数学模型在高中生物新课程教学中应用论文
新课标下数学模型在高中生物教学中的应用
新课标下数学模型在高中生物教学中的应用【摘要】数学模式在高中生物教学中的应用是高中生物探究问题的新方法,引导学生们去构建数学模型,有利于培养学生通过现象去揭示本质的洞察力,从而更好地深化对于知识的理解,并在理解知识的同时提高学生的探究能力,整理知识能力和分析综合能力,是新课标下教学的重要工具。
【关键词】数学模型;高中生物;应用在高中生物教学中,提高学生理解分析应用知识的能力是一项重要的教学目的。
高中生物学中的数学模型是对高中生物知识的高度概括,也是培养学生推理能力的重要载体。
引导学生用数学模型对高中生物主干知识再次建构,既构建学生的知识体系,又培养学生的分析能力。
本文在此谈谈,在生物教学中的几个数学建模问题。
一、数学模型概念高中生物学中的数学模型根据对研究对象所观察到的现象及实践经验,归结成用字母、数字和其他数学符号构成的等式或不等式,或用图表、图像、框图、数理逻辑等来描述系统的特征及其内部联系或与外界联系的模型。
二、数学模型的种类(一)函数、方程模型通过对高中生物知识点的分析实现相应数学函数的建立,通过计算实现高中生物中各数量关系的函数特点,通过计算实现深刻知识点的掌握。
通过数学函数的模型建立从而使复杂的生物计算和理解转化成为简单的已知与未知的计算,实现了更为简洁的计算和相应知识点的联系。
(二)图表、图像模型表格图像如温度、pH值、底模型与模型建构模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助于具体的实物或形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。
图形是传达信息实现直观教学的最直接的模式之一,通过对生物中难以理解的图形或构成用相应的数学图形表示出来,给学生以直观的感受,从而形成深刻的印象,有利于生物教学的开展,也促进了生物教学的直观发展。
生物作图在近些年的高考试题中经常出现,对能力要求比较高,要求学生会从数形中提炼出有用的信息。
数学模型建构在高中生物课堂教学中的创新尝试
数学模型建构在高中生物课堂教学中的创新尝试现代社会经济的不断发展对我国教育工作提出了更高的要求,在高中阶段开展生物教学时,科学构建数学模型能够有效提升课堂教学效率,具有极其重要的价值。
本文首先分析数学模型建构策略,然后以此为基础,进一步探究高中生物教学过程中具体应用。
标签:数学模型;高中生物;课堂教学引言数学模型具体是指利用数学语言描述相关知识点的模型,通过科学应用模型能够揭示现象的本质形态和特征等,在生物课堂教学过程中,数学模型是较为常见的一种教学方式,能够确保具体分析生命现象和生命规律,同时利用模型进行判断和预测,对现代生物教学具有极其重要的价值。
教育人员为了进一步明确在高中生物教学过程中如何更为科学的应用数学模型,特此展开本次研究。
一、数学模型建构策略(一)准备阶段在生物教學过程中构建数学模型,教育人员首先需要做好准备工作,明确核心内容,教学内容和教学目标,并以此为基础,收集相关知识信息和资料,为生物课堂的有效开展创造良好的条件,同时还需要明确数学模型教学的主要任务和教学目的,确保教学过程具有更强的目的性,有效开展思维训练,实现学生问题解决能力的有效提升,对课堂教学效率进行更高程度的保障。
(二)假设阶段在完成准备工作,教育人员需要科学应用数学模型,假设模型和概念,具体是指基于教学目的和教学任务使其生物知识点呈现概念化,同时使用概括性和简洁性语言对其进行描述,使其形成数学模型,便于学生理解。
在高中生物教学过程中,构建数学模型是为了有效降低教学难度,确保形象化和直观化的表达相关知识点,基于此,教师在具体进行假设时,需要基于学生角度综合分析生物学课的特点,确保数学模型能够进一步适应生物教学。
(三)建立阶段通过简单精确的描述对相关生物知识点建立数学模型,通过进行相互比较分析确定选择具体的教学方法和数学模型,促进教学进程。
在具体开展高中生物教学时,教育人员需要基于具体需求科学选择数学模型,确保其应用的灵活性和综合性,使高中阶段学生学习需求得到更高程度的满足。
【高中生物】高中生物中生物数学模型的应用
【高中生物】高中生物中生物数学模型的应用【摘要】数学模型的教学方法在现代科学的教育中非常受重视。
数学模型,是把客观生物学现象与概念翻译成一套反映研究对象的数学关系,通过数学符号以及方程式来进行表达和运算。
在现今高中的生物学教学中,引导学生们去构建数学模型,这种方式有利于培养学生通过现象去揭示本质的洞察力,从而更好地深化对于知识的理解。
【关键词】数学生物学模型及其在高中生物教学中的应用《普通高中生物课程标准》里要求学生们能领悟数学模型建立的科学方法和其在科学研究中的应用。
在高中生物教学中如果可以有效合理地去开展数学模型在生物教学中的应用,就可以在一定程度上培养学生们在解决实际的生物学问题时对建立数学模型的方法的应用。
另外也有益于学生们对数学模型思想方法的理解,本文列举以下一些常见的例题来阐述高中生物学教学中对于数学模型的应用。
一、高中生物教学中数学模型的分类高中生物数学中的数学模型主要分为两类,一类是确定性数学模型,另一类是随机性数学模型。
下面介绍这两种数学模型:确定性的数学模型是用各种方程式、关系式、代数方程、微分方程和积分方程等来进行表示。
这类数学模型是目前最为普遍的一种数学模型,即运用数学的方法来研究和描述必然性的现象。
对于复杂的生物学问题,我们可以借助确定性的数学模型来转换成相关的数学问题。
生命物质的运动过程可以运用确定性的数学模型来进行定量的描述。
我们可以对数学模型进行逻辑推理以及求解运算,从而获得从客观事物上总结出有关的结论,以此实现研究生命现象的目的。
