人教版生物高二年级《种群和生物群落》教学设计.docx
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人教版生物高二年级《种群和生物群落》教学设计
8.2种群和生物群落
2004-2-23
一、知识结构
二、教材分析
本节讲述了“种群的特征、种群数量的变化、研究种群数量变化的意义、生物群落的概念、生物群落的结构”等内容。
在本节的引言中，首先提出两个在渔业和农业生产中经常遇到的问题，让学生了解研究种群的必要性。
关于种群的特征，教材中介绍的是与种群的数量变化密切相关的特征：
种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例。
为了对学生进行科学方法教育和人口教育，还以小字形式介绍了“标志重捕法和我国人口的增长情况”。
种群数量的变化包括“种群的增长、波动、稳定和下降”等，由于课时所限，教材主要讲述了种群的增长，包括种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线，然后讲述了影响种群数量变化的因素。
种群数量的变化是新大纲中新增加的内容，理论性较强，是本节的教学难点。
教材在内容处理上力求通俗、多举实例、联系实际的做法，避开了有关微分方程等内容。
以使这部分教材符合高中学生的数学基础。
关于“研究种群数量变化的意义”，则与本节引言相呼应，介绍了研究种群在渔业和害虫防治方面的意义。
关于“生物群落”，教材主要介绍了生物群落的概念和生物群落的结构。
生物群落的结构包括空间结构、营养结构和物种结构等，教材正文部分只讲述了生物群落的空间结构，在“课外读”中介绍了有关生物群落演替的内容。
三、教学目标
1．知识目标
（1）种群的概念和特征（B：
识记）。
（2）生物群落的概念和结构（B：
识记）。
（3）种群数量的变化（C：
理解）。
（4）研究种群数量变化的意义（C：
理解）。
2．能力目标
*初步学会种群密度的取样调查，掌握运用图像和数据分析问题的方法。
四、重点·实施方案
1．重点
（1）种群的主要特征。
（2）种群密度与种群各特征的关系。
（3）种群数量变化。
（4）生物群落的概念。
2．实施方案
理解种群的特征，核心是种群的密度（数量），关键一条就是要注意分析各项特征（种群密度、年龄组成、性别比例、出生率、死亡率）与种群数量的内在关系。
关于生物群落的概念，可以从“每种生物都要依赖其他种生物而生存”的认识出发，配合“群落”模式图，说明生物群落是生物种群间通过种间关系紧密联系的生物群体。
、
五、难点·突破策略
1．难点种群数量的变化
2．突破策略从分析种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线出发，引用典型的研究实例，并特别注意说明“J”型曲线形成的条件和“S”型曲线可能的制约因素。
六、教具准备
*环境阻力对种群增长的影响的投影图或多媒体课件。
七、学法指导
1．指导学生阅读理解种群存在的客观性，以及生态学研究种群动态的必要性，例如我国的人口普查、伏季休渔制度的制定等。
2．指导学生分析各项种群特征与种群数量的内在关系：
通过讨论这些问题，使学生理解上述关于种群的数量特征。
3．指导学生分析种群个体数量增长曲线（J型和S型），使学生真正理解数学曲线图表示的生物学含义。
八、课时安排
2课时
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第一课时
[一]教学过程
导课生物与环境是相互作用的统一整体，生物不仅以个体为单位面对环境，还会以各种群体为单位面对环境。
种群和生物群落就是生物在地球上，生存和发展的两大群体，种群是生物进化的基本单位，也是物种存在和繁殖的基本单位，生物群落是各种群的有机统一体。
展示主题种群和生物群落
[二]教学目标达成
一、种群的概念和研究种群的意义
质疑：
生活在一个养鱼池中的生物有浮游植物、浮游动物、各种鱼类、还有多种微生物，每种生物的总和构成了什么?
（要求学生答出“种群”）接着教师讲述：
以养殖鱼种鲢鱼为例，它由鱼苗、小鱼和大鱼组成的鲢鱼个体种群，这是一个种群，它是鲢鱼存在的一种形式。
其他各种生物在这个养鱼池空间内，也是由不同年龄个体组成的不同的种群而存在。
师生归纳种群的概念：
种群是指一定空间和时间内，同种生物个体的总和，是物种存在的基本形式。
提问：
从1999年开始，我国在海域实行伏季休渔制度，这一制度的实施有何意义?
