科学前沿 组装细胞第二课时教案

《种群数量的变化》教学设计

江阴二中

许敏芳

一、教学目标

（一）知识目标

1.说明建构种群增长模型的方法。2.用数学模型解释种群数量的变化。

（二）能力目标

通过探究细菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。

（三）情感目标

关注人类活动对种群数量变化的影响。

二、教学重点和难点

1.教学重点

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。

2.教学难点

建构种群增长的数学模型。

三、教材分析

《种群的数量变化》是人教版《必修3稳态与环境》第4章第2节的内容，是教材在安排种群的特征之后的内容，学生已有种群和群落的相关知识做为铺垫，在整个模块中这节是能力要求很高的一节课：建构种群数量增长模型并运用数学模型解释种群的数量变化，这也是本节课的重难点。某种生物种群数量改变，也会直接或间接地影响到群落乃至生物圈中其他生物种群数量的变化，与生产生活实际联系紧密，因此，本节内容不仅在本章中具有承上启下的作用，对于生物与环境的和谐发展也具有举足轻重的地位。

教学之前用百度在网上搜索《种群数量的变化》的相关教学材料，了解教学的主要内容，借鉴课堂教学的一些优秀方法。然后根据课堂教学需要如：世界人口和中国人口的数量都符合“J”型增长曲线，而自然界中常见的则是种群的“S”型增长曲线，它在合理利用资源、拯救濒危物种、引入外来物种等方面具有重要的指导意义，因此利用百度搜索相关曲线辅助教学。并且利用百度搜索丰富的图片、摄人心魄的数据，让学生在看到生物数量锐减、环境恶化的现实的同时，势必联想到环保的重要性，在日常生活中学会从身边小事做起，关注资源的利用，关注环境的变化，关注人类的活动，实现人与自然的可持续发展。

四、教学设想

首先，教师要领会和把握好本节的教学要旨。课程标准关于本节的具体内容标准为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。显然，引导学生用数学方法解释生命现象，揭示生命活动规律是本节教学策略的着眼点。

其次，教师应对数学模型及其教育价值有一个基本的认识。数学模型是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。引导学生建构数学模型，有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力；同时，通过科学与数学的整合，有利于培养学生简约、严密的思维品质。

再次，在教学中，可以循着现象→本质→现象，或者具体→抽象→具体的思路，通过分析问题

→探究数学规律→解决实际问题→建构数学模型的方法，让学生体验由具体到抽象的思维转化过程。

五、教学方法

探究—讨论法，问题启发式教学等

六、教学过程：

学生活动

教师的组织和引导

教学意图

通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生观看视频，引发有关思播放亚洲鲤鱼在美国泛滥成灾的新闻视频，展示鲤鱼在我国的现命现象。

考

状的文字资料

引发学生对种群数量发展的思考进而引出课题。

播放细菌分裂的录像或演示细菌分裂的计算机模拟动画。

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20 min 学生基于已有的数左右通过分裂繁殖一代。

学知识进行演算。

引导学生思考：

1.细菌的生殖方式是怎样的？

2. n代细菌数量是多少？

3. 10 h后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？

与学生一起分析，指出方程式这种数学表达形式存在的不足，请 学生独立操作完成图表，相互讨论，交流结果。

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66页上中的表格，然后画出细菌的种群数量增长曲线。

提示：这是在理想条件下对细菌种群数量的推测。

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？

学生总结两种数学表达形式存在的优缺点。

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。

认识种群数量增长模型的另一种表现形式。

认识细菌种群数量增长的数学规律。

学生回顾细菌数量 引导学生回顾细菌数量变化的研究过程，总结建构数学模型的变化研究的过程。 方法

1、学生观看视频，思提出问题，自然界中有类似于实验室中细菌种群的数量变化的例考：

有哪些？

子吗？

澳大利亚野兔成灾。估计在这片国土上生长着6亿只野兔，它们野兔种群增长的原因播放澳大利亚野兔泛滥成灾的新闻视频

2、列举在自然界中还与牛羊争牧草，啃树皮，造成大批树木死亡，破坏植被导致水土 结合本节的探究实验，认识建立种群增长模型的程序和方法。

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”型种群增长的有哪些与素材中野兔、流失，专家计算，这些野兔每年至少造成1亿美元的财产损失。原因。

环颈雉种群数量增长兔群繁殖之快，数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁。

相类似的情况。

澳洲本来没有兔子，1859年，一个叫托马斯·奥斯汀的英国人来3、讨论，修正描述种澳定居，带来了24只野兔，放养在他的庄园里，供他打猎取乐。群数量变化的数学方奥斯汀绝对没有想到，一个世纪之后，这24只野兔的后代达到6程式。

亿只之多。

展示在美国环颈雉种群数量变化情况的文字资料和相关图片资料，提出问题：

1、

细菌种群数量增长的方程式能用来表示环颈雉种群数量的变化情况吗？

2、

如何来对这个方程式进行修正，使之使用于普遍种群数量的变化情况？

（提示：从以下几个方面入手考虑：1、种群的初始数量不是1而是N0，2、如果每经历一个繁殖期，子代的数量是上一代的λ倍，3、如果每繁殖一代的时间是确定的，方程式的变量我们用t来表示）

小结：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式。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

展示我国人口和世界人口数量变化的相关曲线图，提问：

能根据曲线图来预测1000年后世界人口数量甚至是一万年后人口数量吗？

呈现高斯实验

学生思考：有哪些因素提出讨论题：

长？

学生讨论。

原因是什么？

从资源和空间上思考种群增长问题。

型曲线（数学模型）。

制约着种群数量的增1、你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的用生物学语言解释“S”2、如将大草履虫分别放在0.25ml、0.75ml和1ml培养液中进行培养学生曲线分析的能培养，其他条件相同且适宜。请绘制相应曲线，思考，

K值一力。

样吗？为什么？

3、如何理解K值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明。

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 学生讨论教材中“思空间中所能维持的种群最大数量称为“环境容纳量──K值”。

考与讨论”素材。

护大熊猫等濒危动物，捕鱼业中怎样合理利用鱼类资源，怎样来控制家鼠等有害动物数量等等。

学生完成表格填充并呈现“J”型曲线和“S”型曲线比较表格，提问：

讨论有关问题。

学生讨论种群数量的波动。讨论影响种群数量波动的因素。

用达尔文的观点怎么来分析“J”、“S”曲线？

联系前后知识，培养学生综合分析问题的能力。

理解K值，并解释和说思考：根据“S”型曲线的相关特征，分析如何从根本上来保明实际问题。

提出问题：在自然界中，种群数量是否总能稳定在K值？为 从多因素思考种群什么？

数量的变化？

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，这是学习本节的把握学习方法要旨

要旨。

六、板书设计

七、巩固练习