高中生物學(xué)遺傳中數(shù)學(xué)概率計(jì)算的應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，高中生物學(xué)學(xué)科的教育內(nèi)容一直以生物學(xué)為基礎(chǔ)，相對(duì)于其他學(xué)科而言，生物學(xué)學(xué)科更加具有“生命力”，與動(dòng)植物等生命體“打交道”成為這一科目較為吸引學(xué)生的地方。但任何學(xué)科知識(shí)并非具有單一化特點(diǎn)，綜合性與關(guān)聯(lián)性是每一個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)性特點(diǎn)，生物學(xué)學(xué)科涉及物理知識(shí)、化學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)等；尤其是數(shù)學(xué)概率在生物學(xué)遺傳方面的應(yīng)用，更加體現(xiàn)了生物學(xué)學(xué)科的綜合性與關(guān)聯(lián)性特點(diǎn)。隨著教育改革的深入展開(kāi)，生物學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科的融合教學(xué)也逐漸邁上了更高的臺(tái)階。在實(shí)際研究中，生物學(xué)學(xué)科的大部分知識(shí)的學(xué)習(xí)都會(huì)應(yīng)用于數(shù)學(xué)知識(shí)，但由于高中生物學(xué)學(xué)科內(nèi)容的基礎(chǔ)性，許多生物學(xué)知識(shí)都未能明顯地體現(xiàn)與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)聯(lián)性。從大部分生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)來(lái)看，高中生物學(xué)遺傳計(jì)算方面的內(nèi)容運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)概率知識(shí)，這一部分是可以讓學(xué)生明顯感受到生物學(xué)學(xué)科中數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用的，以下針對(duì)這一實(shí)際情況進(jìn)行教學(xué)分析與談?dòng)?。一、?shù)學(xué)概率在生物學(xué)學(xué)科的應(yīng)用現(xiàn)狀（一）學(xué)習(xí)成果兩極分化較為明顯受長(zhǎng)期的應(yīng)試教育思想影響，許多學(xué)生在面對(duì)“偏科”的情況時(shí)，都會(huì)不自覺(jué)產(chǎn)生“我數(shù)學(xué)成績(jī)不好，生物學(xué)遺傳中有數(shù)學(xué)知識(shí)，我也學(xué)不會(huì)或者我不想學(xué)”的錯(cuò)誤思想，所以便有相當(dāng)一部分學(xué)生討厭學(xué)習(xí)這一部分知識(shí)，從而學(xué)習(xí)成果較小。而數(shù)學(xué)學(xué)科成果較好的學(xué)生，無(wú)論生物學(xué)知識(shí)水平處于什么狀態(tài)，在此部分學(xué)習(xí)中，都較為自信，并且大部分學(xué)習(xí)成果顯著。（二）學(xué)生對(duì)學(xué)科間的認(rèn)識(shí)較為模糊根據(jù)大部分的教學(xué)實(shí)踐，許多學(xué)生都會(huì)有這樣一種認(rèn)知，數(shù)學(xué)就是數(shù)學(xué)，生物學(xué)就是生物學(xué)，二者沒(méi)有交集。在具體的生物學(xué)遺傳教學(xué)中，前期的理論講解大部分學(xué)生都可以掌握，但涉及計(jì)算時(shí)，有相當(dāng)一部分學(xué)生的思維停留在生物學(xué)中，難以進(jìn)入數(shù)學(xué)的發(fā)散性思考中去，或者有的學(xué)生直接不自主地帶入公式中，學(xué)習(xí)思想十分僵硬。