《探究培养液中酵母种群数量的动态变化》实验教学设计.doc

1、探究培养液中酵母种群数量的动态变化实验教学设计一、实验设计思路本节课突出对学生科学素质的培养，精心设计课堂教学，将科学研究的过程（发现问题提出假设设计实验实验验证得出结论）作为本节课的教学主线，以求向学生介绍科学研究的一般过程和方法。通过分析问题探究数学规律构建数学模型解决实际问题的方法，让学生体验由具体到抽象的思维转化过程，了解系统分析的思想和方法，提高对生命系统与环境关系的认识。二、实验内容分析“酵母菌种群数量大小的动态变化” 在普通高中生物课程标准和考试大纲对实验内容考查的要求中属C级要求,因此在教学过程中不仅要求学生理解实验的基础知识,掌握基本操作技能,熟悉探究活动的一般过程，还要具备

2、初步探究的能力,包括确认变量、作出假设和预期、设计可行性方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等，而且要通过本次实验探究结果作出分析，还应引导学生构建数学模型，培养学生透过客观现象揭示本质的能力和抽象问题具体化的能力。三、实验目标(一)、知识与技能：1、明确探究实验的基本方法步骤，说明构建种群增长模型的方法；2、掌握血球计数板的使用方法和计数方法；3、掌握培养酵母菌的一般方法；4、用数学模型解释种群数量的变化；(二)、过程与方法：通过根据统计数据绘制曲线培养学生数据分析处理能力和数学模型的构建能力；(三)、情感态度与价值观：1、通过小组之间的分工合作,培养协作精神；2、了解系统分析的思想

3、和方法，逐步形成整体性思维的习惯，树立人与自然和谐发展的观念，为形成环境保护意识奠定基础。四、教学重点及解决策略(一)教学重点：指导学生通过对培养液中酵母菌种群数量连续8天的观察后所收集的数据的分析总结，探究变化规律，建构数学模型，绘制变化曲线，并尝试解释种群数量变化的原因。(二)解决策略本节课的关键问题在于课堂上难以通过实验探究种群增长方式，因此在认真研读教材的基础上，改进教材中的“探究酵母菌种群数量动态变化”的实验。首先通过课前实验小组同学连续8天对酵母菌种群的观察计数，然后在课堂中进行数据处理、结果分析使全体学生了解了酵母菌的培养计数方法，在此基础上最终得出种群的“S”型增长曲线，并在获

4、得的“S”型增长曲线基础上分析种群“S”型增长的特点及原因，从而解决本节课的重点。五、教学难点及突破办法（一）教学难点建构数学模型，绘制变化曲线，并尝试解释种群数量变化的原因。（二）难点突破对于高中生而言，由于数学知识还不够健全，所以建立数学模型，以及运用数学模型进行实例分析有较大难度。教师可以根据学生已有的函数知识，通过分析问题探究数学规律构建数学模型解决实际问题的方法，让学生体验由具体到抽象的思维转化过程，从而突破难点。六、实验准备探究培养液中酵母菌种群数量动态变化的活动，在探究过程中涉及多项实验操作技能，包括用血细胞计数板进行酵母菌细胞计数、尝试依据测量数据建立种群数量变化的数学模型，并

5、且数据收集繁杂而耗时，许多问题的预测、分析和解决等学生难以把握，因此在活动进行之前必须做好充分的准备。（一）学生准备：1了解酵母菌：酵母菌是一种兼性厌氧型单细胞真核生物，酵母菌能在pH 值为37.5 的范围内生长，生长的最适宜温度在2030之间，在营养条件好的环境下进行出芽生殖，环境恶劣的条件下进行有性生殖。由于酵母菌的生长周期短，增殖速度快，因而是研究种群数量的增长规律以及种群内部和外部因素对种群个体数量影响的良好实验材料。2让学生课前通过上网查找和小组集中研讨，重点解决本实验的两项较复杂的技术：无菌马铃薯培养液的配制：下载并理解含图片的培养液制作过程（配制、灭菌、接种、培养），课前由各小组

