种群的数量变化说课精.ppt

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1、种群的数量变化说课第1页，本讲稿共43页教材分析 学生已经知道了种群特征的核心是种群学生已经知道了种群特征的核心是种群密度，而且也知道了哪些因素会影响到种群密度，而且也知道了哪些因素会影响到种群密度。学生也知道了如何利用标志重捕法或密度。学生也知道了如何利用标志重捕法或者是样方法来测定种群的密度。但是学生也者是样方法来测定种群的密度。但是学生也会产生这样的问题：种群密度会不会变化，会产生这样的问题：种群密度会不会变化，这种变化有无规律？因此这些问题成为第二这种变化有无规律？因此这些问题成为第二节需要解决的教学内容。节需要解决的教学内容。第2页，本讲稿共43页 在课程标准中关于本节课的具体内容标

2、准在课程标准中关于本节课的具体内容标准为为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化母菌种群数量的动态变化”。引导学生建构数。引导学生建构数学模型，是培养学生能力的一个教学重点。这学模型，是培养学生能力的一个教学重点。这也是新旧教材在这一节的一个非常大的变化。也是新旧教材在这一节的一个非常大的变化。第3页，本讲稿共43页我的困惑 1.1.是否必须要进行酵母菌种群数量的动态是否必须要进行酵母菌种群数量的动态变化的探究性实验？这个实验在操作过程中存在变化的探究性实验？这

3、个实验在操作过程中存在许多的困难，例如周期很长，一般需要一周的时许多的困难，例如周期很长，一般需要一周的时间；对于学生的操作要求很高，比如要利用血细间；对于学生的操作要求很高，比如要利用血细胞计数板对酵母菌进行计数。胞计数板对酵母菌进行计数。第4页，本讲稿共43页 2.2.如何对学生进行数学建模的培养，本如何对学生进行数学建模的培养，本节课教材中给我们的教学事例节课教材中给我们的教学事例细菌的数量细菌的数量变化规律是很简单的，高中生很容易计算得出细变化规律是很简单的，高中生很容易计算得出细菌数量变化的数学公式。这样的探索过程并没有菌数量变化的数学公式。这样的探索过程并没有真正起到数学建模的目的

4、，学生更难感受到建模真正起到数学建模的目的，学生更难感受到建模的过程。但是，如果过多强调数学推导过程，学的过程。但是，如果过多强调数学推导过程，学生体验数学建模的过程增强了，但可能会把整节生体验数学建模的过程增强了，但可能会把整节课上成数学课。课上成数学课。第5页，本讲稿共43页研读教材和课标，我认为 第一：本节课的重点不是要求学生掌握建模第一：本节课的重点不是要求学生掌握建模的数学技能技巧，而是让教师引导学生体验建模的数学技能技巧，而是让教师引导学生体验建模的过程，着力培养学生透过现象看本质的洞察力，的过程，着力培养学生透过现象看本质的洞察力，培养学生简约、严密的逻辑思维品质，让学生体培养学

5、生简约、严密的逻辑思维品质，让学生体验有具体到抽象的思维转化过程。验有具体到抽象的思维转化过程。第6页，本讲稿共43页 第二：如果只是针对第二：如果只是针对“研究细菌的数量变研究细菌的数量变化化”进行数学建模的教学，以后的种群增长的进行数学建模的教学，以后的种群增长的J J型和型和S S型曲线以及种群数量的波动和下降就生物型曲线以及种群数量的波动和下降就生物知识讲生物知识的话，数学建模的过程会是单薄知识讲生物知识的话，数学建模的过程会是单薄而枯燥的了。但是，如果将种群增长的而枯燥的了。但是，如果将种群增长的J J型和型和S S型型曲线以及种群数量的波动和下降和数学建模结曲线以及种群数量的波动和

