“种群数量的变化”的教学设计

作者：邢严，袁芳，皇甫豫龙，金志民，刘铸 来源：《教育教学论坛》 2014年第5期

邢严1，袁芳2，皇甫豫龙3，金志民1，刘铸1

（1.黑龙江省牡丹江师范学院，黑龙江牡丹江157011；

2.黑龙江省牡丹江市第二高级中学，黑龙江牡丹江157000；

3.黑龙江省牡丹江市第二十四中学，黑龙江牡丹江157000）

摘要：利用学案，运用“先学后教，巩固反思”的教学模式，帮助并引导学生主动学习，深化学生对数学模型建立方法的理解，并将其应用到生活中去解决问题。真正将教师的“教”转变成学生的“学”，从而提高学生的学习效率。

关键词：种群数量；教学设计；学案导学；先学后教

中图分类号：G632.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0180-02

一、教材分析及设计思路

人教版高中生物学教材《稳态与环境》模块中，“种群数量的变化”被安排在第四章“种群和群落”中。生物学科课程标准关于本节内容的标准为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”。“数学模型”这一概念对学生来说应该并不陌生，在之前学习遗传规律等内容时，学生已经能够运用数学方法去解决生物学中的有关问题。因此，本节课教学策略的着眼点就应该放在“引导学生用数学方法解释生命现象，揭示生命活动规律”上来。为了真正的实现学生由被动学习为主动学习，提高学习的效率。就必须把教师的教学目标转化为学生的学习目标，把学习目标设计成学习方案交给学生，从而将教学重心由老师如何“教”转变为学生如何“学”。所以课前给学生提供本节课的学案，并分组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的研究，然后在教学过程中结合相关内容让学生进行汇报和讨论，最后进行总结。因此确定本课的教学模式为：“先学后教，巩固反思”。

二、教学目标

1.知识与技能。说明建构种群增长模型的方法；掌握“J”型增长曲线和“S”型增长曲线。

2.过程与方法。分析理想条件下细菌种群数量变化和探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型；能用数学模型解释种群数量的变化。

3.情感态度价值观。关注人类活动对种群数量变化的影响，提高环保意识。

三、教学重点和难点

尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。运用所建构的数学模型来解决生活中的实际问题。

四、教学手段

1.传统的板书：体现本节课的知识框架。

2.多媒体课件：形象生动的呈现有关的实验、资料及图像等内容。

3.实物展台：及时快速地展示学生的研究成果及汇报有关材料，便于及时反馈。

五、教学过程

（一）创设情境、特色导入

出示相关报道：在1936年的一次蝗虫大灾中，天空中出现了一个宽5千米的蝗虫群，该蝗虫群以每小时15千米的飞行速度，整整飞了3天，才飞过一个小观测点，所到之处遮天蔽日，天昏地暗。学生交流探讨为什么蝗虫会成灾？以及对环境的影响。这样创设情境，可以激发学生的兴趣，同时引出课题。

（二）展示成果、互助点拨；精讲释疑、整体提升

1.导入新课。自然界中类似事件虽然不常发生，但也绝非罕见，生物学家把种群的这种超常繁殖叫做种群“爆炸”。

那么，种群数量的变化有哪些规律呢？我们来共同探讨一下。利用多媒体课件演示细菌分裂的动画，学生观察细菌的增殖过程，并思考细菌种群数量的增长方式。借此可以提高学生的观察思考能力。接下来引导学生分析讨论，回答以下问题：（1）n代细菌数量的计算公式是什么？（2）72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？（3）在一个培养基中，细菌数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？（4）填写教材66页表格，并据此画出细菌增长曲线图。通过这一过程，学生可以认识细菌种群数量增长的数学规律。初步形成“建立数学模型”的思维方式。

2.学生展示学案中关于“建构数学模型”的内容。教师组织讨论，引导、点拔，提出疑问：数学模型的表达形式及优点？在学过的生物学内容中还有哪些问题可以用数学模型表示？学生结合以往的知识和生活实际，各抒己见，进行交流。这样不仅可以进行学科间的交叉渗透，还可以活跃课堂气氛，既复习旧知识又加深了对新内容的理解。

