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

学习任务教师活动学生活动设计意图【课前】自主学习【划分小组】分配学习任务【pad发送自学手册】阅读自学手册中提供的资料串，自学本节内容。完成自主学习任务：1、通过自学手册中的实例1，建立细菌种群数量增长的曲线模型和公式模型。并列举必修模块学过的其他数学模型。2、通过自学手册中的实例2、3，总结并能文字描述种群数量的J型增长需满足什么样的“理想条件”3、通过自学手册中的实例4、5、6，总结种群数量呈S型增长是受到哪些“环境阻力”的影响。4、通过分析自学手册中的实例7、8、9，从内因和外因两个角度列举影响种群数量变化的因素。自主学习中遇到的问题通过pad“在线答疑”反馈给教师把学生自主学习能学会的内容放在课前解决。课堂上只解决学生在自学中较难理解的问题。培养学生自主学习的能力，提高学习的能动性。课中【情境导入】【创设情境】播放前段时间较流行的关于“承包鱼塘”的电视剧片段。提出问题：怎样把鱼塘经营好？思考民生问题：花更少的钱，养更多的鱼，赚更多的钱。通过影视片段导入，调节气氛J型增长模型中λ的含义【过渡】通过课前自主学习的反馈，发现在手册中有三个问题比较难理解，本节课就来解决这三个问题。【对λ的分析】在理想条件下，第二年种群数量是第一年的λ倍。那么，t年后种群数量：Nt=N0λt（N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量。）①分析当λ>1，λ=1，0<λ<1，λ=0时，种群数量的变化。②在坐标图中分别画出种群数量变化的大致趋势。【变式训练】例1：下图表示生物科技工作者对某种群的值（表示该种群数量是一年前种群数量的倍数）进行了13年的连续研究后绘制的变化曲线，请根据本图画出这13年中种群数量的变化曲线。【小组合作】学生通过分组讨论，在pad上提交讨论的结果，画出当λ>1，λ=1，0<λ<1时，种群数量变化的大致趋势。通过pad提交展示。通过展示、互相评价分析，得出结论。【总结归纳】λ>1时，种群数量上升λ=1时，种群数量不变/维持稳定。0<λ<1时，种群数量减少。λ=0时，种群可能灭绝。理解数学模型中的重要参数，培养能将参数做变形分析，并与图像相结合。从J型曲线到S型曲线【过渡】如果说J型曲线是一个λ不变的曲线，那么S型曲线就是一个λ一直在变化的曲线。只不过，我们在研究S型曲线时，更多讨论另外一个参数——种群增长速率。J型曲线是理想条件下的，多数种群数量之所以呈S型增长。是因为存在环境阻力。【提供资料】自学手册第四部分。在自然界，种群的数量变化并非如模型所示可形成平滑的曲线，多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。请根据实例2、7、8、9，并结合实际分析影响种群数量变化的因素有哪些。①内因能使种群数量增加的种群特征有哪些？能使种群数量减少的种群特征有哪些？性别比例通过什么特征来影响种群数量？年龄结构通过什么特征来影响种群数量？②外因自然因素有哪些？人为因素有哪些？【思考讨论】分析影响种群数量变化的外因和内因。【总结归纳】外因通过影响内因而起作用，形成的合力，就是环境阻力。其中许多外因就是通过影响出生率、死亡率来影响种群数量的变化。理解两种模型之间相互转换的原因S型增长模型中“种群增长速率”的变化【提供资料】种群增长速率：单位时间内新增加的个体数（有单位，如个/年）。在曲线中，就是过某一点所作切线的斜率。即，增长速率=QUOTE一定时间内增加的数量时间一定时间内增加的数量时间=QUOTE末数-初数时间末数-J型曲线中，增长速率呈怎样的变化趋势？S型曲线中，增长速率呈怎样的变化趋势？①ab段种群增长速率较慢的原因是什么？②c点种群数量为K/2，种群增长速率最快的原因是什么？③cd段，当种群密度较大时，种群内部个体之间、不同物种之间、种群与无机环境之间的生存斗争加剧，使种群的出生率、死亡率、种群增长速率分别如何变化？④什么阶段种群的增长会停止，并稳定在一定水平？【讨论、归纳】“两高”种群增长速率高；种群数量最高。“两慢”初级阶段慢，过了K/2之后慢。两慢的原因不同。将三个曲线连接起来分析，引导学生深度思考种群数量增长曲线中各个重要节点的含义。能辨别S型曲线中“种群增长速率”和J型曲线中“λ”的区别利用S型曲线解决实际问题【拓展应用】①大熊猫为什么曾一度成为濒危物种？保护大熊猫的最佳措施应该选择下面哪一项？这种措施的生物学原理是什么？