數學方法在高中生物學習中的應用研究

王一軒

摘要：針對數學方法在高中生物學習中應用的價值加以分析，突出表現在加深概念理解能力，逐步形成化學思維等方面，且提出數學方法在高中生物學習中的應用對策，以期能夠不斷提升生物學習的質量，增強自身的生物問題解答能力。

關鍵詞：數學方法；高中生物學習；生物

數學作為自然科學中的重要內容，其思想能夠融入到各類自然學科中。數學方法在高中生物中有所展現，將其融入到生物學習活動中，有助于靈活解答各類生物問題，對自身生物思維的形成與生物知識的深入學習均能夠產生積極影響。文章將結合高中生物學習的實際情況加以分析，討論數學方法的應用價值與應用對策，希望能夠對相關實踐研究活動帶來一定借鑒價值。

1. 數學方法在高中生物學習中應用的價值

數學方法在高中生物學習中的應用，有助于加深概念理解能力，逐步形成化學思維，是深入學習生物知識，進一步增強自身生物原理探究能力的有效方法。

1.1 加深概念理解能力

數學方法融入到高中生物學習中，有助于加深生物知識與生物概念的理解能力[1]。比如數學中的集合思維則可以融入到生物學習期間，更加準確的理解脫氧核苷酸、染色體之間的相互關系，也可以基于集合的思維予以表達。

動物激素與蛋白質之間的關系，動物激素與酶之間的關系等，則可以應用交集予以表達，即為交集大小的問題。

1.2 逐步形成化學思維

高中生物學習期間，一些習題如果僅僅應用生物學視角加以分析，則難以發現問題的關鍵所在[2]。如果應用數學的思維予以分析，則可能會使問題變得更加簡單、清晰。比如在高中生物知識學習期間，可以將“數形結合”的數學解題思維融入其中。在學習“細胞的生長”這一項內容中，針對于“細胞為什么難以無限增加？”這一問題，則可以應用“數形結合”的思維予以解答。

細胞體積越大，則需要從外界所獲取的營養物質也會越多。“數形結合”思維中可以構建數學模型，利用“數形”情境予以解答，進而使抽象的問題變得更加直觀，以圖形輔助的方式靈活分析問題。

2. 數學方法在高中生物學習中的應用方式

數學方法在高中生物學習中的應用，可以通過巧用數學符號，理解生物概念；使用數學坐標，構建數學模型以及數學反證求解，解答遺傳問題等方式，使生物學習更加有趣，形成一定的數學學習興趣。

2.1 巧用數學符號，理解生物概念

生物知識學習期間，可以應用數學符號解答生物知識之間的聯系，且可以直觀體會到各個概念之間的普遍關系，是生物知識學習的有效方式[3]。巧用數學符號能夠增強自身的生物知識理解能力，且能夠加深生物知識的記憶效果。

比如在實施血液與血漿區分研究中，則可以應用等式將其關系進行對比分析。血漿+血細胞=血液，血漿-纖維蛋白原=血清。通過這種方式使生物知識之間的聯系更加清晰、簡單。生物學習期間還可以借助各類等式表達生物知識，例如生態系統=生物群落+無機環境，1個四分體=1對同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個DNA分子=8 條脫氧核苷酸鏈等等。數學符號豐富多樣，能夠直觀展現生物知識之間的普遍聯系，且使高中生物知識學習活動更加靈活，便于自身生物知識的記憶，也能夠使高中生物學習活動更加有趣。

2.2 使用數學坐標，構建數學模型

數學學習期間坐標圖像為常見的數學問題解答方式，將其融入到生物學習活動中，能夠對生物知識進行簡單概括與深化總結，也能夠使數學問題更加簡單、直觀[4]。

比如在學習有絲分裂、減數分裂期間染色體、DNA、染色單體的數量，每條染色體中DNA數量變化特征等，則可以應用坐標的方式進行分析，構建數學模型，直觀了解生物問題。再如分析競爭、寄生及共生等相關問題期間，也可以通過數量坐標圖構建的方式予以解答。

光合作用的時間、氧氣與濃度之間的相關關系，為高中生物知識中的常見問題與重點，可以通過構建數學坐標的方式，明確光照時間、氧氣以及溫度之間的相關關系，光照時間較長，則其光合作用效果也會越為理想，期間氧氣與溫度也是影響光合作用的重要因素。

2.3 數學反證求解，解答遺傳問題

遺傳學習題中對顯性性狀、常見染色體遺傳等問題的研究中，多存在著諸多問題，實際的學習效果不佳。比如豌豆的紫花與白花是由一對等位基因控制，現有兩組豌豆雜交結果如下：（1）紫花×白花→107紫花：101白花；（2）紫花×紫花→164 紫花：52白花。問題分析的過程中，需要先將白花假設為顯性性狀，紫花假設為隱性性狀，基于第二組能夠推算得知紫花與紫花雜交，而后得到紫花，不存在白花。故而題目存在一定的矛盾問題，得出紫花為顯性性狀，白花為隱性性狀。

生物問題的解答中可以應用數學的反證思維，基于答案明確問題發展過程，使生物知識的解答活動變得更加簡單、思維清晰。再如學習遺傳系譜圖中的遺傳方式期間，則可以基于“無中生有是隱性，隱性遺傳看女病，女患者的父親和兒子正常一定是常染色體隱性”這句話予以判斷。巧借反證法實施問題分析，在假設X染色體隱性遺傳的情況下，能夠得出相關的染色體隱性與顯性特征。將問題與答案相互融合，潛移默化中形成生物思維。

結束語：

利用數學方法處理高中生物問題，是簡化問題，靈活獲取數據的有效方式，也是科學學習高中生物知識的重要途徑。高中生物學習活動中，需要靈活應用各類數學方法解答生物難題，將巧用數學符號，理解生物概念；使用數學坐標，構建數學模型以及數學反證求解，解答遺傳問題等方式巧妙與生物學習活動相互融合，感受全新的生物學習體驗。

參考文獻：

[1]譚永平.從發展核心素養的視角探討高中生物必修內容的變革[J].課程.教材.教法，2016，36（07）：62-68.

[2]王開華，王愛偉，李俊偉，李焰焰.高中生物教學模式創新研究——導學案的設計和使用[J].教育教學論壇，2014， （04）：272-273.

[3]王萍.高中生物核心概念認知的教學策略——以必修3“穩態與環境”模塊為例[J].北京教育學院學報（自然科學版），2012，7（03）：34-37.

[4]莊業花.注重高中生物高效教學探索生物教學新模式[J].讀與寫（教育教學刊），2012，9（09）：148.endprint