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2019-2020年高中生物 第二節(jié) 種群的增長方式教學(xué)設(shè)計（四）課件 浙教版必修3 一、教學(xué)理念 科學(xué)是一個探究的過程，學(xué)生在生物學(xué)課程中的學(xué)習方式也應(yīng)該體現(xiàn)自然科學(xué)的這一特點。探究性學(xué)習指學(xué)生通過類似于科學(xué)家科學(xué)探究活動的方式獲取科學(xué)知識，并在這個過程中學(xué)會科學(xué)的方法和技能、科學(xué)的思維方式，形成科學(xué)觀點和科學(xué)精神。本節(jié)教學(xué)設(shè)計打破以往學(xué)生一貫接受結(jié)論性知識，而對于獲取知識的過程和方法知之甚少的情況，注重知識的形成過程，強調(diào)科學(xué)結(jié)論出現(xiàn)在探究試驗之后，讓學(xué)生通過觀察、質(zhì)疑、表達和交流等探究式活動，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，促進學(xué)生的全面發(fā)展。 二、學(xué)習任務(wù)分析 本節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是《生物(必修)穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》（浙江科學(xué)技術(shù)出版社）第4章第2節(jié)內(nèi)容（1課時復(fù)習課）。種群是生態(tài)學(xué)研究的一個重要層次，也是生態(tài)學(xué)的重要概念之一，同時也是學(xué)習群落和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)。本節(jié)教材是在對種群有了初步了解之后，介紹種群數(shù)量的增長方式。本節(jié)教材有助于學(xué)生認識生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系，了解數(shù)學(xué)方法在生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用并領(lǐng)悟系統(tǒng)分析的思想和方法；此外，還有助于強化學(xué)生的生態(tài)意識和環(huán)保意識。《生物課程標準》對本節(jié)課的基本要求是：嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動?；顒咏ㄗh：探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動態(tài)變化。根據(jù)此要求浙江省教學(xué)指導(dǎo)意見提出基本要求： 1.活動：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化。能概述數(shù)學(xué)建模的一般過程，能利用實驗結(jié)果建立酵母菌種群數(shù)量變化的生物數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。2.實驗設(shè)計：不同溫度對酵母種群增長的影響。能根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵阎獥l件，制定可行的研究計劃和設(shè)計可行的實驗方案。3.區(qū)別種群的指數(shù)增長和邏輯斯諦增長兩種方式，讀懂隱含在“J”形曲線和“S”形曲線中的信息。4.舉例說出環(huán)境容納量的概念。由于活動探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化學(xué)生已很好掌握，所以本節(jié)課以更復(fù)雜的鼠為例來構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，然后通過培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化來檢驗和修正模型。 三、學(xué)習者分析及學(xué)法設(shè)計 高三學(xué)生已經(jīng)具有一定的生物知識基礎(chǔ)、一定的觀察思維能力、邏輯推理能力及對實驗現(xiàn)象的分析能力，但對知識的聯(lián)系整合及拓展運用有待進一步提高和培養(yǎng)。