在生物计算问题的教学中培养学生的逻辑推理方法

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  在高中生物计算中,数学逻辑推理是有必要运用的方法。生物学科属于实用性较强的学科,任何生物理论都与实践有关,生物计算是对生物理论的支撑。为了让学生对生物计算充分掌握,需要学生具备数学逻辑推理能力,使学生能够运用数学知识解决生物问题。为了确保学生具备一定的逻辑推理能力,需要培养学生逻辑思维能力,对学生予以引导并灵活运用数学知识,之后有效地将生物解题方案制订出来,由此提高学生生物计算题的解题速度。
  一、应用综合法解决高中生物计算问题
  高中生物会涉及一些计算问题,需要学生采用数学逻辑推理方法解答。为了让学生掌握正确计算方法,并在解决生物问题中达到事半功倍的效果,教学中生物教师应对学生予以指导,并采用必要辅导方法,让学生认识到生物不仅是理论知识,而且需要采用数学方法予以验证,同时运用推理思维方式对生物学科中抽象的知识予以领悟。不同生物题型采用的解题方案有所不同,要提高生物计算题解题效率,就要懂得逻辑推理方法的运用。采用综合法,对计算题已知条件进行审读,并将相关生物定理、生物规律等充分利用起来,将生物体文字语言转换为符号或者图形。之后对生物计算题进行详细分析,将生物题中隐含的条件明确,捋顺解题思路,将生物解题方案制订出来。解题之前要审题,这是必经阶段,可以把握住正确解题方向,提高生物题解题速度。
  例题:细胞中的DNA分子标记为P,这个细胞进行了5次有丝分裂,计算出含有标记链数占有总数的比例,含有标记链的DNA分子数占有总数的比例。
  对该题可采用综合法解题。这道生物题主要考察的知识点是DNA复制和有丝分裂,属于综合性生物题。由于生物题中含有P,就使得生物题的解题更为复杂。采用综合法解题,可以采用三个步骤。其一,其中需要生物知识为DNA复制、有丝分裂。在对学生进行逻辑思维引导的时候,要围绕DNA复制特点进行。其二,将DNA分子的复制模式图画出来,将被标记的链在图中标示出来,使生物题中的文字语言转变为图形语言表达。其三,按照生物题数学计算规律进行计算。染色体复制了4次,后代的DNA分子即为:2=2=32(个)。标记链中含有P,含有两条链。当两条链经过复制之后就会解旋,就会进入DNA分子中。细胞染色体经过5次有丝分裂之后,所含有的标记链数占有1/32,含有标记链的DNA分子占有1/16。
  生物教学中,教师仅按照例题给出条件进行讲解是不够的,还需要对相关知识进行扩展,以培养学生灵活运用知识的能力。采用综合法,就是生物教师将高中生物题计算解题方法向学生传授,并在学生计算生物题的时候予以适当指导。学生掌握了这些计算方法,才能对每一个计算步骤都理解,并在解决生物计算题的时候获得准确的答案。
  二、应用演绎法对学生的发散思维进行培养
  发散思维是指从一个目标出发沿着各种不同途径思考,探求多种答案的思维。
  演绎法是从一般到特殊的过程,即从原理角度出发将特殊条件下的结论推出来。在演绎推理中,只要推理的前提和推理方法准确,就会得出准确结论。生物题计算中,演绎法是较为常用的。生物教学中教师要强调学生学好生物原理知识的重要性,让学生掌握生物学规律。只有具备扎实的生物理论知识基础,才能在解题中方向正确,并得出正确结论。
  比如:一个基因是由n个碱基所构成的,控制合成蛋白质是由一条多肽链组成的。氨基酸的平均相对分子质量是a,那么,蛋白质的最大相对分子质量是多少?( )
  A.a/3-18(n/3-1)
  B.a/6
  C.na/6-18(n/6-1)
  D.na-18(n-1)
  这道生物题采用演绎法,对学生综合运算能力进行考察。生物教师采用引导方式,针对例题中的相关生物知识进行解答,诸如基因控制蛋白质成的相关问题,其中包括的生物知识为遗传信息在合成过程中的流动情况,从有关生物规律出发,将DNA进行转录,其中mRNA、mRNA经过转录之后,形成蛋白质具备的特点,将基因的碱基及组成蛋白质含有的氨基酸数目推导出来,推导的结果为6:1。
  根据本题所给出的情况,参考与氨基酸脱水缩合相关的数学公式,就可以将最大的蛋白质相对分子质量计算出来。
  公式为:氨基酸数量×平均相对分子质量―脱水的数目×水的相对分子质量=n·a/6―18(n/6―1)
  从而这道题的正确答案即为D。
  在对生物计算题进行讲解的时候,生物教师可以采用“演绎法”,即计算生物题的时候,采用推理方法,保证解题大方向是正确的,在此基础上确保小前提正确;之后基于数学“集合”,要求“小前提”属于“大前提”;最后获得的结论是正确的。
  三、应用分析对生物计算题中隐含的条件进行理解
  生物题中常见的关键用语有表现为极值条件的用语,隐含某些物理量可取特殊值,挖掘隐含条件,使解题灵感顿生。
  生物计算题中除了显性条件之外,还含有隐性条件需要学生理解才能正确解题。采用分析法,就是学生对隐含条件充分理解,保证生物题计算能采用正确的方法。分析法就是所谓的“执果索因法”,也被称为“逆推证法”,就是从结论出发逆推到条件,最终将内容判定为成立的条件。这些条件包括已知的条件、公理、定理等。在解决生物计算题的时候,就要结合相关定律解题,引导学生从结论出发寻求与已知条件相吻合之处,随之从已知结论具备的结构特点出发对给出的条件进行转化,从而使用分析法解决生物问题。
  例题:小麦分为高秆(T)和矮秆(t),两者均为显性,无芒(B)与有芒(b)也为显性。两种小麦经过杂交之后,就会出现四种小麦的表现型,即高秆无芒、矮秆无芒、高秆有芒、矮秆有芒,比例为3:3:1:1,那么,小麦的亲本基因型( )。
  A.TTBB×ttBb;B.TTBb×ttBB;C.Ttbb×ttBB;D.TtBb×ttBb
  采用分析法进行求解,将两对相对性状的小麦独立分配即可。要对相对性状进行综合性分析。后代高秆和后代矮秆的比例为1:1。采用分析法对两种小麦的性状进行分析,亲本中可以控制的基因为Tt、tt,采用同样方法,后代无芒与后代有芒的比例为3:1,所以亲本中可以控制的基因为Bb和Bb。所以这道生物题的答案为D。
  综上所述,高中生物教学中培养学生数学逻辑推理方法是重要的教学部分。要培养学生具备数学逻辑推理方法,提高学生生物计算能力,可以借助讲解生物计算题教会学生灵活运用综合知识。在生物教学中,生物教师要注意不能简单地为提高学生解题能力而教学,注重对学生解题思路进行引导,以培养学生逻辑推理能力。
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