高中生物-种群的数量变化录像教学设计学情分析教材分析课后反思

4.2种群的数量变化教学设计教学目标知识目标1、概述建构种群增长模型的方法2、举例说明种群增长的”J”型曲线,分析其产生的条件、特点3、举例说明种群增长的“S”型曲线，并与“J”型曲线作比较能力目标1、能解释“J”型增长和“S”型增长的数学建模与种群数量变化的关系2、解释种群数量变化的波动原因，指出能调节种群数量变动的因素情感态度和价值观目标1、阐明研究种群数量变动的意义，关注人类活动对种群数量变化的影响2、关注濒危物种的保护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。难点建构种群增长的数学模型知识点种群数量的模型构建、种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”型曲线、种群数量的波动考试点种群数量增长的“J”型曲线分析、种群数量增长的“S”型曲线分析、根据种群数量增长的“J”型曲线和种群数量增长的“S”型曲线来解释自然界中具体生物的种群增长规律、以及作为指导生产实践的理论依据能力点种群数量增长的模型构建自主探究点实验室中细菌种群数量增长的数学模型构建、高斯实验易错易混点种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”型曲线比较训练点根据种群数量增长的“J”型曲线和种群数量增长的“S”型曲线来解释自然界中具体生物的种群增长规律、生产实践中怎样指导捕捞、消灭有害动物及害虫拓展点种群数量增长的“J”型曲线、种群数量增长的“S”型曲线比较、生产实践中怎样指导捕捞、消灭害虫教法与学法自主学习法、合作探究法教具多媒体课件、粉笔等教学流程教学环节教师活动学生活动设计意图情景导入多媒体展示视频：1、水浮莲过度繁殖2、海豹以第一人称描述其种群因人类濒临灭绝。导入语：在视频中我们发现水浮莲花虽然很美丽，但是由于水体富营养化导致其在短时间内大量繁殖，对人类的生活带来了不变；视频的另一个部分介绍的是因人类对皮毛的无节制需求，对海豹大量捕杀，导致其濒临灭绝！一个是种群数量增长过快，另一个是减少过快，都对人类的生活带来了不利影响，面对这些问题我们如何解决？在本节课的学习中同学们会找到答案。首先，我们来了解本节课的学习目标。观看视频通过震撼的画面让学生感受到人类活动对生物数量变化的影响及面对的问题目标展示展示本节课的学习目标：1.了解建构种群增长模型的方法。2.通过建构数学模型，掌握种群数量变化的类型和特点。（重点）3.运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。阅读教学目标，了解本节课学习内容。展示教学目标，让学生了解本节课教学内容。【自主探究】：一、建构种群增长模型的方法----数学模型自主学习竞学展示二、合作探究1．小组合作交流2.竞学展示三、课堂总结知识网络图建构板书课题：一、建构种群增长模型的方法（一）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20分钟就通过分裂繁殖一次。（1）请将一个细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表，并绘制其种群增长曲线时间（min）20406080100120细菌数量（2）用数学方程式表示：n代以后细菌的数量Nn=___________（3）72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是________个。（4）分析曲线图与数学方程式各有哪些优缺点？过渡语：在对细菌数量增长的探究中，我们以数学方程式和曲线的形式对其进行了描述。那么这种以数学形式来描述一个系统或它的性质，这种方法叫做建构数学模型。它有哪些步骤？自然界有没有和细菌增长方式相同的？有没有不同的？请同学们阅读课本P66-P68，完成学案上的自主学习内容。（二）出示学案“自学学习”，引导学生自学：一、构建种群增长模型的方法——数学模型1．数学模型：是用来描述一个系统或它的的形式。2．