)藏著規(guī)律呢？我們興趣小組的同學(xué)開展了探究實(shí)驗(yàn)。請他們?yōu)榇蠹疫M(jìn)行介紹。 3 講述： 興趣小組的同學(xué)花了好幾天的功夫得 到了這樣的結(jié)果，雖然不能解釋其中的原因，卻為我們提出了一個(gè)很好的問題。酵母菌種群為什么會出現(xiàn)這樣的變化呢？ 這就是我們今天這節(jié)課要來學(xué)習(xí)的問 題：種群數(shù)量的變化。（板書“第二節(jié) 種群數(shù)量的變化”） 請大家打開學(xué)案，完成興趣小組實(shí)驗(yàn) 部分的相關(guān)內(nèi)容。 1 回憶并說出： 影響種群密度的數(shù)量特征。 2 興趣小組同學(xué)介紹實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)工具和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3其他同學(xué)聆聽、觀察與思考，最后填充學(xué)案。 通過興趣小組的探究實(shí)驗(yàn)展示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，引出課題 教學(xué)階段 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)置意圖 構(gòu)建 種群 增長 的數(shù) 學(xué)模 型 （一） “J”型曲線的構(gòu)建 資料1 大腸桿菌 1 提問： 科學(xué)家很早就對種群數(shù)量變化這個(gè)問題產(chǎn)生了興趣。我們知道實(shí)驗(yàn)材料的選擇很關(guān)鍵，請問，什么樣的材料適合研究數(shù)量變化呢？ 2 介紹： 的確，繁殖快決定了細(xì)菌成為科學(xué) 家的首選，其中大腸桿菌由于結(jié)構(gòu)簡單、分布廣泛所以也成了最常用的科研材料之一。除此以外，大腸桿菌的繁殖方式也很簡單，就是一分為二、二分為四的分裂生殖。 3 提問：（任務(wù)1） 科學(xué)家做了一個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)，把1個(gè) 大腸桿菌放在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下進(jìn)行培養(yǎng)，隨著時(shí)間的推移，得到如下數(shù)據(jù)。請仔細(xì)觀察數(shù)據(jù)，你能得出怎樣的結(jié)論？ 時(shí)間（min） 細(xì)菌數(shù)量（個(gè)） 20 2 40 4 60 8 80 16 100 32 120 64 140 128 160 256 180 512 4 播放視頻并講述： 大家都能認(rèn)同在這種情況下，大腸桿菌每20min分裂一次，繁殖一代了嗎？ 如果你還不相信，請仔細(xì)觀察這段在 顯微鏡下拍攝的視頻。你所看到的1秒鐘相當(dāng)于實(shí)際的1分鐘，很快這個(gè)起始數(shù)量為2的大腸桿菌種群就擴(kuò)大到鋪滿了整個(gè)視野。為什么會這么快呢？ 5 提問：（任務(wù)2） 剛才興趣小組的同學(xué)使用坐標(biāo)圖表述 了酵母菌種群數(shù)量的變化趨勢，咱們是不是也可以試著為這群起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群來繪制一幅坐標(biāo)圖呢？下面就請大家在學(xué)案上完成任務(wù)2。注意，你需要使用表格中所有的數(shù)據(jù)。 （學(xué)生板圖大腸桿菌種群增長坐標(biāo)圖） 6 點(diǎn)評： 對學(xué)生在黑板上建構(gòu)的坐標(biāo)圖進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成共識。 7 提問： 從圖中我們可以看到種群數(shù)量呈現(xiàn)出什么變化趨勢？ 8 講述： 我們運(yùn)用坐標(biāo)圖這種數(shù)學(xué)方法描述了種群數(shù)量變化這樣一個(gè)生物學(xué)問題，所以就把這種坐標(biāo)圖稱為一種數(shù)學(xué)模型。大家都聽說過航模，那是一種模擬飛機(jī)等物體的物理模型；而今天我們認(rèn)識了數(shù)學(xué)模型。事實(shí)上，數(shù)學(xué)模型在大家的其他學(xué)科中也有應(yīng)用。比如物理中的各種公式就是另外一種形式的數(shù)學(xué)模型，它們是表達(dá)式。 9 提問：（任務(wù)3） 坐標(biāo)圖這種數(shù)學(xué)模型最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？