《種群的數(shù)量變化說(shuō)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《種群的數(shù)量變化說(shuō)（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,種群數(shù)量的變化,成都石室中學(xué) 陳亮,教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施,設(shè)計(jì)理念,高中生物新課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念,1.,提高生物科學(xué)素養(yǎng)；,2.,面向全體學(xué)生；,3.,提倡探究性學(xué)習(xí)；,4.,注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。,“,領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”。并且在新課改考綱的理解能力要求中提出“用數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容”，在實(shí)驗(yàn)與探究能力要求中提出“具有對(duì)一些生物學(xué)問(wèn)題進(jìn)行初步探究的能力，包
2、括運(yùn)用建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法”。,科學(xué)思想和科學(xué)方法的教育，已經(jīng)成為生物學(xué)課程的重要內(nèi)容。,“提高（學(xué)生）的生物科學(xué)素養(yǎng)”是高中生物課程的核心任務(wù)。,通過(guò)對(duì)建立數(shù)學(xué)模型的體驗(yàn)過(guò)程，可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù) 的討論，使學(xué)生將生物學(xué)的學(xué)習(xí)與環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了“與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系”的課程理念。,教材分析,學(xué)生已經(jīng)知道了種群特征的核心是種群密度，而且也知道了哪些因素會(huì)影響到種群密度。學(xué)生也知道了如何利用標(biāo)志重捕法或者是樣方法來(lái)測(cè)定種群的密度。,同時(shí)學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題：種群密度會(huì)不會(huì)變化，這種變化有無(wú)規(guī)律？,在課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于本節(jié)課的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為“嘗試建立數(shù)
3、學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”，并提出了相應(yīng)的活動(dòng)建議“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”。引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，是培養(yǎng)學(xué)生能力的一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)。這也是新舊教材在這一節(jié)的一個(gè)非常大的變化。,此外，教材內(nèi)容中除了保留了環(huán)頸雉和高斯實(shí)驗(yàn)以外，增加很多很豐富的事例，如野兔，人口增長(zhǎng)，大熊貓保護(hù)，捕鯨，使我們教學(xué)更加生動(dòng)，,還有一點(diǎn)，將研究種群變化的意義，改為思考與社會(huì)的聯(lián)系，這是希望學(xué)生在反思人類的活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響的時(shí)候，提升學(xué)生的情感態(tài)度價(jià)值觀念。,學(xué)情分析,學(xué)生在高二上期已經(jīng)在數(shù)學(xué)學(xué)科中學(xué)習(xí)了函數(shù)及其曲線等數(shù)學(xué)知識(shí)，也具有數(shù)學(xué)建模的簡(jiǎn)單思想；在必修,1,中也體驗(yàn)了物理模型的建立過(guò)程。,我的
4、困惑,1.,是否必須要進(jìn)行酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化的探究性實(shí)驗(yàn)？這個(gè)實(shí)驗(yàn)在操作過(guò)程中存在許多的困難，例如周期很長(zhǎng)，一般需要一周的時(shí)間；對(duì)于學(xué)生的操作要求很高，比如要利用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板對(duì)酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。,2.,如何對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的培養(yǎng)，本節(jié)課教材中給我們的教學(xué)事例,細(xì)菌的數(shù)量變化規(guī)律是很簡(jiǎn)單的，高中生很容易計(jì)算得出細(xì)菌數(shù)量變化的數(shù)學(xué)公式。