“種群的特征”的教學設計與實施?

趙廣宇 劉 霞

（1石室中學 四川成都 610041 2第十八中學 四川成都 610072）

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》指出：教師要為學生提供豐富的、有代表性的生物學事實，引導學生通過對事實的抽象和概括，建立生物學概念[1]。筆者在“種群的特征”教學中，嘗試以資料的形式給學生提供生物學事實，引導學生通過分析資料，歸納、概括得出相關的生物學概念，達到自主構建生物學概念的目的。

1 學情分析與設計思路

經過之前的學習，學生已知“種群”的定義及其在生命系統(tǒng)中的結構層次，但對種群概念的認知還停留在種群遺傳學水平，對種群生態(tài)學的內容仍是陌生的。盡管學生學習有關種群及其特征的相關概念沒有難度，以接受學習的方式能掌握定義。但為幫助學生自主構建并深刻理解種群及種群特征的相關概念，本節(jié)課將引導學生從生態(tài)學的角度認識種群的概念，并以種群密度為核心，建立種群特征之間的邏輯關系，以真正理解“種群”概念的生態(tài)學內涵，深刻理解“種群”作為生命系統(tǒng)的結構單位，以及研究生物與環(huán)境之間關系的價值。

2 教學目標

基于課程標準的內容要求、學業(yè)要求和學業(yè)質量標準，著眼于提高學生生物學學科核心素養(yǎng)的要求，制訂以下教學目標：

1）列舉種群的基本特征，闡明“種群”概念的內涵，區(qū)別“個體”與“種群”在生命系統(tǒng)結構層次的本質差異。

2）基于相關實證材料，運用歸納、推理、概括等思維方法，闡釋種群的數量特征影響種群數量變化的規(guī)律性。

3）通過構建種群數量變化的知識結構圖，運用建模的思維方法得出種群數量特征之間的邏輯關系，論證種群數量的規(guī)律性變化，探討影響種群數量變化的各種因素。

4）基于對種群數量變化的認識，在生物與環(huán)境的層面形成“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”，增強生態(tài)與環(huán)保意識。

3 教學過程

3.1 創(chuàng)設問題情境，引入教學內容

教師呈現資料1：呆萌、可愛的大熊貓是中國特有的動物物種，已在地球上生存了至少800萬年，被譽為“活化石”和“中國國寶”，是世界自然基金會的形象大使，是世界生物多樣性保護的旗艦物種。其主要棲息地是中國四川、陜西和甘肅的山區(qū)，因為數量稀少，被世界和我國列為瀕危物種。經過我國幾十年的努力，大熊貓的數量逐漸增加，據調查，2013年底全國野生大熊貓種群數量達到1 864只。2016年，世界自然保護聯盟將大熊貓的受威脅等級從“瀕?！毕陆抵痢耙孜！盵2]。2019年，圈養(yǎng)大熊貓種群數量達到600只。

要求學生在閱讀材料后，回答問題：降低大熊貓受威脅等級的依據是什么？學生回答：大熊貓的數量。教師引入教學內容：大熊貓等珍稀動、植物資源的保護研究，需要從群體角度探究其數量及變化趨勢。本節(jié)課的學習內容即為種群及種群特征。

3.2 學習種群概念，探索種群特征

教師提問：種群的定義是什么？學生根據已有知識，能回答出：生活在一定區(qū)域內同種生物的全部個體，并說明種群是生物繁殖的基本單位和進化的基本單位。

教師提問：個體與種群在生命系統(tǒng)的結構層次上，有何聯系與區(qū)別？提示學生從生命的基本特征角度分析個體與種群的區(qū)別。學生分析、討論后得出：個體是生命的基本單位，具有繁殖、生長、遺傳等特征；種群是由個體組成的群體，具有一定的數量，以及繁殖率和基因庫。教師引導學生進一步分析，得出：個體是自然界能獨立存在的基本的生命單位，種群是物種在自然界存在的基本單位。種群不是個體的簡單相加，而是通過種內關系組成的有機統(tǒng)一體。從個體到種群，其特征發(fā)生了質的變化，種群所具有的特征是個體所不具備的。例如，個體有生、死，而種群有出生率和死亡率。因此，自然種群有3個基本特征：1）空間特征，種群具有一定的分布區(qū)域；2）數量特征，每單位面積（或空間）上的個體數量是變動的；3）遺傳特征，種群具有一定的基因組成[3]。研究種群的核心問題是種群大小或數量在時間和空間上的變動規(guī)律。

