1.1种群特征及其影响因素教学设计-2026-2027学年高二上学期生物沪科版选择性必修2

教学设计 课程基本信息 学科 生物学 年级 高二 学期 春季 课题 种群特征及其影响因素（第一课时） 教材分析 沪科版选择性必修2第1节分2个目，第1目为“用数量化指标描述种群特征”，第2目为“环境因子影响种群特征”。本节内容为2课时，其中第1目为1课时，第2目为1课时。 本节课是第1课时，对应1个次位概念：“2.1.1种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征”，聚焦重要概念：“2.1 不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落”，支撑课标大概念：“生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”。 教材围绕种群如何维持个体数量的相对稳定展开。首先通过课前活动，帮助学生充分理解种群的本质。接着，教材通过呈现大量动、植物种群数量特征的案例以及我国人口不同年龄和不同性别的图文资料，帮助学生以数量化指标描述种群具有种群密度、出生率和死亡率、年龄结构、性别比例等特征。一方面，帮助学生认识种群与个体的区别和联系，理解种群作为一个整体不间断地存在和延续着，丰富学生对生命系统的认识，提升生命的系统观；另一方面，引导学生理解一个物种种群数量的维持是一个动态平衡，形成生态系统的稳态与平衡观。同时教材广角镜介绍了估测种群密度的几种常用的生态学方法，如样方法、标志重捕法和样线法，鼓励教师带领学生在校园直观地体验植物种群密度调查的研究方法，加深学生对生态学研究方法的理解，培养学生运用生态学原理解决实际问题的能力。 学情分析 本节课的授课对象为高二年级学生，学生总体的认知能力水平较高一年级相比高了一个层次。学生已在必修1《分子与细胞》的学习中从细胞水平认识了生命的物质基础、结构基础及生命活动的规律；在必修2《遗传与进化》中从基因水平认识了生命的发生、发展及其原理和规律，在第4章“生物的进化”中学习了“种群”的相关知识，具备了运用生物学知识进行问题讨论和材料分析的能力；在选择性必修1《稳态与调节》中从个体水平认识了生物与环境间的相互作用、机体维持稳态的调节机制，具备了使用模型表述生理指标的能力。在此基础上，学生迁移应用稳态与平衡的生物学观念，从微观、个体水平转到宏观、群体水平上来，认识生物与生物、生物与非生命环境之间的相互关系，以此来探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。本节课以上海人口等为例，通过问题讨论、材料分析和模型构建等，激发学生的科学思维，在注重学习经历的同时促进生命观念的培养和科学思维的发展。 设计思路 基于以上分析，本节课的设计思路是：用数量化指标描述种群特征 种群密度的定义和表示方法 种群的数量特征及相互关系 总结与应用 课前，学生自主复习必修2第4章第2节“生物进化理论在不断发展”，重点对“种群”相关知识进行回顾和总结。课上，以上海人口数量变化为主线，通过数据分析，提出种群密度的定义和表示方法。在此基础上，通过案例的分析讨论，逐步构建种群数量特征间的关系模型，并迁移、运用建构的关系模型，解释生活中的生物学现象，针对真实的生物学问题提出相关措施，培养学生概念和方法迁移的认知策略。 教学目标 通过对案例的分析讨论，举例说明种群的数量特征，归纳、构建种群数量特征间的关系，指导和解决实际的生物学问题。 教学重难点 教学重点 1.分析具体的生物种群，列举生物种群的基本特征。 2.利用种群的数量特征，解释生活中的生物学现象、解决实际的生物学问题。 教学难点 归纳、构建种群数量特征间的关系。 