研究方法或步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的→根据实验数据，用适当的对事物的性质进行表达→检验或修正二、种群增长的“J”型曲线1．含义：在条件下的种群，以为横坐标，以为纵坐标画出的曲线图，曲线大致呈“J”型。2．“J”型增长数学模型：（1）模型假设：条件：在条件充裕、气候适宜、没有天敌；数量变化：种群的数量每年以增长，第二年的数量是第一年倍。（2）建立模型：t年以后种群的数量表达式为：各参数含义：N0表示；Nt表示；t表示；λ表示。【思考】：①若λ>1，则种群数量将_________；②若λ<1，则种群数量将_________；③若λ=1，则种群数量将_________；④在J型曲线中，λ_____1。三、种群增长的“S”型曲线1．含义：种群经过一定时间的增长后，数量的曲线，称为“S”型曲线。2．产生原因：自然界的资源和空间总是的，当种群密度增大时，种内竞争就会，以该种群为食的动物数量也会，这就会使种群的出生率，死亡率。当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。3．环境容纳量：在环境条件的情况下，一定空间中所能维持的种群，又称值。四、种群数量的波动和下降让学生回答所填答案答案：略过渡：PPT展示课本中J型增长的事例，J型增长有何特点？完成学案上的讨论。（三）【分组讨论】讨论一.J型曲线的特点提示：增长率为某段时间内，种群数量增加数目与起始值的比值，即(Nt-Nt-1)/Nt-1。增长速率（速度）为某段时间内增加的个数，即(Nt-Nt-1)/t种群增长率种群增长率时间种群增长速率（速度）时间【总结特点】：在J型曲线中，增长率，增长速率。讨论二。S型与J型曲线的比较：根据上图，思考以下问题：（1）S曲线的增长速率：先后，最大时的点，此时种群数量达到值。（2）a点之前，为什么增长速度较小？（3）环境阻力明显增大的点在_____________（4）种群密度最大的点在_________，环境阻力最大的点应在________。（5）防治蝗灾的点应选在________点开始进行。（6）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在_____点水平?为什么？过渡语：同学们对基础知识的掌握已经非常熟练，能否利用所学的知识解决问题呢？【学以致用】利用本节所学知识思考以下问题：1、家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？（可从环境容纳量的角度、S型曲线的特点思考）2、大熊猫食性单一、繁殖率低、生活在海拔较高的山岭里，活动范围需求广。试分析大熊猫数量日益减少的原因?你能提出保护大熊猫措施吗？组织各小组之间进行合作交流。通过这一环节之后，绝大多数同学对本节的学习内容，都应该能够理解和掌握。过渡语：大家的表现都很积极，下面来展示合作的效果。（四）竞相展示组织语：哪组同学来展示一下你们组的自学和研讨成果？（五）点评总结对表现较好的小组和个人进行点评。对回答不全的予以补充，对理解有误的予以纠正，对知识之间存在共性的予以归纳。（六）小结，形成知识体系小结语：以上就是本节所学的内容，下面我们一起总结一下。板书：一、建构种群增长模型的方法—数学模型二、种群增长的J型曲线三、种群增长的S型曲线四、种群数量的波动和下降观看多媒体，思考细菌种群数量怎么增长填表画曲线学生在黑板上画出曲线图学生基于已有的知识，进行演算回答2．Nn＝1X２n3.n＝60min×72h／20min＝216Nn＝２n＝2216结合“导学案”，进行自主学习，完成填空。增长减少不变大于学生认真倾听，补充完善以小组为单位进行讨论，交流。以班级为单位进行分小组之间的交流合作。小组代表展示各自的合作成果讨论2分钟，相互交流答案见课件和老师一起总结本节所学习的内容，形成知识体系。亲身体验、主动参与学习过程亲身感受生物现象和规律可以用数学的语言表示培养学生自主学习能力，注意提醒学生在教材上的勾点圈画，养成良好的学习习惯。培养学生的表达能力，不但能学会，还要能讲出。