生物学模型

生物学模型：含物理模型、数学模型、概念模型；

1、物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。有以下两类：

（1）天然模型在生物研究中会利用动物来替代人体进行实验，在生物课堂上也就可以从自然环境中选择动物或植物体来对照说明研究对象结构或特征。例如：细胞的结构包括细胞膜、细胞质和细胞核。可以选用桃形象说明其结构分布，果皮是最外层的细胞膜，果肉代表细胞质，果核与细胞核比较类似，包括了核膜

和核仁。初中这一块很多，可以挖掘。

（2）人工模型由专业人士、教师或学生以实物为参照的仿制品。放大或缩小实物，但真实反映研究对象的特征或模拟表达生命过程。例如：沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型。除立体的三维物理模型之外，在平面上用简化的图形表示研究对象也是一种物理模型，这种图象直观的体现各类具体对象的总体特征以及运动历程。例如：动植物细胞模式图、细菌结构模式图、分泌蛋白合成和

运输示意图等。

2、概念模型：通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。例如：用光合作用图解描述光合作用的主

要反应过程，甲状腺激素的分级调节等。

3、数学模型：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式如，数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判断和预测。例如高中部分：孟德尔的杂交实验“高茎：矮茎=3：1”，酶活性受温度影响示意图等。初中部分有：1、细胞不能无限长大的数学建模解释（七上；第二单元第二章第三节细胞分裂）；2、“晚育”与“少生”下人口数量变化模型建构（七下；第四单元第一章第四节计划生育）；3、细菌分裂生殖数量变化模型建构（八上；第五单元第四章第二节细菌）；

4、保护色的形成实验中的数学建模建构（八下；第七单元第三章第三节生物进化的原因）。

高中生物学中的数学模型

高中生物学中的数学模型 山东省嘉祥县第一中学孙国防 高中生物学中的数学模型是对高中生物知识的高度概括，也是培养学生分析推理能力的重要载体，本文通过归纳高中生物学中的数学模型以提高学生的分析推理能力。 1. 细胞的增殖 【经典模型】 1.1间期表示 1.2 有丝分裂中各时期DNA、染色体和染色单体变化 1.3 减数分裂中各时期DNA、染色体和染色单体变化 【考查考点】细胞增殖考点主要考察有丝分裂、减数分裂过程中DNA、染色体、染色单体的数量变化以及同源染色体的行为，并以此为载体解释遗传的分离定律和自由组合定律。 2. 生物膜系统 【经典模型】

【考查考点】 3物质跨膜运输 【经典模型】 【考查考点】 自由扩散、协助扩散和主动运输的影响因素和特点。 4. 影响酶活性的因素 【经典模型】 【考查考点】 影响酶活性的因素，主要原因在于对酶空间结构的影响。酶促反应是对酶催化的更高层次的分析。 5. 影响细胞呼吸及光合作用的因素 【经典模型1】 【考查考点】 真正光合速率= 净光合速率+呼吸速率 光合作用实际产O2量＝实测O2释放量＋呼吸作用耗O2 光合作用实际CO2消耗量＝实测CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放 光合作用葡萄糖生产量＝光合作用葡萄糖积累量＋呼吸作用葡萄糖消耗量

【经典模型2】 【考查考点】氧气浓度对有氧呼吸和无氧呼吸的影响，以及在种子和蔬菜储存中的原因。 6 基因的分离和自由组合定律 【典型例题】男性并指、女性正常的一对夫妇，生了一个先天性聋哑的儿子，这对夫妇以后所生子女，（并指是常染色体显性遗传病，两种病均与性别无关） 正常的概率：_________同时患两种病的概率：_________患病的概率：_________ 只患聋哑的概率：_________只患并指的概率：_________只患一种病的概率：_________ 序号类型计算公式 1 患甲病的概率m 则非甲病概率为1-m 2 患乙病的概率n 则非乙病概率为1-n 3 只患甲病的概率m-mn 4 只患乙病的概率n-mn 5 同患两种病的概率mn 6 只患一种病的概率m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m) 7 患病概率m+n-mn或1-不患病概率 8 不患病概率(1-m)(1-n) 7. 中心法则 【经典模型】 DNA分子的多样性：４Ｎ DNA的结构：Ａ＝Ｔ，Ｇ＝Ｃ，Ａ＋Ｇ＝Ｔ＋Ｃ，（Ａ１％＋Ａ２％）／２＝Ａ％， Ａ１％＋Ｔ１％＝Ａ２％＋Ｔ２％＝Ａ％＋Ｔ％ DNA的复制：某DNA分子复制Ｎ次所需要的游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸：（２Ｎ－１）Ｇ １５Ｎ标记的DNA分子在１４Ｎ的原料中复制n次，含１５Ｎ的DNA分子占总数的比例：２／２n ＤＮＡ中的碱基数和其控制的蛋白质中的氨基酸数的比例关系：6:1 【考查考点】DNA的结构，碱基组成，半保留复制和基因的表达。 8. 现代生物进化理论 【典型例题】某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%，一对夫妇中妻子患病，丈夫正常，他们所生的子女患该病的概率是 A．10/19 B．9/ 19 C．1/19 D．1/2 答案：A 【经典模型】 设A的基因频率为P，a的基因频率为q，因P+q=l，故(P+q)2 =I，将此二项式展开得：