例如《分子与细胞中》中,细胞的无氧呼吸方程式,有氧呼吸方程式和光合作用方程式。
生物现象是随机和偶然的。
随机数学模型,即利用过程论、概率论和数理统计的一些方法来研究和描述一些随机现象。
然而,同一事件或随机事件的重复发生可以表明变化是有规律的。
因此,生物学研究中常用的方法是运用过程论、概率论和数理统计的方法建立随机性的数学模型。
各种统计分析方法现已成为研究生物学工作和生产实践的常用手段,而生物统计学是生物数学模型发展的早期分支。
高中生物教学中数学模型的构建-应用数学论文-数学论文
高中生物教学中数学模型的构建-应用数学论文-数学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——数学模型是描述一个系统或性质的数学形式,具体形式有图形、数据表、方程、不等式、函数等.《普通高中生物课程标准》将模型知识列为课程目标之一,提出领悟系统分析、数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用要求.一、高中生物教学中构建数学模型的方法和步骤在新课标生物必修3的第4章《种群和群落》中的第2节《种群数量的变化》中,教材以微生物种群数量的变化为例,构建数学模型.(一)模型准备要构建一个数学模型,首先我们要了解问题的实际背景,明确建模的目的,并搜集必需的各种资料和信息,尽量弄清楚对象的特征.在这一数学模型的构建中,研究对象是细菌,其特征是进行二,每20min 一次,建模的目的是探究细菌种群数量的变动特点,进一步解释生物现象,揭示生命活动规律.(二)模型假设根据对象的特征和建模目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言作出假设,是建模至关重要的一步.假设不同,所建立的数学模型也不同.如此建模中提到的假设是在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受到种群密度增加的影响,也就是在理想的环境中,此环境一般指的是资源和空间充足,气候适宜,没有天敌,没有疾病等.(三)模型建构根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量词的等式关系或其他数学结构.这时,我们便会进入一个广阔的应用数学天地.不过我们应当牢牢记住,构建数学模型是为了让更多的人明了并能加以应用,因此工具越简单越有价值.通过上述的分析,得出细菌增殖的特点是以满足指数函数的形式进行增长,因此用数学形式表达为Nn=2n,其中N代表细菌数量,n 代表第几代.(四)模型求解一道实际问题的解决往往需要纷繁的计算,可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值运算等各种传统的和近代的数学方法进行模型的求解.如在这一数学模型的构建中,我们根据刚才的指数函数模型把细菌的数量进行计算统计,把数据进行整理,此时构建出另一种数学模型---表格(如表1)。
例谈数学模型在高中生物教学中的应用
例谈数学模型在高中生物教学中的应用数学模型,是把客观生物学现象与概念翻译成一套反映研究对象的数学关系,通过数学符号以及方程式来进行表达和运算。
在现今高中的生物学教学中,引导学生们去构建数学模型,这种方式有利于培养学生通过现象去揭示本质的洞察力,从而更好地深化对于知识的理解。
《普通高中生物课程标准》里要求学生们能领悟数学模型建立的科学方法和其在科学研究中的应用。
下面举例说明构建数学模型在教学中的应用。
在必修2教学中关于DNA复制的问题就可以构建数学模型。
例如亲代细胞DNA分子用N15标记,放在含N14的培养液中复制1次,子代DNA分子的数量为2,复制2次,子代DNA分子的数量为4,由此推导出如果复制n次,子代DNA分子的数量为2n,还可以继续推导出含N15 DNA分子占子代总DNA分子的比值为2/2n,子代的脱氧核苷酸链条数为2n+1,含N15的脱氧核苷酸链条数为2,占总数2/2n+1,含N14的脱氧核苷酸链占总数的2n+1-2/2n+1。
如果题目中说亲代细胞DNA分子用N15标记,放在含N14的培养液中复制3次,含有N15的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为?学生依据构建的数学模型,很容易轻松解决问题。
再如在讲授《种群数量的变化》时,合理建构好数学模型,对理解该知识有很大作用。
在讲到“J”型增长规律时,以课本细菌增殖为例,细菌每20 min分裂一次,根据已有条件,首先让学生完成书本表格,然后在黑板上划出坐标轴,X轴表示时间,Y轴表示细菌的数量,并标上数据,请学生到黑板用磁铁纽扣在坐标轴上标出前2小时的细菌数量,然后将磁铁之间用平滑的曲线连接起来,再去掉磁铁就可以得到种群的“J”型的增长曲线。
在课堂上也可以因地制宜地举一些合肥本土的例子,让学生查阅资料构建模型。
如调查合肥董铺水库边加拿大一枝黄花的数量等,这样增加学生的兴趣同时帮助他们学会构建数学模型分析和解决问题。
可见,建立数学模型可以把抽象问题具体化、解题过程规律化,能提高答题的准确性,是解决高中生物学科中的数学问题的有效方法。
数学模型的建构在高中生物教学中的应用实例
数学模型的建构在高中生物教学中的应用实例摘要:建构数学模型辅助生物学教学,对生物学教学有极大的促进作用。
新课程标准教科书大量采用数学函数曲线以及各种数学表格、数学术语对生物学有关现象原理进行定性或定量描述。
在教学中应用数学模型可以训练学生严谨的科学思维和加强对生物知识的理解。
关键词:数学模型;生物教学;实验高中生物学教学中常用到模型构建来辅助教学,以加深学生对知识的理解。
