運(yùn)用數(shù)理化知識解決高中生物學(xué)中的疑難問題例析

陳燕飛

摘 要：通過列舉論述了數(shù)理化知識在高中生物學(xué)中的應(yīng)用，讓學(xué)生更好更深地理解生物學(xué)知識，幫助學(xué)生更快更準(zhǔn)地解決高中生物學(xué)習(xí)過程中的一些難題，從而提高學(xué)生跨學(xué)科知識遷移及運(yùn)用能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)理化知識；高中生物；疑難問題

隨著社會的發(fā)展，各學(xué)科之間的滲透越來越強(qiáng)，在高中生物教學(xué)中往往會碰到一些題目，僅用生物學(xué)知識是無法解決的，必須用其他學(xué)科知識才能解決。所以在生物教學(xué)過程中通過跨學(xué)科遷移教學(xué)——與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科的一些基本原理、規(guī)律和方法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生把這些基本原理、規(guī)律和方法運(yùn)用在生物學(xué)科中，這樣能促進(jìn)學(xué)生對生物學(xué)科知識的理解和掌握，從而提升生物學(xué)科能力和成績。

一、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決高中生物學(xué)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?，F(xiàn)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(shù)分裂時，3條6號染色體中任意2條隨機(jī)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(jī)地移向細(xì)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(shù)學(xué)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(shù)分裂過程中同源染色體的行為，學(xué)生能很快地推導(dǎo)出配子的基因型，但推導(dǎo)不出配子的比例，而如果用數(shù)學(xué)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(xí)：馬鈴薯是同源四倍體，某馬鈴薯基因型AAaa，該馬鈴薯減數(shù)分裂可產(chǎn)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(yùn)用物理學(xué)知識解決高中生物學(xué)疑難問題

例2.神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)在神經(jīng)元內(nèi)以動作電位的形式傳導(dǎo)，如圖2所示，將連接靈敏電流表的導(dǎo)線兩端置于某神經(jīng)纖維的外表面或內(nèi)部，能正確顯示神經(jīng)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(jìn)指針偏向正極，電流負(fù)極進(jìn)指針偏向負(fù)極。也就是說，電流從哪極流入，就往哪個方向偏。此題已經(jīng)繪出了電流表正負(fù)極的連接方式是正極連接膜內(nèi)，負(fù)極連接膜外，興奮部位的膜電位為外負(fù)內(nèi)正（動作電位），電流從正極流入表內(nèi)，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(zhuǎn)方向的關(guān)系。測量神經(jīng)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(gòu)造和使用方法，必定能順利地解答這類題。

鞏固練習(xí)：神經(jīng)細(xì)胞在靜息時具有靜息電位，受到適宜刺激時可迅速產(chǎn)生能傳導(dǎo)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(jīng)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(fù)極的連接方式，接線柱情況正好相反，正極接負(fù)接線柱，負(fù)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(zhuǎn)方向不同，是因?yàn)樗鼈兊恼?fù)極連接方式不同，因而并不矛盾。

三、運(yùn)用化學(xué)知識解決高中生物學(xué)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(shí)驗(yàn)證明果糖和銀氨溶液及新制氫氧化銅濁液的反應(yīng)現(xiàn)象與葡萄糖完全一致。在堿性條件下果糖分子發(fā)生了異構(gòu)化反應(yīng)，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(fā)生銀鏡反應(yīng)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(fā)生了異構(gòu)化，生成的產(chǎn)物具有還原性。

答案：CD

關(guān)于果糖的還原性問題，每年都有學(xué)生來跟我說，“化學(xué)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(jié)合果糖的銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)分析，得出結(jié)論，生物老師和化學(xué)老師說的都沒錯。

社會的發(fā)展越來越需要復(fù)合型人才，對學(xué)生、對教師提出了更高的要求，在教學(xué)中不僅要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)理化知識解決生物學(xué)問題的能力，同時教師自身也要與時俱進(jìn)，多吸收其他學(xué)科

知識。

參考文獻(xiàn)：

[1]李富倉.有關(guān)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向問題的探討[J].中學(xué)生物教學(xué)，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(xué)教學(xué)，2007（8）.