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1、种群数量的变化-“J”型增长学科内容学习目标L通过对资料的分析，认识到福寿螺在理想的生态环境状态下，种群数量能保持稳定增长，初步形成种群的稳态与平衡观，进一步形成生物与环境之间相互影响、相互作用的生态观。（科学思维、生命观念）2 .通过建立数学模型探究福寿螺种群数量的变化特点，并能分析和解释影响这一变化规律的因素。（科学思维、科学探究）3 .关注外来入侵物种对我国生态系统的影响，对我国生物入侵物种的防治措施提出合理建议。（社会责任）技能训练目标1 .1）11：采用问题中心式重点训练讲解技能。2 .辅训：采用情境创设训练导入技能，以问题链的形式训练提问技能。教学过程时间教师行为预设学生行为教学设
2、计意图新课导入O.5min一、创设（一）利用量的变化【展示】福情境，导入新知入侵生物一福寿螺寿螺产卵图和资料I引入种群数I。观察图片，边阅读资料边聆听讲解，思考问题并尝试回答。讲解结构：联系生活实际，创设情境，激发学生的学习兴趣，引起学生对入侵物种的关注，启发思考。问题中心式讲解：1.引出问题福寿螺入侵中资料1：福寿螺，原产于南美洲亚马逊河流域,01981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，对生态环境造成巨大危害。在2003年被国家环保总局列为首批入侵中国的外来物种之-。【讲解】介绍福寿螺作为我国入侵物种的基本信息。【提问】福寿螺入侵中国后，其种群数量国后，其种群是怎样变化的？数量是
3、怎样变【板书】种群数量的变化化的？二、讲授新知阅读资料，获（一）分析福寿螺入侵中国后的生长环境取关键信息。通过资料分特点思考讨论问题析，认识到入【展示】资料2并尝试回答：侵物种福寿螺传料2：1.气候适宜；对我国生态环讲授新知6.5min福寿螺自1981年引入广东后又流入其他省份。福寿螺食量大，咬食水稻等农作植物，能造成严重减产。因每只雌煤可年产卵万粒左右，繁殖量惊人,可造成其他水生物种灭绝，极易破坏当地生态系统。【提问】福寿螺入侵中国后，哪些因素利于它大量繁殖？【总结】依据学生的回答总结出：福寿螺在理想状态下能大量繁殖。【板书】L条件：理想状态【过渡】探究福寿螺在理想状态下种群数量的变化。2.
4、食物和空间充裕；3.没有天敌和其他竞争物种。境的危害，培养学生社会责任意识。2.明确标准：以福寿螺数量的变化是在理想状态这一条件下进行种群（二）构建福寿螺种群数量变化的曲线图变化的探究。【展示】资料3资料3:在理想状态下福寿螺一次产卵约200个，一年可产卵2040次，一代成熟时间约为20天。获取资料3的信息，并动手【任务】依据资料3的信息，计算一个福计算完成表寿螺不同代数的繁殖数量并完成表格。格。Il时间/天20406080100f繁殖数/个21(F410481061.61093,210n【提问】如何用数学方程式表示繁殖数量依据计算结果（N）和繁殖代数（n）的关系？的规律总结并3.选择方法：【
5、讲解】数学方程式并不能直观的看出福回答：N=200n选择构建数学寿螺种群的变化。模型的方法。【提问】如何直观地反应出福寿螺种群数思考问题并回量变化和增长趋势？答：曲线图。引导学生构建【讲解】构建曲线图的方法：需要依据表数学模型，培格中的数据设定其横、纵坐标，表中的每聆听构建曲线养科学思维。个数据对应一个点，5个点连成一条曲图的方法，尝线。试自己动手构设定：横坐标为时间/天建福寿螺种群纵坐标为种群数量/108个。数量变化的曲【任务】构建福寿螺种群数量变化的曲线线图。4.解决问题图。“J”形增长【活动】挑选一名同学代表上黑板展示曲学生代表上黑曲线的构建。线构建的过程。板画曲线。【展示】对学生构建的
