生命科学发展史论文范文大全初中
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生命科学史的教育价值摘要:生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程,展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系,揭示了自然科学的本质,揭示了每一个知识点的产生过程就是一个探究的过程,展示了在探究知识的过程中科学家之间的合作以及科学家所持观点之间的碰撞和论争,展示了成功的实验与选择合适的实验对象之间密切相关,呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观。生命科学史对于培养学生的生物学素养乃至科学素养具有积极的意义,在探究性学习中将发挥重要的作用。关键词:生命科学史;教育价值;生物学素养;探究性学习中图分类号:G427 文献标识码:A作者简介:王永胜(1961—),内蒙古人,东北师范大学教授,硕士生导师,在读博士生,主要研究课程与教学论、生物学课程与教学论;杨瑞林(1969—),山西太谷人,山西师范大学讲师,东北师范大学硕士生,生物学课程与教学论专业。最近几年来,有关生命科学史的译本以及著作开始出现。有的师范院校已将生命科学史纳入课程计划并开始实施,一些中学生物教师也开始认识到生命科学史在中学生物教学中的作用(展示知识发生过程,展现科学精神,展示科学研究方法),并且提出具体做法(创设情境,引入课题;介绍方法,启迪思维;突破教学难点)。[1]然而,生命科学史中蕴涵的教育价值远不止这些。新一轮基础教育课程确立了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三位一体的课程目标,生命科学史中蕴涵的教育价值对于实现这样的课程目标具有积极的意义,对于教师教育也具有积极的意义,本文的目的就在于进一步挖掘生命科学史的教育价值。一、生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程生命科学史是一部思想史,它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。这些思想是受当时的文化背景和科学技术水平制约的,生物学新知识的产生,都需要首先从思想方法上有所突破。“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。[2](475—549),[3](236—267)人类对生命个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。[2](253—297),[3](125—152),[4](37—56,134—148)这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识,如果当时的思想氛围是不科学的,就会导致人们对事物的错误认识。反过来,人们通过对事物的科学探究,获得对事物的正确认识,又会改变人的思想,进而改变思想氛围,使人们对事物的认识产生一次飞跃。生命科学史展示了科学家所处的时代背景,记录着科学家的思想以及思想转变,而科学家的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的。这对学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。二、生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史,它能够从整体上告诉我们各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的,还能告诉我们各个学科之间的联系。这有助于研究者发现尚未解决的问题和需要进一步解决的问题,有助于学习者建立知识点之间的联系,建构完整的知识结构。遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。[2](565—655),[3](280—335),[4](149—168,213—259)如果孟德尔不运用数学知识对数据进行统计分析,就不能发现遗传规律;如果没有细胞学的发展,萨顿和鲍维里就不能认识到遗传因子与染色体之间的联系;如果塔特姆不精通微生物知识,基因与酶之间的关系就不能建立起来。总之,如果不依靠各方面的知识,就不可能打开解决问题的思路。遗传学是在解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的,环环相扣,知识体系相当清楚。如果我们在学习中能够循着这样的线索展开,了解这一系列问题的解决过程,那么这一部分的知识结构就建构起来了,而且还可能联系到新的问题上去。三、生命科学史揭示了自然科学的本质生命科学史揭示了自然科学的本质。自然科学从本质上表现出以下特征:定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累。[5]定量化的特点是将生命科学和数学结合在一起。孟德尔就是运用数学统计方法对实验数据进行统计分析,才发现分离和自由组合规律的;如果没有群体遗传学家对群体进行研究,建立数学模型,那么自然选择学说的机制也许就不会被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析,才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。[4](160)精确的定量化使生命科学成为人们公认的真正意义上的科学。观察与实验是生命科学的基石。通过实验来研究事物,特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。在自然科学领域,实验是向自然界提出真正的、必须解决的问题,并且寻找答案的方法。实验方法首先在生理学领域得到运用。19世纪70、80年代,萨克斯(1832—1897)领导的植物学派,对于生物学中实验方法的运用起了特别重要的作用。[4](94)19世纪80年代,鲁(1850—1924)将实验方法引入原先注重描述性工作的胚胎学领域。[2](291),[3](149-153),[4](41)通过胚胎学,实验方法又扩展到细胞学和遗传学,最后又扩展到进化论的研究中。到了20世纪30年代,大多数生物学领域,除了古生物学和系统分类学,都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。生命科学史显示了产生每个知识点的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上,提出了染色体学说,即(孟德尔所说的)遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年,摩尔根通过一系列实验发现,控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程,可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。达尔文建立了以自然选择为核心的进化论,可人们在承认生物进化论的同时,却不愿意接受达尔文对进化原因进行臆想的方法,不满意达尔文对进化机制的解释。德弗里斯将实验方法引入对进化论的研究中,提出了“突变学说”,以此来解释达尔文的自然选择学说。在20世纪的头十年,得到生物学界的广泛接受。然而,1910年,果蝇遗传学的发展表明,果蝇群体中不断发生着突变,却没有产生物种的变化。1912~1915年细胞学的精确研究,沉重地打击了德弗里斯的学说,他所认为的大规模突变产生的性状实际上是已有性状的复杂重组。[4](26-32)细胞遗传学,尤其是群体遗传学的建立,才阐明了自然选择的机制。40年代,在达尔文进化论的基础上,提出了综合进化论。在综合进化论盛行了多年之后,1968年,木村资生提出了“分子进化的中性学说”。1972年,埃尔德雷奇和SJ古尔德提出了间断平衡论,引起了科学界的重视和研究。进化理论还在发展之中。从进化论的发展可以看出,生命科学知识是在科学家对前人的结论不断质疑、不断证实的基础上进行自我更正的过程中积累起来的。了解生命科学史,对培养研究者和学习者的批判性思维是有积极意义的,同时也能加深学习者正确认识绝对真理和相对真理的关系,从事实中提高哲学素养。四、生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史每一个知识点的产生过程,就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史。这一点已有论述(王荐,2002),这里不再赘述。总之,生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。(过程中包含着思维方式,如好奇心、求知欲、质疑、推理等;过程中包含着研究方法。)创造科学知识的科学家,哪一个不具备广博的知识呢?DNA双螺旋结构模型的建立,汇集了许多不同学科背景科学家的智慧,显示出知识是非常重要的,仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度,二者是统一的,不能割裂开来。没有知识基础怎么创新呢?值得注意的是,新课程改革以来,已经指出了重结论轻过程的弊端,并且提出“新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分,从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位”。[6](116-118)然而如果把“突出了过程方法的地位”理解为重过程而轻结论,也是极端错误的,因为过程与结论不是对立的。在生物教学中二者必须兼顾并且统一起来。学习生命科学史是能够把结论和过程方法兼顾统一起来的有效途径之一,这样做不仅有助于了解每个知识点的来龙去脉,而且从其中的一些典型事件中可以学习到前人的科学探究方法。五、生命科学史展示了人们的合作过程生命科学史展示了在探究知识的过程中,有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。这个事实表明从事不同学科研究的人,掌握的知识和技术是不同的,而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式(尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力,他们的思想极大地影响了沃森和克里克),他们的合作为解决问题提供了不同的思路,他们在解决问题中相互启发,相互补充,相互促进,同时共享了研究成果。