教学过程 教学环节 教师行为 学生行为 教学说明 导入 展示材料1： 简单介绍自1953年首次全国人口普查至2020年第七次全国人口普查期间，上海老年人口数量的变化情况。 提出上海市出台“行动方案”以积极应对人口老龄化的挑战。 展示材料2： 提出在人口普查中，不仅涉及到对老龄人口的详细研究，城市各区县人口数量的调查也是其中的一个关键方面。 了解人口普查涉及多个方面，如对老年常住人口的统计分析、城市各区县人口数量的调查分析等。 从人口普查的真实数据出发，学生能直观感受到人口普查的意义和价值，为后续种群数量特征的学习奠定基础。 种群密度的定义和表示方法 【学习任务一】 展示案例： 普陀区和杨浦区面积与常住人口数量 面积 常住人口数量 普陀区 55.53km² 1239800人 杨浦区 60.61km² 1242548人 提出问题： 1. 比较普陀区和杨浦区常住人口数量。 2. 计算并比较普陀区与杨浦区单位面积（km2）内的人口数量。 知识梳理： 引导学生回答上述问题，在此基础上提出种群密度的定义和表示方法等。 根据情境内容，通过数据比较，得出普陀区常住人口数量少于杨浦区；通过数据计算，得出普陀区单位面积的常住人口数量大于杨浦区。 通过真实情境，认识种群密度，培养分析、比较等科学思维能力。 种群的数量特征及相互关系 【学习任务二】 展示案例1：2022年上海市国民经济和社会发展统计公报表明，至年末，全市常住人口为2475.89万人。全年常住人口出生10.8万人，出生率为4.35‰；死亡14.8万人，死亡率为5.96‰。 提出问题：请据此推测未来几年上海常住人口的发展趋势。 评价指导：对学生的回答进行补充，提出用出生率和死亡率可以估计种群的生存现状和发展趋势。 展示案例2： 上海市常住人口2022和2023年出生率、死亡率、自然增长率和人口数量 *自然增长率 = 出生率 - 死亡率 提出问题：结合已学知识，分析表中数据，你发现了什么问题？可能的原因是什么？ 评价指导：在学生回答的基础上，强调种群密度受出生率、死亡率、迁入率和迁出率的综合影响。 【模型构建】 提出要求：构建出生率和死亡率、迁入率和迁出率与种群密度的关系模型。 展示模型：展示学生构建的模型。 评价指导：对学生构建的模型进行评价和总结。 展示案例3： 展示材料：震旦鸦雀是我国特有的珍稀鸟种，主要栖息于河流、江边、湖泊沼泽芦丛和河口沙洲及沿海滩涂芦苇丛中，主要食物是芦苇的各种害虫。 提出问题：请结合构建的关系模型，查阅相关资料，提出增加震旦鸦雀种群数量的方法。 评价指导：展示一个小组提出的方法策略，引导其它小组进行补充和修改。鼓励学生利用所学知识解决生活中的问题。 【学习任务三】 展示案例1： 提出问题： 1.上海的人口年龄分布有什么特点？ 2.上海人口种群密度的发展趋势会怎样？ 问题解答与知识梳理： 引导学生回答上述问题，在此基础上提出年龄结构的定义和类型。 展示案例2： 农业生产上，除了喷洒农药防治害虫（化学防治）之外，还有没有其它对生态环境污染较小且防治效果好的方式？ 问题解答与知识梳理： 从年龄结构角度对上述案例提出建议，总结、归纳性别比例的定义、特点和意义。 结合情境材料，利用所学知识，通过出生率和死亡率的比较，推测未来几年上海常住人口的发展趋势。 结合情境材料，利用所学知识，解释尽管2022年和2023年的自然增长率都呈现为负值，但与2022年相比，2023年的人口数量实际上却有所增加的原因可能是人口迁入率大于迁出率，导致种群密度增加。 以小组为单位，构建出生率和死亡率、迁入率和迁出率与种群密度的关系模型，并迁移应用，从增加出生率和迁入率、降低死亡率和迁出率等方面，提出增加震旦鸦雀种群数量的方法。 根据情境材料，分析人口普查数据，解释上海人口年龄分布的特点是“幼年个体少、成年个体多、老年个体较多”、人口种群密度的发展趋势是“往老龄化方向发展”，在此基础上理解年龄结构的定义和类型。 