《种群数量的变化》教学设计.doc

《种群数量的变化》教学设计 （第一课时） 一、教学目标的确定 在课程标准的内容标准中规定了“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”。该条内容标准有两层涵义：其一，“尝试建立数学模型”属模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和具体指导，学生能完成建立数学模型；其二，“解释种群的数量变动”属理解水平的知识目标，旨在把握数学模型（抽象）与种群的数量变动（具体）之间的内在逻辑联系。 由此，本节教学目标确定为三条（详见前面本节的教学目标）。 二、教学设计思路 高中学生对数学模型的概念并不陌生，在学习生物学其他内容时，学生已对运用数学解决生物学中的问题有了一定的认识，例如，对遗传规律的认识。因此，本节是在学生已有知识的基础上，重新建构新的知识──建构揭示生物学规律的数学模型。 本节的引入有两种思路：一是按照教材的编排顺序进行，即以“问题探讨”引入，然后逐步展开教学，将本节的探究活动作为验证性实验活动；二是将本节的探究活动作为研究性学习内容，事先布置，让学生（或部分学生）在课外完成。从学生在活动中产生的问题或体验引入，结合教材中的“问题探讨”和“建构种群增长模型的方法”，讨论相关内容，展开教学。 现以第一种思路为例说明，本节共2课时。 第一课时的教学应当遵循具体→抽象→再具体→再抽象……循环上升的轨迹。 1.具体。教师以“问题探讨”引入，由于学生已有相关的数学知识，不难回答问题。教师应启发学生思考：得出的数学公式有何生物学意义（说明细菌数量增长具有哪些性质）？ 2.抽象。进一步让学生讨论：细菌的数量增长模型是怎样建构的？数学模型的表现形式有哪些？由此，总结出建构种群增长模型的方法。 3.再具体。联系实例说明种群增长的两种数学模型。 4.再抽象。结合细菌的数量增长模型，得出种群数量增长的“J型”数学模型；结合实例讨论“K”值。 5.进一步回到具体。讨论数学模型的生物学意义（说明“J型”和“S型”增长的生物学意义），列举实例。 6.进一步抽象。总结用数学模型揭示生物学现象与规律的意义。 在教学中，教师要引导学生对问题作深入的思考，启发学生从现象揭示出本质和规律，使学生认同运用恰当的数学模型能够较好地表达某些生物学规律。一定要避免从数学到数学，为计算而计算的教学。 第二课时为探究活动：培养液中酵母菌种群数量的变化。 由于该探究活动需要较长的时间（连续观察7 d），因此，活动的管理是教学的难点。教师要在制定计划、同伴的合作、记录实验数据等方面给予必要的提示。 三、教学实施的程序（第一课时） 学生活动 教师的组织和引导 教学意图 ??? 学生基于已有的数学知识进行演算。 播放细菌分裂的录像或演示细菌分裂的计算机模拟动画。 提示：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，在适宜的温度、湿度等环境下，每20 min左右通过分裂繁殖一代。 引导学生思考： 1.细菌的生殖方式是怎样的？ 2.72 h后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？ 3.n代细菌数量是多少？ 通过创设具体的情境，让学生感受活生生的生命现象。 认识细菌种群数量增长的数学规律。 ??? 学生讨论，充分陈述自己的观点。 提出问题，组织讨论： 1.对细菌种群数量增长而言，在什么情况下2n公式成立？ 2.这个公式揭示了细菌种群数量增长的什么规律？ 3.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。 提示：数学工具在生物学研究中的作用越来越突出。 用数学语言揭示生物学问题时，要充分考虑到生物学自身的特点。 认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示。 ??? 学生独立操作完成图表，相互交流结果。 请学生算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填写教材中的表格，然后画出细菌的种群数量增长曲线。 提示：这是在理想条件下对细菌种群数量的推测。 引导学生讨论，同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？ ??? 认识种群数量增长模型的另一种表现形式。 ??? ??? 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。 ??? ??? 学生讨论建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”的方案：程序和方法。 ??? 提出问题，组织讨论：如何建立“培养液中酵母菌种群数量的数学模型”，我们应该怎么做？ ??? 结合本节的探究实验，认识建立种群增长模型的程序和方法。 学生讨论： 1.野兔种群增长的原因有哪些？ 2.怎样用数学语言来描述野兔种群增长的规律？ 3.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？ 4.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） 5.列举