種群數(shù)量的變化教案

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1、4.2種群數(shù)量的變化一、教材分析在課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”。該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有兩層涵義：其一，“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”屬模仿性技能目標(biāo)，旨在通過(guò)原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)）和具體指導(dǎo)，學(xué)生能完成建立數(shù)學(xué)模型；其二，“解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”屬理解水平的知識(shí)目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群的數(shù)量變動(dòng)（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。高中學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型的概念并不陌生，在學(xué)習(xí)生物學(xué)其他內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問(wèn)題有了一定的認(rèn)識(shí)，例如，對(duì)遺傳規(guī)律的認(rèn)識(shí)。因此，本節(jié)是在學(xué)生已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，重新建構(gòu)

2、新的知識(shí)──建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。本節(jié)的引入有兩種思路：一是按照教材的編排順序進(jìn)行，即以“問(wèn)題探討”引入，然后逐步展開(kāi)教學(xué)，將本節(jié)的探究活動(dòng)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)；二是將本節(jié)的探究活動(dòng)作為研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容，事先布置讓學(xué)生（或部分學(xué)生）在課外完成。從學(xué)生在活動(dòng)中產(chǎn)生的問(wèn)題或體驗(yàn)引入，結(jié)合教材中的“問(wèn)題探討”和“建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法”，討論相關(guān)內(nèi)容，展開(kāi)教學(xué)。二、教學(xué)目標(biāo)1、說(shuō)明建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。2、通過(guò)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。3、用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。4、關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群

3、數(shù)量變化的影響。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決方法1、教學(xué)重點(diǎn)及解決方法[教學(xué)重點(diǎn)]嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。[解決方法]⑴遵循具體→抽象→再具體→再抽象的軌跡教學(xué)。⑵通過(guò)探究活動(dòng)來(lái)驗(yàn)證。2、教學(xué)難點(diǎn)及解決方法[教學(xué)難點(diǎn)]建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。[解決方法]同上。四、課時(shí)安排2課時(shí)。五、教學(xué)方法啟發(fā)式、探究法。教具準(zhǔn)備：課件、探究材料。六、學(xué)生活動(dòng)1、學(xué)生討論、思考、回答問(wèn)題。2、學(xué)生完成教材中探究活動(dòng)的操作。七、教學(xué)程序（一）明確目標(biāo)（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)的教學(xué)與目標(biāo)完成過(guò)程第1課時(shí)播放細(xì)菌分裂的錄像或演示細(xì)

4、菌分裂的計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)畫(huà)。提示：在自然界中細(xì)菌無(wú)處不在，有些細(xì)菌的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致疾病。假如現(xiàn)有一種細(xì)菌，在適宜的溫度、濕度等環(huán)境下，每20min左右通過(guò)分裂繁殖一代。引導(dǎo)學(xué)生思考：1、細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？2、72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少？3、n代細(xì)菌數(shù)量是多少？提出問(wèn)題，組織討論：1、對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量增長(zhǎng)而言，在什么情況下2n公式成立？2、這個(gè)公式揭示了細(xì)菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的什么規(guī)律？3、在學(xué)過(guò)的生物學(xué)內(nèi)容中，還有哪些生物學(xué)問(wèn)題可以用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)表示。提示：數(shù)學(xué)工具在生物學(xué)研究中的作用越來(lái)越突出。請(qǐng)學(xué)生算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)

5、生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，并填寫(xiě)教材中的表格，然后畫(huà)出細(xì)菌的種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線。提示：這是在理想條件下對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量的推測(cè)。引導(dǎo)學(xué)生討論，同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。提出問(wèn)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(xué)模型”，我們應(yīng)該怎么做？提出問(wèn)題，組織討論：以上討論的是在實(shí)驗(yàn)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?qǐng)?bào)》消息澳大利亞野兔成災(zāi)。估計(jì)在這片國(guó)土上生長(zhǎng)著6億只

6、野兔，它們與牛羊爭(zhēng)牧草，啃樹(shù)皮，造成大批樹(shù)木死亡，破壞植被導(dǎo)致水土流失，專家計(jì)算，這些野兔每年至少造成1億美元的財(cái)產(chǎn)損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對(duì)澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。澳洲本來(lái)沒(méi)有兔子，1859年，一個(gè)叫托馬斯·奧斯汀的英國(guó)人來(lái)澳定居，帶來(lái)了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他代獵取樂(lè)。奧斯汀絕對(duì)沒(méi)有想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代達(dá)到6億只之多。（有條件的學(xué)校，教師可播放澳大利亞野兔成災(zāi)的錄像片。）學(xué)生討論：1、野兔種群增長(zhǎng)的原因有哪些？2、怎樣用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述野兔種群增長(zhǎng)的規(guī)律？3、如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)

7、量，用λ表示野兔種群數(shù)量每年的增長(zhǎng)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(shí)，野兔種群數(shù)量為多少？（說(shuō)明計(jì)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(zhǎng)相似的情況。小結(jié)：自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式。該種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型可表示為“J”型曲線，或數(shù)學(xué)公式：Nt＝N0λt如果自然界的生物種群都是以“J”型方式增長(zhǎng)，地球早就無(wú)法承受了。呈現(xiàn)高斯實(shí)驗(yàn)（有條件的學(xué)?？蓪⒏咚箤?shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)呈現(xiàn)出來(lái)）。提出討論題：1、你認(rèn)為高斯得出種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增

8、長(zhǎng)后，呈“S”型曲線的原因是什么？2、在高斯實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，如果要進(jìn)一步搞清是空間的限制，還是資源（食物）的限制，該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？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(qǐng)舉例說(shuō)明。學(xué)生思考：有哪些因素制約著種群數(shù)量的增長(zhǎng)？學(xué)生討論。學(xué)生討論教材中“思考與