模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的表达形式,这种描述可以是定性的,也可以是定量的,包括物理模型、概念模型、数学模型等。
数学模型既可以定性描述也可以定量描述,笔者在教学中结合高中数学的知识内容,建构一些数学模型取得一定的效果,实例如下:实例1:新课程标准教科书《遗传与进化》模块,遗传规律是教学中的一个重点,又是一个难点。
基因自由组合定律以及伴性遗传学生按照教科书上的方法理解很难的,因为教科书是按照孟德尔和摩尔根研究过程来编排这段知识,那时的科学技术以及数学方法都比现在落后很多,当时的科学家花了很多时间才弄清楚其中的规律性,现在一般的学习者理解就很困难了。
利用高中数学方法构建模型,就能有效地突破这个难点。
建构数学模型:控制生物相对性状的一对基因是一个事件;控制生物另外一相对性状的一对基因是另一事件。
在基因自由组合定律中,这两对基因位于非同源染色体上,所控制的两对性状就是两个相互独立的随机事件。
相对性状中不同的表现是互斥事件如豌豆的圆粒与皱粒,表现为圆粒性状就不可能是皱粒,反过来也一样。
假设一性状的遗传为事件a,其出现的概率为m,则其相对性状则记为■其概率为1-m,因为他们是互斥事件。
另一性状的遗传为事件b,其出现的概率为n,则其相对性状记为■其概率为1-n。
那么两事件同时出现的概率就是p(a,b)=p(a)×p(b)=mn。
以孟德尔豌豆杂交实验为例说明。
豌豆的遗传性状中,种子籽粒的颜色是种性状,有黄色和绿色两种,他们是互斥事件,若记黄色为事件a则绿色为■。
数学模型在高中生物学中的应用
数学模型在高中生物学中的应用摘要:从高中生物的本质上来看,这是一门研究自然界中生命现象的科学,其中有许多知识点都可以建模的方式进行研究,尤其是数学模型的构建,可达到加强理论知识理解的目的,但许多学生都尚未对建模形成良好的认知。
鉴于此,教师需要在教学过程中融入数学模型,使抽象的问题具体化,让学生构成科学思维与意识,推动学生学习效率和质量的同步提升。
关键词:数学模型;高中生物学;应用;策略数学模型的运用,有利于将复杂的知识点简单化。
利用关系式、曲线图、表格、函数图像等方式,对研究对象的本质与运动规律进行综合分析、推理、判断、预测等。
辅助学生快速理解知识内容,在理解的基础上更容易突破本课的重难点。
一、数学模型在高中生物学中应用的意义模型建构是一种崭新的教学方法,也是每位高中生在学习生物知识的过程中应当培养的能力。
在高中生物教学中建立模型,对于推动生物教学改革和培养学生的生物综合素质,都具有积极的影响作用。
在生物模型建构中,数学模型的构建是一种常用的表现形式,即运用数学符号、函数式、图像等表达生物的现象和生命活动规律。
数学与生物都是综合性学科,二者之间存在着一定的内在联系。
所以,在实际教学中,教师要根据具体的教学需要,积极向学生渗透数学思维,有助于初步实现数学模型的建构,引导学生使用数学知识描述生物的知识与现象,进而达到强化学生概括生物学基本规律的能力和建模能力。
在构建数学模型之前,教师可先引导学生收集相关资料和信息,找到研究对象内含的数学规律,做好准备工作,之后再带领学生依照收集到的信息和资料进行假设、猜想,启发学生使用数学语言描述与表达生物现象的变化规律,从而实现对之前假设模型的检验与修正,得到相对完整、准确的数学模型。
在整个教学中,学生的分析能力、科学思维等方面均能得到充分的培养,使学生对于知识的认知水平、学习实效性均能得到飞跃。
二、数学模型在高中生物学中的应用策略(一)构建曲线图模型与初中生物知识量相比,高中生物知识点众多,且部分知识抽象复杂,学生记忆知识较为困难。
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。
生物课堂教学数学模型论文:在生物课堂教学中构建数学模型
生物课堂教学数学模型论文:在生物课堂教学中构建数学模型摘要:模型方法是人们认识自然界的一种重要方式,也是理论思维发展的重要形式。
无论在生物科学研究还是在学习科学的过程中,模型和模型方法都起着十分重要的作用。
关键词:生物课堂教学数学模型构建模型方法是人们认识自然界的一种重要方式,也是理论思维发展的重要形式。
无论在生物科学研究还是在学习生物科学的过程中,模型和模型方法都起着十分重要的作用。
一、数学模型在生物学中的作用数学模型是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。
引导学生构建数学模型,有利于培养学生透过现象解释本质的洞察能力。
同时,我们通过生物科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质;让学生体验由具体到抽象的思维转化过程。
构建数学模型,能使学生的知识能力发生迁移,起到举一反三的效果。
二、数学模型构建的一般步骤(建立细菌增长的数学模型)三、生物课堂教学中数学模型构建举例1.种群增长模型的数学构建(1)“j”型增长模型:①条件:食物充足、空间充裕、气候适宜,没有天敌的条件下。
②此种情况下种群增长的数学公式:nt= n0mt。
③该种种群增长模型适于描述实验室中、外来物种入侵时等“理想条件”增长情况。
④研究该种种群增长模型的意义在于:引进外来物种时要慎重等。
(2)“s”型增长模型:①形成原因:自然资源和空间的有限性,种内斗争加剧,其捕食者数量增加。
②增长曲线:如图1③k值、1/2k的意义:有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用,以及濒危动物种群的拯救和恢复。