培养学生的质疑能力和合作交流能力老师给以及时的指导既突破难点，又相当于讲练结合培养学生对知识的应用能力，并关注濒危物种的保护整体建构，形成体系四、课堂练习（七）习题巩固1．原产于墨西哥的紫茎泽兰传到中国，在中国长势疯狂，占地为王，成了我国西南地区的绿色灾难，下列哪项不是紫茎泽兰在我国泛滥成灾的原因（）A.我国西南地区的气候适宜紫茎泽兰的生长B.脱离原产地后，失去天敌的控制C.脱离原产地后，失去与其竞争关系的物种的制约D.一旦脱离原产地，就发生基因突变，变得生命力特别强2．在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃，气候宜人，若干年后，岛上人口增长如右图所示。请回答：该岛在m年内，人口增长呈曲线。当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n是该岛环境；3.判断：（1）环境容纳量是指种群的最大数量（）（2）在K/2时控制有害动物最有效。（）（3）在相对稳定的生态系统中，种群数量在K值上下波动。（）学生完成练习有时间当堂做，没时间的话作为课下练习习题巩固所学学情分析我校属于重点中学，学生整体素质较好。虽然属于县城学校，但百分之六七十的学生来自农村，学生的个体差异较大。还由于学习习惯、学习兴趣、知识基础、学习能力、智力因素和非智力因素等形成较大的个体差异。本课的学习主要是以构建数学模型为主，因此需要学生有一定的数学功底。本册为高中必修3第4章的内容，按照人教版教材设计，学习对象应该是高二学生。不过由于必须二的难度较大，需要的时间较多，故枣庄统一安排将其放在了高二上学期学习。因此必修三的学习就放在了高一的第二个学期。所以我面对的是高一的学生，不过他们也具有一定的数学能力，至少已经学过了指数函数，对J型曲线的理解应该不成问题。对这样的数学模型构建来说还是有能力把握的，最多需要一些小小的提示。因此，可以让学生进行小组讨论活动，加以适当的讲解。对于种群数量变化的几种形势则较易于理解。而对于种群增长率和增长速率的分析则要做重点讲解，讲透彻，并辅以适当的问题进行升华、巩固。一个班级的学生在一起时间长了会形成“班级性格”，有些班级思维活跃、反应迅速，但往往思维深度不够、准确性稍微欠缺；有些班级则较为沉闷，但可能具有一定的思维深度。我是借班上课，对该班级的学习风格不太了解，对学生的了解也很有限的，自认为自己备课很充分，结果刚开始的问题回答不主动，讨论也不活跃。以后再有借班讲课，一定要提取向班主任和任课老师了解班风、学生名单，有备无患。效果分析从课堂效果上来看，借助问题探讨，以问题串的形式探究学习，学生参与度高。刚开始不是很活跃，随着学习的不断深入，老师的不断启发和鼓励，学生的活跃度越来越高。从课堂形式上来看，较好的实现了学生的学习为主、教师的点拨为辅的教学理念。从学生回答问题的情况分析，很好的培养了学生的自学能力，对于自主学习的内容都能及时在课本中找到答案；对于探究的问题，大多数问题都能独立或是相互讨论完成，个别疑难、易混知识点通过老师的点拨也得以很好的理解。如刚开始关于细菌数量增长变化的自主探讨，被提问学生的答案是Nn=2n，其他同学也无疑问。我适时的抛出问题：“若刚开始细菌的数目是2个呢？这个公式得怎么写？”，提醒学生公式不能漏掉起始数值1，公式改为Nn=1X2n，并再次让学生回答公式中每个符合的含义，为J型公式的理解也埋下了伏笔。还有在J型增长的特点、S型增长的特点及两者比较的合作探究中，个别学生回答，班内其他同学进行了补充。如如何灭鼠，学生的回答仅是放药、养猫，班内其他同学给补充了硬化地面、减少粮食等，既帮助了被提问的同学，又让该讨论的题的答案更准确。4-2种群的数量变化教材分析一、教学的目的要求1、知识与技能（1）说明建构种群增长模型的方法。（2）了解种群数量变化的两种增长模型（3）会用数学模型解释种群数量的变化。（4）掌握种群S型增长曲线的应用2、过程与方法（1）通过对实验数据的统计分析，学习建立数学模型的方法。（2）通过对数学模型的分析运用，掌握种群增长曲线的应用。3、情感态度与价值观认识到人类活动对种群数量的巨大影响，树立人与自然和谐发展的观念，为形成生态意识和环境保护意识奠定基础。