“種群的特征”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計

楊寶秀

(山東省青島市城陽區(qū)第一高級中學(xué) 266109)

1 教材分析

“種群的特征”是人教版高中生物學(xué)教材《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第四章“種群與群落”第一節(jié)的內(nèi)容。從本章開始，學(xué)生將在群體水平上探討生命系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和發(fā)展變化規(guī)律。本節(jié)介紹了調(diào)查種群密度的方法、種群的數(shù)量特征和種群的空間特征，其中前兩部分是教學(xué)的重、難點。教材圍繞“種群的特征”，應(yīng)用“問題探討”探討了如何準(zhǔn)確估算種群密度的問題，在內(nèi)容編排上將科學(xué)方法的論述放在突出的位置。按照教材的設(shè)計思路，筆者在教學(xué)中通過總結(jié)種群的本質(zhì)，進而引出種群密度；通過PPT展示調(diào)查植物種群密度的樣方法；應(yīng)用演示實驗?zāi)M動物調(diào)查種群密度的標(biāo)志重捕法；從資料分析入手，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，認(rèn)識種群的其他數(shù)量特征及其內(nèi)在關(guān)系。對種群的空間特征讓學(xué)生簡單了解。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 知道種群的數(shù)量特征；理解各特征之間的內(nèi)在聯(lián)系。

2.2 能力目標(biāo) 通過模擬調(diào)查種群密度的方法，提高實踐能力。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 認(rèn)同“生物與環(huán)境是一個統(tǒng)一的整體”的辯證唯物主義觀點。

3 教學(xué)過程

3.1 情境導(dǎo)入，引出新課 PPT展示一群在冰川上棲息的企鵝，雌雄老幼，濟濟一堂，彼此似乎正在交流著什么信息……冰川、寒風(fēng)、企鵝，從個體到種群，啟發(fā)學(xué)生展開豐富的想象并思考“整體不是部分疊加，整體大于部分之和”。引領(lǐng)學(xué)生思考：從進化的觀點來看，種群是生物進化的基本單位，也是基因庫的最小單位；從生態(tài)學(xué)的觀點來分析：種群既是生物繁殖的基本單位，又是生物群落的基本組成單位。通過例題，總結(jié)種群概念包含的3個要素。

例題：依據(jù)種群概念，請確認(rèn)下列①～③是否看作一個種群？為什么？①集市上所有的鯉魚；②某池塘中所有的魚；③一塊農(nóng)田中全部長出玉米粒的玉米(都不是一個種群，由學(xué)生說明原因)。然后總結(jié)構(gòu)成種群的三要素：①一定的自然區(qū)域；②同種生物；③全部個體。

3.2 引入核心概念“種群密度” 通過PPT事例分析：①牧民在承包的草場如何確認(rèn)放牧量，從而既能保護草原，又取得最好的經(jīng)濟效益？②怎樣控制害蟲數(shù)量，以防止蟲災(zāi)發(fā)生？得出研究種群的核心問題是種群數(shù)量的變化規(guī)律。認(rèn)識和把握種群的數(shù)量特征很重要，種群的最基本的數(shù)量特征是種群密度，出示種群密度的概念和計算公式“種群密度=種群數(shù)量/面積或體積”，向?qū)W生強調(diào)面積是平面，體積是空間上的計算。

例如，計算某一池塘中鯉魚的種群密度。至此拋給學(xué)生一個重要信息，如何調(diào)查不同種群的種群密度？指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中樣方法的概念，以及探究調(diào)查植物種群密度的內(nèi)容。

3.3 課件展示樣方法 為歸納出調(diào)查種群密度的方法，通過圖1設(shè)問：若三角形(或圓形或菱形)代表一個種群，則種群密度為多少？(4個/m2)；若全部圖形為一個種群，則種群密度為多少？(12個/m2)。引領(lǐng)學(xué)生分析：像這種調(diào)查分布范圍較小，個體較大的種群時，可以逐個計數(shù)；分布較廣、個體較多的情況下，逐個計數(shù)就非常困難，就要采取估算的方法。估算是一種重要的科學(xué)方法，很多領(lǐng)域都有運用；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。例如，植物的估算常用到樣方法( 圖2)。要求學(xué)生思考問題，然后總結(jié)樣方法的估算規(guī)則。

圖1 假設(shè)背景1 m2內(nèi)的種群

圖2 調(diào)查草地中蒲公英(○點表示)的種群密度

PPT展示問題：選取樣方的位置？多大？如何計數(shù)？如果每個樣方計算的種群密度不同，應(yīng)該如何處理？長方形調(diào)查區(qū)域取樣方時和正方形調(diào)查區(qū)域相同嗎？

引導(dǎo)經(jīng)過小組討論，采用教材的“五點取樣”：在四個角各取一個樣方，中間取一個樣方。由此啟發(fā)學(xué)生思考取樣時應(yīng)注意的問題：①取樣的關(guān)鍵：隨機取樣，不能摻入主觀因素；②常用取樣法：五點取樣法(調(diào)查群體為非長條形)或等距取樣法(調(diào)查群體為長條形)；③樣方大?。翰荼? m2正方形為宜，灌木16 m2，喬木100 m2；④計數(shù)的原則：計相鄰兩邊及頂角個體數(shù)(計上不計下，計左不計右)，種群密度的估計值為所有樣方種群密度的平均值。然后，指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材：對于植株上的蚜蟲、跳蝻、蚯蚓等雖是動物，因活動能力較小仍用樣方法。

