摘要： 綜合能力考試的測試能力，不是各學(xué)科考試能力的考核，而是考查學(xué)生學(xué)科內(nèi)及學(xué)科間知識的內(nèi)在聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際。生物教學(xué)中要注重加強(qiáng)生物與自然學(xué)科的聯(lián)系，將學(xué)生所學(xué)知識進(jìn)行整合，既拓展了學(xué)生的思維，又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，進(jìn)而提高學(xué)生整體素質(zhì)。
　　關(guān)鍵詞： 高中生物教學(xué) 自然學(xué)科 聯(lián)系
　　一、與數(shù)學(xué)的聯(lián)系
　　數(shù)學(xué)的很多分支學(xué)科，如統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)、生物拓?fù)鋵W(xué)、群論等都對生物學(xué)的高速發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)，并且仍在生物學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，產(chǎn)生了許多分支學(xué)科和交叉學(xué)科，甚至有的科學(xué)家認(rèn)為沒有數(shù)學(xué)的生物學(xué)不能稱為真正的科學(xué)。
　　1.用數(shù)學(xué)模型解釋生物現(xiàn)象
　　對于生物學(xué)中許多重要的變化，雖然目前我們還不能完全用精確的數(shù)學(xué)語言來進(jìn)行描述，但生物學(xué)領(lǐng)域中的諸多現(xiàn)象卻可以運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行圓滿的解釋，如生態(tài)環(huán)境、人口、資源、流行病等，無一不與數(shù)學(xué)密切相關(guān)。例如英國數(shù)學(xué)家哈代和德國醫(yī)生溫伯格通過各自的研究，分別發(fā)表的有關(guān)基因頻率和基因型頻率的基因平衡定律，該定律至今仍是群體遺傳學(xué)的一個(gè)基本法則，也是雜交育種的理論基礎(chǔ)。馬爾薩斯利用數(shù)學(xué)推理，發(fā)現(xiàn)人口呈幾何增長的趨勢，而食物供應(yīng)只有算術(shù)增長的趨勢，從而提出了著名的“人口論”。
　　2.用數(shù)學(xué)原理來研究生物學(xué)問題
　　許多數(shù)學(xué)原理可以被用來解釋生物學(xué)問題，如概率原理、互斥事件和獨(dú)立事件可以很好地解釋兩對等位基因的遺傳模式。生物可將每對等位基因中的任意一個(gè)基因，通過一個(gè)配子傳給一個(gè)后代，即非等位基因之間是獨(dú)立遺傳的。通過同一個(gè)配子將兩個(gè)非等位基因傳給同一個(gè)后代的概率，是各自概率的乘積。
　　例：一只公兔和一只母兔的基因型都是BbMm。它們先后生了兩只小兔，問：（1）母兔將基因BM同時(shí)傳給一只小兔的概率是多少？（2）母兔和公兔同時(shí)將基因BM傳給一只小兔的概率是多少？（3）基因型是Bbmm的概率是多少？（4）它們先后所生的兩只小兔基因型都是Bbmm的概率是多少？
　　解析：兩對非等位基因的遺傳是獨(dú)立的，母兔將BM同時(shí)傳給一只小兔的概率是：1/2（B）×1/2（M）=1/4（BM）。兩只兔通過配子的遺傳是獨(dú)立的，它們同時(shí)將BM傳給一只小兔的概率是：1/4（BM）×1/4（BM）=1/16（BBMM）。它們先后生兩只小兔是獨(dú)立遺傳的，每只小兔基因型為Bbmm的概率是：1/2（Bb）×1/4（mm）=1/8（BBMM），兩只小兔基因型都是Bbmm的概率是：1/8×1/8=1/64。
　　二、與化學(xué)的聯(lián)系
　　化學(xué)是與生物學(xué)聯(lián)系最為密切的學(xué)科，常言道“生化不分家”，化學(xué)是生物學(xué)的基礎(chǔ)，生物學(xué)是化學(xué)的延伸。兩門學(xué)科在環(huán)境保護(hù)、人體健康、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新材料和新能源等方面有很多交匯點(diǎn)。核酸的發(fā)現(xiàn)過程就是很好的例子。
