所谓的科学思维是指在掌握了充分的证据和事实的情况下，坚持务实和严谨的求知态度，并能合理运用科学的思维方法解决实际问题的思维。学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，如能够基于生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维、创造性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。^［1］

1 坐标图曲线讨论分析

例1 某学者提出，岛屿上的物种数取决于物种迁入和灭亡的动态平衡。图中曲线表示面积大小不同和距离大陆远近不同的岛屿上物种的迁入率和灭亡率，S¹、S²、S³和S⁴表示迁入率和灭亡率曲线交叉点对应的平衡物种数，即为该岛上预测的物种数。下列有关叙述错误的是（       ）

                        图1

A. 面积相同时，岛屿距离大陆越远，预测的物种数越多

B. 与大陆距离相同时，岛屿面积越大，预测的物种数越多

C. 物种数相同情况下，近而大的岛，迁入率高；远而小的岛，迁入率低

D. 物种数相同情况下，小岛上的物种灭亡率高于大岛

图1中X轴是岛屿上的物种数，实线表示面积大小不同和距离大陆远近不同的岛屿上物种的迁入率和虚线是灭亡率，S¹、S²、S³和S⁴表示迁入率和灭亡率曲线交叉点对应的平衡物种数。影响岛屿平衡物种数的因素有两对。岛屿面积大小，距离大陆远近。岛屿面积大，灭亡率低，反之，岛屿面积小灭亡率高。距离大陆远，迁入率低，反之，距离大陆近，迁入率高。将岛屿面积大小表示为大A、小a，距离大陆远近表示为远B、近b。根据排列组合数学思维构建共有4种组合模型，岛屿大距离远AB、岛屿大距离近Ab、 岛屿小距离远aB、岛屿小距离近ab分别对应S³、S⁴、S¹和S^2.。  分析后可知选项A是错误的。

2 实验探究作用机理讨论分析

(3)PD-L1分子及PD-1分子都能抑制T细胞增殖，存在两种推测:这两种分子分别抑制T细胞的增殖；两者相互作用后再发挥抑制作用。你支持哪一种观点，据图分析，请闸述你的理由

根据题意可知，PD-L1分子的有无和PD-1分子有无是抑制T细胞增殖的两对因素，这两对因素是单独起作用还是共同起作用。运用排列组合数学思维模型即可得到四组实验组合。有无PD-L1分子即为A、m，有无PD-1分子即为N、n，组合一无PD-L1分子和PD-1分子作为空白对照组mn组合，实验组有Mn组合，nM组合，MN组合。即图2中对应的空白对照组C，Mn组合对应实验组A,mN组合对应实验组D,MN组合对应实验组B。实验组A、B曲线表明PD-L1分子参与了抑制T细胞增殖，实验组D、B曲线表明PD-1分子参与了抑制T细胞增殖同时需要PD-L1分子的参与，因此推测二PD-1分子和PD-L1分子相互作用后发挥抑制T细胞增殖的作用。                                                                                                                              

分析图甲可得在葡萄糖浓度正常时，蛋白激酶cPKr对自噬水平无明显影响；在高浓度葡萄糖条件下，蛋白激酶cPKr能提高细胞自噬水平。由题意分析可知，小鼠cPKCγ基因控制合成的蛋白激酶cPKCγ在高血糖环境下可提高细胞自噬水平。细胞自噬能促进过度磷酸化的蛋白Tau降解，有利于小鼠记忆力的恢复。敲除小鼠cPKCγ基因导致细胞自噬水平下降，小鼠记忆力减退。分析第（3）题，图乙中a、b、c、d四条曲线分别对应四种组合。也是两对影响因素正常葡萄糖浓度和高葡萄糖浓度，正常小鼠和敲除cPKCγ基因的小鼠。依据逃避潜伏期与记忆能力呈负相关，逃避潜伏期越短小鼠记忆力越强，因此曲线d、c对应正常小鼠和敲除cPKCγ基因的小鼠, 曲线a对应敲除cPKCγ基因的TD小鼠，曲线b对应TD小鼠

3 减数分裂异常讨论分析

分析题意可知由互锁和互换两对影响因素，若互锁即为A无互锁即为a,互换即为B,无互换即为b。可分四种组合情况ab、Ab、aB、AB示意图如下：

ab无互锁无互换：次级卵母细胞（EE）        子细胞（E、E）

                 第一极体（ee）       子细胞（e、e）

或              次级卵母细胞（ee）       子细胞（e、e）

                 第一极体（EE）       子细胞（E、E）

Ab有互锁无互换：次级卵母细胞（EE）        子细胞（E、E或EE、O）

                 第一极体（ee）       子细胞（e、e或ee、0）

或              次级卵母细胞（ee）       子细胞（e、e或ee、0）

                 第一极体（EE）       子细胞（E、E或EE、O）

aB无互锁有互换:次级卵母细胞（Ee）        子细胞（E、e）

                 第一极体（Ee）       子细胞（E、e）

AB有互锁有互换: 次级卵母细胞（Ee）       子细胞（E、e或Ee、0）

                 第一极体（Ee）       子细胞（E、e或Ee、O）

A选项： 卵细胞最多有六种可能分别为E、EE、ee、e、Ee或0。

B选项： 若卵细胞基因组成为Ee，则第二极体四种可能为E、Ee、0或e。

C选项：若卵细胞基因组成为E且第一极体不含E，则第二极体最多有四种可能分别是E、ee、e、0，C正确。

D选项：若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E，则第一极体最多有EE或Ee 两种可能

4 运用排列组合数学思维模型的价值

数学思维模型是解决生物实际问题与数学理论的媒介。在高中生物学教学中积极训练学生总结问题规律，建立数学模型，实现高中生物学与数学理论的整合，有助于学生理解问题的本质，能让学生体验由具体问题变为抽象规律的思维过程^［2］，有助于提高学生科学思维和科学探究的能力。帮助学生加深对学科核心素养以及核心概念的理解。同时，经常运用数学建模方式学习生物学。还有利于提高学生的学习效率和解决问题的知识迁移能力。

［1］教育部普通高中生物课程标准：2017年版（2020修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020：5.

［2］　杨佩娟．生物数学模型的建构与教育价值［Ｊ］．生物学教学，2006，31（9）：12－14．