6、曲线进行评价。培养学生自主35画图的能力。2SI/加深学生对220/形曲线Zis105/J的理解。r2040601120时网/大(三)“J”型增长曲线的特点【提问】福寿螺种群数量的增长曲线图走势呈什么形状？【板书】2.特点：呈形【结论】在理想状态下，种群数量的增长曲线呈“J”形。【强化】“J”形增长是物种在理想状态下数量迅速爆发的一种增长方式。【板书】2.特点：快速增长观察曲线走势，思考问题并回答：呈“J”形。5.得出结论在理想状态下，种群数量的增长呈“J”形。归纳总结得出结论，突出重点，达成科学探究的目的。I【提问】种群型增长曲线能一直持续下去吗？【展示】新闻资料。农业农村部召用卜来入侵物种
7、福寿螺防控现场会，推进外来入侵物种治理工作思考问题并回答：不能。A央广M北亭吓L扁$杆月2H衣让衣:黎在#匕稠右A七哨结束Imin职召开外来人融翔构SIwWS迎施会S结交丽控工作遇*酬i幽S外来人AE*)侵福,自建工作.联系新闻资料思考影响“J”型增长曲线的因素。聆听并思考查阅相关资料并提出建议通过提问引发学生思考，为“S”形增长曲线的学习做铺垫。课后拓展，达成社会责任目标。【讲解】现实生活中，“J”型增长曲线的条件难以成立，会有各种因素干扰。【思考】如果“J”形增长的种群在资源、空间等方面受到限制，种群的增长曲线会发生什么变化？【课后活动】课后查阅资料，为我国生物入侵物种的防治措施提出合理建
8、议。设计思路说明本教学片断选自人教版高中生物选择性必修二生物与环境第一章第二节“种群数量的变化”的部分内容，是第一节种群的特征”的延续，也为后面学习“S”形增长曲线奠定了基础，起到承上启下的作用。本节课的授课对象是高二学生。学生们已经具有种群的概念和特征等知识储备，且具有一定的探究和数学建模的能力，但抽象思维还有待提高，自主构建种群增长曲线还需要教师的进一步引导。因此利用数学模型构建“J”形增长曲线是本节课的难点。2017年版2020年修订普通高中生物学课程标准指出为帮助学生达成对选择性必修课程概念2的理解“生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量流动和信息传递，生态系统通过
9、自我调节保持相对稳定的状态”促进学生学科核心素养的提升，应通过教学使学生能够运用数学模型表征种群数量变化的规律，分析和解释影响这一变化规律的的因素。采取问题中心式讲解技能可引导学生构建数学模型，发展科学思维和科学探究的能力，从而理解“J”形增长是物种在理想状态下迅速爆发的一种增长方式。首先创设情境，导入新课，以福寿螺入侵中国的资料进行讲解，引出本节课的中心问题“福寿螺入侵中国后，其种群数量是怎样变化的？”O组织学生通过分析资料讨论得出福寿螺入侵中国后利于它大量繁殖的因素是“气候适宜，食物和空间条件充裕，没有天敌和其他竞争物种”O在此基础上明确标准以福寿螺种群数量的变化是在理想状态这一条件下进行
10、探究。接着引导学生选择构建数学模型的方法，即利用数学方程式N=200”精准计算福寿螺的种群数量，以及借助曲线图直接观察福寿螺种群数量的变化从而解决问题,再通过提问“福寿螺种群数量的增长曲线走势呈什么形状”引导学生得出“在理想状态下，种群的增长曲线呈J形”的结论，同时讲解“J”形增长是物种在理想状态下迅速爆发的一种增长方式，强化学生对“J”形增长的理解从而完成新知教学。最后以问题探讨“J形增长曲线能一直持续下去吗？”“种群数量的增长曲线会发生什么变化”和课后思考活动“课后查阅资料，为我国生物入侵物种的防治措施提出合理建议。”结束本节课的教学，为下次课做好铺垫。附录：教材生物学选择性必修生物与环境
11、第2节种群数量的变化Q向HL探讨缅津繁殖产生的后代数我们的手上难免诂染细菌细菌的繁猿速率很快,因而我们要常洗手假设在管界和生存空间没有限制的情况T.某种仙菌每20min就通过分裂繁殖一代讨怆1 .第;!代M蔺数量的计算公式是什么？2 .72h后,由一个仙笛分裂产生的用菌数量是多少？本节聚焦怎样曼拘料群增长的模型？加笋的数量是怎样变化的？3 .在一个均等*1中，加菌的数量会一Jt按照这个公式描述的通势增长吗？如何验证你的晚晨？描述、解释和预测种群数St的变化.常常需要建立数学模型。在上面的“问题探讨”活动中,你已经芸试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。建构种群增长模型的方法知科学方法建立数学