6、在实验员指导下制作完成。酵母菌的取样和计数：要求找出血球计数板的图片及使用说明，理解如何使用和换算为10mL培养液中的酵母菌数量。（二）教师准备：1、分组：学生按学科能力的强中弱均分为8组，各组尽量平衡，各组自行分工，并由实验员统一安排实验过程。2、材料：酵母菌贮用培养液，无菌葡萄糖溶液，无菌水。3、用具：血细胞计数板，盖玻片，有螺旋盖的试管，滴管，移液管，试管架，记号笔，直尺，坐标纸，显微镜。七、流程图利用课件结合生活中如何防治鼠害、如何指导渔业捕捞可持续发展等问题引入新课引导学生利用所学的知识，发现问题酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？学生利用教师提供的材料，及所学知识提出合理的假设根据实

7、验数据，建立数学模型，绘制种群增长曲线，并验证根据所绘制曲线，分析种群增长曲线的特点及形成原因利用多媒体课件引导学生进行课后小结，理论升华指导学生实际生活生产实践八、教学过程程序教学活动设计意图教师行为学生行为 创设情境，引入新课分别出示老鼠图片及大黄鱼图片提出问题：1、我们都知道“老鼠过街、人人喊打”。在有些地方，它们的确达到了成灾的地步，怎样控制这些有害生物呢？2、上世纪八十年代以前人们食用大黄鱼主要靠天然采捕，但是由于多年的酷鱼滥捕，大黄鱼的自然资源几近濒临枯竭，一时间大黄鱼的价格一跃而上到几百元/斤。如何才能实现大黄鱼高产的同时又保持其种群的可持续发展呢？引出课题：种群数量的变化。观看

8、，思考回答 造成视觉冲击，激发学生的探究热情，主动思考探究实验的设计过程提出问题作出假设设计实验讲述：要研究种群的数量的变化，就应该选一定生物种群为研究对象。自然种群受众多环境因素的影响，增长方式的特点比较复杂，我们需要构建一个实验种群使问题得以简化，那么什么材料适合于构建实验种群呢？师生互动总结：应该选取具有实验安全性的、容易获得的、个体小且繁殖快的生物构建实验种群。例如，草履虫，酵母菌等单细胞生物。展示：酵母菌图片复习：酵母菌繁殖方式及代谢类型提问：如果我们利用培养液培养酵母菌，大家会有哪些疑问呢？（展示问题：酵母菌种群的增长方式是怎样的？） 活动：学生分组讨论酵母菌种群可能的增长方式并交

9、流提问：1、若要观察酵母菌种群的数量变化，怎样进行酵母菌的记数？（介绍血细胞计数板的用法。）2、如何培养酵母菌种群？实验小组成员代表介绍“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的基本方法和步骤。视频展示实验小组的实验过程。（1、配制培养基；2、灭菌；3、接种 4、取样；5、计数及统计）思考 学生根据假设讨论归纳出多种增长方式思考，讨论，回答观看了解实验的基本方法与步骤锻炼学生的表达能力，对实验小组成员的辛勤付出给予肯定，激发学生学习生物学的兴趣构建酵母菌数量变化曲线出示实验数据提问：1、通过这些数据我们能不能看出酵母菌种群是如何增长的呢？2、如何表示才能更直观呢？3、如何合理利用这些数据构

10、建酵母菌数量变化曲线才能尽可能减小误差？（师生互动归纳出：采用8组数据平均值计数才能减小误差。）指导学生选取8组数据中的某一组及8组数据平均值构建曲线图。巡视，对学生绘制的曲线及时肯定，用投影加以展示。思考，回答（数据不太直观；构建曲线）独立完成曲线的构建观看使学生了解生物学统计的基本方法，加深学生对种群计数中大样本和小样本对实验结果的不同影响的理解种群增长曲线的特点及原因分析引导学生得出酵母菌种群的增长方式为“S”型增长。分析其特点：其增长呈现为先加速后减速的特点，受到环境容纳量（K值：长时期内环境所能维持的种群最大数量）的限制，不能无限增长。提问：情况是不是这样呢？让我们通过计算种群的增长

