生物选择性必修2第1章 种群及其动态第1节 种群的数量特征第1课时教案

这是一份生物选择性必修2第1章 种群及其动态第1节 种群的数量特征第1课时教案，共13页。教案主要包含了课标分析，教材分析，学情分析，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，巩固练习等内容，欢迎下载使用。
“种群的数量特征（第1课时）” 教学设计【课标分析】概念2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，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态。2. 1 不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落。2. 1. 1 列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。 【教材分析】本章的价值重在引导学生学习系统分析的方法、建立数学模型的方法，感悟生物学因果关系的复杂性（科学思维）。在活动教学中让学生应用系统分析的方法，第一阶段定性分析划分系统边界没确定系统组分，分析系统层次，明确问题和研究目标。第二阶段定量分析，定量研究各个组分之间的影响关系，建立系统的数学模型。第三阶段模型分析，认识系统动态规律的基础，模拟试验优化系统功能。第四阶段系统结构优化，通过模拟分析，优化系统结构，使得系统功能整合，实现系统功能的优化。探究活动全面的提高学生的生物学实验中收集和处理信息的能力，和科学探究的其他能力（科学探究）。调查草地中某种双子叶植物的种群密度，包括提出问题、制定计划、实施计划、得出结论及讨论等环节。真实的自然环境是复杂的情境（科学探究）。本章帮助学生从生物与环境相互作用的角度去看待世界，辩证的分析人类活动对于生态系统、对种群的影响，进而自觉的建立人与自然环境和谐相处的观念，促使学生建立生态意识、环境保护意识和践行绿色低碳生活方式的基础（社会责任）。关注我国国情，反映我国科技进展和生态建设新成就，渗透中华优秀传统文化（社会责任）。 【学情分析】学生在必修和选择性必修一中主要是从细胞和个体水平探讨生命现象和生命活动的内在规律。本章是生物与环境模块的起始章节，是为了更多从多细胞生物，从生物的延续和发展而构成的群体——种群来了解。种群的数量会收到其他物种和非生物环境的影响，而处于动态变化之中。初中学习的生态学知识，是比较粗浅的，本章是对其更深入的探讨。种群是个开放的系统，需要从外界环境中获取能量，与外界进行物质交还，体现了物质与能量观，也体现了生物与环境之间相互影响的生态观（生命观念）。本模块是学生在学习了必修一细胞水平和选择性必修一《稳态与调节》部分个体水平生命系统之上，进一步学习关于群体水平生命系统。第1节认识种群的个体数量状况如何。第2节关注种群的数量会怎样变化？第3节影响其数量变化的因素有哪些?种群是一定空间范围内同种生物所有个体的集合，是一个动态开放的生命系统。个体的出生、死亡、迁入和迁出，会不断的影响种群的存在和延续。本章种群“S”形增长的内容，揭示了种群数量在有限条件下通过种内调节维持稳定的机制，体现稳态与平衡观（生命观念）。 【教学目标】通过回顾细胞水平和个体水平中的相关知识，并引申出种群的相关知识框架，体会生命层次的系统观。能结合实例，会区分种群并归纳出种群的概念，说出研究种群数量特征的意义。体验样方法、标记重捕法的过程，探究科学调查法的原理和注意事项，理解系统分析法的各个层次，提高学生统计数据、分析简单数据的能力。通过种群的概念的学习，以及种群密度、出生率和死亡率、年龄结构、性比率等特征之间相互关系的分析，形成稳态与平衡的生命观念。通过回顾细胞水平和个体水平中的相关知识，并引申出种群的相关知识框架，体会生命层次的系统观。说明种群数量特征和种群密度的关系。能结合实例，对种群概念的内涵进行辨析，能以生态学观点解释种群的概念及其特征。会区分种群并归纳出种群的概念，说出研究种群数量特征的意义。说出调查种群密度的主要方法，体验样方法、标记重捕法的过程，探究科学调查法的原理和注意事项，理解系统分析法的各个层次，提高学生统计数据、分析简单数据的能力。培养学生小组合作交流展示的习惯，提高学生自主学习和合作学习的能力。 【教学重难点】重点：种群的数量特征，调查种群密度的方法；尝试建立数学模型解释种群的数量变化；分析影响种群数量的变化因素；分析循环因果关系和总结系统分析法。难点：调查草地中某种双子叶植物的种群密度；对种群数量变化曲线的分析；分析循环因果关系和总结系统分析法。