可是如果我要問你，經(jīng)過30代以后這群大腸桿菌種群的數(shù)量是多少，你能從圖上一眼找到答案嗎？顯然，我們得求助于其他數(shù)學(xué)模型了，最好的辦法就是找一個(gè)更加具有通用性的表達(dá)式了。因此，接下來就請大家列出，這個(gè)起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群，繁殖t代后的種群數(shù)量Nt的表達(dá)式。 （學(xué)生板書大腸桿菌種群增長表達(dá)式） 10 點(diǎn)評： 對學(xué)生列出的表達(dá)式進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)全體學(xué)生達(dá)成共識。 11 講述： 其實(shí)，咱們剛才構(gòu)建的這個(gè)表達(dá)式還必須符合這樣一個(gè)前提，那就是隨著種群數(shù)量的增加，不考慮個(gè)體間相互抑制的作用。所以我們得到這個(gè)數(shù)學(xué)模型需要建立在這樣一種假設(shè)的基礎(chǔ)上，即種群增長不受種群密度的制約。 而咱們構(gòu)建的表達(dá)式是否正確還需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，比如就過30代后數(shù)數(shù)看到底有多少大腸桿菌，然后與我們通過表達(dá)式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較。匹配說明模型無誤，不匹配則需要對模型進(jìn)行修訂。 12 小結(jié)： 通過剛才的幾個(gè)任務(wù)我們認(rèn)識了數(shù)學(xué)模型，其實(shí)就是指用數(shù)學(xué)形式來描述問題。它的構(gòu)建則一般需要經(jīng)歷“已知、假設(shè)、表達(dá)、檢驗(yàn)”這樣四個(gè)基本步驟。 這樣咱們就建構(gòu)了種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型。（板書“一、建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型”） 13 提問：（任務(wù)4） 我們知道自然界許多種群起始數(shù)量不一定是1，下一代不一定是上一代的2倍，而且繁殖速率要慢得多。那么怎么建構(gòu)它們的種群數(shù)量增長模型呢？ 這里給大家這樣一個(gè)種群，在食物、空間充足的前提下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。已知該種群的起始數(shù)量為N0，t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量。請大家嘗試建構(gòu)這個(gè)種群的增長模型，使用表達(dá)式的形式。 （學(xué)生板圖種群增長的一般表達(dá)式） 14 點(diǎn)評： 對學(xué)生列出的表達(dá)式進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)全體學(xué)生達(dá)成共識。 15 講述： 我們也可以嘗試建構(gòu)坐標(biāo)圖這種數(shù)學(xué)模型，根據(jù)表達(dá)式可以想象得到它也應(yīng)該呈現(xiàn)出指數(shù)增長的趨勢。只是注意將起始數(shù)量變?yōu)镹0就行。 1 說出選擇實(shí)驗(yàn)材料的標(biāo)準(zhǔn)，列舉可能的實(shí)驗(yàn)材料。 2 觀察表格數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。 3 觀看視頻，對快速增長建立感性認(rèn)識。 4 將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)圖。 5 認(rèn)識數(shù)學(xué)模型。 6將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為表達(dá)式。 7 認(rèn)同建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的一般過程。 8 建構(gòu)一般種群的數(shù)量增長模型。 1 滲透科研選材的重要性及使學(xué)生明確以大腸桿菌作為研究對象的原因。 2 改編教材中資料呈現(xiàn)形式，從科學(xué)研究的角度出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。 3 通過視頻使學(xué)生對快速增長建立直觀而整體的印象。 