種羣數量的變化教學設計

作為一位傑出的教職工，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，它的功能在於運用系統方法設計教學過程，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羣數量的變化教學設計，希望對大家有所幫助。

一、教學設計思想

在課堂教學中，要培養學生的主體意識，發展學生的主體能力，塑造學生的主體個性，使學生的主體性得到充分的發展。本節課通過具體的實例、大量問題情境的設置，讓學生利用所學的數學等知識分析、歸納總結，自己得出結論，為學生髮揮其主體性提供儘可能多的機會，充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性，促進學生主體性的發展和科學素養的提高。

二、教材分析

種羣數量的變化一節是新課程標準教材人教版生物必修3第四章第2節的內容。

1.本節課可分為三部分：第一部分是建構種羣增長模型的方法。正文結合問題探討中的實例，引導學生分析建構數學模型的方法，並嘗試進行模型形式的轉換;第二部分是種羣數量的變化情況，包括種羣增長的j型曲線、種羣增長的s型曲線、種羣數量的波動和下降。教材以問題串的形式揭示了這四種情況之間的內在聯繫。第三部分是 探究培養液中酵母菌種羣數量的變化。由於這項探究所需的時間較長，安排在第二課時完成。

2.建立數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。因此，教材將如何建構數學模型放在突出的位置。本節內容還十分重視聯繫社會實際，應對學生進行情感態度價值觀教育。

三、教學目標

1.知識與技能

(1)通過探究細菌種羣數量變化，嘗試建構種羣增長的數學模型。

(2)掌握用數學模型解釋種羣數量的變化。

(3)瞭解種羣數量變化的影響因素及意義。

2.情感態度與價值觀方面

通過聯繫生產、生活等實際，激發學生學習生物學的興趣和動機，養成學生關心生態科學的發展、關心社會生活的意識。

四、教學重點、難點

1.教學重點

嘗試建構種羣增長的數學模型，並據此解釋種羣數量的變化。

2.教學難點

建構種羣增長的數學模型。

五、教學方法

1、通過多媒體手段展示細菌的繁殖的動態過程，讓學生進行動態想象，培養學生抽象思維的能力。

2、通過引導學生閲讀分析資料建立種羣增長的數學模型，培養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型曲線區別和聯繫，培養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

學生基於已有的數學知識進行演算。

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。假如現有一種細菌，在適宜的温度、濕度等環境下，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後，由一個細菌分裂產生的後代數量是多少？3.n代細菌數量是多少？

通過創設具體的情境，讓學生感受活生生的生命現象。認識細菌種羣數量增長的數學規律。

學生討論，充分陳述自己的觀點。

提出問題，組織討論：1.對細菌種羣數量增長而言，在什麼情況下2n公式成立？2.這個公式揭示了細菌種羣數量增長的什麼規律？3.在學過的生物學內容中，還有哪些生物學問題可以用數學語言來表示。提示：數學工具在生物學研究中的作用越來越突出。

用數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象和規律可以用數學語言來表示。

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後代在不同時間的數量，並填寫教材中的表格，然後畫出細菌的種羣數量增長曲線。提示：這是在理想條件下對細菌種羣數量的推測。引導學生討論，同數學公式相比，曲線圖表示的模型有什麼侷限性？

認識種羣數量增長模型的另一種表現形式。

小結：在描述、解釋和預測種羣數量的變化時，常常需要建立數學模型。數學模型的表現形式可以為公式、圖表等。

學生討論建立培養液中酵母菌種羣數量的數學模型的方案：程序和方法。

提出問題，組織討論：如何建立培養液中酵母菌種羣數量的數學模型，我們應該怎麼做？

結合本節的探究實驗，認識建立種羣增長模型的程序和方法。

學生討論：1.野兔種羣增長的原因有哪些？2.怎樣用數學語言來描述野兔種羣增長的規律？3.如果用n0表示野兔種羣的起始數量，用表示野兔種羣數量每年的增長倍數，用nt表示t年後野兔種羣的數量，那麼，nt為多少？4.根據上述素材，估算1869年時，野兔種羣數量為多少？（説明計算方法）5.列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種羣數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羣的數量變化，在自然界中種羣的數量變化情況如何？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着6億隻野兔，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。兔羣繁殖之快，數量之多足以對澳洲的生態平衡產生威脅。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，放養在他的莊園裏，供他打獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到，一個世紀之後，這24只野兔的後代達到6億隻之多。（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，加深對數學模型的理解，並用數學語言解釋種羣數量增長的規律。明確j型種羣增長的原因。

小結：自然界確有類似細菌在理想條件下種羣數量增長的形式。該種羣數量增長的數學模型可表示為j型曲線，或數學公式：nt=not

學生思考：有哪些因素制約着種羣數量的增長？學生討論。

如果自然界的生物種羣都是以j型方式增長，地球早就無法承受了。呈現高斯實驗（有條件的學校可將高斯實驗用計算機模擬技術呈現出來）。提出討論題：1.你認為高斯得出種羣經過一定時間的增長後，呈s型曲線的原因是什麼？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值的前提條件在環境條件不受破壞的情況下？請舉例説明。

從資源和空間上思考種羣增長問題。用生物學語言解釋s型曲線（數學模型）。培養實驗設計能力。

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，種羣數量增長會趨於穩定，呈s型曲線。在環境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種羣最大數量稱為環境容納量──k值。

理解k值，並解釋和説明實際問題。

學生討論教材中東亞飛蝗種羣數量的波動。討論影響種羣數量波動的因素。

提出問題：在自然界中，種羣數量是否總能穩定在k值？為什麼？

從多因素思考種羣數量的變化？

總結：從具體的生物現象與規律建立抽象的數學模型，又用抽象的數學模型來解釋具體的生物學現象與規律，這是學習本節的要旨。

把握學習方法要旨。

種羣數量的變化知識點歸納

(一)種羣數量的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：種羣數量每年以一定的倍數增大。3、數學模型：指數函數型。

(二)種羣增長的S型曲線

1、原因：自然環境條件是有限的，如資源、空間、天敵等的制約。

2、特點：種羣達到環境條件所能允許的最大值環境容納量(即K值)後有時停止增長，有時在K值上下波動。

二、影響種羣數量變化的因素：(一)內因

1、起始種羣個體數量。

2、導致種羣數量增加的因素：出生率和遷入率。

3、導致種羣數量減少的因素：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、養殖業發展，砍伐森林，獵捕動物、環境污染等。

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

前提條件環境資源無限環境資源有限

種羣增長率保持穩定隨種羣密度上升而下降

K值的有無無K值有K值

曲線形成

的原因無種內鬥爭，

缺少天敵種內鬥爭加劇，

天敵數量增多

(三)聯繫：兩種增長曲線的差異主要是因環境阻力大小不同，對種羣增長的影響不同。因而有：J型曲線因環境阻力增大而成S型曲線。

四、種羣數量變化規律在生產中的應用

(一)對於瀕危動植物而言，由於環境污染、人類破壞等，造成環境對於此種生物的K值變小，通過建立自然保護區等措施提高環境容納量，是保護這些生物的根本措施。

(二)在S型曲線中，種羣數量達到環境容納量的一半(K/2)時，種羣增長速率最大，資源再生能力最強。因此，在野生生物資源合理開發利用方面，要保證捕撈或利用後，生物種羣數量不得低於K/2，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種羣的高速增長。