1、第二节 种群的增长方式 丽水中学 叶伟媛 一、教学理念 科学是一个探究的过程，学生在生物学课程中的学习方式也应该体现自然 科学的这一特点。探究性学习指学生通过类似于科学家科学探究活动的方式获 取科学知识，并在这个过程中学会科学的方法和技能、科学的思维方式，形成 科学观点和科学精神。本节教学设计打破以往学生一贯接受结论性知识，而对 于获取知识的过程和方法知之甚少的情况，注重知识的形成过程，强调科学结 论出现在探究试验之后，让学生通过观察、质疑、表达和交流等探究式活动， 培养学生的科学素质，促进学生的全面发展。 二、学习任务分析 本节的教学内容是生物(必修)稳态与环境 （浙江科学技术出版社） 第
2、4 章第 2 节内容（1 课时复习课） 。种群是生态学研究的一个重要层次，也是 生态学的重要概念之一，同时也是学习群落和生态系统内容的基础。本节教材 是在对种群有了初步了解之后，介绍种群数量的增长方式。本节教材有助于学 生认识生物与环境之间的相互关系，了解数学方法在生态学中的应用并领悟系 统分析的思想和方法；此外，还有助于强化学生的生态意识和环保意识。生 物课程标准对本节课的基本要求是：尝试建立数学模型解释种群的数量变动。 活动建议：探究培养液中酵母种群数量动态变化。根据此要求浙江省教学指导 意见提出基本要求： 1.活动：探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。能概 述数学建模的一般过程，能利用
3、实验结果建立酵母菌种群数量变化的生物数学 模型，并据此解释种群数量的变化。2.实验设计：不同温度对酵母种群增长的 影响。能根据实验目的和已知条件，制定可行的研究计划和设计可行的实验方 案。3.区别种群的指数增长和逻辑斯谛增长两种方式，读懂隐含在“J”形曲线 和“S”形曲线中的信息。4.举例说出环境容纳量的概念。由于活动探究培养液 中酵母菌种群数量的动态变化学生已很好掌握，所以本节课以更复杂的鼠为例 来构建数学模型，然后通过培养液中酵母菌种群数量的动态变化来检验和修正 模型。 三、学习者分析及学法设计 高三学生已经具有一定的生物知识基础、一定的观察思维能力、逻辑推理 能力及对实验现象的分析能力，
4、但对知识的联系整合及拓展运用有待进一步提 高和培养。因此，在教学过程中，教师除了注重启发引导学生进行自主探究， 通过精心设置疑问，激发学生进行探究和学习的兴趣，培养学生的分析和理解 能力，还注重学生对知识整体的理解和构建知识的网络结构，以及对知识的拓 展提升。通过高二的学习，学生对种群及其特征已有了初步了解，由生活经验 也熟悉环境中部分生态因素对生物的影响，这些都为探究种群数量变化的原因 提供了基础。学生已对运用数学解决生物学中的问题有了一定的认识，教学过 程要引导学生对实验获取的数据进行分析并运用数学方法解决问题，建构揭示 生物学规律的数学模型。 根据建构主义学习理论，学习是学生自己进行知识
5、建构的过程。因此在学 法指导上采用提供观察、思考的机会，充分调动学生已有的知识经验，并让学 生用自己的语言进行归纳，从而对原有知识加深理解。本节内容的理论性较强， 因此教材安排通过我们熟悉的田鼠种群数量变化的例子进行探究，有了具体直 观的了解后再展开。教学内容采取了力求通俗、多举实例、联系实际的处理方 法，从而使这部分内容更符合高中学生的认知水平。 四、教学目标 知识目标 1描述种群数量的变化规律，说明其内在原因； 2阐明指数增长和逻辑斯谛增长的区别和联系； 3举例说明环境容纳量对种群增长的限制。 能力目标 1尝试建立数学模型解决生物学问题； 2运用数学模型解释种群数量的变化，分析生产生活中的
