第4章第2节 种群数量的变化2

第4章第2节 种群数量的变化2

‎ ‎ 第4章　种群和群落 第2节 种群数量的变化 一、教学目标 1. 说明建构种群增长模型的方法。‎ 2. ‎.通过分析理想条件下细菌种群数量变化和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.用数学模型解释种群数量的变化。‎ ‎4.通过列举生活中的例子，和比较两种增长曲线各自产生的条件和特点，使学生掌握“J”型增长曲线和“S”型增长曲线 ‎5.关注人类活动对种群数量变化的影响，培养学生热爱大大自然的情感，能从一草一木开始保护环境 二、教学重点和难点 ‎1.教学重点 尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。‎ ‎2.教学难点 建构种群增长的数学模型。‎ 三、教学设想 课程标准关于本节的具体内容标准为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。因此引导学生用数学方法解释生命现象，揭示生命活动规律是本节教学策略的着眼点，而数学模型是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。引导学生建构数学模型，有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力；同时，通过科学与数学的整合，有利于培养学生简约、严密的思维品质。在教学中，通过分析问题→探究数学规律→解决实际问题→建构数学模型的方法，让学生体验由具体到抽象的思维转化过程。‎ 四、教学方法：讨论法、探究法、谈话法 五、教具准备：多媒体课件 六、教学过程 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 复习导课：（展示）‎ 1. 下列叙述中属于种群的是 A.一个池塘中的全部鱼 B．一片草地上的全部蒲公英 C.世界上的全部鸟类 D.一个岛上的全部绵羊 回忆、思考并回答问题 巩固知识 - 4 -‎ ‎ ‎ ‎2.种群具哪些的特征？及它们之间关系如何？　　　　　　‎ 年龄组成 种群数量 出生率和死亡率迁入率和迁出率 种群密度 性别比例 预测 影响 决定 直接反映 研究这些特征主要是为研究种群数量服务的，种群数量不是恒定不变的，而是不断变化的，种群数量的变化有没有规律呢？‎ 推进新课：‎ 展示：细菌的繁殖图 在营养和生存空间没有限制的情况下（理想条件下）‎ 试推算不同时间内一个细菌的繁殖情况 时间（分钟）‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎…….‎ ‎2000‎ 繁殖代数 细菌数量 细菌的数量不断增长，可用数学方程式表示为：N＝2ｎ 在此过程中我们通过了数学模型来描述种群数量变化 ‎1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 ‎2.建立数学模型一般步骤：‎ ‎　　　研究方法　　　　　　　　　　研究实例 观察研究对象，提出问题 细菌每20分钟分裂一次 提出合理假设 在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达 Nｎ＝2ｎ，N代表细菌数量，ｎ表示第几代 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 观察、统计细菌数量，对自已所建立数学模型进行检验或修正 忆、思考并回答问题 学生基于已有的数学知识进行演算 观察、阅读 巩固知识，引入课题 用数学语言揭示生物学问题认识到在生物学中有许多现象和规律可以用数学语言来表示 进一步理解数学模型构建的方法 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 在自然界中的很多生物种群每繁殖一代需要一年，第二年的数量不是第一年的2倍（设为λ倍），起始数量不是为1（设为N0‎ - 4 -‎ ‎ ‎ ‎），则经ｔ年后种群的数量用数学方程式表示为　　　　　　Nｔ＝N0·λt 除了用数学方程式来描述细菌的数量是是否有其它形式？‎ ‎3.数学模型的另一种表现形式：曲线图 同数学方程式相比，曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势，但不够精确 象细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间 为横坐标，种群数量为纵坐标增长画曲线来表示，曲线 则大致呈“J”，称为“J”型曲线 我们所得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测，在自然界中，是否有此情况？‎ 举实例：例1.1859年，一位英国人来到澳大利亚定居。他带来了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟达6亿只以上。‎ 例2在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿，种群数量也呈“J”弄增长，展示曲线图 这两个实例中，种群呈“J”型增长的原因有哪些？‎ 刚迁入到一个新的适宜环境，食物充足，没有天敌，气候适宜，而且繁殖能力强 小结：种群增长的“J”型曲线 ‎①产生条件 食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等 ‎②增长特点： 种群数量连续增长，增长率保持不变 ‎③量的计算：t年后种群的数量为 Nt=N0 λt ‎ 在坐标图中绘出曲线 比较两种数学模型优缺点 思考并讨论：野兔种群增长的原因有哪些？ ‎ 思考并归纳“J”型曲线产生条件、增长特点等 培养学生绘图能力及进一步巩固数学模型的利用 培养学生归纳、总结和表达能力 通过具体实例，加深对数学模型的理解明确“J”型种群增长的原因。‎ ‎④符合“J”型增长的两种情形：‎ ａ.实验室条件下或理想条件下 ｂ.当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时 在自然环境中，“J”能否一直持续下去？‎ ‎1.探究“培养液中酵母菌的数量的变化”‎ 对兴趣小组同学实验进行点评修正 ‎2.高斯实验（展示：大草履虫种群的增长曲线）‎ 归纳：在一定环境中，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，这种增长曲线称为“S”型曲线 为什么大草履虫在第二天和第三天增长较快，第五天以后基本保持在375个左右？‎ 实验兴趣小组组长叙述实验设计、步骤及展示实验结果 思考回答 结合实验，认识建立种群增长模型的程序和方法 - 4 -‎ ‎ ‎ 在0.5ｍｌ培养液中，空间和营养都是一定的。有限的资源导致大草履虫之间为了生存而进行斗争，随着大草履虫的数量增多，斗争越来越激烈，生存能力弱的个体就被淘汰掉了，所以数量只维持在一定的数值.‎ ‎0.5ｍｌ培养液中，最多只能容纳草履虫375个，即环境容纳量 环境容纳量(又称Ｋ值):在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中能所能维持的种群最大数量 与“J”型曲线比较，“S”型曲线有何区别：‎ ‎①产生条件：存在环境阻力 自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，随种群密度的增大种内竞争不断加剧，天敌数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高。当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平．‎ ‎②增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定 对某种群而言，K值并不是固定的，若环境被破坏，K值就会变小。如大熊猫栖息地破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就会变小，这是大熊猫种群数量锐减的重要原因。因此，建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。‎ 小结：“J”曲线与“S”曲线的比较 课堂小结 作业布置 归纳“J”型曲线产生条件、增长特点等 联系实际举例 培养学生学探究实验的设计能力、观察能力、团结协作精神，‎ 培养学生归纳、总结和表达能力 培养学生热爱大大自然的情感，树立环保意识 - 4 -‎