基于數學思想培養高中生物學習的理性思維

摘 要：高中生物教學中，我們可以借助于高中數學教學中的函數與方程思想、數形結合思想、特殊與一般思想等來培養高中生物教學中學生的理性思維，從而提高學生解決各種情境性問題的能力。

關鍵詞：數學思想；高中生物；理性思維

當前高中生物教學，需要學生能用科學的觀點、知識、思路和方法，面對或解釋現實生活中具體問題。我認為“理性思維”是指尊重事實和證據，崇尚嚴謹和務實的求知態度，運用科學的思維方法認識事物，解決實際問題的思維習慣和能力（這里的實際問題在高考中多體現為各種情境性問題），而科學的思維方法運用了數學思想。

下面我談談數學思想在生物教學中的應用：

一、 函數與方程思想在高中生物教學中應用

1. 在高中數學中：（1）函數思想是對函數內容在更高層次上的抽象，概括與提煉，在研究方程、不等式、數列、解析幾何等其他內容時，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，是運算能力的基礎。

2. 在高中生物教學中，運用函數思想可很好地解釋一些生物學原理，或者有助于一些生物學問題的解決。比如在講解細胞呼吸時，有氧呼吸用

y1=f1（x）表示，無氧呼吸用y2=f2（x），細胞呼吸用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，y2=f2（x）是減函數，y=f（x）=f1（x）+f2（x）為上述兩函數之和。則很好理解氧氣促進有氧呼吸，抑制無氧呼吸，細胞呼吸最弱時應為一個比較低的氧氣濃度（絕非氧氣濃度為零時）。

這種函數和方程思想還可以應用于細胞增殖、DNA復制、PCR技術、種群增長曲線等知識點的理解和應用。

二、 數形結合思想在高中生物教學中應用

1. 高中數學中數形結合思想：

（1）數學研究的對象是數量關系和空間形式，即數與形兩個方面。

（2）在一維空間，實數與數軸上的點建立一一對應關系，在二維空間，實數對與坐標平面上的點建立一一對應關系。

2. 在高中生物教學中，借用數形結合思想可使高中生物學的微觀和抽象問題直觀化，使問題易于解決。在解決實際問題時，應先實現由已知信息到形的轉化，再借助模型指導問題的解決。比如：

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

（2）關于影響光合作用的因素，影響細胞呼吸的因素，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圖來表示，學生可很直觀理解相應知識點。

（3）關于光合作用、細胞呼吸、細胞增殖、DNA結構、遺傳分析、生態系統中的能量流動等重要知識點還可以用模型圖來表示，能有效促進學生對相應知識點的理解，并提高學生對實際問題的解決能力。在生物高考試題中會出現大量模式圖，因此學生在平時學習過程中更應加強對生物學基本概念、基本原理、基本過程和相關模型的聯系和理解。

三、 特殊與一般思想在高中生物教學中的應用

該思想主要應用于生物學結論的形成，選取合適的特定實驗材料，采用一定的方法有時會得到相應的生物學結論。此思想和我們在生物學理性思維中提到的歸納與演繹有相通之處。人們對事物的認識往往從個別開始，然后擴展到一般，再從一般進一步認識個別。

我們在向學生講授遺傳規律時就可以利用這一思想進行講解，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：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象。當發現這樣的規律后，就可以指導學生利用此規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中的數學解釋和應用的一些粗淺認識，主要從高中數學中的函數與方程思想、數形結合思想、特殊與一般思想出發來探討高中生物教學，希望能從生物學方面促進學生理性思維能力的提升，從而提高學生解決生物學方面實際問題（包含高考中的各種情境性問題）的能力。

參考文獻：

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[2]教育部基礎教育課程教材專家工作委員會.普通高中課程標準修訂組[S].普通高中生物學課程標準（征求意見稿）.

[3]蘇洋.數學思想方法在高中數學教學中的應用.

作者簡介：周康，江蘇省徐州市，徐州經濟技術開發區高級中學。