6、实际问题。 情感态度与价值观目标 1体验科学研究的方法和科学研究的艰辛；养成严谨的科学态度，形成 自主、协作的精神，培养责任心； 2关注人类活动对种群增长的影响，形成辨证的生态学观点。 五、教学重点和难点 教学重点：种群的增长方式和环境容纳量 教学难点：建构种群增长的数学模型并据此探究种群数量的变化。 六、教学方法和设计思路 根据教材特点、学习者的情况和教学目标，本节课所采取适合的教学策略 和教学方法，目的是着力提高学生的科学素养，更突出培养学生形成“自主、 合作、探究”的学习方式和创新思维。在教师的引导下，从知识的发生过程入 手，重视把凝结在教材中的科学活动充分展开，重视概念的产生、知识的形
7、成 及思维获得过程，着重引导学生自己去探索、观察、思考、分析、归纳、总结， 使学生在一系列教学活动中去发现问题、解决问题，培养学生的合作、探索精 神，发展学生的思维能力。根据本节课的知识特点，设计以鼠为线索贯穿整节 课。通过学生熟悉的生活材料鼠引入课题，激发学生学习的兴趣；通过鼠灾引 入数学方法来构建指数增长的公式模型和曲线模型；通过分析问题探究数学 规律解决实际问题建构数学模型（公式、曲线）模型检验修正，思考数 学公式、曲线的生物学意义。通过一农田生态系统鼠的数量变化引出逻辑斯谛 增长曲线，理解环境容纳量。最后还是通过对鼠的治理学习种群增长曲线对生 产和生活中的应用。 七、教学过程设计 1教
8、学流程 2教学过程 教学内容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 【展示】展示洞庭湖的人鼠大战的视频。 通过学生生 创设情境、导入课题 （视频：“湖南：洞庭 湖区爆发鼠灾” ） 动手操作、体验过程 （复习指数增长曲线， 尝试建构种群增长的数 学模型） 合作探究、领悟知识 （复习逻辑斯谛增长曲 线） 拓展应用、巩固知识 （通过鼠、大熊猫、鱼、 人口等种群实例分析） 小结全课、巩固练习 （课堂巩固习题） 先行组织者 （通过讨论生态系统中 环境条件的改变激活学 生原有知识。 ） 创设情境、引入 课题 【提问】1、东方田鼠为什么突然大量增长？ 【讲述】2007 年，湖南洞庭湖鼠灾大爆发， 原因是洞庭
9、湖水位不断上涨，东方田鼠原来 栖息地被破坏，另洞庭湖地区的人民群众有 着的不良饮食习惯，那就是人们习惯吃蛇， 大量地贩运蛇，从而导致了老鼠天敌蛇 的数量大幅减少。 【提问】2、田鼠种群数量接下来如何变化？ 3、我们应该如何防治？ 【过渡】鼠到底如何防治才是最有效的，接 下来我们一起复习种群的增长方式后再来回 答。 【板书】第二节 种群的增长方式 观看视频，学生思考， 进行小组讨论。 活中熟悉的 鼠例子引入 课题，激发 学生学习的 兴趣；激活 和检测学生 已有的知识 贮备。 教学内容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 指数增长 【讲述】经研究田鼠的繁殖力很强，种群数 量每天可增加 2.3%。
10、 【思考】理论上在洞庭湖区域，假设有 100 只田鼠，请问在接下来每过 10 天的数量将会 是多少？并完成以下表格。 【讲述】请大家根据表格中的数据，画出田 鼠的增长曲线。 （以时间为横坐标，细菌数量 为纵坐标。 ） （注：表格中的具体数据已算出。 ） 【讲述】请同学在黑板上写出一年后的该田 鼠种群的数量。并以 N0为起始数量， t 为时 间，Nt 表示 t 天后该种群的数量， 为平均 增长， 写出 t 天后该种群的数量。 【提问】请同学分析本例子中的 N0、 分别是 指什么？ 【讲述】根据数学公式，请同学到黑板上画 出种群数量和增长率的变化曲线图。并请在 坐标图上标上相关内容。 【提问】刚才
11、我们是采用什么方法来解决生 物学问题？这个数学模型是怎么建立出来？ 所采用的方法是建立数学模型，数学模型的 表现形式可以为公式、图表等。其基本步骤 是：提出问题作出假设建构数学模型 （公式、曲线）模型检验修正（注：留到 后面得出） 【提问】通过这个图我们清楚的得到指数增 时间/d 10 20 30 40 50 田鼠数量/只 学生相互讨论填写表 格，并根据表格数据 写出数学公式。 学生根据具体数据画 出曲线。 学生得出公式：指数 函数（N t=N0t） ，并 对 N0、 作解释。 学生在黑板上画出曲 线图，并请同学评价。 建立数学模型 学生进行讨论总结种 群指数增长产生条件 使学生学会 处理、分