数学模型在生物学中的应用

数学模型在生物学中的应用 摘要 数学模型是研究生命发展规律，发现和分析生命现状的工具。建立可靠的本文从生物数学的发展、分支了解生物数学的历史，紧接着又在数学模型在生物数学的地位中了解数学模型的地位，最后在数学模型的应用中知道了微分方程模型、差分方程模型以及稳定性模型.这将有助于在生物数学的研究中，依据数学模型的基础，建立符合规律的数学模型，在生命进程中验证新的规律、新的发现，使在研究生物学时更清晰、更明了. 关键词：数学模型；生物学；应用

Application of mathematical model in Biology Abstract: Mathematical models in biology such as a microscope can be found in biological mysteries, biological research through with the establishment of the mathematical rules of the law of development of life, which launched a new discovery, new rules and in biology established reliable model of the biological status of classified analysis and forecasting. The from the history of mathematical biology development, the branch of the understanding of mathematical biology, followed by another in the mathematical model in Mathematical Biology status in understanding the status of mathematical model. Finally, in the application of mathematical model know differential equation model, the differential equation model and the stability of the model. This will help in mathematical biology research, on the basis of the mathematical model, established in accordance with the law of the mathematical model, in the process of life to verify new rules, new found in biological research clearer, more clear. Keywords: mathematical mode;biology;application

题型一-高中生物学中“模型建构”

题型一高中生物学中“模型建构” 1．(2015·天津卷，1)如图表示生态系统、群落、 种群和个体的从属关系。据图分析，下列叙述正确的是() A．甲是生物进化的基本单位 B．乙数量达到环境容纳量后不再发生波动 C．丙是由生产者和消费者构成的 D．丁多样性的形成受无机环境影响 解析根据生态系统、群落、种群和个体的从属关系可以判断出，甲是个体、乙是种群、丙是群落、丁是生态系统。生物进化的基本单位是种群，而不是个体，A错误；在自然环境中种群的增长往往呈S型增长，达到K值即环境容纳量后，由于受到各种因素的影响，数量在K值附近呈现波动，B错误；生态系统中的群落根据功能划分包括生产者、消费者和分解者，C错误；生态系统是无机环境和生物群落相互作用的统一整体，所以其多样性的形成受无机环境的影响，D正确。 答案D 2．(2014·福建卷，4)细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是()

解析血红蛋白存在于红细胞内，不是在细胞膜上，A错误；抗原对T淋巴细胞来说是信号分子，通过T淋巴细胞膜上的受体来接受，而不是抗体，B错误；受体具有特异性，胰高血糖素应作用于胰岛B细胞上的胰高血糖素受体，而不是胰岛素的受体，C错误；骨骼肌作为反射弧中的效应器，骨骼肌细胞上有接受神经递质的受体，同时葡萄糖进入细胞也需要载体协助，D正确。 答案D 解答此类试题的总体思路：加强对基础知识的理解→迁移、整合→联系实际形成应用能力。也就是说，在复习中要狠抓基础知识，搞清概念的内涵和外延，明确原理的内容、适用对象和条件，尤其要对教材中主要模型加以梳理整合。在此基础上要学会对相关概念、原理的迁移和整合，达到举一反三的目的；最后学会应用相关原理、概念去解决生产生活中的实际问题，也就是要培养应用能力。 1．模型及类型 (1)模型：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。 (2)模型类型： ①概念模型：即构建相关概念、原理及生理过程的内在包含关系。 ②物理模型：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。如沃森和克里克

高中生物数学模型问题分析

高中生物数学模型问题分析 生命科学是自然科学中的一个重要的分支。在高中生物课程中，它要求学生具备理科的思维方式。因此在教学中，教师应注重理科思维的培养，树立理科意识，渗透数学建模思想。本文在此谈谈，在生物教学中的几个数学建模问题。 1 高中生物教学中的数学建模 数学是一门工具学科，在高中的物理与化学学科中广泛的应用。由于高中生物学科以描述性的语言为主，学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这些需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结，并进行数学建模。所谓数学建模(Mathematical Modelling)，就是把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。 2 数学建模思想在生物学中的应用 2．1 数形结合思想的应用 生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型。它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度，考查学生用数学图形来表述生物学知识，体现理科思维的逻辑性。 例1：下图1表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是（） A、图2中甲细胞处于图1中的BC段，图2中丙细胞处于图1中的DE段 B、图1中CD段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期 C、就图2中的甲分析可知，该细胞含有2个染色体组，秋水仙素能阻止其进一步分裂 D、图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现 解析：这是一道比较典型的数形结合题型：从图2上的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期和丙为减Ⅱ中期；而图1中的AB段表示的是间期中的（S期）正在进

