基于數(shù)學(xué)思想培養(yǎng)高中生物學(xué)習(xí)的理性思維

摘 要：高中生物教學(xué)中，我們可以借助于高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想、特殊與一般思想等來培養(yǎng)高中生物教學(xué)中學(xué)生的理性思維，從而提高學(xué)生解決各種情境性問題的能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)思想；高中生物；理性思維

當(dāng)前高中生物教學(xué)，需要學(xué)生能用科學(xué)的觀點(diǎn)、知識、思路和方法，面對或解釋現(xiàn)實(shí)生活中具體問題。我認(rèn)為“理性思維”是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物，解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力（這里的實(shí)際問題在高考中多體現(xiàn)為各種情境性問題），而科學(xué)的思維方法運(yùn)用了數(shù)學(xué)思想。

下面我談?wù)剶?shù)學(xué)思想在生物教學(xué)中的應(yīng)用：

一、 函數(shù)與方程思想在高中生物教學(xué)中應(yīng)用

1. 在高中數(shù)學(xué)中：（1）函數(shù)思想是對函數(shù)內(nèi)容在更高層次上的抽象，概括與提煉，在研究方程、不等式、數(shù)列、解析幾何等其他內(nèi)容時，起著重要作用。（2）方程思想是解決各類計算問題的基本思想，是運(yùn)算能力的基礎(chǔ)。

2. 在高中生物教學(xué)中，運(yùn)用函數(shù)思想可很好地解釋一些生物學(xué)原理，或者有助于一些生物學(xué)問題的解決。比如在講解細(xì)胞呼吸時，有氧呼吸用

y1=f1（x）表示，無氧呼吸用y2=f2（x），細(xì)胞呼吸用y=f（x）=f1（x）+f2（x）表示，x代表O2濃度（用占空氣的百分比表示）。很顯然，在定義域[0，1]上，y1=f1（x）是增函數(shù)，y2=f2（x）是減函數(shù)，y=f（x）=f1（x）+f2（x）為上述兩函數(shù)之和。則很好理解氧氣促進(jìn)有氧呼吸，抑制無氧呼吸，細(xì)胞呼吸最弱時應(yīng)為一個比較低的氧氣濃度（絕非氧氣濃度為零時）。

這種函數(shù)和方程思想還可以應(yīng)用于細(xì)胞增殖、DNA復(fù)制、PCR技術(shù)、種群增長曲線等知識點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

二、 數(shù)形結(jié)合思想在高中生物教學(xué)中應(yīng)用

1. 高中數(shù)學(xué)中數(shù)形結(jié)合思想：

（1）數(shù)學(xué)研究的對象是數(shù)量關(guān)系和空間形式，即數(shù)與形兩個方面。

（2）在一維空間，實(shí)數(shù)與數(shù)軸上的點(diǎn)建立一一對應(yīng)關(guān)系，在二維空間，實(shí)數(shù)對與坐標(biāo)平面上的點(diǎn)建立一一對應(yīng)關(guān)系。

2. 在高中生物教學(xué)中，借用數(shù)形結(jié)合思想可使高中生物學(xué)的微觀和抽象問題直觀化，使問題易于解決。在解決實(shí)際問題時，應(yīng)先實(shí)現(xiàn)由已知信息到形的轉(zhuǎn)化，再借助模型指導(dǎo)問題的解決。比如：

（1）細(xì)胞周期概念，用數(shù)軸表示，可明確顯示：細(xì)胞周期中先有間期（OA），后有分裂期（AB）；間期長，分裂期短等重要信息。此外細(xì)胞周期還可以用圓或扇形圖表示。

（2）關(guān)于影響光合作用的因素，影響細(xì)胞呼吸的因素，不同濃度的生長素對植物根莖葉的生長影響，以及溫度等對酶活性的影響均可以用二維的坐標(biāo)圖來表示，學(xué)生可很直觀理解相應(yīng)知識點(diǎn)。

（3）關(guān)于光合作用、細(xì)胞呼吸、細(xì)胞增殖、DNA結(jié)構(gòu)、遺傳分析、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動等重要知識點(diǎn)還可以用模型圖來表示，能有效促進(jìn)學(xué)生對相應(yīng)知識點(diǎn)的理解，并提高學(xué)生對實(shí)際問題的解決能力。在生物高考試題中會出現(xiàn)大量模式圖，因此學(xué)生在平時學(xué)習(xí)過程中更應(yīng)加強(qiáng)對生物學(xué)基本概念、基本原理、基本過程和相關(guān)模型的聯(lián)系和理解。

三、 特殊與一般思想在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用

該思想主要應(yīng)用于生物學(xué)結(jié)論的形成，選取合適的特定實(shí)驗(yàn)材料，采用一定的方法有時會得到相應(yīng)的生物學(xué)結(jié)論。此思想和我們在生物學(xué)理性思維中提到的歸納與演繹有相通之處。人們對事物的認(rèn)識往往從個別開始，然后擴(kuò)展到一般，再從一般進(jìn)一步認(rèn)識個別。

我們在向?qū)W生講授遺傳規(guī)律時就可以利用這一思想進(jìn)行講解，比如在講伴X染色體隱性遺傳時，如下圖2，可以看出女性色盲的父親和其兒子必為色盲患者，且色盲性狀為交叉遺傳和隔代遺傳，色盲為伴X染色體隱性遺傳，則可以得出X染色體隱形遺傳（患者）具有這樣的特點(diǎn)：女性患者的父親和其兒子必為患者，且患者性狀具有交叉遺傳和隔代遺傳現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律后，就可以指導(dǎo)學(xué)生利用此規(guī)律分析遺傳圖譜中隱形性狀為常染色體遺傳還是伴性遺傳。

以上是本人對高中生物教學(xué)中的數(shù)學(xué)解釋和應(yīng)用的一些粗淺認(rèn)識，主要從高中數(shù)學(xué)中的函數(shù)與方程思想、數(shù)形結(jié)合思想、特殊與一般思想出發(fā)來探討高中生物教學(xué)，希望能從生物學(xué)方面促進(jìn)學(xué)生理性思維能力的提升，從而提高學(xué)生解決生物學(xué)方面實(shí)際問題（包含高考中的各種情境性問題）的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]蘇洋.數(shù)學(xué)思想方法在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用.

作者簡介：周康，江蘇省徐州市，徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)高級中學(xué)。