因此，在教學(xué)過程中，教師除了注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進行自主探究，通過精心設(shè)置疑問，激發(fā)學(xué)生進行探究和學(xué)習的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的分析和理解能力，還注重學(xué)生對知識整體的理解和構(gòu)建知識的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及對知識的拓展提升。通過高二的學(xué)習，學(xué)生對種群及其特征已有了初步了解，由生活經(jīng)驗也熟悉環(huán)境中部分生態(tài)因素對生物的影響，這些都為探究種群數(shù)量變化的原因提供了基礎(chǔ)。學(xué)生已對運用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問題有了一定的認識，教學(xué)過程要引導(dǎo)學(xué)生對實驗獲取的數(shù)據(jù)進行分析并運用數(shù)學(xué)方法解決問題，建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。 根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習理論，學(xué)習是學(xué)生自己進行知識建構(gòu)的過程。因此在學(xué)法指導(dǎo)上采用提供觀察、思考的機會，充分調(diào)動學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，并讓學(xué)生用自己的語言進行歸納，從而對原有知識加深理解。本節(jié)內(nèi)容的理論性較強，因此教材安排通過我們熟悉的田鼠種群數(shù)量變化的例子進行探究，有了具體直觀的了解后再展開。教學(xué)內(nèi)容采取了力求通俗、多舉實例、聯(lián)系實際的處理方法，從而使這部分內(nèi)容更符合高中學(xué)生的認知水平。 四、教學(xué)目標 知識目標 1．描述種群數(shù)量的變化規(guī)律，說明其內(nèi)在原因； 2．闡明指數(shù)增長和邏輯斯諦增長的區(qū)別和聯(lián)系； 3．舉例說明環(huán)境容納量對種群增長的限制。 能力目標 1．嘗試建立數(shù)學(xué)模型解決生物學(xué)問題； 2．運用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化，分析生產(chǎn)生活中的實際問題。 情感態(tài)度與價值觀目標 1．體驗科學(xué)研究的方法和科學(xué)研究的艱辛；養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，形成自主、協(xié)作的精神，培養(yǎng)責任心； 2．關(guān)注人類活動對種群增長的影響，形成辨證的生態(tài)學(xué)觀點。 五、教學(xué)重點和難點 教學(xué)重點：種群的增長方式和環(huán)境容納量 教學(xué)難點：建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型并據(jù)此探究種群數(shù)量的變化。 六、教學(xué)方法和設(shè)計思路 根據(jù)教材特點、學(xué)習者的情況和教學(xué)目標，本節(jié)課所采取適合的教學(xué)策略和教學(xué)方法，目的是著力提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，更突出培養(yǎng)學(xué)生形成“自主、合作、探究”的學(xué)習方式和創(chuàng)新思維。在教師的引導(dǎo)下，從知識的發(fā)生過程入手，重視把凝結(jié)在教材中的科學(xué)活動充分展開，重視概念的產(chǎn)生、知識的形成及思維獲得過程，著重引導(dǎo)學(xué)生自己去探索、觀察、思考、分析、歸納、總結(jié)，使學(xué)生在一系列教學(xué)活動中去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的合作、探索精神，發(fā)展學(xué)生的思維能力。根據(jù)本節(jié)課的知識特點，設(shè)計以鼠為線索貫穿整節(jié)課。通過學(xué)生熟悉的生活材料鼠引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣；通過鼠災(zāi)引入數(shù)學(xué)方法來構(gòu)建指數(shù)增長的公式模型和曲線模型；通過分析問題→探究數(shù)學(xué)規(guī)律→解決實際問題→建構(gòu)數(shù)學(xué)模型（公式、曲線）→模型檢驗修正，思考數(shù)學(xué)公式、曲線的生物學(xué)意義。通過一農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)鼠的數(shù)量變化引出邏輯斯諦增長曲線，理解環(huán)境容納量。