数学模型法在高中生物教学中的应用

数学模型法在高中生物教学中的应用

钟春飞

（玉林市第一中学，广西玉林537000）

摘要：生物是一门实验性的学科，与我们的生活密切相关。生物的教学方式多种多样，数学模型法在高中教学中是应用非常广泛的一种方法。数学模型法在生物中的应用主要是将生物中的各种原理或者关系用数学模型表示出来。数学模型具有解释、判断、以及预测的功能。数学模型也能够帮助学生充分理解生物中的知识，本文主要研究了数学模型在高中生物教学中的应用，旨在提高高中生物教学的质量。

关键词：数学模型；高中生物；教学应用

生物是学生学习生涯中非常重要的一门课程。高中生物能够解释自然界和人类中的各种现象，探寻人类生命的本质。数学模型法可以将生物中的各种关系通过模型，形象地展示出来，帮助学生进行理解。数学模型也有多种形式，不同的生物内容有不同的教学内容。数学模型在生物教学中具有重要的作用，数学模型主要包括函数、排列组合、数形结合等内容。

一、数学模型在生物教学中的重要意义

数学模型主要是指利用数学中的字母、符号等构成的不等式或者、以及图表、图像等用来展示其内部或者外部的关系。它能够形象地解释各种生命之间的关系，而且还能够用来解释模型形象出现的原因。有助于人们探索生物中的本质，将复杂问题简单化了。在生物的课堂教学中能够帮助学生更好的理解知识，零碎的生物知识给整合起来，有助于学生系统思维的形成。数学模型能够在生物教学中充分发挥作用，重在教师能否合理运用。教师应该结合教学内容和学生的实际学习情况，选择合适的数学模型，提高生物教学质量。还可以运用到各种生物题目中，有助于学生进行解题清楚题目的思路。

二、数学模型在生物教学中的应用过程

数学模型在生物教学中的应用是具有一定的系统和方法的，按照一定的方法使用数学模型，才能使数学模型充分起作用。

（一）准备阶段

准备阶段就是指在准备使用数学模型时，一定要做好相关的准备工作。在这个阶段要明确好教学内容和教学目标，并做好具体的实施策略。教师要准备好充足的资料，因为数学模型不是随意就能建立的，需要经过大量的资料整理。准备阶段的工作直接会影响到建立的效果，只有做好相关的准备工作，教师才能建立好数学模型。

（二）假设阶段

针对不同的教学内容时，所采用的教学模型也是不同的，教师要经过一定的假设阶段。但假设也不是随意地进行假设，是根据准备阶段的资料来进行假设的。假设阶段就是根据教学内容中的知识点，假设数学模型。假设的数学模型能够将知识点进行简化，使学生更加容易了解生物中各个知识点之间的关系。数学模型的引入也是为了降低教学的难度，使教学内容更加直观化。但是，有时假设的模型并不一定是正确的，所以必须要经过建立阶段。

（三）建立阶段

建立阶段主要是指将假设的模型建立出来。建立的过程主要是根据生物中的知识点与数学模型建立联系，确定采用哪种数学模型，从而确定应该应用什么样的数学模型。在建立过程中一定要比较各个模型，找出一个最佳的模型设计。建立阶段主要找出生物知识点之间的关系，从而才能建立出数学模型。

（四）求解阶段

建立数学模型之后就要对数学模型进行求解。数学模型的求解主要依靠的是学生的计算能力，教师可以引导学生采用多种方式进行求解，开散学生的思维模式。学生通过对数学模型的进行，得到答案后，还需要进行检验。

（五）检验阶段

检验阶段即是对所建立的数学模型是否正确进行检验，在检验过程中即是将数学模型再转化为生物知识，从而可以看出该数学模型建立是否合适。学生也能够从所见的数学模型中明白生物中的知识点之间的关系。

三、数学模型在生物教学中的应用

（一）函数知识的运用

函数知识是数学模型中最基本的知识点，生物中许多问题都可以转化为函数思想来进行解释。而且，在生物题目中也是以函数思想为基础进行出题的。例如，可以利用函数的单调性观察生物中的变化趋势，也可以利用函数的最大值和最小值来解决食物链中各营养级中能量的问题。函数中不等式的运用可以用来解决生态系统中能量流动的问题，生物中不同知识点所适用的数学模型是不同的。运用合理的数学模型，才能快速准确地解决生物中的问题。函数在生物的求解问题中具有重要的作用，在做到类似的题目时，学生要引导学生利用函数的思想来进行解题。

（二）数形结合

数形结合的思想在数学模型的应用中是最广泛的。数形结合即是指利用数学和图形的结合，形象地展示生物中的知识。例如，可以利用数形结合解决生物中染色体中的问题。数学体现了逻辑性，图形体现了简洁性，两者之间的结合能够充分体现生物中知识之间的关系。同时，学生在做生物实验时，也可以利用图表来记录实验结果和各个阶段的实验现象。数形结合使问题变得形象明了，有助于理解。

（三）排列组合与概率

排列组合与概率是在生物知识中运用较为广泛的知识点。例如，可以运用排列组合解决生物中遗传概率的问题，用15个不同的字母代表15种不同的氨基酸，有8条氨基酸组成的长链，问有多少条互补相同的长链？在这道题目中主要采用的方法就是排列组合的知识。把8个氨基酸组成的长链看做是有8个不同的位置，然后在第一个位置中有15种选择，第二个位置有14种选择，一次类推最后得出问题的答案。排列组合对于某些生物问题的解决非常方便，教师在教学中要有意识地引导学生使用排列组合的知识。

四、总结

数学模型在高中生物教学中的应用非常广泛，教师要针对不同的教学内容和教学题目，建立不同的数学模型，从而使学生能够充分理解生物知识。数学模型的建立是有一套完整的系统，教师要合理运用，也要引导学生在解题的过程中合理运用，以期提高高中生物的教学质量。

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作者简介：钟春飞（1985.12-），男，广西玉林市人，大学本科学历，中学二级教师。