黃永東

摘 要：學生若想學好生物學科，就要學會用理性的思維來分析問題。生物學的知識點大多需要從客觀的角度深入理解，如果按照感性的思維定式進行思考，學生很容易陷入學習的誤區。基于學科交叉的研究理論，初中生物教師可以另辟蹊徑，通過其他學科的思想促進學生理性思維的成長。本文列舉建模、函數、統計、轉化、分解、辯證等多種數學思想，分析這些思想與初中生物學科知識點的關聯點，為發展學生的理性思維提供有力的參考幫助。

關鍵詞：數學思想;初中生物;理性思維

中圖分類號：G63 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2022）01-0122-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.01.059

所謂理性思維，是指人們通過理智來決定行為、運用邏輯推理來對某種事物或問題進行準確的判斷。當前，我國生物學科的課程標準點明了學生發展理性思維的重點，即將質疑、實證、邏輯三大要素作為學生辯論、思考的準繩。換言之，學生需要掌握嚴謹的事實依據，使用科學、清晰的邏輯思維來解決生物問題、規范學習行為、提高認知水平，這種觀念與數學思想不謀而合。數學思想是人們基于事物的本質和規律，從數學的角度進行總結，強化自身的理論認識。由此可見，在生物理性思維的培養方面，數學思想可以起到良好的助推作用。

一、通過數學思想促進初中生物學理性思維發展的教學原則

1.循序漸進。數學與生物屬于兩種不同的學科，學生不經歷適當的學習鋪墊，很難從數學思想中尋找到培養“生物理性思維”的切入點。生物教師想要順其自然地完成學科交叉教育的目標，不能開門見山地直指重點，而是要考慮學生的實際學情，先從共同處比較多的知識點入手，由淺至深地逐步完成理性思維的強化[1]。比方說，統計是比較容易直觀理解的數學思想，教師在講解“生物的多樣性”時，通過數學統計思想的整理，知識點就能以簡潔易懂的形式展現在學生面前。以此作為基礎，學生在接觸其他數學思想時，就能充分體會理性思維的內涵。

2.相互滲透。借助數學思想發展學生的生物理性思維，并不只是將兩門學科單純地“做加法”。而是要將理論和實踐結合到一起，完成相互滲透的學習成效。對此，生物教師可以與數學教師建立教學合作關系，從對方的教學模式中總結經驗，嘗試降低數學思想應用到生物課堂中的違和感。同時，積極關注點評環節，將其作為教學指引，提示學生應當如何通過數學思想來理性地看待生物問題。

3.情境刺激。無論數學學科還是生物學科，其教學目標都是為了提高學生的學以致用能力，通過學習實踐提高學科交叉教育的成效，讓數學思想的教學能力自然、深刻地推動初中生生物理性思維的發展。對此，教師可以通過創設情境教學法，刺激學生的視聽感官，加強學生的學習感悟。比方說，教師在對學生講解動物的運動與行為時，可以先通過視頻播放狐貍捕食兔子的視頻，然后用辯證數學思維的角度分析這個視頻中如果沒有狐貍這種動物會造成什么樣的后果。之后，教師可以為學生播放關于澳大利亞兔子泛濫成災的紀錄片，讓學生了解到兔子無限制繁衍對當地的自然環境造成的嚴重破壞。通過這種方式，學生能夠從理性的角度了解到動物的行為無論是否兇猛，都有其存在的道理，我們需要客觀地認識它們，而不是惡意地加以干預。

4.系統歸類。在通過數學思想啟發學生的生物理性思維之前，教師需要了解到哪些生物知識能與數學思想產生關聯，能挖掘出生物理性思維的培養價值。對此，教師可以參考往年各大省市會考、中考的生物習題，對其進行匯總，來為接下來的教學工作打好基礎。按照2011年版本的《初中生物課程標準》，生物學的知識點可以分為科學探究、生物與環境、動物的運動和行為、生物的多樣性、健康的生活等十個學習主題[2]。綜合以前的考試內容，這十個主題均能找到對應的數學思想，比如“科學探究——轉化思想”“生物的生殖發育與遺傳——辯證思想”“動物的運動與行為——建模思想”等等。由此，教師先提前做好規劃，隨后有條不紊地進行教學設計，這樣才能為學生的理性思維營造良好的成長環境。

二、通過數學思想促進初中生物學理性思維發展的教學途徑

1.函數數學思想的教學滲透。關于數學函數思想，其主要特征為變量觀點，認為某個條件的因變量會根據自變量的改變而發生相應的變動。在初中生物學科的對照實驗中，常常應用這個數學思想進行實驗設計[3]。以“蒸騰作用”的教學為例，學習這堂實驗課是為了從植物葉片氣孔的數目與對應的分布情況，來分析植物結構與功能之間的關系。比如，教師選擇兩個相同的錐形瓶，在里面裝入同量的清水，水面上用油覆蓋，防止水汽蒸發。同時，將兩株用塑料袋包裹的枝條插入清水，一株葉片少，一株葉片多。過一段時間之后，查看兩個塑料袋上水珠的含量。由此，可以讓學生直觀地了解到葉片多少（自變量）對于蒸騰水量（因變量）起到的影響，將函數數學思想合理地利用，有效指導學生學會從整體的角度理性觀察植物的生活方式。