最后還是通過對鼠的治理學(xué)習種群增長曲線對生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。 七、教學(xué)過程設(shè)計 1．教學(xué)流程 創(chuàng)設(shè)情境、導(dǎo)入課題 （視頻：“湖南：洞庭湖區(qū)爆發(fā)鼠災(zāi)”） 動手操作、體驗過程 （復(fù)習指數(shù)增長曲線，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型） 合作探究、領(lǐng)悟知識 （復(fù)習邏輯斯諦增長曲線） 拓展應(yīng)用、鞏固知識 （通過鼠、大熊貓、魚、人口等種群實例分析） 小結(jié)全課、鞏固練習 （課堂鞏固習題） 先行組織者 （通過討論生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境條件的改變激活學(xué)生原有知識。） 2．教學(xué)過程 教學(xué)內(nèi)容 教師的組織和引導(dǎo) 學(xué)生活動 教學(xué)意圖 創(chuàng)設(shè)情境、引入課題 【展示】展示洞庭湖的人鼠大戰(zhàn)的視頻。 【提問】1、東方田鼠為什么突然大量增長？ 【講述】xx年，湖南洞庭湖鼠災(zāi)大爆發(fā)，原因是洞庭湖水位不斷上漲，東方田鼠原來棲息地被破壞，另洞庭湖地區(qū)的人民群眾有著的不良飲食習慣，那就是人們習慣吃蛇，大量地販運蛇，從而導(dǎo)致了老鼠天敵——蛇的數(shù)量大幅減少。 【提問】2、田鼠種群數(shù)量接下來如何變化？ 3、我們應(yīng)該如何防治？ 【過渡】鼠到底如何防治才是最有效的，接下來我們一起復(fù)習種群的增長方式后再來回答。 【板書】第二節(jié) 種群的增長方式 觀看視頻，學(xué)生思考，進行小組討論。 通過學(xué)生生活中熟悉的鼠例子引入課題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣；激活和檢測學(xué)生已有的知識貯備。 教學(xué)內(nèi)容 教師的組織和引導(dǎo) 學(xué)生活動 教學(xué)意圖 指數(shù)增長 【講述】經(jīng)研究田鼠的繁殖力很強，種群數(shù)量每天可增加2.3%。 【思考】理論上在洞庭湖區(qū)域，假設(shè)有100只田鼠，請問在接下來每過10天的數(shù)量將會是多少？并完成以下表格。 時間/d 10 20 30 40 50 田鼠數(shù)量/只 【講述】請大家根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出田鼠的增長曲線。（以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標。）（注：表格中的具體數(shù)據(jù)已算出。） 【講述】請同學(xué)在黑板上寫出一年后的該田鼠種群的數(shù)量。并以N0為起始數(shù)量， t為時間，Nt表示t天后該種群的數(shù)量，λ為平均增長， 寫出t天后該種群的數(shù)量。 【提問】請同學(xué)分析本例子中的N0、l分別是指什么？ 【講述】根據(jù)數(shù)學(xué)公式，請同學(xué)到黑板上畫出種群數(shù)量和增長率的變化曲線圖。并請在坐標圖上標上相關(guān)內(nèi)容。 【提問】剛才我們是采用什么方法來解決生物學(xué)問題？這個數(shù)學(xué)模型是怎么建立出來？所采用的方法是建立數(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。其基本步驟是：提出問題→作出假設(shè)→建構(gòu)數(shù)學(xué)模型（公式、曲線）→模型檢驗修正（注：留到后面得出） 【提問】通過這個圖我們清楚的得到指數(shù)增長曲線圖（“J”形曲線），請同學(xué)思考種群要呈指數(shù)增長應(yīng)具備什么條件和它的特點是什么？ 學(xué)生相互討論填寫表格，并根據(jù)表格數(shù)據(jù)寫出數(shù)學(xué)公式。 學(xué)生根據(jù)具體數(shù)據(jù)畫出曲線。 學(xué)生得出公式：指數(shù)函數(shù)（Nt=N0lt），并對N0、l作解釋。 學(xué)生在黑板上畫出曲線圖，并請同學(xué)評價。 建立數(shù)學(xué)模型 學(xué)生進行討論總結(jié)種群指數(shù)增長產(chǎn)生條件和增長特點。 使學(xué)生學(xué)會處理、分析數(shù)據(jù)的方法。 通過具體實例，加深對數(shù)學(xué)模型的理解，并用數(shù)學(xué)語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。