“种群的特征”的教学设计与实施∗
时间：2023-05-30 17:00:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
赵广宇 刘 霞
（1石室中学 四川成都 610041 2第十八中学 四川成都 610072）
《普通高中生物学课程标准（2017年版）》指出：教师要为学生提供丰富的、有代表性的生物学事实，引导学生通过对事实的抽象和概括，建立生物学概念[1]。笔者在“种群的特征”教学中，尝试以资料的形式给学生提供生物学事实，引导学生通过分析资料，归纳、概括得出相关的生物学概念，达到自主构建生物学概念的目的。
经过之前的学习，学生已知“种群”的定义及其在生命系统中的结构层次，但对种群概念的认知还停留在种群遗传学水平，对种群生态学的内容仍是陌生的。尽管学生学习有关种群及其特征的相关概念没有难度，以接受学习的方式能掌握定义。但为帮助学生自主构建并深刻理解种群及种群特征的相关概念，本节课将引导学生从生态学的角度认识种群的概念，并以种群密度为核心，建立种群特征之间的逻辑关系，以真正理解“种群”概念的生态学内涵，深刻理解“种群”作为生命系统的结构单位，以及研究生物与环境之间关系的价值。
基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，着眼于提高学生生物学学科核心素养的要求，制订以下教学目标：
1）列举种群的基本特征，阐明“种群”概念的内涵，区别“个体”与“种群”在生命系统结构层次的本质差异。
2）基于相关实证材料，运用归纳、推理、概括等思维方法，阐释种群的数量特征影响种群数量变化的规律性。
3）通过构建种群数量变化的知识结构图，运用建模的思维方法得出种群数量特征之间的逻辑关系，论证种群数量的规律性变化，探讨影响种群数量变化的各种因素。
4）基于对种群数量变化的认识，在生物与环境的层面形成“稳态与平衡观”，增强生态与环保意识。
3.1 创设问题情境，引入教学内容
教师呈现资料1：呆萌、可爱的大熊猫是中国特有的动物物种，已在地球上生存了至少800万年，被誉为“活化石”和“中国国宝”，是世界自然基金会的形象大使，是世界生物多样性保护的旗舰物种。其主要栖息地是中国四川、陕西和甘肃的山区，因为数量稀少，被世界和我国列为濒危物种。经过我国几十年的努力，大熊猫的数量逐渐增加，据调查，2013年底全国野生大熊猫种群数量达到1 864只。2016年，世界自然保护联盟将大熊猫的受威胁等级从“濒危”下降至“易危”[2]。2019年，圈养大熊猫种群数量达到600只。
要求学生在阅读材料后，回答问题：降低大熊猫受威胁等级的依据是什么？学生回答：大熊猫的数量。教师引入教学内容：大熊猫等珍稀动、植物资源的保护研究，需要从群体角度探究其数量及变化趋势。本节课的学习内容即为种群及种群特征。
3.2 学习种群概念，探索种群特征
教师提问：种群的定义是什么？学生根据已有知识，能回答出：生活在一定区域内同种生物的全部个体，并说明种群是生物繁殖的基本单位和进化的基本单位。
教师提问：个体与种群在生命系统的结构层次上，有何联系与区别？提示学生从生命的基本特征角度分析个体与种群的区别。学生分析、讨论后得出：个体是生命的基本单位，具有繁殖、生长、遗传等特征；
种群是由个体组成的群体，具有一定的数量，以及繁殖率和基因库。教师引导学生进一步分析，得出：个体是自然界能独立存在的基本的生命单位，种群是物种在自然界存在的基本单位。种群不是个体的简单相加，而是通过种内关系组成的有机统一体。从个体到种群，其特征发生了质的变化，种群所具有的特征是个体所不具备的。例如，个体有生、死，而种群有出生率和死亡率。因此，自然种群有3个基本特征：1）空间特征，种群具有一定的分布区域；
2）数量特征，每单位面积（或空间）上的个体数量是变动的；
3）遗传特征，种群具有一定的基因组成[3]。研究种群的核心问题是种群大小或数量在时间和空间上的变动规律。
3.3 探索种群数量变化因素，构建种群数量特征概念
3.3.1 确立种群数量的量标，了解统计种群数量的方法
教师组织学生讨论：如何统计种群的数量？部分学生认为资料1和我国第7次人口普查数据是统计的准确数目。有学生根据经验认为，诸如苍蝇、蚊子等动物，数量多、移动快，很难统计其准确的数目。
教师由此提出“种群密度”的概念，并出示资料2：2017年，我国科学家完成了“基于无人机遥感的玛多县大型野生食草动物种群数量调查”，成功调查了藏野驴、藏原羚、岩羊等生物的种群数量[4]。执教者作为志愿者协助科学家采集王朗自然保护区的大熊猫粪便，科学家通过分析其中的DNA分子，查明在2003—2004年，这一地区大熊猫的种群数量为66只[5]。
指导学生通过资料分析、阅读教材，学习种群密度的统计方法：1）采用航拍等方法统计全部动物的数量；
2）取样调查法，包括样方法和标志重捕法；
3）粪堆法、捕捉法等估算法。不同的生物种群，统计种群密度的方法有差异。
以熟悉的生物为例，进一步引导学生分析生物种群密度的特点：不同的生物，例如，草原上昆虫、田鼠和狼等，在同一空间内的数量级可能存在较大差异；
同一生物种群，例如，苍蝇、蚊子等昆虫，在不同的时间范畴（例如，不同季节），数量也有较大差异。
