淺談生物學(xué)教學(xué)與數(shù)理化的融合與滲透

陳鴻璋

摘 要：生物學(xué)是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，一些知識(shí)點(diǎn)要通過分析圖形、推理計(jì)算等方法，單憑生物學(xué)知識(shí)很難解決，如果在教學(xué)中滲透數(shù)理化知識(shí)，充分、合理地利用生物與它們之間的聯(lián)系，既可以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的積極性，又能促進(jìn)各學(xué)科的發(fā)展，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：生物教學(xué);數(shù)理化;融合;滲透

學(xué)生如果數(shù)理化的基礎(chǔ)知識(shí)掌握不好，那么在學(xué)習(xí)生物學(xué)的部分內(nèi)容（如遺傳與進(jìn)化）時(shí)就會(huì)很困難。在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師如果適當(dāng)?shù)貪B透一些數(shù)理化知識(shí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)做好鋪墊，這樣學(xué)生能更容易理解生物學(xué)知識(shí)、掌握生物學(xué)基本技能。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)劯咧猩锝虒W(xué)與數(shù)理化的融合與滲透。

一、生物教學(xué)與數(shù)學(xué)的融合與滲透

數(shù)學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，可謂理科學(xué)習(xí)的“工兵”學(xué)科。對(duì)于生物學(xué)科來講，有很多計(jì)算，如：蛋白質(zhì)的合成、ATP計(jì)算、遺傳概率的計(jì)算等。因此，在生物學(xué)教學(xué)過程中恰當(dāng)、巧妙地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、思維方式以及解題技巧來解決生物問題，能有效提高學(xué)生的思維能力、解決復(fù)雜生物問題的能力。

1.將數(shù)學(xué)中概率計(jì)算運(yùn)用到生物學(xué)教學(xué)中

高中生物模塊二《遺傳與進(jìn)化》，在學(xué)習(xí)“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)”時(shí)，學(xué)生不僅要理解孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)過程，而且要學(xué)會(huì)運(yùn)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(xiàn)型的比例，并且能夠推算某種遺傳病的患病風(fēng)險(xiǎn)率，這便會(huì)運(yùn)用到數(shù)學(xué)中的概率計(jì)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(dú)立遺傳。例如：有一對(duì)夫婦，丈夫患多指，妻子表現(xiàn)正常，其孩子手指正常但患白化病，如果這對(duì)夫婦再生一個(gè)孩子：其孩子正常的概率為是? ;同時(shí)患兩種病的概率是? ;只患一種病的概率是? 。

2.將數(shù)學(xué)模型構(gòu)建滲透到生物學(xué)教學(xué)中

高中生物學(xué)模塊三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》，在學(xué)習(xí)種群的數(shù)量變化時(shí)，利用數(shù)學(xué)模型來構(gòu)建種群數(shù)量變化曲線，要求學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)方程式模型和曲線圖模型，并比較二者的優(yōu)缺點(diǎn)，將數(shù)學(xué)特性滲透于生物學(xué)教學(xué)中，能更直觀地對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解。例如：在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，細(xì)菌每20min就可繁殖一代。

（1）請(qǐng)計(jì)算出1個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間內(nèi)繁殖出的后代數(shù)，并填入表格（略，詳見教材）。

（2）請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，再完成坐標(biāo)曲線模型（略，詳見教材）。

（3）若用N表示細(xì)菌的數(shù)量，n表示細(xì)菌繁殖的代數(shù)，則Nn=N02n。

（4）假設(shè)：種群的起始數(shù)量是N0，每繁殖一代后細(xì)菌數(shù)是原來的λ倍，細(xì)菌繁殖的代數(shù)用t表示，則繁殖t代后的細(xì)菌數(shù)量Nt=N0λt。

二、生物學(xué)教學(xué)與物理的融合與滲透

在高中生物學(xué)中或多或少地融合滲透了物理學(xué)的知識(shí)，高中生物學(xué)模塊三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》，在學(xué)習(xí)興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞接受到刺激，產(chǎn)生了神經(jīng)沖動(dòng)，即動(dòng)作電位，神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生過程涉及電位差、局部電流等多個(gè)與物理學(xué)相關(guān)的概念。在講授這部分知識(shí)時(shí)，聯(lián)系物理學(xué)上電位差、電勢(shì)差及局部電流的概念來突破難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生理解神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)具有重要的作用。例如：關(guān)于興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)，正確的是（? ）

A.電傳導(dǎo)和化學(xué)傳導(dǎo)? B.膜上電位的迅速變化

C.類似電線中的電流傳導(dǎo) D.化學(xué)物質(zhì)的傳遞

解析：膜上電位的迅速變化：具體的當(dāng)某一部位受到刺激以后，細(xì)胞膜內(nèi)外電位變化：膜外由正→負(fù)，膜內(nèi)由負(fù)→正，故選B。

三、生物學(xué)教學(xué)與化學(xué)的融合與滲透

在理科教學(xué)中，常有生化不分家之說。其實(shí)，一點(diǎn)也不假，在生物學(xué)教學(xué)過程中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多生物學(xué)知識(shí)需要化學(xué)知識(shí)的有力支持。如高中生物學(xué)模塊一《分子與細(xì)胞》，在學(xué)習(xí)“蛋白質(zhì)——生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者”時(shí)，由于學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的相關(guān)知識(shí)比較欠缺，所以學(xué)習(xí)起來難度非常大。對(duì)于組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式及特點(diǎn)總是理解不透徹。在教學(xué)過程中，我首先運(yùn)用多媒體演示學(xué)生已經(jīng)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(jié)構(gòu)式，然后再將甲烷結(jié)構(gòu)式中的2個(gè)氫原子分別用氨基（-NH2）和羧基（-COOH）取代，便得到最簡(jiǎn)單的氨基酸——甘氨酸，這樣學(xué)生便初步掌握了組成蛋白質(zhì)的氨基酸的結(jié)構(gòu)通式，再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過小組討論，教師適時(shí)點(diǎn)撥，共同歸納總結(jié)出氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并巧用口訣來記憶，即“一個(gè)中心（中心碳原子）、三個(gè)代表（一個(gè)氨基、一個(gè)羧基、一個(gè)游離的氫原子）和一個(gè)小鬼（R基）”。通過形象的比喻，學(xué)生便能很輕松地理解氨基酸的結(jié)構(gòu)通式及特點(diǎn)。

根據(jù)新課標(biāo)的要求，我們生物教師在教學(xué)過程中，在加強(qiáng)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)的同時(shí)，應(yīng)有意識(shí)地滲透數(shù)理化知識(shí)，利用數(shù)理化與生物學(xué)之間的相互聯(lián)系解釋生物學(xué)原理，還原生命科學(xué)的真面目，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊麗萍.化學(xué)知識(shí)在生物學(xué)科中的滲透[A].中國化學(xué)會(huì)關(guān)注中國西部地區(qū)中學(xué)化學(xué)教學(xué)發(fā)展論壇論文集[C]，2007.

[2]王曦.基于核心素養(yǎng)的課程融合：挑戰(zhàn)與方式[J].西北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（4）.

[3]張浩.高中生物學(xué)中數(shù)學(xué)模型的研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2013.

編輯 謝尾合