明確“J”型種群增長的有因。 教學(xué)內(nèi)容 教師的組織和引導(dǎo) 學(xué)生活動 教學(xué)意圖 指數(shù)增長 【提問】我們剛才采用建交數(shù)學(xué)模型的方法解決洞庭湖的鼠大量增長的問題，請問這個模型是否正確？我們應(yīng)如何檢驗修正？ 【講述】采用實驗來檢驗修正，高二時我們做過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化。 學(xué)生分組討論，并進行小結(jié)。 通過回憶培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化這個實驗，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力和嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 邏輯斯諦增長 【過渡】這個“J” 增長能一直持續(xù)下去嗎？假設(shè)洞庭湖田鼠若繼續(xù)持續(xù)增長下去，會出現(xiàn) 什么問題？種群數(shù)量將怎么變化？ 【提問】請同學(xué)到黑板上畫出種群數(shù)量變化曲線圖。并請同學(xué)對此曲線圖進行評價和分析。 【過渡】此曲線呈“S”型，稱“S”型增長曲線，即邏輯斯諦增長曲線。 【提問】請同學(xué)觀察思考種群邏輯斯諦增長的產(chǎn)生原因和增長特點。 【提問】請同學(xué)根據(jù)種群邏輯斯諦增長的增長特點畫出其增長速率曲線。 【提問】K值是環(huán)境容納量，是指在長時期內(nèi)環(huán)境所能維持的種群最大數(shù)量。是種群在該環(huán)境中的穩(wěn)定平衡密度。請問其在自然界中，種群數(shù)量是否總能穩(wěn)定在K值？為什么？ 【過渡】根據(jù)我們復(fù)習的種群兩種增長方式，接下來我們可利用此模型解決很多的生物學(xué)問題？ 【展示】鼠是繁殖力很強的有害動物,考慮應(yīng)當采取什么措施來控制田鼠的數(shù)量？這些措施實際上是在影響種群增長模型的什么參數(shù)? 【展示】請根據(jù)種群數(shù)量增長的相關(guān)知識，分析大熊貓 種群數(shù)量銳減的原因，對瀕危動物如大熊貓應(yīng) 采取什么保護措施？ 【展示】如果你是漁場主，你怎么讓自己的漁場獲得最大的收益，實現(xiàn)漁場的可持續(xù)發(fā)展？ 【展示】我國自1393－1990年以來人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下，以上人口增長曲線符合哪種類型？ 按照此曲線發(fā)展下去將會出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國人口的現(xiàn)狀應(yīng)當采取什么措施？ 學(xué)生分組討論回答。 生活資源和空間有限、天敵增多 學(xué)生相互討論得到曲線。 學(xué)生總結(jié)種群邏輯斯諦增長的產(chǎn)生條件和增長特點。 學(xué)生相互討論回答。 學(xué)生對幾個常見類型的生物種群進行討論分析。 通過具體的實例引入“S”型曲線。 通過學(xué)生相互討論分析， 培養(yǎng)學(xué)生合作能力，學(xué)會從材料中獲取信息能力。 能應(yīng)用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化，分析生產(chǎn)生活中的實際問題。 樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。 鞏固練習，強化新知 【展示】多媒體展示練習，評價學(xué)生的學(xué)習結(jié)果。 （1）編寫有吸引力的鞏固知識題 （2）編寫有思維力度的促進能力發(fā)展題 （3）編寫滲透情感又體現(xiàn)能力培養(yǎng)方面題 學(xué)生做練習 通過對學(xué)生練習結(jié)果的評價，了解學(xué)生對知識的掌握程度。 小結(jié)全課，交流評價 請同學(xué)對本節(jié)課進行總結(jié)，根據(jù)同學(xué)總結(jié)的情況作一定的補充，并強調(diào)本節(jié)課的重點內(nèi)容。 思考：通過本節(jié)課的學(xué)習你有什么收獲，并談?wù)勀愕捏w會。 采用概念圖總結(jié)全課。 最后進行賞識性的評價。 對知識點進行總結(jié)，對本節(jié)內(nèi)容進行反思和相互交流評價。 通過小結(jié)和思考可以知道是否達到教學(xué)目標。進行賞識性的評價是對學(xué)生活動的總結(jié)和升華，促進學(xué)生知識、能力、情感態(tài)度價值觀得到良好的發(fā)展。 八 板書設(shè)計（略）