二、教学内容的结构和特点《种群的数量变化》可以分为三部分：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，包括种群增长的“J”型曲线、种群增长的“S”型曲线、种群数量的波动和下降；第三部分是“探究”──“培养液中酵母菌种群数量的变化”。建立数学模型的方法是本模块科学方法教育的侧重点，这方面的内容又主要集中在本节。因此，教材将如何建立数学模型放在突出的位置：“问题探讨”中让学生尝试根据细菌繁殖速率的假设，建立细菌种群的增长模型，并设法进行验证；正文第一部分结合“问题探讨”中的实例，引导学生分析建构数学模型的方法，并尝试进行模型形式的转换；在第二部分讲述“J”型增长曲线时，又让学生进一步体会建构数学模型的方法。关于种群的数量变化，教材介绍了四种情况：“J”型增长、“S”型增长、波动和下降。应当注意的是，教材以问题串的形式揭示了这四种情况之间的内在联系：在理想的无限环境中，即资源和空间十分充足，没有天敌和其他灾害等，种群数量会呈“J”型增长；而在自然界，资源和空间总是有限的，因此，即使出现“J”型增长，也不可能持续很久，经过一定时间的增长后，数量会在“K”值左右趋于稳定，这种增长模型为“S”型增长；在有限环境中，种群数量是否都能在“K”值维持稳定呢？不是的，由于气候、食物、天敌、传染病等因素的影响，大多数种群的数量总是在波动的，在不利条件下，甚至会出现持续的下降乃至消亡。本节内容还十分重视联系社会实际，对学生进行情感态度价值观的教育。知识内容与社会的联系种群增长的“J”型曲线查阅人口增长数据，分析人口增长模型种群增长的“S”型曲线建立自然保护区，提高环境容纳量，以保护大熊猫等珍稀动物种群数量的波动和下降捕鲸业导致许多鲸种群数量的下降

人口增长和科技发展导致人类对自然界生物种群数量变化的影响越来越大；研究种群数量变化的实践意义第三部分“探究”──“培养液中酵母菌种群数量的变化”，是一项有着多方面意义和价值的探究活动：（1）通过亲自研究一个真实的种群，加深对种群数量变化知识的理解；（2）尝试用数学模型解释种群数量的变化；（3）运用抽样检测的方法；（4）运用显微观察和微生物培养的方法；（5）培养收集、整理、分析数据的能力；等等。这项探究在写法上给学生留出了较大的自主探究的空间，包括作出假设、讨论探究思路、制定计划、实施计划等，都由学生自己完成，教材中只给予了必要的提示，以期培养学生的探究能力。由于这项探究所需的时间较长（一周以上），教材将它编排在本节知识性内容之后，未穿插在课文之中。教师可以在完成本节第一、二部分内容之后单独安排。三、与学生经验的联系学生在初中学过的细菌、真菌和病毒的知识，可为学习本节打基础。探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，需要以前学过的关于酵母菌的知识、显微镜操作技能、抽样检测的技能等为基础。四、与其他章节的联系了解种群的特征和数量变化是学习群落的结构和演替的基础，而关于群落的知识，又是学习第5章《生态系统及其稳定性》的基础。§4.2种群数量的变化【学习目标】1.了解建构种群增长模型的方法。2.通过建构数学模型，掌握种群数量变化的类型和特点。（重点）3.运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。【学习过程】【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20分钟就通过分裂繁殖一次。2040608010012070602040608010012070605040302010时间数量时间（min）20406080100120细菌数量（2）用数学方程式表示：n代以后细菌的数量Nn=___________（3）72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是________个。【自主学习】：阅读课本P66-P68，完成以下问题：一、构建种群增长模型的方法——数学模型1．数学模型：是用来描述一个系统或它的的形式。2．