高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构

高中生物学新课程中的模型、模型方法及模型建构 谭永平（人民教育出版社/课程教材研究所北京100081） 摘要：模型和模型方法在科学研究中发挥着重要作用，它在中学生物学课程中也具有重要的教育意义，理解模型和领悟模型方法已经成为高中生物学课程内容的一个组成部分。理解模型和领悟模型方法的 重要方式就是进行模型建构活动。要较全面地理解模型方法的作用，既需要以进行一定数量的模型建构活 动为基础，更需要在模型建构活动中实现行为与思维的统一。 关键词：高中生物学模型 教育部2003年颁布的《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称为课程标准）中，明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一，并在内容标准或活动建议部分做了具体的规定。这是我国中学生物学课程发展历史上第一次如此重视“模型”。然而，由于以往对“模型”所提不多，相关理论探讨和实践案例不太丰富，有些教师在教学时感到迷茫。尽管高中课程改革的实验区越来越多，实施课程标准的教学探索也已有若干年，但类似问题却依然存在。本文探讨总结了高中生物学新课程中的模型和模型方法，以及如何在教学中进行模型建构的问题。 1. 高中生物学课程中的模型和模型建构 模型是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下,再现原型客体某种本质特征（如结构特性、功能、关系、过程等）的物质形式或思维形式的类似物。作为一种现代科学认识手段和思维方法, 模型具有两方面的含义: 一是抽象化, 二是具体化。一方面,我们可以从原型出发, 根据某一特定目的, 抓住原型的本质特征, 对原型进行抽象、简化和纯化, 建构一个能反映原型本质联系的模型, 并进而通过对模型的研究获取原型的信息, 为形成 理论建立基础。另一方面, 高度抽象化的科学概念、假说和理论要正确体现其认识功能, 又必须具体化为某个特定的模型, 才能发挥理论指导实践的作用。所以, 模型作为一种认识手段和思维方式, 是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一[1]。建立模型的过程，是一个思维与行为相统一的过程。通过对科学模型的研究来推知客体的某种性能和规律，借助模型来获取、拓展和深化对于客体的认识的方法, 就是科学研究中常用的模型方法[2]。 在现代生物学研究中经常使用模型方法，通过寻找变量之间的关系, 构建模型，然后依据模型进行推导、计算，作出预测。DNA双螺旋结构的发现过程就是一个非常典型的例子。 模型方法在科学研究中具有重要作用，它在中学生物学课程中也有着重要的教育意义。美国《国家科学教育标准》指出，学生的探究活动最终应该构造一种解释或一个模型。我国课程标准也很重视模型的教育意义：在课程目标部分对模型有了明确的要求，在具体内容标准和活动建议部分也列出了“尝试建立真核细胞的模型”、“尝试建立数学模型”、“制作DNA 分子双螺旋模型”等内容。高中生物学教材中，在用语言表述生命现象和生命活动规律的同时，也经常用模型来进行解释，模型已经成为高中生物学知识内容的一部分。例如，杂交过程图解事实上就是一个模型，它按遗传学规律把杂交过程简化，用以反映和解释杂交试验的过程和结果，并能通过演绎推理来预测某些杂交试验的结果[3]。人教版高中生物新教材《遗传与进化》中，用了图解式解释模型来阐述达尔文自然选择学说的要点。在某种意义上，理解模型和进行模型建构活动是学生理解生物学的一把钥匙。 高中生物学课程中的模型建构活动，则是根据课程标准的要求设计的，让学生结合具体生物学内容的学习而进行的建立模型的活动。值得注意的是，中学生物学课程中的模型建构与科学研究中的建立模型既有联系又不完全等同：前者以后者为基础，它们的思维过程在本质上应是一致的；但两者的目的不同，建构背景不同，建构过程也不完全相同。高中学生建构模型时，多数是在背景知识清晰的情况下进行的。例如，沃森和克里克建立DNA双螺旋结构模型的目的，是为了揭示当时并不清楚的DNA分子结构。他们的工作是建立当时其他科

高中生物数学模型问题有什么

高中生物数学模型问题有什么 生命科学是自然科学中的一个重要的分支。在高中生物课程中，它要求学生具备理科的思维方式。因此在教学中，教师应注重理科思维的培养，树立理科意识，渗透数学建模思想。本文在此谈谈，在生物教学中的几个数学建模问题。 1高中生物教学中的数学建模数学是一门工具学科，在高中的物理与化学 学科中广泛的应用。由于高中生物学科以描述性的语言为主，学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这些需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结，并进行数学建模。所谓数学建模(mathematicalmodelling)，就是把现实世界中的实际问题加以提炼，抽象为数学模型，求出模型的解，验证模型的合理性，并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题，我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。2数学建模思想在生物学中的应用2.1数形结合思想的应用生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型。它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度，考查学生用数学图形来表述生物学知识，体现理科思维的逻辑性。例1：下图1 表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体dna含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是()a、图2中甲细胞处于图1中的bc段，图2中丙细胞处于图1中的de段b、图1中cd段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期c、就图2中的甲分析可知，该细胞含有 2个染色体组，秋水仙素能阻止其进一步分裂d、图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现解析：这是一道比较典型的数形结合题型：从图2上的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期和丙为减Ⅱ中期;而图1