3.4 演示實驗：標(biāo)志重捕法 以調(diào)查一片草地上田鼠的種群密度為例，先讓學(xué)生閱讀理解標(biāo)志重捕法的概念，然后小組模擬演示實驗。

材料與用具：黑棋子若干，同樣大小的白棋子若干，2個大紙袋。

方法與步驟：①從黑棋袋中取出一把(或兩把)黑棋子(M)，計數(shù)后將同樣數(shù)量的白棋子(模擬標(biāo)記后的動物)放入黑棋子袋內(nèi)；②充分混勻后，從黑棋袋中隨機抓取一把(或兩把)棋子(n)，并計數(shù)其中白棋子數(shù)(m)；③根據(jù)N=M×n/m，得黑棋子總數(shù)(N)；④重復(fù)5次，求N平均值。

為突破這個難點，將全班學(xué)生分成3人一組做演示實驗，啟發(fā)學(xué)生思考在實際野外操作時應(yīng)注意的問題，總結(jié)點撥注意事項：標(biāo)志不能過分醒目；標(biāo)志物和標(biāo)志方法對動物沒有傷害；標(biāo)志符號必須能夠維持一定的時間；兩次捕獲期間，動物沒有較大規(guī)模的出生、死亡、遷入、遷出行為等。此后設(shè)計變式訓(xùn)練進行鞏固：某研究機構(gòu)對我國草原一種害鼠進行了調(diào)查，樣方的總面積為2 hm2(1 hm2=10 000 m2)，隨機布設(shè)100個鼠籠，放置1夜后，統(tǒng)計所捕獲的鼠數(shù)量，進行標(biāo)記后放歸；3日后進行重捕與調(diào)查。所得到的調(diào)查數(shù)據(jù)如表1。

表1 調(diào)查數(shù)據(jù)

該草地布氏田鼠的平均種群密度為______只/hm2。事實上田鼠在被捕捉過一次后更難捕捉，上述計算所得的平均種群密度與實際種群密度相比可能會偏______。(144只/hm2田；偏大)

3.5 從分析資料入手，分析其他數(shù)量特征，并認(rèn)識各特征之間的關(guān)系 提供資料如下：

資料1：第六次人口普查顯示，青島市全市常住人口871萬人，性別比例為101.58。年出生率8.27‰，年死亡率6.75‰，其中0～14歲的人口占總?cè)丝诘?3.44%；15～64歲的人口占總?cè)丝诘?6.30%；65歲及以上的人口占總?cè)丝诘?0.26%。每天流入城區(qū)的人口為27.3萬人，每天流出城區(qū)的人口26.8萬人。

資料2：甲乙兩地的人口數(shù)目和面積都基本相等，但是甲地區(qū)人口中兒童占的比例高于乙地，而老人占的比例低于乙地。

設(shè)計問題：根據(jù)資料1分析，影響一個地方人口密度的因素有哪些？哪些是決定種群密度的直接因素？哪些是影響的間接因素？(年齡組成、性別比例、出生率與死亡率、遷入率與遷出率)；根據(jù)資料2分析預(yù)測20年后兩地區(qū)人口數(shù)目哪個多？(甲地區(qū))。引領(lǐng)學(xué)生分析年齡組成(大致分為增長型、穩(wěn)定型和衰退型)，由教材的圖示總結(jié)年齡組成分類的依據(jù)與種群密度的預(yù)測關(guān)系，并能做到由教材圖形轉(zhuǎn)換坐標(biāo)曲線圖的形式(圖略)。關(guān)于種群的空間特征，根據(jù)教材提供的插圖，讓學(xué)生了解：種群的空間特征是研究種群密度的重要信息，空間分布情況往往多種多樣，例如均勻分布、隨機分布、集群分布等。

3.6 深化拓展 預(yù)測種群密度變化趨勢的方法：①根據(jù)年齡組成預(yù)測種群密度的變化趨勢(表2)；②根據(jù)性別比例預(yù)測種群密度的變化趨勢(表3 )。

表2 根據(jù)年齡組成預(yù)測種群密度的變化趨勢

表3 根據(jù)性別比例預(yù)測種群密度的變化趨勢

3.7 歸納小結(jié) 引導(dǎo)學(xué)生歸納種群數(shù)量特征之間的內(nèi)在聯(lián)系，將所學(xué)知識結(jié)構(gòu)化(圖3)。

4 教學(xué)反思

本節(jié)教學(xué)中，將調(diào)查種群密度的方法、種群的數(shù)量特征作為重、難點，在突破重、難點時，運用課件展示植物樣方法，并歸納掌握樣方法應(yīng)注意的問題；運用演示實驗?zāi)M動物標(biāo)志重捕法，以提高學(xué)生參與實踐的能力；讓學(xué)生從資料分析中，歸納種群數(shù)量特征之間的內(nèi)在聯(lián)系。實踐表明，這樣的教學(xué)設(shè)計，既使學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)了估算這一科學(xué)的解決問題的方法，掌握了重、難點，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣，提高了課堂的教學(xué)效果。

圖3 種群的特征