12、模型（以“同题抵计”中的去材为例）：数学楼更是刖束粕述一个系统所宅的性及的收芋希虬C建立敕孕模熨一般包括以下步减研究实例帽第街JOmm分裂一次.怎得计算!IBl何代后的敷在费源和生存空同设有制的条件下.种群的41长不会受斡S密度增加的彩NKN代豪细0，表示第几代.统计敷,财己所立的更进行整险或修正研究方法事*Qtt.提出向提出合理的假设用适当彷敛学栏式对事物的住三行达，.文Ik学发更J看过进一步实验或现察等,对模曼进行检船或修正0 20 40 60 80 100120140160180 时间tnmAffl-细第肿群的增长曲线同数学公式相比，曲线图表 示的模型有什么局网性？下而请你算出一个细菌产
13、生的后代在不同时间（单位为min）的数址.并填入下表，然后以时间为横坐标.细着数粒为纵坐标.画出细菌种群的增氏曲线（图1-4）。BtHZmin20406080100120140160180细函数*/个这样的曲线图是数学模巾的另一种衣现形式.同数学公式相比.它能更直现地反映出种群的增长趋势，你所得出的公式和增长曲线,只是对理想条件下细的数量增长的推测在自然界中,种群的做量变化情况是怎样的呢？分析自然界种群增长的实例资料11859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔让他没有想到的是,一个世纪之后.这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草,还喷哦树皮.
14、造成植被破坏,导致水土流失。后来,人们引入了黏液痛病毒才使野兔的散址得到控制资料220世纪30年代,人们将环颈雉引入某地一个岛屿。19371942年,这个种肝数量的增长如右图所示。讨论I这两个资料中的科科增长有什么其AA?0IWI9381939ll（MI1942*年份某岛的坏赖律种群数fit的增长曲线2 .种鼻出现这种增长的原因是什么？3 .这种料料增长的继势能不能一JUI续下去？为什么？J种群的bJw形增长通过上述两个实例可以看出.自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为形增长。“J”再增长的敕
15、学模里(以数学公式从示)是怎样的？模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和Jt他竞争物种等条件下.种群的数段每年以一定的倍数增长，第二年的数St是第一年的倍.建。.模型：，年后种群数易为M,NqX模型中各参数的意义：乂为该种辞的起始数fit,，为时间.M表示，年后该种群的数SL久表示该种群数殳是前一年种群数最的倍数加果四情源、空间等方面的限制.种群还会i?J”形增长吗？神群的usw形增长生态学家高斯(G.F.Gause.1910-1986)曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5mL培养液中放入5个大卓履虫.然后每隔24h统计一次大草履虫的数量、经过反复实验,得出广如图1-5所示的
16、结果一从图中可以看出，大草履虫的数情在第二天和第三天增氏较快.第五天以后基本维持在375个左右,像这样.种群经过一定时间的增长后，数趋于稳定，增长曲线呈5”形。这种类型的种群增长称为W形增氏。查一查历隼来世界和我国人 口修长的数据.分析人口是否星 丁彤增长。时网/d5大草II虫料群的增长曲线上述大草屈虫种群的数量之所以呈“S”形增长.这是由于随着大洋履虫数量的增多.它们对食物和空间的竞争也趋于激烈,导致出生率降低.死亡率升高：在自然界.当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时,初始阶段一般会出现较快增长.但是.资源和空间总是有限的。当种群密度增大时.种内竞争就会加剧,这就会使种群的出生率降低.死
