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種群數(shù)量的變化教學設計
作為一位杰出的教職工，時常需要準備好教學設計，教學設計是教育技術的組成部分，它的功能在于運用系統(tǒng)方法設計教學過程，使之成為一種具有操作性的程序。怎樣寫教學設計才更能起到其作用呢？以下是小編為大家收集的種群數(shù)量的變化教學設計，希望對大家有所幫助。
一、教學設計思想
在課堂教學中，要培養(yǎng)學生的主體意識，發(fā)展學生的主體能力，塑造學生的主體個性，使學生的主體性得到充分的發(fā)展。本節(jié)課通過具體的實例、大量問題情境的設置，讓學生利用所學的數(shù)學等知識分析、歸納總結，自己得出結論，為學生發(fā)揮其主體性提供盡可能多的機會，充分調動學生學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，促進學生主體性的發(fā)展和科學素養(yǎng)的提高。
二、教材分析
種群數(shù)量的變化一節(jié)是新課程標準教材人教版生物必修3第四章第2節(jié)的內容。
1.本節(jié)課可分為三部分：第一部分是建構種群增長模型的方法。正文結合問題探討中的實例，引導學生分析建構數(shù)學模型的方法，并嘗試進行模型形式的轉換;第二部分是種群數(shù)量的變化情況，包括種群增長的j型曲線、種群增長的s型曲線、種群數(shù)量的波動和下降。教材以問題串的形式揭示了這四種情況之間的內在聯(lián)系。第三部分是 探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。由于這項探究所需的時間較長，安排在第二課時完成。
2.建立數(shù)學模型的方法是本模塊科學方法教育的側重點，這方面的內容又集中在本節(jié)。因此，教材將如何建構數(shù)學模型放在突出的位置。本節(jié)內容還十分重視聯(lián)系社會實際，應對學生進行情感態(tài)度價值觀教育。
三、教學目標
1.知識與技能
(1)通過探究細菌種群數(shù)量變化，嘗試建構種群增長的數(shù)學模型。
(2)掌握用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化。
(3)了解種群數(shù)量變化的影響因素及意義。
2.情感態(tài)度與價值觀方面
通過聯(lián)系生產、生活等實際，激發(fā)學生學習生物學的興趣和動機，養(yǎng)成學生關心生態(tài)科學的發(fā)展、關心社會生活的意識。
四、教學重點、難點
1.教學重點
嘗試建構種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。
2.教學難點
建構種群增長的數(shù)學模型。
五、教學方法
1、通過多媒體手段展示細菌的繁殖的動態(tài)過程，讓學生進行動態(tài)想象，培養(yǎng)學生抽象思維的能力。
2、通過引導學生閱讀分析資料建立種群增長的數(shù)學模型，培養(yǎng)學生分析問題的能力。
3、通過引導學生討論比較j型曲線和s型曲線區(qū)別和聯(lián)系，培養(yǎng)學生比較和歸納的能力。
六、教學實施的程序(第一課時)
學生活動
教師的組織和引導
教學意圖
學生基于已有的數(shù)學知識進行演算。
播放細菌分裂的錄像或演示細菌分裂的計算機模擬動畫。提示：在自然界中細菌無處不在，有些細菌的大量繁殖會導致疾病。假如現(xiàn)有一種細菌，在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，每20 min左右通過分裂繁殖一代。引導學生思考：1.細菌的生殖方式是怎樣的？2.72 h后，由一個細菌分裂產生的后代數(shù)量是多少？3.n代細菌數(shù)量是多少？
通過創(chuàng)設具體的情境，讓學生感受活生生的生命現(xiàn)象。認識細菌種群數(shù)量增長的數(shù)學規(guī)律。
學生討論，充分陳述自己的觀點。
提出問題，組織討論：1.對細菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下2n公式成立？2.這個公式揭示了細菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？3.在學過的生物學內容中，還有哪些生物學問題可以用數(shù)學語言來表示。提示：數(shù)學工具在生物學研究中的作用越來越突出。
用數(shù)學語言揭示生物學問題時，要充分考慮到生物學自身的特點。認識到在生物學中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學語言來表示。
學生獨立操作完成圖表，相互交流結果。
請學生算出一個細菌產生的后代在不同時間的數(shù)量，并填寫教材中的表格，然后畫出細菌的種群數(shù)量增長曲線。提示：這是在理想條件下對細菌種群數(shù)量的推測。引導學生討論，同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？
認識種群數(shù)量增長模型的另一種表現(xiàn)形式。
小結：在描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化時，常常需要建立數(shù)學模型。數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。
學生討論建立培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學模型的方案：程序和方法。
提出問題，組織討論：如何建立培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的數(shù)學模型，我們應該怎么做？
結合本節(jié)的探究實驗，認識建立種群增長模型的程序和方法。