3.3.2 分析人口调查资料，探寻数量变化内因
教师指出：种群密度反映了特定时间范畴的数量，而种群数量研究除了“统计种群数量或密度外，还需要研究数量变动规律、种群数量的调节机制、种群的分布和空间结构特点”[6]。
现代人口调查就是最完善的种群数量统计。资料3：我国国家统计局在2021年5月11日公布了第7次全国人口普查主要数据结果：
1）人口总量增长，增速有所放缓。全国人口共141 178万人，与2010年相比，增长5.38%，年平均增长率为0.53%。最新预测表明，人口总量将在2025—2030年间达到峰值。
2）人口城镇化水平加速提升，人口流动更趋活跃。2020年流动人口近3.8亿人，10年间增长了将近70%。从流向上分析，人口持续向沿江、沿海地区和内地城区集聚，长三角等主要城市群的人口增长迅速，集聚度加大。
3）出生人口性别比稳步下降，性别结构得到改善。男性人口为72 334万人，占51.24%；
女性人口为68 844万人，占48.76%。总人口性别比为105.07，出生人口性别比为111.3。
4）少儿人口比重回升，老龄化进一步加剧。0～14岁人口为25 338万人，占17.95%；
15～59岁人口为89 438万人，占63.35%；
60岁及以上人口为26 402万人，占18.70%（其中，65岁及以上人口为19 064万人，占13.50%）。与2010年相比，分别上升1.35个百分点、下降6.79个百分点、上升5.44个百分点，老年人口增长速度将明显加快[7]。
教师提出问题：我国人口调查量标除人口数量外，还有哪些内容？有何生态学意义？学生依据材料能直接回答出：调查内容有人口增长率、性别比例、年龄段比例、人口迁移状况等。不能答出相关量标的概念、生态学意义。教师引导学生深入分析资料，依据数据1得出：增长率取决于出生率与死亡率的差值，出生率和死亡率直接影响种群数量变化，是影响种群密度最重要的因素。
教师进一步补充蜜蜂的“自然分蜂”现象，并结合数据2，帮助学生建立“迁入、迁出”的概念：迁入（出）率是指从其他区域迁入（出）到这个种群的个体数占整个种群的数量比。进而分析、推理得出：迁入率与迁出率也直接影响种群数量，在城市人口的研究中占有重要地位。出生和迁入使种群数量增加，死亡和迁出使种群减少。
依据数据3，引导学生分析性别比例对出生率的影响。依据数据4得出：不同年龄组在种群中所占的比例代表种群的年龄组成，能决定种群现在的出生率和死亡率，也能影响种群数量未来的变化。教师补充：种群年龄组成包括衰退型、增长型、稳定型3种类型，通过年龄组成可预测种群密度的变化趋势。引导学生分析我国人口年龄组成，得出我国即将进入老龄化社会的结论。
完成数量特征学习后，教师要求学生阅读教材，自学种群的空间特征，了解种群空间分布的类型。
3.4 构建种群数量特征的知识结构图，深刻领悟种群概念内涵
3.4.1 自主构建知识结构图，领悟知识逻辑关系
教师要求学生围绕“种群概念”，建立以种群特征为中心的知识结构图（图1）。学生在自主构建知识结构图时，出现下列问题：1）只体现种群的数量特征；
2）无法准确呈现数量特征之间的关系。教师通过例证进一步说明“种群”的概念，帮助学生从生态学的角度理解“种群”概念的内涵：种群是占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体，由不同年龄和不同性别的个体组成，彼此可互配进行繁殖，是物种存在的单位，也是繁殖的单位、进化的单位。种群包括3个特征，其中数量特征是主要研究内容。
3.4.2 理论联系实际，加深概念理解
教师展示资料4：调查四川马边大风顶自然保护区内的大熊猫发现，该大熊猫种群的年龄组成如表1。请据此预测该保护区大熊猫种群数量的变化趋势，并说明原因[8]。
表1 马边大风顶自然保护区大熊猫种群年龄组成
学生分析得出4种不同的结论：1）年龄组成为增长型，种群数量增加；
2）短期增长，长期稳定；
3）不确定，因为大熊猫的繁殖率低；
4）由于受到气候、食物、天敌、人类活动等方面的影响，有可能降低。
教师强调：影响种群密度的因素不仅是种群的数量特征，还有外界因素，综合作用于种群，影响着种群数量变化。并组织学生讨论：世界自然保护联盟将大熊猫“降级”是否合理？大家一致认为：目前，大熊猫种群数量仍然很少，繁殖率低，其生存受到众多外界条件的影响，保护之路依然艰难，不宜降级。进而总结得出：研究种群密度，有利于人类了解种群与环境的关系，有利于更好地保护生物多样性，更合理地利用自然资源，例如，进行濒危动物的保护、有害生物防治、渔业上合理捕获量的确定等。
本节教学设计特点总结如下：1）围绕“种群”概念，以种群数量特征为主线，将种群的数量特征、空间特征、遗传特征等学习内容有机地整合在一起，使学生在已有“种群”概念的基础上，全面理解种群的概念与特征，领悟种群在整个生命系统中的地位。2）在学生已有知识的基础上，通过资料分析、模型构建等方式实现知识的同化与顺应，促进学生自主构建生物学概念。3）以我国人口调查、珍稀动物大熊猫保护主题创设学习情境，引导学生实现知识的迁移运用，发展科学思维。
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