如果只在這一環(huán)節(jié)體驗(yàn)一次探索過(guò)程并不能達(dá)成教學(xué)目的。但是，如果過(guò)多強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程增強(qiáng)了，但可能會(huì)把整節(jié)課上成數(shù)學(xué)課。,研讀教材和課標(biāo)，我認(rèn)為,第一：本節(jié)課的重點(diǎn)不是要求學(xué)生掌握建模的數(shù)學(xué)技能技巧，而是讓教師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)建模的過(guò)程，著力
5、培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的洞察力，培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)約、嚴(yán)密的邏輯思維品質(zhì)，讓學(xué)生體驗(yàn)有具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化過(guò)程。,第二：如果只是針對(duì)“研究細(xì)菌的數(shù)量變化”進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的教學(xué)，以后的種群增長(zhǎng)的,J,型和,S,型曲線以及種群數(shù)量的波動(dòng)和下降就生物知識(shí)講生物知識(shí)的話，數(shù)學(xué)建模的過(guò)程會(huì)是單薄而枯燥的了。但是，如果將種群增長(zhǎng)的,J,型和,S,型曲線以及種群數(shù)量的波動(dòng)和下降和數(shù)學(xué)建模結(jié)合起來(lái)，那么學(xué)生就會(huì)一直在體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程，教學(xué)會(huì)變得更加豐富和扎實(shí)。,第三：最重要的是，生物學(xué)中的數(shù)學(xué)建模，是利用數(shù)學(xué)工具解釋和解決生物學(xué)的問(wèn)題，而不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)圖形和圖表的計(jì)算等。因此，如何把種群的數(shù)量變化中數(shù)學(xué)的變化與生物學(xué)
6、知識(shí)結(jié)合起來(lái)，使教學(xué)既不會(huì)上成數(shù)學(xué)課，還能保證學(xué)生生物學(xué)知識(shí)的過(guò)手，鞏固本節(jié)課的教學(xué)成果。,教學(xué)目標(biāo),1.,說(shuō)明建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法,2.,用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化,3.,關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響,教學(xué)重、難點(diǎn),建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),1.,種群不同于個(gè)體具有哪些特征？,2.,研究出生率和死亡率、遷入率和遷出率有什么意義？,3.,研究年齡組成和性別比例有什么意義？,營(yíng)造環(huán)境、導(dǎo)入新課,本環(huán)節(jié)的教學(xué)目的是明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目的，讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容的興趣，并思考如何解決問(wèn)題。,通過(guò)對(duì)種群特征內(nèi)涵的復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生明確：種群特征都會(huì)影響種群密度、種群數(shù)量的變化，這是自然規(guī)律
7、。關(guān)鍵是這種數(shù)量上的變化是否有規(guī)律可循。如果有規(guī)律，人們通過(guò)研究認(rèn)識(shí)并掌握這些規(guī)律，對(duì)于我們對(duì)生物資源的保護(hù)和利用是有很大意義的。,如何引導(dǎo)？,1.,種群數(shù)量變化規(guī)律,2.,導(dǎo)致變化的生物學(xué)因素,讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的核心問(wèn)題,教師引導(dǎo)學(xué)生的核心任務(wù),體驗(yàn)建立數(shù)學(xué)模型的過(guò)程,一、構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型,本環(huán)節(jié)是教師引導(dǎo)學(xué)生第一次體驗(yàn)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程，因此需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷的為學(xué)生穿針引線、鋪路搭橋，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)過(guò)程中的障礙。,如何引導(dǎo)？,引導(dǎo)學(xué)生：,首先是調(diào)查該種群的原始數(shù)量（即現(xiàn)有數(shù)量值,),；其次是分析、測(cè)定該種群在特定時(shí)間段中的數(shù)量變化；第三是分析、概念、總結(jié)得出在一定時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量變化的
