《种群数量的变化》的教学设计与案例

高峰

1 教学目标的确定

本节课的教学目标是根据高中生物课程标准的内容标准中规定了“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”确定的。该条内容标准有两层涵义：其一，“尝试建立数学模型”属模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和具体指导，学生能完成建立数学模型；其二，“解释种群的数量变动”属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（具体）之间的内在逻辑联系。

由此，本节教学目标确定为三条。1.说明建构种群增长模型的方法。2.通过探究培养液中酵母菌种群数量变化，尝试建构种群增长的数学模型。3.用数学模型解释种群数量的变化。

2 教学设计思路

高中学生对数学模型的概念并不陌生，在学习生物学其他内容时，学生已对运用数学解决生物学中的问题有了一定的认识，例如，对遗传规律的认识。因此，本节是在学生已有知识的基础上，重新建构新的知识——建构揭示生物学规律的数学模型。

本节的引入的思路：按照教材的编排顺序进行，即以“问题探讨”引入，然后逐步展开教学，将本节的探究活动作为验证性实验活动，展开教学。

本节2课时。

第一课时的教学应当遵循具体→抽象→再具体→再抽象……循环上升的轨迹。

1.具体。教师以“问题探讨”引入，由于学生已有相关的数学知识，不难回答问题。教师应启发学生思考：得出的数学公式有何生物学意义（说明细菌数量增长具有哪些性质）？

2.抽象。进一步让学生讨论：细菌的数量增长模型是怎样建构的？数学模型的表现形式有哪些？由此，总结出建构种群增长模型的方法。

3.再具体。联系实例说明种群增长的两种数学模型。

4.再抽象。结合细菌的数量增长模型，得出种群数量增长的“J”型数学模型；结合实例讨论“K”值。

5.进一步回到具体。讨论数学模型的生物学意义（说明“J”型和“S”型增长的生物学意义），列举实例。

6.进一步抽象。总结用数学模型揭示生物学现象与规律的意义。

在教学中，教师要引导学生对问题作深人的思考，启发学生从现象揭示出本质和规律，使学生认同运用恰当的数学模型能够较好地表达某些生物学规律。

第二课时为探究活动：培养液中酵母菌种群数量的变化。

由于该探究活动需要较长的时间（连续观察7d），因此，活动的管理是教学的难点。教师要在制定计划、同伴的合作、记录实验数据等方面给予必要的提示。

3 教学实施的程序（第一课时）