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高中生生物学数学建模能力的测评与培育

中文摘要

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》高度重视使用模型与建模

来培养学生科学思维。通过对相关文献进行研究发现，针对高中阶段的生物学学科，数

学模型、数学建模、数学建模能力的内涵和评价方式，学者们未达成统一，评价框架以

及测试题存在不足。

本研究运用文献研究法、问卷调查法、访谈法，针对高中生现有的数学模型知识以

及在生物学学习中应用数学模型进行调查并对实验班学生实施建构教学，设计典型教学

设计来展开教学实验研究，探究模型建构教学促进学生建构能力发展的效果。

结果如下：

（1）对高中生的生物学数学建模现状调查显示：高中生对于数学模型的认知水平

不高，对数学模型的概念等理解存在缺失；高中生较少进行数学建模，缺少系统进行数

学建模的训练的机会；高中生对数学建模系统学习有较强期望，学生希望使用探究性教

学方法、开展专门的数学模型构建与练习课、强化与生物学建模能力相关的训练。

（2）在教育实践前对高中生进行生物学数学建模能力测试显示：学生的平均水平

处于水平一上下，未有学生能达到水平二。

（3）通过对学生的生物学数学模型建构教学干预显示：实验班学生前后两次测验

成绩以及实验班与对照班后测成绩均存在显著性差异（Sig=0.000.01），且实验班后

测成绩显著高于前测成绩，学生的平均水平处于水平一，33.33%学生已达到水平二，

学生的数学建模能力得到普遍提高。

（4）实验结束后，对学生进行访谈显示：100%的学生对于生物学数学模型的知识

掌握加深，能力得到提升，对于数学建模的教学方式很肯定。

这表明：

（1）高中生数学建模现状不容乐观。

（2）在进行实验干预前，高中生的生物学数学建模能力水平普遍偏低。

I

（3）生物学数学建模教学能够提高学生的生物学数学建模能力。

（4）生物学数学建模教学能促进学生生物学成绩的提高。

最后，结合教学实践，从学生、教师、学校三方面给出相应的生物学数学建模能力

的发展建议。对学生来说，高中生要学习和研究数学建模的思想方法；熟练分析、运用

教材上的可建模案例；树立主动建模意识。对教师来说，教师应该学习数学建模相关知

识；挖掘正确模型资源；牢固树立数学建模教学意识。对学校来说，学校应该定时组织

教师开展关于数学建模的学习交流会；开展专门的数学建模练习课与建模竞赛；适时测

评学生的数学建模能力。

关键词：高中生，生物学，数学建模能力，测评，培育

II

Assessmentandcultivationofbiologicalmathematicalmodeling

abilityofseniorhighschoolstudents

ABSTRACT

TheGeneralHighSchoolBiologyCurriculumStandards(2017Editionand2020

Revision)attachesgreatimportancetotheuseofmodelsandmodelingtocultivatestudents

scientificthinking.Throughthestudyofrelevantliterature,itisfoundthatscholarshavenot

reachedaunifiedunderstandingoftheconnotationandevaluationmethodsofmathematical

model,mathematicalmodelingandmathematicalmodelingabilityinbiologysubjectsatthe

highschoollevel,andtherearedeficienciesintheevaluationframework