A每人认领一只大熊猫回家养B在动物园养C在大熊猫栖息地建立自然保护区②为减少家鼠的数量，你会选择下面哪些做法为什么？A保护视力、锻炼身体敏捷性，提高自身捕鼠技能B购买德国产捕鼠夹，日本产捕鼠药C成为喵星人的铲屎官D其他措施请根据第3页图甲回答，在图中哪一段控制有害动物数量最有效？为什么③假如你承包了一个鱼塘，下面哪项符合你对养鱼数目的要求？为什么？A为了多赚钱，尽量在鱼塘中塞满鱼B合理控制鱼的种群数量既要获得最大捕获量，又要使鱼的数量能得到及时补充，应在图中哪一段捕捞？为什么？根据第3页图甲回答。【分析、讨论】①大熊猫的保护主要原理是增大其环境容纳量。采取就地保护（建立自然保护区）的措施为佳。②与熊猫相反，应该降低家鼠的环境容纳量。③承包鱼塘，既要获得最大捕获量，又要使鱼的数量能得到及时补充。在本环节的教学中，可让学生尽可能利用课堂学到的原理，对相关实例充分发表意见，培养社会责任感，树立生态观。学科交叉【提出问题】既然自然界的资源有限，看世界历史的轨迹，尤其是近代以来，为什么世界人口呈J型增长，而不是S型增长？请从地理、历史和生物的角度来分析。【分组讨论，查找资料】帮助学生建立知识之间的联系，培养学生的系统观。附录：《种群数量的变化》自学手册学生在初中阶段已学过一些生态学内容，但较粗浅，多为现象描述。本模块在初中所学有关概念的基础上，深入探讨群落和生态系统结构和功能的关系以及系统运转的内在规律。高中所学的生态学基本概念、基本原理和规律，对于学生从群体水平认识生命活动的本质，把握生命活动的内在规律，并由此获得对整个生命世界图景的认识，更进一步建立生态学思想观念，发展核心素养。学生在必修1《分子与细胞》“生命系统的结构层次”中最先认识到“种群”的概念。在必修2《遗传与进化》中了解到“种群是进化的基本单位”。但并未从生态学角度准确理解种群的特征和数量变化。从本章就能学习到这些内容。本章出现的东北虎、大熊猫、鼠、鲸、渔业、人口等内容，多数学生都有一定的生活经验，或通过媒体有较多了解。学生在初中学过的细菌和真菌的知识，可为学习本节打下基础。在探究培养液中酵母菌种群数量变化时，需要以之前学过的酵母菌的知识、显微镜操作机能、抽样检测的机能为基础。本节内容在课程标准中的要求是学生能说出本节涉及的基本内容，还要运用知识解决实际问题。知识可分为三个部分：第一部分是建构种群增长模型，第二部分是种群数量变化的，包括J型曲线、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。本节的教学设计符合新课程理念，通过教师的组织和引导，一环套一环，层层深入，将学生一步一步地带入到教学当中，也充分体现学生的主体性。课堂气氛也很活跃。不足之处就是语言还不够精炼，要注意过渡自然。本节采用过程性评价的方式，即在动态的教学活动中对难以量化的学生学习过程和效果进行评价，要在学习过程中关注学生的学习动机和态度，促成学生及时地进行反思，以改善学生的学习效果，让学生不断地从评价和反馈中吸取营养。（1）建构种群数量增长的数学模型，要求学生小组讨论，在pad提交。过程中教师巡视，对学生做的好的方面及时赞许鼓励，对学生中出现的问题及时指正。然后将一位学生的作图内容共享到全班，让其他学生进行评价，最后教师再评价。（2）引导学生比较种群数量的J型和S型增长，弄清楚易混淆知识的异同点，有助于使学生加深对所学知识的认识和记忆，从而达到知识的深化理解和掌握，最后通过一些反馈巩固习题让学生对所学知识进行自我评价和反馈，通过这样的回流，令评价的过程和学习的过程交汇在一起，促进学生知识的升华。本节的教材分为三个环节：第一环节:以细菌的增殖为例，尝试建构种群增长的模型；第二环节：介绍种群的“J”型增长和“S”型增长，种群数量的波动和下降；第三环节：探究培养液中酵母菌种群数量的变化。其中第二环节学习建立数学模型，举例说明种群的“J”型增长、“S”型增长、波动等数量变化是本节的重点。必修2《遗传与进化》中关于种群的内容可做为学习本章内容的基础。了解种群的特征和数量变化是学习群落结构和演替的基础。与人口有关内容的学习可为学习第4章“人与环境”人口增长与生态足迹的内容打基础。前一节是对“种群”这个系统的定性分析，划分“种群”的边界，确定“种群”的组成，分析“种群”的特征。通过本节的学习，学生能初步学会从系统的整体出发，分析整体与局部，部分与部分、整体与外部环境之间的相互关系。对“种群”进行定量研究，分析种群各个特征对种群数量的影响规律。分析和解释影响这一变化规律的因素，并应用于相关实践活动中。六、疯狂判断练习：理解基本概念。（做完本练习后，请将答案在pad上提交。