資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
課題名稱 1.1 種群的數量特征（2課時） 課堂類型： 新課 □復習課 □習題課 □實驗課 □試卷講評課 □其他：
學習者 分析 本節課的授課對象為高二（6）班學生，學生剛剛從個體層面學習了選擇性必修一《穩態與調節》部分的知識點，能夠較好地從微觀層面的生命現象向宏觀層面的生命現象進行說明。以及本節中出現的蒲公英、草本植物種群密度、東北豹、大熊貓、老鼠、鯨、漁業、人口等內容，多數學生都有一定的生活經驗，或者通過媒體有較多了解。學生在初中學習過種子植物的知識，可以為探究雙子葉植物的種群密度打基礎。教師在本節內容需要引導學生們對于幾種種群數量特征的關系進行理解，在有條件的情況下帶領學生真實探究雙子葉植物的種群密度的調查方法。
教學目標 1、列舉種群的數量特征，說明“出生率和死亡率”“遷入率和遷出率”“年齡結構和性別比例”等種群的數量特征與種群密度的關系； 2、說出調查種群密度的主要方法，運用樣方法調查草地中某種雙子物植物的種群密度。
教學重點 種群的數量特征； 調查種群密度的方法。 落實教學重點的方法： 引導學生構建概念圖、播放實驗視頻
教學難點 調查草地中某種雙子葉植物的種群密度。 突破教學難點的方法： 播放實驗視頻
教學資源 選擇 教師用書、教材、題單、天天練 技術手段的使用： 電子白板、板書、多媒體
課時： 2課時
核心問題 怎樣估算種群密度？如何提高估算的準確性？ 種群的數量特征有哪些？ 如何根據種群的特征預測其未來的發展趨勢？
教學過程設計
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
回顧舊知， 科學家訪談 同學們，你們對這幅圖熟悉嗎？這是在必修一第一章第一節的時候我們學習的生命系統的結構層次。從細胞-組織-器官-系統-個體-種群-群落-生態系統-生物圈，細胞是最基本的生命系統，生物圈是最大的生命系統，我們在必修一必修二主要從細胞層面上進行了學習，在前段時間的選擇性必修一中我們則是從個體層面（包括動物和植物）學習了生命活動的進行，前面這部分都屬于微觀層面上的學習，從個體開始到選擇性必修二，我們主要學習宏觀層面的生命系統。大家打開目錄，我們簡單看一下選擇性必修二要學些什么？種群、群落、生態系統以及人與環境，由此可以看到，到選擇性必修二我們基本上對每個層次的生命活動都進行了學習。 選擇性必修二的內容其實可以歸納為生態學部分的內容，我們來看看生態學家方精云院士對生態學的看法吧。 習近平總書記倡導的綠水青山就是金山銀山，里面涉及到很多與生物防治和生物治理等相關的內容，也就是生態學的應用，方精云院士的內容讓我們知道生態文明的目的是實現人和自然的和諧共生，并不是從此就停止開發，以及他們團隊的碳循環研究成果也比較顯著，相信大家從上學期開始就接觸較多關于碳中和的文章，其中也就涉及生態學中的碳循環的研究。不管是生態學還是之前選擇性必修一中出現的許智宏院士，我們都可以看出科研并不是簡單的理論研究，還需要精神和身體的支撐。 好，那我們進入個體層面以上的生命系統，也就是種群。 那么什么是種群呢？ 種群的概念指的是：在一定的空間范圍內，同種生物所有個體形成的集合就是種群。 比如：一個水池里的全部魚、一個魚缸里的全部金魚，哪個描述屬于一個種群？ 因此，種群的概念有三個關鍵詞：①一定空間范圍內 ②同種生物③全部個體。在必修二學習進化的時候，我們已經學習種群是物種繁殖、進化的單位。 今天我們進入第一章內容：種群及其動態。 通過必修一的生命系統結構層次圖形，引導學生回顧高中生物學所學內容，將其連接起來，并作為過渡導入宏觀層面上的學習，導入選擇性必修二的內容。 科學家訪談部分內容可以加深學生對于本模塊的理解和認知。