布置阅读教材66页实例，组织学生讨论：（1）野兔种群增长的原因有哪些？（2）如果用N0表示野兔种群的起始数量，用λ表示野兔种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后野兔种群的数量，那么，Nt为多少？（3）根据上述材料，估算1869年时，野兔种群数量为多少？通过这一具体实例，加深对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量增长的规律。

3.学生展示学案中有关种群增长的“J”形曲线的自学成果。教师先提出质疑：数学模型Nt=N0·λt中t的含义？学生通过组内、组间的交流和讨论，突破学习重点，教师只进行适时点拔。随后继续引导学生：如果自然界的生物种群都是以“J”型曲线方式增长，地球早就无法承受了。学生会思考：自然界中种群还有什么增长形式？这样可以启发思维，激发学生的求知欲。

4.学生展示学案中关于种群增长的“S”型曲线的相关自学成果

探究活动小组展示探究活动成果。小组代表汇报本组实验结果，并绘出种群增长曲线，并充分陈述自己的观点。学生间讨论：（1）根据各组所画曲线，观察并总结规律。（2）结合探究活动的研究过程，分析影响酵母菌种群数量增长的因素可能有哪些？使学生初步了解“S”型曲线。

利用多媒体呈现高斯实验。教师设疑，引导学生分析、讨论以下问题：（1）“S”型曲线中种群增长率如何变化？

（2）如何理解K值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明。师生共同探究，达到知识的进一步升华。

5.学生展示学案中关于种群数量的波动和下降中相关问题的自学成果

教师提出疑问：种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？

学生之间相互交流人类活动对种群数量变化的影响，从多因素思考种群数量变化，使学生认识到珍稀物种的现状及保护的重要性。

（三）知识整合，回归生活

种群在理想环境中，呈“J”型曲线增长；在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合图1思考：（1）图中阴影部分的含义？（2）绘制“S”型曲线的增长率变化曲线图并思考与图中各点的关系？（3）为保护鱼类资源，捕捞后的剩余量不应该低于（）点？原因是什么？（4）为了有效控制家鼠等有害动物，应尽量将其控制在（）点？原因是什么？从环境容纳量的角度考虑，应当采取什么措施？

在此环节学生畅所欲言，提出合理化建议。既能提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，又能提高学生的环保意识。

六、典型例题、变式训练

例1：在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20分钟就分裂繁殖一代。现将该细菌种群（m个个体）接种到培养基上，T小时后该种群的个体总数是多少？

答案为：N=N。·λt=m·23T

例2：下列有关种群增长的“S”型曲线的叙述，错误的是（）。

A.通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”型

B.达到K值时种群增长速率为零

C.种群增长受自身密度的影响

D.种群的增长速率逐步降低

答案为：D

七、教学反思

本节课的教学模式为“先学后教，巩固反思”。这样一来，就可以真正的实现将教学重心，由老师如何“教”，转变为学生如何“学”这一理念。利用实例分析，将知识有效的“回归”到生活中，解决实际问题，真正达到“学能所用”的目的。学生学习知识的最终目的就是能将其用于生活中，去解决有关问题。如果达不到这一点，那么所学的知识就是“无效”的知识。

由于学案是学生在课余时间提前预习完成的，所以教师无法具体指导，这就会造成有些学生只是流于形式，使学案没有起到应有的作用。如何能够解决课前指导的问题至关重要。再者，受到时间的限制，课堂上的“知识回归生活”的训练还不够，可以让学生回去后自行关联，改变回家后就只能做题、做练习册的习惯。但是又怎样判断学生是否真正的能够将所学的知识转化为对生活实际问题的解决能力呢？这是值得我们思考的问题。

基金项目：省教改项目———生物科技类应用型人才培养模式的创新研究与实践（12-XJ14086）。

作者简介：邢严（1979-），男，黑龙江牡丹江人，大学本科理学学士学位，牡丹江师范学院在读研究生，现工作于黑龙江省牡丹江市第二高级中学，一线生物教师，中学一级职称。