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2019-2020年高中生物 4.1《種群的特征》同步教案 新人教版必修3 一、教學(xué)目標 一．知識方面 1.列舉種群的特征。 2.嘗試用樣方法調(diào)查種群密度。 二．情感態(tài)度與價值觀方面 1.關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化和群落演替的影響。 2.認同國家“退耕還林、還草、還湖，退牧還草”的政策。 三．能力方面 1.嘗試建立數(shù)學(xué)模型。 2.運用樣方法調(diào)查種群密度。 二、教學(xué)重點和難點 1.教學(xué)重點 種群的特征。 2.教學(xué)難點 樣方的選擇和確定。 三、教學(xué)策略 在進行本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)之前，教師應(yīng)當將學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的視角從微觀、個體水平轉(zhuǎn)到宏觀、群體水平上來，闡明從宏觀、群體水平上研究生物是生物學(xué)科發(fā)展的一個重要分支，這也充分反映了自然界生命系統(tǒng)的多層次性。 教材在章引言中就闡述了種群和群落的概念。在本節(jié)的教學(xué)中，可以通過讓學(xué)生列舉具體的事例，展開討論來說明種群的概念。例如，一個村莊的居民可以看做是一個種群，一個魚塘中全部的鯉魚屬于一個種群，等等。種群這一個概念，從字面上看并不難理解，但要讓學(xué)生能區(qū)別具體事例是否屬于種群，往往會出現(xiàn)混淆。因此，要引導(dǎo)學(xué)生從不同角度來認識和理解種群概念。例如： ──一個種群中有不同年齡的個體； ──一個種群中可能有外表不同的個體； …… 在引導(dǎo)學(xué)生理解種群概念時，要與認同生命系統(tǒng)是一個統(tǒng)一整體的思想聯(lián)系起來。這可以從以下幾方面展開教學(xué)：（1）種群是宏觀、群體水平上研究生物的基本單位，種群不等于個體簡單累加，種群內(nèi)個體之間通過特定關(guān)系構(gòu)成一個整體，表現(xiàn)出個體不具有的特征；（2）個體生命有限，而種群一般不會因為個體的消失而消失；（3）同一區(qū)域中往往生活著多個生物種群，不同的種群之間構(gòu)成一個相互依賴、相互制約的群體。 基于以上認識，教師再進行“種群的特征”的教學(xué)就比較順利了。種群的特征主要表現(xiàn)為數(shù)量上的變化，認識和把握種群的數(shù)量特征很重要。在日常生活中，人們常常關(guān)心某種生物種群的數(shù)量變化，如大熊貓還剩多少只？蝗蟲有沒有達到成災(zāi)的密度？老鼠數(shù)量有沒有增長？人口的出生率和死亡率是多高？ 值得注意的是，教材在呈現(xiàn)種群的特征這一內(nèi)容時，是從問題出發(fā)，落腳于對科學(xué)方法的學(xué)習(xí)：調(diào)查種群密度的方法。因此，讓學(xué)生嘗試、模仿調(diào)查種群密度，是本節(jié)的重要教學(xué)目標。教學(xué)策略要圍繞實現(xiàn)這一目標來制定，即要讓學(xué)生通過具體的活動，完成嘗試、模仿的操作。為此，教材中設(shè)計了“探究”活動：用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度。由于這一活動需要在野外進行，且屬嘗試、模仿層次，故一般可以安排在本節(jié)結(jié)束時進行。 進行“問題探討”的教學(xué)前，教師最好準備50個（紅色）圓形和50個（綠色）三角形隨機排列的圖案紙，發(fā)放給學(xué)生（可二人一張），先不告知學(xué)生圓形和三角形的具體數(shù)目，提出討論題1，并請學(xué)生報告估算的結(jié)果，介紹是如何進行估算的。