不同的教师也存在知识体系和经验的不同。尤其在知识爆炸的时代,知识更新的速度很快,老中青各层次的教师的知识结构差别会更大,而教师之间的合作可以弥补这种差别。因此,在生物学教学过程中,生物学教师要与同行合作,也要与其他学科的教师合作。这也启发学生必须重视每一科的学习,只有这样才能为终身学习、生活和工作奠定良好的基础。六、生命科学史展示了各种观点的碰撞和论争过程生命科学史展示了在探究知识的过程中科学家所持观点之间的碰撞和论争,在碰撞与论争中,知识得到不断的澄清。达尔文的自然选择学说发表不久,有人提出了“自然选择作用于哪一种变异”的问题,成为当时争论的焦点。达尔文认为选择主要作用于连续的变异类型上。早期的生物统计学家高尔顿(1822—1911)、皮尔逊(1857—1936),与达尔文的判断一致。到了19世纪末,贝特森用事实证明了环境虽呈现连续的变化,而生物的变异却是不连续的,这种不连续性受遗传的控制,而不受环境控制。1904年,在英国科学促进协会的会议上,贝特森与韦尔登进行了最后的争论,贝特森取得了胜利。[3](302-304),[4](66-67)针对由什么物质引起发酵的问题,李比希和巴斯德展开了争论。巴斯德提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的存在,糖类是不可能变成酒清的;[2](338)李比希坚持认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并且裂解之后才能发挥作用。1897年毕希纳用实验证明了李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质的观点是对的,[4](182-183)即使是伟大的巴斯德也有发生错误的时候。这些事实给予我们启示:在教学,尤其在生物学探究教学中,生生之间、师生之间和教师之间发生争论是正常的交流。新课程教学提倡这种交流,允许发表各自的观点,即便有错误也是正常的,关键是拿出证据去证实。七、生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的孟德尔选择了豌豆;摩尔根选择了果蝇;细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞;[3](160)贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时,选择了马蛔虫细胞;[3](168-170)沃尔弗(1733—1794)采用植物组织做研究材料研究生物的生长发育,由植物向动物推广;[2](278-283)比德尔和塔特姆最终选择了红色面包霉做生化遗传学研究的材料;[4](231)德尔布吕克、卢利亚和赫尔希组成著名的“噬菌体小组”,最终选择了病毒作为研究对象;[4](234-236)瓦尔堡选择了正在进行细胞分裂的海胆卵进行呼吸速度的研究;[4](148)悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿(这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者)最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘;科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。由以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是:基础教育阶段生物新课程中的探究教学,也涉及选择探究对象的问题,要解决好探究问题,必须先选择好探究对象;培养师资的师范院校开设的生物实验课,实验内容都是计划好的,实验对象也是预先规定好的,只要照着做就可以,这是标准式的“食谱式”的实验,做实验仅仅是为了验证已被肯定了的现象或者是学习一种标准的实验程序。在这种模式下,学生对“实验”会有兴趣呢?培养的师资能够适应新课程的教学吗?关注科学家筛选研究对象的做法,对于师资培养和进行生物学探究教学应该是有帮助的。八、生命科学史呈现着科学家的科学态度、科学精神和科学世界观科学态度就是实事求是;科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新;科学世界观就是要认识到世界是可知的,同时还要关注科技发展对社会的影响,养成负责任的态度。巴斯德(1822—1895)和伯格(1926—,DNA序列专家,1980年诺贝尔化学奖得主)[7](21-23)的事迹充分体现了科学家的科学素养。20世纪的许多重大事件,证明了科技对社会具有两面性的作用越来越明显,生命科学的研究成果,可以造福人类,也可以制造生物武器给人类带来灾难。实际上,在日常生活中也是一样,我们每做一件事,不光要想到给自己带来的好处,还要想到会给他人和社会带来什么不便,甚至灾难。只有依靠科学的世界观,才能对事物作出判断并采取适当的个人行为。生命科学史中记载着科学家的生平事迹,从中挖掘科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,把它们渗透到生物学教学中,对于培养学生的生物学素养乃至科学素养和人文素养都具有积极的教育意义。重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》提出“提高学生的科学素养”的理念。《普通高中生物课程标准(实验)》(简称《标准》)在课程目标中也明确提出,“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,知道生物科学和技术的主要发展方向和成就,知道生物科学发展史上的重要事件”。[8](7)在实施建议的教学建议一栏中,第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例专门强调了“科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。[8](36)《标准》已经向生物学教师提出了要求,生物学教师必须具备生命科学史方面的素养。加强这方面的素养主要依靠两条途径来实现。其一,高师院校在本科生、教育硕士、研究生中设置相应课程;其二,可通过新课标培训、新教材培训以及教师培训等继续教育的各个环节来实现。同时呼吁从事生命科学史编撰工作的学者,不断把生命科学发展的最新进展纳入生命科学史的体系中。参考文献:〔1〕王荐把生命科学史引入中学生物学教学〔J〕课程·教材·教法,2002,22(1):52-〔2〕〔美〕玛格纳(Magner LN)生命科学史〔M〕李难,崔极谦,王水平,译天津:百花文艺出版社,〔3〕汪子春,田洺,易华世界生物学史〔M〕长春:吉林教育出版社,〔4〕〔美〕加兰 E 艾伦20世纪的生命科学史〔M〕田洺,译上海:复旦大学出版社,〔5〕刘恩山中学生物学教学论〔M〕北京:高等教育出版社,21-〔6〕教育部基础教育司组织走进新课程:与课程实施者对话〔M〕北京:北京师范大学出版社,〔7〕〔美〕波拉克解读基因:来自DNA的信息〔M〕杨玉龄,译北京:中国青年出版社,21-〔8〕中华人民共和国教育部普通高中生物课程标准(实验)〔S〕北京:人民教育出版社,(责任编辑:李冰)The Educational Value of Life Science HistoryYANG Rui-lin, WANG Yong-sheng(College of Life Science, North East Normal University, Changchun Jilin 130024,China)Abstract:The life science history discloses the process of thinking and solving biology It represents the history of discipline formation of life science and their relations, and discloses the essence of natural The life science history also proves that the process of knowledge generation is the process of inquiry,and there exist contradictions and debates between scientists during the course of inquiring, and there are close connection between a successful experiment and a fitful choice of experimental Finally ,the life science history represents the scientific attitude, scientific spirit and scientific world outlook,which have great significance in cultivating students' biological quality and scientific quality and play an important role in inquiry-based Key words:life science history; educational value; biological quality; inquiry-based learning
生物科学和健康随着生物科学的发展,生物科学对社会的影响越来越大,同样的对于健康的影响也不可小视。这主要表现在以下几个方面: 1、影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2、促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3、随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4、促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5、影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6、对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7、生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 从这么多的方面可以看出,生物科学在我们现在社会的影响范围之广,作用之大,是体现了这个学科的重要性。本文主要简单谈谈生物科学和健康的联系。后面待续……给你发EMAIL吧
