李芬霞

摘要：近些年來(lái)，我國(guó)教育事業(yè)不斷發(fā)展，學(xué)校教育的重心已不再局限于考試成績(jī)，而是以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素質(zhì)和學(xué)習(xí)能力為主要目標(biāo)。而高中生物是學(xué)生在高中時(shí)期積累知識(shí)、提高自主探究能力的重要學(xué)科之一。模型方法是高中生物中要求學(xué)生必須掌握的能力之一，它對(duì)于學(xué)生在生物的學(xué)科素質(zhì)培養(yǎng)具有重要意義，高中生需要深入理解并熟練掌握。

關(guān)鍵詞：高中生物；模型方法；數(shù)學(xué)模型應(yīng)用

所謂模型是人們因某些特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象作出的一種概括性描述。模型方法是一種通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行研究來(lái)提示原型的本質(zhì)及特征的方法，學(xué)生在高中階段的生物學(xué)習(xí)中，需要通過(guò)模型法建立相關(guān)模型，進(jìn)而滲透理論知識(shí)。其中應(yīng)用較為廣泛的是數(shù)學(xué)模型法。下面圍繞高中生物教學(xué)中應(yīng)用的模型方法進(jìn)行探討。

1.簡(jiǎn)述高中生物教學(xué)中應(yīng)用到的模型方法

生物學(xué)科中所應(yīng)用的模型按照其表現(xiàn)形式，可分為以下幾種：物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。

1.1簡(jiǎn)述物理模型

物理模型可分為實(shí)物模型和類(lèi)比模型。物理模型主要應(yīng)用在某些物質(zhì)的生態(tài)結(jié)構(gòu)知識(shí)中，例如人教版教材中DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)等部分的模型制作。首先教師需要指導(dǎo)學(xué)生選擇材料代表組成DNA分子的幾種成分（磷酸、脫氧核糖和堿基），并思考幾種成分的連接方式。其次是在DNA分子中每個(gè)脫氧核苷酸之間的連接。并探究在模型中如何體現(xiàn)DNA分子的兩條脫氧核苷酸鏈反向平行，以及螺旋特征。在進(jìn)行建模的過(guò)程中，學(xué)生需要探索脫氧核苷酸鏈間的連接、排列方式，以及堿基配對(duì)方式等，這些對(duì)于學(xué)生熟練掌握這部分生物知識(shí)具有重要意義。同時(shí)，在探究過(guò)程中教師可幫助學(xué)生回顧科學(xué)家的探索進(jìn)程，有益于培養(yǎng)學(xué)生的操作能力和生物學(xué)科素養(yǎng)。

1.2簡(jiǎn)述概念模型

概念模型，也稱(chēng)結(jié)構(gòu)模型，是指運(yùn)用文字、圖示、符號(hào)等方式來(lái)描述生命活動(dòng)的規(guī)律或過(guò)程。這種模型方法的優(yōu)勢(shì)在于模式簡(jiǎn)單，更加直觀(guān)。通過(guò)箭頭等符號(hào)將關(guān)鍵詞連接起來(lái)，能夠簡(jiǎn)潔明了地表達(dá)各種事物間的聯(lián)系及其本質(zhì)特征。例如人體的體溫調(diào)節(jié)過(guò)程或者水鹽平衡調(diào)節(jié)圖解等。通過(guò)建立這樣的概念模型，學(xué)生可清楚地觀(guān)察到在人體各級(jí)系統(tǒng)存在的調(diào)節(jié)過(guò)程中，各類(lèi)激素起到的作用、激素的產(chǎn)生部分和作用部位，以及正反饋和負(fù)反饋調(diào)節(jié)。比如在水鹽平衡調(diào)節(jié)中，抗利尿激素由下丘腦分泌，由垂體釋放，作用于腎小管、集合管等部位，用于調(diào)節(jié)人體的水鹽平衡。教師在進(jìn)行該類(lèi)模型的教學(xué)時(shí)，能夠幫助學(xué)生熟悉人體的各種調(diào)節(jié)過(guò)程及各類(lèi)激素的正確應(yīng)用，并培養(yǎng)學(xué)生的生物思維。