文件名：第四章第2节判断练习）1、在营养和生存空间没有限制的理想条件下，细菌可以通过有丝分裂不断增加数目。2、一个物种引入新的地区后，一定呈J型增长。3、种内斗争导致J型曲线初级阶段增长缓慢。4、只要环境中食物和空间条件充足，种群就按J型曲线增长。5、种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为S型曲线。6、环境容纳量是指种群的最大数量。7、理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。8、达到K值，种群数量不再发生变化。9、同一种群的K值固定不变。10、种群增长的J型曲线没有K值。11、种群的S型增长受种群密度的影响。12、S型曲线中，达到K值时，种群增长速率为0。13、S型曲线中，种群的增长速率逐步降低。14、S型曲线中，在K/2时控制有害动物最有效。15、S型曲线中，在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量。16、S型曲线中，种群数量超过K/2后，出生率小于死亡率。17、S型曲线中，种群数量超过K/2后，其天敌捕食的成功率增加。18、S型曲线中，种群数量超过K/2后，开始出现环境阻力。19、S型曲线中，种群数量超过K/2后，种群数量呈下降趋势。20、S型曲线中，种群数量达到K/2时，种群达到最大环境容纳量。21、S型曲线中，种群数量达到K/2时，种内斗争最激烈。22、S型增长的种群，其年龄组成为稳定型。23、改善空间和资源条件，可以提高K值。24、种群的种内斗争不会改变环境容纳量的大小。25、植食动物在自然环境下，一年四季的环境容纳量以冬季最大。26、研究一个呈S型增长的种群的增长速度可预测其K值。27、草场放牧，最大载畜量不能超过K值。28、草场放牧，羊的种群数量一定不会超过K值。29、某物种迁移到一个新环境，必然降低其他生物的K值。30、鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，单位水体该鱼的产量有可能相同。31、培养瓶中细菌种群数量达到K值之前，密度对其增长的制约在逐渐减弱。32、人为的一次性大量捕杀家鼠后，其环境容纳量迅速降低。七、夺命进阶练习：分析具体案例中的曲线。1、某中学迁入新建校园14年，校园中白头鹎（鸟纲鹎科动物）在14年间的种群增长速率如表所示。据表分析可知（）A．这14年中，白头鹎的种群数量呈“J”型增长B．第12年时，白头鹎种群的年龄结构为衰退型C．该校园中，白头鹎的K值约为第8年时其种群数量的两倍D．用样方法调查白头鹎的种群密度并计算出增长速率2、如图表示一种生活在玫瑰上的蓟马（一类昆虫）种群数量的年度和季度变化，下列说法中错误的是（）A.可用标志重捕法调查蓟马的种群密度B.图中1936～1937年的环境容纳量最小C.在1937～1938年的生长季节蓟马的种群数量迅速增加D.蓟马种群数量呈周期性波动3．如图表示在采用不同网目（网眼直径）和不同捕捞强度时对大西洋鳕鱼捕获量的影响。下列相关分析中错误的是A．保持捕捞强度33%同时用大网目捕鱼更有利于保持鱼群的持续发展B．保持捕捞强度45%同时用中网目捕鱼使鱼群的年龄结构更接近稳定型C．持久保持捕捞强度45%会导致鳕鱼的种群数量不断减小D．调查鳕鱼的种群密度可以采用标志重捕法4、如图表示某种处于平衡状态的生物种群因某些外界环境变化导致种群中生物个体数量变化时的四种情形，下列有关产生这些变化原因的分析，错误的是（）A.若图①所示为草原生态系统中某种群，则a点后的变化原因可能是过度放牧B.若图②所示为某发酵罐中菌种数量，则b点后的变化原因可能是增加营养供应C.图③中c点后的变化表明生态系统的自我调节能力有一定限度D.图④表示海洋生态系统中的某种鱼，d点表明捕捞过度5、．下图表示生物科技工作者对某种群的值（表示该种群数量是一年前种群数量的倍数）进行了13年的连续研究后绘制的变化曲线，下列分析正确的是A．从开始研究到第5年间该种群的种群数量先不变后下降B．第5年到第9年间该种群的增长率木变，呈“J”型增长C．第10年的λ值是0.5，因此第10年该种群的数量是第9年的一半D．从第11年开始该种群数量不断上升，到第13年达到K值6、在控制条件下将生态和生理特征十分相似的两种农作物(甲和乙)混种在一起，对实验数据统计处理后，得到如图结果，据图回答：(1)在图中作出当播种比例为甲∶乙＝5∶5时的柱状图。(2)当播种比例甲∶乙＝8∶2时，甲的产量较甲∶乙＝6∶4________(多或少)，原因是________。