根据情境材料，思考害虫防治方面，对生态环境污染小且防治效果好的方式，理解性别比例的定义、特点和意义。 通过案例分析，构建出生率和死亡率、迁入率和迁出率与种群密度的关系模型，利用该模型提出调控种群密度的措施，培养解决真实生物学问题的能力和保护生态环境的意识。 通过案例分析，深入理解年龄结构、性别比例对种群密度的影响，预测种群数量变化趋势，培养关注社会议题和人与自然和谐发展的社会责任意识。 总结与应用 【模型构建】根据所学知识，构建种群各种特征之间的关系模型。 评价指导：展示学生构建的关系模型，进行评价和补充。 【学习任务四】 展示案例1： 据统计，1990-2013年的24年间，我国0~14岁少年儿童的人口占总人口的比例由27.69%下降到16.41%；15~64岁人口的比例由66.74%上升到73.92%；65岁及以上老龄人口比例由5.57%上升到9.67%。 提出问题： 这说明我国人口的年龄结构发生了什么变化？ 展示案例2： 2003年，我国颁布法律，禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”和“非医学需要的性别选择性人工流产”。 提出问题： 请简要说明这一规定的意义。 问题解答： 利用种群的数量特征，解释人口普查、政策制定和变化的意义。 以小组为单位，构建种群各种特征之间的关系模型，并能迁移应用，解释真实的生物学问题。 构建种群各种特征之间的关系模型，解释真实的生物学问题，培养逻辑思维能力，发展稳态与平衡观。 作业 布置作业 完成作业 课程基本信息 学科 生物学 年级 高二 学期 春季 课题 用数学方法描述种群数量的变动规律（第二课时） 教材分析 沪科版选择性必修2第1节分2个目，第1目为“用数量化指标描述种群特征”，第2目为“环境因子影响种群特征”。本节内容为2课时，其中第1目为1课时，第2目为1课时。 本节课是第2课时，对应1个次位概念：“2.1.3阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征”，聚焦重要概念：“2.1不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落”，支撑课标大概念：“生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”。 教材着重强调了环境因子与自然种群之间的相互作用。环境因子包括非生物因素和生物因素两大类。在非生物因素方面，教材通过环境因素对种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例等产生影响的大量案例，让学生运用归纳与概括的科学思维方法，列举非生物因素对种群数量的影响，认识到同一非生物因素对不同生物种群的影响是不同的，各种非生物因素的影响不仅是综合起作用的，而且往往存在主次之分。在生物因素方面，教材围绕“赤狐和雪兔种群数量年际变化”的案例展开，引导学生根据曲线图分析得出赤狐和雪兔的数量变化体现了捕食者与被捕食者之间复杂的循环因果关系，在归纳与概括生物因素对种群数量变化的规律、提高逻辑推理能力的同时，理解循环因果关系对维持种群数量稳态与平衡的重要作用。最后，教材突出说明大多数种群的数量总是处于相对稳定的波动之中，离不开不同环境因子相互组合、共同作用于生物的种群的结果,引导学生从系统、长远的角度理解在自然界中生物与生物、生物与环境、人类活动与生物圈会对种群数量稳定造成影响，形成进化与适应的生命观念，帮助学生树立人与自然和谐相处以及可持续发展的理念。 学情分析 本节课的授课对象为高二年级学生，学生总体的认知能力水平较高一年级相比高了一个层次。