高等数学教学中融入生物数学建模思想的探究

杨海霞

（兰州文理学院 教育学院 甘肃 兰州 730000）

1 背景研究

生物数学是一门新兴的、介于生物学与数学之间的边缘学科，主要是应用数学于生物学领域，通过建立数学模型来研究生物学问题。近年来，由于信息技术的快速发展，促进了生物数学在各个方面的应用，特别是在种群生态学、流行病等各领域中得到蓬勃发展，科研成果大批涌现。尤其是数学在生态学中呈现出一片欣欣向荣的局面[1-2]。数学在防治肺结核、非典等传染病方面也有丰富的应用。生物数学这一门新兴的边缘学科必将在即将到来的生物世纪中大展宏图。

高等数学是理工类等专业的大一学生必修的一门重要课程。在当今生物科技信息技术的大飞速时代，数学学科与生物学相互渗透、紧密联系，使得用生物数学建模思想来解决生物学问题越来越受到人们的重视[3-4]。教师应与时俱进、更新教学理念，使数学课堂更加贴近现实生活，把生物数学建模的思想、方法等自然、适时地融入高等数学的教学中。

2 高等数学教学现状

2.1 教学方法单一，知识拓展不足

高等数学的教学内容非常多，教学课时也很紧张。大多数教师拼命赶进度，课堂上主要用讲授的方法授课，也只讲数学课本中的概念、定理及计算方法，忽略了数学背景、数学史、数学家等数学文化的渗透和介绍，学习不到更深更全面的知识。

2.2 学生被动学习，学习热情不足

好多学生在学习高等数学时往往被动、机械地学习，不会主动利用学习通等平台提供的优质教学资源来巩固所学知识和拓展自己的知识面。很少有学生主动查阅相关前沿文献，了解所学知识的最新动态和最新研究成果，也缺乏对常用数学软件的掌握和应用。对大多数学生来说，学习高等数学的目的只是过了考试，不挂科就行。所以，学习的主动性和积极性自然不高。

3 生物数学建模思想融入高等数学教学改革中的方法策略

3.1 适时引入最新研究成果，将育人理念融入课堂教学

教师应适时地选取与所学专业相关的最前沿案例，以拓宽学生的视野。例如，根据2020年新冠肺炎疫情在全世界的爆发情形，可以把某大学研发的《全球COVID-19疫情预测系统》介绍给学生，该系统是世界上首个预测全球疫情的系统，利用该系统建立的SEIR流行病模型，对世界上许多有疫情的国家的每日新增病例进行了预测，为科学预测疫情发展做出了重大贡献，也为疫情战略分析和有效防控措施提供了科学依据[5]。这个前言知识的介绍，不但让学生开阔了视野，更能让他们深刻体会到根据现实生活建立的生物数学模型对人类社会的巨大贡献，也能激励学生的爱国情怀和热爱祖国、报效祖国的决心。学生更能感受到科技带来的力量，激发他们学习的热情性和主动性。

3.2 加强生物数学建模的实践应用

高等数学教学中需要改变重理论轻实践的观念。教师要在数学课堂上加强对学生实践的引导及训练，根据所学内容让学生在课堂上进行数学建模实际的应用。

比如，在学习完导数以及最大值、最小值的内容以后，可引入生物数学中很重要的一个问题——对海洋鱼群的适量捕获问题[6]，让学生根据实际问题来建立模型进行求解。

设每年的捕获量为h（x），那么次年的鱼群总量为y=f（x）-h（x），要让鱼群的总量维持在某一数值为x，则x=f（x）-h（x）。

现在，问题就转化为求函数的最大值的问题。

这样既可以巩固和应用所学知识，完善数学建模思维，还可以增加学生的创新意识、创新能力，激发学习兴趣。

3.3 教学过程中以实际问题为导向，大胆尝试教学改革

教学过程中大胆尝试教学改革，采用诱导式等教学方法，全面贯彻“以学生为中心”的教学理念。

通过具体实例引导学生对模型的一步步修正或考虑因素的增多，学生不但了解了数学模型的完整建立过程，逐步掌握生物数学建模的思想，更容易理解学习的内容，还能体验到微分方程在生物数学等领域的理论价值及广泛应用。

4 结语

在当今各门学科相互交叉的环境下，高等数学的教学要与时俱进，要全面贯彻OBE理念，把生物数学建模的思想、方法等自然、适时地融入高等数学的教学中，为培养服务社会的人才打下基础，对进一步拓展学生的学习思维有着非常重要的意义。