第一个哥们好厉害!应该不会是抄的吧
生命科学发展史论文范文初中生
生命科学史的教育价值摘要:生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程,展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系,揭示了自然科学的本质,揭示了每一个知识点的产生过程就是一个探究的过程,展示了在探究知识的过程中科学家之间的合作以及科学家所持观点之间的碰撞和论争,展示了成功的实验与选择合适的实验对象之间密切相关,呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观。生命科学史对于培养学生的生物学素养乃至科学素养具有积极的意义,在探究性学习中将发挥重要的作用。关键词:生命科学史;教育价值;生物学素养;探究性学习中图分类号:G427 文献标识码:A作者简介:王永胜(1961—),内蒙古人,东北师范大学教授,硕士生导师,在读博士生,主要研究课程与教学论、生物学课程与教学论;杨瑞林(1969—),山西太谷人,山西师范大学讲师,东北师范大学硕士生,生物学课程与教学论专业。最近几年来,有关生命科学史的译本以及著作开始出现。有的师范院校已将生命科学史纳入课程计划并开始实施,一些中学生物教师也开始认识到生命科学史在中学生物教学中的作用(展示知识发生过程,展现科学精神,展示科学研究方法),并且提出具体做法(创设情境,引入课题;介绍方法,启迪思维;突破教学难点)。[1]然而,生命科学史中蕴涵的教育价值远不止这些。新一轮基础教育课程确立了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三位一体的课程目标,生命科学史中蕴涵的教育价值对于实现这样的课程目标具有积极的意义,对于教师教育也具有积极的意义,本文的目的就在于进一步挖掘生命科学史的教育价值。一、生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程生命科学史是一部思想史,它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。这些思想是受当时的文化背景和科学技术水平制约的,生物学新知识的产生,都需要首先从思想方法上有所突破。“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。[2](475—549),[3](236—267)人类对生命个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。[2](253—297),[3](125—152),[4](37—56,134—148)这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识,如果当时的思想氛围是不科学的,就会导致人们对事物的错误认识。反过来,人们通过对事物的科学探究,获得对事物的正确认识,又会改变人的思想,进而改变思想氛围,使人们对事物的认识产生一次飞跃。生命科学史展示了科学家所处的时代背景,记录着科学家的思想以及思想转变,而科学家的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的。这对学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。二、生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史,它能够从整体上告诉我们各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的,还能告诉我们各个学科之间的联系。这有助于研究者发现尚未解决的问题和需要进一步解决的问题,有助于学习者建立知识点之间的联系,建构完整的知识结构。遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。[2](565—655),[3](280—335),[4](149—168,213—259)如果孟德尔不运用数学知识对数据进行统计分析,就不能发现遗传规律;如果没有细胞学的发展,萨顿和鲍维里就不能认识到遗传因子与染色体之间的联系;如果塔特姆不精通微生物知识,基因与酶之间的关系就不能建立起来。总之,如果不依靠各方面的知识,就不可能打开解决问题的思路。遗传学是在解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的,环环相扣,知识体系相当清楚。如果我们在学习中能够循着这样的线索展开,了解这一系列问题的解决过程,那么这一部分的知识结构就建构起来了,而且还可能联系到新的问题上去。三、生命科学史揭示了自然科学的本质生命科学史揭示了自然科学的本质。自然科学从本质上表现出以下特征:定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累。[5]定量化的特点是将生命科学和数学结合在一起。孟德尔就是运用数学统计方法对实验数据进行统计分析,才发现分离和自由组合规律的;如果没有群体遗传学家对群体进行研究,建立数学模型,那么自然选择学说的机制也许就不会被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析,才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。[4](160)精确的定量化使生命科学成为人们公认的真正意义上的科学。观察与实验是生命科学的基石。通过实验来研究事物,特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。在自然科学领域,实验是向自然界提出真正的、必须解决的问题,并且寻找答案的方法。实验方法首先在生理学领域得到运用。19世纪70、80年代,萨克斯(1832—1897)领导的植物学派,对于生物学中实验方法的运用起了特别重要的作用。[4](94)19世纪80年代,鲁(1850—1924)将实验方法引入原先注重描述性工作的胚胎学领域。[2](291),[3](149-153),[4](41)通过胚胎学,实验方法又扩展到细胞学和遗传学,最后又扩展到进化论的研究中。到了20世纪30年代,大多数生物学领域,除了古生物学和系统分类学,都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。生命科学史显示了产生每个知识点的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上,提出了染色体学说,即(孟德尔所说的)遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年,摩尔根通过一系列实验发现,控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程,可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。达尔文建立了以自然选择为核心的进化论,可人们在承认生物进化论的同时,却不愿意接受达尔文对进化原因进行臆想的方法,不满意达尔文对进化机制的解释。德弗里斯将实验方法引入对进化论的研究中,提出了“突变学说”,以此来解释达尔文的自然选择学说。在20世纪的头十年,得到生物学界的广泛接受。然而,1910年,果蝇遗传学的发展表明,果蝇群体中不断发生着突变,却没有产生物种的变化。1912~1915年细胞学的精确研究,沉重地打击了德弗里斯的学说,他所认为的大规模突变产生的性状实际上是已有性状的复杂重组。[4](26-32)细胞遗传学,尤其是群体遗传学的建立,才阐明了自然选择的机制。40年代,在达尔文进化论的基础上,提出了综合进化论。在综合进化论盛行了多年之后,1968年,木村资生提出了“分子进化的中性学说”。1972年,埃尔德雷奇和SJ古尔德提出了间断平衡论,引起了科学界的重视和研究。进化理论还在发展之中。从进化论的发展可以看出,生命科学知识是在科学家对前人的结论不断质疑、不断证实的基础上进行自我更正的过程中积累起来的。了解生命科学史,对培养研究者和学习者的批判性思维是有积极意义的,同时也能加深学习者正确认识绝对真理和相对真理的关系,从事实中提高哲学素养。四、生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史每一个知识点的产生过程,就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史。这一点已有论述(王荐,2002),这里不再赘述。总之,生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。(过程中包含着思维方式,如好奇心、求知欲、质疑、推理等;过程中包含着研究方法。)创造科学知识的科学家,哪一个不具备广博的知识呢?DNA双螺旋结构模型的建立,汇集了许多不同学科背景科学家的智慧,显示出知识是非常重要的,仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度,二者是统一的,不能割裂开来。没有知识基础怎么创新呢?值得注意的是,新课程改革以来,已经指出了重结论轻过程的弊端,并且提出“新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分,从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位”。[6](116-118)然而如果把“突出了过程方法的地位”理解为重过程而轻结论,也是极端错误的,因为过程与结论不是对立的。在生物教学中二者必须兼顾并且统一起来。学习生命科学史是能够把结论和过程方法兼顾统一起来的有效途径之一,这样做不仅有助于了解每个知识点的来龙去脉,而且从其中的一些典型事件中可以学习到前人的科学探究方法。五、生命科学史展示了人们的合作过程生命科学史展示了在探究知识的过程中,有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。