“種群數量的變化”的教學設計

邢嚴+袁芳+皇甫豫龍+金志民+劉鑄

摘要：利用學案，運用“先學后教，鞏固反思”的教學模式，幫助并引導學生主動學習，深化學生對數學模型建立方法的理解，并將其應用到生活中去解決問題。真正將教師的“教”轉變成學生的“學”，從而提高學生的學習效率。

關鍵詞：種群數量；教學設計；學案導學；先學后教

中圖分類號：G632.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）05-0180-02

一、教材分析及設計思路

人教版高中生物學教材《穩態與環境》模塊中，“種群數量的變化”被安排在第四章“種群和群落”中。生物學科課程標準關于本節內容的標準為“嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動”，并提出了相應的活動建議“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”。“數學模型”這一概念對學生來說應該并不陌生，在之前學習遺傳規律等內容時，學生已經能夠運用數學方法去解決生物學中的有關問題。因此，本節課教學策略的著眼點就應該放在“引導學生用數學方法解釋生命現象，揭示生命活動規律”上來。

為了真正的實現學生由被動學習為主動學習，提高學習的效率。就必須把教師的教學目標轉化為學生的學習目標，把學習目標設計成學習方案交給學生，從而將教學重心由老師如何“教”轉變為學生如何“學”。所以課前給學生提供本節課的學案，并分組進行“探究培養液中酵母菌種群數量的變化”的研究，然后在教學過程中結合相關內容讓學生進行匯報和討論，最后進行總結。因此確定本課的教學模式為：“先學后教，鞏固反思”。

二、教學目標

1.知識與技能。說明建構種群增長模型的方法；掌握“J”型增長曲線和“S”型增長曲線。

2.過程與方法。分析理想條件下細菌種群數量變化和探究培養液中酵母菌種群數量的變化，嘗試建構種群增長的數學模型；能用數學模型解釋種群數量的變化。

3.情感態度價值觀。關注人類活動對種群數量變化的影響，提高環保意識。

三、教學重點和難點

嘗試建構種群增長的數學模型，并據此解釋種群數量的變化。運用所建構的數學模型來解決生活中的實際問題。

四、教學手段

1.傳統的板書：體現本節課的知識框架。

2.多媒體課件：形象生動的呈現有關的實驗、資料及圖像等內容。

3.實物展臺：及時快速地展示學生的研究成果及匯報有關材料，便于及時反饋。

五、教學過程

（一）創設情境、特色導入

出示相關報道：在1936年的一次蝗蟲大災中，天空中出現了一個寬5千米的蝗蟲群，該蝗蟲群以每小時15千米的飛行速度，整整飛了3天，才飛過一個小觀測點，所到之處遮天蔽日，天昏地暗。學生交流探討為什么蝗蟲會成災？以及對環境的影響。這樣創設情境，可以激發學生的興趣，同時引出課題。

（二）展示成果、互助點撥；精講釋疑、整體提升

1.導入新課。自然界中類似事件雖然不常發生，但也絕非罕見，生物學家把種群的這種超常繁殖叫做種群“爆炸”。那么，種群數量的變化有哪些規律呢？我們來共同探討一下。利用多媒體課件演示細菌分裂的動畫，學生觀察細菌的增殖過程，并思考細菌種群數量的增長方式。借此可以提高學生的觀察思考能力。接下來引導學生分析討論，回答以下問題：（1）n代細菌數量的計算公式是什么？（2）72小時后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？（3）在一個培養基中，細菌數量會一直按照這個公式增長嗎？如何驗證你的觀點？（4）填寫教材66頁表格，并據此畫出細菌增長曲線圖。通過這一過程，學生可以認識細菌種群數量增長的數學規律。初步形成“建立數學模型”的思維方式。

2.學生展示學案中關于“建構數學模型”的內容。教師組織討論，引導、點拔，提出疑問：數學模型的表達形式及優點？在學過的生物學內容中還有哪些問題可以用數學模型表示？學生結合以往的知識和生活實際，各抒己見，進行交流。這樣不僅可以進行學科間的交叉滲透，還可以活躍課堂氣氛，既復習舊知識又加深了對新內容的理解。