3.3 探索種群數量變化因素，構建種群數量特征概念

3.3.1 確立種群數量的量標，了解統(tǒng)計種群數量的方法

教師組織學生討論：如何統(tǒng)計種群的數量？部分學生認為資料1和我國第7次人口普查數據是統(tǒng)計的準確數目。有學生根據經驗認為，諸如蒼蠅、蚊子等動物，數量多、移動快，很難統(tǒng)計其準確的數目。

教師由此提出“種群密度”的概念，并出示資料2：2017年，我國科學家完成了“基于無人機遙感的瑪多縣大型野生食草動物種群數量調查”，成功調查了藏野驢、藏原羚、巖羊等生物的種群數量[4]。執(zhí)教者作為志愿者協(xié)助科學家采集王朗自然保護區(qū)的大熊貓糞便，科學家通過分析其中的DNA分子，查明在2003—2004年，這一地區(qū)大熊貓的種群數量為66只[5]。

指導學生通過資料分析、閱讀教材，學習種群密度的統(tǒng)計方法：1）采用航拍等方法統(tǒng)計全部動物的數量；2）取樣調查法，包括樣方法和標志重捕法；3）糞堆法、捕捉法等估算法。不同的生物種群，統(tǒng)計種群密度的方法有差異。

以熟悉的生物為例，進一步引導學生分析生物種群密度的特點：不同的生物，例如，草原上昆蟲、田鼠和狼等，在同一空間內的數量級可能存在較大差異；同一生物種群，例如，蒼蠅、蚊子等昆蟲，在不同的時間范疇（例如，不同季節(jié)），數量也有較大差異。

3.3.2 分析人口調查資料，探尋數量變化內因

教師指出：種群密度反映了特定時間范疇的數量，而種群數量研究除了“統(tǒng)計種群數量或密度外，還需要研究數量變動規(guī)律、種群數量的調節(jié)機制、種群的分布和空間結構特點”[6]。

現代人口調查就是最完善的種群數量統(tǒng)計。資料3：我國國家統(tǒng)計局在2021年5月11日公布了第7次全國人口普查主要數據結果：

1）人口總量增長，增速有所放緩。全國人口共141 178萬人，與2010年相比，增長5.38%，年平均增長率為0.53%。最新預測表明，人口總量將在2025—2030年間達到峰值。

2）人口城鎮(zhèn)化水平加速提升，人口流動更趨活躍。2020年流動人口近3.8億人，10年間增長了將近70%。從流向上分析，人口持續(xù)向沿江、沿海地區(qū)和內地城區(qū)集聚，長三角等主要城市群的人口增長迅速，集聚度加大。

3）出生人口性別比穩(wěn)步下降，性別結構得到改善。男性人口為72 334萬人，占51.24%；女性人口為68 844萬人，占48.76%?？側丝谛詣e比為105.07，出生人口性別比為111.3。

4）少兒人口比重回升，老齡化進一步加劇。0～14歲人口為25 338萬人，占17.95%；15～59歲人口為89 438萬人，占63.35%；60歲及以上人口為26 402萬人，占18.70%（其中，65歲及以上人口為19 064萬人，占13.50%）。與2010年相比，分別上升1.35個百分點、下降6.79個百分點、上升5.44個百分點，老年人口增長速度將明顯加快[7]。