要求学生答出，使鱼类得以生长、发育和繁殖，促进鱼类资源的可持续发展。
那么，伏季休渔制度的出台，首先必须了解各种鱼的种群数量（种群内的个体数）的变化规律，而种群数量的变化与种群的特征有着必然的联系，这就是研究种群特征的必要性。
二、种群的特征
同一种群内的个体具有传粉、交配和繁殖的机会，也就是说种群是物种存在和繁殖的基本单位。
虽然是由许多同种个体组成的，但它决不是个体的简单相加，因为每个种群的个体相互不是孤立存在的，而是通过种内关系组成了一个有机的整体。
种群具有个体不具备的特征：
种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。
1．种群密度
种群密度是指单位空间内某种群的个体数量。
在同样的环境条件下，不同物种的种群密度是不同的，而同一物种的种群密度又是可变的，种群数量是变动的不固定的，例如，一片农田中的东亚飞蝗，在夏天种群密度较高，秋末天气较冷时则种群密度降低。
但是，这种变动是稳定的，呈现出种群数量波动的周期性变化。
例如，栖息在冻原地带的北极鸟、北极狐和环颈旅鼠大约每隔4年大发生一次；雪兔和猞猁数量的最大值每隔9～10年出现一次。
种群密度变动的原因一般认为是出生率和死亡率、迁入和迁出这两组过程综合作用的结果，因此，凡是影响出生率和死亡率、迁入和迁出的因素，都会影响种群密度的大小。
怎样才能正确地估计整个种群的种群密度呢?
研究者通常采用只计数种群的一小部分；即标志重捕法来估计某种群的种群密度。
例如，对某地段鼠的种群密度调查中，第一次捕获并标志39只鼠，第二次捕获34只鼠，发现有标志鼠15只。
设该种群数量为N，则N∶39=34∶15N=（39×34）/15=88（只）。
2．出生率和死亡率
出生率是指种群由单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数量，它反映了生物产生新个体的能力。
死亡率是指种群中单位数量个体在单位时间内死亡的个体数目。
教师强调：
出生率和死亡率是针对种群而言的，并非指种群中的某个个体，是决定种群大小和种群密度的重要因素。
例如，我国控制人口的增长，关键是控制人口的出生率，因此，我国已经把计划生育列为一项基本国策。
3．年龄组成
年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
其类型可大致分为三种，即增长型、稳定型、衰退型（如下图）
质疑：
种群三种类型的年龄组成与种群密度有何关系?
讲解（结合上图分析）
（1）增长型种群的特点是种群中幼年的个体非常多，年老的个体很少，这样的种群从图（A）中可以看出基部宽阔，顶端狭窄，也充分证实了上述特征。
这样的种群出生率大于死亡率，是一个迅速增长的种群。
种群密度将逐渐增大。
（2）稳定型种群的特点是种群中各年龄段的个体比例适中，从图（B）中可以看出，锥体从基部到顶端的宽度是基本相当的，这样的种群出生率和死亡率大体相等，种群密度在一定时间和空间内将保持相对的稳定。
（3）衰退型种群的特点是种群中幼年的个体较少，而成体和老年的个体较多，从图（C）中可以看出，锥体的基部较狭窄而顶端较宽，反映出种群的死亡率大于出生率，是一个趋向于衰退灭绝的种群，种群密度将越来越小。
教师强调：
种群的年龄组成是通过出生率和死亡率来影响种群密度的。
可表示如下：
在种群中当其出生率与死亡率相等时，各年龄阶段的个体数也基本上保持不变。
4．性别比例
种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。
大致分为三种类型：
（1）雌雄相当，多见于高等动物；
（2）雌多于雄，多见于人工控制的种群，如鸡等；
（3）雄多于雌，多见于营社会性生活的昆虫，如蜜蜂、蚂蚁等。
质疑：
种群的性别比例是怎样影响种群密度的呢?