这个事实表明从事不同学科研究的人,掌握的知识和技术是不同的,而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式(尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力,他们的思想极大地影响了沃森和克里克),他们的合作为解决问题提供了不同的思路,他们在解决问题中相互启发,相互补充,相互促进,同时共享了研究成果。不同的教师也存在知识体系和经验的不同。尤其在知识爆炸的时代,知识更新的速度很快,老中青各层次的教师的知识结构差别会更大,而教师之间的合作可以弥补这种差别。因此,在生物学教学过程中,生物学教师要与同行合作,也要与其他学科的教师合作。这也启发学生必须重视每一科的学习,只有这样才能为终身学习、生活和工作奠定良好的基础。六、生命科学史展示了各种观点的碰撞和论争过程生命科学史展示了在探究知识的过程中科学家所持观点之间的碰撞和论争,在碰撞与论争中,知识得到不断的澄清。达尔文的自然选择学说发表不久,有人提出了“自然选择作用于哪一种变异”的问题,成为当时争论的焦点。达尔文认为选择主要作用于连续的变异类型上。早期的生物统计学家高尔顿(1822—1911)、皮尔逊(1857—1936),与达尔文的判断一致。到了19世纪末,贝特森用事实证明了环境虽呈现连续的变化,而生物的变异却是不连续的,这种不连续性受遗传的控制,而不受环境控制。1904年,在英国科学促进协会的会议上,贝特森与韦尔登进行了最后的争论,贝特森取得了胜利。[3](302-304),[4](66-67)针对由什么物质引起发酵的问题,李比希和巴斯德展开了争论。巴斯德提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的存在,糖类是不可能变成酒清的;[2](338)李比希坚持认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并且裂解之后才能发挥作用。1897年毕希纳用实验证明了李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质的观点是对的,[4](182-183)即使是伟大的巴斯德也有发生错误的时候。这些事实给予我们启示:在教学,尤其在生物学探究教学中,生生之间、师生之间和教师之间发生争论是正常的交流。新课程教学提倡这种交流,允许发表各自的观点,即便有错误也是正常的,关键是拿出证据去证实。七、生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的孟德尔选择了豌豆;摩尔根选择了果蝇;细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞;[3](160)贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时,选择了马蛔虫细胞;[3](168-170)沃尔弗(1733—1794)采用植物组织做研究材料研究生物的生长发育,由植物向动物推广;[2](278-283)比德尔和塔特姆最终选择了红色面包霉做生化遗传学研究的材料;[4](231)德尔布吕克、卢利亚和赫尔希组成著名的“噬菌体小组”,最终选择了病毒作为研究对象;[4](234-236)瓦尔堡选择了正在进行细胞分裂的海胆卵进行呼吸速度的研究;[4](148)悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿(这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者)最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘;科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。由以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是:基础教育阶段生物新课程中的探究教学,也涉及选择探究对象的问题,要解决好探究问题,必须先选择好探究对象;培养师资的师范院校开设的生物实验课,实验内容都是计划好的,实验对象也是预先规定好的,只要照着做就可以,这是标准式的“食谱式”的实验,做实验仅仅是为了验证已被肯定了的现象或者是学习一种标准的实验程序。在这种模式下,学生对“实验”会有兴趣呢?培养的师资能够适应新课程的教学吗?关注科学家筛选研究对象的做法,对于师资培养和进行生物学探究教学应该是有帮助的。八、生命科学史呈现着科学家的科学态度、科学精神和科学世界观科学态度就是实事求是;科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新;科学世界观就是要认识到世界是可知的,同时还要关注科技发展对社会的影响,养成负责任的态度。巴斯德(1822—1895)和伯格(1926—,DNA序列专家,1980年诺贝尔化学奖得主)[7](21-23)的事迹充分体现了科学家的科学素养。20世纪的许多重大事件,证明了科技对社会具有两面性的作用越来越明显,生命科学的研究成果,可以造福人类,也可以制造生物武器给人类带来灾难。实际上,在日常生活中也是一样,我们每做一件事,不光要想到给自己带来的好处,还要想到会给他人和社会带来什么不便,甚至灾难。只有依靠科学的世界观,才能对事物作出判断并采取适当的个人行为。生命科学史中记载着科学家的生平事迹,从中挖掘科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,把它们渗透到生物学教学中,对于培养学生的生物学素养乃至科学素养和人文素养都具有积极的教育意义。重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》提出“提高学生的科学素养”的理念。《普通高中生物课程标准(实验)》(简称《标准》)在课程目标中也明确提出,“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,知道生物科学和技术的主要发展方向和成就,知道生物科学发展史上的重要事件”。[8](7)在实施建议的教学建议一栏中,第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例专门强调了“科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。[8](36)《标准》已经向生物学教师提出了要求,生物学教师必须具备生命科学史方面的素养。加强这方面的素养主要依靠两条途径来实现。其一,高师院校在本科生、教育硕士、研究生中设置相应课程;其二,可通过新课标培训、新教材培训以及教师培训等继续教育的各个环节来实现。同时呼吁从事生命科学史编撰工作的学者,不断把生命科学发展的最新进展纳入生命科学史的体系中。参考文献:〔1〕王荐把生命科学史引入中学生物学教学〔J〕课程·教材·教法,2002,22(1):52-〔2〕〔美〕玛格纳(Magner LN)生命科学史〔M〕李难,崔极谦,王水平,译天津:百花文艺出版社,〔3〕汪子春,田洺,易华世界生物学史〔M〕长春:吉林教育出版社,〔4〕〔美〕加兰 E 艾伦20世纪的生命科学史〔M〕田洺,译上海:复旦大学出版社,〔5〕刘恩山中学生物学教学论〔M〕北京:高等教育出版社,21-〔6〕教育部基础教育司组织走进新课程:与课程实施者对话〔M〕北京:北京师范大学出版社,〔7〕〔美〕波拉克解读基因:来自DNA的信息〔M〕杨玉龄,译北京:中国青年出版社,21-〔8〕中华人民共和国教育部普通高中生物课程标准(实验)〔S〕北京:人民教育出版社,(责任编辑:李冰)The Educational Value of Life Science HistoryYANG Rui-lin, WANG Yong-sheng(College of Life Science, North East Normal University, Changchun Jilin 130024,China)Abstract:The life science history discloses the process of thinking and solving biology It represents the history of discipline formation of life science and their relations, and discloses the essence of natural The life science history also proves that the process of knowledge generation is the process of inquiry,and there exist contradictions and debates between scientists during the course of inquiring, and there are close connection between a successful experiment and a fitful choice of experimental Finally ,the life science history represents the scientific attitude, scientific spirit and scientific world outlook,which have great significance in cultivating students' biological quality and scientific quality and play an important role in inquiry-based Key words:life science history; educational value; biological quality; inquiry-based learning
