淺談數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算的應(yīng)用

周康軍

摘要：在高中生物學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，最讓學(xué)生感覺到頭疼的就是生物遺傳相關(guān)的計算，因為在生物遺傳計算這一章節(jié)會涉及到許多的數(shù)學(xué)概率運(yùn)算，因此也就意味著，高中生物在學(xué)習(xí)時考察的不僅僅是生物素養(yǎng)，還有數(shù)學(xué)素養(yǎng)，將數(shù)學(xué)知識有效融入到高中生物遺傳計算教學(xué)當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形結(jié)合的思想，排列與組合，數(shù)學(xué)歸納法的運(yùn)用可以有效的提升生物教學(xué)課堂的效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)概率;高中生物;遺傳計算

引言：

計算也就代表著科學(xué)性，用數(shù)據(jù)說話也就代表著可靠性，因此生物的學(xué)習(xí)也需要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及數(shù)學(xué)思維，相得益彰，學(xué)生解決問題的實驗探究能力，以及組織運(yùn)用規(guī)范、準(zhǔn)確語言表達(dá)的能力都會得到進(jìn)一步的提升。

一、數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算當(dāng)中應(yīng)用的意義

遺傳學(xué)相關(guān)的知識，在高中生物學(xué)習(xí)過程當(dāng)中是屬于一大重點(diǎn)，也是一大難點(diǎn)，尤其是隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，關(guān)于遺傳信息載體的研究也越來越多，而在生物遺傳計算當(dāng)中，數(shù)學(xué)概率的作用也是顯而易見的，在對高中生物遺傳相關(guān)問題的計算過程當(dāng)中，數(shù)學(xué)概念的學(xué)習(xí)可以提高高中生物學(xué)習(xí)的有效性，特別是在學(xué)習(xí)基因型和表現(xiàn)型概率相關(guān)的計算問題時，學(xué)生對數(shù)學(xué)概率的使用頻率會大大增加，學(xué)生對數(shù)學(xué)概率的掌握熟練程度，也會影響學(xué)生在學(xué)習(xí)高中生物遺傳相關(guān)計算的深入程度，尤其是時代在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，生物遺傳學(xué)在多個領(lǐng)域當(dāng)中都會有新的應(yīng)用和研究，在不斷實現(xiàn)新的突破，而社會的新人才只有用數(shù)據(jù)說話，把數(shù)據(jù)擺在面前，才能夠探究生物遺傳相關(guān)計算準(zhǔn)確的答案，學(xué)生也只有對數(shù)學(xué)概率熟練的掌握，靈活的運(yùn)用，才能在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中不斷收獲成就感，不會因為在生物遺傳相關(guān)計算過程當(dāng)中遇到難題感受到挫敗感，總而言之，數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算當(dāng)中，有利于提高學(xué)生對生物學(xué)習(xí)的成就感以及學(xué)習(xí)興趣，也有利于提高整體的教學(xué)效率。

二、數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算的教學(xué)策略

（一）教給學(xué)生生物遺傳概率計算的解題技巧

方法要大于知識，授人以魚不如授人以漁。教師在講到生物遺傳計算相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，是教師可以嘗試教給學(xué)生有關(guān)生物遺傳概率計算的解題技巧，并且生物遺傳這一章節(jié)，學(xué)到的內(nèi)容都是基因的生長和變化方面的研究，比較統(tǒng)一，那么學(xué)生掌握遺傳概率計算的解題技巧之后，學(xué)生對一些問題的解決就可以迎刃而解，而遺傳率是指在0和1之間可能取到的我一個機(jī)會的概率。讓學(xué)生解決生物遺傳概率相關(guān)的計算時，可以讓學(xué)生嘗試在一個問題當(dāng)中進(jìn)行分解，把若干個自由組合的問題分離成多個分離定律相關(guān)的問題，因為分離定律是最簡單的概率問題，這樣學(xué)生就可以把復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成簡單的問題，以最簡單的情形單個解決問題，解決多個相對性狀相關(guān)的問題時，可以嘗試將數(shù)對性狀分解變成單一的相對性狀，然后運(yùn)用乘法定理得到答案。教給學(xué)生相關(guān)的解題技巧之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對高中生物遺傳計算的解題步驟進(jìn)行深入的研究，按照一定的步驟解決問題。