【例题】在一个玻璃容器内,装入一定量的符合小球藻生活的营养液,接种少量的小球藻,每隔一段时间测定小球藻的个体数量,绘制成曲线,如图2所示:下列4图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线分析:上述例题中小球藻的增长曲线是s型,其增长率在各个阶段是不同的。
当种群数量为k/2时,种群的增长率最高;种群数量为k值时,种群的出生率等于死亡率即种群的增长率为零。
浅析生物数学模型方法在高中生物教学中的应用
144神州教育浅析生物数学模型方法在高中生物教学中的应用李芬霞甘肃省嘉峪关市第二中学摘要:近些年来,我国教育事业不断发展,学校教育的重心已不再局限于考试成绩,而是以培养学生的学科素质和学习能力为主要目标。
而高中生物是学生在高中时期积累知识、提高自主探究能力的重要学科之一。
模型方法是高中生物中要求学生必须掌握的能力之一,它对于学生在生物的学科素质培养具有重要意义,高中生需要深入理解并熟练掌握。
关键词:高中生物;模型方法;数学模型应用所谓模型是人们因某些特定目的而对认识对象作出的一种概括性描述。
模型方法是一种通过对模型进行研究来提示原型的本质及特征的方法,学生在高中阶段的生物学习中,需要通过模型法建立相关模型,进而渗透理论知识。
其中应用较为广泛的是数学模型法。
下面围绕高中生物教学中应用的模型方法进行探讨。
1.简述高中生物教学中应用到的模型方法生物学科中所应用的模型按照其表现形式,可分为以下几种:物理模型、概念模型、数学模型。
1.1简述物理模型物理模型可分为实物模型和类比模型。
物理模型主要应用在某些物质的生态结构知识中,例如人教版教材中DNA的双螺旋结构等部分的模型制作。
首先教师需要指导学生选择材料代表组成DNA分子的几种成分(磷酸、脱氧核糖和碱基),并思考几种成分的连接方式。
其次是在DNA分子中每个脱氧核苷酸之间的连接。
并探究在模型中如何体现DNA分子的两条脱氧核苷酸链反向平行,以及螺旋特征。
在进行建模的过程中,学生需要探索脱氧核苷酸链间的连接、排列方式,以及碱基配对方式等,这些对于学生熟练掌握这部分生物知识具有重要意义。
同时,在探究过程中教师可帮助学生回顾科学家的探索进程,有益于培养学生的操作能力和生物学科素养。
1.2简述概念模型概念模型,也称结构模型,是指运用文字、图示、符号等方式来描述生命活动的规律或过程。
这种模型方法的优势在于模式简单,更加直观。
通过箭头等符号将关键词连接起来,能够简洁明了地表达各种事物间的联系及其本质特征。
高中生物教学中数学建模及其应用
浅谈高中生物教学中的数学建模及其应用摘要:生命科学是理科中的一大支柱,具备理科思维的严谨性、逻辑性与科学性;其中蕴含着数学建模思想。
高中生物学的教学应努力将模型方法应用于课堂教学之中,以提高学生的科学素养和科学探究能力。
其中构建数学模型作为发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法,在生物教学中有着十分重要的意义。
构建数学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识,同时有助于学生运用数学工具解决一些复杂的问题,还可以习得获取知识的方法,提高解决问题的能力。
关键词:高中生物教学数学建模生命科学是自然科学中的一个重要的分支。
在高中学习阶段,有部分学生把生物学科当作是文科来学,认为只要会背、会记、能理解就可以了。
其实并非如此,在现行的高中生物学科中涉及的知识,要求学生应具备理科的思维方式。
学会构建合理的模型并运用相关的模型方法进行科学探究,已成为现代高中学生必备的科学素养。
本文在此探讨一下在高中生物教学中数学模型的构建及其应用。
一、关于数学模型的认识数学模型就是用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观实物的特征及其内在联系的数学结构表达式。
数学模型在生物学中也越来越表现出强大的生命力,通过数学建模可以用数量关系描述生命现象,再运用逻辑推理、求解和运算等达到对生命现象进行研究的目的,最终运用数学模型提供的解答来指导解决现实问题。
引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力。
同时,通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质,提高其综合性分析探究的能力,也丰富了学生阐述和呈现生物学现象、特征、生命规律的表达形式。
二、高中生物教学中的数学建模数学是一门工具学科,在高中的物理与化学学科中被广泛地应用。
由于高中生物学科以描述性的语言为主,学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。
这就需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结,并进行数学建模。
所谓数学建模,就是把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题,我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。
浅谈数学模型在高中生物教学中的应用
浅谈数学模型在高中生物教学中的应用摘要:随着新课程标准的实施,培养学生核心素养成为重点,数学模型是利用数学语言、数学工具解释生物学相关概念和描述生命活动规律的过程,教师在高中教学过程中灵活应用数学模型,既可以使生命现象简单化、生命活动具体化,也可以通过建构数学模型培养学生科学思维,利于学生对知识的记忆、理解及应用,大大提高学生对问题的分析及解决能力。
关键词:数学模型高中生物教学应用前言数学模型是用来描述系统或它的性质的数学形式[1]。
