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2019-2020年高中生物 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 第2課時示范教案 新人教版 導(dǎo)入新課 師 同學(xué)們好！上堂課我們主要學(xué)習(xí)了種群增長的兩種方式，是哪兩種？ 生 一種呈“J”型曲線增長，另一種呈“S”型曲線增長。 師 這兩種曲線分別出現(xiàn)在什么樣的情況下？ 生 當(dāng)無環(huán)境阻力時，也就是食物、空間都是充裕的，沒有天敵、氣候適宜的情況下，呈“J”型曲線增長；當(dāng)有環(huán)境阻力的情況下，呈“S”型曲線增長。 師 自然界中，哪一種曲線出現(xiàn)得多呢？ 生 “S”型曲線增長。因為自然界中一般都是存在著各種環(huán)境阻力的。 師 那么，我們在一定的培養(yǎng)液中，來培養(yǎng)酵母菌時，數(shù)量會是怎樣變化呢？根據(jù)你所學(xué)的知識能不能作出假設(shè)呢？ 生 我覺得一開始，酵母菌數(shù)量相對少的時候，培養(yǎng)液中的食物和空間都是足夠的，所以它的數(shù)量會快速增加；當(dāng)數(shù)量達(dá)到一定程度時，酵母菌就要為食物和空間發(fā)生生存斗爭，數(shù)量不再上升，可能會維持在一個最大值，出現(xiàn)波動。隨著培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)的不斷消耗，最后，酵母菌的數(shù)量會越來越少。 師 大家覺得他的假設(shè)合理嗎？ （學(xué)生點頭） 師 假設(shè)到底正不正確，我們還是得用事實來說話。這一周我們要做一個需連續(xù)觀察七天的一個實驗：觀察培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。 推進(jìn)新課 師 既然要觀察酵母菌種群的數(shù)量變化，首先我們必須得學(xué)會對酵母菌進(jìn)行計數(shù)。如果對一支試管中的培養(yǎng)液中的酵母菌逐個計數(shù)是非常困難的，我們可以采用抽樣檢測的方法。這兒要介紹一計數(shù)的好工具——血球計數(shù)板。血球計數(shù)板的中央有個計數(shù)室，里面有很多個小方格，小方格的面積為2 mm2 mm，一般溶液在小方格中能形成的厚度為0.1 mm，通過小方格范圍內(nèi)酵母菌數(shù)，來估計待測溶液中的數(shù)目。具體的操作過程：先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍待片刻，待細(xì)菌細(xì)胞全部沉降到計數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺的中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。 師 根據(jù)我所介紹的血球計數(shù)板的規(guī)格，請你來推導(dǎo)出將一個小方格范圍內(nèi)的酵母菌數(shù)，換算成10 mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)的公式。 生 小方格的容積為0.4立方毫米，10 mL為10 000立方毫米，為小方格的容積的25 000倍。所以只要把小方格范圍內(nèi)的酵母菌數(shù)乘上25 000就是10 mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)了。 師 對。在計數(shù)時，還要注意一個問題，就是在計數(shù)之前，建議將試管輕輕震蕩幾次，這是為什么？ 生 這樣可以保證抽樣檢測是隨機的，這樣產(chǎn)生的結(jié)果才能代表試管中的酵母菌總數(shù)。 師 如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，很難數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取怎樣的措施？ 生 可以先稀釋，再計數(shù)。數(shù)完后，只要不要忘了再乘上稀釋的倍數(shù)就行了。 師 計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的個體，該怎么計數(shù)？可以回憶在用樣方法調(diào)查種群密度時，對于邊界上的個體是怎么處理的。 生 也可以把頂邊、左邊和左角處的個體算在內(nèi)，其余的不算。 師 你覺得這個探究實驗需要設(shè)置對照嗎？如果需要，對照組該怎樣設(shè)計和操作；如果不需要，說明理由。 生 要設(shè)置對照，對照組中，培養(yǎng)液的成分可以有所變化，其他條件都保持不變，觀察酵母菌的數(shù)量變化還是否相同。 師 那么，需要做重復(fù)實驗嗎？ 生 要，每次實驗都有偶然性存在，必須做重復(fù)實驗才能說明問題。 師 這七天的實驗結(jié)果怎么記錄呢？表格如何設(shè)計較合理？ （學(xué)生討論后，拿出幾種合理的表格） 師 下面請同學(xué)們先按照小組的形式進(jìn)行討論，拿出你們的探究方案，方法步驟要具體，要有可操作性。比如，每天什么時候來進(jìn)行計數(shù)？計數(shù)時，大致數(shù)幾個小方格？如何進(jìn)行對照實驗？重復(fù)實驗如何進(jìn)行？等等。而且還要確定小組成員之間的分工。 （學(xué)生開始討論，寫探究方案） 師 就從今天開始，按照你們的探究方案進(jìn)行實驗，每天進(jìn)行計數(shù)，實驗結(jié)束后，把這七天的數(shù)據(jù)用曲線圖來表示出來，分析實驗結(jié)果是否支持你所作的假設(shè)。七天后，我們再把全班的平均值算出，根據(jù)平均值重新畫酵母菌種群數(shù)量的增長曲線，再和你們組的曲線圖進(jìn)行對照，分析原因。 （學(xué)生實驗，教師予以指導(dǎo)） 師 這七天的實驗大家都做得非常認(rèn)真。曲線圖也都畫出來了，大家相互之間交流一下，看看所畫的增長曲線有沒有一個總的趨勢？ 生 有。大多是有一個先增加，后趨向于平衡，到最后有減少的趨勢。 師 那么，你有沒有分析過影響這種變化趨勢的原因是什么呢？ 