資源簡(jiǎn)介

第2節(jié) 種群數(shù)量的變化
(一)教學(xué)目標(biāo)
1.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化等活動(dòng)，嘗試建立數(shù)學(xué)模型表征和解釋種群的
數(shù)量變化。
2.舉例說明種群的“J” 形增長(zhǎng)、“S"形增長(zhǎng)、波動(dòng)等數(shù)量變化情況。
3.闡明環(huán)境容納量原理在實(shí)踐中的應(yīng)用。
(二)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
(1)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。
(2)種群的“J”形增長(zhǎng)和“S"形增長(zhǎng)。
2.教學(xué)難點(diǎn)
建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。
(三)教學(xué)過程
一、利用“問題探討”，抽象出建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟
PPT展示教材“問題探討”中細(xì)菌繁殖的背景資料，提出問題:假設(shè)某種細(xì)菌每20 min分裂繁殖一代，怎樣計(jì)算一個(gè)細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量 作出假設(shè):在資源和生存空間沒有限制的情況下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增長(zhǎng)的影響。引導(dǎo)學(xué)生在假設(shè)的前提下，得到第n代細(xì)菌的數(shù)量為Nn=2n,并在教材中相應(yīng)位置完成繪圖。
二、建立數(shù)學(xué)模型
利用 “問題探討”幫助學(xué)生建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。運(yùn)用學(xué)生已經(jīng)獲得的經(jīng)驗(yàn)，組織學(xué)生討論并抽象出建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟。提出問題——作出假設(shè)——建立模型——檢驗(yàn)或修正模型。
三、種群的“J”形增長(zhǎng)
自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的
提供“思考·討論”中的相關(guān)資料，提出問題：1.在有關(guān)野兔和環(huán)頸雉的兩個(gè)資料中，兩個(gè)種群的增長(zhǎng)情況有什么共同點(diǎn) 2.種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么 3.野兔和環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)曲線是否類似于細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線
通過對(duì)野兔和環(huán)頸雉兩個(gè)種群數(shù)量增長(zhǎng)案例的分析，加深學(xué)生對(duì)細(xì)菌種群增長(zhǎng)模型的認(rèn)識(shí)，并進(jìn)一步建立建模的思維。自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長(zhǎng)的形式，曲線大致呈“J”形。這種類型的增長(zhǎng)稱為“J”形增長(zhǎng)。
“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型(以數(shù)學(xué)公式表示)是怎樣的
在模型假設(shè)為在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。建立模型: t年后種群數(shù)量為Nt= N0λt
四、種群的“S”形增長(zhǎng)
上述實(shí)例中，種群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能否一直持續(xù)下去 如何驗(yàn)證這個(gè)觀點(diǎn)
PPT展示生態(tài)學(xué)家高斯培養(yǎng)大草履蟲的實(shí)驗(yàn)，以及教材第9頁(yè)圖1-5,提出相應(yīng)問題。通過對(duì)已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖像的分析，引出“S"形曲線。上述大草履蟲種群的數(shù)量之所以呈“S”形增長(zhǎng)，這是由于隨著大草履蟲數(shù)量的增多，它們對(duì)食物和空間的競(jìng)爭(zhēng)也趨于激烈，導(dǎo)致出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時(shí),種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用。
通過分析理解一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。
學(xué)生總結(jié)種群呈“J”形增長(zhǎng)和“S"形增長(zhǎng)時(shí)的前提條件、變化趨勢(shì)，以及這兩種模型中各參數(shù)的具體含義。
在實(shí)際生活中，研究種群的數(shù)量變化有哪些應(yīng)用呢
通過分析教材中“大熊貓種群因棲息地遭到破壞而K值變小”的案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)K值的變化及其對(duì)生物種群數(shù)量變化的影響，討論如何通過調(diào)控K值保護(hù)大熊貓等珍稀野生動(dòng)物、控制鼠害等實(shí)際問題，使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問題，體驗(yàn)生物學(xué)學(xué)習(xí)的意義和價(jià)值，提高社會(huì)責(zé)任意識(shí)。
假設(shè)承包了一個(gè)魚塘，正在因投放多少魚苗而困惑:投放后密度過大，魚競(jìng)爭(zhēng)加劇，死亡率會(huì)升高;投放后密度過小，水體的資源和空間不能充分利用。怎樣解決這個(gè)難題
五、種群數(shù)量的波動(dòng)
同一種群的K值是不是固定不變的呢
展現(xiàn)東亞飛蝗、鯨的實(shí)例。提出問題:東亞飛蝗種群數(shù)量波動(dòng)、鯨種群數(shù)量下降的原因可能有哪些 學(xué)生結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考討論，東亞飛蝗種群數(shù)量波動(dòng)、鯨種群數(shù)量下降的原因可能有氣候、食物、天敵、傳染病、人為因素等方面。
六、探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化
提出本節(jié)探究實(shí)踐活動(dòng)的問題:“在封閉的環(huán)境中，酵母菌的種群數(shù)量是怎樣隨時(shí)間而變化的 引導(dǎo)學(xué)生提出新的探究問題。
學(xué)生根據(jù)探究問題作出假設(shè):酵母菌種群的數(shù)量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈“S"形增長(zhǎng)，或酵母菌種群的數(shù)量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈“J”形增長(zhǎng)等。
小組討論、思考教師提出的問題，根據(jù)選定的探究題目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，列出實(shí)驗(yàn)思路，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表，學(xué)習(xí)對(duì)酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法。
介紹抽樣檢測(cè)的方法、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的使用方法，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出計(jì)算酵母菌種群密度的公式。
指導(dǎo)學(xué)生完成獲取計(jì)數(shù)所用的樣品，正確使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，正確估算樣品中的細(xì)胞總數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、處理等。各小組匯報(bào)探究過程，交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否支持假設(shè)。

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