高中生物_第2节 种群数量的变化教学设计学情分析教材分析课后反思

种群数量的变化——教学设计

一、教学目标

知识目标 1、说明建构种群增长模型的方法。

2、会用“J”型、“S”型增长曲线解释种群数量的变化。

能力目标 建立用数学模型解释生物现象的思想，初步学会使用数学模型解释生

物现象。

情感态度和价值观 培养学生关注人类活动对种群数量变化的影响，深刻认识人与自然和

谐发展的重要意义，树立人与自然的可持续发展的观念。

二、教学重难点

教学重点 构建种群增长的数学模型、用“J”型、“S”型增长曲线的特点解释生物现

象

教学难点 用“J”型、“S”型增长曲线的特点解释生物现象

三、教学方法

讲授法、小组讨论法

四、教学过程

新课导入

师：【展示】PPT播放两张图片：密密麻麻的水葫芦、濒危物种大熊猫。

以上两张图片与我们今天要讲的种群数量的变化密切相关，如何有效地控制水葫芦的疯

长？如何更好的保护大熊猫？带着这些问题我们来共同学习《种群数量的变化》。

自主学习

师：首先，请大家自主研习【问题探讨】：

在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。

请你算出一个细菌产生的后代在不同时间（单位为min）的数量，填入下表。

时间20 40 60 80 100 120 140 160 180

（min）

数量

（个）

推导出细菌增长的计算公式：2 （n代表“代”）

学生行为：独立思考、计算，并把结果填在表格里

让学生总结一下构建数学模型的过程

师：根据表格中的数据，然后以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长

曲线。（在学生计算数据的同时将模型构建的过程渗入他们的思维中）

以上两种形式相比，我们可以看出数学表达式能够准确地表示细菌种群的数量变，曲线

图能够清晰、直观地描述细菌种群数量变化趋势。

合作探究

师：上述数学表达式的前提是理想条件下，意味着该种群生活在的食物、空间充裕，没

有敌害、气候适宜等一系列好的环境，那么现实生活中有相似的情况吗？

学生：有，1859年一位英国人带来24只野兔到澳大利亚定居，一个世纪以后，这24只

野兔的后代竟达到了6亿只以上；

美国的环颈雉在1937——1942年期间种群数量的增长曲线。

n

师：（小结）通过上述两个实例可以看出，自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量

增长的形式，如果以时间在横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”