17、亡率升高当死亡率升悬至与出生率相等时.种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平C可见.种内竞争何种群数讨起调。作用,一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容MS(Carryiagcapacity)t又称N值。上述高斯实验中大草履虫种群的K值是375个同一种蟀的K值是不是固定不变的呢？这里以野生大熊猫种群为例来说明。大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动疮圉的缩小，其K值就会变小。这是野生大旅猫种群数量锐减的重要原因，因此.建立自然保护区.给大展Jffi更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境,从而提高环境容纳址，是保护大熊痂的根本措施、环境容纳与现实生活讨论1 .有人说目前全世界人。
18、数量巳经达到地球的环境，地量，必须采取更加尸格的楷地控制人。出生率；有人却认为科技选步能美商地球对人美的环境容纳量.例如,t料和种植技术的进步.能提高作物产量,从而奉活更多人口。时此你持什么观晨。你有些证据支持你的观点？2 K富导致作物或产，坟、蝇会传出熊靖。从环境客炳量的角度名才,对索反等有害动物的技制，应与来取什么措迨？种群数量的波动在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。例如,某地野牛、薜的种群数St往往比较稳定。但对于大多数生物的种群来说.种群数成总是在波动中。例如.对某地区东亚K蛇种群数量多年的变化情况所做的研究表明,该东亚匕螺的种群数址在19131961年一直处于不规
19、则的波动状态（图1-6）。处于波动状态的种群,在某些特定条件下可能出现种群爆发。蝗灾、风灾、赤潮等.就是种群数最爆发增长的结果。1913191719211925 1929 1933 1937 19411945 1949 IW 1957 1961年份AH 1-6某地氏东亚飞蝗加群数的渡动当种群长久处于不利条件F,如遭遇人类乱捕溢杀和栖息地破坏，种群数鼠会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数虽为基础,当一个种群的数景过少.种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。例如.多种鳏在遭遇人类过度捕捞后,种群数鼓急喇下降.有的鲸濒临灭绝n因此，对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数址的
20、物种,需要采取有效的措施进行保护,10第I京aIf及其动毒培养液中酵母雷种群数IB的变化探究实践限酒和做面包福需要解用茵.这些解卅菌可以用液体培养越(培养液)来培养问Ii培养液中群母苗种群的数量是怎样随时间变化的。材料用具酵母薄、无菌马性售培奔液或肉汤培舞液、试管、曲细胞il数板.滴管、出微值等讨论探究思路在制订计划前.你需嘤思考以下问IL并与同学讨论。I.尤样对薜母编进行it数”(I)对一支试管中的培养液(可定为IOmL)中的解母菌逐个计数是作常用推的.可以采用抽样检测的方法：先将苦破片放在血细胞计数板的计数室上.用吸管吸取培养液.清于豌玻片边爆,让培养液自行澹人，多余的培养液用滤纸吸去梢恃
