數學模型建構在高中生物課堂教學中的創(chuàng)新嘗試

□甘肅省天水市第九中學 韓紅霞

一、模型構建簡述

模型是為了實現某種教學目標，在假設條件中，用物質或者思維展現出客體的本質，像客體的結構、功能、過程等。比如，在《組成細胞的分子》的知識講授中，模型的定義是這樣描述的：“模型是為了實現教學目標對認識對象所做的描述，描述可以是定性的，也可以是定量的，能夠通過實物或者形象化的手段，借助抽象的形式表達出認識對象。”模型一共分為三種：數學模型、概念模型、物理模型，接下來著重對數學模型進行分析，數學模型不是體現對象的全部特點，而是展現出對象的本質，揭示對象的特點、形態(tài)和本質。

二、數學模型在高中生物課堂中的運用

（一）調動學生學習的積極性

與初中生物相比，高中生物是艱澀難懂的，包含著很多抽象的知識，需要學生反復學習，才能對知識產生深刻的理解。以往的教學方法是枯燥單一的，不能調動學生學習的積極性，也不能突破重難點知識的學習，這就給學生學習生物知識帶來了很大的困難。教師可以讓學生借助學習的生物知識構建模型，將抽象的知識具象化，加深學生對數學知識的理解，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的好奇心和求知欲。

（二）加深學生對生物知識的理解

高中生物是理論與實踐相結合的課程，生物學定義是指生物課程中學生需要學習的基礎知識，是理性思維判斷和邏輯推理的根據，是對生物學課程中涉及的內容的概括，生物中的每個字都是非常重要的，學生需要牢記這些知識。但是，生物知識是比較抽象的，學生如果沒有掌握學習方法，單靠死記硬背是很難理解這些知識的，這給學生后面的學習帶來了困境。因此，學生如果能將重要的關鍵詞、文字等聯系起來，對這些知識進行梳理，這樣學生學習生物知識也會比較容易，也能讓事物的本質更加清晰。在實際的生物知識講授過程中，教師可以幫助學生構建光合作用、體溫調節(jié)的圖解，將模型與生物知識聯系起來，加深學生對生物定義的理解。在語言的概括中，教師運用數學模型也能提升學生的閱讀理解素養(yǎng)。

（三）提高教學效果

以往的教學方法是比較枯燥單一的，不能滿足學生的學習需求。教師在講授生物知識時可以通過構建數學模型，按照課本將抽象的知識簡單化，方便學生學習知識，提高學生學習的有效性。生物課程中的規(guī)律需要通過模型進行研究，比如，在“種群的數量變化”的知識講授中，在研究細菌的變化過程時，教師可以讓學生根據細菌的分裂情況繪制種群數量隨時間變化的表格，然后在表格中描述出數據，用比較平滑的曲線進行連接，最終得到“J”型曲線。數學方程式能表現出細菌的增長情況，曲線圖能直觀地展現出細菌的增長趨勢。教師可以讓學生學會運用曲線概括生物學現象。生物現象是比較奇妙且抽象的，數學曲線是比較簡單且直觀的，生物問題是比較復雜的，學生很難把握生物問題，而數學模型能幫助學生進行探索，總結出生物學規(guī)律。學生在解決生物學問題時能感悟出數學模型的作用，從而對生物知識有強烈的求知欲。在教師的幫助下，學生體驗科學過程，更好地學習生物知識，提升思維推理素養(yǎng)。

（四）借助數學模型梳理生物知識點

在生物知識的講授中，教師可以借助數學模型梳理課本中的知識，優(yōu)化生物教學過程，這樣學生在自主學習時也會更加理性，形成完整的知識結構，突破所有重難點知識的學習。比如，在講授《細胞的分化》的知識時，教師如果孤立地講授每個時期細胞的特點，再讓學生死記硬背，學生最終只會形成不連貫的靜態(tài)圖像，學習的知識是比較松散的，也不能將知識聯系起來。教師在講授這部分的知識時，需要著重講解染色體、染色質、染色單體等幾部分的知識，引導學生構建細胞分類的數學模型，為學生學習生物知識提供方向，加深學生對細胞的分化的定義及定義間的關聯的理解。教師可以借助定義構建數學模型，讓學生輕松學習知識，形成完整的知識結構，在繪制減數分裂過程中的染色體的變化，構建關于染色體的數學模型；讓學生在構建數學模型時，能突破重難點知識的學習，加強對染色體變化規(guī)律的理解，為學生更高層次的學習打好基礎，豐富學生的認知。

（五）幫助學生形成科學思維

在生物課程中運用不同的表達方式，能讓學生全方位、多角度地理解知識。教師將數學模型應用到生物課程中，能彌補以往教學過程中的不足，提高學生學習的有效性，調動學生學習的積極性，引導學生形成科學思維。數學模型要求學生學會觀察、設計、考核、建立，這樣才能加深學生對生物知識的理解，促進學生深入思考知識。在構建模型的過程中，學生的自主學習、學以致用、邏輯推理、觀察延伸、知識補充素養(yǎng)都能得以提升。

三、結語

目前，核心素養(yǎng)正在影響教師的教學方法，模型構建是一種科學有效的教學方法，能鍛煉學生動手操作素養(yǎng)，鞏固學生所學的指示，促使學生獨立思考，在高中生物課堂中是非常重要的。但是，構建模型提高教學效果并不是短時間就能做到的，需要隨著時代不斷完善。