6、下降和数学建模结合起来，那么学生就会一直在体验数学建模的合起来，那么学生就会一直在体验数学建模的过程，教学会变得更加丰富和扎实。过程，教学会变得更加丰富和扎实。第7页，本讲稿共43页 第三：最重要的是，生物学中的数学建模，第三：最重要的是，生物学中的数学建模，是利用数学工具解释和解决生物学的问题，而不是利用数学工具解释和解决生物学的问题，而不是简单的数学图形和图表的计算等。因此，如何是简单的数学图形和图表的计算等。因此，如何把种群的数量变化中数学的变化与生物学知识结把种群的数量变化中数学的变化与生物学知识结合起来，使教学既不会上成数学课，还能保证学合起来，使教学既不会上成数学课，还能保证学生生

7、物学知识的过手，巩固本节课的教学成果，生生物学知识的过手，巩固本节课的教学成果，保证学生考试成绩。也就是如何结合典型的例题保证学生考试成绩。也就是如何结合典型的例题来进行教学。来进行教学。第8页，本讲稿共43页教学目标1.1.说明建构种群增长模型的方法说明建构种群增长模型的方法2.2.用数学模型解释种群数量的变化用数学模型解释种群数量的变化3.3.关注人类活动对种群数量变化的影响关注人类活动对种群数量变化的影响教学重、难点建构种群增长的数学模型建构种群增长的数学模型第9页，本讲稿共43页教学实施1.1.种群不同于个体具有哪些特征？种群不同于个体具有哪些特征？2.2.研究出生率和死亡率、迁入率和

8、迁出研究出生率和死亡率、迁入率和迁出率有什么意义？率有什么意义？3.3.研究年龄组成和性别比例有什么意义？研究年龄组成和性别比例有什么意义？复习旧知复习旧知第10页，本讲稿共43页第11页，本讲稿共43页 通过对种群特征内涵的复习，引导学生明通过对种群特征内涵的复习，引导学生明确：种群特征都会影响种群密度、种群数量的确：种群特征都会影响种群密度、种群数量的变化，这是自然规律。关键是这种数量上的变变化，这是自然规律。关键是这种数量上的变化是否有规律可循。如果有规律，人们通过研化是否有规律可循。如果有规律，人们通过研究认识并掌握这些规律，对于我们对生物资源究认识并掌握这些规律，对于我们对生物资源的

9、保护和利用是有很大意义的。的保护和利用是有很大意义的。第12页，本讲稿共43页1.1.种群数量变化规律种群数量变化规律2.2.导致变化的生物学因导致变化的生物学因素素教学的核心问题教学的核心问题第13页，本讲稿共43页一、构建种群增长模型一、构建种群增长模型引导学生：引导学生：首先是调查该种群的原始数量（即现有数量首先是调查该种群的原始数量（即现有数量值值)；其次是分析、测定该种群在特定时间段中；其次是分析、测定该种群在特定时间段中的数量变化；第三是分析、概念、总结得出在的数量变化；第三是分析、概念、总结得出在一定时间内，种群数量变化的规律，形成数学一定时间内，种群数量变化的规律，形成数学模型

10、；第四是运用该数学模型解释、解决现实模型；第四是运用该数学模型解释、解决现实问题。问题。第14页，本讲稿共43页第15页，本讲稿共43页第16页，本讲稿共43页0 0202040406060n n?N Nt tN No o 2 2t t 计算计算2525个细菌种群数量增长的个细菌种群数量增长的数量，填写到课本的表格中数量，填写到课本的表格中第17页，本讲稿共43页时时间间20406080 100120140160180200细细菌菌数数量量50 100 200 400 800 1600 3200 6400 12800 25600第18页，本讲稿共43页第19页，本讲稿共43页 引导学生认同数学

11、建模在生引导学生认同数学建模在生物学中的价值以及数学建模的物学中的价值以及数学建模的4 4个流程。个流程。在分析表格和曲线数据的时在分析表格和曲线数据的时候，提出一个问题让学生思考，表格候，提出一个问题让学生思考，表格中的数据是我们计算出来的，那细菌中的数据是我们计算出来的，那细菌的种群数量是否和我们计算的数据完的种群数量是否和我们计算的数据完全一致。全一致。第20页，本讲稿共43页数学模型数学模型J J型曲线型曲线 S S曲线曲线种群数种群数量波动和下降量波动和下降找寻细菌增长的真正数学模型找寻细菌增长的真正数学模型第21页，本讲稿共43页 回忆我们学过的生物学知识回忆我们学过的生物学知识中

