Урок-изучение нового материала «Колебания
численности и гомеостаз популяций. Экологические стратегии видов».
Автор:
Смирнова Валентина Александровна. Smirnova.7@mail.ru
Место работы: Муниципальное общеобразовательное
учреждение
гимназия № 8 им. Л.М. Марасиновой
(гимназия № 8).
Предмет
– биология, тип урока: урок – ознакомление с новым материалом.
Класс:
10-ый класс.
ИКТ – технологии:
1) самостоятельная работа с информационным
электронным учебным модулем, предоставленным хранилищем «Ресурсы Федерального центра
информационно-образовательных ресурсов»,
2) демонстрация при
объяснении нового материала флэш –анимаций,
расположенных
в Единой коллекции цифровых образовательных
ресурсов
3) практическая работа с интерактивной
моделью «Волки-кролики», расположенной на CD –ROM
«Открытая биология». Версия 2.6 (Автор Д.И.Мамонтов). ООО «ФИЗИКОН» 2005,
4) умение осуществлять
информационный поиск, сбор и выделение существенной информации, используя ресурсы
сети Интернет,
5) домашнее задание по
заполнению слайдов в готовой презентации.
Актуальность использования средств ИКТ
§ повышение
наглядности процесса обучения,
§ развитие
навыков самостоятельного изучения материала с помощью информационных
электронных учебных модулей (ЭУМ) и интерактивных моделей,
§ формирование
компетенций учащихся по самостоятельному поиску информации с помощью сети Internet
§ развитие
межпредметных связей с предметами естественно – научного цикла через методы
статистической обработки данных с помощью дифференциальных уравнений и решение
экологических задач.
Цели:
Обучающие:
§ Изучить
основные статические и динамические характеристики популяции,
§ Сформировать
умения работы с интерактивной моделью по изучению колебаний численности
популяций,
§ Научиться
выявлять виды с к – и р стратегией.
Развивающие:
§ умение
осуществлять информационный поиск, сбор и выделение существенной информации из
различных информационных источников,
§ использование
полученных знаний для понимания законов совместной жизни популяций разных видов
в сообществе,
§ умение
прогнозировать сложные природные явления с помощью интерактивных моделей.
Воспитательные:
§ умение
сотрудничать с педагогом и сверстниками при решении учебных проблем, принимать
на себя ответственность за результаты своих действий.
Средства обучения:
§ Информационный
электронный учебный модуль (ЭУМ) «Структурная единица вида-популяция»,
§ флэш
- анимация «Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении»,
§ флэш
– анимация «Типы кривых выживания популяций»,
§ флэш
– анимация «График колебания численности хищник-жертва на примере инфузорий»,
§ обучающий
комплекс на CD – ROM «Открытая биология» Версия 2.6 (Автор Д.И.Мамонтов). ООО
«ФИЗИКОН» 2005,
§ мультимедийная
презентация, составленная преподавателем.
Организационный момент
Актуализация знаний
учащихся по теме.
Этап 1. Поисковая задача.
В одной газете было опубликовано
сообщение о совершенно необычной экспедиции, организованной в Японии. Два
тральщика военно-морского флота этой страны вышли к берегам острова Окинава. На
их борту было около 40 водолазов.
Вопрос:
Предположите, почему так много водолазов участвовало, и в чём заключалась спасательная
операция, которой они занимались?
Ответ: Водолазы
должны были достать со дна полмиллиона морских звезд! Во многих морях и
участках океана эти животные в последние годы превратились в агрессоров. Они
разрушают коралловые рифы, поедают полезных животных, а все это подрывает
основы экологического равновесия в Мировом океане.
Формулировка темы урока: 1903
можно рассматривать как год рождения новой отрасли экологии - дэмэкологии или
экологии малых групп (популяций). Термин провозгласил немецкий эколог Шверт
Фегер. Изучение основных характеристик популяции помогает регулировать её
численность. Следовательно, на занятии нам предстоит познакомиться с
особенностями жизнедеятельности отдельной популяции и выявить законы совместной
жизни популяций разных видов в сообществе. После изучения нового материала, я
предлагаю вновь вернуться к задаче и дать ответ на следующие вопросы:
Вопрос 1: Почему возросла
численность морских звёзд?