型，我们称为种群增长的“J”型曲线。

学生：分组讨论5min。

讨论的问题如下：

1. 若某种群数量增长符合右图曲线需满足哪些条件？在这些条件下种群有什么增长特

点？

2．该类曲线的数学表达式是什么？请尝试绘出种群数量Nt随t的变化曲线图？

3. 上述曲线中种群增长率会改变吗？

师：让学生分组展示讨论的结果，重点讲解：

学生建构的种群增长的数学方程式即 Nt = No * λ，解释各个字母代表的含义。

曲线的增长率变化，引导学生列举“J”型增长的例子，并思考，“J”型增长能一直持

续下去吗？

学生：回答不能持续增长的原因

师：【展示】生态学家高斯及其大草履虫种群数量增长曲线实验图片

高斯曾做过培养大草履虫实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h

统计一次大草履虫的数量，经过反复实验得到了刚才的曲线图。

师：（小结）自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，

以该种群为食的动物的数量也会增加，这就会使种群的出生率降低，死亡率增高。当死亡率

增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。像这样，经过一

定时间增长后趋于稳定的曲线，我们称为种群增长的“S”型曲线。

学生合作探讨：

1. 种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的原因是什么？并画出“S”型曲线。

2. “S”型曲线具有怎样的增长特点？

3. “S”型曲线的增长速率如何变化？并画出其增长速率曲线。

t

4. 如何理解K值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明

5. 从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？

师：让学生分组展示讨论的结果，重点讲解：

K值、增长速率的变化曲线，对于珍惜动物的保护以及有害动物的防治，完成例题1、

例题2

师：自然界中，种群的数量会稳定在K值吗？

学生：引起种群数量波动的因素很多，如气候、食物、天敌、传染病等不利因素，有时

种群数量还会急剧下降甚至消亡。

师：同学们，我们研究种群数量的变化，目的在于为生产、生活实践提供理论指导。

【讨论】

① 你能提出一些保护东北虎、大熊猫等濒危动物的措施吗？

学生：建立自然保护区，增加K值；禁止人类捕杀等。

② 面对一些害虫，如东亚飞蝗、家鼠，我们该如何控制？

学生：破坏生存环境，降低K值；及时发现及时消灭等。

师：同学们说的非常好，现在，随着人口的增长，科技水平的提高，人类活动范围的扩

大，人类活动对自然界种群数量变化的影响越来越大，有时甚至成为决定性的因素。例如，

2007年8月，英国皇家学会发表中、美、英、得、日、瑞士六国科学家的“2006长江豚类

考察”报告指出：专家们认为白鳍豚已经灭绝。

研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素，对于有害动物的防治、野生生物资

源的保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要意义。,

总结：1. K值的应用：

野生生物资源的保护：

有害动物的防治：

合理确定载牧量：

2. K/2值的应用：

a. 资源的开发与利用：

b. 有害生物防治：

课堂总结

1、 课后练习, 建构种群增长模型的方法——数学表达式、曲线图法

2、“J”型增长曲线和“S”型增长曲线的比较

比较项目 “J”型增长曲线 “S”型增长曲线

前提条件 环境资源无限 环境资源有限

种群增长率 保持稳定 随种群密度上升而下降

有无K值 无 有

当堂检测

学案上的习题

课后作业

配套练习

种群数量的变化——学情分析

从能力的方面说，此时的学生已经具备相对较强的探究、分析、解决问题的能力，具有

一定的生物科学素养。从知识方面说，高二的学生已经具有与数学建模相关的数学知识储备，

学生的生活体验也足以理解种群数量变化。所以，这堂课的学习，是在教师的引导下，学生

将种群数量变化的生物学问题归结成数学问题，进而应用建模成果去解决身边的环境问题。

种群数量的变化——效果分析

教学结果有效达成

课堂上不仅气氛活跃，学生也能积极主动地参与学习的全过程并在学习方法上有一定收

获。不仅如此，大多数学生能在课堂上正确掌握知识，并能运用本节课所学的知识解决简单

的实际问题，达到了教师预定的教学目标。

种群数量的变化——教材分析

“种群数量的变化”位于高中生物人教版必修Ⅲ第四章第二节，它是第一节“种群的特

征”的延续。种群数量的变化直接影响种群的密度，同时从食物链或食物网的角度来分析，

某种生物种群数量的改变，也会很大程度地影响到某些群落甚至某些生物圈中其他生物种群

数量的变化，因此，本节内容不仅在本章中具有承上启下的作用，对于人与自然的可持续发

展及生物和环境的和谐发展具有极其重要的指导作用。

新课程标准对本节的规定是“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，依据此规定我

确定了本节内容的重点有两个：引导学生学会用生物数据构建数学模型和对“J”型、“S”

型增长曲线的分析及实际应用。数学模型的建构过程正是学生思考分析生物现象的过程，学

生通过细菌种群数量变化描述方法的探讨，在脑海中即渗透了模型构建的过程；大自然的生

物不会像“问题探讨”中的细菌那样无节制的繁殖，它会受到环境阻力而呈“S”型曲线增

长，及时分析“J”型、“S”型增长曲线特点，能够拯救濒危物种、降低外来物种对本地物

种的侵害、保护野生生物资源等，是生态保护的风向标，因此，分析总结“J”型、“S”型

增长曲线产生的条件、自身特点和应用是本节课的重点也是难点。“知识成就文明”，种群数

量的变化除了增长外，还存在波动和下降等其他形式，本节最后分析了影响种群数量变化的

各种因素，意在培养学生“爱护环境，人人有责”的意识，要学生爱惜生物资源，关注资源

的利用，实现人与自然的可持续发展。

种群数量的变化——评测练习

1．一块面包上有一个霉菌，如果在其他条件都适宜的情况下，其数量变化在一天内最

可能的是( )

