《種群數量的變化》的教學設計與案例

高峰

1 教學目標的確定

本節課的教學目標是根據高中生物課程標準的內容標準中規定了“嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動”確定的。該條內容標準有兩層涵義：其一，“嘗試建立數學模型”屬模仿性技能目標，旨在通過原形示范（細菌的數量增長）和具體指導，學生能完成建立數學模型；其二，“解釋種群的數量變動”屬理解水平的知識目標，旨在把握數學模型（抽象）與種群的數量變動（具體）之間的內在邏輯聯系。

由此，本節教學目標確定為三條。1.說明建構種群增長模型的方法。2.通過探究培養液中酵母菌種群數量變化，嘗試建構種群增長的數學模型。3.用數學模型解釋種群數量的變化。

2 教學設計思路

高中學生對數學模型的概念并不陌生，在學習生物學其他內容時，學生已對運用數學解決生物學中的問題有了一定的認識，例如，對遺傳規律的認識。因此，本節是在學生已有知識的基礎上，重新建構新的知識——建構揭示生物學規律的數學模型。

本節的引入的思路：按照教材的編排順序進行，即以“問題探討”引入，然后逐步展開教學，將本節的探究活動作為驗證性實驗活動，展開教學。

本節2課時。

第一課時的教學應當遵循具體→抽象→再具體→再抽象……循環上升的軌跡。

1.具體。教師以“問題探討”引入，由于學生已有相關的數學知識，不難回答問題。教師應啟發學生思考：得出的數學公式有何生物學意義（說明細菌數量增長具有哪些性質）？

2.抽象。進一步讓學生討論：細菌的數量增長模型是怎樣建構的？數學模型的表現形式有哪些？由此，總結出建構種群增長模型的方法。

3.再具體。聯系實例說明種群增長的兩種數學模型。

4.再抽象。結合細菌的數量增長模型，得出種群數量增長的“J”型數學模型；結合實例討論“K”值。

5.進一步回到具體。討論數學模型的生物學意義（說明“J”型和“S”型增長的生物學意義），列舉實例。

6.進一步抽象。總結用數學模型揭示生物學現象與規律的意義。

在教學中，教師要引導學生對問題作深人的思考，啟發學生從現象揭示出本質和規律，使學生認同運用恰當的數學模型能夠較好地表達某些生物學規律。

第二課時為探究活動：培養液中酵母菌種群數量的變化。

由于該探究活動需要較長的時間（連續觀察7d），因此，活動的管理是教學的難點。教師要在制定計劃、同伴的合作、記錄實驗數據等方面給予必要的提示。

3 教學實施的程序（第一課時）