8、規(guī)律，形成數(shù)學(xué)模型；第四是運(yùn)用該數(shù)學(xué)模型解釋、解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。,最簡(jiǎn)單的例子（細(xì)菌的數(shù)量變化）來(lái)進(jìn)行研究，體會(huì)這種研究的歷程。,1.,這些細(xì)菌個(gè)體的總體能否稱為一個(gè)種群？,2.,分析以下培養(yǎng)基上的這個(gè)細(xì)菌種群數(shù)量怎樣變化的？,3.,細(xì)菌繁殖一代也就是分裂一次，一次能產(chǎn)生幾個(gè)后代？,4.,那么，繁殖兩代、三代。,n,代以后有多少細(xì)菌個(gè)體？,計(jì)算,25,個(gè)細(xì)菌種群數(shù)量隨時(shí)間增長(zhǎng)的數(shù)量，填寫(xiě)到課本的表格中,N,t,N,o,2,t,引導(dǎo)學(xué)生分析時(shí)間與世代的關(guān)系,時(shí)間,20,40,60,80,100,120,140,160,180,200,細(xì)菌數(shù)量,50,100,200,400,800,1600,3200
9、,6400,12800,25600,分析公式和曲線的優(yōu)缺點(diǎn),提出思考問(wèn)題：利用公式計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)是對(duì)細(xì)菌種群數(shù)量的變化建立了一種數(shù)學(xué)模型，而模型是否正確？必須要對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。,設(shè)計(jì)目的：完成模型構(gòu)建的第四個(gè)步驟,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同數(shù)學(xué)建模在生物學(xué)中的價(jià)值以及數(shù)學(xué)建模的,4,個(gè)流程。,回憶我們學(xué)過(guò)的生物學(xué)知識(shí)中有哪些也曾經(jīng)使用到了數(shù)學(xué)的方法？,數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)步驟：,研究實(shí)例,研究方法,細(xì)菌每,20min,分裂一次,在資源和空間,無(wú)限多,的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響,N,n,=2,n,N,代表細(xì)菌數(shù)量，,n,表示第幾代,觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,提出合理
10、的假設(shè),觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá),通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,1.,模型目的,2.,模型假設(shè),3.,模型構(gòu)成,4.,模型檢驗(yàn),二、種群數(shù)量增長(zhǎng)的“,J,”型曲線,在上一個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生體驗(yàn)了數(shù)學(xué)建模的過(guò)程，本環(huán)節(jié)讓學(xué)生自主的再次嘗試數(shù)學(xué)建模的過(guò)程。,如何利用剛才的教學(xué)成果過(guò)渡到這一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)中呢？,引導(dǎo)學(xué)生思考：,1.,剛才建立細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)模型的時(shí)候，作出的假設(shè)條件是什么？,2.,自然界中如果存在這種理想條件的話，還需要假設(shè)哪些條件？,利用教材中的實(shí)例，讓學(xué)生嘗試建立野兔在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,我設(shè)計(jì)的意圖是引導(dǎo)學(xué)
11、生在體驗(yàn)建構(gòu)模型的時(shí)候還能：,1.,從數(shù)學(xué)角度將,Nn,N,0,2,n,這個(gè)公式中的,2,如何演變成,。,2.,掌握生物學(xué)中,的含義,根據(jù),N,t,N,o,2,t,的公式，以上的種群數(shù)量變化需要將公式進(jìn)行怎樣的修改？,N,t,N,o,2,t,N,t,N,o,t,特別是在由,2,變?yōu)?的時(shí)候，要讓學(xué)生去解釋,的含義，要讓學(xué)生理解,是第二代生物的總數(shù)量除以第一代生物的總數(shù)量。也就是在計(jì)算,的時(shí)候存在世代重疊的現(xiàn)象，而這一個(gè)世代重疊又是在細(xì)菌繁殖過(guò)程中不存在的。,J,型曲線的模型條件是什么？,理想條件具體體現(xiàn)是什么？,結(jié)合,J,型曲線分析外來(lái)物種的入侵,三、種群數(shù)量增長(zhǎng)的“,S,”型曲線,我覺(jué)得并環(huán)