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什么是種群？怎么計算種群密度？ 教師播放視頻：視頻中出現了一種大家可能沒有聽過的動物，東北豹，這個公園是由北京師范大學東北虎豹研究團隊推動建立的。（拓展：東北虎豹生物多樣性國家野外科學觀測研究站 (bnu.)網址，可發給學生了解） 在書本第二頁問題探討部分：2015年，我國科學家基于長期的野外觀測查明：在我國東北長白山脈北部地區，共監測到東北豹42只，其中， 幼體2只，雄性和雌性的成體分別為21只和17只，未能判斷性別的成體。 1.調查東北豹的種群數量對于保護它們有什么意義？——弄清東北豹的數量現狀，才能有針對性地采取有效的保護措施。 2.調查東北豹種群中雌雄個體的數目對于預測該種群的發展趨勢有什么意義？——東北豹種群中雌雄個體的比例影響種群的出生率，從而影響種群數量的變化。 我們知道東北豹的分布區域，那么如果我想知道在這個地區東北豹的種群密度是多少，還需要什么條件？——還需要生活區域的面積。 好像大家都知道怎么計算種群密度，你能不能給它下個定義呢？種群密度指的是種群在單位面積或單位體積中的個體數。其實就是種群的數量除以總面積或者總體積。這里的體積是考慮到一些水生動物，比如我要計算某種魚的種群密度，那么就應該是去計算單位體積內的這種魚的數量對吧。 種群密度是種群最基本的數量特征。研究種群密度的多少對于瀕危動物保護、農田雜草狀況調查、漁業上捕撈強度的確定、農林害蟲的監測和預報等都有重要的啟示意義。 如果是剛剛東北豹的種群密度，你覺得是逐個計數得出還是估算法得出的？ 逐個計數法，這主要適用于分布范圍較小、個體較大的種群，除了東北豹以外，還有一種植物——珙桐（國家一級重點保護野生植物，為中國特有的單屬植物，屬孑遺植物，也是全世界著名的觀賞植物。），也可以用逐個計數法。 那如果我要計算蝗蟲或者這些非洲野水牛又或是這遍地盛開的鮮花，應該用什么方法？——估算法。 那么怎么估算呢？這幾種生物的估算方法一樣嗎？我們接著來看。 通過播放視頻，學生真切掌握東北豹長怎么樣，激發學生的學習興趣。 以東北豹為線索提問，貫穿整堂課，引導學生思考并總結調查種群密度的方法。
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怎樣估算種群密度？如何提高估算的準確性？ 根據調查的種群不同，估算法可以簡單歸納為三類，一種是樣方法，一般用于調查植物，還有標記重捕法，用于調查活動能力強活動范圍廣的動物，還有黑光燈誘捕法，用于調查具有趨光性的昆蟲。【黑光燈之所以夜間能用來誘殺昆蟲，是因為：趨光性昆蟲的視網膜上有一種色素，它能夠吸收某一特殊波長的光，并引起光反應，刺激視覺神經，通過神經系統指揮運動器官，從而引起昆蟲翅和足的運動，趨向光源。由于昆蟲的可見光區要比人類的可見光區（390—770nm）更偏向于短波段光。大多數趨光性昆蟲喜好330—400nm的紫外光波和紫光波，特別是鱗翅目和鞘翅目昆蟲對這一波段更敏感。因此，專門設計出能夠放射光波360nm的黑光燈，以便能對大多數害蟲進行測報和誘殺?！? 我們現來看一下估算法是怎樣進行的。 樣方法 概念：樣方法的概念或者調查程序是怎樣的呢？在被調查種群的分布范圍內，隨機選取若干個洋房，通過計數每個樣方的個體數，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估算值。 范圍：一般來說，植物，還有活動能力弱活動范圍小的動物都可以選擇樣方法，比如某種昆蟲的卵，植株上的蚜蟲，跳蝻等都可以用樣方法。 樣方法的具體操作過程，我們結合教材第五頁的探究實踐可以總結出調查的流程。 準備：首先你要確定你去調查什么地方什么植物對吧，來到調查地點后，先大致觀察一下地形，分析有沒有安全隱患。 確定調查對象：觀察該地段有哪些雙子葉草本植物，記錄下他們的名稱，然后確定你們要調查哪種。一般來說，我們選擇草地中的雙子葉植物作為調查對象，一個是草地比較方便，因為單子葉草本植物常常是叢生或者蔓生的，從地面上難以辨別出是一株還是多株，而雙子葉草本植物就容易判斷。 單子葉植物還有一些簡單的辨別原則，一般來說單子葉草本植物的葉片一般呈條形或披針形，葉脈一般是平行脈，雙子葉植物的葉脈一般是網狀脈；單子葉植物一般是只有一個萌發孔，根系常常為須根系，而雙子葉植物一般是有三個萌發孔，根系常常為直根系。 