12、有哪些也曾经使用到了数学的方法？中有哪些也曾经使用到了数学的方法？第22页，本讲稿共43页数学模型的建构步骤：数学模型的建构步骤：研究实例研究实例 研究方法研究方法 细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间在资源和空间无限多无限多的环境的环境中，细菌种群的增长不会受种中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响群密度增加的影响Nn=2nN代表细菌数量，代表细菌数量，n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对自己所建立观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正的模型进行检验或修正提出合理的假设提出合理的假设观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题根据实验数据，用适当的数学

13、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正第23页，本讲稿共43页1.1.模型目模型目的的2.2.模型假模型假设设3.3.模型构模型构成成4.4.模型检模型检验验第24页，本讲稿共43页二、种群数量增长的二、种群数量增长的“J J”型曲线型曲线 如何利用刚才的教学成果如何利用刚才的教学成果过渡到这一个环节的教学中呢？过渡到这一个环节的教学中呢？将将NnNnN N0 02 2n n这个公式中的这个公式中的2 2如何演变成如何演变成第25页，本讲稿共43页第26页，本讲稿共43页

14、澳大利亚野兔的种群数量变化澳大利亚野兔的种群数量变化岛屿中环颈雉的种群数量变化岛屿中环颈雉的种群数量变化1937193719421942年世界人口的变化年世界人口的变化第27页，本讲稿共43页 根据根据N Nt tN No o 2 2t t的公式，以上的的公式，以上的种群数量变化需要将公式进行怎样种群数量变化需要将公式进行怎样的修改？的修改？N Nt tN No o 2 2t tN Nt tN No o t t第28页，本讲稿共43页 特别是在由特别是在由2 2变为变为的时候，要让学生的时候，要让学生去解释去解释的含义，要让学生理解的含义，要让学生理解是第二代生物是第二代生物的总数量除以第一代

15、生物的总数量。也就是在计算的总数量除以第一代生物的总数量。也就是在计算的时候存在世代重叠的现象，而这一个世代重叠又的时候存在世代重叠的现象，而这一个世代重叠又是在细菌繁殖过程中不存在的。我让学生尝试着判断是在细菌繁殖过程中不存在的。我让学生尝试着判断一对野兔在繁殖一代后（假设一次繁殖一对野兔在繁殖一代后（假设一次繁殖4 4只小兔）只小兔）应该等于应该等于（2+42+4）/2/26 6。之后我让他们计算了第。之后我让他们计算了第五代的时候，野兔的种群数量等于五代的时候，野兔的种群数量等于1555215552只，让学只，让学生感受生感受J J型增长数量的变化为爆发式的。型增长数量的变化为爆发式的。

16、第29页，本讲稿共43页J J型曲线的模型条件是什么？型曲线的模型条件是什么？理想条件具体体现是什么？理想条件具体体现是什么？第30页，本讲稿共43页 当当 1 01 1 01 =0=0 种群数量如何变化种群数量如何变化 并且在并且在J J型曲线上面进行绘图型曲线上面进行绘图第31页，本讲稿共43页1 1110101=0=0尝试解尝试解释各种释各种变化变化的生物的生物学原因学原因第32页，本讲稿共43页讲解讲解和增长率的关系和增长率的关系结合结合J J型曲线分析外来物种的入侵型曲线分析外来物种的入侵第33页，本讲稿共43页三、种群数量增长的三、种群数量增长的“S S”型曲线型曲线 如何将种群增

17、长模型由如何将种群增长模型由“J J”型型过渡到过渡到“S S”？教材中提出了一个问题：？教材中提出了一个问题：“J J”型型增长能一直持续下去吗？由这个问题可以得出：增长能一直持续下去吗？由这个问题可以得出：自然界的资源和空间总是有限的，有一个最大的自然界的资源和空间总是有限的，有一个最大的容纳量（容纳量（K K值），当种群数量增加到环境最大容值），当种群数量增加到环境最大容纳量的时候，种群的数量不会再增长，这时候纳量的时候，种群的数量不会再增长，这时候1 1。第34页，本讲稿共43页 我们是不是已经找到了自然界种群我们是不是已经找到了自然界种群增长的真正模型了呢？增长的真正模型了呢？引导学