在學(xué)生報告的基礎(chǔ)上，教師可引入種群密度的概念，并介紹調(diào)查種群密度的實踐意義。然后，告知學(xué)生圖案中圓形和三角形的數(shù)目，提出討論題2。在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)當簡明扼要地說明：（1）“估算”是一種重要的科學(xué)方法，在科學(xué)研究的許多領(lǐng)域中都要運用；（2）“估算”存在著誤差，運用科學(xué)方法進行估算可以縮小誤差，最大限度地保證得到的結(jié)果符合客觀事實。 進行調(diào)查種群密度的方法的教學(xué)時，教師有必要先介紹“抽樣調(diào)查”的方法。教材中介紹了估算最常用的方法──樣方法和標志重捕法。教師應(yīng)結(jié)合“問題探討”中學(xué)生在估算中所運用的方法，進一步讓學(xué)生討論：什么是“樣方”？如何確定“樣方”？要選取幾個樣方？多取幾個樣方結(jié)果會不會更準確些？結(jié)合這些問題的討論，教師介紹常用的樣方法：五點取樣法和等距取樣法。對于許多動物而言，由于它們活動能力強，活動范圍大，不宜用樣方法來調(diào)查它們的種群密度，而常用標志重捕法。 在教學(xué)中，教師可以結(jié)合學(xué)生比較熟悉的“抽樣調(diào)查”的具體事例，拓展這種科學(xué)方法的內(nèi)涵和應(yīng)用領(lǐng)域。例如，每年中央電視臺“春節(jié)聯(lián)歡會”收視率的調(diào)查；某地區(qū)家庭收入情況調(diào)查,等等。也可以讓學(xué)生討論一些具體的調(diào)查方案，例如，怎樣調(diào)查在學(xué)生中，哪些人喜歡玩電腦游戲？（男生還是女生？小學(xué)生還是高中生？成績好的學(xué)生還是成績差的學(xué)生？等等）進而使學(xué)生了解到“抽樣調(diào)查”在科學(xué)研究中應(yīng)用的普遍性。 為什么要研究種群密度？教師可以結(jié)合生活、生產(chǎn)中的具體事例加以說明。 對于出生率和死亡率等其他數(shù)量特征的教學(xué)，教師可以從列舉一些現(xiàn)象與事例入手。要注意的是，死亡或遷出對種群來說不一定是壞事，因為一些個體死亡或遷出了，在種群中留下空間讓新一代個體更好地成長，這樣的種群往往生活力更強。 任何種群都是由不同年齡的個體組成的，因此種群形成一定的年齡結(jié)構(gòu)。在進行這部分內(nèi)容的教學(xué)時，可以圍繞教材中提出的“思考與討論”來展開。 表4-1 幾種年齡型種群的特點 類型 種群構(gòu)成特點 發(fā)展趨勢 增長型 幼年個體很多，老年個體很少 種群密度會越來越大 穩(wěn)定型 各年齡期的個體數(shù)目比例適中 種群密度在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定 衰退型 老年個體很多，幼年個體很少 種群密度會越來越小 大多數(shù)生物種群都傾向于使雌雄性別比率大約保持1∶1。教學(xué)時可以列舉一些事例，說明自然界這種現(xiàn)象存在的普遍性（包括人類）。教師可以提問，為什么會出現(xiàn)這一現(xiàn)象？讓學(xué)生聯(lián)系性別的決定來討論這一問題。 教師可就上述特征間相互關(guān)系作一小結(jié)，如圖4-1。 圖4-1 種群特征之間的關(guān)系 種群的空間特征是選學(xué)內(nèi)容。種群中個體在空間分布的情況往往是多種多樣的，例如有均勻分布、隨機分布、集群分布等。種群中個體的分布情況構(gòu)成了空間特征，種群的空間特征是生物與生物之間、生物與環(huán)境之間相互作用的結(jié)果，并隨著條件的改變而發(fā)生變化。