數學模型法在高中生物教學中的應用

陳金娟

摘 ? ?要： 數學模型法是一種新型的高中生物教學方法，使高中生物教學方法變得更直觀，讓生物課本里那些知識難點與重點通過數學模型方式被表現出來。本文對數學模型教學概念進行了解釋，并對高中生物教學過程中建立數學模型的過程進行分析研究，最后探討數學模型法在高中生物教學中的應用。

關鍵詞： 數學模型法 ? ?高中生物教學 ? ?教學應用

引言

在高中生物教學過程中要想建立數學模型必須分以下幾個過程：第一個是準備，第二個是假設，第三個是建設，第四個是求證，第五個是檢驗等，而數學模型在高中生物教學中的應用方法也有很多，主要就是函數計算法及比較法等，具體應用方法可視情況而定，可單一應用，也可以綜合應用。

1.數學模型教學的概念

模型可以分成兩種，一種是實體模型，另一種是抽象模型，而數學模型就比較抽象，屬于抽象模型范疇。在高中生物教學中運用數學模型指的就是，將數學模型通過生物教學中的一個知識點，運用數學模型方式將它組成起來，這樣生物學知識點就會更加直觀，學生可以非常清晰地對該生物知識點進行描述。數學模式成功地將一個對學生有點模糊的生物知識點變成一個邏輯非常嚴密的數學方程式，學生可以通過計算歸納比較的方法對生物知識點進行架構，然后通過對數學模型的計算，最終將這些還原到生物知識點中，它是一種可以把知識點轉變成數學函數或者方程，再運用數學模型進行計算，最終找到不同知識點之間的聯系，從而揭開生物學知識的那層面紗，看清本來面目也就是本質的方式。

2.數學模型在高中生物教學中的應用過程

2.1準備過程

無論做什么都需要一個準備過程，在高中生物教學中應用數學模式，應該首先明確要轉變的生物教學內容及需要解釋的問題等。從生物教學關鍵點開始，了解有關要轉變的問題更多的知識，再將一些可能對生物課堂教學有幫助的教學知識進行收集。對數學模型將要轉變的高中生物教學內容再一次確認，以便確保這項教學方式可以充分鍛煉學生思考問題、解決問題的能力，從而達到保證高中生物課堂教學效率的目的[1]。

2.2假設過程

在高中生物教學應用數學模型的過程中，第一步的準備過程已經完畢，也收集了一些相關的教學內容，這時可以對這個過程進行假設。假設當然不是亂想，而是參照一些已經完成的相關教學目的和內容進行假設，這種假設是有理可循的，概念化的，并不是混亂假設一番就可以的。然后通過語言將假設的結果講述出來，從而學生在腦子里就形成一個假設出來的數學模型。在高中生物中引入數學模型的目的十分明確，提高高中生物課堂教學效率，并不是想要加大計算壓力，或者將已經難懂的生物知識點轉變為更難懂的概念。因此，在這個階段進行假設是一種對生物教學進行前期構建的過程，從而使將要設計的模型更好地為高中生物課堂教學服務。

2.3建設過程

假設完成以后，沒什么問題這時候就應該開始對模型進行建設，建設一個什么樣的數學模型，還有怎樣的教學方法可以運用，都需要一步一步地尋找，從而建立數學模型，最終達到促進生物教學發展的效果。在高中生物教學過程中，教學方式并不是一成不變的，應視情況的不同而定，可“單兵作戰”，也可綜合使用。

2.4求證過程

當數學模型已經完全建立好以后，這時就應該對該數學模型進行求證。可以運用在生物教學過程中獲得的方程進行求證，再通過計算得出結果，計算時是應將多種方法進行綜合運用，從而培養學生積極思考問題、解決問題的習慣和能力。

2.5檢驗過程

求證結束后，應再次對結果重新進行分析與研究，反復將生物知識點轉變為數學概念的方式，然后再反之，如此可以看出數學模型，在生物教學表象與內在之間構建容易理解和掌握的一座橋梁，或者是紐帶，從而達到提高中生物教學效率的目的。

3.高中生物教學中數學模型的應用方法

3.1指數函數計算法

舉例說明：如正常人的細胞中含有23對同源染色體，分別為1至23號，在人類遺傳病中有一種21號的三體綜合征，是一種較常見的染色體病。對患者染色體進行檢查，發現患者比正常人多了一條第21號染色體。那么問題就是：如果一個正常人和一個三體綜合征患者婚配，他們發病n是多少？通過優化指數函數進行分析，因為21號染色體不一定會被平分，在減數分裂的時候可以有一極分到一條21號染色體，另一極分到2條，所以患者的后代有一半幾率會遺傳這種病[2]。

3.2構圖法

圖形在傳達信息方面是最直觀的一種形式，那么在高中生物教學中一旦發現比較難理解的圖形，就可以運用數學圖形進行表示，可以讓學生獲得更直觀的感覺，從而在腦子里形成印象比較深刻的記憶，對高中生物教學效率的提高會有很大的幫助。

3.3比較分析法

高中生物課程內容里有一些是可以通過運用數學解題的思路，對生物現象或本質進行分析，這樣的教學方式邏輯思維更強，在很大程度上可以提高高中生物教學效率。比如，學習物質跨膜運輸一課時，可以將自由與協助擴散和主動運輸三種物質間的跨膜運輸方式進行比較，以前方式比較枯燥，現在運用數學模型教學方式，大大提高學生學習興趣與教學效率。

結語

與以前高中生物教學方式相比較，在生物教學中運用數學模型對知識點進行架構的方式更具有優勢，這種教學方式不僅直觀，而且非常形象。通過數學模型的構圖，可以很容易地使高中生物教學變得更輕松，使高中生物教學效率得到很大提高。該教學方式更加人性化，甚至是智能化。完全將高中生對生物知識的理解能力進行了考慮，效果才會如此顯著。數學和生物課程的相互滲透教學方式，使學生相應知識的綜合應用能力得到很好鍛煉，給教育者教學上的啟發，以便于在未來教育中為創造更多新型教學方式提供借鑒。

參考文獻：

[1]鐘靜.數學模型法在高中生物教學中的應用[J].萍鄉高等專科學校學報，2012（02）：108.

[2]毛銀蘭.直觀生動，形象教學——建構模型在高中生物教學中的應用[J].教學探索，2015（04）：51.