1.2种群的数量变化导学案-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学导学案聚焦“种群的数量变化”，通过细菌繁殖实例设问引导学生推导数量公式，回顾模型概念，构建数学模型方法，衔接初中种群知识与高中J型、S型增长模型应用，搭建学习支架。 特色在于分层学情分析，针对不同班级抽象模型理解或迁移应用难点，结合高考考点设计酵母菌实验等探究活动，以问题链引导科学思维，强化模型构建与实证探究，提升生命观念与社会责任，习题关联高考原题巩固应用。

牛剑高中生物导学案 课 题 1.2种群的数量变化 课型 新授课 主备人 黄金清 日期 12.12-12.15 1.学生情况分析 高二学生在初中阶段已初步接触过生态学的基本概念，对种群有一定的了解，但对种群数量变化的模型了解较少，对这些模型如何反映种群动态的理解还不够深入。学生已掌握的相关知识包括：种群的基本概念、生态系统的组成和基本能量流动规律等。教学中的难点在于：一是学生对数学模型的理解和应用能力有限，可能难以准确把握"J"型增长和"S"型增长的模型假设和数学表达式；二是学生可能难以将抽象的模型与实际的生态现象建立联系；三是对环境容纳量(K值)概念的准确理解可能有一定挑战。教学设计需要通过具体案例、图表分析和探究活动，帮助学生逐步深入理解种群数量变化的规律，并培养其数据分析和科学思维能力。 2.教材内容分析 本节内容主要介绍了种群数量变化的模型，包括“J”形增长和“S”形增长。通过具体的实例和图表，帮助学生理解这些模型的建立方法和意义。教材通过细菌的繁殖、野兔的入侵等例子，展示了种群数量变化的不同模式，强调了资源和空间对种群增长的限制作用。本节内容不仅有助于学生建立生态学的基本概念，还能培养学生的科学探究能力和数据分析能力。 3.与高考的关联考点 核心围绕“种群数量变化的数学模型”展开，高考主要考查以下4类考点，覆盖理解、应用、实验探究等能力层级： 1. ​种群数量变化的数学模型构建（核心基础）​​ ​J型增长曲线​：适用条件（理想环境：食物充足、空间充裕、气候适宜、无天敌）、公式（Nt​=N0​λt，λ为增长倍数）、曲线特点（指数增长，增长率恒定）。 ​S型增长曲线​：适用条件（现实环境：资源有限、空间有限、存在天敌）、K值（环境容纳量，种群数量稳定时的上限）、曲线特点（增长速率先增后减，在K/2时增长速率最大）、KK−N​保护对策（如大熊猫保护需提高K，渔业捕捞需在K/2以上以保证可持续）。 2. ​影响种群数量变化的因素​ ​非生物因素​：气候（如极端温度导致种群数量下降）、食物（如草原蝗灾与降水导致的植被变化）、水等。 ​生物因素​：种内竞争（种群密度过高时个体间争夺资源）、种间关系（捕食：如狼与鹿的数量动态平衡；寄生：如寄生虫导致宿主死亡率上升；竞争：如两种草履虫竞争资源时一方被淘汰）。 3. ​种群数量的波动与稳定​ ​波动类型​：不规则波动（如气候异常导致的小型动物种群）、周期性波动（如旅鼠与北极狐的3-4年周期）；多数种群呈“波动中相对稳定”，受负反馈调节（如捕食者与被捕食者数量相互制约）。 4. ​实验探究：培养液中酵母菌种群数量的变化​ ​实验原理​：抽样检测法（血细胞计数板计数）、酵母菌生长曲线（接种后先适应期，再对数期/J型增长，后因营养耗尽、代谢废物积累进入稳定期/S型增长，最后衰退期）。 ​关键操作​：取样前振荡试管（使酵母菌分布均匀）、计数规则（计方格内及相邻两边及其顶角的菌体）、结果分析（绘制曲线并解释各阶段原因）。 4.高考原题链接 例题1（2023·全国甲卷·选择题）：某研究小组在调查某种群的数量变化时，计算了当年种群数量与前一年种群数量的比值（λ），并绘制了如下图曲线。