淺談生物學教學與數理化的融合與滲透

陳鴻璋

摘 要：生物學是一門綜合性較強的學科，一些知識點要通過分析圖形、推理計算等方法，單憑生物學知識很難解決，如果在教學中滲透數理化知識，充分、合理地利用生物與它們之間的聯系，既可以增強學生學習生物的積極性，又能促進各學科的發展，提高學生的綜合素養。

關鍵詞：生物教學;數理化;融合;滲透

學生如果數理化的基礎知識掌握不好，那么在學習生物學的部分內容（如遺傳與進化）時就會很困難。在高中生物學教學中，教師如果適當地滲透一些數理化知識，為學生學習生物學做好鋪墊，這樣學生能更容易理解生物學知識、掌握生物學基本技能。根據多年的教學經驗，談談高中生物教學與數理化的融合與滲透。

一、生物教學與數學的融合與滲透

數學是一門基礎學科，可謂理科學習的“工兵”學科。對于生物學科來講，有很多計算，如：蛋白質的合成、ATP計算、遺傳概率的計算等。因此，在生物學教學過程中恰當、巧妙地引導學生運用數學知識、思維方式以及解題技巧來解決生物問題，能有效提高學生的思維能力、解決復雜生物問題的能力。

1.將數學中概率計算運用到生物學教學中

高中生物模塊二《遺傳與進化》，在學習“孟德爾的豌豆雜交實驗”時，學生不僅要理解孟德爾的豌豆雜交實驗過程，而且要學會運用分離定律來推斷雜種后代的基因型，利用分離比求各種表現型的比例，并且能夠推算某種遺傳病的患病風險率，這便會運用到數學中的概率計算。如人群中常見的多指、白化病，分別是由顯性基因和隱性基因控制的單基因遺傳病，這兩種病的等位基因都在常染色體上，且能夠獨立遺傳。例如：有一對夫婦，丈夫患多指，妻子表現正常，其孩子手指正常但患白化病，如果這對夫婦再生一個孩子：其孩子正常的概率為是? ;同時患兩種病的概率是? ;只患一種病的概率是? 。

2.將數學模型構建滲透到生物學教學中

高中生物學模塊三《穩態與環境》，在學習種群的數量變化時，利用數學模型來構建種群數量變化曲線，要求學生建構數學方程式模型和曲線圖模型，并比較二者的優缺點，將數學特性滲透于生物學教學中，能更直觀地對所學知識進行理解。例如：在營養和生存空間沒有限制的情況下，細菌每20min就可繁殖一代。

（1）請計算出1個細菌在不同時間內繁殖出的后代數，并填入表格（略，詳見教材）。

（2）請根據表中數據，再完成坐標曲線模型（略，詳見教材）。

（3）若用N表示細菌的數量，n表示細菌繁殖的代數，則Nn=N02n。

（4）假設：種群的起始數量是N0，每繁殖一代后細菌數是原來的λ倍，細菌繁殖的代數用t表示，則繁殖t代后的細菌數量Nt=N0λt。

二、生物學教學與物理的融合與滲透

在高中生物學中或多或少地融合滲透了物理學的知識，高中生物學模塊三《穩態與環境》，在學習興奮在神經纖維上的傳導時，神經細胞接受到刺激，產生了神經沖動，即動作電位，神經沖動的產生過程涉及電位差、局部電流等多個與物理學相關的概念。在講授這部分知識時，聯系物理學上電位差、電勢差及局部電流的概念來突破難點，對學生理解神經沖動的產生和傳導具有重要的作用。例如：關于興奮在神經纖維上的傳導，正確的是（? ）

A.電傳導和化學傳導? B.膜上電位的迅速變化

C.類似電線中的電流傳導 D.化學物質的傳遞

解析：膜上電位的迅速變化：具體的當某一部位受到刺激以后，細胞膜內外電位變化：膜外由正→負，膜內由負→正，故選B。

三、生物學教學與化學的融合與滲透

在理科教學中，常有生化不分家之說。其實，一點也不假，在生物學教學過程中，你會發現很多生物學知識需要化學知識的有力支持。如高中生物學模塊一《分子與細胞》，在學習“蛋白質——生命活動的主要承擔者”時，由于學生對有機化學的相關知識比較欠缺，所以學習起來難度非常大。對于組成蛋白質的氨基酸的結構通式及特點總是理解不透徹。在教學過程中，我首先運用多媒體演示學生已經熟知的碳元素和氫元素的電子排布，得到甲烷的電子式及結構式，然后再將甲烷結構式中的2個氫原子分別用氨基（-NH2）和羧基（-COOH）取代，便得到最簡單的氨基酸——甘氨酸，這樣學生便初步掌握了組成蛋白質的氨基酸的結構通式，再進一步引導學生分析氨基酸的結構特點，通過小組討論，教師適時點撥，共同歸納總結出氨基酸的結構特點，并巧用口訣來記憶，即“一個中心（中心碳原子）、三個代表（一個氨基、一個羧基、一個游離的氫原子）和一個小鬼（R基）”。通過形象的比喻，學生便能很輕松地理解氨基酸的結構通式及特點。

根據新課標的要求，我們生物教師在教學過程中，在加強生物學基礎知識教學的同時，應有意識地滲透數理化知識，利用數理化與生物學之間的相互聯系解釋生物學原理，還原生命科學的真面目，全面提升學生的科學素養。

參考文獻：

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[3]張浩.高中生物學中數學模型的研究[D].西安：陜西師范大學，2013.

編輯 謝尾合