在之前的学习中，学生已在必修1《分子与细胞》的学习中从细胞水平认识了生命的物质基础、结构基础及生命活动的规律，在必修2《遗传与进化》中从基因水平认识了生命的发生、发展及其原理和规律，具备了运用生物学知识进行问题讨论和材料分析的能力；在选择性必修1《稳态与调节》中从个体水平认识了生物与环境间的相互作用，认识了机体维持稳态的调节机制，具备了使用模型表述生理指标的能力。在本节第1课时中，学生认识了种群与个体的区别与联系，通过出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例与种群密度的关系模型的构建，逐步理解一个物种种群数量的维持是一个动态平衡，初步形成生态系统的稳态与平衡观。在初中的《生命科学》中，学生已初步了解了生物与非生物环境之间、生物与生物间的相互作用。然而，对于这些现象背后的原因，尚需进一步深入思考和探究。本节课主要以海三棱藨草、互花米草为例，通过材料分析、问题讨论和模型构建等，论证生物与环境相互影响，激发学生的科学思维，在注重学习经历的同时促进生命观念的培养。 设计思路 基于以上分析，本节课的设计思路是：环境因子影响种群特征 非生物因素对种群数量特征的影响 生物因素对种群数量特征的影响 总结与应用 以海三棱藨草和互花米草等的数量变化为主线，通过案例分析，剖析非生物因素和生物因素对崇明东滩湿地海三棱藨草面积占比变化的影响，尝试提出降低互花米草种群密度、增加海三棱藨草种群密度的方法，构建种群特征及其影响因素之间的关系模型，迁移、运用建构的关系模型，解释生活中的生物学现象，培养学生概念和方法迁移的认知策略，激活学生创造力。 教学目标 通过对案例的分析讨论，列举种群数量特征的影响因素，剖析非生物因素和生物因素对种群特征的影响，提升保护生态环境的意识。 教学重难点 教学重点 以海三棱藨草和互花米草为例，阐述非生物因素与生物因素影响生物种群的数量特征。 教学难点 构建种群特征及其影响因素之间的关系模型。 教学过程 教学环节 教师行为 学生行为 教学说明 导入 介绍海三棱藨草的分布和关键作用。 了解海三棱藨草的分布和关键作用。 从学生熟悉的海三棱藨草出发，引发学生的兴趣。 非生物因素对种群数量特征的影响 【学习任务一】 展示案例1： 表1 2006和2011年崇明东滩湿地植被面积/公顷 提出问题：导致崇明东滩海三棱藨草面积占比下降的原因可能有哪些？ 评价指导：引导学生根据所学知识和材料推测崇明东滩海三棱藨草面积占比下降的原因的可能原因。 展示案例2： 表2 温度对海三棱藨草种子和球茎萌发率的影响 表3不同淹水深度对海三棱藨草种子和球茎萌发率的影响 提出问题：分析温度和淹水深度等环境因子对海三棱藨草种子和球茎萌发率的影响。 问题解答：利用表2和表3数据，就温度和盐水深度对海三棱藨草种子和球茎萌发率的影响进行分析。 展示案例3： 表4 上海市2006-2011年月平均气温/℃ 问题解答：引导学生分析、讨论表中数据，寻找温度与海三棱藨草面积占比变化之间的关系。 评价指导：对学生的回答进行评价，并引导和鼓励学生以小组为单位，课后继续查阅相关资料，寻找非生物因素与海三棱藨草面积占比变化之间的关系。 根据所学知识，从非生物和生物因素角度推测导致崇明东滩海三棱藨草面积占比下降的可能原因。 根据表中数据，描述实验结果，分析温度和淹水深度等环境因子对海三棱藨草种子和球茎萌发率的影响，进一步得出温度和淹水深度影响海三棱藨草的出生率，进而影响种群密度。 结合表2数据和所学知识，分析、讨论表4数据；课后以班级为单位，通过文献查阅和专业网站查询，进一步分析温度数据、探寻2006到2011年崇明东滩海三棱藨草栖息地淹水深度的变化情况。 通过案例分析，剖析相关数据，寻找环境因子中非生物因素与海三棱藨草面积占比变化之间的关系，培养学生运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。 