教師提出問題：我國人口調查量標除人口數量外，還有哪些內容？有何生態(tài)學意義？學生依據材料能直接回答出：調查內容有人口增長率、性別比例、年齡段比例、人口遷移狀況等。不能答出相關量標的概念、生態(tài)學意義。教師引導學生深入分析資料，依據數據1得出：增長率取決于出生率與死亡率的差值，出生率和死亡率直接影響種群數量變化，是影響種群密度最重要的因素。

教師進一步補充蜜蜂的“自然分蜂”現象，并結合數據2，幫助學生建立“遷入、遷出”的概念：遷入（出）率是指從其他區(qū)域遷入（出）到這個種群的個體數占整個種群的數量比。進而分析、推理得出：遷入率與遷出率也直接影響種群數量，在城市人口的研究中占有重要地位。出生和遷入使種群數量增加，死亡和遷出使種群減少。

依據數據3，引導學生分析性別比例對出生率的影響。依據數據4得出：不同年齡組在種群中所占的比例代表種群的年齡組成，能決定種群現在的出生率和死亡率，也能影響種群數量未來的變化。教師補充：種群年齡組成包括衰退型、增長型、穩(wěn)定型3種類型，通過年齡組成可預測種群密度的變化趨勢。引導學生分析我國人口年齡組成，得出我國即將進入老齡化社會的結論。

完成數量特征學習后，教師要求學生閱讀教材，自學種群的空間特征，了解種群空間分布的類型。

3.4 構建種群數量特征的知識結構圖，深刻領悟種群概念內涵

3.4.1 自主構建知識結構圖，領悟知識邏輯關系

教師要求學生圍繞“種群概念”，建立以種群特征為中心的知識結構圖（圖1）。學生在自主構建知識結構圖時，出現下列問題：1）只體現種群的數量特征；2）無法準確呈現數量特征之間的關系。教師通過例證進一步說明“種群”的概念，幫助學生從生態(tài)學的角度理解“種群”概念的內涵：種群是占有一定空間和時間的同一物種個體的集合體，由不同年齡和不同性別的個體組成，彼此可互配進行繁殖，是物種存在的單位，也是繁殖的單位、進化的單位。種群包括3個特征，其中數量特征是主要研究內容。

3.4.2 理論聯系實際，加深概念理解

教師展示資料4：調查四川馬邊大風頂自然保護區(qū)內的大熊貓發(fā)現，該大熊貓種群的年齡組成如表1。請據此預測該保護區(qū)大熊貓種群數量的變化趨勢，并說明原因[8]。

表1 馬邊大風頂自然保護區(qū)大熊貓種群年齡組成

學生分析得出4種不同的結論：1）年齡組成為增長型，種群數量增加；2）短期增長，長期穩(wěn)定；3）不確定，因為大熊貓的繁殖率低；4）由于受到氣候、食物、天敵、人類活動等方面的影響，有可能降低。

教師強調：影響種群密度的因素不僅是種群的數量特征，還有外界因素，綜合作用于種群，影響著種群數量變化。并組織學生討論：世界自然保護聯盟將大熊貓“降級”是否合理？大家一致認為：目前，大熊貓種群數量仍然很少，繁殖率低，其生存受到眾多外界條件的影響，保護之路依然艱難，不宜降級。進而總結得出：研究種群密度，有利于人類了解種群與環(huán)境的關系，有利于更好地保護生物多樣性，更合理地利用自然資源，例如，進行瀕危動物的保護、有害生物防治、漁業(yè)上合理捕獲量的確定等。

4 教學反思

本節(jié)教學設計特點總結如下：1）圍繞“種群”概念，以種群數量特征為主線，將種群的數量特征、空間特征、遺傳特征等學習內容有機地整合在一起，使學生在已有“種群”概念的基礎上，全面理解種群的概念與特征，領悟種群在整個生命系統(tǒng)中的地位。2）在學生已有知識的基礎上，通過資料分析、模型構建等方式實現知識的同化與順應，促進學生自主構建生物學概念。3）以我國人口調查、珍稀動物大熊貓保護主題創(chuàng)設學習情境，引導學生實現知識的遷移運用，發(fā)展科學思維。