種群的空間特征是研究種群密度的重要信息。 四、探究指導(dǎo) “用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度”是在原形示范和具體指導(dǎo)下，讓學(xué)生完成嘗試、模仿性的操作。應(yīng)盡可能創(chuàng)造條件，讓學(xué)生在真實的環(huán)境中，按教材探究活動指導(dǎo)的要求動手操作。 1.提出問題 在著手調(diào)查之前，要明確調(diào)查的目的，確定探究的問題，帶著問題進行調(diào)查。這就需要事先對調(diào)查區(qū)域有所了解。例如，調(diào)查區(qū)域的環(huán)境情況如何？有哪些生物種類？哪些因素影響區(qū)域內(nèi)植物的生長與分布？等等。不做到這一點，就難以理解調(diào)查結(jié)果，也難以與其他的觀察結(jié)果進行比較。一般需要了解的因素有：地理位置、環(huán)境類型、生物種類和分布情況、氣候因素及其他與研究相關(guān)的細節(jié)，如人為因素、污染程度等。 只有通過認真的觀察，才能真正發(fā)現(xiàn)有意義的問題，進而提出有研究價值的問題。 2.制訂計劃 本課題的計劃主要是圍繞著如何確定“樣方”來制訂，也即為了獲取真正具有代表性樣本的信息。有代表性樣本的一般原則應(yīng)該是：隨機取樣、樣本數(shù)量足夠大、取樣過程沒有主觀偏見等。在自然環(huán)境下，生物的生長與分布往往是多種多樣的，這就決定了取樣的方式不能單一。 一般而言，取樣需要考慮的是：樣方的定位、樣方的大小、樣方的數(shù)量等問題。就均勻分布的情況而言，只要采取簡單的隨機取樣方法即可，因為種群中每個個體都有相等的被選擇機會；而對于其他的分布情況（如系統(tǒng)分布、分層分布、梯度分布等），采取簡單的隨機取樣方法未必能獲得有代表性的樣本。為了避免簡單隨機取樣方法的不足，可以采用分層隨機取樣法，即將區(qū)域分為若干亞區(qū)域，然后在亞區(qū)域上進行隨機取樣。 樣方大小應(yīng)視調(diào)查對象的大小和分布情況而定。顯然，在森林中對某種樹的調(diào)查與在草地上對某種草的調(diào)查的樣方大小是不同的。一般而言，對于分布不規(guī)則的種群，多個小樣方取樣比少數(shù)大樣方取樣效果更好。 樣方的數(shù)量越多，整體取樣花費的時間、精力就越大。為了提高取樣的效率，人們總結(jié)了一些系統(tǒng)取樣的經(jīng)驗，如五點取樣法和等距取樣法，等等。 此外，制訂計劃還應(yīng)當包括團隊如何合作以提高工作效率。團隊合作是開展本項活動的重要目的之一，在活動之前教師要強調(diào)團隊合作的重要性；在活動過程中教師要留意各組團隊合作的情況，對其計劃性、協(xié)調(diào)性、有效性等作出評判。 3.實施計劃 在實施調(diào)查的過程中，根據(jù)植物的分布和地形情況，做到簡便、合理地選擇樣方并統(tǒng)計樣方中的個體數(shù)量是本項活動的重點。為了便于學(xué)生在實地選擇樣方，教師可以事先將確定的調(diào)查區(qū)域繪制成平面圖提供給學(xué)生，讓他們先在平面圖上定好樣方，再根據(jù)既定的方案在實地確定樣方。 在統(tǒng)計樣方中個體數(shù)量時，遇到的問題之一是邊緣效應(yīng)，即如何處理樣方邊緣上的個體。一般而言，樣方頂邊、左邊及左角處的個體統(tǒng)計在內(nèi)，其他邊緣不作統(tǒng)計。 4.結(jié)論 統(tǒng)計好樣方中個體數(shù)量后，求得樣方種群密度的平均值，該平均值即為調(diào)查區(qū)域該種群密度的估計值。應(yīng)結(jié)合調(diào)查區(qū)域的相關(guān)情況，對該估計值作出生物學(xué)的解釋。 練習(xí)P63 一、基礎(chǔ)題 課后反思