4 通過不同形式的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換，幫助學(xué)生認(rèn)識各種數(shù)學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)體會數(shù)學(xué)建模的一般過程。 5 通過遷移訓(xùn)練，鞏固對數(shù)學(xué)模型的理解，同時(shí)加深對指數(shù)增長的理解。 （一） “J”型曲線的構(gòu)建 資料2 草履蟲 1 介紹：（任務(wù)5） 下面給大家介紹科學(xué)家利用另外一種材料進(jìn)行的研究。這是什么？草履蟲和細(xì)菌一樣是單細(xì)胞生物，分裂生殖，給它們提供足夠的空間并不斷更換培養(yǎng)液，請大家預(yù)測這個(gè)草履蟲種群的數(shù)量變化趨勢，并解釋理由。 2 講述：（任務(wù)6） 實(shí)際是不是這樣呢？這是科學(xué)家獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)圖的數(shù)學(xué)模型，得到這樣的圖像。很顯然，呈現(xiàn)出和前面幾個(gè)例子一樣的不斷增長的趨勢。 通過剛才的分析，我們認(rèn)識到在食物、空間充足、條件適宜的情況下，種群會出現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。大家觀察這種曲線外形類似什么英文字母？所以我們將它稱為“J”型曲線。這種曲線只在近乎理想的條件下才會出現(xiàn)。 下面請大家和我一起在坐標(biāo)圖中畫出“J”型曲線。注意：橫縱坐標(biāo)，標(biāo)上條件。 （板圖“J”型曲線） 3 提問： 大家設(shè)想一下，我們現(xiàn)實(shí)生活中有沒有哪種生物會一直呈現(xiàn)“J”型增長呢？ 事實(shí)上，最簡單的起始數(shù)量為1的大腸桿菌種群如果一直按照指數(shù)增長下去，只需3天就足夠鋪滿我們整個(gè)地球。所以在現(xiàn)實(shí)條件下“J”型增長絕對不會是常態(tài)，那又會是怎樣的變化趨勢呢？ 1 聆聽介紹，預(yù)測種群數(shù)量變化趨勢 2 觀察圖片，達(dá)成共識。 3 繪制“J”型曲線。 4 聆聽與思考。 1 通過草履蟲實(shí)例，考察學(xué)生獲取信息能力和對“J”型增長規(guī)律的掌握情況。同時(shí)為后面分析高斯實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。 2 通過逆向思維，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注現(xiàn)實(shí)條件。 （二） “S”型曲線的構(gòu)建 資料3 高斯的草履蟲實(shí)驗(yàn) 1 介紹：（任務(wù)7） 這是生態(tài)學(xué)家高斯利用草履蟲完成的實(shí)驗(yàn)。他在0．5mL培養(yǎng)液中放入5只草履蟲開始進(jìn)行培養(yǎng)、計(jì)數(shù)，最終得到這樣一幅圖像。請觀察，與咱們剛才的草履蟲實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何差異？ 2 講述： 我們觀察到種群數(shù)量沒有呈現(xiàn)一直增長下去的趨勢，而是達(dá)到了一個(gè)最大值并穩(wěn)定下來。當(dāng)然前提必須是環(huán)境條件不破壞。高斯通過數(shù)據(jù)分析，得出這個(gè)最大值是375只。也就是在這種條件下，0．5mL培養(yǎng)液最多能夠容納375只草履蟲。 推而廣之，在現(xiàn)實(shí)條件下，其他生物種群數(shù)量是不是也會出現(xiàn)這樣一個(gè)最大值呢？科學(xué)家陸陸續(xù)續(xù)做了許多實(shí)驗(yàn)，充分證明許多種群在實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)條件下，都呈現(xiàn)出這種變化趨勢。生物學(xué)上就把這種在環(huán)境條件不破壞的情況下，一定空間所能維持的種群最大數(shù)量稱為K值，也叫環(huán)境容納量。 3 提問： 大家觀察這種曲線像什么英文字母呢？ 4 提問：（任務(wù)8） 我們認(rèn)識了現(xiàn)實(shí)條件下，種群會呈現(xiàn)出“S”型增長。如果現(xiàn)在給你一個(gè)種群，我們已知它在理想條件下的“J”型曲線，就是剛才大家畫的這樣。請大家在同一個(gè)坐標(biāo)系中畫出現(xiàn)實(shí)條件下它的種群數(shù)量變化曲線。（學(xué)生板圖“S”型曲線） 5 點(diǎn)評： 對學(xué)生繪制的“S”型曲線進(jìn)行點(diǎn)評，引導(dǎo)全班學(xué)生達(dá)成共識。 