2.建模數學思想的教學滲透。對于學生而言，建模數學思想是生物學習的一個難點，而建模思想可以直觀地體現理性思維。以“細胞通過分裂而增殖”的教學為例，在分析細胞的體積為何要以微小的狀態存在時，根據教材的分析可知細胞體積小，表面積就會相對變大，可以更好地保證營養物質的傳播、交換、輸送。想要讓學生從理性的角度證明這個結論，可以通過建模數學思想加以滲透。比如，教師可以讓學生將細胞看成正方體，分別假設正方體的邊長為“1、2、3、4”，并計算出對應的表面積和體積，將二者作比。學生不難發現，正方體的邊長越大，表面積除以體積的比值就越小。換言之，按照正常規律，細胞表面積增長的變量跟不上體積增長的程度，這會導致生物細胞在傳播營養物質時會愈加吃力，不利于生物的成長發展。從這個角度進行分析學習，學生對于理性思維的認識會進一步提升。

3.統計數學思想的教學滲透。統計屬于歸納整理的一種學習方式，也是數學思想的代表。在生物學科，有許多知識點與統計思想關聯密切，可以讓學生從整體角度分析生物數據，得出更為理性、客觀的結論[4]。以“人體自我調節”的教學為例，在講解“反射”時，由于這個知識點關系到人類的神經系統，相對比較抽象，教師可以讓學生參與到“拍肩膀活動”當中，統計學生的反應時間。首先讓學生站成一排，由最后一人開始。當學生感覺到自己的肩膀被拍時，迅速拍向前面人的肩膀，記錄整個拍肩膀活動的總時間。這個活動一共要重復十次。當教師將統計的時間數據展示在學生面前時，學生會直觀地發現當活動不斷重復時整個活動持續的時間明顯縮短。由此，從統計的實驗數據進行科學性的分析，有助于學生用良好的理性思維來理解生物知識點。

4.轉化數學思想的教學滲透。針對某些不易理解的生物問題，應用轉化數學思想，將復雜的知識點轉變為通俗易懂的分析條件，對培養學生的生物理性思維大有裨益。比方說數形結合，可以用坐標系繪制圖像曲線，直觀地剖析某種生物物質的變化規律。以“人的生殖與發育”的教學為例，對于本堂課的知識點，青春期發育是其中的教學重點。學生對于青春期大多停留在感性的認知層面，關于其發育特點大多認識不足。如果將人體各個部分的成長數據繪制成曲線圖形，學生就能從科學的角度分析青春期發育的特征。

5.分解數學思想的教學滲透。如果某個生物問題太過繁雜，不能直接明了地找出解決答案，教師就可以退而求其次，用分解數學思想來將原來的問題分離成多個子問題，將所有子問題的答案進行整合。比方說，在教學“動物的主要類群”時，針對節肢動物中“昆蟲”這一種類的講解，教師可以組織學生觀察蝗蟲、蜻蜓、蝴蝶、蚊蠅等標本，重點關注這些代表性昆蟲的特點，總結不同昆蟲外貌特征有哪些相同的地方，將觀察的結果記錄下來，組合成最后的結論。由此，先分類討論，再詳細總結，學生就能從理性的視角更好地認識昆蟲之間的共性。

6.辯證數學思想的教學滲透。關于辯證數學思想，必須要依托于推理的基礎。學生在分析生物問題時，可以基于條件推測結論，也可以從最終的結果反推原因。比如以下例題：已知多指病屬于顯性遺傳病，白化病屬于隱性遺傳病。與兩種病關聯的基因位于常染色體，且保證獨立遺傳。假如某父親患有多指病，母親為正常人，他們第一個孩子手指正常但患有白化病，試問第二個孩子完全正常的概率。根據辯證思想，學生要根據題干條件推斷父母二人的基因型，再將子代每一種可能出現的基因型全部列舉出來，剔除掉不符合要求的項目，得出最后的結論。由此，運用辯證數學思想進行判斷，可以讓學生以更為縝密、理性的思維方式分析問題條件。

三、結語

時至今日，從數學思想的角度推動初中生生物學理性思維的成長發展，其相關研究還處于摸索階段。生物學科需要結合數學思想和生物知識的內涵來進行深入探索，通過教學實踐來挖掘其中的操作可能性。雖然生物與數學兩門學科在許多角度上存在共通性，但想要通過多種數學思想觸類旁通地激發學生的生物理性思維，還需要遵循循序漸進、相互滲透、情境刺激、系統歸類的教學原則。本文以北師大教材為基礎，從建模、函數、統計、轉化、分解、辯證等數學思想進行論述，推動學科交叉的教育內化效果，實現跨學科的深度融合，有效培養學生的生物核心素養。

參考文獻：

[1] 翟盼.淺析理性思維在初中生物學教學中的滲透[J].農家參謀，2020（11）：243.

[2] 沈琳琳.在學生物智慧課堂中發展學生理性思維——“綠色植物在生物圈中的作用”案例分析[J].考試周刊，2020（32）：117.

[3] 廖明芳.初中生物教學中對學生理性思維的培養分析[J].考試周刊，2020（32）：111.

[4] 奚紅.在初中生物學概念教學中發展理性思維探討[J].文理導航（中旬），2018（10）：73.