【教学准备】多媒体、自制教具、课前预习：通过网络和书籍搜集样方法、标记重捕法在实际生活中的运用，了解种群数量特征。思考东北豹是我国的以及保护动物，是本领高强的捕猎能手，为什么曾濒临灭绝呢？
【教学过程】首先回顾稳态的范围，包括细胞水平、个体水平，并延伸到本册即将学习的种群水平。让学生填写生命系统的层次。在学习本节内容之前，我们首先复习上一本书的内容。生物如何在个体水平上，通过信息传递实现稳态。生态系统的层次的名称。人们对生命系统的研究是从个体水平到微观的细胞水平，甚至到分子水平。也有从个体水平到了更宏观的种群、群落和生态系统的层次。之前我们学习了细胞和个体水平，接下来我们要学习种群。复习生命层次的概念，构建稳态与平衡观。以白犀牛是否灭绝的社会热点引入种群的概念。章引言“任何物种都不可能以单一个体生存和繁衍。”——灭绝的犀牛事件。从而渗透群体的思想：个体是细胞的群体，种群是个体的群体，群落是种群的群体；各个层次的群体是一个有机的整体。任务一：学习种群、种群数量特征的概念、类型和意义（指向目标1）思考1-1：以下图示中哪些是种群？你能找出来它们共同点吗？填写种群的概念种群是指生活在      的    生物的   个体。提示：构成种群的三要素：①一定的自然区域；②同种生物；③全部个体。种群内个体可相互交配，具有一定的基因组成，一个基因库，以区别于其他物种。环境的变化或基因突变，加上自然选择，最终影响种群的表型进而改变种群的等位基因频率。种群是是生物群落和生态系统的基本组成单位，是种间关系的基本单位。 “整体不是不是部分的叠加，整体大于部分之和”。从进化的观点来看，种群是生物进化的基本单位，也是基因库的最小单位。从生态学的观点来分析，种群既是生物繁殖的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。 思考1-2：你能举例说明研究种群密度背后的意义吗？种群的种群数量是否等同于种群密度？ 提示：研究种群的核心问题是种群数量的变化规律。种群的最基本的数量特征是种群密度。种群密度是指种群在单位面积或体积中的个体数，它是一个随着环境条件和调查时间为变化的变量。调查所得的种群密度为特定时间和特定空间的目的，它反映了生物与环境的关系。 归纳种群概念的两个方面，从生态学的观点来看：种群是生物繁殖的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。从进化的观点来看，种群是生物进化的观点来看：种群是生物进化的基本单位。展示深圳市梧桐山上阴阳坡的照片，产生认知冲突，激发学生学习兴趣。如统计桫椤，特点个体较大，分布范围较小，选择逐个计数法。但一般我们遇到的情况更复杂，所调查的种群数量比较多，采取什么方法呢？阅读教材，了解什么是估算法。文本中谈到估算法，在调查在被调查种群的分布范围内，随机选取若干样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。鼓励学生阅读要带着问题思考。就“若干个样方”能提出怎样的疑问？ 任务二：小方格里乐趣多——样方法的模拟实验（指向目标2）展示梧桐山山顶的图片，引导学生观察阴阳坡的差异？思考2-1：阅读教材P2“样方法”部分、P5“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”，提炼出调查种群密度的研究方法，简要写下你的调查流程。【资料1】提示：一般的流程：确定调查对象—>选取样方（取样方法和取样原则）—>计数（计数原则）—>估算种群密度—>分析不同的调查地点、不同种群的密度存在差异的原因。我们今天调查梧桐山的荠菜和车前草在阴阳坡上种群密度的差异情况。在何处取样？分别在阳面坡和阴面坡取样地。取样的原则是什么。取样时要随机取样。取样的方法依据地形的不同而有所差异，五点取样法和等距取样法。取样时要注意什么？取样时要注意人身安全。通过分组合作，体验探究的过程，模拟探究五点取样法调查阴阳坡地上荠菜的种群密度，通过模拟实验发现，阴阳坡地上的荠菜分布不同，阳面更多，推测荠菜可能为阳生植物。分组合作，讨论不同样方大小对种群密度调查的影响，样方调查蒲公英样方的数目。同时模拟调查梧桐山上红耳鹎的种群数量，用估算法。