毫无疑问,生命科学与化学有着密不可分的联系,我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。然而,仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的,结构才是其功能的基础。我们知道,构成元素相同的物质,由于结构不同,可能在功能上就相去甚远:左、右旋光物质的不同生理作用就是一个很好的例子。但是,我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系,也就是说不能把生命科学看成一块,再把结构化学看成另一块,然后再说明他们间千丝万缕的联系;我认为,结构化学与生命科学是揉合在一起的,很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者,他不仅进行了大分子研究,还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为,最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事,就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中,我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且,结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持,而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出,解决DNA结构这个世界性的生命科学课题,是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果,而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天,我们更不能仅仅只重视专业课的学习,必须同时汲取其他学科的知识,为将来的研究打下基础。在一九二四年以前,没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年,科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮助下,科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年,科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明,发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。于是,在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国,著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里,英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛,也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果,但我认为,这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比,确实从中学到了一些东西,希望和大家一起探讨。一、双方的开端:当时的鲍林已经是化学界的“权威”,他致力于蛋白质的研究。1951年夏天,鲍林开始深入研究有关DNA的材料,并常常找人讨论。他认为,与蛋白质相比,弄清DNA的结构不会很难,“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分,但蛋白质也一样。大多数学者认为,蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言,DNA似乎就比较简单了,它很可能只是一种结构性的成分,只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初,几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话:“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点,然而我没有接受这一论点。你们知道,那时我正热衷于蛋白质的研究,我认为蛋白质最有可能是遗传物质,不可能是核酸 当然,核酸也有作用。在我著述的有关核酸的文字材料中,我总会提到核蛋白的概念。当时,我考虑得更多的是蛋白质,而不是核酸。”虽然如此,鲍林还是着手研究DNA的结构。此时,他需要清晰的DNA X光照片,他曾先后写信给相片持有者物理学家威尔金斯(英国)及其上司,但均遭拒绝。1951年11月,《美国化学学会学报》上刊登了一篇论述DNA结构的文章。鲍林据其深厚的结构化学基础,一下子就看出这篇文章的结果是错的;同时,此事刺激了他开始思考DNA是如何构筑起来的问题。鲍林设想,如果碱基朝外,那么螺旋的内核就应当是由磷酸堆积起来的。磷酸聚集在中间,碱基朝外,这与X射线的资料是“吻合”的。在鲍林的头脑中,DNA结构的问题就已经转化为如何将磷酸堆积在一起的问题了。我们现在知道,鲍林的这一开端是错的,并最终使他败给了沃森和克里克。另外还必须一提的是,鲍林对DNA研究总是被各种事务打断,使他曾多次中断自己的思路。是否是因为鲍林没能看到威尔金斯的相片而导致他的失败呢?暂且不回答这个问题,我们先来看看沃森和克里克是如何开始的。在战争期间,克里克原来是从事武器方面研究的。后来他决定研究生物。于是他到剑桥大学学习分子学。至于沃森,他本来就一直在研究DNA。他到剑桥大学是为了对此作进一步的研究。他们都是热心探索的人。“沃·克组合”相对于鲍林的地位可以说是“一个在天,一个在地”,他们并没有引起人们多大的重视,也没有引起鲍林的注意。他们就凭着一股劲和对目标的执着追求开始了他们的研究。还必须提到的是另外两位对他们的成功起着至关重要的作用的人:一位是上文提到的物理学家威尔金斯,另一位是青年女晶体学家罗莎琳德·富兰克林。他们拍出了非常漂亮的DNA X光照片,不仅启发了沃森和克里克,而且为他们的发现提供了佐证。鲍林颇为自信,感到自己有能力解开DNA之谜。唯一的问题是,会不会有人抢先取得胜果,但是,他不会把这一点真正放在心上。他认为威尔金斯和富兰克林两人(更不用说沃森和克里克了),没有谁有足够的化学基础对鲍林产生严重的威胁。二、对对手的不同看法:鲍林是自负的,他不相信有人能够在他之前发现DNA的结构,特别是他认为没有人有他那样深厚的化学功底。他“知道”, 沃森是一个好学生,但因成绩还不够突出,因而他到加州理工学院当研究生的申请未被批准。克里克已经三十五六岁了,还在读研究生,年龄是大了一些。况且,卡迪文斯实验室的科学家们至今尚未在任何竞赛中打败过鲍林。甚至有人认为,沃森和克里克看上去就像是一对“杂耍演员”。而沃森和克里克则不同。对于年方19的沃森来说,鲍林是一位值得仿效的榜样。在卢瓦蒙会议上,沃森就是围聚在鲍林身边的人之一,他十分用心地听了鲍林的讲话。克里克开始并不是鲍林的崇拜者,他是鲍林的竞争对手,因为鲍林曾用阿尔法螺旋表明他们的一篇关于蛋白质结构的论文漏洞百出,让克里克承受了由此而来的屈辱。从此,克里克借鉴了鲍林的研究方法。说实话,他们对鲍林这位怪杰都极为佩服。更重要的是,他们两人都互相倾慕,他们可谓是天生一对。相对于鲍林来说,沃森和克里克谦逊多了。三、研究方法及进程:鲍林首先想到DNA的结构可能是螺旋型,因为其他构型与他所看到和掌握的照片资料不相符合。但他认为,DNA是由三条链互相缠绕在一起,磷酸处于中央的位置。之后,他的工作重点就聚焦于找出磷酸分子在中央合理的排列方法。虽然他知道自己提出的构型不能完美地符合实验测算得出的数据和X光衍射照片,但他认为这些都只是细枝末节的东西,就像他发现蛋白质阿尔法螺旋一样 开始的时候也有难以解释的数据,他大胆地将之忽略,而其后的事实证明了他这种策略是明智的。另外,鲍林有些急于求成,他希望能够尽快地发表相关文章,抢在其他科学家之前,宣布自己再次成功地解决了又一世界性的难题。于是,他很快地发表了他“发现”的DNA结构。鲍林将自己的论文也寄给了沃森和克里克。他们两人虚惊了一场,因为他们发现,鲍林设想的这种构型是他们最初设想的结果,当时他们将这一结果给晶体学家富兰克林看的时候,被她以充足的论据否认,因为水容量问题与这种构型严重不符。也正是因为这次错误,他们两人被认为不适合研究DNA构型问题,被拆散到不同的课题组,从事别的研究。但沃森和克里克并没有就此放弃,他们仍然私下坚持不懈地进行研究和探索。他们在研究方法上一直就有共识:与其推导出复杂的数学模型,直接而又明确地解释X光的衍射结果,还不如借助化学常识构筑结构的一个模型。正如沃森所说,他们决定“仿效鲍林,并在他本人发起的这场竞赛中将他击败”。富兰克林的批评已经促使他们将磷酸放到了分子的外侧;又受到奥地利生物化学家切加夫的启示,得知内侧各对碱基之间存在着一一对应的关系。他们开始设想,在螺旋中,嘌呤和嘧啶以某种方式挨次排列在分子中心下部。之后,他们看到了富兰克林最新的DNA照片,不仅使他们确认了DNA是一种螺旋,而且他们得到了几个主要参数。由此,他们开始着手制造模型,通过不懈的努力,最终获得了成功。可以看出,不论是成功者还是失败者,他们都用了一种结构化学中重要的研究方法 建模。同时,沃森和克里克不仅受到了多学科领域的科学家的启示和帮助,而且他们自己都承认,他们的研究方法来源于伟大的化学家 鲍林。由此可见,生命科学是集多学科,特别是化学的大成所在,他与化学,乃至物理、数学的揉合可见一斑。为什么鲍林会失败?鲍林有着深厚的化学知识作为自己研究的基础。照常理而言,成功的应该是他,但他为什么输给了沃森和克里克呢?鲍林输在浮躁和自负上。他急于求成,因为DNA是当时最大的课题,他要去抢占这一高地。他没有把研究的准备工作做好就想碰碰自己的运气了。同时,他顺利解决阿尔法螺旋给他套上了成功的光环,他的确是世界上解决巨分子结构的最佳人选,但他也从此染上了自负的恶习,他以为自己不再需要做别人需要做的那些研究的准备工作了。他过于相信自己的直觉和运气,结果输掉了这场大比拼。沃森和克里克为什么会成功?其实这个问题的答案从前面的叙述中都可以看出,但我觉得最重要的一点是不懈的思索与踏实的努力。克里克不就是在因头疼而不得不休息,却又忍不住开始计算时找到了有关DNA结构的答案吗?他们虽然被拆散到两个不同的研究小组,但仍然踏实地合作与工作,正是这样,幸运之神才降临在他们的头上。另外还有一点,就是他们没有放过看似微不足道的东西。奥地利生物化学家切加夫将碱基一一对应的关系同样告诉了鲍林,但却没有得到鲍林的重视,而沃森和克里克并没有放过这一点,而最终获得启发,找到了DNA的正确结构。结构化学与生命科学的揉合已无需多说,我相信这种相互融合在将来会愈演愈烈。最后我想总结的是有关鲍林的研究方法,毕竟沃森与克里克的成功也来源于此,相信它对所有的科研者都会有所帮助:鲍林的研究方法实验研究和理论探讨相结合鲍林比一般的化学研究生掌握了更多的数学和物理学知识。他一方面是重视实验,强调经验知识;另一方面又深信化学结构问题可以通过应用现代物理学的理论来解决。他常采用半经验的方法:既有根据物理学基本原理进行的演绎推导或论证,又有对实验资料的归纳,二者互相补充。 