A．“J”型曲线增长 B．“S”型曲线增长

C．“J”型或“S”型曲线增长 D．无规律增长

2．用酵母菌酿酒，其发酵阶段的主要工艺为：加料(糖化后的米浆)一接种(主要是酵母

菌)一通气培养一密封发酵。下图表示从接种到密封前这一阶段酵母菌种群个体数量的

变化，其中正确的是( )

3．为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，

应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上( )

A．种群数量相对稳定 B．种群数量最大

C．种群增长速率最大 D．环境条件所允许的种群数量最大

4. 下图所示为某一经济动物种群迁人一个适宜的环境后的增长曲线图，请回答：

(1) 图中表示种群数量最大的一点是______。

(2) 图中表示种群增长速度最快的一点是______________。

(3) 该种群的增长速度由缓慢到逐渐加快是在迁入______________年后开始的，环境

阻力增长是迁入第______________年后开始的。

(4) 既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物种

群的数量保持在图中______________点所代表的水平上。

种群数量的变化——课后反思

生物学是一门应用科学。本节课以建构数学模型为主线，以细

菌繁殖为例，启发学生用数学表达式法和曲线图法构建出该种群的增长模型，然后用澳大利

亚野兔和美国环颈雉两个事例支撑构建模型过程的正确性，得到建构模型的一般步骤：观察

研究对象，提出问题——提出合理的假设——根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性

质进行表达——通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。在细菌实例的基础上，

我又以生态学家高斯培养大草履虫为例，让学生尝试分析“S”型增长曲线图，如““S”增

长曲线与“J”型增长曲线有什么不同呢？“S”增长曲线产生的条件是什么？如何理解K值？”

然后总结对比“J”型增长曲线和“S”型增长曲线的不同点。“理论是实践的基础”，学生学

习了这两种增长曲线后要能对现实现象进行解释和解决，所以我提出两个问题：你能提出一

些保护东北虎、大熊猫等濒危动物的措施吗？面对一些害虫，如东亚飞蝗、家鼠，我们该如

何控制？自然界中的种群数量不是一直上升的，它也会下降和波动，由此我提出了“引起种

群数量波动的因素有哪些？人类活动对种群数量变化有什么影响？”，让学生看到生物数量

在大量地锐减，人类活动严重破坏了生态环境，这样学生势必会联想到环保的重要性，在日

常生活中会从小事做起，关注资源的利用，关注环境的变化，关注人类活动，实现人与自然

的可持续发展。

本节课的教学设计符合新课程理念的标准要求，过渡时遵循高二学生的思维特点层层深

入，有的放矢，将学生一步一步地带入了课堂中，充分挖掘了学生的主动性，体现了“学生

为主，教师为辅”的思想；不足之处就是未能及时关注后进生，这是我今后努力的方向。

种群数量的变化——课标分析

课标对本课的具体内容标准是：尝试建立数学模型解释种群的数量变化。

基于学生的实际情况，根据我对课标的理解，我从知识、能力、情感态度与价值观三个

维度制定了教学目标如下，并在教学中具体落实。

知识目标：尝试建立数学模型，解释种群的数量变动。

前者属于模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和具体指导，学生能

建立起相应的数学模型；后者属于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）之间的内在逻辑联系。

能力目标：建立用数学模型解释生物现象的思想，初步学会使用数学模型解释生物现象。

情感态度与价值观目标：培养学生关注人类活动对种群数量变化的影响，深刻认识人与

自然和谐发展的重要意义，树立人与自然的可持续发展的观念。