研究方法或步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的→根据实验数据，用适当的对事物的性质进行表达→检验或修正二、种群增长的“J”型曲线1．含义：在条件下的种群，以为横坐标，以为纵坐标画出的曲线图，曲线大致呈“J”型。2．“J”型增长数学模型：（1）模型假设：条件：在条件充裕、气候适宜、没有天敌；数量变化：种群的数量每年以增长，第二年的数量是第一年倍。（2）建立模型：t年以后种群的数量表达式为：各参数含义：N0表示；Nt表示；t表示；λ表示。【思考】：①若λ>1，则种群数量将_________；②若λ<1，则种群数量将_________；③若λ=1，则种群数量将_________；④在J型曲线中，λ_____1。三、种群增长的“S”型曲线1．含义：种群经过一定时间的增长后，数量的曲线，称为“S”型曲线。2．产生原因：自然界的资源和空间总是的，当种群密度增大时，种内竞争就会，以该种群为食的动物数量也会，这就会使种群的出生率，死亡率。当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。3．环境容纳量：在环境条件的情况下，一定空间中所能维持的种群，又称值。四、种群数量的波动和下降【思考】同一种群的K值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的K值一定相同吗？影响K值大小的因素有哪些？【分组讨论】讨论一。J型曲线的特点提示：增长率为某段时间内，种群数量增加数目与起始值的比值，即(Nt-Nt-1)/Nt-1。增长速率（速度）为某段时间内增加的个数，即(Nt-Nt-1)/t种群增长率种群增长率时间种群增长速率（速度）时间【总结特点】：在J型曲线中，增长率，增长速率。讨论二。S型与J型曲线的比较：根据上图，思考以下问题：（1）S曲线的增长速率：先后，最大时的点，此时种群数量达到值。（2）a点之前，为什么增长速度较小？（3）环境阻力明显增大的点在_____________（4）种群密度最大的点在_________，环境阻力最大的点应在________。（5）防治蝗灾的点应选在________点开始进行。（6）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在_____点水平?为什么？【小结与反思】【巩固练习】1．原产于墨西哥的紫茎泽兰传到中国，在中国长势疯狂，占地为王，成了我国西南地区的绿色灾难，下列哪项不是紫茎泽兰在我国泛滥成灾的原因（）A.我国西南地区的气候适宜紫茎泽兰的生长B.脱离原产地后，失去天敌的控制C.脱离原产地后，失去与其竞争关系的物种的制约D.一旦脱离原产地，就发生基因突变，变得生命力特别强2．在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃，气候宜人，若干年后，岛上人口增长如右图所示。请回答：该岛在m年内，人口增长呈曲线。当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n是该岛环境；3.判断：（1）环境容纳量是指种群的最大数量（）（2）在K/2时控制有害动物最有效。（）（3）在相对稳定的生态系统中，种群数量在K值上下波动。（）课后反思《种群数量的变化》这节内容我分成了三个部分：第一部分以问题探讨的形式，让学生先自主探究建构种群增长模型的方法，然后老师再给与点拨。第二部分借助学案上的填空，让学生在提前预习的基础上再次强化基础知识点。第三部分以小组讨论的形式，重点突破J型增长和S型增长的特点及两者间的比较，期间以PPT上的问题和图片作为辅助。建立数学模型的方法是本模块科学方法教育的侧重点，在建立模型的方法上，我是从一种细菌的繁殖问题出发，和学生一起探讨种群数量的变化特点，启发学生用数学方法表达，归纳出J型曲线。重难点突破还算顺利，借助两个典型讨论题，以问题串的形式，层层设问，不断推进，再加上老师的适当点拨，学生得以较好的理解。比如J型增长的特点，让学生借助刚开始对细菌计算的表格，再次以数学模型建构的步骤引导学生建构了J型增长特点的数学模型，学生讨论完成后，让某位同学在黑板上展示并给其他同学解释，