高中生物-种群数量的变化教学设计学情分析教材分析课后反思

《第2节种群数量的变化》教学设计新人教版必修3一、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、特点等；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、用数学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；二．教学重难点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。三、教学方法 ⑴遵循具体→抽象→再具体→再抽象的轨迹教学。⑵通过探究活动来验证。四、教学过程（第一课时）学生活动教师的组织和引导教学意图

学生观察思考讨论播放细菌分裂的录像，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？2.36h后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？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。写出细菌N代后种群数量的公式。提出建立数学模型的一般步骤有：观察研究对象，提出问题→提出合理假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。用数学语言揭示生物学问题时，要充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。引导学生分析讨论学生所画曲线的优缺点。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：1.野兔种群增长的原因有哪些？2.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？3．根据模型推理：第t年种群增加的数量是多少？年增长率是多少？每年的增长速率是多少？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？1.澳大利亚野兔种群数量呈指数增长的几点原因。①没有天敌。②充足的食物。③广阔的生活空间.2.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=NOλt

3.提出增长率和增长速率的区别，分析“J”型曲线中种群增长率和增长速率的变化规律。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。

尝试分析种群数量“J”型增长的条件有哪些？

小结：“J”型曲线小结提示：①理想条件下；②实验室条件下；③外来物种入侵早期阶段；

学生思考：有哪些因素制约着种群数量的增长？学生讨论。绘制大草履虫的种群增长曲线。呈现高斯实验，引导学生分析。小结：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，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高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。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。

学生结合“S”型曲线，思考“S”型曲线增长过程中增长速率如何变化？

从出生率和死亡率分析增长速率的变化，特别指出N≈K/2时，种群有最大持续产量，种群增长速率最大。

从数学的角度分析增长速率的变化，引导学生用数学知识解决生物学问题。

思考讨论：

1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?2、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？3、怎样做才是保护大熊猫的根本措施？

总结K值和K/2值的应用：①资源开发与利用：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量，又可保持种群高速增长，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。②有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量。③受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖息环境，提高K值。明确研究种群数量变化有何意义总结本节课主要内容总结：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。种群数量的变化——学情分析数学方法的介入，使我们对大自然有了更多的认识。但学生对生物学中数学模型的建立还是第一次接触，对建立数学模型的基本步骤不是很了解。学生在必修一第一章学习“生命系统的结构层次”是已经知道了种群的概念，通过本章第一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。在高中数学课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。效果分析本节课教学遵循具体→抽象→再具体→再抽象……循环上升的轨迹，构建数学模型，方程式或者曲线坐标图，将数学与生物学知识相结合。用数学形式表达解释生物学内容，层层递进，既可以锻炼学生的建模能力，又让学生充满好奇。且本节知识与现实生活相联系，因此,学生学习的积极性很高,课堂氛围活跃。我使用多种教学策略,使学生获得了系统的知识,又充分发挥了学生的主体地位,注重学生能力的培养,与新课标的教学要求接轨。在数学模型概念教学中，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，归纳出建构种群增长模型的方法，并很自然地从一种细菌推广到其他生物的数量增长的方法。学生基本掌握了建构数学模型的方法。对种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线的教学中，通过实例，让学生写出公式，画出曲线，总结两种曲线需要的条件，变化规律，最后联系生活：通过对“城市鼠害的控制”“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什么水平”这两个与我们生活密切相关的例子的探究，引出研究种群数量变化的意义。

从学生的反应来看，学生对两种曲线通过具体实例，加深了对数学模型的理解，并能用数学语言解释种群数量增长的规律。

本节课提出了很多问题，调动了学生的思维，各抒己见，课堂气氛非常活跃，也让大家体会到了生物学的乐趣。

学生展示一下自己的语言表达能力。从上课的反应、课后的作业完成情况，可以得出：让每个学生都得到了一定的发展。

种群数量的变化教材分析本节为第四章种群和群落中第二节的内容。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该教材稳态与环境模块科学方法教育的侧重点。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”型和“S”型增长曲线时，又让学生进一步体会建构数学模型的方法。自我测评1.在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的是（）2.某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A.3000吨B.1650吨C.1500吨D.不超过300吨3.如图是某种群在不同生态系统中的增长曲线模式图，请据图回答下列问题：(1)如果种群生活在一个理想的环境中，种群数量是按_____曲线增长的，但实际上，在自然环境中_______和_______都是有限的，使种群数量增长受到影响，结果按_______曲线增长（2）此外，直接影响种群兴衰的两对变量是该种群的_______和_______、_______和_______。年龄组成是通过影响______________而间接对种群动态变化起作用的。3）下列对阴影部分的解释正确的是（）①表示环境中影响种群增长的阻力②表示环境中允许种群增长的最大值③表示种群内迁出的个体数④表示通过生存斗争被淘汰的个体数A.①③B.②③C.①④D.②④4.如图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是()

A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长

B．若在t2时种群的数量为K，则在t1时种群的数量为K/2

C．捕获该鱼的最佳时期为t2时

D．在t1～t2时间内，该鱼的种群数量呈下降趋势《种群数量的变化》（第一课时）教学反思本节课的重点是数学模型的构建，对于数学模型的概念主要是通过细菌繁殖的分析讨论和建立模型来解决，对于“J”型曲线和“S”型曲线是通过两个实例分析，让学生一步步分析问题逐步建立起数学模型，再分析两种曲线满足的条件、特点、增长率和增长速率的变化，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。在教学中引导学生自己开展分析，体现了倡导探究性学习的理念，学生分析讨论，积极回答问题，调动了学生的积极性。有待改进之处：

（1）由于所选内容较多，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）自己的语言不够精炼，知识点与知识点之间过渡不够自然，对学生的引导还不到位。