12、析 数据的方法。 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 有因。 长曲线图（“J”形曲线） ，请同学思考种群 要呈指数增长应具备什么条件和它的特点是 什么？ 和增长特点。 教学内容 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 指数增长 【提问】我们刚才采用建交数学模型的方法 解决洞庭湖的鼠大量增长的问题，请问这个 模型是否正确？我们应如何检验修正？ 【讲述】采用实验来检验修正，高二时我们 做过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变 化。 学生分组讨论，并进 行小结。 通过回忆培 养液中酵母 菌种群数量 的动态变化 这个实验， 培养学
13、生科 学思维能力 和严谨的科 学态度。 逻辑斯谛增长 【过渡】这个“J” 增长能一直持续下去吗？ 假设洞庭湖田鼠若继续持续增长下去，会出 现 什么问题？种群数量将怎么变化？ 【提问】请同学到黑板上画出种群数量变化 曲线图。并请同学对此曲线图进行评价和分 析。 【过渡】此曲线呈“S”型，称“S”型增长 曲线，即逻辑斯谛增长曲线。 【提问】请同学观察思考种群逻辑斯谛增长 的产生原因和增长特点。 【提问】请同学根据种群逻辑斯谛增长的增 长特点画出其增长速率曲线。 【提问】K 值是环境容纳量，是指在长时期内 环境所能维持的种群最大数量。是种群在该 环境中的稳定平衡密度。请问其在自然界中， 种群数量是否
14、总能稳定在 K 值？为什么？ 【过渡】根据我们复习的种群两种增长方式， 接下来我们可利用此模型解决很多的生物学 问题？ 【展示】鼠是繁殖力很强的有害动物,考虑应 当采取什么措施来控制田鼠的数量？这些措 施实际上是在影响种群增长模型的什么参数? 学生分组讨论回答。 生活资源和空间有限、 天敌增多 学生相互讨论得到曲 线。 学生总结种群逻辑斯 谛增长的产生条件和 增长特点。 学生相互讨论回答。 通过具体的 实例引入 “S”型曲 线。 通过学生相 互讨论分析， 培养学生合 作能力，学 会从材料中 获取信息能 力。 【展示】请根据种群数量增长的相关知识， 分析大熊猫 种群数量锐减的原因，对濒危动物如大
15、熊猫 应 采取什么保护措施？ 【展示】如果你是渔场主，你怎么让自己的 渔场获得最大的收益，实现渔场的可持续发 展？ 【展示】我国自 13931990 年以来人口统计 数据如下，以上人口增长曲线符合哪种类型？ 按照此曲线发展下去将会出现什么状况，鉴 于我国人口的现状应当采取什么措施？ 学生对几个常见类型 的生物种群进行讨论 分析。 能应用数 学模型解 释种群数 量的变化， 分析生产 生活中的 实际问题。 树立可持 续发展的 观念。 巩固练习， 强化新知 【展示】多媒体展示练习，评价学生的学习 结果。 （1）编写有吸引力的巩固知识题 （2）编写有思维力度的促进能力发展题 （3）编写渗透情感又体现能力培养方面题 学生做练习 通过对学生 练习结果的 评价，了解 学生对知识 的掌握程度。 小结全课， 交流评价 请同学对本节课进行总结，根据同学总结的 情况作一定的补充，并强调本节课的重点内 容。 思考：通过本节课的学习你有什么收获，并 谈谈你的体会。 采用概念图总结全课。 最后进行赏识性的评价。 对知识点进行总结， 对本节内容进行反思 和相互交流评价。 通过小结和 思考可以知 道是否达到 教学目标。 进行赏识性 的评价是对 学生活动的 总结和升华， 促进学生知 识、能力、 情感态度价 值观得到良 好的发展。 八 板书设计（略）
