1.2种群数量的变化教学设计2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

 

 

 

以发展学生的核心素养为出发点，遵循新课标的理念，设置“加拿大一枝黄花的防控”的问题式驱动项目，用本章节的基础知识解决生态保护、防止外来物种人侵等实际问题。在解决项目问题的过程中，促进学生能力、素养的全面提升。

本节以加拿大一枝黄花为情境，解决种群研究的核心问题：种群的数量变化规律。根据本节内容，确立本节教学内容的两大核心问题：加拿大一枝黄花刚引入我国时的种群数量是如何增长的、加拿大一枝黄花的种群数量最终会是怎样增长的。同时，探讨如何从种群数量变化规律的角度进行加拿大一枝黄花的防控。

在对种群数量增长规律建模的基础上，根据新课标注重实践的理念，进一步模拟种群数量增长的情况，理解“S”形增长曲线中K值的含义，进行探究培养液中酵母菌种群数量的变化。

1．教学内容分析

本节的核心问题是种群数量变化的“J”形和“S”形增长模型。课程标准中对本节的内容要求为：尝试建立数学模型解释种群的数量变动。本节的教学内容拆分为三个方面：一是构建种群数量变化的模型，理解“J”形和“S”形增长模型的前提条件和内涵；二是根据种群数量变化的模型，解释种群数量变动的几种情况；三是掌握两种科学方法-建立数学模型和抽样检测法（培养液中酵母菌种群数量的调查方法）。

本节课还关注探究实践。通过实践活动，深刻理解现实情况下的种群数量变化及影响K值的因素。为了达成以上探究目的，需要学生掌握实验数据的记录、实验结果的分析、实验结论的得出等基本技能。

2．学生分析

知识基础：学生已学习过种群的数量特征，掌握了数列通项公式、函数图像等数学知识，在进行探究实践之前，学生已经理解了“J”形和“S”形增长模型及其成立的前提条件、种群数量变化的类型及其原因。

 

思维方式：高二年级学生已经具备一定的数据收集、处理、分析能力和推理能力，具有了一定的概括和抽象的科学思维能力。通过上节课的学习，也已掌握了应用种群的数量特征来分析种群数量变化的思维模式。因此，学生有一定的能力构建种群数量的增长模型，能够分析种群数量变化的几种情况及其原因。

素养基础：通过学习种群数量增长模型的建立过程，学生已经掌握了分析种群数量变化的思维方式，对种群K值有了初步的理解，这些都为本节课探究实验的顺利进行奠定了基础。

1．尝试构建种群数量增长的模型，说出其成立条件，并分析模型内涵。

2．说出种群数量变化的几种情况，并尝试解释其中原因。

3．尝试应用种群的数量变化规律指导物种保护和外来物种防控等现实问题。

4．掌握调查培养液中酵母菌种群数量变化的实验原理、实验操作流程、实验结果记录、实验结论的得出等探究内容。

5．根据实验结果，分析培养液中酵母菌种群数量变化的情况和原因。

1．教学重点

（1）种群数量增长的模型；

（2）培养液中酵母菌种群数量调查的实验方法。

2．教学难点

（1）种群数量变化的类型及其原因；

（2）培养液中酵母菌种群数量变化的原因。

本节教学内容设计2个课时：

第1课时：种群数量的变化

第2课时：探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化

第1课时：种群数量的变化

I.课堂结构

II.实施过程

活动1：情境导学，引发思考。

教师：（展示加拿大一枝黄花的照片）通过上节课的学习，我们知道了如何调查加拿大一枝黄花的种群数量及判断变化趋势。但是其种群数量到底是怎样变化的？变化的具体规律是什么呢？

活动2：学习与理解数学建模的科学研究方法。

教师：为了研究加拿大一枝黄花的种群数量变化规律，我们先要学习一种科学研究方法：建立数学模型。

教师展示教材“问题探讨”，设问：

（1）请递推出第n代细菌数量的计算公式。

（2）请思考上述公式成立的前提条件。

（3）通过以上细菌种群数量的计算过程，体悟数学建模的过程，试说出数学建模的流程。

（4）数学建模中的数学形式有哪些？各自的优缺点是什么？

学生：（1）2”。

（2）食物充足、空间充裕、没有天敌等。

（3）观察对象、提出问题→提出假设→应用适当的数学形式进行表达（数学建模）→检验、修正。

 

（4）函数式／公式、曲线。函数式／公式，精确但不直观；曲线，直观但不精确。

活动3：构建加拿大一枝黄花种群数量增长的“J”形增长模型。

教师展示材料1：一株加拿大一枝黄花一个生长季可以产生2万多粒种子，三年就可成片。

教师：（1）加拿大一枝黄花刚开始引入我国时，其种群数量增加很快，试分析有利于其繁殖的条件。

（2）试分析引入初期，其种群数量是如何增长的。

（3）试写出一株加拿大一枝黄花按照上述模式增长的计算公式。

（4）请写出种群在上述条件（理想条件）下数量增长的一般公式。

学生：（1）空间充足、没有天敌、气候适宜等。

（2）按照指数级增长，类似于上述细菌数量的增长模式。

(3) ，N，为第n年的数量，t为年。

(4) ，为第n年的数量，N。为起始数量，λ为增长倍数。

活动4：构建加拿大一枝黄花种群数量增长的“S”形增长模型。

教师展示材料2：菟丝子可以寄生在加拿大一枝黄花上，抑制其有性生殖，降低其繁殖率。

材料3：锈菌目真菌和土壤真菌产生的毒素，能在5小时内使加拿大一枝黄花中毒，两天内能将它们杀灭。

教师：请思考：（1）现实环境中存在菟丝子、锈菌目真菌和土壤真菌等因素，加拿大一枝黄花种群的出生率、死亡率将会怎样变化？

（2）现实情况中，加拿大一枝黄花种群的数量最终将会怎样变化？

（3）现实情况中，加拿大一枝黄花种群的数量增长变化更符合什么模型（根据教材回答）？

（4）上述模型的最大数值被称为种群的什么？其含义是什么？此时，种群的出生率和死亡率的关系是怎样的？

（5）同一种群的K值是不是固定不变的？限制其大小的因素有哪些？

学生：（1）死亡率上升，出生率下降。

（2）刚开始数量增加，最后数量相对不变（菟丝子、锈菌目真菌、土壤真菌等环境前提条件相对不变）。

（3）“S”形增长。

（4）环境容纳量，又称为K值：一定的环境条件下所维持的种群最大数量。出生率等于死亡率。

（5）不是，食物、空间、天敌、气候等条件都会影响K值的大小。

活动5：全面考虑种群数量变化的各种情况。

教师：加拿大一枝黄花种群在引入的初期以及现实情况下分别表现为“J”形和“S”形增长。结合刚才讨论的食物、空间、天敌、气候等条件，请思考：种群的数量变化除了“增长”外，还会存在哪些情况呢？最常见的是哪种情况？

教师引导学生阅读教材，思考和回答上述问题。

学生：数量变化会存在减少、相对稳定、波动的情况。最常见的情况是波动。

活动6：拓展提升应用，结合本节理论，讨论如何保护濒危物种和防控外来物种。

教师：结合本节所学的内容，请思考如何保护我国濒危物种，如大熊猫；如何防控外来物种入侵，如加