动物被捕捉后，第二次变得更不容易被捕捉；标志过于醒目，被标记后的动物容易被天敌发现；标志物脱落；标记物不合理导致个体死亡；调查期间有同种动物迁入；调查期间多只未被标记的个体死亡。对不同的情境进行探讨，然后归纳出用标记重捕法估算结果时可能会偏大或偏小的原因有哪些。采取哪些措施能够减少实验误差，以提升解决真实问题。思考2-2：运用五点取样法调查阳面坡地上荠菜的种群密度并填写表1。表1  阴阳坡地上荠菜的种群密度种群样方1样方2样方3样方4样方5种群密度（株/m2）阳面坡荠菜      阴面坡荠菜       思考2-3：当样方依次选取0.3×0.3m、0.6×0.6m、1×1m、1.5×1.5m、2×2m大小的正方形样方时，得到的种群密度数据有何差异？请填写表2。表2  不同样方大小的种群密度调查样方大小样方1样方2样方3样方4样方5种群密度（株/m2）0.3×0.3m      0.6×0.6m      1×1m      1.5×1.5m      2×2m      【追问】调查的对象为酢浆草（草本）、假鹰爪（灌木）、深山含笑（乔木），选取样方大小你推测有什么差异？ 能否找到其中的规律呢？提示：依据调查的对象。草本1m2正方形，灌木16m2，乔木100m2。思考2-4：探究选取样方的数量与估测种群密度的关系，随机选取10个1m×1m的样方，统计梧桐山的蒲公英种群数量，并依次计算前3、4、5、6、7、8、9、10个样方的平均值，依据表3数据填写表4。表3  样方法调查蒲公英种群数目样方样方1样方2样方3样方4样方5样方6样方7样方8样方9样方10株数26222713141723172318表4  不同样方数的蒲公英种群密度统计的样方数前3个前4个前5个前6个前7个前8个前9个前10个平均值（株/m2）        讨论2-5：样方边线上的点，是否计算样方边上的点，对实验结果有无对实验结果有何影响？应当如何计数？提示：计数的原则：计相邻两边及顶角个体数，计上不计下，计左不计右，种群密度的估计值为所有样方种群密度的平均值。讨论 2-6：为什么各组数据之间存在差异？怎样减少误差？ 提示：调查分布范围较小，个体较大的种群时，可以逐个计数。分布较广、个体较多的情况下，逐个计算非常困难，采取估算的方法。讨论 2-7：样方法适用于估算哪些生物的种群密度？  任务三：扑克牌妙趣多—标记重捕法的模拟实验（指向目标2）通过动画演示标记重捕法的过程，学生借助动画，概括标记重捕法的过程，并用类比推理，训练表达。思考3-1：阅读教材P3，提炼出调查种群密度的研究方法，简要写下你的调查流程。提示：捕捉->标记->放回混匀->重捕->计算①    从扑克牌中随机取出一叠牌卡（M），计数后，做上标记，重新放回卡牌中（模拟标记后的动物）；②    充分混匀后，从中随机抓一叠牌卡（n），并计数其中标记（m）；③    根据N=M×n/m，得扑克牌的总数（N）;④    重复多次，求N平均值。 思考3-2：根据上述调查流程，完成模拟实验，并填写表5。表5  成员模拟标记重捕法数据记录表成员第1次抓取并标记数第2次抓取总数第3次标记数估算红耳鹎总数1    2    3    4    5    讨论3-2：标记重捕法估算结果时可能会偏大的原因有哪些？讨论3-3：标记重捕法估算结果时可能会偏小的原因有哪些？讨论3-4：怎样减少误差？实际野外操作时，标志物必须满足什么样的条件？讨论3-5：标记重捕法适用于估算哪些生物的种群密度？提示：标记重捕法是指在某个调查区域内，捕捉某种生物一部分个体进行标记，然后放回，经过一段适当的时期，标记个体与未标记个体重新充分混合分布后，再进行重捕；根据重捕样本中标记个体的比例，估计该区域中该生物的种群数量。这种方法一般食用于哺乳类、鸟类、鱼类、昆虫和腹足类等动物种群数量的估计。模拟实验的用途，为了解决实际问题，善于用身边已有的简单材料来加以模拟解决实际问题。 【巩固练习】请选取合适的方法调查下列种群的密度：①    草地上的蒲公英②    某森林中的大山雀③    某公园中已被保护的古树④    麦田中的蚜虫⑤    估量玉米田中的某种蛾（具有趋光性）的灾害程度 任务四：小结与课后反思知识结构 思考4-1：通过本节课的学习，你对种群、种群密度的概念有何新的认识？我能复述样方法和标记重捕法吗？ 思考4-2：完成【作业与检测题】，我会用知识解决相关题目吗？ 思考4-3：我做错题是哪些方面有问题，知识、能力、方法还是习惯？