量子力学与化学经验相结合鲍林在总结过去对离子半径的研究时曾指出:“应用量子力学可以近似计算……但是,这种理论计算是十分复杂的,需要很大的工作量;因此,从化学方面考虑,最好有一套经验或半经验的离子半径数据……”他的主要做法是:不断提出新的概念,利用它来概括实验资料和总结化学结构规律。发展简单的理论。努力把量子力学的研究成果转译成化学家的习用语言。采用移植方法 开拓边缘学科鲍林不断把结构化学的理论和实验方法移植到生物学、医学以及核物理的研究中去。他按照自己的专长不断地把新的理论原理和新的实验方法移植于另一领域,解决新的研究课题,努力开拓新的边缘学科地带。这是他五十多年来研究成果绵绵不断的重要原因。直觉和模型方法在鲍林的研究工作中,直觉的运用占有非常突出的地位。无论是鲍林本人还是别人对他的评述都常常提到直觉。综合起来大致有以下表现:是与数学计算不同的一种寻求答案的方式。一种好奇心,它引起鲍林对某个科学课题的注意,并直接领悟到有可能用经验的方式来解答它。和想象一样,“不能归结为仅仅采用通常的逻辑规则和过程”,它和某种“深邃的洞察力”有关。鲍林对一个晶体的结构的确定,分为两步:一是推测,二是证实。这种“推测”,或者是鲍林本人自称的“随机方法”也在直觉之列。“借助于对化学事实的非凡记忆”,是“经过实践”养成的。从整体看待世界 从实践对待科学鲍林作为一位自然科学家,物质世界的统一性对于他来说似乎是不言而喻的。鲍林重视理论思维,并不完全同意实证主义的见解。他强调自己“是纯粹从实践的方面对待科学;可以说是实用地对待科学。”贯穿鲍林研究方法中的极其宝贵的思想正是这种“从实践的方面对待科学”的态度。
仅供参考: 提高学习生物兴趣的几点做法 当前在生物学科的教学中,由于在考试的影响和指挥下,教师的教学过程过多的重视课堂教学和知识的传授,忽略兴趣的培养和提高。教师不得不去为传授知识而教学。虽然新课标和教材都非常重视学生能力的培养和学习兴趣的提高,往往事与愿违,学生也不是靠兴趣学习,而是为了升学和成绩的提高,没有达到在兴趣和爱好的基础上自主的学习和探究,为了使学生改变被动地,强压地学习变为主动地,自觉地学习,我是从以下几个方面入手的。 一、营造和谐课堂和平等,民主的学习气氛。 当前的课堂教学是以学生为主体,教师则是以一个合作者或组织者的身份参与教学活动,这就要求教师要运用“亲其师,信其道。”的心理效应,把爱心带进课堂,把微笑送给每一位学生,把激发兴趣鼓励学生学习的语言带进课堂,营造一种平等,宽容,民主,愉悦的课堂气氛,使学生在兴奋状态下学习,调整好自己的心态,调动学生的思维活动引发学生的发散思维,使课堂气分活跃,使每一位学生都能主动的学习,自觉的参与。兴趣是最好的老师,学生的学习兴趣要靠教师的调动,兴趣调动起来了,主动性提高了,往往能取得事半功倍的效果。同时教师要有一颗火热,诚挚的童心,要和学生打成一片,关心体贴学生,要把爱无私的奉献给他们,和他们交朋友,用友谊去感化他们。还要有一双公正无私的眼睛,和心口如一的语言。用圣洁的思想去陶冶他们,使学生从心底里感激,从道业上信服,去赢得较高的教学效果。 二、因的制宜激发兴趣,鼓励探究精神。 兴趣是学习的原动力,兴趣是指一个人力求认识某种事物或接近某种事物的心理倾向,它推动人们去主动观察。在平时教学中,我们应特别注重,因时,因地向学生提出发人深省的有趣的问题,激发学生的好奇心和求知欲,也是对学习过的内容的一种应用或复习。使学生再玩中学,在学中玩,在教学过程中把教学内容设计成可玩,或娱乐性的问题或活动。例如:在无性生殖的应用的一节中,我们就可以把学生根据自己的爱好分成几组,结合学校的环境条件,一部分到学校的绿化带内对木本植物进行嫁接,可以选用枝或芽,并计算成活率。一部分去探究扦插,用自己喜欢的花卉进行,也计算成活率。并记录自己的实验过程。根据中学生的特点可采用组与组评比,组内人与人评比。评比的条件由学生自己制定,教师指导,评出一,二 ,三等奖。培养了学生的实践精神,竞争能力和科学的探究过程。又如在讲述家蚕一节我根据学校的特点,让学生分组捕获蝴蝶或各种蛾类进行观察,分组时 可多可少,也可一人为一组或多人为一组,记录观察到的特征和现象,及捕获的过程,尤其在捕蝴蝶的活动中,学生的兴趣非常浓对所捕获的标本观察的非常细致,并提出各种各样的问题,兴趣达到了高峰,在捕获的过程中对观察细致的同学给予表扬。来调动学生的积极性,提高学习兴趣。因此,在生物教学过程中,要抓住时机,利用日常生活或活动中所见到的生物现象随时随地地提出问题,引导学生思考,如,在校园的锄草活动中,可提出与植物有关的一些问题,什么是平行脉,网状脉,,直根系,须根系,植物根,茎,叶的特点等等。边活动,边观察,边讲述,边提出问题。这样,会收到 在课堂无法收到的效果。 三、重视实验,要严,细要求。 生物是一门以实验为基础的学科,科学理论的产生主要来自于实验,观察自然现象或事物,探究自然规律,或验证自然规律,都离不开科学实验,通过实验有助于学生加深对基础知识的理解,有助于发展学生的思维能力,对培养学生的观察,分析,综合的能力,提高学生的科学素质,具有十分重要的意义。 在实验中要尊重事实,依靠证据,要有不厌其烦的精神,严谨的学风,实事求是,服从真理的科学态度,务求正确,准确,科学。这些优秀的品质都需要我们实验教学过程中帮助学生养成,强化。例如,在制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片的事业中,要求学生要严格按照步骤仔细的去完成,尤其是在撕取洋葱鳞片叶内表皮时,提示学生要注意撕取的大小,薄厚,无论反复多少次,直到合格为止,在制片时要求学生缓缓地放下盖玻片,做到无气泡。用显微镜观察临时装片时,要求学生仔细观察所看到的细胞的形态,大小能区分开每一个细胞,培养严谨的学风,和科学的态度。 四、让学生学会学习,学会合作。 授之以鱼,不如授之以渔,因此,在教学过程中,传授给学生学习方法和获取知识的手段比教给学生知识还要重要,掌握学习方法可走上可持续发展的道路,当今社会知识更新和知识爆炸,因此,获取知识的方法更重要。在课堂教学中,要教会学生合作学习,合作探究,研究讨论,养成与他人合作,尊重他人的意见,这些是提高科学素质和研究的重要方面。为此教学中要调动学生学习积极性,采取多种形式,创造研究讨论氛围,倡导合作学习,在一定范围内讨论,辩论,培养合作精神。
随着人们对客观事物认识的不断加深,已经不再满足于停留在易解问题的领地,这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学;复杂性科学;生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年,这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律,建立起新世纪科学技术发展的理论基础,以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注,也有人将其称之为生物复杂性(biocomplexicity)研究,生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说,是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用,其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用,也包括生态的、环境的和社会的综合作用等[1]。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的,简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象,其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法,而是根据研究的对象有不同提法,比如,从熵的角度:复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序;信息的角度:复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”;分形尺寸:一个系统的“模糊状况”,即在越来越小的尺寸上显示的详细程度;有效的复杂性:一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度;体系复杂性:由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性;语法的复杂性:描述一个系统所需要的语言的普遍性程度;热力学深度:将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量;时间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间;空间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量[2];等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起,人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和,系统具有层次结构和功能结构,系统处于不断地发展变化之中,系统经常与其环境(外界)有物质、能量和信息的交换,系统在远离平衡的状态下也可以稳定(自组织),确定性的系统有其内在的随机性(混沌),而随机性的系统却又有其内在的确定性(突现)。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统,复杂系统主要有以下表现:(1)系统各单元之间的联系广泛而紧密,构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响,并会引起其他单元的变化。(2)系统具有多层次、多功能的结构,每一层次均成为构筑其上一层次的单元,同时也有助于系统的某一功能的实现。(3)系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。(4)系统是开放的,它与环境有密切的联系,能与环境相互作用,并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。(5)系统是动态的,它不断处于发展变化之中,而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说,复杂性研究的基本方法是:(1)定性判断与定量计算相结合。(2)微观分析与宏观综合相结合。(3)还原论与整体论相结合。