Matematika a biológia órán
Matematika a biológia órán
A számok és a mért értékek megbízhatóak és objektívek. A matematikai segédeszközöket a biológusok naponta többféle módon használják: adatok kiértékeléséhez és elemzéséhez, vagy az újonnan megszerzett ismeretek statisztikai validálásához.
Két módja van a biológusoknak az ismeretek megszerzésének: modellszámítások készítése megfigyelési adatok alapján, vagy a klasszikus tudományos-kísérleti út. Mindkét esetben matematikai eszközöket használnak a kapott adatok értékelésére. A biológiaóráknál ez azt a kihívást eredményezi, hogy a matematika, mint fontos tudásprobléma, a biológiaórákon való szilárdabb rögzítése.
1 + 1 = 500. Sikeres párzás után a nőstény selyemlepke néhány napon belül legfeljebb 500 tojást rak le, amelyekből új hernyók kelnek ki. A hallgatók matematikailag írják le a selyemlepke holometabolikus fejlődési ciklusának lépéseit. Ehhez adatokat rendeznek, diagramokból olvasnak, és az eredmények dokumentálásának és közlésének megfelelő formáit választják.
A catch/recapture módszer segítségével megbecsülhető a populáció nagysága a terepen. Egy egyszerű modellkísérlet először megmutatja a hallgatóknak azt a biológiai és matematikai keretet, amelyen a módszer alkalmazása alapul. Ezután a hallgatók átadják a modellt a terep valós helyzetére, és meghatározzák a csigaállomány nagyságát.
A genetikai betegségek előfordulásának valószínűsége matematikai és statisztikai jellegű. A tanulók különböző genetikai betegségek összefüggésében magyarázzák a valószínűségeket. Megértik a genetikai valószínűséget matematikai-statisztikai mennyiségként, és matematikai alapelvekkel magyarázzák. Ezenkívül a hallgatók különbséget tesznek a mindennapi és a matematikai jelentés között.
A kísérlet sikertelen volt, és a megfelelő grafikus ábrázolás megadása nem választható? A tanulók egymástól függetlenül modellezik a fotoszintézis és a fényintenzitás kapcsolatát. Ehhez matematikai és biológiai szempontok alapján vonaldiagramokat építenek és értelmeznek, és grafikusan ábrázolják a fény- és árnylevelek jellegzetes görbéit.
A kagylókat régóta használják a környezeti feltételek - különösen a környező víz sótartalmának változásai - mutatóiként. A tanulók ötleteket dolgoznak fel és leírják, hogyan lehet a Cyprideis torosa púpképződésének jelenségét felhasználni a sótartalom rekonstrukciójára. Az összefüggések leírására matematikai segédletként egy átviteli függvényt használnak.
A 19. század végén a melanin miatt az angol ipari területeken egyre inkább megjelentek a valójában foltos fehér nyírmoly (Biston betularia) változatai. A jelenlegi adatok felhasználásával a hallgatók kiszámítják a pillangók törzsön, ágakon és gallyakon való általános eloszlását, ennek alapján értékelik az ipari melanizmus eredeti kísérleteinek kritikáját és elmagyarázzák, hogy van-e egyértelmű különbség a nemek területein. Végül a hallgatók azzal érvelnek, hogy a denevérek a két dugattyús morfon eltérő módon erős szelekciós hatásának lehetséges okai-e.
Egy hosszú távú tanulmánynak végül tisztáznia kell a fekete lepke két morfájának eltérő szelekciós nyomásának kérdését, mivel a madarak ragadozók. A hallgatók értékelik a hosszú távú vizsgálat adatait, és megválaszolják a két morfot szelektív, eltérő erős szelekciós nyomás kérdését. Felmérik a szelekciós nyomás variációját a kísérlet évei alatt mindkét morfum esetében, és végül megvitatják, hogy fenntartható-e Kettlewell eredeti hipotézise a moly ipari melanizmusának magyarázatára.