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        數(shù)學(xué)模型在高中生物中的具體應(yīng)用

        2014-07-17 13:11:07顏麗敏
        中國(guó)校外教育(上旬) 2014年3期
        關(guān)鍵詞:形象性直觀性數(shù)學(xué)模型

        顏麗敏

        數(shù)學(xué)模型可以增強(qiáng)教學(xué)直觀性和形象性,是高中生物教學(xué)中十分重要的方法。文章就高中生物教學(xué)中數(shù)學(xué)模型的具體應(yīng)用進(jìn)行如下探討,旨在取到拋磚引玉的作用。

        數(shù)學(xué)模型高中生物具體應(yīng)用從高中生物教學(xué)來(lái)看,其抽象性、邏輯性都比較強(qiáng),學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難,且容易感到枯燥乏味,而數(shù)學(xué)模型的有效應(yīng)用,可以大大增強(qiáng)教學(xué)的直觀性,從而提高教學(xué)質(zhì)量。筆者聯(lián)系高中生物教學(xué)實(shí)際,就數(shù)學(xué)模型建立的幾個(gè)階段及所使用的方法進(jìn)行思考與討論。

        一、概述

        從模型的抽象性和形象性來(lái)分,主要有實(shí)體類和抽象類兩種模型,而數(shù)學(xué)模型屬于一種抽象模型。在生物教學(xué)中,可以用數(shù)學(xué)模型將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建出來(lái),從而增強(qiáng)生物知識(shí)點(diǎn)描述的直觀性和形象性。通過(guò)數(shù)學(xué)模型,可以將生物知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)數(shù)學(xué)符號(hào)或程式相轉(zhuǎn)換。借助計(jì)算、歸納、比較等手段,從而建立數(shù)學(xué)模型,最后再將數(shù)學(xué)模型進(jìn)行還原。這是一種從知識(shí)點(diǎn)到數(shù)學(xué)符號(hào)程式,通過(guò)計(jì)算,尋找知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間存在的各種規(guī)律,從而揭示現(xiàn)象背后的本質(zhì)。這種教學(xué)方式與傳統(tǒng)方法相比較而言,具有十分明顯的優(yōu)勢(shì):

        一是直觀形象的數(shù)學(xué)模型構(gòu)圖方式,或是用函數(shù)表達(dá)的形式,使教學(xué)過(guò)程更加簡(jiǎn)潔化,比傳統(tǒng)手段的教學(xué)效率更高,與高中學(xué)習(xí)時(shí)間緊迫的現(xiàn)狀相符合,有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變和學(xué)習(xí)效率的提升。

        二是直觀形象的數(shù)學(xué)模型,有利于促進(jìn)生物教學(xué)方式方法的不斷革新,更加有利于學(xué)生的理解與掌握,降低了學(xué)習(xí)生物的難度,容易獲得更好的學(xué)習(xí)成效。

        三是有利于不同學(xué)科的滲透與聯(lián)系,可以增強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的意識(shí)與能力,促使學(xué)生更加注重不同學(xué)科只是之間的融會(huì)貫通和有效整合,從而促進(jìn)學(xué)生的思考方式、學(xué)習(xí)方式的有效轉(zhuǎn)變,從根本上提高的創(chuàng)新能力。

        二、應(yīng)用過(guò)程探析

        一是準(zhǔn)備階段。凡是有預(yù)則立,無(wú)預(yù)則廢。因此,我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到準(zhǔn)備工作的重要性和必要性,數(shù)學(xué)模型在生物教學(xué)中的應(yīng)用也是如此,必須從準(zhǔn)備階段入手。在這個(gè)階段,必須明確教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、核心問(wèn)題等。在此基礎(chǔ)上,廣泛收集相關(guān)的資料、信息和知識(shí),為課堂教學(xué)的有效開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。確定好具體的教學(xué)任務(wù),以增強(qiáng)教學(xué)的目的性和思維訓(xùn)練的有效性,為構(gòu)建高效的高中生物課堂夯實(shí)基礎(chǔ)。

        二是假設(shè)階段。在充分完成準(zhǔn)備階段的相關(guān)籌備工作以后,就需要充分利用數(shù)學(xué)模型,對(duì)概念、模型等進(jìn)行假設(shè)。也就是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)任務(wù)實(shí)現(xiàn)生物知識(shí)點(diǎn)的概念化,并使用簡(jiǎn)潔性、概括性的語(yǔ)言進(jìn)行描述,構(gòu)建成便于理解的數(shù)學(xué)模型。在高中生物教學(xué)中,引入數(shù)學(xué)模型的根本目的就是降低教學(xué)難度,增加教學(xué)直觀性形象性,因此,在進(jìn)行假設(shè)時(shí),必須立足學(xué)生實(shí)際,充分考慮到生物學(xué)科的特點(diǎn),以便使所建立的數(shù)學(xué)模型與生物教學(xué)相適應(yīng)。

        三是建立階段。在這個(gè)階段,主要是借助精簡(jiǎn)概念和簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確的描述來(lái)確定相關(guān)知識(shí)點(diǎn)數(shù)學(xué)模型的建立,從而確定應(yīng)用什么樣的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)相互比較分析的方式,尋找到最佳的方式和方法。因此,在進(jìn)行高中生物教學(xué)的過(guò)程中,可以根據(jù)實(shí)際需要選用多種數(shù)學(xué)模型,做到靈活選擇,綜合應(yīng)用,以滿足高中生物教學(xué)的實(shí)際需要。

