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關鍵詞:種群數(shù)量;增長規(guī)律;建構主義;教學設計
一、教材分析和教學目標
1.教材內容分析
蘇教版高中生物學教材必修3“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中,“種群數(shù)量的增長規(guī)律”安排在“第三章生物群落的演替”的“第一節(jié)生物群落的基本單位——種群的第二小部分”,第三章的另外兩節(jié)為“生物群落的構成”和“生物群落的演替”。該小節(jié)內容要求學生必須先掌握種群的基本概念和特征,所以被安排在“種群的特征”之后。同時該部分知識又是學生進一步理解群落和生態(tài)系統(tǒng)內生物之間的關系和演替、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持基礎、生物與環(huán)境和諧,在宏觀生物學部分具有十分重要的位置,是整個模塊的核心概念之一。
2.教學目標
①知識目標:說明建構種群增長模型的方法;了解種群增長的常見類型及其特點。②能力目標:通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,嘗試建構種群增長的數(shù)學模型;用數(shù)學模型解釋種群數(shù)量的變化。③情感目標:關注人類活動對種群數(shù)量變化的影響;培養(yǎng)學生熱愛大自然的情感,勇于實踐、質疑、理論聯(lián)系實際的科學精神和合作探究態(tài)度。
二、教學過程設計
1.展示各小組實驗及其成果,進行課前導學
“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”實驗無法完整在一節(jié)課之內完成,放在理論課后來做又成了驗證性實驗。所以,我就在上理論課的前一周安排一節(jié)課進行實驗,以后在每天在同一時間
(晚自息前)讓各個組的一個同學進行觀察,提醒學生操作注意點和方法,分批次給學生使用血球計數(shù)板的技巧進行指導,形成記錄結果(表格)和結論(曲線)。在課堂上,選擇具典型特點的部分實驗小組的組長上臺,展示結果,說出自己的初步的結論和困惑。
其中典型的曲線如下圖:
同學們聽到的是自己各小組動手通過實驗得出的結果,不同的小組提出的問題又不完全相同,甚至曲線的形態(tài)也不完全一致,吸引了學生的注意力。最后,老師總結學生實驗結果,提出問題:①根據(jù)種群增長的特點分幾種方式?可用什么數(shù)學模型表示?
②人類的活動對生物種群的增長有何影響?激發(fā)了學生強烈的求知欲望。
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2.逐層設疑,引領學生思考,探究真知
本節(jié)課的部分三個知識點是相互關聯(lián),逐層深入和拓展的。
教學中,我采用問題引領,合作討論,主動學習完成知識的意義
構建。
(1)逐層深入,構建種群增長的數(shù)學模型
我們要對所研究的種群進行分析、預報、決策和控制時,需要應用數(shù)學工具,構建數(shù)學模型則是這個過程的關鍵環(huán)節(jié)。
(2)問題引領學生自主學習,理解種群增長類型
酵母菌種群增長曲線起始段呈J型,后來趨于穩(wěn)定又呈S型。對于本節(jié)教材重點知識的處理是:簡單的內容,通過問題引領,學生自主完成學習任務;概念內涵的理解,則通過小組討論、相互啟發(fā),老師點撥,形成完整概念,發(fā)展分析和表達能力。
首先討論如下問題,理解種群增長類型。
①種群增長分哪兩種類型?完成下列表格。
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②何為K值?此時種群出生率和死亡率怎樣?