18、生分析引导学生分析的变化的变化1.1.在种群密度很低的时候，生物在环境中的生存能在种群密度很低的时候，生物在环境中的生存能力是有限的，因此种群的增长比较缓慢，这时候力是有限的，因此种群的增长比较缓慢，这时候在缓在缓慢的增加。慢的增加。2.2.种群的种群的会在种群密度达到会在种群密度达到K/2K/2的时候达到最大的时候达到最大3.3.种群密度继续增加之后，环境会不断的限制种种群密度继续增加之后，环境会不断的限制种群的增长，群的增长，又会逐渐降低，最后等于又会逐渐降低，最后等于1 1。这种这种的变化实际上是种群密度的变化实际上是种群密度和种群增长率之间存在一中反馈调节。和种群增长率之间存在一中反馈

19、调节。第35页，本讲稿共43页 结合这一题，让学生分析在什结合这一题，让学生分析在什么时候么时候或者是增长率有最大值，鱼塘养或者是增长率有最大值，鱼塘养殖的时候在什么时候捕捞和捕捞到什么标殖的时候在什么时候捕捞和捕捞到什么标准有最大的经济效益。准有最大的经济效益。第36页，本讲稿共43页四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降 在研究种群数量增长的基在研究种群数量增长的基础上，教师提出问题：不论是础上，教师提出问题：不论是“S S”曲曲线，还是线，还是“J J”型曲线，其变化趋势都型曲线，其变化趋势都是种群数量在增长。那么，是否所有是种群数量在增长。那么，是否所有影响种群数量变化的因素

20、都是导致种影响种群数量变化的因素都是导致种群数量增长呢？群数量增长呢？第37页，本讲稿共43页 从公式入手：从公式入手：N Nn nN N0 02 2n nN Nn nN N0 0n n出现出现K K值和值和会发生变化。那么在自会发生变化。那么在自然界中，真正的种群数量变化是否还有我然界中，真正的种群数量变化是否还有我们需要考虑的因素呢？们需要考虑的因素呢？如何引导学生？第38页，本讲稿共43页有学生提出有学生提出K K值也能变化值也能变化例如：在鼠群的种群增长中，当鼠群数量达到例如：在鼠群的种群增长中，当鼠群数量达到K K值之后，植被会因为过渡啃食而被破坏值之后，植被会因为过渡啃食而被破坏

21、，引起食物短缺和隐蔽条件恶化，而使引起食物短缺和隐蔽条件恶化，而使K K值下值下降；降；K K值下降后会引起更多的鼠死亡，外迁或值下降后会引起更多的鼠死亡，外迁或者被捕食；当鼠群的数量因为死亡率增加而下者被捕食；当鼠群的数量因为死亡率增加而下降到低谷后，植被又逐渐恢复，食物和隐蔽条降到低谷后，植被又逐渐恢复，食物和隐蔽条件得到改善，件得到改善，K K值又会上升，于是鼠的数量上升。值又会上升，于是鼠的数量上升。第39页，本讲稿共43页1.1.分析熊猫数量保护的方法分析熊猫数量保护的方法2.2.分析控制家鼠数量的方法分析控制家鼠数量的方法第40页，本讲稿共43页教学目标1.1.说明建构种群增长模型

22、的方法说明建构种群增长模型的方法2.2.用数学模型解释种群数量的变化用数学模型解释种群数量的变化3.3.关注人类活动对种群数量变化的影响关注人类活动对种群数量变化的影响第41页，本讲稿共43页教后反思1.1.努力学习新课程理念，并在课堂教学中努力学习新课程理念，并在课堂教学中使之得到体现。使之得到体现。2.2.留心每一个细节的设计，让学生的思留心每一个细节的设计，让学生的思维得到充分的调动。维得到充分的调动。3.3.知识严谨准确，保证学生考试成绩的知识严谨准确，保证学生考试成绩的提高提高第42页，本讲稿共43页 谢谢大家，谢谢大家，希望得到大家的批评希望得到大家的批评指正指正第43页，本讲稿共43页