基于小組合作探究的教學(xué)設(shè)計

呂琴

一、教學(xué)目標(biāo)的確定

在課程標(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”。該條內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)有兩層含義：“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；“解釋種群的數(shù)量變動”屬理解水平的知識目標(biāo)，旨在把握數(shù)學(xué)模型（抽象）與種群數(shù)量變動（具體）之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。

二、教材分析和教學(xué)設(shè)計思路

生物學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，與資源、環(huán)境密切相關(guān)，日常教學(xué)要與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，在課堂教學(xué)的同時滲透可持續(xù)發(fā)展觀，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注資源、環(huán)境利用過程中面臨的種種問題，實(shí)現(xiàn)人與社會、人與自然之間的和諧發(fā)展。

《種群的數(shù)量變化》是人教版《必修3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第4章第2節(jié)的內(nèi)容，學(xué)生已有種群和群落的相關(guān)知識做為鋪墊，在整個模塊中這節(jié)是能力要求很高的一節(jié)課：建構(gòu)種群數(shù)量增長模型并運(yùn)用數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變化，這也是本節(jié)課的重難點(diǎn)。某種生物種群數(shù)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(shù)量的變化，與生產(chǎn)生活實(shí)際聯(lián)系緊密。本節(jié)內(nèi)容不僅在本章中具有承上啟下的作用，對于生物與環(huán)境的和諧發(fā)展也具有舉足輕重的地位。

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，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，重新構(gòu)建新的知識——建構(gòu)揭示生物學(xué)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。

三、教學(xué)方法

1.課前自學(xué)預(yù)習(xí)，先了解基礎(chǔ)知識，提供疑惑點(diǎn)為課堂探究做基礎(chǔ)。

2.課堂探究：發(fā)揮學(xué)生的主動性，通過小組內(nèi)合作，基本掌握J(rèn)型增長曲線和S型增長曲線的條件，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。同時課堂教學(xué)以學(xué)生自主探究為主，教師則把重難點(diǎn)問題按梯度設(shè)置層層引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生輕松完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.教學(xué)過程（第一課時）

學(xué)生討論、陳述自己的觀點(diǎn)

提出問題，組織討論：

1.對細(xì)菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下，種群數(shù)量（N）=2n公式成立？

2.這個公式揭示了細(xì)菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？

3.在學(xué)過的生物學(xué)內(nèi)容中，還有哪些生物學(xué)問題可以用數(shù)學(xué)語言來表示？ 認(rèn)識到在生物學(xué)中有許多現(xiàn)象和規(guī)律是可以用數(shù)學(xué)語言來表示的。

學(xué)生獨(dú)立操作完成圖表，相互交流結(jié)果

請學(xué)生計算并填寫教材第66頁的表格，然后畫出細(xì)菌的種群數(shù)量增長曲線。

提示：這是在理想條件下對細(xì)菌種群數(shù)量的推測。

引導(dǎo)學(xué)生討論，同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？

小結(jié)：在描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化時，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式，也可以為圖表等。 認(rèn)識種群數(shù)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(shí)驗(yàn)條件下種群數(shù)量的變化，在自然界中，種群數(shù)量的變化情況是怎樣的？

澳大利亞的野兔：人兔之戰(zhàn)

1.野兔種群數(shù)量增長的原因？

2.怎樣用數(shù)學(xué)語言來描述野兔種群增長的規(guī)律？

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

4.估算1869年，野兔種群數(shù)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(shù)量增長相似的情況。

小結(jié)：自然界中確實(shí)有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式。該種群增長的數(shù)學(xué)模型可表示為“J”型曲線，或數(shù)學(xué)公式：Nt=N0λt 通過具體實(shí)例，加深對數(shù)學(xué)模型的理解，并用數(shù)學(xué)語言解釋種群數(shù)量增長的規(guī)律。

明確“J”型增長的原因。

四、教學(xué)反思

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