確定樣方：結合概念中的內容，我們在選定的地域內，隨機選取若干個樣方，那么怎么確定我的樣方呢？樣方取多少個？每個樣方多大比較合適呢？ 首先，取樣的方法取決于你調查區域的地形情況，如果你調查的地段是正方形或不規則地段，那么選擇五點取樣法，五點取樣法就是在你的調查區域中對角線連接，交點部分為一個調查樣方，對角線的中點處分別為一個樣方，總的五個樣方；如果你調查的區域是那種長條形，比如我要調查大興安嶺沿線的某種植物的數量，那就可以選擇等距取樣法，適用于長方形或長條形地段。 確定取樣的方法，那每個樣方取多大呢？這個和你調查的對象有關，如果是草本植物，那么一般是1㎡，如果是灌木，一般是16㎡，如果是喬木一般是100㎡。不管你用哪種取樣的方法，取樣的關鍵要做到隨機取樣，不能參入主觀因素，目的是為了保證調查結果的準確性，降低調查數據的誤差。 一般來說，樣方的多少與被調查地段的總面積呈正相關；一般來說，選取的樣方越少，誤差越大；選取的樣方越多，求得的種群密度越接近實際值。 計數：統計好每個樣方內所調查植物的數量，做好記錄。 在計數的時候，如果出現壓線的情況怎么處理呢？為了保證數據的嚴謹性和科學性，我們一般選擇記上不記下，記左不記右的統計原則。 最后計算出種群密度。 教師播放實驗視頻。 標記重捕法 如果我要調查梵凈山的黔靈山上的獼猴，獼猴是數量較多的，就是你平時爬山的時候看到長得比較丑還比較暴躁的多為獼猴，如果要調查獼猴的種群密度用什么方法呢？我們就可以選擇標記重捕法。 適用范圍：活動能力強、活動范圍廣的動物； 調查的程序是怎么樣進行的？在被調查種群的活動范圍內，捕獲一部分個體，做上標記后再放回原來的環境，經過一段時間后進行重捕，根據重捕到的動物中標記個體數占總個體數的比例，來估算種群密度。 通過習題練習。 在標記的時候，需要注意以下幾點： ①標志物不能過分醒目；——如果比較太醒目會怎么樣？增加它被捕食的幾率，導致你第二次重捕個體中的標記數減少，會使得計算值偏大。 ②標志物和標志方法不能影響標志對象正常的生理活動；——如果影響生理活動，那么也會使得第二次重捕個體中的標記數減少，會使得計算值偏大。 ③標志物不易脫落；——如果標志物太容易脫落，導致的結果也是一樣的。 ④標志個體需與未標志個體混合均勻后再重捕，保證在重捕時被捕的概率相等；——被標記個體放回后未融入原種群，如重捕時間間隔過短，那么重捕個體中帶標記的就多，使得調查的值偏小。 ⑤確保調查期間沒有大量個體的出生或死亡、大規模遷入或遷出等；——調查期間有同種動物遷出，那么就會使得調查的數量偏小。 除了這幾種調查方法以外，還有一些目前生態學這個用得比較多的方法，在書本第六頁有介紹，我們一起來看一下： 小結： 問題驅動學生思考，學生閱讀教材并總結出估算法的種類。 學生閱讀總結出樣方法的流程，教師在此基礎上拋出問題引導學生注意實驗細節以及考慮因素。 結合動圖的形式引導學生理解標記重捕法的調查程序。 結合生動形象的動畫、聲音等媒體素材激發學生的興趣。 通過概念圖總結本部分內容，強化學生的知識聯結。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
種群的數量特征還有哪些？ 種群密度只能反映種群在當前的數量吧，如果要預測種群數量的變化趨勢，僅靠這一個特征是不夠的，因此問題探討中提到，42只東北豹中幼體2只，雄性和雌性的成體分別為21只和17只，未能判斷的成體有2中。由此看出，在統計種群的數量時，除了種群密度是最基本的特征以外，還需要去調查性別比例，年齡組成等其他數量特征。 （一）出生率和死亡率 我們給東北豹建立國家公園是因為東北豹需要人為保護，但即使是人為保護，種群數量并沒有迅速增長，而老鼠、蝗蟲、蟑螂等動物，盡管我們采取各種措施防除，卻仍然數量繁多，屢屢為害。這里面涉及到的原因是多方面的，但是繁殖能力的差別是重要原因，繁殖能力強的種群出生率高，種群增長快。這就涉及到出生率，與之對應的就是死亡率。 