運用數理化知識解決高中生物學中的疑難問題例析

陳燕飛

摘 要：通過列舉論述了數理化知識在高中生物學中的應用，讓學生更好更深地理解生物學知識，幫助學生更快更準地解決高中生物學習過程中的一些難題，從而提高學生跨學科知識遷移及運用能力。

關鍵詞：數理化知識；高中生物；疑難問題

隨著社會的發展，各學科之間的滲透越來越強，在高中生物教學中往往會碰到一些題目，僅用生物學知識是無法解決的，必須用其他學科知識才能解決。所以在生物教學過程中通過跨學科遷移教學——與數學、物理、化學等學科的一些基本原理、規律和方法相結合，引導學生把這些基本原理、規律和方法運用在生物學科中，這樣能促進學生對生物學科知識的理解和掌握，從而提升生物學科能力和成績。

一、運用數學知識解決高中生物學疑難問題

例1.番茄是二倍體植株，有一種番茄，其第6號染色體有三條（如下圖1所示），稱為三體番茄。現有一番茄植株，其6號染色體上的基因是Ddd，則該個體形成配子的基因型及比例是（ ）

A.D∶dd=1∶2 B.D∶dd∶Dd∶d=1∶1∶2∶2

C.D∶dd∶Dd∶d=1∶1∶1∶1 D.D∶dd∶Dd∶d=1∶1∶2∶1

解析：減數分裂時，3條6號染色體中任意2條隨機配對，另1條不能配對，然后配對的2條染色體正常分離，不能配對的另l條隨機地移向細胞任意一極，配子中得到6號染色體中的1條或2條，也就是得到3個基因中的1個或2個，所以配子的基因型是D、dd、Dd、d。配子比例的推斷可采用數學的排列組合方法，得到D的取法只有一種，得到dd取法也只有一種，得到Dd或dd的取法有兩種，所以配子中得到D、dd、Dd、d的概率是1∶1∶2∶2.

答案：B

此題考查減數分裂過程中同源染色體的行為，學生能很快地推導出配子的基因型，但推導不出配子的比例，而如果用數學的排列組合知識來解決則能很快地得出正確的比例。

鞏固練習：馬鈴薯是同源四倍體，某馬鈴薯基因型AAaa，該馬鈴薯減數分裂可產生配子的基因型及比例分別是（ ）

A.AA∶aa=1∶1 B.AA∶aa∶Aa=1∶1∶2

C.AA∶aa∶Aa=1∶1∶4 D.AA∶aa∶Aa=1∶1∶1

答案：C

二、運用物理學知識解決高中生物學疑難問題

例2.神經沖動的傳導在神經元內以動作電位的形式傳導，如圖2所示，將連接靈敏電流表的導線兩端置于某神經纖維的外表面或內部，能正確顯示神經纖維興奮部位膜電位的是（ ）

解析：電流表的“0”刻度在電流表的中央時，電流正極進指針偏向正極，電流負極進指針偏向負極。也就是說，電流從哪極流入，就往哪個方向偏。此題已經繪出了電流表正負極的連接方式是正極連接膜內，負極連接膜外，興奮部位的膜電位為外負內正（動作電位），電流從正極流入表內，故指針向右偏。

答案：D

此題主要考查動作電位，以及電流方向和電流表指針偏轉方向的關系。測量神經纖維上的電位變化必須要用電流表，而電流表是物理中一個常用的儀器，如果掌握了電流表的構造和使用方法，必定能順利地解答這類題。

鞏固練習：神經細胞在靜息時具有靜息電位，受到適宜刺激時可迅速產生能傳導的動作電位，這兩種電位可通過儀器測量。A、B、C、D均為測量神經纖維靜息電位示意圖，正確的是（ ）

答案：AC

警示：此題圖中并沒有表示出電流表正負極的連接方式，接線柱情況正好相反，正極接負接線柱，負極接正接線柱，所以電流的流向和偏向相同。上述兩道題中，電流表的指針偏轉方向不同，是因為它們的正負極連接方式不同，因而并不矛盾。

三、運用化學知識解決高中生物學疑難問題

例3.下列哪些是還原糖（ ）

A.蔗糖 B.淀粉 C.果糖 D.葡萄糖

解析：在糖類中，分子中含有游離醛基的糖都具有還原性。葡萄糖分子中含有游離醛基，乳糖和麥芽糖分子中含有游離的醛基，故它們都是還原糖。果糖是酮糖，無醛基，但屬于還原性糖，實驗證明果糖和銀氨溶液及新制氫氧化銅濁液的反應現象與葡萄糖完全一致。在堿性條件下果糖分子發生了異構化反應，得到D-葡萄糖、烯醇中間體和D-甘露糖，其中含有醛基的是D-葡萄糖、D-甘露糖，所以果糖和銀氨溶液及新制氫氧化銅濁液發生銀鏡反應和生成氧化亞銅沉淀的是D-葡萄糖、D-甘露糖，而不是果糖。所以果糖本身沒有還原性，而是在堿性條件下發生了異構化，生成的產物具有還原性。

答案：CD

關于果糖的還原性問題，每年都有學生來跟我說，“化學老師說果糖沒有還原性，可生物老師說果糖有還原性，這到底是怎么回事呢？”解決這個問題，首先要理解什么是還原糖，然后結合果糖的銀鏡反應實驗及實驗分析，得出結論，生物老師和化學老師說的都沒錯。

社會的發展越來越需要復合型人才，對學生、對教師提出了更高的要求，在教學中不僅要培養學生運用數理化知識解決生物學問題的能力，同時教師自身也要與時俱進，多吸收其他學科

知識。

參考文獻：

[1]李富倉.有關電流表指針偏轉方向問題的探討[J].中學生物教學，2008（3）：41-42.

[2]武劍，于清江，高鳳梅.果糖是否具有還原性[J].化學教學，2007（8）.