生物学模型

生物学模型：含物理模型、数学模型、概念模型；1、物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。有以下两类：1）天然模型:在生物研究中会利用动物来替代人体进行实验，在生物课堂上也就可以从自然环境中选择动物或植物体来对照说明研究对象结构或特征。例如：细胞的结构包括细胞膜、细胞质和细胞核。可以选用桃形象说明其结构分布，果皮是最外层的细胞膜，果肉代表细胞质，果核与细胞核比较类似，包括了核膜和核仁。2）人工模型: 由专业人士、教师或学生以实物为参照的仿制品。放大或缩小实物，但真实反映研究对象的特征或模拟表达生命过程。例如：沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型。除立体的三维物理模型之外，在平面上用简化的图形表示研究对象也是一种物理模型，这种图象直观的体现各类具体对象的总体特征以及运动历程。例如：动植物细胞模式图、细菌结构模式图、分泌蛋白合成和运输示意图等。2、概念模型：通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。例如：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程，甲状腺激素的分级调节等。3、数学模型：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。对研究对象的生命本质和运动规律进行具体的分析、综合，用适当的数学形式

如，数学方程式、关系式、曲线图和表格等来表达，从而依据现象作出判断和预测。例如高中部分：孟德尔的杂交实验“高茎：矮茎=3：1”，酶活性受温度影响示意图等。初中部分有：1、细胞不能无限长大的数学建模解释2、“晚育”与“少生”下人口数量变化模型建构3、细菌分裂生殖数量变化模型建构4、保护色的形成实验中的数学建模建构（生物进化的原因）。

D打印在生物医学的应用

中南大学课程论文 3D打印在生物医学的应用 学位类别：学士 学科专业：交通运输工程 年级： 2012 大学生：熊昱麟 学号 指导老师：罗意平 2015年10月15日 第一章三维打印简介 三维打印（Three Dimension Printing，简称3DP）属于一种快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术，它由计算机辅助设计（CAD）数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等。 生物三维打印是以活细胞（living cells）、生物活性因子（proteinsand bio-molecules）及生物材料（biomaterials）为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构，是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科，它是目前3D 打印技术研究的最前沿领域，也是3D 打印技术中最具活力和发展前景的方向。【1】 3D打印有一系列的技术特征：第一，数字化制造。它是零件的数字模型，来直接驱动材料的制造过程的。数字模型决定了最后加工出来的零件是什么样的形态，制造过程中去掉了很多人为因素（包括工具因素），所以它可以快速地、高效地、精确地再现计算里面设计的三维模型。另外，由于堆积制造里所有的材料都是在计算机数据的控制下点点堆积起来的，所以它是一个受控的过程。因此在堆积的过程中，可以控制零件内部各个位置的材料以及它的微结构。 第二就是直接制造。直接制造就是把材料的制配过程和成型过程一体化。有些材料在合成完了以后，加工性能变得很差。把材料制备和加工成形过程复合在一起，解决了一些难加工材料的重新制造的问题。 最后是快速制造。主要体现在它的工艺流程上。跟传统加工方式相比，3D 打印省掉了准备原材料、准备鋳件、准备开还、准备制坯、准备加工机床等一系列制造前程序，大大缩短了加工流程。用传统的方式加工零件，从设计到完工，要耗时至少好几个月；而现在用3D打印的方式，慢则几天，快则几个小时。【5】应用实例

概念模型、物理模型与数学模型

热考培优(七)|概念模型、物理模型与数学模型 [热考解读] 模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。 1．概念模型 含义：指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。 2．物理模型 含义：根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，其状态变化和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。 3．数学模型 含义：用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸的对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论种群基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长曲线的数学模型和公式N t＝N0λt，能量金字塔等。 [命题设计] 1．模型可以简化生物学问题，有助于问题的解决。下列关于模型建立的说法，正确的是() A．可用计算机软件制作真核细胞的三维实物模型 B．用公式N t＝N0λt表示单个种群的“S”型增长趋势 C．光合作用过程图解是描述光合作用主要反应过程的数学模型 D．“建立血糖调节模型”活动是用物理模型再构建出概念模型 解析：选D。用计算机软件制作出的真核细胞的三维模型不是实物模型，A错误。公式N t＝N0λt表示的是单个种群的“J”型增长趋势，B错误。光合作用过程图解是概念模型，C错误。“建立血糖调节模型”活动是把学生所做的模拟活动看作是构建动态的物理模型，再根据模拟活动的体验构建图解式概念模型，D正确。