思考4-4：我期望在哪方面得到老师的帮助？思考4-5：如果你想知道更多的知识，你知道还可以到哪里去寻找相关资源吗？ 我们生物的研究也是经历了从现象到本质，今天我们通过样方法和标记重捕法，体验生物研究从定性到定量的发展过程。从活动中，我们通过分组合作，科学的探究是需要我们很多人合作，综合起来才能得到较为完整的生命规律或者生命现象。更全面的认识、理解世界和大自然，使自己有更大的格局、视野和胸怀。多到大自然中多走走、多看看、多一份珍爱。用三看法对本节内容进行梳理，感受系统分析的方法。一看个体数量少用直接计数、二看生物类型，是植物采用样方法，是动物用三看活动能力，活动能力弱用样方法，活动能力强用标记重捕法调查种群的数量。用概念图再现概念，最后对比黑脸琵鹭大口吃鱼和嘴被人丢弃的捕鼠夹夹住，不能进食。鼓励学生更全面的认识、理解世界和大自然，使自己有更大的格局、视野和胸怀。多到大自然中多走走、多看看、多一份珍爱。 
【板书设计】（以知识框图的形式呈现）
【作业设计】1.判断下面哪些是种群，判断的依据是什么。案例是否属于一个种群原因分析某池塘中的所有蝌蚪不属于全部个体（范围限定）一片森林里的所有昆虫不属于同种生物（物种限定）深圳地区的全部市民属于②    一定的自然区域；②同种生物；③全部个体。高二（4）班所有学生不属于自然区域（空间限定） 2. (2016·全国卷Ⅱ·T5)如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度,下列做法中正确的是 (  C  )A.计数甲地内蒲公英的总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度B.计数所有样方内蒲公英总数,除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度C.计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度D.求出所有样方蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和,再乘以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度3. (全国卷Ⅰ改编)种群密度是种群的数量特征之一,下列叙述错误的是(  D  )A.黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度B.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约C.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同D.培养瓶中细菌种群数量在不断增长过程中，密度对其增长的制约逐渐减弱4. (2017·全国卷Ⅲ·T5)某陆生植物种群的个体数量较少,若用样方法调查其密度,下列做法合理的是(  B  )A.将样方内的个体进行标记后再计数B.进行随机取样,适当扩大样方的面积C.采用等距取样法,适当减少样方数量D.采用五点取样法,适当缩小样方面积5.生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原进行调查。下表是不同调查面积的某种双子叶草本植物种群密度的统计结果。　　　　草原类型调查面积/cm2　　　　ABC10×1033220×2055340×4086580×80149890×9016118100×10017138110×11019138120×12020138130×13020138140×140………调查B草原该种双子叶草本植物种群密度时，设计如下调查步骤。①先取40 cm×40 cm为最佳样方面积。②在该物种分布较密集的地方取5个样方。③计数每个样方内该植物的个体数，若计数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。(1)本调查采用的方法是____________；取样的关键除应考虑样方的大小和数量外，还应__________________________________________________________。(2)如何计算B草原某种双子叶草本植物的种群密度？_________________________________________________________________。