1.2种群数量的变化 第1课时 教案 高中生物新人教版选择性必修2（2022-2023学年）

/index第2节种群的数量特征教学设计（第1课时）一、教学目标1.结合细菌数量增长的实例，学会构建种群数量增长的模型方法，掌握科学探究的基本流程。2.通过“J”形和“S”形曲线分析，理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系，培养科学思维能力。3.了解种群数量波动和下降的影响因素，认同种群研究的重要意义，提升社会责任感。二、教学重难点

1、教学重点

（1）说明建构种群增长模型的方法；（2）掌握种群数量变化的“J”型曲线和“S”型曲线。2、教学难点

建构种群增长的数学模型

三、教材分析本节是高中生物选择性必修2《生物与环境》中第一单元《种群及其动态》中的第二节内容，课标中本部分对应的具体内容标准是：即“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，属于能力层面的“模仿”水平和知识层面的“理解”水平。本节是在学习《种群的基本特征》的基础上对种群的进一步认识。学生对数学应用生物学已经比较熟悉，但在生物学中进行构建数学模型还是比较陌生。通过本节内容的学习，可以使学生学习如何构建数学模型。

四、教学步骤1、新课导入课件展示水葫芦的照片和资料。提问：水葫芦的种群数量增长有什么特点？为什么水葫芦会如此迅速增长？如何防治水葫芦的增长？答案：1.水葫芦迅速繁殖，种群数量迅速增长。2.气候适宜、食物充裕、没有天敌。3.人工打捞。教师：为了有效控制某些生物的数量，我们需要了解种群数量的变化规律。这就是我们本节课要学习的内容。2.新课讲授（一）探究一：构建种群增长模型的方法PPT展示“想一想，议一议”。小组讨论1：在营养和生存空间没有限制（充裕）的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。时间12345678数量248163264128526提问：以表格中得到的数据，用数学公式如何表示？用曲线图表示又如何的？数学模型：Nn=2n二者的特点：数学方程式：准确曲线图：直观提问：t年后种群数量是多少？学生：Nt=N0λt教师：N0：种群初始数量；Nt：t年后种群的数量；λ：种群每年增长倍数；提问：种群以倍数形式增长的前提条件是什么？学生：食物、空间资源充裕；气候适宜；没有敌害。教师：数学模型是用数学形式表示一个系统或性质，例如，分析细菌种群数量变化中用到的表格，方程式，曲线图都是建立的数学模型。你能总结构建数学模型的一般步骤吗？种群的“J”形增长提问：细菌在理想条件下种群数量增长不受限制，呈现“J”型增长，自然界生物种群有类似于细菌种群这样的增长形式的吗？数量增长有什么特征？教师：下面我们来看两个例子。实例1：澳大利亚野兔迁移到一个新的环境后，近一百的时间从24只增长到近6亿只。实例2：迁移到某岛屿的环颈雉的种群个体数量的增长曲线。提问：分析为什么新迁入的这两个种群能够呈现类似于“J”型增长的形式增长？学生：食物和空间资源充足，气候适宜，没有天敌，没有传染病等。提问：你能根据以上的问题及答案，总结“J”形增长的定义吗？学生：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。小组讨论2：通过之前的模拟细菌实验和教材中的资料，学生自主归纳“J”形曲线的产生条件、增长特点、数学模型和适用范围。产生条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。增长特点：种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。建立模型：t年后种群数量为Nt=N0λt适用范围：理想条件、没有环境阻力、实验室条件下、某物种最初迁入一适宜的新环境时、外来物种入侵。教师：以上条件称作理想条件。假设在理想条件下种群数量每年以相同倍数λ增长，请同学们建立种群数量增长的数学模型（数学方程式）（N0表示种群的起始数量，Nt表示t后种群的总数量）课件展示：辨析种群增长率和种群增长速率（三）种群的“S”形增长小组讨论3：高斯在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24小时统计一次大草履虫的数量，得出下图所示结果。时间1234567数量5120320375380377375问题：用曲线图表示出来讲解学习：环境容纳量总结：大草履虫种群数量的变化曲线类似于字母S，我们将种群的这种增长形象地称为“S”型增长第一段：食物空间资源充足，个体数量较少增长缓慢。第二段：食物空间资源充足，个体数量增加，增长加速。第三段：食物消耗，空间不足，生存斗争加剧，出生率下降，死亡率上升增长缓慢。D点后：出生率等于死亡率，种群个体数量不再增加。达到环境所能容纳的种群最大数量称为环境容纳量，用字母K表示。C点为转折点，对应的种群数量的K/2提问：对于同一个种群来说K值是不是恒定不变的？学生：K值（环境容纳量）不是一成不变的，跟环境中的资源物质有关，会随着环境的变化而变化。课件展示：比较“J”型增长曲线和“S”型增长曲线教师总结：“J”型增长曲线：在理想条件下，没有生存斗争，生物本身存在过度繁殖的现象。“S”型增长曲线：自然条件下，资源空间有限，种群数量增大，生存斗争加剧，在生存斗争中会淘汰一部分个体。两个曲线围成的面积就表示在自然选择下生存斗争中淘汰的种群个体数量。也可表示环境阻力，如食物有限、空间有限、种内斗争、种间竞争、天敌捕食、气候不适、寄生虫、传染病等等。（四）种群数量的波动教师：种群达到K值后，会一直维持在K值吗？课件展示东亚飞蝗种群数量的波动曲线。提问：东亚飞蝗种群数量波动的原因可能有哪些？学生：气候、食物、天敌、传染病、认为因素等。提问：种群数