Вопрос 2: Какие способы
кроме отлова морских звёзд предложили бы Вы для решения этой ситуации?
Этап № 2. Изучение
характеристик отдельной популяции
Работа
с информационным электронным учебным модулем (ЭУМ) «Структурная единица
вида-популяция». Модуль представляет собой пять информационных
слайдов, описывающих:
1) понятие популяции, 2) структуру
популяции, 3) показатели популяции (плотность, рождаемость, возрастной состав),
4) динамику популяции, 5) колебание численности популяции.
Преподаватель предлагает ознакомиться
с тремя слайдами ЭУМ. После ознакомления с содержанием слайдов проводится
демонстрация флэш – анимации «Типы кривых выживания популяций», которая
поясняет графическое представление соотношения рождаемости и смертности, как
ключевых характеристик популяции.
В качестве демонстрации роста
численности популяции при отсутствии смертности используется анимации «Рост
численности домовой мыши при неограниченном размножении»
В тетради краткие записи:
Динамические
характеристики популяции:
§ численность,
§ плотность,
§ возрастная
и половая структура,
§ распределение
в пространстве и т.п.
Статические характеристики популяции
применяют для характеристики состояния популяции
в какой-либо определенный момент времени.
Этап № 3: Изучение законов совместной жизни популяций
разных видов
Преподаватель
обращает внимание на слайды модуля ЭУМ №4 и
№5.
Текст на слайде: Высокая
численность зайца-русака может повлечь за собой рост численности популяций
хищников. Следовательно, для поддержания экологического равновесия учёным-
экологам необходимо выявлять законы совместной жизни популяций разных видов в
сообществе.
Взаимодействие двух популяции впервые
было исследовано Гаузе на популяциях инфузорий – Демонстрация
анимационной модели «График колебания численности хищник-жертва на
примере инфузорий». Модель показывает периодические колебания численности,
которые получили название «Эффект Вольтера – Лотки». Преподаватель предлагает
проверить эффект «пульсации» численности популяций в ходе практической работы.
Этап № 4. Практическая
работа с интерактивной моделью «Волки – кролики».
Пояснение к ресурсу: Данная
модель является чрезвычайно упрощённым и схематичным представлением отношений в
природном сообществе. Интерактивная модель демонстрирует законы роста двух популяций,
одна из которых представляет собой хищников (волков), а другая – их жертв
(кроликов). Текущая численность волков и кроликов отображается на диаграмме в
центре модели; количество волков и кроликов пропорционально высоте
соответствующих столбцов. Эту же зависимость от времени можно наблюдать на
графиках в правой части модели. Четыре поля численного ввода в левой части
модели позволяют изменить её начальные параметры: начальное количество волков и
кроликов, а также скорость рождения этих животных.
При организации
работы с моделью роль учителя заключается в подготовке инструктивных бланков,
имитирующих разные природные ситуации:
§ вспышка
численности жертвы при постоянной численности хищников,
§ гибель
численности жертвы в силу эпидемии,
§ миграция
хищников в экосистему,
§ истребление
хищников во время охоты и т.д.
Учащиеся работают
в группах, заполняя бланки с разными первоначальными параметрами популяций.
Пояснение: модель удобна для
организации работы в разноуровневых группах обучения и предполагает дифференциацию
материала в зависимости от профиля обучения. В частности в группах, изучающих
биологию на базовом уровне учащиеся могут ограничиться выявлением колебаний
численности в системе «Хищник – жертва» и постановкой выводов об оптимальном
соотношении животных для поддержания экологического равновесия.
В классах, изучающих биологию
на повышенном уровне, рекомендуется провести расчёт численности волков и
кроликов основе дифференциальных уравнений роста популяций. Руководствуясь описанием к- и р-
стратегий вида, представленных на CD –ROM, определить и записать в отчётах стратегии развития видов, (глава 12.2.1 CD –ROM «Открытая биология».
Инструкция к работе
1.
Введите исходные показатели в окна на
интерактивной модели
2.
Нажмите клавишу Старт
3.