布置閱讀教材66頁實例，組織學生討論：（1）野兔種群增長的原因有哪些？（2）如果用N0表示野兔種群的起始數量，用λ表示野兔種群數量每年的增長倍數，用Nt表示t年后野兔種群的數量，那么，Nt為多少？（3）根據上述材料，估算1869年時，野兔種群數量為多少？通過這一具體實例，加深對數學模型的理解，并用數學語言解釋種群數量增長的規律。

3.學生展示學案中有關種群增長的“J”形曲線的自學成果。教師先提出質疑：數學模型Nt=N0·λt中t的含義？學生通過組內、組間的交流和討論，突破學習重點，教師只進行適時點拔。隨后繼續引導學生：如果自然界的生物種群都是以“J”型曲線方式增長，地球早就無法承受了。學生會思考：自然界中種群還有什么增長形式？這樣可以啟發思維，激發學生的求知欲。

4.學生展示學案中關于種群增長的“S”型曲線的相關自學成果

探究活動小組展示探究活動成果。小組代表匯報本組實驗結果，并繪出種群增長曲線，并充分陳述自己的觀點。學生間討論：（1）根據各組所畫曲線，觀察并總結規律。（2）結合探究活動的研究過程，分析影響酵母菌種群數量增長的因素可能有哪些？使學生初步了解“S”型曲線。

利用多媒體呈現高斯實驗。教師設疑，引導學生分析、討論以下問題：（1）“S”型曲線中種群增長率如何變化？（2）如何理解K值的前提條件“在環境條件不受破壞的情況下”？請舉例說明。師生共同探究，達到知識的進一步升華。

5.學生展示學案中關于種群數量的波動和下降中相關問題的自學成果

教師提出疑問：種群數量達到K值時，都能在K值維持穩定嗎？

學生之間相互交流人類活動對種群數量變化的影響，從多因素思考種群數量變化，使學生認識到珍稀物種的現狀及保護的重要性。endprint

（三）知識整合，回歸生活

種群在理想環境中，呈“J”型曲線增長；在有環境阻力條件下，呈“S”型曲線增長。結合圖1思考：（1）圖中陰影部分的含義？（2）繪制“S”型曲線的增長率變化曲線圖并思考與圖中各點的關系？（3）為保護魚類資源，捕撈后的剩余量不應該低于（？搖？搖）點？原因是什么？（4）為了有效控制家鼠等有害動物，應盡量將其控制在（？搖？搖）點？原因是什么？從環境容納量的角度考慮，應當采取什么措施？

在此環節學生暢所欲言，提出合理化建議。既能提高學生運用所學知識解決實際問題的能力，又能提高學生的環保意識。

六、典型例題、變式訓練

例1：在營養和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細菌每20分鐘就分裂繁殖一代。現將該細菌種群（m個個體）接種到培養基上，T小時后該種群的個體總數是多少？

答案為：N=N。·λt=m·23T

例2：下列有關種群增長的“S”型曲線的敘述，錯誤的是（？搖？搖）。

A.通常自然界中的種群增長曲線最終呈“S”型

B.達到K值時種群增長速率為零

C.種群增長受自身密度的影響

D.種群的增長速率逐步降低

答案為：D

七、教學反思

本節課的教學模式為“先學后教，鞏固反思”。這樣一來，就可以真正的實現將教學重心，由老師如何“教”，轉變為學生如何“學”這一理念。利用實例分析，將知識有效的“回歸”到生活中，解決實際問題，真正達到“學能所用”的目的。學生學習知識的最終目的就是能將其用于生活中，去解決有關問題。如果達不到這一點，那么所學的知識就是“無效”的知識。

由于學案是學生在課余時間提前預習完成的，所以教師無法具體指導，這就會造成有些學生只是流于形式，使學案沒有起到應有的作用。如何能夠解決課前指導的問題至關重要。再者，受到時間的限制，課堂上的“知識回歸生活”的訓練還不夠，可以讓學生回去后自行關聯，改變回家后就只能做題、做練習冊的習慣。但是又怎樣判斷學生是否真正的能夠將所學的知識轉化為對生活實際問題的解決能力呢？這是值得我們思考的問題。

基金項目：省教改項目——生物科技類應用型人才培養模式的創新研究與實踐（12-XJ14086）。

作者簡介：邢嚴（1979-），男，黑龍江牡丹江人，大學本科理學學士學位，牡丹江師范學院在讀研究生，現工作于黑龍江省牡丹江市第二高級中學，一線生物教師，中學一級職稱。endprint