　　瑞士青年米歇爾在德國時(shí)，在他工作的研究所的旁邊正好有一個(gè)外科診所，經(jīng)常拋棄帶膿的手術(shù)繃帶。在普通人看來，這是繃帶又臟又令人惡心，但米歇爾卻把這些廢物全部收集起來，并十分謹(jǐn)慎地從繃帶上取下膿細(xì)胞。然后他用胃蛋白酶來分解這些膿細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶雖能把細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)全部分解掉，可是對細(xì)胞核卻無能為力?；瘜W(xué)分析結(jié)果表明，細(xì)胞核主要是由一種含磷化合物所構(gòu)成，米歇爾就把細(xì)胞核中這種含磷化合物起名為“核素”。后來人們才弄清楚，核素是一種酸性物質(zhì)，因此又將其改名為“核酸”。德國著名化學(xué)家科賽爾小心地使核酸水解，得到了一些含氮化合物。他把這些含氮化合物叫做嘌呤和嘧啶。美國生物化學(xué)家列文又發(fā)現(xiàn)了核酸里由5個(gè)碳原子組成的五碳糖分子，明確地指出了核糖和脫氧核糖的差別，并把核酸分解成一些最基本的單位，即核苷酸，核苷酸按堿基、嘌呤或嘧啶、核糖或脫氧核糖、磷酸的順序連接而成。美國科學(xué)家查哥夫經(jīng)過精密測定，確定核苷酸的排列非常復(fù)雜，而且腺嘌呤的摩爾數(shù)永遠(yuǎn)等于胸腺嘧啶的摩爾數(shù)，鳥嘌呤的摩爾數(shù)永遠(yuǎn)等于胞嘧啶的摩爾數(shù)。這些研究為后來DNA雙螺旋模型的提出奠定了重要的基礎(chǔ)。
　　一些化學(xué)規(guī)律可以幫助我們理解高中生物中的許多問題。“相似相溶原理”是物質(zhì)溶解的一般規(guī)律，在物質(zhì)互溶的分析中占有重要的地位。在進(jìn)行“細(xì)胞膜的功能”教學(xué)時(shí)，我們可以引導(dǎo)學(xué)生用“相似相溶原理”來分析脂溶性的物質(zhì)如何成膜，細(xì)胞膜為什么不會被水溶解而保持相對穩(wěn)定，為什么會被溶解脂類物質(zhì)的溶劑溶解等知識。在此過程中，學(xué)生用化學(xué)知識解決了生物學(xué)的問題，對知識的理解更到位，對理科思想方法的一致性也有了更深的體會。這樣，在進(jìn)行葉綠素提取實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生根據(jù)葉綠體色素是有機(jī)物這一知識點(diǎn)就會很快分析并選擇用有機(jī)溶劑作為提取液和分離液。
　　三、與物理的聯(lián)系
　　第二次世界大戰(zhàn)之后，物理學(xué)方法成為分子生物學(xué)研究的主要方法。物理技術(shù)，特別是射線晶體學(xué)技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)、超速離心技術(shù)、密度梯度離心技術(shù)等為分子生物學(xué)的革命性發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。DNA是遺傳物質(zhì)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、半保留復(fù)制的證明、遺傳密碼的破譯，以及其后的操縱子模型的發(fā)現(xiàn)等都?xì)w功于這些方法和技術(shù)。德爾布呂克的噬菌體研究小組中的成員赫希和察斯用同位素示蹤技術(shù)和物理震蕩的方法證明DNA而不是蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)，X-射線衍射技術(shù)和同位素示蹤技術(shù)幫助雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，麥塞爾遜和斯塔爾用氯化鹽密度梯度離心技術(shù)證明了DNA的半保留復(fù)制，等等。
　　生物學(xué)中涉及的物理知識很廣泛，如顯微鏡原理（凸透鏡、凹透鏡、光的成像原理）、光的電磁說、射線的高能量、同位素示蹤、放射性衰變等。
　　例：同學(xué)們在做葉綠素提取分離實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)色素提取液在對著光線看時(shí)呈綠色，在背著光線看時(shí)呈紅色，原因是什么？
　　分析：這個(gè)問題實(shí)際上是物理學(xué)問題。對著光源觀察葉綠素提取液時(shí)，我們看到的是葉綠素的吸收光譜。由于葉綠素提取液吸收的綠光部分最少，因此用肉眼觀察到的為綠色透射光紅光，藍(lán)紫光已被吸收。背光源觀察葉綠素提取液時(shí)，看到的是反射光——葉綠素分子受激發(fā)后所產(chǎn)生的發(fā)射光譜。當(dāng)葉綠素分子吸收光子后，就由最穩(wěn)定的、能量最低的基態(tài)提高到一個(gè)不穩(wěn)定的、高能量的激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，因此發(fā)射光波即為熒光，反射到人的眼睛里。由“光子說”可知，光是以光子的形式不連續(xù)傳播的，而波長與光子能量成反比。因此，反射出的光波波長比入射光波的波長長，故葉綠素提取液在背著光線看時(shí)呈紅色。
　　四、高中生物與自然學(xué)科交叉的種類
　　1.知識上的交叉