(4)科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具:(1)非线性科学——非线性动力系统理论(稳定性和分叉理论、混沌、孤子)和统计力学(分形、标度),及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究;(2)计算机模拟——它是十分重要的手段,目前已广泛用于复杂科学的研究中;(3)计算智能;(4)数理逻辑;(5)在不确定条件下的决策技术;(6)综合集成技术;(7)整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统,(具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点),生命科学研究的系统正因为其复杂性,对其构成的原因和演化的历程,此前均缺乏了解,也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来,对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究[3]。基因是生命遗传的基本密码,生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的,而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统,其中枢功能结构为大脑,近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构,它的组织层次按空间尺度有:分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的,其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的,但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性;其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此,即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性,这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如,单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式,反映了神经细胞内的复杂的动力学过程[4]。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动,它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息,因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型,并研究其中的混沌现象,显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义[5]。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统,即基于脑电信号的人机融合控制系统,直接以脑电信号为基础,通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态,并取得预期效果的“脑控技术”,这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命(Artificial Life)是近10年发展起来的一个新方向,是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式(并不局限于某种特定的载体)的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式,地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径,因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式,赋予它们生命的特征,使其具有进化、遗传、变异等等生命现象,得到生命的普遍行为[2]。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题;动态病(以异常时间组织结构为特征的疾病,如周期性发热、周期性关节肿胀等)的预防、治疗和数学建模问题;生态系统的种群繁殖问题;流行病中的疾病传染规律;生化反应的动力学过程;免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性,属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性;疾病是复杂的,不仅生命体本身病理过程复杂,而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程;许多复杂性疾病,如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识,仍停留在分析和描述的水平上;所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题,为现代医学研究准备了丰富的素材,对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域,研究方法上既有还原论,也有综合论和系统论,这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上,它研究的问题并不是刚刚出现,而是因为人们认识的深度和它本身的难度,使这一类问题被搁置了起来。目前,对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展,随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化,生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。
生命科学发展史论文范文初中
作者:孙允强——生物论文 原创论文,祝你愉快! 内容摘要:生物圈是我们赖以生存的环境,我们应当去爱护它、珍惜它、保护它,然而却有一部分人为了一时的经济利益,不惜去破坏它,致使整个生物圈受到严重的破坏… ,人类,是该考虑考虑这些问题了 论文题目:人类,是该考虑考虑这些问题了 在宇宙的深处,有一个美丽的星球,他就是我们千千万万生命赖以生存与栖息的地球。这里森林茂密,绿草丛生;这里鸟语花香,春意盎然;这里生气勃勃,百花争艳;这里欣欣向荣,呈现浓浓绿韵。各种各样的生物安详而又快乐的生活着。每天的每天,小鸟在枝头低吟浅唱;鱼儿在水中竞相嬉戏;花儿在天空下会心微笑…各种各样的生物与环境共同合奏起生活的交响乐,美妙的音符充实着美丽的地球家园。然而,进化最高等的人类,作为地球的主宰者,却时不时地演奏出不和谐的音符,或许在不久的将来,以上我所描述的那幅美妙的蓝图,都将成为人类心中的一个梦,永远留藏在人们的心里… 人类是自私的,为了满足一时的经济利益,大量乱砍滥伐,使得整个森林生态系统呈现衰退的趋势,我国的森林覆盖率从最初的5%一度降至55%,而世界森林平均覆盖率为27%,将近是我国的两倍!这个数字是惊人的。我国的有关专家曾经做过一项测算,测算的结果表明:如果我国的森林覆盖率按照现在的速度减少,那么在三百年内,我国的森林覆盖率将低于11%!难道我们不应为此感到震惊吗?不仅仅是我国,现在世界各国的森林覆盖率也呈现出明显下降的趋势,据有关专家预测:如果人类不采取行动来保护森林,那么八百年后,世界森林平均覆盖率将低于10%!到那时,世界上的沙尘天气将频繁出现,台风、海啸等自然灾害将严重威胁到人类的生存,不止这些,如果森林面积大幅度减少,那么生物圈的碳—氧平衡将受到严重破坏!人类呼吸道疾病的发病率将显著上升。这还不足以引起我们的重视吗? 人类是贪婪的。我们所在的整个生物圈是一个庞大的系统,动植物种类极其丰富。据科学家的不完全统计,世界上的生物种类大约在500万——1亿中之间, 这是多么庞大的一个数字啊!这么多的生物共同造就了欣欣向荣、生气勃勃的生物圈。而人类却不懂得珍惜这可爱美妙的生物圈。达尔文的进化论认为:物竞天择,适者生存。不适者将会被大自然淘汰。生物在生存过程中存在着生存竞争,有的物种之所以在地球上消失,主要是人为因素造成的,由于人类的乱砍滥伐、掠夺式的开发和利用生物生存的环境,从而致使环境恶化,物种逐渐减少甚至灭绝…,人类为了所谓的“致富”而大量捕杀野生动物,致使一些野生动物的数量急剧下降,甚至濒临灭绝!例如白鳍豚,现在世界仅剩约200——300只了;还有朱鹮,当时被发现时仅剩7只,而现在也不过200多只;还有藏羚羊,在青海省的分布密度从最初的3—5只/平方千米降至2只/平方千米…,这样的例子还有很多很多…不计其数的野生动物被作为“毛可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭到灭顶之灾…这不值得我们去深思吗? 人类是无知的。随着经济的发展,人民都富裕起来,私家车在人们面前已不足为奇,马路上随时可以看到来来往往的汽车,而这些汽车产生了大量的尾气,这些尾气中含有大量的二氧化硫等有毒物质,而这些有毒物质扩散到空气中,会严重污染空气的清新,所以致使近几年来空气污染特别严重,人类几乎已经受不了城市的“乌烟瘴气”了…;不仅仅是城市,乡村也存在着严重的环境问题:人类大量使用农药,从而给农作物与人类带来了极大的危害…人类的一系列活动带来了酸雨等大量自然灾害,使得整个生态系统都受到了严重的影响… 人类对于环境的不合理利用,不仅影响着生物的生存,而且已经达到威胁人类自身生存与发展的地步… 生物圈,是我们赖以生存的环境。“生物圈II号”计划的失败告诉我们:迄今为止,生物圈只有一个,所以我们应该去爱护它、珍惜它、改善它。我认为人类应切实履行以下几点: 植树造林 节能减排 珍惜水资源 停止对于濒危生物的捕杀 禁止过度开垦耕地 对工业废水进行科学处理后,才可排放 减少工业废气、汽车尾气等污染物的排放 保护生物的多样性 控制人口数量,抑制人口迅猛增长的势头 … 在文章的最后,我还是那句话:生物圈,是我们赖以生存的环境。我们应该去爱护它、珍惜它、并改善它,这是我们共同的责任也是我们共同的义务,或许,我们现在并没有感觉到问题的严重,但在不久的将来,或许我们会来重新认真的考虑这些问题…
大概你要的是什么档次的:中专、大专、本科、研究生。请说明!
