淺談數(shù)學(xué)模型在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用分析

王明強(qiáng)

摘 要：生物課程是中學(xué)教學(xué)體系中重要的組成部分，教師在教學(xué)的過程中，為了有效的提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力，就需要改變傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)理念，注重?cái)?shù)學(xué)模型的構(gòu)建，對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行梳理，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)來解決實(shí)際問題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。基于此，本文主要結(jié)合具體的教學(xué)案例，對(duì)數(shù)學(xué)模型在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用策略及作用價(jià)值進(jìn)行探討，希望為相關(guān)人士提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)模型;中學(xué)生物教學(xué);應(yīng)用策略

在新課程的教學(xué)理念下，教師在生物教學(xué)的過程中，不僅要注重理論知識(shí)的傳授，同時(shí)也要對(duì)學(xué)生的探究能力、解決問題能力、學(xué)習(xí)能力進(jìn)行培養(yǎng)，這就要求教師在教學(xué)過程中，注重學(xué)生的主體地位，開展模型建構(gòu)活動(dòng)，在模型建構(gòu)的過程中，加強(qiáng)學(xué)生的交流與學(xué)習(xí)，從而有效的提高學(xué)生生物學(xué)科的素養(yǎng)，數(shù)學(xué)模型主要利用數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)，將存在的實(shí)際問題進(jìn)行及時(shí)的解決，在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的過程中，要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)符號(hào)以及語言表達(dá)的理解，在其基礎(chǔ)上解決生物學(xué)的現(xiàn)象、本質(zhì)、量變關(guān)系等。

一、數(shù)學(xué)模型在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用策略

（一）做好數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)備工作

在初中生物教學(xué)中采用數(shù)學(xué)模型的教學(xué)方法之前，需要做好數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)備工作，對(duì)問題的背景、模型構(gòu)建目的、模型構(gòu)建的資料與信息進(jìn)行綜合的分析，在其基礎(chǔ)上，進(jìn)行模型的建構(gòu)工作[1]。例如，教師在講解北師大版八年級(jí)下冊(cè)第八單元第四節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》時(shí)，就需要對(duì)本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，教師在教授生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，可以將教學(xué)內(nèi)容劃分為3個(gè)部分，即生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的改變、形成原因、破壞等三方面，其中教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性形成的原因，教師在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型之前，需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析，之后才可以將生態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)生物之間的關(guān)系利用數(shù)學(xué)建模的方法，將其直觀的展現(xiàn)在學(xué)生的面前，從而有效的加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)對(duì)自我調(diào)節(jié)能力的理解。

（二）數(shù)學(xué)模型的合理構(gòu)建

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型實(shí)質(zhì)上就是指學(xué)生利用數(shù)學(xué)的思維，處理當(dāng)前生物教學(xué)中存在的問題，數(shù)學(xué)模型直觀性更強(qiáng)，與以往的文字描述相比，可以將知識(shí)點(diǎn)更加清晰、明確的展示在學(xué)生面前，從而有效的增強(qiáng)學(xué)生的理解能力。我國新課程標(biāo)準(zhǔn)提出，生活是教育的源頭禍水，所以在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型時(shí)，可以結(jié)合學(xué)生的實(shí)際生活，使得學(xué)生可以對(duì)模型中的關(guān)系加強(qiáng)了解，充分的發(fā)揮數(shù)學(xué)模型的作用價(jià)值[2]。

例如，教師在講解北師大版教材七年級(jí)上冊(cè)第三單元第五章《光合作用》、《呼吸作用》時(shí)，就可以對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建。將通過光合作用生成的有機(jī)物比喻學(xué)生生活中的“賺錢”，通過呼吸作用消耗的有機(jī)物比喻學(xué)生生活中的“花錢”，從而建造出一個(gè)數(shù)學(xué)公式，即剩余=收入-支出，通過這一公式，學(xué)生就會(huì)理解總光合作用與凈光合作用之間的聯(lián)系與差別，在解決實(shí)際問題時(shí)，運(yùn)用該數(shù)學(xué)模型也可以快速的進(jìn)行解題，例如，在初中生物試卷中存在這一考題，原有葉片的重量為m，在經(jīng)過7個(gè)小時(shí)的光合作用之后，葉片的重量變?yōu)閚，經(jīng)過7小時(shí)的呼吸作用之后，葉片的重量變?yōu)閝，求總光合作用所制造的有機(jī)物含量，針對(duì)這一考題，學(xué)生在進(jìn)行計(jì)算總光合作用制造的有機(jī)物含量時(shí)，就可以列出（n-m）+（m-q）這一公式，最后得出總光合作用制造的有機(jī)物量為n-q。