6 提問： 兩條曲線間的差異是什么原因造成的？（教師板圖“環(huán)境阻力”） 1 聆聽與觀察圖片，比較分析，說出結(jié)果。 2 認(rèn)識K值，明確其定義。 3 認(rèn)識“S”型曲線。 4 繪制坐標(biāo)圖。 5明確“S”型曲線與“J”型曲線的差異。 1 通過呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生觀察得出結(jié)論。 2 利用替換與遷移的方式，使學(xué)生認(rèn)識K值并明確其定義。 3 通過繪制坐標(biāo)圖，考察學(xué)生對“S”型曲線的理解情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)知識盲點(diǎn)。 4 結(jié)合坐標(biāo)圖分析曲線間差異，便于學(xué)生理解“環(huán)境阻力”。 （二） “S”型曲線的構(gòu)建 生物興趣小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1 提問：（任務(wù)9） 通過剛才的學(xué)習(xí)，咱們再來看看生物興趣小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大家能夠給出解釋了嗎？ 2 在學(xué)生分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充提問： 如：大致呈現(xiàn)出什么樣的變化趨勢呢？ 有沒有K值？一直維持K值嗎？為什么，可能原因是？ 3 講述： 具體的原因需要經(jīng)過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來求證了。如果你對這個(gè)實(shí)驗(yàn)感興趣，可以在課下和興趣小組的同學(xué)以及我進(jìn)一步探討。 1 解釋興趣小組實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 2 嘗試分析造成這種結(jié)果的原因。 1 應(yīng)用本節(jié)課所學(xué)知識，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，解決開篇的疑問。 2 考察學(xué)生對本節(jié)課知識的掌握情況。 3 為學(xué)有余力同學(xué)開展后需研究提供機(jī)會。 （二） “S”型曲線的構(gòu)建 資料4 高斯的草履蟲實(shí)驗(yàn) 1 提問： 同一個(gè)種群，它的K值大小會改變嗎？ 2 提問：（任務(wù)10） 科學(xué)家設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將植物乳桿菌分別放在18．2℃、35℃和40℃下進(jìn)行培養(yǎng)，其他條件相同且適宜。結(jié)果繪制出這樣三條曲線。請問，呈現(xiàn)什么樣的變化規(guī)律？K值一樣嗎？為什么？根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？ 3 提問： 溫度只是一個(gè)例子，事實(shí)上改變培養(yǎng)液體積、生存空間等等因素，都會使種群的K值發(fā)生改變，因此K值受到環(huán)境條件的影響。如果在坐標(biāo)圖里表示的話，大家試想一下，曲線會發(fā)生怎樣的改變呢？ 4 提問： 曲線會上下移動。但是大家注意，上移時(shí)與“J”型曲線接近，卻無法超越，為什么呢？ 1 思考 2 觀察圖片，聆聽介紹，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。 3 說明環(huán)境條件改變時(shí)，“S”型曲線的移動情況。 1 展示科研實(shí)例，使學(xué)生深入理解環(huán)境阻力對種群增長，尤其是K值的影響。 2 為后面分析“提高K值，拯救瀕危生物”做知識鋪墊。 3 訓(xùn)練圖形分析能力。 種群數(shù)量增長模型的應(yīng)用 拯救瀕危生物，防治有害生物 1 講述并提問： 事實(shí)上許多自然種群數(shù)量也都呈現(xiàn)出“S”型變化規(guī)律。比如人見人愛的國寶大熊貓。我們都知道現(xiàn)在大熊貓主要分布在我國四川、陜西南部?？墒强茖W(xué)家通過考古發(fā)現(xiàn)大熊貓化石分布范圍很廣，在我們北京都曾出現(xiàn)過。為什么它們的數(shù)量出現(xiàn)銳減？ 2 提問： 從根本上來說我們應(yīng)該從什么方面著手開展保護(hù)呢？ 3 介紹： 許多生物和大熊貓有著相似的遭遇。