生 我覺得有這幾方面的可能：一個和培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分有關(guān)，也可能和培養(yǎng)的空間有關(guān)，還可能跟酵母菌在代謝過程中產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物有關(guān)。 課堂小結(jié) 師 酵母菌種群數(shù)量變化的觀察，使我們對種群增長的方式有了進(jìn)一步的認(rèn)識。從中，大家也學(xué)到了生物學(xué)上所用的一些技術(shù)手段。而且，大家也能從實驗的結(jié)果來分析產(chǎn)生這樣結(jié)果的原因。這正是科學(xué)研究所需要的。而且，如果你想證明你觀點的正確與否，最有力的證據(jù)還是實驗。那么，如果我想證明酵母菌數(shù)量的變化和培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分有關(guān)，該如何設(shè)計實驗進(jìn)行驗證呢？ 生 可以設(shè)置一個對照組，對照組不斷地更新培養(yǎng)液的營養(yǎng)成分，其他條件相同，同樣作出酵母菌的數(shù)量變化的曲線圖，兩圖進(jìn)行對照，如果確實發(fā)現(xiàn)在營養(yǎng)成分充足的情況下，酵母菌的數(shù)量要比實驗組在同時期多，那樣，就能證明這個觀點是正確的。 師 分析得很好。課后，根據(jù)你對影響酵母菌種群數(shù)量增長的因素作出的推測，設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。 板書設(shè)計 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 一、種群數(shù)量的變化（包括增長、波動、穩(wěn)定和下降） 1.建構(gòu)種群增長模型的方法 2.種群增長的“J”型曲線 （1）產(chǎn)生條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下。 （2）特點：種群數(shù)量連續(xù)增長，呈“J”型。 （3）產(chǎn)生情形：①實驗室條件下 ②當(dāng)一個種群剛遷入一個新的適宜環(huán)境時 3.“J”型增長的數(shù)學(xué)模型 種群數(shù)量增長公式：Nt=N0λt 4.種群增長的“S”型曲線 （1）產(chǎn)生條件：資源和空間有限，而且存在天敵的條件下。 （2）特點：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的最大值（K值）后將停止生長，有時在K值左右保持相對穩(wěn)定。 5.種群數(shù)量的波動和下降 二、影響種群數(shù)量變化的因素 1.決定因素：出生率和死亡率、遷入率和遷出率。 2.影響因素： （1）環(huán)境因素：水分、溫度、食物、天敵等。 （2）人為因素 3.研究意義：有利于野生生物資源的合理利用和保護(hù)、害蟲的防治等 活動與探究 主題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 步驟 學(xué)生活動 教師指導(dǎo) 目 的 1 通過顯微鏡觀察，估計出10 mL培養(yǎng)液中酵母菌的初始數(shù)量 可用血球計數(shù)板進(jìn)行計數(shù)。在計數(shù)前，要將試管輕輕震蕩幾次，使得估計比較準(zhǔn)確 （1）讓學(xué)生掌握血球計數(shù)板計數(shù)的方法 （2）通過對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù)7天的觀察，探究變化規(guī)律，進(jìn)而統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，繪制變化曲線 （3）理解種群數(shù)量的變化，學(xué)會分析數(shù)量變化的原因 2 在適宜的條件下培養(yǎng)酵母菌，連續(xù)觀察7天，分別記錄下這7天的數(shù)值 每天的培養(yǎng)條件保持一致，在每天的同一時間取樣 3 將所得數(shù)據(jù)用曲線表示出來，分析實驗結(jié)果 要標(biāo)明橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義，聯(lián)系所學(xué)過的種群增長曲線 4 算出每一天全班各組數(shù)據(jù)的平均值，畫出酵母菌種群數(shù)量的增長曲線，再和各小組的曲線進(jìn)行比較 仔細(xì)分析各小組的曲線圖，找出其中的差異，并能分析各種差異產(chǎn)生的原因 習(xí)題詳解 一、基礎(chǔ)題（課本P69） 1.提示：在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒有天敵等優(yōu)越條件下，種群可能會呈“J”型增長。例如，澳大利亞昆蟲學(xué)家曾對果園中薊馬種群進(jìn)行過長達(dá)14年的研究，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境條件較好的年份，種群數(shù)量增長迅速，表現(xiàn)出季節(jié)性的“J”型增長。在有限的環(huán)境中，如果種群的初始密度很低，種群數(shù)量可能會迅速增長。隨著種群密度的增加，種內(nèi)競爭就會加劇，因此，種群數(shù)量增加到一定程度就會停止增長，這就是“S”型增長。例如，柵列藻、小球藻等低等植物的種群增長，常常具有“S”型增長的特點。 2.（1）如426圖 圖4-2-6 （2）駝鹿引入到這個孤島上后，沒有天敵，氣候適宜，食物和空間都是充足的。 （3）作為食物的植物被大量吃掉，導(dǎo)致食物匱乏；自然災(zāi)害等。 3.鯽魚種群在某一池塘能增長到的最大數(shù)量稱為該池塘對鯽魚種群的容納量。 二、拓展題（課本P69） 這是涉及最大持續(xù)產(chǎn)量的問題。關(guān)于最大持續(xù)產(chǎn)量，可以查閱生態(tài)學(xué)專著。還可以請教有經(jīng)驗的人或訪問相關(guān)網(wǎng)站，了解單位面積水面應(yīng)放養(yǎng)的魚的數(shù)量。