高考生物試題中數(shù)學(xué)模型的梳理與教學(xué)實(shí)踐

張琳浩

摘?要：俗話說(shuō)得好“學(xué)好數(shù)理化，走遍全天下”。由此可見，理綜知識(shí)在我國(guó)應(yīng)試教育中的重要性。生物是一門激發(fā)學(xué)生想象力，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮聰明才智的學(xué)科，近年來(lái)，隨著我國(guó)教育制度的不斷深化改革，生物教育的重要性也越來(lái)越突出。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的更新，傳統(tǒng)的教育方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段的教育實(shí)際，除舊革新，緊跟時(shí)代步伐已經(jīng)刻不容緩。生物作為理綜的科目，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，樹立理科意識(shí)并且滲透數(shù)學(xué)建模思想是至關(guān)重要的。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)模型?弊端?策略

引言

教育促進(jìn)人類文明進(jìn)程，促使社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，也是國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)，完善的教育體制就是國(guó)家未來(lái)的根基。高中教育是我國(guó)應(yīng)試教育最為重要的階段，而生物教學(xué)，也是很多高中生學(xué)習(xí)上的難點(diǎn)。大多數(shù)高中生特別是女生，對(duì)生物這門學(xué)科學(xué)習(xí)興趣不大，學(xué)習(xí)積極性不強(qiáng)，這主要是生物本身屬于理科，具有一定的邏輯性，故此在難度上有別于其他學(xué)科，另一方面，生物教學(xué)的聯(lián)系性很強(qiáng)，章節(jié)之間的聯(lián)系密切，一絲不容懈怠。

一、數(shù)學(xué)模型的概念及類型

數(shù)學(xué)模型的概念總體來(lái)講就是對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)特定對(duì)象，或者說(shuō)一個(gè)特定的目的，根據(jù)特有的現(xiàn)成的內(nèi)在規(guī)律，做出一些必要的假設(shè)，再運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，得到一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是系統(tǒng)的某種特征的本質(zhì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即用數(shù)學(xué)公式，比如代數(shù)方程、積分方程、函數(shù)、圖形、差分方程等等。生物學(xué)模型可以分為物質(zhì)模型和思維形式兩大類。物質(zhì)模型是真實(shí)的模型，是自然界存在的實(shí)際形式如摩爾根用果蠅為對(duì)象進(jìn)行遺傳規(guī)律的研究;替代模型指的是用替代品代替真實(shí)模型進(jìn)行試驗(yàn)，如用獼猴代替人體進(jìn)行疫苗研制和藥物試驗(yàn)。思維型模式是以實(shí)物或圖畫形式反映形態(tài)結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)，比如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)就是物流模型。

生物作為一門科學(xué)類理科知識(shí)，要想學(xué)好必須具備出色的理科意識(shí)，在生物高考中，運(yùn)用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行解答屢見不鮮，但卻的不到人們的重視。比如組成生物體某蛋白質(zhì)的12種氨基酸的平均分子相對(duì)質(zhì)量為120，一條含有三條肽鏈100個(gè)肽鍵的蛋白質(zhì)的相對(duì)質(zhì)量是多少？對(duì)于這類生物計(jì)算題可以明確解題公式，解析根據(jù)題目中建立的模型可求出氨基酸的數(shù)目（M+E）及失去的水分子數(shù)（肽鍵數(shù)E），得出： 數(shù)學(xué)模型：B=（M+E）×A-E×18。各參數(shù)的意義：B代表蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量、E代表肽鍵數(shù)、M代表肽鏈的數(shù)量 、A代表氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量、18代表水分子相對(duì)分子質(zhì)量。由此可得答案：蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量=（100+3）×120-100×18=10560

生態(tài)系統(tǒng)一直都是生物學(xué)科中很重要的一塊，利用數(shù)學(xué)模型就可以解決生態(tài)系統(tǒng)中流量流動(dòng)中的問(wèn)題。例如在“棉花-棉蚜-食蚜蠅-麻雀”這條食物鏈中，如果棉花固定的太陽(yáng)能總量是千焦，那么麻雀最多能獲得多少能量？模型成立的條件：相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)之間能量的傳遞效率是相同的，由題意可知嗎貨的最多的能量，傳遞效率應(yīng)按照20%來(lái)計(jì)算，建立模型：b=a×（20%）_n^-m。各參數(shù)的意義：b代表第n營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量、a代表第m營(yíng)養(yǎng)級(jí)的總能量、n和m據(jù)代表營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)。由以上推算可得出答案麻雀獲得的總能量=×= 。

