数学方法在高中生物学习中的应用研究

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  摘要:针对数学方法在高中生物学习中应用的价值加以分析,突出表现在加深概念理解能力,逐步形成化学思维等方面,且提出数学方法在高中生物学习中的应用对策,以期能够不断提升生物学习的质量,增强自身的生物问题解答能力。
  关键词:数学方法;高中生物学习;生物
  数学作为自然科学中的重要内容,其思想能够融入到各类自然学科中。数学方法在高中生物中有所展现,将其融入到生物学习活动中,有助于灵活解答各类生物问题,对自身生物思维的形成与生物知识的深入学习均能够产生积极影响。文章将结合高中生物学习的实际情况加以分析,讨论数学方法的应用价值与应用对策,希望能够对相关实践研究活动带来一定借鉴价值。
  1. 数学方法在高中生物学习中应用的价值
  数学方法在高中生物学习中的应用,有助于加深概念理解能力,逐步形成化学思维,是深入学习生物知识,进一步增强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
  数学方法融入到高中生物学习中,有助于加深生物知识与生物概念的理解能力[1]。比如数学中的集合思维则可以融入到生物学习期间,更加准确的理解脱氧核苷酸、染色体之间的相互关系,也可以基于集合的思维予以表达。
  动物激素与蛋白质之间的关系,动物激素与酶之间的关系等,则可以应用交集予以表达,即为交集大小的问题。
  1.2 逐步形成化学思维
  高中生物学习期间,一些习题如果仅仅应用生物学视角加以分析,则难以发现问题的关键所在[2]。如果应用数学的思维予以分析,则可能会使问题变得更加简单、清晰。比如在高中生物知识学习期间,可以将“数形结合”的数学解题思维融入其中。在学习“细胞的生长”这一项内容中,针对于“细胞为什么难以无限增加?”这一问题,则可以应用“数形结合”的思维予以解答。
  细胞体积越大,则需要从外界所获取的营养物质也会越多。“数形结合”思维中可以构建数学模型,利用“数形”情境予以解答,进而使抽象的问题变得更加直观,以图形辅助的方式灵活分析问题。
  2. 数学方法在高中生物学习中的应用方式
  数学方法在高中生物学习中的应用,可以通過巧用数学符号,理解生物概念;使用数学坐标,构建数学模型以及数学反证求解,解答遗传问题等方式,使生物学习更加有趣,形成一定的数学学习兴趣。
  2.1 巧用数学符号,理解生物概念
  生物知识学习期间,可以应用数学符号解答生物知识之间的联系,且可以直观体会到各个概念之间的普遍关系,是生物知识学习的有效方式[3]。巧用数学符号能够增强自身的生物知识理解能力,且能够加深生物知识的记忆效果。
  比如在实施血液与血浆区分研究中,则可以应用等式将其关系进行对比分析。血浆+血细胞=血液,血浆-纤维蛋白原=血清。通过这种方式使生物知识之间的联系更加清晰、简单。生物学习期间还可以借助各类等式表达生物知识,例如生态系统=生物群落+无机环境,1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子=8 条脱氧核苷酸链等等。数学符号丰富多样,能够直观展现生物知识之间的普遍联系,且使高中生物知识学习活动更加灵活,便于自身生物知识的记忆,也能够使高中生物学习活动更加有趣。
  2.2 使用数学坐标,构建数学模型
  数学学习期间坐标图像为常见的数学问题解答方式,将其融入到生物学习活动中,能够对生物知识进行简单概括与深化总结,也能够使数学问题更加简单、直观[4]。
  比如在学习有丝分裂、减数分裂期间染色体、DNA、染色单体的数量,每条染色体中DNA数量变化特征等,则可以应用坐标的方式进行分析,构建数学模型,直观了解生物问题。再如分析竞争、寄生及共生等相关问题期间,也可以通过数量坐标图构建的方式予以解答。
  光合作用的时间、氧气与浓度之间的相关关系,为高中生物知识中的常见问题与重点,可以通过构建数学坐标的方式,明确光照时间、氧气以及温度之间的相关关系,光照时间较长,则其光合作用效果也会越为理想,期间氧气与温度也是影响光合作用的重要因素。
  2.3 数学反证求解,解答遗传问题
  遗传学习题中对显性性状、常见染色体遗传等问题的研究中,多存在着诸多问题,实际的学习效果不佳。比如豌豆的紫花与白花是由一对等位基因控制,现有两组豌豆杂交结果如下:(1)紫花×白花→107紫花:101白花;(2)紫花×紫花→164 紫花:52白花。问题分析的过程中,需要先将白花假设为显性性状,紫花假设为隐性性状,基于第二组能够推算得知紫花与紫花杂交,而后得到紫花,不存在白花。故而题目存在一定的矛盾问题,得出紫花为显性性状,白花为隐性性状。
  生物问题的解答中可以应用数学的反证思维,基于答案明确问题发展过程,使生物知识的解答活动变得更加简单、思维清晰。再如学习遗传系谱图中的遗传方式期间,则可以基于“无中生有是隐性,隐性遗传看女病,女患者的父亲和儿子正常一定是常染色体隐性”这句话予以判断。巧借反证法实施问题分析,在假设X染色体隐性遗传的情况下,能够得出相关的染色体隐性与显性特征。将问题与答案相互融合,潜移默化中形成生物思维。
  结束语:
  利用数学方法处理高中生物问题,是简化问题,灵活获取数据的有效方式,也是科学学习高中生物知识的重要途径。高中生物学习活动中,需要灵活应用各类数学方法解答生物难题,将巧用数学符号,理解生物概念;使用数学坐标,构建数学模型以及数学反证求解,解答遗传问题等方式巧妙与生物学习活动相互融合,感受全新的生物学习体验。
  参考文献:
  [1]谭永平.从发展核心素养的视角探讨高中生物必修内容的变革[J].课程.教材.教法,2016,36(07):62-68.
  [2]王开华,王爱伟,李俊伟,李焰焰.高中生物教学模式创新研究——导学案的设计和使用[J].教育教学论坛,2014, (04):272-273.
  [3]王萍.高中生物核心概念认知的教学策略——以必修3“稳态与环境”模块为例[J].北京教育学院学报(自然科学版),2012,7(03):34-37.
  [4]庄业花.注重高中生物高效教学探索生物教学新模式[J].读与写(教育教学刊),2012,9(09):148.
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