比如我們大興有個(gè)麋鹿苑，這種俗稱四不像的生物一度在野外絕跡；這是鯨魚，每年由許多鯨魚喪生在人類的手上；而更危險(xiǎn)的是白鰭豚，它們曾經(jīng)生活在我國長江流域，可是xx年科學(xué)家通過野外考察發(fā)現(xiàn)沒有找到一只野生的白鰭豚。面對著這么多亟待拯救的瀕危生物，我們能做什么呢？降低環(huán)境阻力，提高K值。 4 出示老鼠圖片，提問： 如果是這樣的生物呢？我們都知道“老鼠過街、人人喊打”。在有些地方，它們的確達(dá)到了成災(zāi)的地步。怎樣控制這些有害生物呢？那就是增大環(huán)境阻力，降低K值。 5 講述： 所以我們可以利用今天學(xué)習(xí)的種群數(shù)量增長知識，來進(jìn)行瀕危生物的保護(hù)和有害生物的防治。（板書“二、應(yīng)用”） 1 觀察圖片，思考原因，說出對策。 2 聆聽介紹，達(dá)成共識。 3 知識遷移，說出對策。 1 通過背景信息介紹，豐富教材資源，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注瀕危生物保護(hù)。 2 訓(xùn)練知識遷移能力。 防范生物入侵 1 介紹并提問： 現(xiàn)實(shí)條件下有沒有可能短期出現(xiàn)“J”型增長呢？請看這個(gè)例子。這是1937年將環(huán)頸雉這種鳥引入到美國某島嶼后5年間種群數(shù)量變化的曲線圖，可以看出它呈現(xiàn)明顯的“J”型增長。為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？ 2 介紹： 環(huán)頸雉生殖能力還不算太強(qiáng)大，可如果換成了這些生物移入一個(gè)新的環(huán)境，大家看看出現(xiàn)了怎樣的后果？ 這是水葫蘆，作為豬飼料引入我國，結(jié)果在池塘中迅速蔓延，泛濫成災(zāi)。這是澳大利亞的野兔，19世紀(jì)初被英國人帶去24只，一個(gè)世紀(jì)后發(fā)展到6億多只，大量啃食草皮，造成水土嚴(yán)重流失。這是近年在我國十分猖獗的美國白蛾，幼蟲大量啃食枝葉，對樹木造成嚴(yán)重危害。這些外來物種在新環(huán)境中由于缺少天敵、食物和生存空間豐富，呈現(xiàn)近似“J”型增長，我們將其稱為生物入侵。 3 提問： 為了控制生物入侵，大家想想應(yīng)該怎么辦呢？ 4 介紹： 給它們制造環(huán)境阻力，改變“J”型增長趨勢。 1 觀察圖片，思考原因。 2 認(rèn)識生物入侵。 3 思考控制生物入侵的對策。 1 分析實(shí)例，認(rèn)識現(xiàn)實(shí)條件中“J”型增長的條件。 2 由環(huán)頸雉過渡到生物入侵的討論。 3 引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生物入侵，應(yīng)用所學(xué)知識，思考對策。 自然種群的數(shù)量變化 1講述： 我們運(yùn)用種群數(shù)量增長模型解釋了一些生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題。事實(shí)上，大部分自然種群的數(shù)量不會是單純的增加或減少。請大家觀察這幅圖片?？茖W(xué)家從1928～ 1977年長達(dá)52年間對一個(gè)歐洲灰鷺種群數(shù)量進(jìn)行追蹤調(diào)查，最終繪制出這樣的變化曲線。 我們看到有些階段種群數(shù)量增加，有些則減少，也就是呈現(xiàn)出一種什么狀態(tài)？ （板書“三、自然種群：波動”） 2 提問： 什么因素會造成種群數(shù)量的波動呢？ 3 介紹： 科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)灰鷺數(shù)量減少的年份大多經(jīng)歷了寒冬；而數(shù)量持續(xù)增加的年份則是持續(xù)暖冬?？梢姎夂虻拇_對種群數(shù)量起到了很大的影響。除此以外，食物的多少、天敵的多少還有就是像禽流感這樣的傳染病使很多鳥都死去，勢必引起種群數(shù)量的變動。 像食物、天敵這樣，就要涉及到不同種生物之間的關(guān)系，這將是什么水平研究的問題呢？那我們下節(jié)課在“群落”中再繼續(xù)去探討它們對種群數(shù)量的影響。 1 觀察圖片，分析規(guī)律。 2 思考并說出影響因素。 3 聆聽介紹。 1 呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使學(xué)生更加信服。 2 訓(xùn)練圖形分析能力。 3 為下節(jié)課群落水平的研究做鋪墊，同時(shí)結(jié)束本課。 