2019-2020年高中生物 第四章 种群和群落 4.2 种群数量的变化教案 新人教必修3

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1、2019-2020年高中生物第四章种群和群落4.2种群数量的变化教案新人教必修3项目内容课题种群数量的变化修改与创新教学目标1、知识目标（1）解释种群数量增长的一般规律（2）说明建构种群数量增长数学模型的方法2、能力目标（1）通过各种形式的活动，尝试建构种群数量增长的数学模型（2）运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题3、情感态度与价值观目标（1）认同数学模型在科学研究中的应用（2）参与濒危生物保护措施与生物入侵防范措施的讨论，关注人类活动对种群数量变化的影响教学重、难点1、重点:尝试建构种群增

2、长的数学模型 根据建构的数学模型解释种群数量的变化2、难点:建构种群增长的数学模型课时安排2课时教学过程1引导学生回忆： 影响种群密度的种群数量特征有哪 些？ 2讲述： 正是由于诸多因素的影响，使得种群回忆并说出：影响种群密度的数量特征 密度不是一成不变的，那么变化中是否蕴藏着规律呢？我们兴趣小组的同学开展了探究实验。请他们为大家进行介绍。 3讲述： 兴趣小组的同学花了好几天的功夫得 到了这样的结果，虽然不能解释其中的原因，却为我们提出了一个很好的问题。酵母菌种群为什么会出现这样的变化呢？ 这就是我们

3、今天这节课要来学习的问 题：种群数量的变化。（板书“第二节种群数量的变化”） （一）“J”型曲线的构建资料1大肠杆菌 1提问： 科学家很早就对种群数量变化这个问题产生了兴趣。我们知道实验材料的选择很关键，请问，什么样的材料适合研究数量变化呢？ 2介绍： 的确，繁殖快决定了细菌成为科学 家的首选，其中大肠杆菌由于结构简单、分布广泛所以也成了最常用的科研材料之一。除此以外，大肠杆菌的繁殖方式也很简单，就是一分为二、二分为四的分裂生殖。 3提问：（任务1） 科学家做了一个这样的实验，把1个 大肠杆菌放在营养

4、和生存空间没有限制的情况下进行培养，随着时间的推移，得到如下数据。请仔细观察数据，你能得出怎样的结论？时间（min）细菌数量（个）202404608801610032120641401281602561805124播放视频并讲述： 大家都能认同在这种情况下，大肠杆菌每20min分裂一次，繁殖一代了吗？ 如果你还不相信，请仔细观察这段在 显微镜下拍摄的视频。你所看到的1秒钟相当于实际的1分钟，很快这个起始数量为2的大肠杆菌种群就扩大到铺满了整个视野。为什么会这么快呢？   5提问：（任务2）通过迁移训练

5、，巩固对数学模型的理解，同时加深对指数增长的理解。 刚才兴趣小组的同学使用坐标图表述 了酵母菌种群数量的变化趋势，咱们是不是也可以试着为这群起始数量为1的大肠杆菌种群来绘制一幅坐标图呢？下面就请大家在学案上完成任务2。注意，你需要使用表格中所有的数据。 （学生板图大肠杆菌种群增长坐标图） 6点评：    对学生在黑板上建构的坐标图进行点评，引导学生达成共识。 7提问：    从图中我们可以看到种群数量呈现出什么变化趋势？ 8讲述： 我们运用坐标图这种数学方法描述了种群数量变化这样一个生物学问题，所以就

6、把这种坐标图称为一种数学模型。大家都听说过航模，那是一种模拟飞机等物体的物理模型；而今天我们认识了数学模型。事实上，数学模型在大家的其他学科中也有应用。比如物理中的各种公式就是另外一种形式的数学模型，它们是表达式。 9提问：（任务3）    通过草履虫实例，考察学生获取信息能力和对“J”坐标图这种数学模型最大的优点是什么？可是如果我要问你，经过30代以后这群大肠杆菌种群的数量是多少，你能从图上一眼找到答案吗？显然，我们得求助于其他数学模型了，最好的办法就是找一个更加具有通用性的表达式了。因此，接下来就

7、请大家列出，这个起始数量为1的大肠杆菌种群，繁殖t代后的种群数量Nt的表达式。 （学生板书大肠杆菌种群增长表达式） 10点评： 对学生列出的表达式进行点评，引导全体学生达成共识。 11讲述： 其实，咱们刚才构建的这个表达式还必须符合这样一个前提，那就是随着种群数量的增加，不考虑个体间相互抑制的作用。所以我们得到这个数学模型需要建立在这样一种假设的基础上，即种群增长不受种群密度的制约。 而咱们构建的表达式是否正确还需要经过实验的验证，比如就过30代后数数看到底有多少大肠杆菌，然后与我们通过表达式计算的结

8、果进行比较。匹配说明模型无误，不匹配则需要对模型进行修订。 12小结： 通过刚才的几个任务我们认识了数学模型，其实就是指用数学形式来描述问题。它的构建则一般需要经历“已知、假设、表达、检验”这样四个基本步骤。 这样咱们就建构了种群数量增长的数学模型。（板书“一、建构种群数量增长的数学模型”） 13提问：（任务4）型增长规律的掌握情况。同时为后面分析高斯实验做好铺垫。 我们知道自然界许多种群起始数量不一定是1，下一代不一定是上一代的2倍，而且繁殖速率要慢得