2.簡(jiǎn)述高中生物中數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用

2.1數(shù)學(xué)模型在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

高中生物中應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型，是指應(yīng)用數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言對(duì)各種系統(tǒng)變量間的因果關(guān)系進(jìn)行定量或定性的描述。在進(jìn)行生物學(xué)科的相關(guān)研究時(shí)，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題和探索規(guī)律的有效途徑。在生物學(xué)中存在一些較難區(qū)分的概念，或者是一些需要較多文字進(jìn)行敘述的變化關(guān)系，此時(shí)生物教師可應(yīng)用數(shù)學(xué)等式或者數(shù)學(xué)圖像進(jìn)行講解。換言之，高中生物教師可通過(guò)較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式及圖像，使學(xué)生明確一些較復(fù)雜的變化過(guò)程或數(shù)量關(guān)系。比如說(shuō)在哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂的過(guò)程中，在某個(gè)階段會(huì)出現(xiàn)四分體，它與染色體及染色單體間的關(guān)系一直是困擾高中生的重點(diǎn)問(wèn)題，用數(shù)學(xué)模型概括就是：1個(gè)四分體=2條配對(duì)染色體=4條染色單體=8條脫氧核苷酸鏈。

2.2數(shù)學(xué)模型在生物實(shí)例中的應(yīng)用

在生長(zhǎng)素濃度對(duì)于植物生長(zhǎng)的影響的圖像中，生長(zhǎng)素濃度在一定范圍內(nèi)可促進(jìn)植物生長(zhǎng)，但若濃度過(guò)大，會(huì)使促進(jìn)效果降低甚至抑制植物生長(zhǎng)。如通過(guò)單純的文字?jǐn)⑹?，?duì)學(xué)生記憶有一定的難度，也不利于教師講解。若用數(shù)學(xué)圖像進(jìn)行描述，可在一定程度上減輕生物教師的上課負(fù)擔(dān)，而學(xué)生能夠較容易地記住該圖像，進(jìn)而通過(guò)語(yǔ)言進(jìn)行描述。又如在資源和空間有限的自然界中，種群增長(zhǎng)的“S”型曲線(xiàn)。圖像中的K值為在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，也稱(chēng)為環(huán)境容納量。而當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K/2值時(shí)，其增長(zhǎng)速率最大。通過(guò)這樣的數(shù)學(xué)圖像，我們能夠?qū)ΨN群數(shù)量的變化過(guò)程有所了解，同時(shí)K值和K/2值的應(yīng)用，在野生生物資源的開(kāi)發(fā)與利用及有害生物的防治等方面具有重要意義。

2.3在高中生物中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的步驟

在生物學(xué)科中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型，是為了判斷生命活動(dòng)規(guī)律或者總結(jié)生命活動(dòng)規(guī)律。高中生物教師在進(jìn)行構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的教學(xué)時(shí)，首先需要引導(dǎo)學(xué)生搜集資料和信息，明確相關(guān)生物的活動(dòng)規(guī)律。其次，需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)確定對(duì)象的生存條件進(jìn)行合理假設(shè)。假設(shè)條件不同所得到的數(shù)學(xué)模型也不同。然后讓學(xué)生根據(jù)所做假設(shè)分析所研究對(duì)象間的因果關(guān)系或數(shù)量關(guān)系，找到其中包含的內(nèi)在規(guī)律并找到適合的數(shù)學(xué)關(guān)系，構(gòu)建各個(gè)變量間的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。最后可能還需進(jìn)行模型求解與模型修正等步驟。對(duì)細(xì)菌增殖或種群數(shù)量變化過(guò)程均可按上述步驟進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能夠深入了解所研究對(duì)象的生命活動(dòng)，并對(duì)其活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。故而創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型的過(guò)程及結(jié)果不僅利于學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的學(xué)習(xí)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生命規(guī)律的歸納能力，幫助學(xué)生探究生物生存的奧秘。

結(jié)束語(yǔ)：

模型方法，尤其是數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)科中扮演者相當(dāng)重要的角色。通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，能夠把一些復(fù)雜的知識(shí)具象化，在一定程度上降低了學(xué)習(xí)難度。且構(gòu)建數(shù)學(xué)模型能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維邏輯能力和推理能力，故教師在教學(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行分析的能力。

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