什么叫生物医学仿真

1、什么叫生物医学仿真？ 答：生物医学仿真就是通过利用计算机系统模拟真实医学实验场景，计算机系统将来自CT、MRI或PET三维图像进行几何重构生成三维模型重建，构成逼真的三维医学影像，并通过虚拟现实的科技手段显示出来，为使用者提供一个真三维的立体的人体生物模型，作为科研、教学、培训和分析的依据，使使用者通过视觉、听觉和触觉感知来学习医学外科手术及实验的各种基本技能，不仅如此，该技术还能在可视化技术的基础上进一步实现放射治疗、矫形手术等的计算机模拟及手术规划 2、为什么要做生物科学仿真？ 医疗教学实验方面：(1)仿真器件消耗低、维护简单。 电子仿真教学可大量减少真实设备的使用、降低器件的损 耗，同时维护简单，从而方便了使用者操作、也降低了实 验成本。 (2)操作使用灵活、提升实验效率。 使用仿真软件，简化了实验仪器设备，使教授者缩短授课 及相关演示的时间，使教学更加清晰、直观。 （3）使训练者从外部观察到人体内部状况，准确地确定病变 体的空间位置、大小、几何形状以及它与周围生物组织之间 的空间关系，从而及时高效地诊断疾病。为医学研究和教学 的发展发挥巨大的作用。 （4）可以进行一些危险级系数大或者材料紧缺的实验，不仅可 以进行无限次实验，还能够自动比对生成实验数据，更加科

学精确。 （5）使实验报告的形式多样化。传统的实验报告形式单一，测 试数据抄袭现象严重，而电路仿真实验，可以随机、灵活布 局，有选择地、个性化地进行打印输出，这可激发学生的积 极性、创新性，从而杜绝实验报告抄袭的现象。 医疗手术方面：（1）虚拟手术系统可协助建立手术方案，帮助医生合理，定量 地定制手术方案，辅助选择最佳手术途径、减少手术损伤、 减少对组织损害、提高病灶定位精度，以便执行复杂外科手 术和提高手术成功率等；可以预演手术的整个过程以便事先 发现手术中可能出现的问题，使医生能够依靠术前获得的医 学影像信．E-，建立三维模型，在计算机建立的虚拟环境中 设计手术过程、切口部位、角度，提高手术的成功率． (2) 以显微手术为例，利用虚拟手术系统做显微外科手术时，可 将手术部位放大，医生即可按照放大后的常规手术动作幅度 操作，与此同时，虚拟手术系统又把医生的这种常规幅度的 手术动作缩小为显微手术机械手的细微动作，从而明显地降 低了显微外科的难度。 （3）远程手术是利用虚拟现实技术，通过远程控制操作设备与远 距离医院建立起远程医疗系统，医生只需对虚拟患者进行 手术，并通过因特网将其动作传递到远端的手术机器人， 由机器人对患者进行手术。 3、举例详细说明生物仿真方法科技。

(精心整理)模型建构在高中生物教学中的应用

模型建构在高中生物教学中的应用 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。 一、关于模型的形式或种类，不同论著中的说法有所相同。人教版新教材中模型有三种，其含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型，如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型Nt=N0λt、有丝分裂过程中DNA含量变化曲线、酶的活性随pH变化而变化的曲线、同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线、孟德尔豌豆杂交实验中9：3：3：1的比例关系等。应该指出，物理模型既包括静态的结构模型，如真核细胞的三维结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型等；又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等。 二、模型建构的意义及教学应用 模型的方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。在生物学教学中，如果能在教师的引导下，让学生在一定的情境中通过自己动手，建构相关模型来学习生物学知识，将会非常有利于学生对相关知识的掌握。在模型建构教学活动中，是以学生为主体，以建构模型为主线，让学生去探索、交流和学习，注重学习过程的主动性和积极性，而学生一旦掌握了模型建构的方法，也就掌握了一种科学研究的方法，这正符合新课改理念。 下面就以教材中介绍的三种模型在具体的教学活动中的应用为例，展示模型建构的实际意义。 1.建构概念模型，梳理知识间内在关系 建构概念模型可以使学生深入理解基础知识，辨析知识点之间的联系与区别，使知识结构化，同时有利于培养学生的归纳、概括和语言表述能力。 人教版《遗传与进化》模块中，在《现代生物进化理论的由来》一节，教材借助一个理论模型来介绍达尔文的自然选择学说（见下图）。