12、節(jié)不能將學(xué)生的學(xué)習(xí)重點(diǎn)繼續(xù)放在重復(fù)數(shù)學(xué)建模的過(guò)程體驗(yàn)上。,因?yàn)椤?S,”曲線本身的數(shù)學(xué)模型就十分的復(fù)雜，以學(xué)生現(xiàn)在的能力不可能得出。因此學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不應(yīng)是要求學(xué)生掌握建模的數(shù)學(xué)技能技巧，而是將學(xué)習(xí)的重心放到“用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量變化”上，將培養(yǎng)的目標(biāo)放到“注重與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系”的課程目標(biāo)上。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題由具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化上來(lái)。,如何將種群增長(zhǎng)模型由“,J,”型過(guò)渡到“,S,”？教材中提出了一個(gè)問(wèn)題：“,J,”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,設(shè)計(jì)流程,讓學(xué)生在回顧,J,型曲線的環(huán)境條件后，思考自然界常常出現(xiàn)的有限條件是什么？,在學(xué)習(xí)提出假設(shè)之后，讓學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型,學(xué)生出現(xiàn)建模的知識(shí)障礙后，讓學(xué)
13、生嘗試在,J,型曲線的基礎(chǔ)上，結(jié)合剛才提出的假設(shè)，只是進(jìn)行曲線的修改，,明確環(huán)境最大容納量的含義,學(xué)生的活動(dòng),讓學(xué)生解釋特殊區(qū)間的變化原因,1.,在種群密度很低的時(shí)候，生物在環(huán)境中的生存能力是有限的，因此種群的增長(zhǎng)比較緩慢，這時(shí)候,在緩慢的增加。,2.,種群的,會(huì)在種群密度達(dá)到,K/2,的時(shí)候達(dá)到最大,3.,種群密度繼續(xù)增加之后，環(huán)境會(huì)不斷的限制種群的增長(zhǎng)，,又會(huì)逐漸降低，最后等于,1,。,這種,的變化實(shí)際上是種群密度和種群增長(zhǎng)率之間存在一中反饋調(diào)節(jié)。,本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的目的是：讓學(xué)生體會(huì)種群數(shù)量會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩氐母鞣N變化導(dǎo)致波動(dòng)和下降，同時(shí)也讓學(xué)生關(guān)注人類的活動(dòng)對(duì)于生物種群數(shù)量產(chǎn)生的重大影響，讓學(xué)生
14、認(rèn)同人類活動(dòng)必須要以為此生態(tài)平衡為標(biāo)準(zhǔn)，在這一情感態(tài)度價(jià)值觀上得到充分的培養(yǎng)。,四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降,在研究種群數(shù)量增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，教師提出問(wèn)題：不論是“,S,”曲線，還是“,J,”型曲線，其變化趨勢(shì)都是種群數(shù)量在增長(zhǎng)。那么，是否所有影響種群數(shù)量變化的因素都是導(dǎo)致種群數(shù)量增長(zhǎng)呢？,例如：在鼠群的種群增長(zhǎng)中，當(dāng)鼠群數(shù)量達(dá)到,K,值之后，植被會(huì)因?yàn)檫^(guò)渡啃食而被破壞 ，引起食物短缺和隱蔽條件惡化，而使,K,值下降；,K,值下降后會(huì)引起更多的鼠死亡，外遷或者被捕食；當(dāng)鼠群的數(shù)量因?yàn)樗劳雎试黾佣陆档降凸群?，植被又逐漸恢復(fù)，食物和隱蔽條件得到改善，,K,值又會(huì)上升，于是鼠的數(shù)量上升。,分析老鼠種群和植被之間的關(guān)系，預(yù)測(cè)種群數(shù)量達(dá)到,K,值后的變化,引起波動(dòng)和下降變化的除了食物還有哪些因素？,閱讀教材關(guān)于鯨的數(shù)量和捕鯨業(yè)發(fā)展的關(guān)系，體會(huì)人類活動(dòng)也能影響到生物種群數(shù)量變化，甚至成為決定因素,1.,分析熊貓數(shù)量保護(hù)的方法,2.,分析控制家鼠數(shù)量的方法,學(xué)生活動(dòng),改善棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量,為什么不能只采用捕殺的方法,教后反思,努力學(xué)習(xí)新課程理念，并在課堂教學(xué)中使之得到體現(xiàn)。,2.,留心每一個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生的思維得到充分的調(diào)動(dòng)。,謝謝大家，希望得到大家的批評(píng)指正,
種群的數(shù)量變化說(shuō)