        四是求解階段。在建立和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中,得到相關(guān)的數(shù)學(xué)程式,然后通過(guò)計(jì)算、求解等過(guò)程,得到結(jié)論。在計(jì)算時(shí),也可以引導(dǎo)學(xué)生多角度、多途徑和多層面的思考,應(yīng)用多種方式方法進(jìn)行解答,從而訓(xùn)練學(xué)到發(fā)散思維和一題多解的能力。

        五是檢驗(yàn)階段。通過(guò)構(gòu)建模型和求解,讓學(xué)生進(jìn)行比較分析及歸納總結(jié),從而將生物知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)概念或程式,再根據(jù)計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化到生物知識(shí)上來(lái),由此可以看出,數(shù)學(xué)模型就是現(xiàn)象與本質(zhì)之間的橋梁,可以有效降低難度,增強(qiáng)教學(xué)的直觀性、形象性,最終達(dá)到提高高中生物教學(xué)質(zhì)量的目的。

        三、具體應(yīng)用探討

        一是構(gòu)圖法。圖形能夠增強(qiáng)教學(xué)直觀形象性,可以直觀地傳達(dá)信息。采用構(gòu)圖的方式,可以使復(fù)雜的生物知識(shí)簡(jiǎn)單化,抽象的生物知識(shí)形象化,從而給學(xué)生留下深刻的印象,可以大大降低學(xué)習(xí)的難度。譬如,在教學(xué)生長(zhǎng)素的生理作用有關(guān)知識(shí)時(shí),根據(jù)教材可知,低濃度對(duì)生長(zhǎng)素的生長(zhǎng)起到積極的促進(jìn)作用,而高濃度則會(huì)對(duì)生長(zhǎng)素的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。學(xué)生對(duì)此往往感到難以理解,甚至感到不可思議。為何讓學(xué)生破除這個(gè)困惑呢?可以通過(guò)構(gòu)圖的方式來(lái)解決。教師可以通過(guò)繪制濃度曲線圖,就能夠直觀地說(shuō)明問(wèn)題,讓學(xué)生很容易就弄明白其中的原由。構(gòu)圖法是高中生物中本常見的,如溫度對(duì)光合速率的影響、pH值的作用影響曲線等,都是構(gòu)圖法應(yīng)用的成功典范。由此可以看出,構(gòu)圖法的大量實(shí)踐,大大改進(jìn)了高中生物教學(xué)的方式方法,增強(qiáng)了教學(xué)的直觀感。

        二是比較分析法。在高中生物教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生采用解題的方式,通過(guò)比較分析,可以正確的認(rèn)識(shí)到生物現(xiàn)象,揭示出現(xiàn)象背后的本質(zhì),從而提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。還可以充分利用數(shù)學(xué)模型,找到不同生物知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系,讓學(xué)生直觀形象的數(shù)學(xué)模型中更加直觀、輕松地學(xué)習(xí)好高中生物。譬如,在教學(xué)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)內(nèi)容時(shí),可以通過(guò)分析比較自由式運(yùn)算、協(xié)助擴(kuò)散式運(yùn)算及主動(dòng)運(yùn)輸?shù)热N跨膜運(yùn)輸方式,改變過(guò)去那種依靠認(rèn)識(shí)、理解知識(shí)點(diǎn)的傳統(tǒng)方式,可以讓學(xué)生從數(shù)學(xué)曲線中尋找到他們的本質(zhì)區(qū)別和緊密聯(lián)系,從而幫助學(xué)生更加準(zhǔn)確、快捷地發(fā)現(xiàn)規(guī)律、找到規(guī)律和掌握規(guī)律,使高中生物教學(xué)不斷邁上新臺(tái)階。

        此外,還可以比較常用的函數(shù)計(jì)算法。對(duì)生物知識(shí)點(diǎn),建立相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù),通過(guò)計(jì)算函數(shù),來(lái)加強(qiáng)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解。數(shù)學(xué)函數(shù)模型的構(gòu)建,可以轉(zhuǎn)化為從已知到未知的計(jì)算過(guò)程,使復(fù)雜、抽象的生物知識(shí)簡(jiǎn)略化、直觀化。

        四、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,數(shù)學(xué)模型是一種行之有效的教學(xué)方式方法,是架設(shè)在抽象與直觀形象之間的橋梁,能夠極大地增強(qiáng)教學(xué)的直觀性、形象性,使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。通過(guò)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建、架設(shè)、求解、檢驗(yàn)等階段,可以實(shí)現(xiàn)生物現(xiàn)象或生物知識(shí)與數(shù)學(xué)程式或符合的對(duì)應(yīng)與轉(zhuǎn)化,從而不僅可以提高學(xué)生的思維水平,還能夠提高學(xué)生的分析問(wèn)題、思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,有利于高中生物教學(xué)質(zhì)量的快速提升。

        參考文獻(xiàn):

        [1]周智鳳.高中生物教學(xué)中數(shù)學(xué)模型的具體應(yīng)用[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2011,(21):132.

        [2]崔敏霞.模型構(gòu)建在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].蘇州大學(xué),2011.

        [3]鐘靜.數(shù)學(xué)模型法在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用[J].萍鄉(xiāng)高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2012,(03):107-110.

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