《种群数量的变化》教学设计

生物必修3第四章第2节种群数量的变化（第一课时）

一、教学目标

1、知识：种群数量变动的类型和机制，尝试建立数学模型解释种群数量变动。

2、能力：能够用数学模型解释其表征的种群数量的变化。

3、情感态度价值观：增强保护濒危物种的意识，关注人类活动对种群数量变化的

影响

二、教学重点和难点

1.教学重点

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。

2.教学难点

建构种群增长的数学模型。

三、课时安排2课时

第1课时讲解构建种群增长数学模型的一般流程

第2课时种群数量的波动和下降、探究培养液中酵母菌种群数量的变化。

四、教学用具多媒体课件，事先准备好的两份绘制曲线图的纸

五、教学方法讲授法

六、教学过程

（一）、问题探讨：播放细菌分裂的演示细菌分裂的计算机模拟动画。

1、在自然界中细菌无处不在，有些细菌的大量繁殖会导致疾病。假如现有一种细菌，

在营养和生存空间没有限制的情况下，每20 min左右通过分裂繁殖一代。

讨论：（1）、细菌的生殖方式是怎样的？

（2）、n代细菌数量是多少？

（3）、72h后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？

学生活动：基于已有的数学知识进行演算。得出数学方程式。

2、结合问题探讨，算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表，然后以

时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长曲线。

学生活动：将事先准备好的绘制图纸给两个学生，其余学生在书本上绘制。独立操作完

成图表。

教师指导：用投影仪投影学生绘制的两张图纸，比较，指出其中存在的问题。（提示：这是在理想条件下对细菌种群数量的推测。）并总结归纳。

时间（min）2

40 60

10

12

14

16

18

细菌数量

教学意图：认识种群数量增长模型的另一种表现形式——曲线图。

3、引导学生讨论，同数学方程式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？有什么优点？教师小结：在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。

学生思考：在学过的生物学内容中，还有哪些生物学问题可以用数学语言来表示。（二）、建构种群增长模型的方法：

学生活动：（1）、了解数学模型的概念。

（2）、归纳研究方法或步骤。

（3）、自学研究实例：问题探讨中细菌分裂的素材

教师小结：数学模型的研究方法或步骤。

（三）、种群增长的“J”型曲线

学生活动：1、讨论以上是在实验条件下种群的数量变化，在自然界中种群的数量变化情况如何？

教师指导：播放水葫芦与澳大利亚野兔成灾的录像。

学生活动：2、野兔种群增长的原因有哪些？

3、怎样用数学语言来描述野兔种群增长的规律？

教师小结：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式。如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。

课堂练习：

（四）“J”型增长的数学模型

学生活动：1、如果用N

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N

t 表示t年后野兔种群的数量，那么，N

t

为多少？

教师小结：该种群数增长的数学模型可表示为“J”型曲线，或数学公式：

N t =N

O

λt

学生活动：2、根据上述素材，估算1869年时，野兔种群数量为多少？（说明计算方法）

3、列举在自然界中还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况（历年来世界和我国人口增长的数据）。

课堂练习：

（五）、种群增长的“S”型曲线

学生思考：“J”型增长能一直持续下去吗？

教师指导：如果自然界的生物种群都是以“J”型方式增长，地球早就无法承受了。

学生思考：有哪些因素制约着种群数量的增长？

教师指导：播放高斯实验动画。

学生活动：阅读P67并完成“思考与讨论”。

教师小结：大草履虫在固定空间和食物条件下，其增长曲线为标准的“S”型曲线。请描述这种曲线的形成机制和发展趋势。种群数量发展变化的因素不仅仅是空间容纳量和食物充足与否，还有很多因素会影响种群数量变化。

学生活动：列举干扰种群数量指数增长的因素。

教师指导：比如种内竞争加剧，天敌数量相应增多，传染病更容易传播等等。

在这些因素的共同作用下，种群数量发展的最终趋势是什么？最终会维持在某个值，

并围绕这个值上下波动。

学生思考：种群数量达到K值后就会稳定的维持在K 值不变了吗？

教师小结：在有环境压力的情况下，种群数量的S型增长，才是自然界普遍存在，真实的种群增长模式，然而S型增长并非脱离J型增长，它是J型增长的继续，任何一个J 型增长都要发展到S型增长。

学生思考：对家鼠的控制，以前主要是从减少它们的数量入手，比如采取器械捕杀、药物捕杀等措施。

学生思考：请学生列举他们曾经看到过的灭鼠方式。以及这些灭鼠方法的效果如何？教师小结：然而家鼠的繁殖力很强，杀灭的数量很快会通过繁殖弥补回来，只要有充足的环境容纳量，繁殖速度甚至大于灭杀速度。

因此，从环境容纳量的角度思考，提问学生，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量？积极思考两个问题。

学生思考：1、为什么以前仅仅从杀死老鼠入手不能很好的制止鼠害，有时甚至是老鼠更加猖狂。

2、采取哪些措施可以有效降低家鼠的环境容纳量（k值）？

教师小结：如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。把所学的知识“环境容纳量”应用到实际，解决实际问题。

课堂练习：列表比较种群增长的“J”型曲线与种群增长的“S”型曲线

课堂小结：从具体的生物现象与规律建立抽象的数学模型，又用抽象的数学模型来解释具体的生物现象与规律，这是学习本节的要旨。思考具体的生物现象与规律建立抽象的数学模型。初步培养学生建立数学模型的能力。

课外作业：P69练习一、二。

板书设计：

一、建构种群增长模型的方法：概念、步骤

二、种群增长的“J”型曲线：含义、条件、特点

自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。

三、“J”型增长的数学模型

N t=N Oλt

四、种群增长的“S”型曲线：含义、条件、、环境容纳量、特点