二、高考中生物運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的弊端

生物作為高考中比較容易拿分的科目，在重視比重上優(yōu)勢(shì)不明顯，很多學(xué)生不重視導(dǎo)致很多拔尖的得分題得不到分。

1.教學(xué)模式傳統(tǒng)單一，沒(méi)有滲透數(shù)學(xué)模型教學(xué)法

我國(guó)的教育方式不得不承認(rèn)是存在很多弊端的，其中很明顯的一項(xiàng)就是傳統(tǒng)教學(xué)模式依舊占據(jù)教學(xué)的主體。很多老教師的確是講課經(jīng)驗(yàn)豐富，但是對(duì)于新興的教學(xué)理念與方式渾然不知，甚至是排斥的，這種教學(xué)思維長(zhǎng)期已久必然導(dǎo)致我國(guó)的教育再次落后。比如在學(xué)習(xí)氨基酸時(shí)，很多教師還是讓學(xué)生運(yùn)用笨法子去一點(diǎn)一點(diǎn)地在草稿紙上計(jì)算，這樣既費(fèi)時(shí)又導(dǎo)致正確率不高，而從小就培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)模型的做題方法，使學(xué)生從小就養(yǎng)成良好的邏輯性思維，后期做題時(shí)也可以事半功倍。

2.高考習(xí)題中沒(méi)有完全滲透數(shù)學(xué)模型

眾所周知，生物教學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中掌握知識(shí)是非常重要的，目前我國(guó)的生物高考習(xí)題依舊延續(xù)幾年前甚至十年前的做題思路，習(xí)題中大量重復(fù)以往生物真題，卻忽視了利用數(shù)學(xué)模型的新型做題方法，學(xué)生在日常生活中得不到鍛煉，縱使有再好的學(xué)習(xí)方法也不能在高考中運(yùn)用。其次，在教學(xué)本身也存在很大的問(wèn)題，絕大多數(shù)教師只是講授書本中的知識(shí)要點(diǎn)，一切以書本為主，完全忽略了學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)生物感悟化學(xué)的學(xué)習(xí)方式。枯燥乏味的講課方式也是大部分學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)落后，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)的原因。

三、高中生物數(shù)學(xué)模型教學(xué)的具體策略

1.建立模型課堂

要想將數(shù)學(xué)模型與生物試題相結(jié)合，就必須讓學(xué)生從一開始就接觸數(shù)學(xué)模型的培養(yǎng)，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生審題做題的方法。首先，拿到題要梳理題干，在梳理的過(guò)程中腦子里就要建立數(shù)學(xué)模型公式。數(shù)學(xué)模型公式需要通過(guò)大量的積累與練習(xí)才能完成的。所以，教師的引導(dǎo)作用還是至關(guān)重要的。

2.統(tǒng)一教材版本，深入數(shù)學(xué)模型習(xí)題

我國(guó)現(xiàn)在使用的高考版本有十種之多，這導(dǎo)致教學(xué)區(qū)域化參差不齊，教材不同，必然導(dǎo)致知識(shí)的運(yùn)用也與所不同，所以，統(tǒng)一全國(guó)上下的教材是非常必要的，新課改后，生物教材上必須滲透數(shù)學(xué)模型的教學(xué)方法，讓學(xué)生無(wú)時(shí)無(wú)刻不感受到數(shù)學(xué)模型與生物教學(xué)的相結(jié)合。

結(jié)語(yǔ)

高中生物學(xué)科中需要滲透的數(shù)學(xué)模型數(shù)不勝數(shù)，在教學(xué)過(guò)程中，充分的運(yùn)用它能很好地解決一些生物問(wèn)題，在學(xué)習(xí)效率上也會(huì)事半功倍，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在生物教學(xué)中，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型正是聯(lián)系數(shù)學(xué)與生命科學(xué)的橋梁。

參考文獻(xiàn)

[1]陳林，徐作英.高中生物教材中數(shù)學(xué)建模內(nèi)容的比較研究——以“堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系”為例[J].中學(xué)生物教學(xué)，2016（9）：8-49.

[2]樊向利.試論模型在高中教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)生物學(xué)，2010（7）.