生物模型制作

生物模型制作 生物模型制作是指学生利用身边的各种材料来制作 些有关生物结构的模型，这些生物模型可以将抽象的知识以形象的物质形式呈现出来。例如动植物细胞模型、花的结构模型等，学生都可以根据课本的文字内容或图片把它们实物化、立体化。在制作过程中学生把各种材料加工成要模拟的生物结构形状，直接构成一个整体的模型。学生在亲自参与制作生物模型以及运用模型演示生物知识的过程中，不仅能加深对知识的理解，巩固和掌握所学知识，更能使自身的动手能力得到培养，从而更好地开发与训练自己的创造力和创新思维。 1 制作生物模型的作用 1.1加深对知识的记忆和理解初中学生对直观的知识掌 握较快，形象思维比较差，对 于抽象的知识掌握得相对较弱。在生物教学中，有些观察对象很小或结构比较复杂，学生不易清楚地观察它们的结构，例如生物细胞的结构。制作模型则将它们放大很多倍，而且能将其中所含的各部分结构明确地表示出来，形象且直观，

使学生迅速地获得有关的知识，从而加深对知识的记忆和理 解。 1.2培养学生的动手能力和创造力 制作不同的生物模型，运用的材料、制作的方法不同。 学生在尝试制作生物模型的过程中，要选择制作的材料，每种模型可能还需要将不同的材料组合到一起，这无疑对学生的动手能力是一种挑战。比如在制作花的模型中，有的学生是将硬一点的纸剪成花瓣的形状，用双面胶粘在一起，但是这样很容易开，组合不到一起去。教师发现后，启发并鼓励学生最终对模型进行了改进，用针线将其缝合到了一起，并用软一点的纸做了一个新的模型。 1.3丰富教学资源许多学生制作的生物模型科学性和准 确性强，并且美 观，这样在以后的教学中教师可以将学生制作的模型作为教 具使用，比如学生制作的屈肘运动的模型。有一学生是用两木棍另一端分别固定两根橡皮绳代表肌肉，演示屈肘和伸肘运动，效果很好，这样的模型在课堂上演示，学生就很容易地理解了。有些学生在制作生物模型时科学性不强，甚至是错误的，比如学生在制作小肠模型时，有些学生做的小肠内表面的环形皱襞方向是错的，也就是说不是环形的，同样教师可以作为反面的教具使用，丰富教学资源。 根木棍代表骨，中间用螺丝固定并可以转动代表关节，两根 2 学生制作生物模型的过程和方法在初中生物教材中有 很多可以制作模型的生物结构，而 且制作同一种结构可以选用不同的材料。

数学模型在生物学中的应用修订稿

数学模型在生物学中的 应用 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

数学模型在生物学中的应用 摘要 数学模型是研究生命发展规律，发现和分析生命现状的工具。建立可靠的本文从生物数学的发展、分支了解生物数学的历史，紧接着又在数学模型在生物数学的地位中了解数学模型的地位，最后在数学模型的应用中知道了微分方程模型、差分方程模型以及稳定性模型.这将有助于在生物数学的研究中，依据数学模型的基础，建立符合规律的数学模型，在生命进程中验证新的规律、新的发现，使在研究生物学时更清晰、更明了. 关键词：数学模型；生物学；应用

Application of mathematical model in Biology Abstract: Mathematical models in biology such as a microscope can be found in biological mysteries, biological research through with the establishment of the mathematical rules of the law of development of life, which launched a new discovery, new rules and in biology established reliable model of the biological status of classified analysis and forecasting.The from the history of mathematical biology development, the branch of the understanding of mathematical biology, followed by another in the mathematical model in Mathematical Biology status in understanding the status of mathematical model. Finally, in the application of mathematical model know differential equation model, the differential equation model and the stability of the model.This will help in mathematical biology research, on the basis of the mathematical model, established in accordance with the law of the mathematical model, in the process of life to verify new rules, new found in biological research clearer, more clear. Keywords: mathematical mode;biology;application

d打印在生物医学的应用

3D打印在生物医学的 应用 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

中南大学课程论文 3D打印在生物医学的应用学位类别：学士 学科专业：交通运输工程 年级： 2012 大学生：熊昱麟 学号 指导老师：罗意平 2015年10月15日 第一章三维打印简介 三维打印（Three Dimension Printing，简称3DP）属于一种快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术，它由计算机辅助设计（CAD）数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等。 生物三维打印是以活细胞（living cells）、生物活性因子（proteinsand bio-molecules）及生物材料（biomaterials）为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构，是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科，它是目前3D 打印技术研究的最前沿领域，也是3D 打印技术中最具活力和发展前景的方向。【1】 3D打印有一系列的技术特征：第一，数字化制造。它是零件的数字模型，来直接驱动材料的制造过程的。数字模型决定了最后加工出来的