教学讨论：
（1）如果各年龄阶段中雌雄个体数量相当，雌雄个体就有充分的交配繁殖机会，决定了较高的出生率，种群密度将逐渐增大，多见于高等动物。
（2）如果雌多于雄或雄多于雌的种群，性别比例失调，个体间交配繁殖的机会较少，这样的种群其出生率较低，种群密度也将逐渐减少。
因此，在人类中反对用超声波（B超），为人们选择性别的出生。
[三]教学目标巩固
银幕显示：
检测题
1．种群是指一个生态系统中（）
A．同种生物所有成熟个体的总和B．所有生物成熟个体的总和
C．同种生物所有个体的总和D．所有生物个体的总和
答案：
C
2．预测1个国家和地区的人口数量未来动态的信息主要来自（）
A．居住人口不同年龄组成的比例B．现有人口数量和密度
C．出生率、死亡率和迁移率D．人口男女性别比
答案：
C
3．在下图的四个种群年龄分布类型中，哪一类型种群灭绝的可能性最大（）
答案：
D
4．下图为种群的年龄结构图，请据图回答
（1）图中B表示稳定型，A表示型，C表示型。
（2）B型的年龄结构特征是。
（3）A型种群密度的发展趋势是。
（4）C型种群密度的发展趋势是。
答案：
（1）增长衰退
（2）种群中各年龄期的个体数目比例适中
（3）越来越大（4）越来越小
[四]布置作业
1．P78二大题第1题
答案：
B国家的人口增长率高。
这是因为B国家幼年人口多于成年人口，成年人口多于老年人口，这样的人口年龄组成是增长型的。
2．预习课本的种群数量的变化
[五]总结
本节课主要介绍了种群的概念与种群的主要特征，同时，分析了种群密度与种群各特征的关系。
介绍了种群密度的一种调查方法——标志重捕法，研究种群的特征，主要是为了掌握种群数量的变化规律。
下一节我们学习种群数量的变化。
[六]板书设计
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第二课时
[一]教学过程
导课
1．提问学生：
种群的特征主要包括哪些内容。
2．教师讲解：
种群特征直接影响着种群数量的变化，而种群研究的核心问题是种群数量的变化规律，有着重大的实践意义。
[二]教学目标达成
三、种群数量的变化
种群数量是有变动的，在内外条件合适时，种群数量就增加；条件不合适时，种群数量就会减少；种群数量保持不变的情况是少见的。
种群数量变动取决于出生率和死亡率，迁人和迁出这两组对立的过程。
出生和迁入是种群增加的因素，死亡和迁出是种群减少的因素。
下面主要分析种群的增长。
1．种群增长的“J”型曲线
（1）“J”型曲线形成的条件
（指导学生阅读课文）在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。
以某种动物为例，假定种群的数量为N0，年增长率（指第二年的种群数量除以第一年的种群数量所得的倍数）为λ，该种群每年的增长率都保持不变，那么一年后该种群的数量应为：
N1=N0λ二年后为N2=N1λ=N0λ2；t年后则应为Nt=N0λt。
如果绘成曲线图（指数曲线），种群的增长就会呈“J”型曲线（见下图）。
种群迁人一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”增长。
例如，在20世纪30年代，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线。
（2）“J”型曲线的生物学含义
“J”型曲线在更多的时候，它并不是种群增长的实际状况，例如，环颈雉实际增长曲线和理论上的“J”型曲线是大致符合，而它的生物学含义是反映了“种群增长的潜力或者趋势”。
2．种群增长的“S”型曲线
（1）形成“S”型曲线的制约因素
自然种群不可能长期地按“J”型曲线增长。
如一对苍蝇、一个细菌若按“J”型曲线增长，
不用很长时间，就能充满地球上的一切空间。
因此，种群不可能无限地长时间地呈“J”型
增长。
当种群在一个有限的环境中增长时，随着种
群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其
他生活条件的种内竞争也将加剧，这必然要影响
到种群的出生率和死亡率，从而降低种群的实际
增长率，一直到停止生长，甚至使种群下降。
这种增长方式用坐标图表示出来就会呈“S”
型曲线（如右图）。
（2）“S”型曲线的特点
种群在生长的环境中，存在着限制种群增长的因素（可能是有限的食物、可能是废物的积累，可能是环境条件的变化，也可能是种内或种间的相互作用等），因此，种群数量的增长不可能是“J”型的，而是“S”型的，其
特点是：
①S曲线上有一个渐近线（K值），即“S”
型增长曲线渐近于K值，但不会超过K值即环
境容量。
②曲线的变化是逐渐的、平滑的，而不
