Matematika na hodine biológie

Počty a namerané hodnoty sú spoľahlivé a objektívne. Matematické pomôcky používajú biológovia každý deň rôznymi spôsobmi: na vyhodnocovanie a analýzu údajov alebo na štatistické overovanie novo získaných poznatkov.

Existujú dva spôsoby, ako môžu biológovia získať vedomosti: vytvoriť modelové výpočty založené na údajoch z pozorovania alebo ísť klasickou vedecko-experimentálnou cestou. V obidvoch prípadoch sa na vyhodnotenie získaných údajov používajú matematické nástroje. Pre hodiny biológie to vedie k výzve ukotviť matematiku ako dôležitú pomoc v procese vedomostí pevnejšie na hodinách biológie.

1 + 1 = 500. Po úspešnom párení znáša samica moru morušovej v priebehu niekoľkých dní až 500 vajec, z ktorých sa liahnu nové húsenice. Študenti matematicky popisujú kroky cyklu holometabolického vývoja priadky morušovej. Za týmto účelom organizujú údaje, čítajú z diagramov a volia vhodné formy dokumentácie a oznamovania výsledkov.

Pomocou metódy chyť/odchyt sa dá odhadnúť veľkosť populácie v teréne. Jednoduchý modelový experiment najskôr študentom ukáže biologické a matematické rámcové podmienky, na ktorých je založená aplikácia metódy. Potom študenti prevedú model do reálnej situácie v teréne a určia veľkosť populácie slimáka.

Otázka pravdepodobnosti výskytu genetických chorôb má matematický a štatistický charakter. Žiaci vysvetľujú pravdepodobnosti v súvislosti s rôznymi genetickými chorobami. Chápu genetickú pravdepodobnosť ako matematicko-štatistickú veličinu a vysvetľujú ju pomocou matematických princípov. Okrem toho študenti rozlišujú medzi každodenným významom a matematickým významom pojmov.

Pokus bol neúspešný a špecifikácia zodpovedajúceho grafického znázornenia nie je možná? Žiaci si nezávisle modelujú vzťah medzi fotosyntézou a intenzitou svetla. Za týmto účelom konštruujú a interpretujú spojnicové diagramy pomocou matematických a biologických hľadísk a graficky znázorňujú charakteristické krivky pre listy svetla a tieňov.

Mäkkýše sa už dlho používajú ako ukazovatele environmentálnych podmienok - najmä zmien slanosti okolitej vody. Žiaci rozvíjajú nápady a popisujú, ako je možné využiť fenomén tvorby hrbov u Cyprideis torosa na rekonštrukciu slanosti. Na opis vzťahov používajú prenosovú funkciu ako matematickú pomôcku.

Na konci 19. storočia sa v anglických priemyselných oblastiach vďaka melanínu čoraz viac objavovali varianty brezovej mora (Biston betularia), ktoré boli v skutočnosti škvrnité biele. Na základe súčasných údajov študenti vypočítajú celkovú distribúciu motýľov na kmeňoch, konároch a vetvičkách, na tomto základe vyhodnotia kritiku pôvodných pokusov o priemyselný melanizmus a vysvetlia, či existujú zreteľné rozdiely v oblastiach, v ktorých sa nachádzajú pohlavia. Na záver študenti argumentujú, či sú netopiere možnou príčinou odlišne silného selekčného efektu na dva morfologické tvary piestu.

Dlhodobá štúdia by mala konečne objasniť otázku odlišného selekčného tlaku na dve morfy mory čiernej, ktorú majú vtáky ako predátori. Študenti vyhodnotia údaje z dlhodobej štúdie a odpovedia na otázku o selektívnom, rôzne silnom selekčnom tlaku na tieto dve zmeny. Posudzujú zmeny v selekčnom tlaku v priebehu rokov experimentu pre obe morfy a nakoniec diskutujú, či je možné zachovať Kettlewellovu pôvodnú hypotézu vysvetľujúcu priemyselný melanizmus v móle.