③種群的“J”型增長和“S”型增長的形成內因分別是什么?(無環(huán)境阻力;資源和空間有限、天敵增加。)
以上內容難度并不大,教師可直接對相關答案進行矯正。然后,老師再啟發(fā)學生思考、合作討論如下問題,加深對種群增長類型概念實質的理解。
①在20世紀30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼,種群增長如下圖中的實線。環(huán)頸雉種群增長的實際存在的曲線與“J”型曲線有差別的原因是什么?(受每年冬季食物較少、氣候不適影響,兔子種群數(shù)量略有下降。)
②自然界中,種群的“S”型增長達到K值時,是不是穩(wěn)定不變?(不是,在一定范圍內波動。)
……
(3)開放討論,理解人類活動對生物數(shù)量的影響
“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”實驗結果的曲線中后段,曲線不斷下降。可以此為引導,組織學積極討論,理解研究種群數(shù)量增長對保護環(huán)境、維持生物多樣性方面的意義:
①酵母菌種增長曲線中,第5到9天,種群數(shù)量表現(xiàn)為何種特征?原因是什么?(下降;空間有限、營養(yǎng)不足、有害物質增加。)
②澳洲本來沒有兔子,一八五九年,一個叫托馬斯·奧斯汀的英國人來澳定居,帶來了二十四只野兔,放養(yǎng)在他的莊園里,供他打獵取樂。奧斯汀絕對沒有想到,一個世紀之后,這二十四只野兔的后代達到六億只之多。澳大利亞野兔為什么成災?成災后人們該采取什么對策?(環(huán)境適宜,兔子種群快速增長;人工適度捕獵或適度增加兔子天敵等等。)
③怎樣做才是保護大熊貓的根本措施?(建立自然保護區(qū),改善大熊貓的棲息環(huán)境,提高環(huán)境容納量。)
④怎樣捕撈才能使海洋漁業(yè)資源達到最大化,同時又不影響漁業(yè)資源的穩(wěn)態(tài)發(fā)展?(在■K時捕撈,捕撈量為■K時年增長量,避開繁殖期。)
在教學實踐中,我也經(jīng)常采用“辯論會”的形式組織該環(huán)節(jié)的學習活動。辯論的議題是:舉例說明種群數(shù)量增長好還是減少好?這種形式對學業(yè)水平測試有要求的班級效果更佳。學生參與態(tài)度積極,課堂氣氛活躍,無形中培養(yǎng)了學生關注環(huán)境和人與自然和諧發(fā)展意識,重視理論聯(lián)系實際的理念。
3.精講點撥,理清知識脈絡
種群數(shù)量的增長方式是“J”型增長還是“S”型增長,主要決定于生物與其生存環(huán)境之間矛盾。如果生物種群增長所需求的條件環(huán)境能夠滿足時,種群就呈J型增長;如果環(huán)境資源滿足不了種群快速增長的需求,甚至阻礙種群的增長,種群就呈S型增長或
下降。
最后,老師可根據(jù)板書的主要標題進行本節(jié)課知識的總結:一個構建(即學會構建種群增長的模型);兩個種群的增長方式
(即“J”型增長和“S”增長);兩個重要概念(種群增長率和種群增長速率);三個人類活動對種群的影響(控制有害動物、野生生物資源的利用、瀕危動物的保護)。通過老師引導下的提煉和總結,使復雜、零亂的知識條理化、網(wǎng)絡化,使深奧的原理、概念簡約化,進一步幫助學生優(yōu)化知識的意義構建。
4.鞏固訓練,提升實戰(zhàn)能力
該環(huán)節(jié)的實施,可分層設置基本練習題、能力拓展題,一定要覆蓋本節(jié)課的知識要點,同時考慮不同類型學生和分類(選修和必修)教學的基本要求,控制好量。真正做到學什么,就練什么。通過上述的逐層的分析討論,學生的能力提升就會水到渠成。對學習有困難的學生,課后可適當增加1~2題糾偏練習,難度要適當,相當于或小于課堂鞏固訓練,抑或重點錯誤的變式訓練。
5.課后遷移創(chuàng)新,再求新知
自然界中的生物具有多樣性,不同的生物種群增長的影響因素紛繁復雜。要想讓我們學生將生物學原理真正去聯(lián)系實踐,還需要同學課后去進一步的探究??勺寣W生有選擇性地完成如下作業(yè):①到農林科技部門或上網(wǎng)查詢,了解當?shù)啬骋环N有害動、植物種群數(shù)量(種群密度)變化的影響因素和變化特征、危害程度、人類調控的措施及其技巧等。只有這樣的實踐活動,才能使學生學習到的生物學原理活學活用,發(fā)展自己的創(chuàng)新能力。
②進一步進行對照實驗研究,不同溫度、營養(yǎng)物質濃度、pH值、O2濃度等因素對酵母菌種群增長的影響。
三、教學反思