(3)如果在该条件下农作物甲单独自然生长，则其种群将出现“________”型增长，其环境容纳量K的大小与哪些因素有关？________。7、请根据如图所示“种群增长”的坐标曲线，回答下列有关问题：(1)马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的人们把它引种到夏威夷，一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线______符合马缨丹初期疯狂蔓延趋势。这充分体现了达尔文自然选择学说中的生物________的特性。(2)按生态学原理，世界人口增长应该表现为图中曲线________，若地球环境对人类种群的容纳量(K值)为110亿，则全球人口的最适数量为________。(3)依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应把握在________点后进行，原因是__________________________。(4)若图中曲线Ⅱ表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用毒饵诱杀的办法，则老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。请你依图提出更有效的控制鼠害的方案：______________。8、某学校研究性学习小组选用了两种形态和习性上很接近的原生动物进行以下实验，各取10只原生动物A和B，以同一种杆菌为饲料，分别放在相同容积的容器中单独培养，种群数量随时间变化情况如下表。请分析数据，回答下列问题。(1)原生动物A单独培养6天后，种群数量趋于稳定，生态学上称此数量为________。(2)由实验数据可以看出，单独培养时，A、B种群增长都属于________型增长。(3)如果将原生动物A和B放在同一个容器中混合培养，假如有一个种群全部消亡了，那么能够生存下来的种群最可能是________，判断的理由是____________________。但达到稳定状态时，种群数量比单独培养时要________________。(4)有人提出一种观点：混合培养时，生存下来的生物产生了杀死另一种生物的物质。请你设计一个实验，以证明其观点是否正确，你的实验思路是____________________________。9、某野外调查小组在我国东部地区进行深入调查，获得下面有关信息。请分析回答：图1图1图3图2图3图2（1）调查获得某森林中物种数与样方面积的关系如图1所示，调查该森林物种数的样方面积最好是______m2。如果要调查某大型动物的种群密度，一般采用____________，若初次捕获并标记的动物中有少量个体死亡，则导致调查结果________（填“偏大”或“偏小”）。（2）科研人员对海洋某种食用生物进行研究，得出了与其种群密度相关的出生数和死亡数的变化关系，如图2所示，在种群密度为_____时，该种群达到环境容纳量（K值）。图中既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，则应使捕获后该动物种群密度保持在______左右。（3）图3是调查小组从当地主管部门获得的某一种群数量变化图。据此分析，在第1~5年间，种群增长呈______型曲线；第15~20年间，种群的年龄组成为___________。10、某地由于引入一种植物，对该地区生物多样性造成了一定影响，科研工作者对此进行了研究。（1）用样方法对该植物和本地原有四种植物的种群密度进行调查，结果如下表（单位：株／m2）。请在相应的坐标图中绘出该引入植物的种群密度变化曲线（在曲线上用字母标注引入植物）。（2）引入植物后，导致生物入侵的两个主要原因是___________、_______________。（3）某研究小组为了进一步研究该入侵植物，把该植物和一种本地植物在一适宜地块内混合种植，并绘制出两个种群的增长速率曲线，下列说法不正确的是（）A．乙为该入侵植物，甲的数量在t3时达到最大B．t1～t3时间内，甲种群的增长曲线呈“S”型C．t2、t4时，甲、乙的数量分别达到最大D．影响乙种群在t4以后变化的主要因素是生存空间和资源等本节内容在课程标准中的要求是学生能说出本节涉及的基本内容，还要运用知识解决实际问题。知识可分为三个部分：第一部分是建构种群增长模型，第二部分是种群数量变化的，包括J型曲线、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。本节的教学设计符合新课程