（三）數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用就是利用所建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，將生物學(xué)中的疑難問題進(jìn)行解決，仍以北師大版八年級(jí)下冊(cè)第八單元第四節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》為例，教師在引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建生物之間捕食關(guān)系的模型之后，要引導(dǎo)學(xué)生回答出當(dāng)其中一種動(dòng)物的數(shù)量減少之后，另一種動(dòng)物的數(shù)量變化，及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所造成的影響。學(xué)生在回答之后，教師就可以引出與本節(jié)課相關(guān)的在生活中存在的實(shí)際問題，如，針對(duì)于植被遭到嚴(yán)重破壞的森林，要恢復(fù)生機(jī)，需要采取哪些舉措，從而有效的提高學(xué)生解決問題的能力。

二、數(shù)學(xué)模型在初中生物教學(xué)中的作用價(jià)值

初中生物教學(xué)中，合理的應(yīng)用數(shù)學(xué)模型具有諸多的優(yōu)勢(shì)，具體的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面，首先在數(shù)學(xué)建模的過程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)腦能力，這主要數(shù)學(xué)模型構(gòu)建策略與以往言傳身教的教學(xué)模式不同，需要學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，對(duì)模型進(jìn)行自行構(gòu)建，在自行構(gòu)建模型這一過程中，就鍛煉了學(xué)生的動(dòng)腦能力[3]。其次，數(shù)學(xué)建模的教學(xué)方式可以將以往的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，教師在教學(xué)的過程中要給予學(xué)生充足的時(shí)間，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行構(gòu)建，學(xué)生在經(jīng)過老師引導(dǎo)啟發(fā)后，構(gòu)建模型的這一過程中，就是獨(dú)立思考的過程，在學(xué)習(xí)方式上，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行合作交流，從而有效的提高學(xué)生的課堂參與性，積極主動(dòng)的參與到課堂學(xué)習(xí)中。在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)新的知識(shí)體系進(jìn)行直觀、科學(xué)的建構(gòu)，采用數(shù)學(xué)建模的教學(xué)方法的主要目的是使學(xué)生在建模的過程中，對(duì)生物學(xué)的核心知識(shí)加強(qiáng)了解，而數(shù)學(xué)模型本身就具有一定的生動(dòng)性、直觀性，可以將難以理解的文字變得具有規(guī)律性，方便學(xué)生對(duì)新的知識(shí)體系進(jìn)行構(gòu)建。

結(jié)束語：綜上所述，數(shù)學(xué)模型在中學(xué)生物教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值顯著，是我國打造高校課堂的重要途徑，因此相關(guān)教師應(yīng)該引起重視，在掌握其作用價(jià)值的基礎(chǔ)上，從做好數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)備工作、數(shù)學(xué)模型的合理構(gòu)建、數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用三方面，提高數(shù)學(xué)模型在中學(xué)生物教學(xué)水平，進(jìn)而為我國學(xué)生的健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]譚桂花，徐宏斌.淺談"假說-演繹法"在高中生物模型建構(gòu)中的應(yīng)用[J].中學(xué)課程資源，2018，（10）：37-38，13.

[2]朱杰.基于數(shù)學(xué)模型方法的高中生物學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].曲阜師范大學(xué)，2018.

[3]郭榮輝.在初中生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力的舉措[J].生物學(xué)教學(xué)，2018，43（5）：20-23.

[4]陳小娟.例析初中生物教學(xué)中教學(xué)策略的合理運(yùn)用[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2018，（2）：66.