高中生物教学中,构建数学模型是利用数学语言、数学工具解释生物学相关概念和描述生命活动规律的过程[2]。
《普通高中生物学课程标准(2017年版)》中指出,“模型与建模”是发展学生科学思维核心素养的重要方法之一[3]。
在新课程标准实施的形势下,教师构建数学模型可以使生物概念简单化、生命活动具体化[4],同时,通过构建数学模型培养学生的科学思维,利于学生对知识的记忆、理解及应用。
一、数学模型在高中生物教学中的重要价值随着新教材、新课标、新高考的实施,近几年高考生物试题对学生的考查不断加深,也常常涉及对学生数学模型理解能力的考查。
教师在教学过程中灵活应用数学模型,渗透数学思维,可以促进学生思维发展,高效解答生物学相关试题。
高中生物学中的部分概念比较抽象和隐晦,要求学生具有一定的理解能力和逻辑推理能力,教师构建数学模型辅助教学,可以使概念直观化、简单化,有助于学生更好地理解概念的内涵与拓展;部分生命活动比较复杂,但具有一定的规律,教师也可以通过构建数学模型使这些生命活动简单化、具体化,便于学生对生命活动规律的理解和掌握。
二、数学模型在高中生物教学中的应用高中生物学教材中出现的数学模型有很多种,主要有曲线图模型、表格模型、排列组合模型、概率模型和公式模型。
研究不同的问题,需要构建不同的数学模型,教师在教学中需要灵活构建数学模型,本文以曲线图模型、表格模型、公式模型为例进行探讨。
高中生物学新课程中数学模型的分析应用
・
"0 1 ・新 校 园 8
2 1 年 8月 0t
总第29 1期
个配子所得到 的一套染色体有可能是 五种组合 中的一种 , 际 实 上每种组合又会有不 同的情况 。 如将这 4对染色体分别命名 为 ml母源来的第一染色体) r 以及 m2 m 、 4和 0 ( 、 3m 1 父源来 的第一 染 色体) 2 p 、4 、 、3 p 。那么上述情况 下 , p 配子有可能是 : m2 ml
一
A 图 2中 甲细胞处 于 图 1中的 B . C段 , 2中丙细胞 处于 图
图 1中 的 D E段
系列关 于 D A复制的公式 ,在师生共 同总结 归纳 的过程 中 N
B图 1 C . 中 D段 变化发生在减数 Ⅱ后期 或有丝分裂后期
加深了对 D A结构和复制的理解。 N
一
c就 图 2中的甲分析可 知 , . 该细胞含 有 2个 染色体 组 , 秋 水仙素能阻止其进一步分裂
子)4个来 自父本( , 精子) 。当合子变为成虫 时 , 成虫又产生配子
数学工具来解 决生 物学 上的一些问题 。 这就需要教师在平 时的 课 堂教学 中给予提炼总结 , 并进行数学建模 。在生物学科教学 中, 构建数学模型 , 对理科思维培养也起 到一定 的作用 。
2 数学建模思想在生物学 中的应用
21数 形 结合 思 想 的应 用 .
泖 子或精 子 , 视性别而定) , 时 在每一配子中有多少染色体是来 自父本 的, 多少个 是来 自母本 的? 解 析 : 色体在形成 配子时完全是 独立分配 的 , 染 因为在 同 源染色体发生联会后 , 二价体在赤道 板上的排列方位是完全随
模型建构在高中生物教学中的应用(大全五篇)
模型建构在高中生物教学中的应用(大全五篇)第一篇:模型建构在高中生物教学中的应用模型建构在高中生物教学中的应用模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达。
一、关于模型的形式或种类,不同论著中的说法有所相同。
人教版新教材中模型有三种,其含义如下:物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型,如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等;概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型,如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等;数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式,如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt、有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9:3:3:1的比例关系等。
应该指出,物理模型既包括静态的结构模型,如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等;又包括动态的过程模型,如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等。
二、模型建构的意义及教学应用模型的方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。
在生物学教学中,如果能在教师的引导下,让学生在一定的情境中通过自己动手,建构相关模型来学习生物学知识,将会非常有利于学生对相关知识的掌握。
在模型建构教学活动中,是以学生为主体,以建构模型为主线,让学生去探索、交流和学习,注重学习过程的主动性和积极性,而学生一旦掌握了模型建构的方法,也就掌握了一种科学研究的方法,这正符合新课改理念。
下面就以教材中介绍的三种模型在具体的教学活动中的应用为例,展示模型建构的实际意义。
高中生物教学中生物数学模型应用研究论文
高中生物教学中生物数学模型的应用研究一、生物数学模型在高中生物教学中的分类(一)随机性生物数学模型。
随机性生物数学模型是根据生物现象的随机性和偶然性特定进行建立的。