生物因素对种群数量特征的影响 【学习任务二】 展示案例1： 表5 互花米草与海三棱藨草的生长特征比较 提出问题：根据表5和所学知识，分析表1中海三棱藨草和互花米草数量变化的可能原因。 评价指导：引导学生从表5中四个方面开展分析交流，而后进行总结归纳。 展示案例2： 材料1：1989-2001年九段沙湿地植被的时空格局图 材料2：海三棱藨草的球茎、幼苗、种子是雁鸭类、鹤类的主要食物，其资源匮乏对小天鹅和斑嘴鸭种群数量造成什么影响？ 评价指导：引导学生对上述问题展开分析交流，而后进行总结归纳。 展示案例3： 依据所学知识，提出互花米草治理的措施。 评价指导：引导学生从不同层面提出互花米草的治理措施，而后进行评价分析。 展示案例4： 生态专家尝试化学试剂、火烧和反复刈割等方法来清除互花米草，但效果都不理想。经多次试验，他们总结出了蓄水刈割法，取得了很好的效果。 1.在治理方案中，科学家首先放弃的是化学试剂，请分析其主要原因。 2.在某些区域，发现采用刈割方法有时起不到治理效果，反而促进了互花米草生长，结合所学知识分析原因。 3.分析采用蓄水刈割法收到了很好效果的原因。 评价指导：引导学生就互花米草的治理问题进行分析讨论，而后进行总结归纳。 展示案例5： 2018年，崇明东滩的调查发现，尽管互花米草被治理，但海三棱藨草未恢复。水鸟数量虽有所增加，但仍较少。监测显示，大量小螃蟹夜间觅食，吃掉新种植的海三棱藨草幼苗。 为验证这一现象，研究团队设计了4种样地进行对比实验：第一组让植被自然再生；第二组仅种植海三棱藨草；第三组在种植后挂绳驱鸟；第四组在种植后驱除蟹类，模拟水鸟捕食影响。 结果显示：不控制蟹类，海三棱藨草会迅速消失。如果拦住水鸟，蟹类成倍增加，海三棱藨草消失更快。驱除蟹类，海三棱藨草能快速生长，两三年内就能恢复。 提出问题：请据所学知识，解释以上结果产生的原因，以及在种群数量控制上的启示。 评价指导：引导学生回答上述问题，而后进行总结归纳。 根据表中数据，从植株平均高度、植被平均盖度、种子产量和地下根茎生物量等方面，分析互花米草对海三棱藨草的影响，进一步得出这些因素主要通过影响出生率或死亡率来调节种群密度。 分析海三棱藨草资源匮乏对小天鹅和斑嘴鸭种群的影响，进一步得出种间竞争和种内斗争通过影响出生率、死亡率、迁入率或迁出率来调节种群密度。 结合所学知识，从不同层面提出互花米草治理的措施。 结合所学知识，针对生态学家尝试过的互花米草清除措施，从环境保护、植物激素对植物生长的影响、光合作用和细胞呼吸等多个方面，展开分析与讨论。 结合所学知识，针对生态学家的实验结果进行分析，进一步得出，捕食关系作为生物因素中的一个关键要素，对种群特征产生显著影响，以此提出调控种群数量的方法。 通过案例分析，剖析相关数据，分析实验结果，积极运用生物学的知识和方法，关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，提出可行的建议，提升保护生态环境的意识。 总结与应用 【模型构建】根据所学知识，构建种群特征及其影响因素之间的关系模型。 评价指导：展示学生构建的关系模型，引导学生对模型进行分析交流，而后进行补充和总结。 展示材料： 表1 2006和2011年崇明东滩湿地植被面积/公顷 提出问题： 1.崇明东滩芦苇占比下降的原因可能有哪些？ 2.提出增加崇明东滩芦苇数量的措施。 提出要求： 课后查阅资料并结合所学，解释以上问题。 以小组为单位构建种群特征及其影响因素之间的关系模型，并进行分析交流。 以小组为单位，利用所学知识，课后讨论与分析崇明东滩芦苇面积占比下降的原因和恢复措施。 构建种群各种特征之间的关系模型，解释真实的生物学问题，培养逻辑思维能力，发展稳态与平衡观。 作业 布置作业 完成作业 学科网（北京）股份有限公司 $