运用数理化知识解决高中生物学中的疑难问题例析

陈燕飞

摘 要：通过列举论述了数理化知识在高中生物学中的应用，让学生更好更深地理解生物学知识，帮助学生更快更准地解决高中生物学习过程中的一些难题，从而提高学生跨学科知识迁移及运用能力。

关键词：数理化知识；高中生物；疑难问题

随着社会的发展，各学科之间的渗透越来越强，在高中生物教学中往往会碰到一些题目，仅用生物学知识是无法解决的，必须用其他学科知识才能解决。所以在生物教学过程中通过跨学科迁移教学——与数学、物理、化学等学科的一些基本原理、规律和方法相结合，引导学生把这些基本原理、规律和方法运用在生物学科中，这样能促进学生对生物学科知识的理解和掌握，从而提升生物学科能力和成绩。

一、运用数学知识解决高中生物学疑难问题

例1.番茄是二倍体植株，有一种番茄，其第6号染色体有三条（如下图1所示），称为三体番茄。现有一番茄植株，其6号染色体上的基因是Ddd，则该个体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：减数分裂时，3条6号染色体中任意2条随机配对，另1条不能配对，然后配对的2条染色体正常分离，不能配对的另l条随机地移向细胞任意一极，配子中得到6号染色体中的1条或2条，也就是得到3个基因中的1个或2个，所以配子的基因型是D、dd、Dd、d。配子比例的推断可采用数学的排列组合方法，得到D的取法只有一种，得到dd取法也只有一种，得到Dd或dd的取法有两种，所以配子中得到D、dd、Dd、d的概率是1∶1∶2∶2.

答案：B

此题考查减数分裂过程中同源染色体的行为，学生能很快地推导出配子的基因型，但推导不出配子的比例，而如果用数学的排列组合知识来解决则能很快地得出正确的比例。

巩固练习：马铃薯是同源四倍体，某马铃薯基因型AAaa，该马铃薯减数分裂可产生配子的基因型及比例分别是（ ）

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、运用物理学知识解决高中生物学疑难问题

例2.神经冲动的传导在神经元内以动作电位的形式传导，如图2所示，将连接灵敏电流表的导线两端置于某神经纤维的外表面或内部，能正确显示神经纤维兴奋部位膜电位的是（ ）

解析：电流表的“0”刻度在电流表的中央时，电流正极进指针偏向正极，电流负极进指针偏向负极。也就是说，电流从哪极流入，就往哪个方向偏。此题已经绘出了电流表正负极的连接方式是正极连接膜内，负极连接膜外，兴奋部位的膜电位为外负内正（动作电位），电流从正极流入表内，故指针向右偏。

答案：D

此题主要考查动作电位，以及电流方向和电流表指针偏转方向的关系。测量神经纤维上的电位变化必须要用电流表，而电流表是物理中一个常用的仪器，如果掌握了电流表的构造和使用方法，必定能顺利地解答这类题。

巩固练习：神经细胞在静息时具有静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。A、B、C、D均为测量神经纤维静息电位示意图，正确的是（ ）

答案：AC

警示：此题图中并没有表示出电流表正负极的连接方式，接线柱情况正好相反，正极接负接线柱，负极接正接线柱，所以电流的流向和偏向相同。上述两道题中，电流表的指针偏转方向不同，是因为它们的正负极连接方式不同，因而并不矛盾。

三、运用化学知识解决高中生物学疑难问题

例3.下列哪些是还原糖（ ）

A.蔗糖 B.淀粉 C.果糖 D.葡萄糖

解析：在糖类中，分子中含有游离醛基的糖都具有還原性。葡萄糖分子中含有游离醛基，乳糖和麦芽糖分子中含有游离的醛基，故它们都是还原糖。果糖是酮糖，无醛基，但属于还原性糖，实验证明果糖和银氨溶液及新制氢氧化铜浊液的反应现象与葡萄糖完全一致。在碱性条件下果糖分子发生了异构化反应，得到D-葡萄糖、烯醇中间体和D-甘露糖，其中含有醛基的是D-葡萄糖、D-甘露糖，所以果糖和银氨溶液及新制氢氧化铜浊液发生银镜反应和生成氧化亚铜沉淀的是D-葡萄糖、D-甘露糖，而不是果糖。所以果糖本身没有还原性，而是在碱性条件下发生了异构化，生成的产物具有还原性。

答案：CD

关于果糖的还原性问题，每年都有学生来跟我说，“化学老师说果糖没有还原性，可生物老师说果糖有还原性，这到底是怎么回事呢？”解决这个问题，首先要理解什么是还原糖，然后结合果糖的银镜反应实验及实验分析，得出结论，生物老师和化学老师说的都没错。

社会的发展越来越需要复合型人才，对学生、对教师提出了更高的要求，在教学中不仅要培养学生运用数理化知识解决生物学问题的能力，同时教师自身也要与时俱进，多吸收其他学科

知识。

参考文献：

[1]李富仓.有关电流表指针偏转方向问题的探讨[J].中学生物教学，2008（3）：41-42.

[2]武剑，于清江，高凤梅.果糖是否具有还原性[J].化学教学，2007（8）.