11、速率并构建曲线加以验证。投影展示师生共同总结“S”型增长的特点：（板书）K/2增长减慢=K增长速率为0活动：讨论一定体积培养液中的酵母菌种群为什么会呈现这样的增长方式呢？（师生互动得出：一开始，酵母菌的营养和生存空间充足，加速增长。随着酵母菌数量增加，营养和空间相对有限，种内斗争加剧，导致酵母菌种群的增长速率下降。当种群的出生率和死亡率相等时，酵母菌种群的增长就会停止，稳定在K值。）提问：自然种群是否也呈现这样的增长呢？展示“绵羊种群被引入澳大利亚斯塔马尼亚岛”的图片。讲述：一定自然条件下种群的增长也表现出类似的增长方式。师生互动得出：影响种群增长的因素主要有食物有限，空间有限，种内斗争，气候

12、不适、天敌捕食、寄生虫、传染病等。可见“S”型增长的条件是：资源有限、空间有限及受到其它生物的制约（板书）。思考并回答构建曲线观看思考，讨论，回答思考思考，讨论培养学生的识图能力及归纳总结的能力S型增长的实际应用讲述：我们研究了一定条件下种群动态变化曲线，能不能用来解决刚才提出的问题，你认为我们如何灭鼠才能取得较好的效果呢?如何指导渔业捕捞才能实现大黄鱼的可持续发展？（总结：对于灭鼠，一方要面减少种群的数量，更主要的是降低其环境容纳量；要实现大黄鱼种群的可持续发展，应提高其环境容纳量，同时应在K/2或K/2K时收获，尽可能使种群数量保持在K/2，使其维持最大的增长速率。）思考，讨论认同生物学知

13、识在实践中的应用价值。 小结本节课我们通过实验构建了种群增长的“S”型曲线，那么种群数量除“S”增长外，还有没有其他增长方式？下一节课我们继续探讨。留下悬念，激发兴趣九、板书设计：第二节 种群数量的变化一、“S”型增长1、K值：环境容纳量2、特点：K/2增长减慢=K增长速率为03、产生条件：资源有限、空间有限及受到其它生物制约十、教学反思本节课教学设计体现了探究性教学的要求，由于种群的培养、计数需要较长的时间，因此，通过实验来探究种群的增长方式，在一节课的时间内是不可能完成的。因而，一般的教学方法是分析已有的曲线图，得出种群增长方式的规律和特点。本人与实验小组的同学一起，合理利用教材中的实验方

14、案并对其进行改进以适应本校学生的特点，并完成了部分前期工作，解决了这一问题，使全体学生能在一节课的时间内，了解酵母菌的培养计数方法，在实验小组获得的宝贵实验数据的基础上构建种群增长方式的曲线图，获得种群增长的“S”型曲线并在此基础上分析获得了“S”型增长的特点。另外建立数学模型，是本模块的重点知识和技能训练，是学生必须要掌握的方法，但是，高中学生对于数学模块的建立还比较陌生，怎么样让比较复杂的内容简单化？教师在设计中应首先让学生根据已经完成的实验数据，构建模型，然后通过实例分析，获得种群增长的 “S”型曲线，学生分析曲线产生的原因，最后再将建立的数学模型应用到生产生活中，解决实际的问题。这样的安排，体现了新课改倡导的探究性学习，让学生在探索的过程中掌握知识、感悟科学精神、获得科学方法，提高了学生的生物学科学素养。总之，生物是一门综合性很强的自然学科，数学是学习自然科学的有效工具。构建数学模型，交给学生一把开启生物之门的数学钥匙，有助于学生加深对生物基础知识的理解，提高综合能力。8