随机性生物数学模型主要是指通过概率论、过程论、数理统计等方法描述和研究出的一些随机现象。
但是,根据生物的规律,对于同一事件或者随机事件的多次出现也可以使生物有规律可循。
因此,目前对生物学的主要研究方法是过程论、概率论、数学统计。
这样的研究放大也使得高中生物教学有了理论依据和研究方法,使得生物教学中的生物数学模型建立有科学的指导方法。
又例如在《稳态与环境》的教学中时,可依根据hiv浓度以及t 细胞的数量关系对生物数学模型进行分解、建立、使用,显示出增长的颈雉种群数量,以及大草履虫种群的增长曲线、东亚飞蝗种群的数量波动。
(二)确定性生物数学模型。
确定性的生物数学模型是指运用各种方程式、代数方程、关系式、微分方程、积分工程等对生物关系进行的表示。
确定性生物数学模型也是目前运用最为普遍的一种数学模型。
简单而言,生物数学模型即运用数学方法进行研究的对必然性现象的描述。
这类数学模型主要是应用于解决复杂的生物学问题,借助确定性的生物数学模型对生物关系进行转换。
在高中生物教学中的应用主要是利用数学模型的客观逻辑推理对生物关系进行求解运算,从而获得客观生物的规律和生命现象。
例如,在《分子与细胞中》的教学中,可以利用确定的数学求解方式对细胞的无氧呼吸方程式进行解剖,得出其中的有氧呼吸和光合作用的方程式和生物规律。
二、生物数学模型在高中生物教学中的应用过程分析(一)准备与假设阶段。
准备阶段中明确生物教学的关键,并不失重心,从核心问题出发,明晰突出问题,了解相对应的背景知识,收集有质有量的资料以便在生物课堂上开展充分的教学组。
一方面要弄清楚数学模型在生物教学的目的,另一方面努力地规划教学任务,从而确保教学尽可能地锻炼学生逻辑思维能力和快速解决相应问题的能力,从而整体提高课堂的整体教学水平和教学效率。
数学建模思想在高中生物教学中的应用
数学建模思想在高中生物教学中的应用[摘要]本文研究了在数学建模思想指导下构建模型在高中生物教学中的应用与应用条件,数学建模思想在生物课堂教学过程中有着重要的实用价值和指导意义,是一个值得研究的问题。
[关键词]数学建模思想高中生物教学应用条件众所周知,数学是自然科学中的支柱,其思想渗透到所有的理科学习中。
在高中阶段,数学是学习其他学科的基础,它作为一门工具学科在物理、化学上具有广泛的应用。
由于高中生物学科注重语言的描述,许多学生认为生物学与数学没有关联,这使得他们在生物学的学习中未能形成理科意识、正确运用数学建模思想。
生物学是研究生命科学及其规律的一门自然学科,在现行的高中生物学科中涉及的知识,要求学生应具备理科的思维方式。
目前,数学方法几乎渗透到生物学的每个角落,有人预言:生物学将会取代物理学成为使用数学工具最多的学科。
在数学建模思想的指导下建构合理模型并运用相关的建模方法进行科学探究,已成为现代高中学生必备的科学素养。
著名的教育家吉尔伯特(gilbert)认为:科学本身是建模的过程,而学习科学是学生学习建模的过程。
在高中生物教学过程中,教师有计划、有目的、有意识地引导学生将数学建模思想与生物教学有机地融合在一起,是很有必要的,是一个值得研究的课题。
一、在生物教学中运用数学建模思想建模的作用构建数学模型作为发现科学事实,揭示科学规律的过程和方法,在生物教学中有着十分重要的意义。
构建数学模型有助于学生系统地、完整地学习和理解新知识,同时有助于学生运用数学工具解决一些复杂的问题,还可以获取知识的方法,提高解决问题的能力。
(一)凸现事物的本质特征模型的构建可以使复杂问题简单明了,抽象问题直观具体,凸现事物的本质特征。
必修3中提到的数学模型就是指用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。
例如:理想状态下种群的增长:nt=n0×λt,由此式可以直接的看出种群的变化规律。
(二)提高学生理解和接受新知识的能力例如:我们在必修1中建立了有丝分裂染色体变化模型,学生对这一模型有了充分认识和足够的理解后,对以后学习减数分裂、基因分离定律、基因自由组合定律,以及选修3中的基因工程等奠定了良好的基础,使学生更容易和接受这些新的知识。
模型建构在高中生物教学中的运用
模型建构在高中生物教学中的运用学生能够通过结合数学知识与生物知识的方式,更加清晰的理解“生长素生理作用”及其双重性的特点,达到事半功倍的教学效果,以下是J.L为大家 ___的xx年关于模型建构在高中生物教学中的运用之范文。
【摘要】本文针对高中生物教学中应用模型建构的一系列问题展开探讨与分析,首先分析了生物数学模型建构的主要优势,其次对高中生物教学中模型建构的主要内容以及基本程序进行分析,最后结合教学实例,对模型建构在高中生物教学中的具体应用展开论述与研究。
新课程标准中明确指出:高中阶段生物学科的教学活动应当帮助学生了解模型建构等科学方法在生物学科研究中的应用,培养学生模型建构的基本思维与能力,以模型建构的方式获得生物学科相关知识点。
从这一角度上来说,教学工 ___必须努力尝试模型建构方法与课堂教学实践的有机结合,以不断提高学生生物学科素养水平与科学探究能力。
1.提高学生学习效率模型建构思路下,教师可以带领学生切实参与到课堂实验以及各种观察活动中,不再受到传统灌输式教学模式的限制。
学生作为课堂教学活动的参与主体,投入学习活动的积极性高、主动性高,利用模型建构工具辅助学习,能够从现象到本质、从形象至抽象,以全方位的掌握生物概念与知识点,进而起到提高学生学习效率的目的。
2.提高学生综合素质将模型建构的过程与高中生物课堂教学相结合,能够促进学生深入探究所学生物知识点。
模型建构自设计至应用本质上就是一个探究发展的过程,学生可以利用所掌握的生物知识点,发散思维并设计构建合理模型,以探究新知识与概念。