(3)请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。①_________________________________________________________________。②_________________________________________________________________。③_________________________________________________________________。解析：用样方法调查种群密度时，关键要做到随机取样，以所有样方种群密度的平均值作为种群密度的估计值。答案：(1)样方法　随机取样(2)计算所有样方的种群密度的平均值(3)①选取的样方面积不对，应取种群密度达到稳定的最小面积(100 cm×100 cm)，以减小误差　②取样的方法不对，应在B草原中随机取样　③对种群密度的估计方法不对，应以所有样方种群密度的平均值作为种群密度的估计值 6.课外推荐阅读（1）《基于红外相机监测的汪清自然保护区东北豹种群动态》文献，了解我国东北豹种群的生存情况。（2）《深圳珍稀濒危物种在物种和种群水平上的保护与恢复对策研究》（3）《利用红外相机调查深圳梧桐山兽类群落组成及野猪的空间利用》 梧桐山常见植物：https://www.meipian.cn/3cl53194
  【评价设计】                    本堂课活动评价表内容组别量规及等级分值自评分同伴评分实验操作和学历案书写完成情况A．课堂完成B．当天完成C．未能完成5分  实验结果的准确性A．很准确B．基本准确C．不准确5分  学历案书写情况A．清晰、整洁B．较一般C．不清晰整洁5分  本小组汇报情况A．汇报流利、积极参与B．表现一般C．未能清晰全面的汇报，参与度不高5分  总分20分  
【教学反思】用任务驱动，让学生构建、丰富知识体系，使新学的知识点迅速的结构化、网络化。种群的数量特征第1课时设计思路：任务一种群的概念，体会研究种群的数量特征的意义——>任务二体验样方法模拟实验——>任务三体验标记重捕法模拟实验——>任务四补充黑光灯诱捕法，归纳总结调查种群密度的方法，初步构建系统分析法的各个阶段。对本节了解种群的特征是后续学习群落演替的基础。能判断出种群，通过样方法和标记重捕法的调查方法调查并会计算出种群密度。要重视概念的理解。理解概念要做到“三会”：会表述、会举例、会判断。要养成细心观察、勤于思考、善于探究和分享交流的好习惯，认真做好各种观察、实验，领悟科学研究的基本方法并学习相关实验技能。要注意知识学习过程中的科学描述，用词方面不可随意增加或者减少。不要忽视关键词，解释原因。为后面第4章“人与环境”中人口增长与生态足迹的内容打基础。树立稳态与平衡观，理解生物与生物、生物与环境之间存在着彼此依存，相互影响的关系。教材依次探讨了种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例等数量特征。虽然从教材呈现形式上看，这几项特征是一一罗列的，但应当注意的是，这几项特征并不是单纯的并列关系，而是有着内在的逻辑联系，并且有层次之分的。本部分内容有一个明显特点，即密切联系我国人口实际。学生在探讨种群数量特征的过程中，了解我国人口实际，关注和探讨我国人口老龄化和性别比例失衡等问题，有着重要的现实意义。教材结合我国人口实际介绍了我国法律禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和性别选择性人工流产等内容，有助于提升学生的法治观念和社会责任意识。深刻体悟到深度学习和核心素养有着密切的关系，深度学习的抓手是磕碜，课程的落实靠教师的课堂，课堂落实的教学程度靠学历案。指向深度学习是整合论教学，顺序是具体——象——再具体。这节课“四个一”：一次体验：体验样方法或者标记重捕法。一个方法：任何方法先要知道是什么，在哪里，如何做，为什么。一种思维：遇到数据比较多的时候，可以尝试用统计学的方法、建模、类比推理的方法。一种责任：保护生态环境，践行低碳生活。1.好的课堂要有深度学习，形式多种多样；2.情境贴近学生的生活——梧桐山、校园标记重捕法；3.进行大单元教学让老师有更高的视野，不是但看一节课，而是看到课程，甚至整个生物学学科的学习要达成的目的（生命观念、科学思维、科学探究、社会责任）。