零件是什么样的形态，制造过程中去掉了很多人为因素（包括工具因素），所以它可以快速地、高效地、精确地再现计算里面设计的三维模型。另外，由于堆积制造里所有的材料都是在计算机数据的控制下点点堆积起来的，所以它是一个受控的过程。因此在堆积的过程中，可以控制零件内部各个位置的材料以及它的微结构。 第二就是直接制造。直接制造就是把材料的制配过程和成型过程一体化。有些材料在合成完了以后，加工性能变得很差。把材料制备和加工成形过程复合在一起，解决了一些难加工材料的重新制造的问题。 最后是快速制造。主要体现在它的工艺流程上。跟传统加工方式相比，3D打印省掉了准备原材料、准备鋳件、准备开还、准备制坯、准备加工机床等一系列制造前程序，大大缩短了加工流程。用传统的方式加工零件，从设计到完工，要耗时至少好几个月；而现在用3D打印的方式，慢则几天，快则几个小时。【5】 应用实例 【图】 美国康奈尔大学研究人员使用牛耳细胞打印出人造耳朵。在打印耳模时，借用了一种可以注入胶原蛋白和活细胞的凝胶，3 个月后观察发现，3D 打印的耳膜和传统人造耳甚至与人耳几乎完全一致。Lee 等应用3D 打印技术制造出包括再生的软骨和脂肪组织的人工耳朵。其主要部分是聚己内酯（PCL）和三维网络结构中长满细胞的水凝胶。脂肪基质干细胞在水凝胶中特定的区域分别分化成软骨细胞和脂肪细胞，从而形成耳形结构。【4】

生物数学第三章

第三章生物分类的数学模型 本章开始将讨论生物分类，按照生物分类学家的理解就是指表征分类和分支分类，我们仅研究两种分类概念下的数学理论与方法。这里的分类也是多元统计关于聚类分析的延续，但是已远远超出统计数学的范围。表征分类除经典的系统分类以外还包括图论分类、信息分类、模糊分类；分支分类是以抽象代数为基础，研究生物演化规律的分支学科。因此生物数学中的分类数学模型不能再视作多元统计中的聚类分析，而应称为分类分析。本章专门讨论分类分析中的表征分类数学模型。 第一节分类的基本概念和原始数据的获得 何谓分类？有句俗话“物以类聚”，这句话的意思是说，许多事物依据其类别的特征，相似者归为同一种类。从这个意思去理解，分类有两个要素。第一个要素是被分类的对象，分类对象是由许多被分类的实体所组成，3个以上的实体构成一个基本分类对象。被分类的实体，就是被分类的基本单位，在数量分类学中称为运算分类单位(operational taxonomic unit)简写作分类单位(OTU)。全部被分类的分类单位构成的集合称为被分类群。分类的第二个要素是分类的依据，分类依据取决于被类群中分类单位的性状，所谓性状(character)是一个分类单位区分于其他分类单位的性质、特征或属性。一个分类单位对某个性状所呈现的状态，称为该性状的性状状态(character state)，简称状态(state)。 分类就是将被分类群中所有的分类单位，依据它们的性状状态，遵从一定的原则作出划分或聚合，得到一组新的分类单位集合。通过分类获得的这个分类单位集合称为分类群(taxon)。 世界上一切事物都存在分类的问题。专门研究生物物种的分类，也就是生物分类学中的分类，有表征与分支两个对立的概念。依据生物表现性状相似性全面比较而建立的系统分类称为表征分类(phenetic classification)；遵从生物演化的谱系关系而建立的系统分类称为分支分类(cladistic classification)。这两个概念在生物分类学和数量分类学中都很重要，相应的也有两种不同的数学方法，本章将要研究表征分类。 分类单位隶属于一个分类群产生分类单位与分类单位之间的联系。如果A是被考虑的一个分类群，又有分类单位x∈A，且分类单位y∈A，则认为x与y之间建立起同属于 ·71·