同时,模型建构还可以培养学生思维灵活性,对增强小组内学生合作意识以及小组间竞争意识有重要意义,并且对培养学生细致严谨的学习态度也有重要意义。
3.提高教师教学水平模型建构教学实践活动前,教师必须对课堂教学内容进行优化设计,选择教材中可进行模型建构教学的内容,提高课堂设计水平,优化教师教学水平。
同时,在模型建构教学过程中,教师与学生能够形成良性互动关系,一方面可促进师生关系的和谐发展,另一方面对提高教师教学水平也有促进作用。
构建数学模型在新课标高中生物教学中的应用
2013-08课改论坛构建数学模型在新课标高中生物教学中的应用文/李建荣《普通高中生物学课程标准》中提出要求:“了解、领悟数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用,培养学生的建模思维和建模能力,获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识。
”根据新课程教学要求,在高中生物教学中如果可以合理有效地去开展数学模型在生物教学中的应用,就可以在一定程度上培养学生在解决实际的生物学问题时对建立数学模型的方法的应用。
另外,也有益于学生对数学模型思想方法的理解,在生物教学中具有重要意义。
一、关于数学模型的认识构建模型是一种通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有形式。
在生物学教学过程中经常使用大量的模型,有物理模型:如,生物体结构的模式标本、DNA 分子双螺旋结构模型、细胞三维结构模型等,它能使研究对象直观化,利于学生理解。
这些都是比较传统的模型。
此外,还有概念模型,如,血糖平衡调节、中心法则图解等。
而在新课标中进一步提出了构建另一种模型———数学模型,也在教学中渗透构建数学模型的思维,如,种群数量增长、种群基因频率变化、减数分裂有丝分裂中染色体和DNA数量变化、DNA复制等。
数学模型是用来描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。
具体来说,数学模型就是用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图像、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。
数学模型在生物学中也越来越表现出强大的生命力,通过数学建模可以用数量关系描述生命现象,再运用逻辑推理、求解和运算等达到对生命现象进行研究的目的,最终运用数学模型提供的解答来指导解决现实问题。
引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力,同时通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质,提高其综合性分析探究的能力,也丰富了学生阐述和呈现生物学现象、特征、生命规律的表达形式。
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浅谈数学模型在高中生物新课程教学中的应用【摘要】数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式,是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。
笔者就生物新课程教学中引入数学模型的意义、常用的数学模型种类及应用数学模型应注意的问题进行了深入探讨。
【关键词】生物;数学模型;种类;价值;应用
生命科学是自然科学中的一个重要的分支。
高中生物新课程要求学生具备一定的科学素养和创新能力,因此在教学中,教师应注重思维方式的培养。
充分运用数学模型解决生物学问题,提高学生的逻辑思维能力,拓展学生思维空间,培养学生创造性地解决问题的能力。
1、生物新课程引入数学模型的意义
1.1数学模型是指用字母、数字和其他数学符号构成的等式或不等式,或用图表、图像、框图、数理逻辑等来描述系统的特征及其内部联系或与外界联系的模型。
它是真实系统的一种抽象。
是联系实际问题与数学的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。
在科学研究中,数学模型是发现问题和探索新规律的有效途径之一。
生物课程中应用数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力。
同时,通过生物科学与数学知识的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质。
1.2数学方法的介入,使我们对自然规律有了更多的认识,数学模型在生物学中越来越表现出强大的生命力,它通过建立可以表述
生命系统发展状况等的数学系统,对生命现象进行量化,以数学关系描述生命现象,再运用逻辑推理、求解和运算等方法达到对生命现象进行研究的目的。
1.3数学模型的运用能很好地帮助学生解决一些生物学实际问题,深入理解生物学上的基本概念,提高逻辑思维能力和学习兴趣。
2、几种常见数学模型在生物新课程教学中的应用
2.1集合图形
首先,集合思想多运用于解决遗传问题的分类处理,例如某个体有两种基因型,可以分成两种情况分别处理然后再叠加;再如计算后代两种遗传病的患病概率时也可以用集合思想加以解决。
例:假如水稻高秆(d)对矮秆(d)为显性,抗稻瘟病(r)对易感稻瘟病(r)为显性,两对性状独立遗传,用一个纯合易感病的矮秆品种与一个纯合抗病高秆品种杂交,f2代中出现既抗病又抗倒伏类型的比例
a.1/8
b.1/16
c.3/16
d..3/8
解题要点:先算出f2代中抗倒伏的概率为1/4,抗病的概率为3/4,然后利用集合思想计算,如图。