　　這是最明顯的一類交叉形式，特別是高中生物知識與物理、化學(xué)知識的交叉表現(xiàn)得更為明顯，也是目前大家最為關(guān)注的。物理和化學(xué)知識是我們理解生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)。例如在光合作用過程中就涉及了光能或太陽能（物理現(xiàn)象）轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（化學(xué)現(xiàn)象），然后貯存在生物體內(nèi)又轉(zhuǎn)化為生物能（生物現(xiàn)象）的變化過程，中間有許多物質(zhì)參與進(jìn)行，并經(jīng)歷了眾多化學(xué)變化，如卡爾文循環(huán)等。一切生命現(xiàn)象基本都與酶的活動有關(guān)，而酶一般都是蛋白質(zhì)，它具有一般化學(xué)催化劑的共同特點(diǎn)，如只需少量即可改變化學(xué)反應(yīng)的速度但不影響化學(xué)平衡的移動，而其本身的質(zhì)和量并不發(fā)生改變。但酶還具有一般化學(xué)催化劑不具備的特點(diǎn)，如專一性等。在教學(xué)中教師如果能把酶與化學(xué)中的催化劑聯(lián)系起來對比講授，可以使學(xué)生溫故而知新，從而更快地建立新概念。高中生物教材中涉及的數(shù)學(xué)知識相對較少，主要表現(xiàn)在分析生物的遺傳現(xiàn)象時(shí)要用到一些簡單的概率知識，在教學(xué)過程中教師要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的推算。
　　2.研究方法上的交叉
　　生物學(xué)同其他學(xué)科在一些研究方法上也有很多相似之處，特別是很多化學(xué)和物理的研究方法在生物學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用。但有一些交叉往往不易被發(fā)現(xiàn)和引起注意，如同位素示蹤法。同位素示蹤法是研究生物代謝最有效和最常用的方法，比如在研究光合作用的原理時(shí)，1939年美國科學(xué)家魯賓和卡門利用18■同位素示蹤法確定了氧氣來源于水，而卡爾文則利用14■同位素示蹤法探明了CO■中的碳在光合作用過程中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，即卡爾文循環(huán)。在物理學(xué)中也有類似的方法。我們把紅墨水滴入靜止的熱水和冷水中，觀察分子擴(kuò)散與溫度的關(guān)系，把高錳酸鉀放入正在加熱的水中，觀察水的對流情況，在粒子物理探測中，云室、氣泡室都留下了粒子的蹤跡。這些示蹤方法都形象、直觀、及時(shí)地顯示出了物理過程。
　　模擬法也是一種研究生命起源過程的常用方法，這是由于很多時(shí)候研究對象不允許進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)，或者我們無法還原到當(dāng)時(shí)的情境中，例如原始大氣的狀態(tài)。在高中物理實(shí)驗(yàn)中，電場中等勢線的描繪就是利用的模擬法，用電流場來模擬靜電場。同時(shí)生命起源模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和把實(shí)驗(yàn)結(jié)果反推到生命起源過程，還要運(yùn)用類比法和類比推理，化學(xué)元素氦的發(fā)現(xiàn)和物理學(xué)中光的波動說的提出也都巧妙地利用了類比法。
　　3.能力培養(yǎng)上的交叉
　　從認(rèn)知的功能角度來看，知識的傳授主要是解決繼承問題，而能力的培養(yǎng)則是要解決能動性和創(chuàng)造性的問題，因此注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力是生物和其他學(xué)科教學(xué)的共同要求。
　　高中生物與各個(gè)自然學(xué)科之間有許多交叉之處和共同點(diǎn)。以學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)為例，在高中生物課本的4個(gè)必做實(shí)驗(yàn)中，有3個(gè)實(shí)驗(yàn)是觀察實(shí)驗(yàn)。觀察是發(fā)現(xiàn)和解決問題的開端，進(jìn)行觀察的方法有順序觀察法（觀察植物細(xì)胞的有絲分裂過程實(shí)驗(yàn)）、對比觀察法（觀察根對礦質(zhì)元素離子的交換吸附）、跟蹤觀察法（葉綠體中色素的提取和分離）等，而具有良好的觀察能力也是做好物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)所必須具備的能力。在解答分析生物的遺傳現(xiàn)象時(shí)，我們常常運(yùn)用排除法、逆推法、分解組合法等，這些方法也同樣適用于解答數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)問