淺談數學模型在中學生物教學中的應用分析

王明強

摘 要：生物課程是中學教學體系中重要的組成部分，教師在教學的過程中，為了有效的提高教學質量，培養學生的認知能力，就需要改變傳統“填鴨式”教學理念，注重數學模型的構建，對學習過程進行梳理，通過相應的數據來解決實際問題，加強學生對知識的掌握。基于此，本文主要結合具體的教學案例，對數學模型在中學生物教學中的應用策略及作用價值進行探討，希望為相關人士提供有價值的參考。

關鍵詞：數學模型;中學生物教學;應用策略

在新課程的教學理念下，教師在生物教學的過程中，不僅要注重理論知識的傳授，同時也要對學生的探究能力、解決問題能力、學習能力進行培養，這就要求教師在教學過程中，注重學生的主體地位，開展模型建構活動，在模型建構的過程中，加強學生的交流與學習，從而有效的提高學生生物學科的素養，數學模型主要利用數據進行實際檢驗，將存在的實際問題進行及時的解決，在構建數學模型的過程中，要加強學生對數學符號以及語言表達的理解，在其基礎上解決生物學的現象、本質、量變關系等。

一、數學模型在中學生物教學中的應用策略

（一）做好數學模型的準備工作

在初中生物教學中采用數學模型的教學方法之前，需要做好數學模型的準備工作，對問題的背景、模型構建目的、模型構建的資料與信息進行綜合的分析，在其基礎上，進行模型的建構工作[1]。例如，教師在講解北師大版八年級下冊第八單元第四節《生態系統的穩定性》時，就需要對本節課的教學重點與教學內容進行梳理，教師在教授生態系統的穩定性時，可以將教學內容劃分為3個部分，即生態系統穩定性的改變、形成原因、破壞等三方面，其中教學重點與難點是生態系統穩定性形成的原因，教師在構建數學模型之前，需要對其進行詳細的分析，之后才可以將生態系統中各個生物之間的關系利用數學建模的方法，將其直觀的展現在學生的面前，從而有效的加強學生對于生態系統對自我調節能力的理解。

（二）數學模型的合理構建

構建數學模型實質上就是指學生利用數學的思維，處理當前生物教學中存在的問題，數學模型直觀性更強，與以往的文字描述相比，可以將知識點更加清晰、明確的展示在學生面前，從而有效的增強學生的理解能力。我國新課程標準提出，生活是教育的源頭禍水，所以在構建數學模型時，可以結合學生的實際生活，使得學生可以對模型中的關系加強了解，充分的發揮數學模型的作用價值[2]。

例如，教師在講解北師大版教材七年級上冊第三單元第五章《光合作用》、《呼吸作用》時，就可以對數學模型進行構建。將通過光合作用生成的有機物比喻學生生活中的“賺錢”，通過呼吸作用消耗的有機物比喻學生生活中的“花錢”，從而建造出一個數學公式，即剩余=收入-支出，通過這一公式，學生就會理解總光合作用與凈光合作用之間的聯系與差別，在解決實際問題時，運用該數學模型也可以快速的進行解題，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，在經過7個小時的光合作用之后，葉片的重量變為n，經過7小時的呼吸作用之后，葉片的重量變為q，求總光合作用所制造的有機物含量，針對這一考題，學生在進行計算總光合作用制造的有機物含量時，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物量為n-q。

（三）數學模型的應用

數學模型的應用就是利用所建構的數學模型，將生物學中的疑難問題進行解決，仍以北師大版八年級下冊第八單元第四節《生態系統的穩定性》為例，教師在引導學生構建生物之間捕食關系的模型之后，要引導學生回答出當其中一種動物的數量減少之后，另一種動物的數量變化，及其對生態系統所造成的影響。學生在回答之后，教師就可以引出與本節課相關的在生活中存在的實際問題，如，針對于植被遭到嚴重破壞的森林，要恢復生機，需要采取哪些舉措，從而有效的提高學生解決問題的能力。

二、數學模型在初中生物教學中的作用價值

初中生物教學中，合理的應用數學模型具有諸多的優勢，具體的優勢主要體現在以下幾方面，首先在數學建模的過程中，可以培養學生的動腦能力，這主要數學模型構建策略與以往言傳身教的教學模式不同，需要學生在教師的引導下，對模型進行自行構建，在自行構建模型這一過程中，就鍛煉了學生的動腦能力[3]。其次，數學建模的教學方式可以將以往的被動學習轉變為主動學習，教師在教學的過程中要給予學生充足的時間，引導學生對數學模型進行構建，學生在經過老師引導啟發后，構建模型的這一過程中，就是獨立思考的過程，在學習方式上，教師可以組織學生進行合作交流，從而有效的提高學生的課堂參與性，積極主動的參與到課堂學習中。在數學建模教學中，可以引導學生對新的知識體系進行直觀、科學的建構，采用數學建模的教學方法的主要目的是使學生在建模的過程中，對生物學的核心知識加強了解，而數學模型本身就具有一定的生動性、直觀性，可以將難以理解的文字變得具有規律性，方便學生對新的知識體系進行構建。

結束語：綜上所述，數學模型在中學生物教學中的應用價值顯著，是我國打造高校課堂的重要途徑，因此相關教師應該引起重視，在掌握其作用價值的基礎上，從做好數學模型的準備工作、數學模型的合理構建、數學模型的應用三方面，提高數學模型在中學生物教學水平，進而為我國學生的健康發展奠定良好的基礎。

參考文獻

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

[2]朱杰.基于數學模型方法的高中生物學教學設計研究[D].曲阜師范大學，2018.

[3]郭榮輝.在初中生物學教學中培養學生模型建構能力的舉措[J].生物學教學，2018，43（5）：20-23.

[4]陳小娟.例析初中生物教學中教學策略的合理運用[J].新課程導學，2018，（2）：66.