得出f2代中出现既抗病又抗倒伏类型的比例是二者的交集:1/4*3/4=3/16。
其次,集合思想还可以用于表示具有包含关系的不同概念之间的关系,许多生物学概念不好理解、记忆,但巧妙借用集合图形,形像直观,就可以收到事半功倍的教学效果。
例如生存斗争、种内斗争、种间斗争;种群、生物群落、生态系统;体液、细胞内液、
内环境等等。
例:在细胞中的元素和化合物教学中可用包含关系集合形式理清细胞中各种元素的从属关系,理解生物学概念,如图。
利用集合解题提升学生数学素养,是生物新课程的一大特色,教师要有意识地引导学生将数学学科中训练形成的识图能力和方
法迁移到生物学科,积极主动地把数学工具运用到生命科学的解决过程中,强化学科联系、学科渗透的能力。
2.2排列组合与概率
排列组合与概率是高中数学的重点知识之一,也是解决多个生物学难点的有效工具,与排列组合和概率思想相结合的生物学问题极多,如:(1)利用概率论中的乘法原理和加法原理解决遗传概率计算(2)利用排列组合思想理解核酸的多样性,密码子数与碱基数的关系,减数分裂过程中自由组合种类数,蛋白质的多样性等问题。
例:用20个不同的字母分别代表20种氨基酸,由10个氨基酸组成的长链,有多少条互不相同的长链?尝试说出蛋白质种类众多的原因。
解题要点:我们把10个氨基酸组成的多肽链看成有10个位置,由于构成生物体的氨基酸有20种,则第一个位置有20种选择,以此类推,每一个位置都有20种选择,那么就可以有2010种不同的长链。
利用排列组合建模把生物学问题数学化,使抽象的问题变得简单易懂。
同时在科学探究中享受到学习的乐趣。
2.3数形结合
生物图形与数学曲线相结合是新课程比较常见的一种题型。
它能考查学生的分析、推理与综合能力。
从数形结合的角度,考查学生用数学图形来表述生物学知识,体现思维逻辑的严密性。
数学识图能力是解决曲线题、图表题的关键,许多解题信息需要经过图文转换才能获得。
因此图形解读非常重要,曲线本质上是数学中的函数图像,对这类图形的解读重在明确横纵坐标,识别特殊点的含义,分析曲线的走向。
例:(1)图一中ab段形成的原因是,该过程发生于细胞分裂
(2)图三中的甲位于图一的段,的期,图一中cd段形成的原因是。
位于图二中的段。
(3)就图三乙分析可知,该细胞含有条染色单体,染色体数与dna分子数之比,该细胞处于分裂后期,其产生的子细胞名称为。
解题要点(1)明标:区别图一与图二的纵坐标。
(2)识点:图一a点上升的原因是复制,c点下降的原因是着丝点分裂,姐妹单体分离移向两极。
图二c点下降的原因是着丝点分裂,姐妹单体分离并分别进入到两个子细胞中。
(3)析线:图一bc段可表示一条染色体含两个dna时期,即有丝分裂前、中期,减i前、中、后期,减ii前、中期,de段表示有丝分裂后、末期,减ii后、末期。
图二bc段表示有丝分裂前、中、后期,这样就不难得出甲图位于图一的de段,位于图二的bc段。
图一和图二的曲线图形虽相同,但坐标不同,所处时期就可能不同。
按以上三步解题问题就可迎刃而
解。
数形结合能体现高中新课程思想,培养学生正确理解、分析生物学中以曲线、图表、图解等方式表达内容和意义的能力,并能用准确的生物学语言进行描述;此外还能培养学生用曲线、图表、图解等多种方式准确地描述生物学现象和实验结果的能力。
2.4函数知识
函数思想是数学学科的核心思想,许多数学问题都是函数问题,许多生物学问题也都渗透着函数思想。
如:(1)用函数的极值求解食物链各营养级所能得到的能量最大值问题(2)用函数的单调性可以判断某个生物学变量的变化趋势问题(3)用不等式理解生态系统中能量流动的特点问题。
例:在一定的时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量为值b,全部分解者所获得的能量为值c,,则a、b、c之间的关系是:
a.a=b+c
b.a>b+c
c.a<b+c
d.c=a+b
解题要点:结合赛达伯格湖的能量流动图解,得出生产者固定的能量值,有一部分通过呼吸作用以热的形式散失,消费者和分解者并不能完全得到生产者所固定的能量。
教学中教师应充分应用不等式,将生物学理论知识转化为数学模型,将抽象转化为形象,从而提高学习兴趣。
2.5生态系统的数学模型
高中生物新课程在生物与环境部分与数学模型结合比较紧密,
如:(1)建立数学模型估算种群数量(标志重捕法)问题(2)利用数学模型解决生态系统中的能量流动问题(3)利用数学模型解决种群数量的增长(j型增长与s型增长)问题。
例:在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20min
就通过分裂繁殖一代,问n代细菌数量的计算公式是什么?
教师引导学生完成如下细菌繁殖产生的后代数量图解后,学生结合已有数学知识就很容易得出n代细菌数量的计算公式:nn=2n,其中nn代表细菌数量,n代表“代”数。
还可要求学生描出多个数值的点用连线法,画出细菌种群的增长曲线,如图所示。
教师引导学生应用数学方法将抽象的生物学问题转化为直观的数学问题,就可把生物学现像或规律用数学语言(公式和曲线图)表达出来,教学中将生物学科理论知识转化为数学模型,能有效拓展学生思维空间,提高学生创造性地解决问题的能力。
3、生物课程教学中应用数学模型需要注意的问题
3.1教师要有意识地引导学生将数学学科中训练形成的识图能
力和方法迁移到生物学科,积极主动地把数学工具运用到生物学问题的解决过程中。
3.2 引导学生建构数学模型时一定要让学生认识到数学模型所蕴含的生物学科方面的含义,要避免离开生物学科讨论数学的倾向。
3.3 生物教师可以在平时的教学中与数学教师协作,将生物学科问题引入数学课堂,从而强化学科间的联系和渗透。