是骤然的。
有一位生态学家曾经做过这样一个实
验：
在0.5mL培养液中，加人5个大草履虫，
然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。
经过
反复实验，得出如上图的结果。
试分析K值。
教学讨论：
从右图可以看出，大草履虫
在这个实验环境条件下的最大种群数量是
375个，这就是该实验种群的K值。
（3）种群增长的“J型和“S”型曲线的比较
银幕显示：
“环境阻力对种群增长的影响”的多媒体课件。
教师分析：
种群数量的“J型”和“S型”增长是两种典型情况，虽不一定完全与自然界中种群增长的实际情况相吻合，但它说明了
种群增长有的接近J型，有的接近S型，中间有许多过渡类型。
即使
同一物种在不同的环境条件下，也会有不同形状的增长曲线。
另外，
自然种群的数量达到K值时，仍有变动，其变动方式或有周期性，
或不规则，稳定在K值上不变是不现实的。
当一个种群迁入一个新
环境后，常常在一定时期内呈“J”型增长。
两种增长曲线的差异，
要在于环境阻力或者拥挤效应的作用。
师生共同比较两种增长曲线。
种群两种增长曲线比较
“S”型曲线
“J”型曲线
前提条件
环境资源有限
环境资源无限
种群增长率
随种群密度上升而下降
保持稳定
有无K值
有K值
无K值
（4）影响种群数量变化因素
影响种群数量变化的因素有：
种内因素、种间因素和其他非生物因素（如气候、尤其是人类活动对自然界中种群数量变化的影响越来越大）。
人类活动对自然界中种群数量变化的影响：
一方面，随着种植业和养殖业的发展，受人工控制的种群数量在不断增加；另一方面，生物生存环境的破坏和污染等，使许多野生动植物的种群数量急剧减少。
这种现状和发展趋势，将会使人类社会的可持续发展面临困境。
关于这方面的内容，我们将在第九章进一步探讨。
教师强调：
无论哪种因素和什么因素，它们都是通过影响种群出生率、死亡率或迁移率而起着控制种群数量的作用的。
四、研究种群数量变化的意义
指导学生阅读P95的课文内容。
教师归纳：
研究种群的数量变化规律，不仅具有一定的理论意义，而且具有重大的实践意义。
例如，在对待鱼类的捕捞问题上，人们总是希望每年既能捕到较多的鱼，又不危及鱼类种群以后的持续生存，也就是希望长期获得较高的鱼产量。
因此，我国科学工作者，在研究捕捞量与种群数量变化之间的关系的基础上，调查统计我国海域鱼类各种群的现有数量，对鱼类各种群的数量变化做出预测，制定出了伏季休渔的政策。
总之，种群的数量变化规律是种群研究的核心问题。
五、生物群落的概念
在自然界中，任何一个种群都不是单独存在的，而是与其他种群通过种间关系紧密联系的。
生活在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各生物种群的总和，叫做生物群落，简称群落。
例如，一片农田的所有生物，既包括植物和动物，又包括各种微生物。
提问：
群落和种群的区别和联系各是什么呢?
要求答出：
（1）区别：
种群是指一定空间和时间内同种生物个体的总和，是种内关系的研究范围，而群落是由生活在一定自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的所有种群的总和，是种间关系的研究范围。
（2）联系：
种群是群落的基本单位，群落是各个生物种群的有机集合体。
六、生物群落的结构
群落内部不同生活型的生物在空间上的配置格局叫群落的结构，它包括垂直结构和水平结构。
1．垂直结构
在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象。
为什么在群落中，各个生物种群在空间具有分层现象呢?
现在我们举例说明原因。
（1）在森林群落中，植物明显划分为乔木层、灌木层和草本层。
从植物对环境的适应角度分析，乔木层的植物生活在森林的顶层，都属于阳生植物，也
就是说，乔木层的植物只有在较强光照条件下，才能正常生长，而灌木层植物属于耐阴植
物，能适应弱光环境，草本层植物都是阴生植物，在较弱光照下才能正常生长。
所以森林中植物的分层现象是生物适应环境的结果。
事实上，阳光射人森林后，绝大部分被乔木树冠摄取，射到灌木层的阳光大约只有l0%，到达地面的阳光只有1%，因此底层的植物只有在微弱的阳光下进行光合作用。
（2）在森林群落中，鸟类的分层分布是与食性有关。
顶层的雀鸟以乔木种子为食，中层的煤山雀、黄腰柳莺和橙红翁等鸟类以灌木种子为食，并在灌木层营巢，而底层的血雉和棕尾红雉等森林底层鸟类主要以地面的苔藓和昆虫为食。
以上两例是关于群落垂直结构
的分析，可以看出群落结构的形成
是与生态因素的影响有关，你还能
举出群落在垂直结构上的例子并加
以说明吗?
