人教版(新教材)高中生物選擇性必修2PAGEPAGE1第2節(jié)種群數(shù)量的變化(一)教學(xué)目標(biāo)1.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化等活動，嘗試建立數(shù)學(xué)模型表征和解釋種群的數(shù)量變化。2.舉例說明種群的“J”形增長、“S"形增長、波動等數(shù)量變化情況。3.闡明環(huán)境容納量原理在實踐中的應(yīng)用。(二)教學(xué)重點、難點1.教學(xué)重點(1)建構(gòu)種群增長模型的方法。(2)種群的“J”形增長和“S"形增長。2.教學(xué)難點建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。(三)教學(xué)過程一、利用“問題探討”，抽象出建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟PPT展示教材“問題探討”中細(xì)菌繁殖的背景資料，提出問題：假設(shè)某種細(xì)菌每20min分裂繁殖一代，怎樣計算一個細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？作出假設(shè)：在資源和生存空間沒有限制的情況下，細(xì)菌種群的增長不受種群密度增長的影響。引導(dǎo)學(xué)生在假設(shè)的前提下，得到第n代細(xì)菌的數(shù)量為Nn=2n，并在教材中相應(yīng)位置完成繪圖。二、建立數(shù)學(xué)模型利用“問題探討”幫助學(xué)生建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。運用學(xué)生已經(jīng)獲得的經(jīng)驗，組織學(xué)生討論并抽象出建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟。提出問題——作出假設(shè)——建立模型——檢驗或修正模型。三、種群的“J”形增長自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的？提供“思考·討論”中的相關(guān)資料，提出問題：1.在有關(guān)野兔和環(huán)頸雉的兩個資料中，兩個種群的增長情況有什么共同點？2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？3.野兔和環(huán)頸雉種群的增長曲線是否類似于細(xì)菌種群的增長曲線？通過對野兔和環(huán)頸雉兩個種群數(shù)量增長案例的分析，加深學(xué)生對細(xì)菌種群增長模型的認(rèn)識，并進(jìn)一步建立建模的思維。自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式，曲線大致呈“J”形。這種類型的增長稱為“J”形增長。“J”形增長的數(shù)學(xué)模型(以數(shù)學(xué)公式表示)是怎樣的？在模型假設(shè)為在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt=N0λt四、種群的“S”形增長上述實例中，種群增長的趨勢能否一直持續(xù)下去？如何驗證這個觀點？PPT展示生態(tài)學(xué)家高斯培養(yǎng)大草履蟲的實驗，以及教材第9頁圖1-5，提出相應(yīng)問題。通過對已有實驗結(jié)果和圖像的分析，引出“S"形曲線。上述大草履蟲種群的數(shù)量之所以呈“S”形增長，這是由于隨著大草履蟲數(shù)量的增多，它們對食物和空間的競爭也趨于激烈，導(dǎo)致出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。種內(nèi)競爭對種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用。通過分析理解一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。學(xué)生總結(jié)種群呈“J”形增長和“S"形增長時的前提條件、變化趨勢，以及這兩種模型中各參數(shù)的具體含義。在實際生活中，研究種群的數(shù)量變化有哪些應(yīng)用呢？通過分析教材中“大熊貓種群因棲息地遭到破壞而K值變小”的案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識K值的變化及其對生物種群數(shù)量變化的影響，討論如何通過調(diào)控K值保護(hù)大熊貓等珍稀野生動物、控制鼠害等實際問題，使學(xué)生將所學(xué)知識用于解決實際問題，體驗生物學(xué)學(xué)習(xí)的意義和價值，提高社會責(zé)任意識。假設(shè)承包了一個魚塘，正在因投放多少魚苗而困惑：投放后密度過大，魚競爭加劇，死亡率會升高；投放后密度過小，水體的資源和空間不能充分利用。怎樣解決這個難題？五、種群數(shù)量的波動同一種群的K值是不是固定不變的呢？展現(xiàn)東亞飛蝗、鯨的實例。提出問題：東亞飛蝗種群數(shù)量波動、鯨種群數(shù)量下降的原因可能有哪些？學(xué)生結(jié)合自身經(jīng)驗進(jìn)行思考討論，東亞飛蝗種群數(shù)量波動、鯨種群數(shù)量下降的原因可能有氣候、食物、天敵、傳染病、人為因素等方面。六、探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化提出本節(jié)探究實踐活動的問題：“在封閉的環(huán)境中，酵母菌的種群數(shù)量是怎樣隨時間而變化的？引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題。學(xué)生根據(jù)探究問題作出假設(shè)：酵母菌種群的數(shù)量隨培養(yǎng)時間的延長呈“S"形增長，或酵母菌種群的數(shù)量隨培養(yǎng)時間的延長呈“J”形增長等。小組討論、思考教師提出的問題，根據(jù)選定的探究題目進(jìn)行實驗設(shè)計，列出實驗思路，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表，學(xué)習(xí)對酵母菌進(jìn)行計數(shù)的方法。介紹抽樣檢測的方法、血細(xì)胞計數(shù)板的使用方法，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出計算酵