基于数学思想培养高中生物学习的理性思维

摘 要：高中生物教学中，我们可以借助于高中数学教学中的函数与方程思想、数形结合思想、特殊与一般思想等来培养高中生物教学中学生的理性思维，从而提高学生解决各种情境性问题的能力。

关键词：数学思想；高中生物；理性思维

当前高中生物教学，需要学生能用科学的观点、知识、思路和方法，面对或解释现实生活中具体问题。我认为“理性思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物，解决实际问题的思维习惯和能力（这里的实际问题在高考中多体现为各种情境性问题），而科学的思维方法运用了数学思想。

下面我谈谈数学思想在生物教学中的应用：

一、 函数与方程思想在高中生物教学中应用

1. 在高中数学中：（1）函数思想是对函数内容在更高层次上的抽象，概括与提炼，在研究方程、不等式、数列、解析几何等其他内容时，起着重要作用。（2）方程思想是解决各类计算问题的基本思想，是运算能力的基础。

2. 在高中生物教学中，运用函数思想可很好地解释一些生物学原理，或者有助于一些生物学问题的解决。比如在讲解细胞呼吸时，有氧呼吸用

y1=f1（x）表示，无氧呼吸用y2=f2（x），细胞呼吸用y=f（x）=f1（x）+f2（x）表示，x代表O2浓度（用占空气的百分比表示）。很显然，在定义域[0，1]上，y1=f1（x）是增函数，y2=f2（x）是减函数，y=f（x）=f1（x）+f2（x）为上述两函数之和。则很好理解氧气促进有氧呼吸，抑制无氧呼吸，细胞呼吸最弱时应为一个比较低的氧气浓度（绝非氧气浓度为零时）。

这种函数和方程思想还可以应用于细胞增殖、DNA復制、PCR技术、种群增长曲线等知识点的理解和应用。

二、 数形结合思想在高中生物教学中应用

1. 高中数学中数形结合思想：

（1）数学研究的对象是数量关系和空间形式，即数与形两个方面。

（2）在一维空间，实数与数轴上的点建立一一对应关系，在二维空间，实数对与坐标平面上的点建立一一对应关系。

2. 在高中生物教学中，借用数形结合思想可使高中生物学的微观和抽象问题直观化，使问题易于解决。在解决实际问题时，应先实现由已知信息到形的转化，再借助模型指导问题的解决。比如：

（1）细胞周期概念，用数轴表示，可明确显示：细胞周期中先有间期（OA），后有分裂期（AB）；间期长，分裂期短等重要信息。此外细胞周期还可以用圆或扇形图表示。

（2）关于影响光合作用的因素，影响细胞呼吸的因素，不同浓度的生长素对植物根茎叶的生长影响，以及温度等对酶活性的影响均可以用二维的坐标图来表示，学生可很直观理解相应知识点。

（3）关于光合作用、细胞呼吸、细胞增殖、DNA结构、遗传分析、生态系统中的能量流动等重要知识点还可以用模型图来表示，能有效促进学生对相应知识点的理解，并提高学生对实际问题的解决能力。在生物高考试题中会出现大量模式图，因此学生在平时学习过程中更应加强对生物学基本概念、基本原理、基本过程和相关模型的联系和理解。

三、 特殊与一般思想在高中生物教学中的应用

该思想主要应用于生物学结论的形成，选取合适的特定实验材料，采用一定的方法有时会得到相应的生物学结论。此思想和我们在生物学理性思维中提到的归纳与演绎有相通之处。人们对事物的认识往往从个别开始，然后扩展到一般，再从一般进一步认识个别。

我们在向学生讲授遗传规律时就可以利用这一思想进行讲解，比如在讲伴X染色体隐性遗传时，如下图2，可以看出女性色盲的父亲和其儿子必为色盲患者，且色盲性状为交叉遗传和隔代遗传，色盲为伴X染色体隐性遗传，则可以得出X染色体隐形遗传（患者）具有这样的特点：女性患者的父亲和其儿子必为患者，且患者性状具有交叉遗传和隔代遗传现象。当发现这样的规律后，就可以指导学生利用此规律分析遗传图谱中隐形性状为常染色体遗传还是伴性遗传。

以上是本人对高中生物教学中的数学解释和应用的一些粗浅认识，主要从高中数学中的函数与方程思想、数形结合思想、特殊与一般思想出发来探讨高中生物教学，希望能从生物学方面促进学生理性思维能力的提升，从而提高学生解决生物学方面实际问题（包含高考中的各种情境性问题）的能力。

参考文献：

[1]林崇德.21世纪学生发展核心素养研究[M].北京师范大学出版社，2016.3.

[2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.普通高中课程标准修订组[S].普通高中生物学课程标准（征求意见稿）.

[3]苏洋.数学思想方法在高中数学教学中的应用.

作者简介：周康，江苏省徐州市，徐州经济技术开发区高级中学。