2．水平结构
林地中的生物由于地形的起伏
、光照的明暗、湿度的大小等因素
的影响，沿着水平方向分布成不同
的小群落的现象叫水平结构。
例如，在森林中，在森林树冠
下或因地面起伏不同的原因；光线
较暗，分布着不同的阴生植物种群，
而在树冠下的间隙或其他光照较充足的地方，则有较多的灌木和草丛。
[三]教学目标巩固
教师演示：
出示题例投影片
[例1]如某一年生植物初始种群有10个个体，每个个体产生10粒可育种，当年亲体死亡。
若按此生育率计算，第五年该种群有多少个体（成年植株）?
教师指导：
让学生根据公式Nt=N0λt和数学知识，求知该题例中
，t=4（第五年该种群的个体数量，就是第四年后该种群的个体数量），故第五年该种群将有，Nt=N0λt=10×104=105（个）。
学生讨论：
当λ>1时、λ=1时、0<λ答案：
第五年该种群将有105个个体。
当λ>l时，种群呈现“J”型曲线增长；当λ=1时种群数量稳定；当0<λ<1时，种群数量下降；当λ=0时，种群无繁殖现象，且在下一代灭亡。
[例2]一个池塘中的鱼类是一个种群，还是一个群落?
教师提示：
在提到种群时，一定考虑“一定空间和时间”“同种生物”等内容，提到群落时，一定要考虑“一定区域”“各种生物即所有种群”直接或间接关系”等关键字。
师生分析：
池塘中的“鱼类”包括了所有鱼种，如“四大家鱼”（鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼）、鲤鱼等，因此“鱼类”不是指一种生物，但也不是指所有的生物。
所以“鱼类”既不是一个种群，也不是一个群落。
答案：
（略）
[例3]右图表示某鼠群迁入一个有利繁殖的生存环境后的数量增长的曲线。
请据图回答：
1.该图表示鼠增长的“”型曲线。
2.这个鼠群繁殖速度最快在点左右。
3.鼠群繁殖开始受到限制在点左右。
4.鼠群数量最大（K值）在点，最小在点上。
5.EF段较DE段增长率下降的原因是，
。
答案：
1.S2.D3.D4.FC5.当鼠群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以鼠为食的捕食者的数量也会增加，这就会使鼠的出生率降低，死亡率增高，从而使鼠群数量的增长率下降。
[四]布置作业
1．P78复习题二大题第2小题
答案：
①在引入初期，绵羊数量连续增长。
若干年后，绵羊的数量在一定的数值范围内保持稳定。
②对自然界的种群来说，由于受到食物、空间等因素的限制，种群数量不能增长下去。
2．选择题
（1）下面实例中属于生物群落的是（）
A．一片草地上的跳蛹和蝗虫B．一棵枯树和其上的苔藓、真菌、昆虫、蜗牛等
C．一个湖里的全部鱼D．一个池塘里的藻类、鱼类、细菌、蚌、水生昆虫等
答案：
D
（2）下面关于生物群落结构的叙述不正确的是（）
A．在垂直方向上，群落具有明显的分层现象
B．在水平方向上，不同地段的生物种类分布也有差异
C．动物在群落中垂直分布依赖于植物
D．在动物群落中没有水平结构
答案：
D
（3）种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是（）
A．在该环境中只有一个种群
B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多
C．环境资源是无限的
D．环境资源是有限的
答案：
C
（4）下列对种群概念的正确理解是（）
A．不同地域中同种生物的总和B．同一地域中的同种生物的总和
C．一个湖泊中所有的鱼D．一个生态系统中具有相互联系的各种生物的总和
答案：
B
[五]总结
本节课我们讨论了种群数量的变化、研究种群数量的意义、生物群落的概念和结构，内容较多，其中种群数量的变化，即“J”型曲线和“S”型曲线，是本节课的重点和难点。
种群和群落是生物在地球上客观存在的基本形式，在一定区域内的生物，同种的个体形成种群，不同的种群形成群落。
种群的各种特征、种群数量的变化和生物群落的结构，都与环境的各种生态因素有着密切的关系。
因此，生物与环境是相作用的统一的整体，即生态系统。
我们将在下一节讨论生态系统。
[六]板书设计
2004-2-23
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