（三）大部分教師應(yīng)試思想嚴(yán)重應(yīng)試教育的一大特點(diǎn)便在于“分?jǐn)?shù)至上，成績(jī)先行”。部分教師在進(jìn)行教學(xué)任務(wù)上，為提高自身的教學(xué)成果，直接簡(jiǎn)單粗暴地將教學(xué)成果化為學(xué)生分?jǐn)?shù)，“格式化”答案成為標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生的多方面思考能力被限制，數(shù)學(xué)與生物學(xué)的結(jié)合便成為一個(gè)形式，教育改革成為一個(gè)口號(hào)，由此，教師有著不可推卸的責(zé)任。二、針對(duì)生物學(xué)教學(xué)存在問(wèn)題提出建設(shè)性建議（一）堅(jiān)持教育以學(xué)生為主體，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋在教育過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持學(xué)生主體地位，充分發(fā)揮學(xué)生的自主探索能力。例如，利用不完全數(shù)學(xué)歸納法可以解決不同難度的同類型題目，對(duì)理解稍微有困難的學(xué)生，可以由比較簡(jiǎn)單的題目入手，隨后加強(qiáng)相關(guān)練習(xí)，同時(shí)教師要給予引導(dǎo)和鼓勵(lì)。而對(duì)那些掌握較好學(xué)生而言，可以采用其他數(shù)學(xué)概率方法進(jìn)行解析，教師作為引導(dǎo)角色對(duì)其進(jìn)行輔助。（二）堅(jiān)持改革任務(wù)，加強(qiáng)教師隊(duì)伍培訓(xùn)教師作為教學(xué)的引導(dǎo)主體，對(duì)教學(xué)把控，培育學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)有著關(guān)鍵的作用。首先教師需要有一個(gè)良好的學(xué)科素質(zhì)基礎(chǔ)。教師的學(xué)科素養(yǎng)基礎(chǔ)，需要更加全面，有深度、有廣度，也就是說(shuō)教師的學(xué)科素質(zhì)不光包括自己對(duì)課程的學(xué)習(xí)素質(zhì)和教學(xué)素質(zhì)，也要有思想素質(zhì)。當(dāng)然，在一定程度上，教師的思想素質(zhì)應(yīng)高于自己的學(xué)習(xí)素質(zhì)和教學(xué)素質(zhì)，以此才能不斷進(jìn)步，符合時(shí)代要求。培育學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)時(shí)，教師的心態(tài)尤為重要。就目前社會(huì)形勢(shì)來(lái)看，應(yīng)試教育的消極影響以及社會(huì)偏見(jiàn)依然還在，并在短期內(nèi)難以消除，因此作為教育工作者，必然要通過(guò)心理這一關(guān)卡。其實(shí)，“育人者可以自育”，教師在教授課程時(shí)，也同樣是自我素養(yǎng)提高與教學(xué)能力提高的一個(gè)過(guò)程，樹(shù)立堅(jiān)定理想信念，將教育改革任務(wù)貫徹到底，與學(xué)生共同進(jìn)步，教學(xué)相長(zhǎng)，既是教育的要求，也是時(shí)代的要求。（三）注重學(xué)科聯(lián)合教學(xué)，多結(jié)合其他學(xué)科教師在平時(shí)的教學(xué)中，就應(yīng)多注重?cái)?shù)學(xué)思維的運(yùn)用，推動(dòng)學(xué)科關(guān)聯(lián)性講解應(yīng)多運(yùn)用于平時(shí)，而不是一味地在有其他學(xué)科知識(shí)明顯的狀態(tài)下才進(jìn)行“融合性教學(xué)”。因此，教師不能養(yǎng)成學(xué)科單一化教學(xué)的錯(cuò)誤習(xí)慣，從而脫離教育改革的隊(duì)伍，與我國(guó)的教育初衷背道而馳。