教学目标 1.知识与能力
说明建构种群增长模型的方法。 2.方法与过程
(1)通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型。 (2)通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型。 3.情感态度与价值观
(1)培养科学探究能力,学会探究实验的一般步骤。 (2)通过小组间的分工合作,培养协作精神。 (3)关注人类活动对种群数量变化的影响。 名师课堂 (一)名师说课
种群数量的调节 自然界的生物种群大多已达到平衡的稳定期,这种平衡是动态平衡。一方面,许多物理和生物因素都能影响种群的出生率和死亡率;另一方面,种群有自我调节的能力,通过自我调节而使种群保持平衡。
(二)精品教案
教师: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20min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?
2.72h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?
学生:学生基于已有的数学知识进行演算。 教师;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。 学生:学生讨论,充分陈述自己的观点。
教师: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? 学生:学生独立操作完成图表,相互交流结果。
教师: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。
教师: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?
学生: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。 教师:提出问题,组织讨论:以上讨论的是在实验条件下种群的数量变化,在自然界中种群的数量变化情况如何?
讲述 种群增长的“J”型曲线
澳大利亚野兔成灾。估计在这片国土上生长着6亿只野兔,它们与牛羊争牧草,啃树皮,造成大批树木死亡,破坏植被导致水土流失,专家计算,这些野兔每年至少造成1亿美元的财产损失。兔群繁殖之快,数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁。
澳洲本来没有兔子,1859年,一个叫托马斯·奥斯汀的英国人来澳定居,带来了24只野兔,放养在他的庄园里,供他打猎取乐。奥斯汀绝对没有想到,一个世纪之后,这24只野兔的后代达到6亿只之多。(有条件的学校,教师可播放澳大利亚野兔成灾的录像片。)
学生:学生讨论回答:
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N t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.列举在自然界中还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况。 明确“J”型种群增长的原因。
小结:自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式。该种群数量增长的数学模型可表示为“J”型曲线,或数学公式:
Nt=N0λt
讲述 种群增长的“S”型曲线
教师:如果自然界的生物种群都是以“J”型方式增长,地球早就无法承受了。呈现高斯实验(有条件的学校可将高斯实验用计算机模拟技术呈现出来)。
提出讨论题:
1.你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后,呈“S”型曲线的原因是什么?
2.在高斯实验的基础上,如果要进一步搞清是空间的限制,还是资源(食物)的限制,该如何进行实验设计?
3.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。 学生:学生思考有哪些因素制约着种群数量的增长?
用生物学语言解释“S”型曲线(数学模型)。培养实验设计能力。
小结:经过一定时间,在各种因素的作用下,种群数量增长会趋于稳定,呈“S”型曲线。
在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量称为“环境容纳量”又称K值。
简要介绍 种群数量的波动和下降情况。
学习探究培养液中酵母菌种群数量的变化的内容。
总结:从具体的生物现象与规律建立抽象的数学模型,又用抽象的数学模型来解释具体的生物学现象与规律,这是学习本节的要旨。
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