高中生物学新课程中数学模型的分析应用

高中生物学新课程中数学模型的分析应用 发表时间：2011-09-26T15:04:38.597Z 来源：《新校园》理论版2011年第8期供稿作者：王新伟 [导读] 在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。 王新伟（巩义市二中东校区，河南郑州452100） 1 高中生物教学中的数学建模 由于高中生物学科以描述性的语言为主，学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这就需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结，并进行数学建模。在生物学科教学中，构建数学模型，对理科思维培养也起到一定的作用。 2 数学建模思想在生物学中的应用 2.1 数形结合思想的应用 生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型，它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度，考查学生用数学图形来表述生物学知识，体现理科思维的逻辑性。 例1：下图1 表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA 含量变化的关系; 图2 表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是( ) A.图2 中甲细胞处于图1 中的BC 段，图2 中丙细胞处于图1 中的DE 段 B.图1 中CD 段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期 C.就图2 中的甲分析可知，该细胞含有2 个染色体组，秋水仙素能阻止其进一步分裂 D.图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现 解析：从图2 的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期，丙为减Ⅱ中期;而图1 中的AB 段表示的是间期中的(S 期)正在进行DNA 复制的过程，BC 段表示的是存在姐妹染色单体的染色体，DE 段表示的是着丝点断裂后的只含1个DNA 的染色体。此题的答案是 B。 2.2 排列与组合的应用 排列与组合作为高中数学的重要知识。在减数分裂过程中，减Ⅰ分裂(中期)的同源染色体在细胞中央的不同排列方式，在细胞两极出现不同的染色体组合，最终形成不同基因组成的配子，这是遗传的分离定律与自由组合定律细胞学证据。同样，遗传信息的传递与表达过程中，也涉及到碱基的排列与密码子的组合方式。 例2：果蝇的合子有8个染色体，其中4 个来自母本(卵子)，4 个来自父本(精子)。当合子变为成虫时，成虫又产生配子(卵子或精子，视性别而定)时，在每一配子中有多少染色体是来自父本的，多少个是来自母本的? 解析：染色体在形成配子时完全是独立分配的，因为在同源染色体发生联会后，二价体在赤道板上的排列方位是完全随机的，因此每个配子所得到的4 个染色体也是完全随机的。每个配子所得到的一套染色体有可能是五种组合中的一种，实际上每种组合又会有不同的情况。如将这4 对染色体分别命名为m1(母源来的第一染色体)以及m2、m3、m4 和p1(父源来的第一染色体)、p2、p3、p4。那么上述情况下，配子有可能是：m1 m2m3 m 4;m1 p2 p3 p4;m2 p1 p3 p4;m3 p1 p2p4 ……p1 p2 p3 p4。因此，当我们不仅考虑数量，而且也考虑到质量时，4 对染色体的配子组合数应为24=16。在只考虑数量时，此题答案为0、1、2、3 或4 个来自母本，4、3、2、1 或0来自父本(共有5种可能)。 2.3 数学归纳法的应用 在课堂教学中，教师引导学生进行知识和题型分析，归纳出一般规律，有助于帮助学生提炼信息、理解知识和掌握解题规律。达到举一反三、融会贯通的效果。 例3：笔者在讲授DNA 的结构和复制时，带领学生总结了 一系列关于DNA 复制的公式，在师生共同总结归纳的过程中 加深了对DNA 结构和复制的理解。 一个DNA 分子经n 次复制后：1.DNA 分子总数为2n 个;2.脱氧核苷酸链数为2n+1 条;3.母链始终为2 条，占总数的比例为1/2n;4. 一个DNA分子中含某碱基m 个，DNA 复制n 次，则需游离的该碱基个数为m(2n-1)。 2.4 概率的计算 高中生物的遗传机率的计算是教学的难点，教师通过对具体实例的解析，协助学生构建概率相加与相乘原理。比如：分类用概率相加原理;分步用概率相乘原理。 例4：A a B b×A a B B相交子代中基因型a aB B所占比例的计算。 解析：因为A a×A a相交子代中a a基因型个体占1/4，B b×B B相交子代中B B基因型个体占1/2，所以aa B B基因型个体占所有子代的1/4×1/2=1/8。[由概率分步相乘原理，可知子代个别基因型所比例等于该个别基因型中各对基因型出现概率的乘积。 2.5 生态系统的数学模型 生态学的一般规律中，常常求助于数学模型的研究，理论生态学中涉及到大量的数学模型构建的问题。在高中生物学中有种群的动态模型研究，如：“J”与“S”型曲线; 另外，种间竞争及捕食的数学模型等等。 例5：在实验室中进行了两类细菌竞争食物的实验。在两类细菌的混合培养液中测定了第Ⅰ类细菌后一代(即Zt+1)所占总数的百分数与

生物模型归类

模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。 一、概念模型 含义：是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。 例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等。 概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。 构建概念模型除了上述集合方法外，还有以下方法： (1)知识链法：分清概念间的隶属关系，把相关的概念串联成知识链，如生物体 —细胞—细胞核—染色体—DNA—基因—脱氧核苷酸—遗传信息—遗传密码—氨基酸—蛋白质—性状，从而使学生把分散的知识整合为知识链，形成知识结构的整体性。还可以进一步拓展形成网络，如： (2)比较法：就是对相近或相对的概念进行比较，明确这些概念的共同点和差异 点，从而能够将它们科学有效地区分，使概念的外延和内涵更清晰，从而形成相近或相对概念的知识体系。 (3)分析法：就是把一个概念分成几个点，通过点了解面，再从面掌握概念。也 就是说，对教材概念进行逐词逐句挖掘，得到条理化的信息。如减数分裂的概念，在读完之后，可从范围、时期、特点、结果等方面进行总结梳理。 (4)图解法：是一种把事物所包含的内容或知识点，用图解的方法表示其动态变 化的过程、阶段(或时期)的特点的思维方法。起到化繁为简、重点突出、加深记忆的作用。例如，碳循环过程图解如下：

生物学中概念复习的方法多种多样，学生根据教材内容，选择科学的学习方法，区分开概念的内涵和外延，揭示概念反映的客观事物的本质，只有这样才能达到事半功倍的学习效果。 (2015·高考天津卷，1)右图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。据图分析，下列叙述正确的是( )