學生討論：1.野兔種群增長的原因有哪些？2.怎樣用數(shù)學語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？3.如果用n0表示野兔種群的起始數(shù)量，用表示野兔種群數(shù)量每年的增長倍數(shù)，用nt表示t年后野兔種群的數(shù)量，那么，nt為多少？4.根據(jù)上述素材，估算1869年時，野兔種群數(shù)量為多少？（說明計算方法）5.列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長相類似的情況。
提出問題，組織討論：以上討論的是在實驗條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？提供素材：《光明日報》消息澳大利亞野兔成災。估計在這片國土上生長著6億只野兔，它們與牛羊爭牧草，啃樹皮，造成大批樹木死亡，破壞植被導致水土流失，專家計算，這些野兔每年至少造成1億美元的財產損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對澳洲的生態(tài)平衡產生威脅。澳洲本來沒有兔子，1859年，一個叫托馬斯奧斯汀的英國人來澳定居，帶來了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他打獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一個世紀之后，這24只野兔的后代達到6億只之多。（有條件的學校，教師可播放澳大利亞野兔成災的錄像片。）
通過具體實例，加深對數(shù)學模型的理解，并用數(shù)學語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。明確j型種群增長的原因。
小結：自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式。該種群數(shù)量增長的數(shù)學模型可表示為j型曲線，或數(shù)學公式：nt=not
學生思考：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長？學生討論。
如果自然界的生物種群都是以j型方式增長，地球早就無法承受了。呈現(xiàn)高斯實驗（有條件的學�？蓪⒏咚箤嶒炗糜嬎銠C模擬技術呈現(xiàn)出來）。提出討論題：1.你認為高斯得出種群經過一定時間的增長后，呈s型曲線的原因是什么？2.在高斯實驗的基礎上，如果要進一步搞清是空間的限制，還是資源（食物）的限制，該如何進行實驗設計？3.如何理解k值的前提條件在環(huán)境條件不受破壞的情況下？請舉例說明。
從資源和空間上思考種群增長問題。用生物學語言解釋s型曲線（數(shù)學模型）。培養(yǎng)實驗設計能力。
學生討論教材中思考與討論素材。
小結：經過一定時間，在各種因素的作用下，種群數(shù)量增長會趨于穩(wěn)定，呈s型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量──k值。
理解k值，并解釋和說明實際問題。
學生討論教材中東亞飛蝗種群數(shù)量的波動。討論影響種群數(shù)量波動的因素。
提出問題：在自然界中，種群數(shù)量是否總能穩(wěn)定在k值？為什么？
從多因素思考種群數(shù)量的變化？
總結：從具體的生物現(xiàn)象與規(guī)律建立抽象的數(shù)學模型，又用抽象的數(shù)學模型來解釋具體的生物學現(xiàn)象與規(guī)律，這是學習本節(jié)的要旨。
把握學習方法要旨。
種群數(shù)量的變化知識點歸納
(一)種群數(shù)量的J型曲線
1、條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下。
2、特點：種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增大。3、數(shù)學模型：指數(shù)函數(shù)型。
(二)種群增長的S型曲線
1、原因：自然環(huán)境條件是有限的，如資源、空間、天敵等的制約。
2、特點：種群達到環(huán)境條件所能允許的最大值環(huán)境容納量(即K值)后有時停止增長，有時在K值上下波動。
二、影響種群數(shù)量變化的因素：(一)內因
1、起始種群個體數(shù)量。
2、導致種群數(shù)量增加的因素：出生率和遷入率。
3、導致種群數(shù)量減少的因素：死亡率和遷出率。
(二)外因
1、自然因素：氣候、食物、天敵、傳染病等。
2、人為因素：種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，砍伐森林，獵捕動物、環(huán)境污染等。
三、J型曲線和S型曲線的比較
(一)曲線比較(如下圖)。(二)列表比較
項目J型曲線S型曲線
前提條件環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限
種群增長率保持穩(wěn)定隨種群密度上升而下降
K值的有無無K值有K值
曲線形成
的原因無種內斗爭，
缺少天敵種內斗爭加劇，
天敵數(shù)量增多
(三)聯(lián)系：兩種增長曲線的差異主要是因環(huán)境阻力大小不同，對種群增長的影響不同。因而有：J型曲線因環(huán)境阻力增大而成S型曲線。
四、種群數(shù)量變化規(guī)律在生產中的應用
(一)對于瀕危動植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等，造成環(huán)境對于此種生物的K值變小，通過建立自然保護區(qū)等措施提高環(huán)境容納量，是保護這些生物的根本措施。
(二)在S型曲線中，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量的一半(K/2)時，種群增長速率最大，資源再生能力最強。因此，在野生生物資源合理開發(fā)利用方面，要保證捕撈或利用后，生物種群數(shù)量不得低于K/2，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的高速增長。
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