人教版必修三 种群数量的变化 教案6.doc

种群数量的变化教学设计 一、课程分析1.课标分析： 课程标准对本节的要求是“尝试建立数学模型解释种群数量的变化”。该内容标准有两个方面的涵义:一方面，“尝试构建数学模型”属于模仿性技能目标，目的是通过原形示范(细菌的数量增长)和相应指导，学生能构建解释原型的数学模型；另一方面，“解释种群数量的变化”属于知识目标中的理解层次，目的是建立起抽象(数学模型)与具体(种群数量变化)之间的内在逻辑联系。2.教材分析： 相应内容出现在人教版高中生物学必修3稳态与环境第4章种群和群落第2节。教材从以下3个方面组织学习内容：第一部分是建构种群增长模型的方法；第二部分是种群数量的变化情况；第三部分是“探究”-“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3模块乃至整个高中生物学中科学方法训练的重点之一。二、学情分析1. 学习对象： 本节课主要针对高中二年级的学生。2.学生已有的知识结构：1）学生在必修一第1章学习生命系统的结构层次时已经习得了种群的概念，通过本章第1节的学习进一步明确其概念，并认识了种群密度等数量特征。这为本节课分析影响种群数量变化的因素奠定了知识基础。2）在高中数学课上学生学习过指数函数和坐标图的绘制， 这为数学模型的建构奠定了能力基础。3）通过必修2遗传与进化模块孟德尔豌豆杂交实验的学习,学生已经具备运用数学方法解决生物学问题的能力,对数学模型有一定认识。在教师的正确引导下,学生能建立合理的数学模型解释种群数量的变化。三、学习目标1. 知识目标：1）能根据种群数量与时间之间的内在逻辑联系,构建合理的数学模型 2）运用构建的数学模型解释种群数量的增长。2. 能力目标：1）通过构建种群数量增长的数学模型,概括总结出数学模型构建的基本过程。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：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有害生物防治措施的讨论，关注人类活动对种群数量变化的影响。 四、教学重点、难点：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。运用所建构的数学模型来解决生活中的实际问题。五、教学流程1、导入新课温故知新，创设情境1）引出本节课的标题。引导学生回顾上节课学习的种群数量特征以及出生率死亡率、迁入、迁出、年龄结构、性别比例这些因素对种群密度的影响，使学生明确种群密度不是一成不变的。然后提问，变化中是否蕴藏着规律呢？从而引出本节课的标题：种群数量的变化。2）继续引出“问题探讨”。一直以来，手机极大的丰富着我们的日常生活，尤其随着智能手机的普及，“机不离手”也成为一种极普遍的社会现象。但是你知道手机有多脏吗?英国研究人员研究发现一部手机携带的细菌量是男厕冲水柄细菌数量的18倍，有1/4的手机细菌总数超过可接受水平的10倍。展示图片。提问，由一个细菌如何成为一个细菌的种群呢？明确细菌以分裂的方式进行繁殖。3）进入学习情境。学生了解到与我们生活息息相关的手机上也是“藏污纳垢”，对此产生学习兴趣并进行初步猜想。2、模型建构分析实验结果，主动建构模型本部分通过2个大的讨论来组织教学。如图“问题探讨”，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。（模型准备）1）讨论一：如果在资源和空间无限多的环境中，细菌种群增长不受种群密度制约的情况下，细菌会增殖为多少？学生讨论并完成下列表格。时间（min）20406080100120140160180细菌数量（个）继续讨论（模型建立）如果我们用n表示细菌数量，n表示繁殖产生细菌的代数，请写出计算细菌种群数量的公式。（建构数学模型1：表达式）利用表格中的数据在坐标系中画出细菌增长曲线，以时间为横轴，细菌数量为纵轴。（建构数学模型2：坐标图）引导学生根据表格中数据推测细菌种群数量变化的表达式并绘制坐标图。注意此处仅给学生提供横纵坐标，余下的确定标度、描点、连线等工作均由学生独立完成。请某一小组推荐1位学生在黑板上书写表达式并在投影仪前展示小组绘制的坐标图，师生同对其进行评价，分析并达成共识。教师指出表达式和坐标曲线图均是用数学形式来表述该细菌种群数量变化趋势这一生物学问题，所以称之为建立了该菌种群数量增长的数学模型。相比之下，表达式方便去计算，而坐标曲线图更直观地表现出整个变化趋势。再联系航模、dna双螺旋结构模型等物理模型帮助学生进一步明确模型的概念。提问，以上细菌种群只是个例，其他生物种群的起始数量不一定是1。下一代也不一定是上一代的2倍。而且繁殖周期通常要长。如何建构适用于更多种群的一般表达式？