下列叙述正确的是（ ） A. 0~a年间，种群数量不变 B. a~b年间，种群数量持续下降 C. b~c年间，种群数量持续上升 D. c~d年间，种群数量持续上升 【解析】 此题考查对λ值的理解。当λ>1时，种群数量上升；λ=1时，种群数量稳定；λ<1时，种群数量下降。根据曲线判断，正确答案为C。这是将数学模型（λ）与种群动态直接关联的典型考法。 例题2（2022年全国甲卷·T31）（种群数量变化与生态保护）​​ ​题目：某牧场为恢复草原生态系统，对退化草地采取封育和补播措施，监测不同年份羊草（优势牧草）的种群密度变化，结果如图（略，类似S型增长）。回答下列问题： （1）封育初期羊草种群数量增长近似____型曲线，原因是____。 （2）补播豆科植物可提高羊草种群的K值，原因是豆科植物与根瘤菌共生，能____（答出2点即可），改善土壤肥力。 （3）为持续利用草地，放牧量应控制在羊草种群（填“K”或“K/2”）以内，理由是____。 ​答案：（1）J；封育初期草地资源丰富、空间充裕、无天敌（理想环境）；（2）固氮增加土壤氮含量、提供有机物分解后的无机盐；（3）K/2；此时种群增长速率最大，可实现可持续放牧。 例题3（2021年广东卷·T18）（酵母菌种群数量实验）​​ ​题目​：探究不同浓度葡萄糖溶液对酵母菌种群数量变化的影响，实验结果如下表（单位：×10⁶个/mL）： 时间/h 葡萄糖浓度（%） 0 2 4 6 8 0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.8 1.2 2.5 4.0 4.0 2 1.0 2.0 4.5 8.0 8.0 （1）实验中需用____法对酵母菌计数，制片时应先，再盖盖玻片。 （2）0%葡萄糖组酵母菌数量保持稳定，原因是____。 （3）2%葡萄糖组在6h后数量不再增加，可能的限制因素是____（答出2点即可）。 ​答案​：（1）抽样检测；将培养液滴于载玻片边缘，让培养液自行渗入；（2）无碳源，酵母菌无法进行有氧呼吸大量繁殖，且代谢废物积累抑制生长；（3）营养物质消耗、代谢废物（如酒精）积累、空间有限。 3. ​2020年全国Ⅰ卷·T31（种群数量波动与种间关系）​​ ​题目：某湖泊中某种鱼类的种群数量在连续10年监测中呈周期性波动，研究发现其数量变化与浮游动物的捕食有关。回答下列问题： （1）该鱼类种群数量波动的直接原因是____。 （2）若浮游动物数量减少，该鱼类种群的环境容纳量会（填“升高”“降低”或“不变”），原因是____。 ​答案​：（1）出生率和死亡率、迁入率和迁出率的变动；（2）降低；浮游动物减少导致鱼类食物来源减少，生存环境压力增大，K值下降。 5.个性化学情点 6班和8班：对抽象数学模型（如J/S型曲线公式、增长率与增长速率区分）理解困难，易混淆“增长倍数λ”与“增长率（λ−1）”；实验操作中易忽略细节（如血细胞计数板计数规则、取样前振荡试管的目的）。常认为“种群数量达到K值时不再变化”（实际为波动）；将“J型增长”等同于“所有种群的增长方式”（忽略理想条件限制）。 15班：能熟练记忆基础模型，但缺乏对“模型迁移应用”的深度思考（如结合生态工程实例分析K值的调控）；实验设计中难以控制变量或分析误差来源（如“探究温度对酵母菌种群数量的影响”时忽略pH等无关变量的控制）。需提升“用数学模型解释生物学现象”的能力（如根据种群增长曲线预测濒危物种保护措施）；关注“种群数量变化与群落、生态系统的联系”（如捕食者对被捕食者种群稳定性的作用）。 6.教学重难点 1.建构种群增长模型的方法。 2.种群的“J”形增长和“S”形增长。 7.教学活动设计 教师活动 学生活动 我们手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过二分裂繁殖一代。思考和讨论： 【问题探讨】 1. 第n代细茵数量的计算公式是什么？ 2. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 3. 在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？ 【回顾与思考】 引导学生回顾高中生物中学习过哪些模型？归纳模型概念，总结模型类型。 介绍数学模型的类型，引导学生联系实践，加深对数学模型的理解。 提出问题“怎样用数学模型解决生物学问题呢”引物下一环节。 【设问】 同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？建立种群增长模型的意义？ 一、建构种群增长模型的方法 【引导分析】通过细菌繁殖的例子，讲解建立种群增长模型的步骤：研究对象、提出问题、合理假设、数学表达、检验修正。 【过渡】在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？ 二、种群数量的“J”形增长 【思考讨论】 1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 2. 种群出现这种增长的原因是什么？ 3. 这种种群增长的趋势能不能一直持 续下去？为什么？ 【引导分析】“J”形增长的模型假设和表达式、了解“J”形增长的特点和条件。 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 【设问】增长率和增长速率有什么区别？ 【设问】如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗? 3、 种群数量的“S”形增长 【设疑】种群“J”形和“S”形增长曲线之间主要差异是？ 【引导分析】种群数量的“S”形增长曲线分析 【过渡】对于同一个种群来说K值是不是恒定不变的？ 【设疑】K值与K/2值在实践中有什么应用？ 阅读相关内容，思考讨论并回答有关问题。 阅读教材，回答问题，明确“J”形增长的模型假设和表达式，了解“J”形增长的特点和条件。 阅读教材，明确三、种群数量的“S”形增长的形成原因、适用对象等知识点。 阅读教材，联系生活实践，讨论K值与K/2值在实践中的应用 8.学习过程评价 学习《种群的数量变化》时，学生通过构建J型与S型增长模型，展现出将数学思维融入生物学分析的潜力。课堂观察发现，多数学生能结合“细菌分裂实验”“鱼塘合理捕捞”等实例，准确描述J型曲线的指数增长特征（Nt​=N0​λt）及S型曲线的环境阻力，但在辨析“增长率（λ−1）”与“增长速率（曲线斜率）”时，约30%学生仍混淆二者变化趋势。小组讨论“大熊猫保护需提高K值还是迁入K/2区域”时，学生少有人能关联S型曲线提出策略。实验模拟“酵母菌种群数量变化”中，学生在使用血细胞计数板计数的方法不能很好掌握，对“抽样随机性”理解不足。 后续需增设“增长率-增长速率”动态图示对比练习，结合“外来物种入侵”案例强化模型迁移，并通过实验复盘视频纠正操作偏差，切实提升学生运用种群动态原理解决生态问题的实证能力。 9.板书设计 第2节 种群数量的变化 第1课时 1、 构建种群增长模型的方法 2、 种群的“J”形增长 三、种群的“S”形增长 10.作业与检测 优化方案课后达标检测练习题 11.反思与改进 本节课基本达了课程标准为指导的教学目标，体现了以学生为主体，教师为主导的探究型教学思想，收到了良好的教学效果。教学过程中，始终坚持以问题为导向，采用讲练结合的教学方法，利用多媒体展示图片引导学生进一步的思考，让知识更加具有完整性，讲完每一个知识点后紧跟练习，能够加深学生对知识的理解和应用，并及时给予答案反馈，使学生内心具有成就感，从而对生物学知识产生更浓厚的兴趣与期待。 学科网（北京）股份有限公司 $