（二）幫助學(xué)生總結(jié)高中生物遺傳中概率計算所包含的類型

同時教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對高中生物遺傳學(xué)相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分類，學(xué)生在分類解決相關(guān)的問題時，就會把復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成簡單的模型，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維，因為在素質(zhì)教育下，教師不僅僅要培養(yǎng)的是學(xué)生對知識的掌握熟練程度，更重要的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程當(dāng)中培養(yǎng)起來學(xué)生的思維能力，就是當(dāng)學(xué)生面對某一個問題時，通過什么樣的辦法能夠達(dá)到解決問題的目的的能力。而在核心素養(yǎng)培養(yǎng)下生物的教學(xué)，要培養(yǎng)學(xué)生在生物方面的生物核心素養(yǎng)，同時也需要讓學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)思維，能夠理性的有邏輯性的看待問題。

1.常染色體上隱性生物遺傳的概率

人體內(nèi)的染色體可以分為常染色體和XY染色體，從相對性狀上又可以分為顯性性狀和隱性性狀，對于常染色體上顯性性狀遺傳的概率計算，在分析相關(guān)問題時不需要考慮到主題的性別，通過對于數(shù)學(xué)概率的相關(guān)應(yīng)用，就可以解決對應(yīng)的問題。比如說白化病這一隱性生物遺傳的概率，有一對夫妻，這對夫妻的父親都患有白化病，那么這對夫妻所生的孩子產(chǎn)生白化病的概率是多少？在計算這一個問題時，要對其基因類型進(jìn)行判斷，因為這對夫妻的父親都患有白化病，基因也就是aa，那么這對夫妻表現(xiàn)正常他們的基因類型都是Aa，從父親這里得到a的概率是1/2，從母親那里得到a的概率也是1/2，所以孩子可能患有白化病的概率變?yōu)?/4。

2.常染色體上顯性生物遺傳的概率

常染色體上顯性遺傳和隱性遺傳最大的不同就在于顯性遺傳，只要是有顯性基因“A”的存在，就會表現(xiàn)出某種性狀。比如說多指這樣一個常染色體上顯性生物遺傳的性狀，如果父親和母親都沒有多指的形狀，那么孩子也會表現(xiàn)正常，但一旦父親或者是母親當(dāng)中有一個表現(xiàn)為多指，他們所生出來的孩子可能也會患有多指，因為有多指的父親或者是母親當(dāng)中一定帶有A的基因，如果為“AA”那么孩子一定是多指，但是如果父親是“Aa”，母親是aa，孩子患有多指的概率就可能是1/2。

3.性染色體上隱性生物遺傳的概率

性染色體上生物遺傳要考慮到主體的性別，因為對于男生來說體內(nèi)的性染色體是XY，對于女性來說體內(nèi)的性染色體是XX，如果是伴Y遺傳，父親表現(xiàn)出某一種性狀，夫妻所生的男孩當(dāng)中，一定會表現(xiàn)出某一性狀，而女孩則不會。如果是伴X遺傳，則需要考慮是否為顯性性狀或隱性性狀，比如說抗維生素D佝僂病，母親患有抗維生素D佝僂病，如果其母親是X^AX^a，其父親一定是X^aY，不管是男孩還是女孩子，所生的孩子患病的概率就是1/2。伴性遺傳在實際問題當(dāng)中考慮的方面會比常染色體上考慮的問題要多，但只要學(xué)生掌握了解決的方法和技巧，就會簡單很多。

綜上所述：數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算當(dāng)中的作用是顯而易見的，在各種現(xiàn)象的解釋以及各種相關(guān)的遺傳計算過程當(dāng)中，數(shù)學(xué)概率發(fā)揮了很大的作用，并且近些年的考題，生物遺傳學(xué)相關(guān)的計算也越來越新穎，考察學(xué)生對數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算方面應(yīng)用的靈活性，因此教師在實際的教學(xué)過程當(dāng)中，既要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，能夠?qū)σ褜W(xué)知識進(jìn)行熟練的應(yīng)用和靈活的變通。

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本文系2021年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項目《數(shù)學(xué)概率在高中生物遺傳計算的應(yīng)用》L202112007研究成果.