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《种群数量的变化》教学设计
江汉油田教育集团 油田高级中学 郭健
一、教材分析
自然界中的种群，数量不是固定不变的，而是会在外界各种环境因素的影响下发生各种变化。在“第2节 种群数量的变化”中，通过实例来说明如何建构种群增长模型。详细讨论了种群增长的两种方式，在理想环境中，种群增长呈“J”型曲线；在环境资源有限的情况下，种群增长呈“S”型曲线。种群增长的两种曲线各有产生的条件和特点，还可以通过建构的数学模型来解释种群数量的增长，这是本节教学的重点。种群数量变化除了增长以外，还存在波动、下降等其他形式。最后文中分析了影响种群数量变化的各种因素，特别指出了人类对种群数量变化的重要影响。在教学过程中要注意进行人文主义教育。
二、教学目标
知识目标：说明建构种群增长模型的方法。
能力目标：1、通过讨论细菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。
2、用数学模型解释种群数量的变化。
情感态度价值观：关注人类活动对种群数量变化的影响。
三、教学重难点
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。
教学难点：建构种群增长的数学模型。
四、教学方法：讨论法、探究法
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
教学意图
课堂引入
关注种群数量的变化
PPT展示全国第六次人口普查，神农架地区金丝猴种群调查
引入种群数量变化
识别人口普查标志
从学生近期熟悉的问题入手，引入新课内容
细菌种群数量增长数学模型的建构
从受污染的针头引入细菌种群增长模型的建构过程（播放细菌分裂动画）
提问：细菌数目的增多是通过什么生理活动来实现的？
细菌的繁殖是一种分裂生殖，有研究表明有的细菌大约每20min繁殖一代。
那么我们现在就以这样一种细菌作为观察和研究的对象

学生思考并回答
繁殖

通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象。

细菌特定种群增长模型的构建

教师巡班，与学生讨论，并给予适当的指导（主要是画曲线，需要一定的数学功底）

倾听学生汇报，点评

简单介绍曲线图和方程式的优点
学习目标一：建构理想条件下细菌种群增长模型。
探究一：
1、1个细菌，如果在营养和生存空间等条件都适宜的情况下，以每20分钟繁殖一代计算，会增殖为多少？请完成学案上的表格。
2、如果我们用N表示细菌数量，n表示细菌繁殖的代数，请尝试写出细菌种群增长的公式。
3、利用表格中的数据，以繁殖代数为横轴，细菌数量为纵轴，尝试画出细菌种群增长的曲线。

学生讨论，由小组代表在黑板上展示，并作出简要说明。

学生基于已有的数学知识进行演算。
绘图，并从中认识细菌种群数量增长的数学规律。
一般种群增长实例

那么在自然条件下能否找到类似于细菌种群增长的例子呢？
学生观看PPT
澳大利亚野兔
美国环颈雉
判断其增长曲线是否符合细菌种群增长曲线
判断其公式是否能用细菌种群增长公式代替

质疑上一环节中得到的细菌种群增长数学模型
一般种群增长模型构建
那么我们能不能将细菌种群增长的公式推导成能够反映普遍种群，类似于细菌种群增长的公式的数学公式呢？

倾听学生汇报，点评

学习目标二：构建种群“J”型增长的数学模型
探究二：
1、如果种群的起始数量不是1个，而是No
如果每经历一个繁殖期后，子代种群数量是原来的λ倍.
如果繁殖一代的时间是确定的，繁殖代数用t代替n
学生讨论，学生代表汇报成果

构建适用于普遍种群增长的数学公式
数学模型构建的一般方法
实际上，我们刚才所做的是对已经构建的数学模型进行检验与修正。有条件的话，我们还要亲自去观察实验，来证实我们得到的数学模型是可靠的。建构数学模型对于我们总结规律，认识事物本质有着非常重要的作用，很多伟大的科学家都是建构数学模型的大师，比如孟德尔，牛顿，爱因斯坦，很高兴各位同学已经具备了成为伟大科学家的潜质。带领学生小结J型曲线，以及条件。

让学生认识数学模型构建的基本过程，熟悉并掌握这种技能。鼓励学生在未来有更多的发现。
种群
S型增长
向学生介绍中国人口和世界人口数量的变化，质疑人口能否按J型增长持续下去？
有没有实例来证明呢？
高斯实验，呈现数据，曲线。

倾听学生汇报，点评

探究三：地球的人口能否一直按“J”型曲线发展下去？做出你的判断，并谈一谈你的理由。
学生讨论后，由学生代表发言汇报

学习目标三：种群增长的“S”型曲线
如何理解K值，S型曲线不同于J型曲线出现K值的原因是什么？
K值的定义是什么？哪些因素可以影响到K值的大小？

学生讨论后，由学生代表发言汇报

以人口不能无限增长为切入点，引导学生从理想条件走向有限条件种群数量的变化。
种群数量的波动与下降

种群数量达到K值后，一定在K值左右保持稳定吗？

呈现蝗虫，鲸鱼实例
教师解说

倾听学生汇报，点评

观看蝗虫数量波动、鲸鱼数量下降（日本残忍捕杀鲸鱼录像）
学生阅读课本，分析蝗虫数量波动，鲸鱼种群数量下降的原因，由学生代表汇报讨论成果

气候、食物、天敌、传染病、人为因素。

血腥的捕杀鲸鱼画面冲击学生，让学生认识到自然界中影响种群变化的因素很多，但是人类活动对自然界种群的影响越来越明显。
课堂反馈
对比J型曲线和S型曲线的异同。

以曲线的形式总结种群变化的多种形式和发生变化的原因

由学生完成小结，并汇报。
总结课堂知识，完成对知识的梳理
研究种群数量变化的意义

教师对学生回答给予肯定，并逐一点评。
学生活动1：对家鼠等有害生物的防治，有哪些措施，哪些措施可以长期控制鼠的数量？
学生分组讨论，汇报，（3分钟）（板书：意义）
学生活动2：白头叶猴的保护

寻求共识，科学保护野生动物

结束
作为一名高中生，我们又能为自然保护做些什么？

板书设计：
种群数量的变化
一、 方法（数学模型构建） 二、种群增长模型
观察对象 “J”型：Nt=N0×λt 理想

提出假设 “S”型：K值（环境容纳量）有限

数学表达 三、波动、下降

检验修正 四、意义