七、板書設(shè)計(jì)： 第四章 種群和群落 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 一、 建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型： 二、 三、 種群數(shù)量增長模型的應(yīng)用： 四、自然種群數(shù)量的變化：波動 五、教學(xué)反思： 1 值得肯定之處： （1）巧妙開展和呈現(xiàn)“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化”探究實(shí)驗(yàn)： 鑒于實(shí)驗(yàn)設(shè)備和時(shí)間所限，我將此探究實(shí)驗(yàn)調(diào)整為生物興趣小組實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程只對學(xué)生進(jìn)行選材和操作方法的指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)由學(xué)生提出，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不過多進(jìn)行解釋，而是引導(dǎo)學(xué)生自己開展分析，體現(xiàn)了倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)的理念。 導(dǎo)入環(huán)節(jié)由興趣小組成員向全班同學(xué)介紹實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，自然引出本節(jié)主題。 在學(xué)完兩種曲線模型后再對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和需求，并且考察了學(xué)生對知識的掌握情況。 （2）科學(xué)調(diào)整與整合教學(xué)資源： 我將教材中“計(jì)算大腸桿菌在不同時(shí)間數(shù)量”的學(xué)習(xí)任務(wù)改為以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的形式呈現(xiàn)大腸桿菌在不同時(shí)間數(shù)量，請學(xué)生分析結(jié)論。我認(rèn)為這更符合科學(xué)家進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)的流程，即先發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，后總結(jié)規(guī)律，繼而建立模型，最后進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)也讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)研究始于觀察與發(fā)現(xiàn)問題。 在“J”型曲線和“S”型曲線的學(xué)習(xí)中分別呈現(xiàn)了兩個(gè)草履蟲的實(shí)驗(yàn)，通過介紹實(shí)驗(yàn)背景信息，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行比較分析，便于得出結(jié)論。 “應(yīng)用”環(huán)節(jié)，在分析環(huán)頸雉實(shí)例的基礎(chǔ)上順理成章地引出“生物入侵”的討論。在“瀕危生物保護(hù)”的討論中，補(bǔ)充了大熊貓目前分布范圍和化石分布范圍的圖片，使學(xué)生對K值降低原因有更真切的體會。 （3）認(rèn)真分析新課標(biāo)與新教材，大膽取舍： 舊教材中這一部分的教學(xué)常常重點(diǎn)分析種群增長率和增長速率，并討論K/2的含義及其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。課標(biāo)對于本節(jié)課的要求是“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”，重在科學(xué)方法的訓(xùn)練；人教版新教材中則沒有對上述知識點(diǎn)進(jìn)行分析，所以在教學(xué)設(shè)計(jì)中我將其大膽舍棄。 2 有待改進(jìn)之處： （1）由于學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)過程耗時(shí)較長，導(dǎo)致后面關(guān)于“應(yīng)用”的討論略顯倉促。 （2）如果能使全體學(xué)生參與到探究實(shí)驗(yàn)中來，能夠更加充分發(fā)揮訓(xùn)練學(xué)生探究能力的作用，同時(shí)也能夠?yàn)楸竟?jié)新課的學(xué)習(xí)提供很多教學(xué)資源。