基于小組合作探究的教學設計

呂琴

一、教學目標的確定

在課程標準的內容標準中規定了“嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動”。該條內容標準有兩層含義：“嘗試建立數學模型”屬模仿性技能目標，旨在通過原形示范（細菌的數量增長）和具體指導，學生能完成建立數學模型；“解釋種群的數量變動”屬理解水平的知識目標，旨在把握數學模型（抽象）與種群數量變動（具體）之間的內在邏輯聯系。

二、教材分析和教學設計思路

生物學是一門應用科學，與資源、環境密切相關，日常教學要與現實生活的聯系，在課堂教學的同時滲透可持續發展觀，培養學生關注資源、環境利用過程中面臨的種種問題，實現人與社會、人與自然之間的和諧發展。

《種群的數量變化》是人教版《必修3穩態與環境》第4章第2節的內容，學生已有種群和群落的相關知識做為鋪墊，在整個模塊中這節是能力要求很高的一節課：建構種群數量增長模型并運用數學模型解釋種群的數量變化，這也是本節課的重難點。某種生物種群數量改變，也會直接或間接地影響到群落乃至生物圈中其他生物種群數量的變化，與生產生活實際聯系緊密。本節內容不僅在本章中具有承上啟下的作用，對于生物與環境的和諧發展也具有舉足輕重的地位。

高中學生對數學模型的概念并不陌生，在學習生物學其他內容時，學生已對運用數學解決生物學中的問題有了一定的認識，例如，對遺傳規律的認識。因此，本節是在學生已有知識的基礎上，重新構建新的知識——建構揭示生物學規律的數學模型。

三、教學方法

1.課前自學預習，先了解基礎知識，提供疑惑點為課堂探究做基礎。

2.課堂探究：發揮學生的主動性，通過小組內合作，基本掌握J型增長曲線和S型增長曲線的條件，培養學生的歸納總結能力。同時課堂教學以學生自主探究為主，教師則把重難點問題按梯度設置層層引導啟發學生的學習，讓學生輕松完成學習任務。

3.教學過程（第一課時）

學生討論、陳述自己的觀點

提出問題，組織討論：

1.對細菌種群數量增長而言，在什么情況下，種群數量（N）=2n公式成立？

2.這個公式揭示了細菌種群數量增長的什么規律？

3.在學過的生物學內容中，還有哪些生物學問題可以用數學語言來表示？ 認識到在生物學中有許多現象和規律是可以用數學語言來表示的。

學生獨立操作完成圖表，相互交流結果

請學生計算并填寫教材第66頁的表格，然后畫出細菌的種群數量增長曲線。

提示：這是在理想條件下對細菌種群數量的推測。

引導學生討論，同數學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？

小結：在描述、解釋和預測種群數量的變化時，常常需要建立數學模型。數學模型的表現形式可以為公式，也可以為圖表等。 認識種群數量增長模型的另一種形式——曲線圖。

小組討論、展示

以上模型是在實驗條件下種群數量的變化，在自然界中，種群數量的變化情況是怎樣的？

澳大利亞的野兔：人兔之戰

1.野兔種群數量增長的原因？

2.怎樣用數學語言來描述野兔種群增長的規律？

3.如果用N0表示野兔種群的起始數量，用λ表示野兔種群數量每年的增長倍數，用Nt表示t年后野兔種群的數量，那么Nt為多少？

4.估算1869年，野兔種群數量為多少？

5.列舉自然界中還有哪些與澳大利亞的野兔種群數量增長相似的情況。

小結：自然界中確實有類似細菌在理想條件下種群數量增長的形式。該種群增長的數學模型可表示為“J”型曲線，或數學公式：Nt=N0λt 通過具體實例，加深對數學模型的理解，并用數學語言解釋種群數量增長的規律。

明確“J”型增長的原因。

四、教學反思

本節課與生活聯系密切，春運震撼人心的場面、鯨魚數量銳減、大熊貓瀕臨滅絕以及世界人口增長狀況等資料學生很感興趣，容易激起學生的學習熱情。上課從一種細菌的繁殖問題出發，探討種群數量的變化，啟發學生用數學方法表達，歸納建構種群增長模型的方法，然后從一種細菌推廣到其他生物的數量增長的方法，過度自然水到渠成。