21、片刻,待解母曲全部沉降到iHft室底部,将计数板放在找物台的中央.计数一个小方格内的酹母曲数盘.再以此为根据,将试管中的解母薄总数趣成片F的培养液厚度为Qlnlm,请推导出将4小方格范圉内的解母菌数目,换算成IOmL培养液中解传前总数的公式(2)从试管中啜出培养液进行计数之前.曲文你将试管渊振播几次这是为什么？(3)如果一个小方格内醉母康过多.症以数清,应当采取什么措施”(4)对于压在小方格界线上的群母常.应当怎样计数”血油电计数板2.本探究需要设置时照吗？如果需要.请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要.请说明理由3.要做垂复实验吗？为什么？4.先样记录结果？记录表怎样设计？制订计划写出探
22、究方案.确定d省1同学间的分工。向老加汇报本d图1的探究计向,以获得老珅的指导C实施计划首先通过&微镜观察,估算出IOmL培养液中解母菌的初始散属(A)在此之后连续观察7天.分别记录下这7天的数值分析结果，得出结论将所得数值用曲线表示出来。探究的结论是表达和交流1 .向全班汇报本小组7天的数据,计算每天全班各组数据的平均值,根据平均值诋新绘制解母菌神群数量的增长曲线。将这个增长曲线与本小组的曲线进行比较.分析其相似程度，并作出合理的解弹，2 .根据各组平均数据画出的增长曲线何没有什么总巧势如果有.请作出说明。3 .影响解母菌种群数用增长的因素可能是什么？进一步探究根据你对影响群母菌肿群增长的因
23、素作出的推测,设计实依进行验证(I的2节片f!ri的交化11练习与应用一、概念检测1 .在自然界,种群数*的增长既足有规律的.又是复杂多样的一判断下列相关表述是否正确.(1)将一种生物引入一个新环境中,在一定时期内,这个生物脖件就会出现“r形增长。()(2)肿群的“s”形增长只适用于草履虫等单如第生物，()(3)由于环境容纳量是有限的.种群增长到一定数就会保持稳定()2 .对一个生物种群来说.环境容纳或取决于环境条件，据此判断下列表述正确的是()A对甲乙两地的蝮蛇种群来说.环境容纳总是相同的B.对生活在冻原的旅网来说,不同年份的环境容纳量是不同的C.当种群数V接近环境容纳修时,死亡率会升高,出
24、生率不变D.对生活在同一个湖泊中的鞋色和弊(&来说,环境容纳址是相同的二、拓展应用1 .种酢的“J”形增长和-S-形增长.分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子加以说明吗？2 .锻设你承包了一个鱼塘,正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大,但竞争加剧.死亡率会升熟；投放后密度过小.水体的资源和空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请看阅有关的书籍或网站。科学家的故事生态学巨匠马世唆马世马世段院士是上声中外的生态学家.是我国生态学研究的真在人之一。他在国内的生态学咙究是从蝗灾的防治开始的。1952年年初.刚从国外皆学归耒不久的马世载.接受了国家给他的第一个科研任务：解决我国千百年来不能
25、根治的域灾问题。马世验和助手们深入飞总发生区.调查了蝗区的自偌环境特点、飞蝗种科的数量动态和迁学犷散行为，又结合我国上千年间蝗灾的记录,终于搞清了蝮灾形成的过程和累困。他提出从系统将体调控弄殴,运用“改冷结合、根除蟆害”的税略.一方面要通过化学防治和生防治来将低蝮史宙度,另一方面要改造飞蝮发生区.如修筑堤堤、控制水位、耕垦湖过荒地写。这样就成功地打开了飞娘除舍防治的大门,使大面积的蝗害在中国大地上再以防治。此后.马世验先生在生态学研究银城取禅了一系列更要成果C这些研究的共同点都是从系统、集合、芟体的观点和方法去认识对象，杷提过程的。正如他后来高度概括的.生态学的实质就是浊调生物与环境或个体与鳌体网的樽证关系,快调的实质是爆合.是串街.是和谐.是对立的统一。于这样的思想.他创造性地展出了裳体、博调、三环.自生”等生态工程的卦本原理,还提出了“生态经济学”设想以及“社会一整济一自然复合生态系统”等一系列新的观点。他提出的许多观点与原则丈舁广泛利才本了且在经闿建设和杜会发展中笊杆.：显著的作用.12第1章肿肝及其功6
