《建立数学模型解释种群数量的变动》教学设计

概要：一、教学目标 1．说明建构种群增长模型的方法，能解释J型、S型曲线的生物学含义； 2．联系生活中的实例，尝试发现生活中的生物学问题，并能从生物学角度思考、分析解决问题的方法； 3．课前探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，尝试建构种群增长的数学模型，培养学生合作完成科学探究实验的能力、实事求是的科学态度和团队合作精神。 二、教材分析 从本章开始将在群体水平上探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。 本节内容分为三部分：一是建构种群增长模型的方法；二是种群数量的变化情况，包括种群增长的“J”型曲线、种群增长的“S”型曲线、种群数量的波动和下降；三是探究──“培养液中酵母菌种群数量的变化”。教学的重点是建立数学模型的方法和解释J型、S型曲线的生物学含义。通过本节知识和方法的学习，可为后续分析群落的结构、生态系统及其稳定性、生态环境的保护打下基础。课前组织学生完成酵母菌种群数量变化的探究实验，并从实验结果的分析入手，探究有限条件下的种群数量变化的规律，增强学生的感性认识，提高学习的积极性，及对知识的

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一、教学目标   1．说明建构种群增长模型的方法，能解释J型、S型曲线的生物学含义；   2．联系生活中的实例，尝试发现生活中的生物学问题，并能从生物学角度思考、分析解决问题的方法；    3．课前探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，尝试建构种群增长的数学模型，培养学生合作完成科学探究实验的能力、实事求是的科学态度和团队合作精神。   二、教材分析   从本章开始将在群体水平上探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。   本节内容分为三部分：一是建构种群增长模型的方法；二是种群数量的变化情况，包括种群增长的“J”型曲线、种群增长的“S”型曲线、种群数量的波动和下降；三是探究──“培养液中酵母菌种群数量的变化”。教学的重点是建立数学模型的方法和解释J型、S型曲线的生物学含义。通过本节知识和方法的学习，可为后续分析群落的结构、生态系统及其稳定性、生态环境的保护打下基础。课前组织学生完成酵母菌种群数量变化的探究实验，并从实验结果的分析入手，探究有限条件下的种群数量变化的规律，增强学生的感性认识，提高学习的积极性，及对知识的理解和迁移能力。   三、学情分析   高二学生具备一定的数学基础，对数学模型的概念并不陌生，在生物学的其他内容中学生已能运用数学方法解决生物学中的问题，例如，温度、PH值对酶活性影响的曲线、细胞分裂的文字、图像、曲线的相互转换、对遗传规律的认识等。教学中应充分利用学生的前概念，在学生已有知识的基础上，建构新的知识，揭示生物种群数量变化规律的数学模型。   高二学生已具备一定的观察、分析问题的能力及科学探究能力，喜欢动手实验，渴望在探究过程中获得成功，但分析实验数据的能力及解读图表的能力还需提高，教学中应注重这方面的学习和培养。   四、教学条件分析   我校教室中有多媒体设备；生物实验室能为完成探究酵母菌种群数量变化的实验提供条件，在学习本节课前的周末，利用一天时间，师生共同完成了酵母菌种群数量变化探究实验。对实验在营养液的配置、菌种的选用、所添加的量上均做了改动，这是通过事先与生物兴趣小组的同学共同探讨并预实验后的成果。   五、指导思想   依据课标，重组教材，让学生自主探究，让学生亲历实验过程，由具体(典型的事例)到抽象（数学模型的建构）, 由简单（细菌的“J型曲线建立）到复杂（自主探究酵母菌构建“Ｓ”型曲线），层层递进，体验、领悟建立模型的科学研究方法；针对不同的知识点，采用不同的教学方法，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，有效达成教学目标。   六、教学重点、难点   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。   难点：建构种群增长的数学模型。   七、教学手段   1．用录相机、照相机和Powerpoint制作多媒体课件。   2．设计学案。   八、教学流程图       九、教学过程  

教师的组织和引导 学生活动 设计意图 创设情境，揭示主题  幻灯出示图片。  问题：大家是否关注过这些美食的保质期？  幻灯出示食品标签，重点标出生产日期。  问题：为什么这些非真空包装的食品，保质期这么短？  出示细菌繁殖的动画。  设疑：细菌多长时间繁殖一代？每天面包中新增的细菌数一样多吗？过期几个小时的食品能吃吗？  亲历细菌模型构建   出示幻灯片(表格显示面包中大肠杆菌的繁殖数据)，完成学案的活动一：观察与思考：  教师全班巡视，个别帮助、提示、辅导。  出示其他如扇形图、柱形图等数学模型。  建构种群增长模型的方法   出示幻灯:打出学生刚才的研究过程：  启发思考：  1．如何才能构建出准确的数学模型？  2．构建数学模型的方法一般体现在科学探究的哪些环节？ 学生喜欢吃的蛋糕图片。  垂涎欲滴，兴奋  纷纷猜测，拿不准，非常想知道。   非常吃惊。反问：细菌多长时间繁殖一代？  非常想知道。  学生自己独立完成活动一：  幻灯出示一位同学的实验及结果：  利用实物投影仪，展示学生的“作品”，其他同学进行评价。  学生深入思考后，回答：  1．分析问题由简单到复杂；还需通过观察、调查等途径获得研究数据；  2．作出假设和结果分析、结论得出中都有体现。 通过创设具体的生活情境，激发学生探究细菌数量变化规律的欲望。      通过两实验结果的展示，即让学生理解推测的模型还需实验的验证的科学研究的探究外，还能让学生加深种群J型曲线数量变化的条件。   梳理探究思路。归纳建模方法，初步感悟建构数学模型的方法。明确该方法在什么地方使用，使用的意义。学生只有认同该方法的意义后，才会更好的应用。 资料分析建构“J型”曲线   设疑：自然界中，有类似细菌在理想条件下种群数量的形式吗？ 出示幻灯片，打出资料一、资料二、资料三：  尝试建构“J型”曲线

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