2）讨论二：（建构数学模型3：一般表达式）如果种群的起始数量不是1个，而是n0如果每经过一个繁殖期后子代种群的数量是原来的倍如果每繁殖一代的时间是确定的，表达式的变量用时间t代替n，繁殖t代后种群数量nt，请写出计算种群数量的公式请1位学生在黑板上列出并分析自己建构的表达式，师生共同对其进行评价。分析并达成共识。我们现在得到的是一个可以描述一般种群数量增长的表达式，其实更准确的说得到的是一个可能的描述种群数量增长的数学形式，事实上的一个种群是否按照这样的规律增长，我们还不知道，要回答这个问题，我们还需进入到这个研究方法的下一个关键环节：模型检验。学生活动：请学习小组派代表展示课前完成的我国人口数量增长情况。我们不难发现我国人口增长曲线的走势与我们之前得到的曲线走势是一致的。其次，我们再根据同学软件求出函数表达式：y=0.0003e0.0051x引导学生讨论回答这个具体的表达式与我们推出来的一般的表达式nt=not是否相符？3）小结：建构数学模型。通过具体的实例从数据得出曲线和表达式都证明我们刚才对种群数量增长的表达形式是有效的。小结建构数学模型的一般过程：模型准备模型假设模型建立模型检验。 4）引出高斯实验。生态学家高斯在0.5ml培养液中放入5只大草履虫开始进行培养、计数。根据之前我们的所得出的一般表达式，同学们可以预测这个草履虫种群数量的变化趋势，然后展示根据高斯的草履虫实验的实验数据绘制的坐标图。请学生观察、比较我们的预测跟高斯草履虫实验结果的差异并对产生差异的原因进行分析。学生讨论回答。 实际上，我们就像刚才的这样一种反思一样，在种群增长模型的构建过程中，如果遇到检验修正的时候，实际数据与我们的推测不符时，我们整个的研究就要回到之前对研究对象的观察上，实际模型构建过程中更多时候需要反复观察，重新提出假说，进而不断去修正。同时展示“j”型和“s”型曲线。总结学生讨论结果：我们所讨论的实际上是在两种不同的条件下进行的实验，得到的应该是两个不同的种群增长模型。指出在环境条件不破坏的前提下，高斯实验中草履虫种群数量达到375只这一最大值后趋于稳定，提问，你怎么理解这个值？学生讨论回答。运用演绎法将其推广为一般种群，引出k值并带领学生明确k值生物学定义：在环境条件不破坏的情况下，一定空间所能维持的种群最大数量称为k值，也叫做环境容纳量。5）绘制“j”型曲线、 “s”型曲线。请学生在同一个坐标系中绘制同一个种群在理想条件和现实条件下的2种曲线.请1位学生在黑板上绘制，师生共同评价。提问，“j”型曲线与“s”型曲线的位置关系是怎样的？使学生明确“j”型曲线应位于“s”型曲线之上。提问，2条曲线之间的差异是什么原因造成的？学生列举可能的原因，从而提出环境阻力这一概念。3、除增长外的其他种群数量变化展示两个具体的种群增长的实例，师生共同分析。1）讨论三：引出自然种群数量动态变化趋势稳定这组实际问题中种群数量的变化分别属于哪种类型？决定这种变化的主要原因是什么？学生讨论回答，前者属于“j”型增长，在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续快速增长。后者属于“s”型增长，在食物（养料）和空间等有限的条件下，种群数量呈现“s”型增长趋势。教师继续追问这样的“j”型增长，能否一直持续下去？再往后，种群数量将如何变化？引导学生思考在引入初期，绵羊数量连续增长。若干年后，绵羊的数量在一定的数值范围内保持稳定，这时种群数量将保持在一个相对恒定的水平上。由图中关系不难看出，绵羊的数量与环境有关，环境也影响绵羊的数量，它们之间要达到某种平衡状态。2）图片分析。展示东亚飞蝗种群数量的波动图片，引出自然种群数量动态变化趋势波动3）图片分析。展示不同种鲸种群数量的变化图片，引出自然种群数量动态变化趋势下降4、模型应用1）濒危生物保护与有害生物防治。指出许多自然种群的数量都呈现出“s”型变化规律，展示大熊猫化石分布范围和现在分布范围的对比图，提问，为什么大熊猫的数量出现锐减？学生根据本节课所学知识和生活体验作答，得出结论与k值急剧降低密切相关。从而引导学生说出保护濒危生物的根本措施。展示鼠灾的图片，引导学生从k值角度分析防治有害生物的措施。讨论四：可以采取哪些措施控制鼠害？这些措施实际实际上是在影响追求增长模型的什么参数？2）追求人与自然的和谐。展示美好的人与自然和谐的动画,激发学生关注自然，追求人与自然和谐共存的美好情感。达到情感的共鸣。5、课堂检测 下列关于环境容纳量的叙述，正确的是（ ）a、环境容纳量是指种群的最大数量b、建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量 c、在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量d、植食动物在自然环境条件下，一年四季的环境容纳量以冬季最大六、板书设计 第2节 种群数量的变化一、 建构数学模型模型准备模型假设模型建立模型检验二、 类型1、 增长“