《種群數(shù)量的變化》的教學(xué)設(shè)計(jì)與案例

高峰

1 教學(xué)目標(biāo)的確定

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”確定的。該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有兩層涵義：其一，“嘗試建立數(shù)學(xué)模型”屬模仿性技能目標(biāo)，旨在通過原形示范（細(xì)菌的數(shù)量增長）和具體指導(dǎo)，學(xué)生能完成建立數(shù)學(xué)模型；其二，“解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”屬理解水平的知識目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群的數(shù)量變動(dòng)（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。

由此，本節(jié)教學(xué)目標(biāo)確定為三條。1.說明建構(gòu)種群增長模型的方法。2.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。3.用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。

2 教學(xué)設(shè)計(jì)思路

高中學(xué)生對數(shù)學(xué)模型的概念并不陌生，在學(xué)習(xí)生物學(xué)其他內(nèi)容時(shí)，學(xué)生已對運(yùn)用數(shù)學(xué)解決生物學(xué)中的問題有了一定的認(rèn)識，例如，對遺傳規(guī)律的認(rèn)識。因此，本節(jié)是在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，重新建構(gòu)新的知識——建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。

本節(jié)的引入的思路：按照教材的編排順序進(jìn)行，即以“問題探討”引入，然后逐步展開教學(xué)，將本節(jié)的探究活動(dòng)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，展開教學(xué)。

本節(jié)2課時(shí)。

第一課時(shí)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)遵循具體→抽象→再具體→再抽象……循環(huán)上升的軌跡。

1.具體。教師以“問題探討”引入，由于學(xué)生已有相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，不難回答問題。教師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生思考：得出的數(shù)學(xué)公式有何生物學(xué)意義（說明細(xì)菌數(shù)量增長具有哪些性質(zhì)）？

2.抽象。進(jìn)一步讓學(xué)生討論：細(xì)菌的數(shù)量增長模型是怎樣建構(gòu)的？數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式有哪些？由此，總結(jié)出建構(gòu)種群增長模型的方法。

3.再具體。聯(lián)系實(shí)例說明種群增長的兩種數(shù)學(xué)模型。

4.再抽象。結(jié)合細(xì)菌的數(shù)量增長模型，得出種群數(shù)量增長的“J”型數(shù)學(xué)模型；結(jié)合實(shí)例討論“K”值。

5.進(jìn)一步回到具體。討論數(shù)學(xué)模型的生物學(xué)意義（說明“J”型和“S”型增長的生物學(xué)意義），列舉實(shí)例。

6.進(jìn)一步抽象?？偨Y(jié)用數(shù)學(xué)模型揭示生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的意義。

在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對問題作深人的思考，啟發(fā)學(xué)生從現(xiàn)象揭示出本質(zhì)和規(guī)律，使學(xué)生認(rèn)同運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型能夠較好地表達(dá)某些生物學(xué)規(guī)律。

第二課時(shí)為探究活動(dòng)：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。

由于該探究活動(dòng)需要較長的時(shí)間（連續(xù)觀察7d），因此，活動(dòng)的管理是教學(xué)的難點(diǎn)。教師要在制定計(jì)劃、同伴的合作、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方面給予必要的提示。

3 教學(xué)實(shí)施的程序（第一課時(shí)）