Когда линия графика достигнет на оси
абцисс показатель 180 недель, нажмите клавишу Стоп
4.
Сфотографируйте график клавишей Prt Sk и перенесите рисунок в текстовый документ, выполните обрезку рисунка
по границам модели.
5.
Проанализируйте график и внесите измерения
в таблицу.
Пример бланка к практической работы:
«Изучение ситуации вспышки численности жертвы на фоне постоянной численности
хищников».
Исходные
показатели
|
Максимальная
численность
|
На
какой период
в
неделях
|
№1
|
Кролики
|
Рождаемость 3
|
|
|
Численность 60
|
|
|
Волки
|
Рождаемость 2
|
|
|
Численность 15
|
|
|
№2
|
Кролики
|
Рождаемость 4
|
|
|
Численность 60
|
|
|
Волки
|
Рождаемость 2
|
|
|
Численность 15
|
|
|
№3
|
Кролики
|
Рождаемость 5
|
|
|
Численность 60
|
|
|
Волки
|
Рождаемость 2
|
|
|
Численность 15
|
|
|
1.
Какое значение имеют взаимоотношения
хищник – жертва в экосистемах?
2.
При каких значениях численности хищника
и жертвы система способна поддерживать равновесие?
3.
Кто в данной системе является «стригером» или
пусковым механизмом: хищник или жертва?
4.
* Определите
стратегию поддержания численности (К- или Р-) каждого вида в данной модели?
5.
*Как
человек может использовать знания о взаимодействии популяций в практической
деятельности?
Этап № 5. Подведение итогов групповой работы.
Каждая
группа проецирует на доску с помощью мультимедийного проектора отчёты с
графиками и расчётами. Комментирует ход исследований и формулирует выводы.
Предполагаемые выводы:
1.
Знание взаимоотношений хищника и жертвы –
важнейшее условие рационального природопользования ресурсов естественных
экосистем.
2.
В окружающей среде человек становится на
положение хищника и должен определять ту долю популяций жертв, которую он может
использовать без риска разрушить ЭР (экологическое равновесие).
3.
Знание законов природы используется при
разработке биометода защиты растений. Допустим благодаря разнообразию хищных
насекомых и птиц удается естественным путем контролировать плотность популяций
фитофагов и не прибегать к ядовитой приманке - пестицидам.
Рефлексия:
Ответы
на вопросы, поставленные в начале занятия.
Домашнее задание «Где
аукнется, там откликнется»:
Заполнение
слайдов в готовой презентации. Текст на слайдах презентации описывает случаи
непродуманного вмешательства человека в природу. Предполагается развёрнутый
ответ, вставка на слайд фото или создание собственной презентации.
Информационные
ресурсы:
Ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных
ресурсов
(http://school-collection.edu.ru/):
1) флэш – анимация «Рост
численности домовой мыши при неограниченном размножении» (N 151289
2) флэш – анимация «Типы
кривых выживания популяций» (N 150991)
3)
флэш – анимация «Динамика численности популяции на примере трёх видов» (N
151154),
4)
график колебания численности хищник-жертва на примере инфузорий (N 151259),
Ресурсы Федерального центра
информационно- образовательных ресурсов http://fcior.edu.ru/
1) информационный электронный
учебный модуль (ЭУМ) «Структурная единица вида-популяция» / Федеральный центр
информационно- образовательных ресурсов, режим доступа [http://fcior.edu.ru/card/5709/strukturnaya-edinica-vida-populyaciya.html
]
Ресурсы на CD –ROM
1) «Открытая биология»
Версия 2.6 (Автор Д.И.Мамонтов). ООО «ФИЗИКОН» 2005.
1)
Мультимедийная презентация. Ссылка на документы Google:
https://docs.google.com/leaf?id=0BxMFslbrRpZDOTRhMWI3NjgtOGE5Ni00MDg2LWI0NWEtYWM2YTU1ODE3NGNi&hl=ru
2)
Текстовый документ: ссылка на ресурс, импортированный в Интернет с помощью платформы
сервисов Каламео:
http://www.calameo.com/read/000879365e9c807b8f858
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.