出生率指的是單位時間內新產生的個體數目占該種群個體總數的比值；死亡率是指在單位時間內死亡的個體數目占該種群個體總數的比值。比如教材上給出的數據，你是否會計算呢？ 我們來看一下出生率和死亡率之間的關系對于種群密度的影響。當出生率＞死亡率時候，種群密度增大；當出生率≈死亡率時，種群密度相對穩定；當出生率＜死亡率時，種群密度減小。由此可看出出生率和死亡率可以直接決定種群密度。 【自然增長率=出生率-死亡率】 （二）遷入率和遷出率 據統計，幾十年前，我國東北地區廣袤無邊的森林里生活著很多東北豹，但是隨著人類的采伐林木、墾荒種地、建設鐵路等，東北豹逐漸從這里遷出，幾近消失。不僅僅是東北虎，我們最常見的大雁南飛，許多生物的種群都存在遷入和遷出的現象。對一個種群來說，單位時間內遷入或遷出的個體占該種群個體總數的比值，分別稱為遷入率或遷出率。而且如果研究一個城市人口的變化，最主要的因素就是要考慮遷入率和遷出率，比如三亞還有北上廣這些地方，在冬季或者春節的時候人口數量大量減少，就是因為人口的遷出。 遷入率＞遷出率，種群密度增大； 遷入率≈遷出率，種群密度相對穩定； 遷入率＜遷出率，種群密度減小。 由此可見，遷入率和遷出率是決定種群數量和種群密度的直接因素。 年齡結構 剛剛問題探討中對于東北豹的數量進行了區分，幼體和成體的數量各有多少，這也屬于種群特征，我們將其稱為年齡結構，指的是一個種群中各年齡期的個體數目的比例。可以大致分為圖1-3所示的三種類型。 1. 年齡結構為穩定型的種群，種群數量在近期一定能保持穩定嗎 年齡結構為衰退型的種群呢？——不一定。這是因為出生率和死亡率不完全決定于年齡結構，還會受到食物、天敵、氣候等多種因素的影響。此外，種群數量還受遷入率和遷出率的影響。 2.分析我國人口的年齡結構在1990-2018年期間發生了什么變化？ 這說明我國少年兒童的人口占比在減少，老齡人口占比在增加，我們應該關注我國人口的老齡化問題。 如果是增長型的年齡結構，在沒有劇烈的遷入遷出或外界環境變化的前提下，我們可以預測這個種群的數量在后面應該會逐漸增多，如果是穩定型的種群數量可能會在一段時間內保持穩定，如果是衰退型的種群，可能種群的數量會逐漸減少，因此年齡組成可預測種群密度和數量的變化趨勢。 在考試或有的題目中，年齡結構的表示方法可能并不只有這一種形式，還有以下幾種，你能不能判斷出以下幾幅圖分別表示哪種年齡結構？ （四）性別比例 在一個種群中，我們可能還會去關注他的雌雄占比情況，也就是性別比例，又叫做性比，是指種群中雌雄個體數目的比例。根據占比情況我們把性別比例可以分為以下三類：雌雄相當型（多見于高等動物）、雌多雄少型（多見于人工控制的種群）、雌少雄多型（多見于營社會生活的昆蟲），注意: 這里的雌雄個體指的是具有生殖能力的個體，如工蜂就不計算在內。還有的個體沒有雌雄之分。所以并不是所有的種群都有性比比例這一數量特征。 性別比例對于種群密度也有一定的影響。比如：利用人工合成的性引誘劑誘殺某種害蟲破壞害蟲種群正常的性別比例，從而達到殺蟲效果。 利用人工合成的性引誘劑（信息素）誘殺某種害蟲的雄性個體，改變了害蟲種群正常的性別比例，就會使很多雌性個體不能完成交配，從而使該種害蟲的種群密度明顯降低。 由此看出性別比例通過影響出生率間接影響種群數量 綜上所述，種群密度是種群最基本的數量特征，種群的其他數量特征通過影響種群密度來影響種群數量，其中出生率和死亡率、遷入率和遷出率直接決定種群密度；年齡結構通過影響出生率和死亡率來影響種群密度，性比比例通過影響出生率來影響種群密度。由此構建出該模型圖。但要注意的是，除了以上條件外，氣候、食物、天敵、傳染病等都影響種群密度的變化。 東北豹這一動物貫穿整堂課的內容，學生能夠更好地將本堂課的內容進行聯席。 結合學生的生活經驗引導學生分析調查城市人口必須考查遷入率和遷出率這一因素。 結合考試中常見的年齡結構的表示方法來加深學生對年齡結構的理解。 概念圖總結本節內容，加深理解。

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