基于小组合作探究的教学设计——《种群数量的变化》第一课时

广东省惠州市惠东县惠东中学 吕 琴

一、教学目标的确定

在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”。该条内容标准有两层含义：“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；“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）与种群数量变动（具体）之间的内在逻辑联系。

二、教材分析和教学设计思路

生物学是一门应用科学，与资源、环境密切相关，日常教学要与现实生活的联系，在课堂教学的同时渗透可持续发展观，培养学生关注资源、环境利用过程中面临的种种问题，实现人与社会、人与自然之间的和谐发展。

《种群的数量变化》是人教版《必修3稳态与环境》第4章第2节的内容，学生已有种群和群落的相关知识做为铺垫，在整个模块中这节是能力要求很高的一节课：建构种群数量增长模型并运用数学模型解释种群的数量变化，这也是本节课的重难点。某种生物种群数量改变，也会直接或间接地影响到群落乃至生物圈中其他生物种群数量的变化，与生产生活实际联系紧密。本节内容不仅在本章中具有承上启下的作用，对于生物与环境的和谐发展也具有举足轻重的地位。

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，重新构建新的知识——建构揭示生物学规律的数学模型。

三、教学方法

1.课前自学预习，先了解基础知识，提供疑惑点为课堂探究做基础。

2.课堂探究：发挥学生的主动性，通过小组内合作，基本掌握J型增长曲线和S型增长曲线的条件，培养学生的归纳总结能力。同时课堂教学以学生自主探究为主，教师则把重难点问题按梯度设置层层引导启发学生的学习，让学生轻松完成学习任务。

3.教学过程（第一课时）

学生活动 教师的组织和引导教学意图播放春运令人震撼的场面及鲸鱼大量被捕杀的图片。 激发学生的兴趣，同时展示学习目标。学生基于已有的数学知识进行演算课堂导入：“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。假如现在有一种细菌，在条件适宜的情况下，每20min左右通过分裂繁殖一代。”播放动画：细菌分裂的视频提问：1.细菌是原核生物，同真核细胞在结构上的区别是什么？2.真核细胞的分裂方式有哪些？细菌的生殖方式是什么？细菌细胞的分裂方式与真核细胞相同吗？为什么？3.72小时后，由一个细菌分裂产生的后代数量是多少？4.n次分裂后，细菌数量是多少？1.通过创设具体的情景，让学生感受微观而真实的生命现象。2.认识细菌的分裂方式。3.认识细菌种群数量增长的数学规律。学生讨论、陈述自己的观点提出问题，组织讨论：1.对细菌种群数量增长而言，在什么情况下，种群数量（N）＝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？认识到在生物学中有许多现象和规律是可以用数学语言来表示的。学生独立操作完成图表，相互交流结果请学生计算并填写教材第66页的表格，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？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，也可以为图表等。认识种群数量增长模型的另一种形式——曲线图。小组讨论、展示通过具体实例，加深对数学模型的理解，并用数学语言解释种群数量增长的规律。明确“J”型增长的原因。以上模型是在实验条件下种群数量的变化，在自然界中，种群数量的变化情况是怎样的？澳大利亚的野兔：人兔之战1.野兔种群数量增长的原因？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Nt表示t年后野兔种群的数量，那么Nt为多少？4.估算1869年，野兔种群数量为多少？5.列举自然界中还有哪些与澳大利亚的野兔种群数量增长相似的情况。小结：自然界中确实有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式。该种群增长的数学模型可表示为“J”型曲线，或数学公式：Nt＝N0λt

课后思考 学以致用：1.分析消灭四害的有效方法。2.如何合理地保护和利用野生资源？使学生对本节课所学知识即得到应用，又加深了理解。

四、教学反思

本节课与生活联系密切，春运震撼人心的场面、鲸鱼数量锐减、大熊猫濒临灭绝以及世界人口增长状况等资料学生很感兴趣，容易激起学生的学习热情。上课从一种细菌的繁殖问题出发，探讨种群数量的变化，启发学生用数学方法表达，归纳建构种群增长模型的方法，然后从一种细菌推广到其他生物的数量增长的方法，过度自然水到渠成。