三、數(shù)學(xué)概率在高中生物學(xué)中的典型應(yīng)用在高中生物學(xué)的學(xué)習(xí)中，遺傳與進(jìn)化往往是學(xué)生感到懼怕的內(nèi)容，為讓學(xué)生更加了解高中生物學(xué)相關(guān)遺傳例題，充分掌握數(shù)學(xué)概率模型在高中生物學(xué)遺傳中的應(yīng)用，可以通過(guò)以下高中生物學(xué)典型的遺傳例題，進(jìn)行具體的問(wèn)題分析總結(jié)。例題1.有一對(duì)夫婦，其中男方患有并指，而女方則為正常人，兩人還有一個(gè)患有白化病的女兒，二人還想再生育一個(gè)孩子，孩子為正常人的概率是多少？解析：根據(jù)題干，首先需要了解的是并指和白化病的遺傳方式，其中并指為常染色體顯性遺傳疾病，白化病為常染色體隱性遺傳疾病。由此可以了解到女孩的并指患病基因全部為隱形，則能得出患白化病的女兒的基因型為ccdd，因此這對(duì)夫婦的基因型中均含有兩種病的隱性基因，且因?yàn)槟行詾椴⒅富颊撸詾檎?，因此，女性不攜帶并指患病基因，但男性攜帶有白化病的患病基因，推斷出男性的基因型為CcDd，女性的基因?yàn)閏cDd。根據(jù)分離定律，則后代子女的并指基因型出現(xiàn)的情況為Cc∶cc＝1∶1，則該夫婦所生的后代子女正常的概率為P1＝1／2，后代的白化病基因型出現(xiàn)的情況為DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，因此該夫婦所生后代為正常人的概率為P2＝3／4，根據(jù)自由組合定律，最后求出后代為正常人的概率為P1×P2＝1／2×3／4＝3／8?？偨Y(jié)：在此類問(wèn)題中，由于兩對(duì)基因的遺傳以及自由組合分別為相互獨(dú)立的兩個(gè)事件，因此，所生后代兩病皆患的概率等于各病發(fā)生的概率之積，可以用公式總結(jié)為P12＝P1P2。這是在數(shù)學(xué)中典型的概率問(wèn)題，且屬于較為簡(jiǎn)單的概率問(wèn)題，其主要是針對(duì)兩對(duì)互不干擾的染色體疾病進(jìn)行分析。例題2.現(xiàn)有一對(duì)夫妻，二人均為正常人，但是二人的兒子患有紅綠色盲癥，而二人的女兒為正常人，現(xiàn)正常女兒與一位正常男子結(jié)婚，其后代為正常人的概率是多少？解析：根據(jù)題干，需要知道紅綠色盲癥為伴X染色體隱性遺傳病，可以推斷出其紅綠色盲兒子的基因型為XmY，由于該對(duì)夫婦均為正常人，所以母親為紅綠色盲基因的攜帶者，因此可以推斷出該夫婦的基因型分別為XMY，XMXm。所以正常女兒的基因型有兩種可能，為XMXM∶XMXm＝1∶1，女兒與一名正常男子結(jié)婚，男子的基因型可用XMY進(jìn)行表示，若女兒的基因型為XMXM，則其后代必定為正常，又因?yàn)榕畠旱幕蛐蜑閄MXM的概率為1／2，因此其后代正常的概率為P1＝1／2×1＝1／2，若女兒的基因型為XMXm，和其后代的基因型可能出現(xiàn)四種情況，即XMXM∶XMY∶XMXm∶XmY＝1∶1∶1∶1，又因?yàn)榕畠旱幕蛐蜑閄MXm的概率為1／2，因此其后代正常的概率為P2＝1／2×3／4＝3／8，因此女兒的后代正常的概率為P＝P1＋P2＝1／2＋3／8＝7／8?？偨Y(jié)：該問(wèn)題難點(diǎn)主要在于正常女兒的兩種基因型是相互排斥的，不能同時(shí)計(jì)算，且應(yīng)該注意的是女兒的兩種基因型的可能性均為1／2，因此在計(jì)算其后代正常的概率時(shí)，1／2的可能性是不能忽略的。該遺傳問(wèn)題中，涉及數(shù)學(xué)概率模型中的相互排斥的問(wèn)題，A或B兩種事件發(fā)生的概率等于各自發(fā)生的概率之和，即PAB＝PA＋PB。高中生物學(xué)與數(shù)學(xué)相關(guān)的知識(shí)很多，教師可通過(guò)給學(xué)生建立總結(jié)遺傳的概率模型，讓學(xué)生更容易的了解與掌握遺傳相關(guān)的概率計(jì)算問(wèn)題，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。四、結(jié)語(yǔ)基礎(chǔ)教育一直是一種綜合性教育，培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合型人才是教育的根本任務(wù)，任何學(xué)科都是教育的推動(dòng)者。每一個(gè)學(xué)科