浩瀚的工程啊啊啊啊啊啊啊
未知。外星文明在地球上的试验。由无机物进化而来,但是具体过程不清楚。
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生命科学哲学(Philosophy Of Biological Science)是本世纪六七十年代兴起的一股科学哲学思潮,虽然它的兴起主要是以本世纪50年代以后生命科学的蓬勃发展为基础,但从事生命科学哲学研究的哲学家们并不局限于把他们的哲学看作是一门部门哲学,而是更进一步,把他们的哲学看作是科学哲学的新范式:一种与传统的根植于物理科学之上的科学哲学相对的新的科学哲学。因此,当代人们提到生命科学哲学就有两层含义。狭义地讲,生命科学哲学是关于生物学的哲学,主要研究生命的本质、生物学的理论结构、概念框架、一般方法等问题。换句话说,生命科学哲学就是关于生命的本体论、认识论和方法论的哲学学科。在此意义上,“生命科学哲学”即是“生物学哲学”,它是科学哲学的一个子学科。广义地讲,生命科学哲学是科学哲学的新思潮。传统的科学哲学究其根本,都是以物理科学(包括物理学和化学等学科)为根据的,所以新哲学家们把这种哲学称之为物理科学哲学(Philosophy Of Physical Science)。新哲学则主要是以生命科学为基础而又兼顾物理科学。所以为了突出新哲学与传统哲学的不同,一些哲学家把这种新哲学称之为生命科学哲学。 1 生命科学哲学兴起的背景自然科学是哲学的基础,任何一种哲学的产生都与当时的科学背景密切相关。近代科学是从1543年开始的,虽然这一年出版的两本伟大著作中的一本——维萨里的《人体的构造》是生物学的一个分支,可是其后的一百多年,生物学并没有突飞猛进的发展,而运动学和力学却首先得以快速发展。1687年,牛顿的《自然哲学的数学原理》出版,使经典力学这座宏伟大厦最终落成。此后,物理科学的其它学科也都先后发展起来并逐步成熟。与此相对,生物学在牛顿时代尚处于孕育时期,用恩格斯的话说就是“还处于搜集材料的阶段”,牛顿的物理革命在当时并没有引起生物学的革命性变革。生物学思想的重大革新是在19世纪和20世纪才开始产生的。因此,当科学哲学在17世纪和18世纪开始发展起来的时候,或者说,当培根、笛卡尔、莱布尼兹和康德论述科学和科学方法时,完全是以物理科学为基础的。在这种情况下,物理科学的思想和方法自然成了评判一切科学的标准,大多数哲学家理所当然地把物理科学看作是科学的标准范式,认为一旦理解了物理科学,就能理解其它任何科学。尽管早在19世纪中叶,达尔文就曾说过生物学的成就将会使哲学出现新繁盛,可是19世纪的科学哲学仍然完全根植于物理科学之中,不论是第一代实证主义(孔德)还是第二代实证主义(马赫),他们关于科学的本质,科学的理论结构和概念框架、科学方法等等的论述,完全是以经典物理学为依据的。进入20世纪,实证主义发展到了它的第三代——逻辑实证主义。正如提出这种理论的核心人物所说,逻辑实证主义主要依据的自然科学理论是数理逻辑和20世纪初诞生的相对论和量子力学。面对这种情况, 著名的生物学家和哲学家恩斯特·迈尔(ErnstMayr)不无遗憾地说:“自从伽利略、笛卡尔、牛顿以来直到20世纪中叶,科学哲学一直由逻辑学、数学和物理学所左右达数百年之久”( 〔2〕.piv)。然而,本世纪中叶以后,由于传统科学哲学的自身危机以及分子生物学革命和综合进化论的革新,使哲学家们开始转向对生物学的哲学概括,以便从生物学中找出科学的新范式,于是,有关生物学的哲学思考成为西方科学哲学讨论的一个最热点的领域之一。在这种讨论中,生物学哲学作为一门学科逐步成熟。我们先从传统科学哲学的危机谈起,传统科学哲学有三个主要的教条:一是分析命题和综合命题的区分,认为自然科学的命题是综合命题;第二是还原论,“即认为每一个有意义的陈述都等值于某种以指称直接经验的名词为基础的逻辑构造”;第三是演绎的解释理论,认为科学解释就是推理,一个需要解释的对象,只要它能从一些规律性陈述和一些前提条件中推导出来,它就得到了解释。其中第二点是逻辑实证主义的中心命题,这个命题换个说法就是认为,在科学中,观察(或经验)和理论是可以完全分开的,科学的本质就以经验为基础建立科学理论,科学理论的正确与否就是看它能否得到证实。奎因在《经验论的两个教条》中已对这种经验与理论的二分法以及第二个教条进行了批评。不过,决定性的批判则来自波普尔。波普尔认为,从逻辑的角度看,完全证实是不可能的,然而反过来,证伪却是可能的。由此,波普尔提出了证伪主义的科学纲领:科学的标志不在于它的可证实性,而在于它的可证伪性。由于波普尔的工作,科学哲学开始发生一个重大的转变:从研究科学理论的静态结构转向研究科学理论的历时结构。于是库恩的范式论、拉卡托斯的研究纲领方法论、费耶阿本德的无政府主义方法论等科学哲学理论相继出现,使传统的科学哲学出现严重的危机。我们再从生物学本身的发展看。自从1953年沃森(JDWatson)和克里克(FHCCrick)认定DNA的双螺旋结构以来,生物学便跨进了飞速发展的新时代。短短十多年的时间,遗传密码就得以破译,基因的作用机理也弄清楚,遗传工程亦开始实施。同时,由于新知识的渗透和综合,生物学的一些古老的学科,如进化论、胚胎学、分类学等也面貌一新。一时间,世界范围内出现了一股研究生物学的热潮,生物学成为继相对论和量子力学革命以来发展最快,成就最多的学科。生物学的这些革命性发展自然引起越来越多的哲学家对它的关注。他们或者利用生物学的成就重新评价以往科学哲学的适当性,或者从生物学中总结出独特的认识论、方法论和本体论问题。传统科学哲学的危机以及生物学的持续发展因此使生命科学哲学成为当代科学哲学研究中的最激动人心的领域。各种论文和论著大量涌现。1985年,在一些哲学家和生物学家的努力下,一本专门讨论生命科学哲学的杂志——《生物学与哲学》也在西方创刊。作为一股新的科学哲学思潮的生命科学哲学就是在70年代兴起的,在80年代和90年代,这门学科逐步成熟并不断发展。 2 自主论和分支论:当代生命科学哲学的两大派别近来西方出版的几乎所有生物学哲学的著作都以生物学在科学体系中占有什么位置,或者说生物学与物理科学相比有什么不同这个问题作为开篇。按照罗森伯格的说法,生物学和物理科学的关系问题是“生物学哲学的中心问题”。在此,我们可以换个说法,把这一问题看作是生物学哲学的基本问题,因为,第一,这一问题是任何一个生物学哲学家必须首先提出并要作出回答的问题。“生物学与其它自然科学是否不同和怎样不同是生物学哲学… …所面对的最突出、最明显、经常被提出、争议最多的问题”(〔3〕 P13)。第二,对这一问题的不同回答方式及结果,决定着生物学哲学讨论的几乎所有其它问题的回答方式及结果。生物学家和哲学家提出的有关生物学的逻辑的、认识论、本体论和方法论的较具体问题几乎都是围绕这一问题展开的,比如还原论与突现论的争论,关于社会生物学科学性争论,心身关系的争论等等都是如此。第三,对于生物学家和生物学哲学家来说,对这一问题的不同回答反映了他们对生物学应当前进的方向的不同看法。生物学的研究应当采取什么样的方法?未来生物学的重点在什么地方?对生物学和物理学关系问题的不同回答,直接关系到对这些问题的看法。关于生物学的地位或者说生物学与物理科学关系的争论一直在两对立的派别之间进行,这两个派别,一个可称之为分支论,一个可称之为自主论。分支论认为,生物学在原理和方法上与物理科学并没有什么不同,而且未来的研究到了一定的时候会将整个生物学还原为物理科学。与之相对,自主论则认为生物学理所当然地是一门自主的科学,因为它研究的对象、它的概念结构和方法论与物理科学根本不同。联系到前面提到的生命科学哲学兴起的背景,我们就可以看出,分支论和自主论实际上是对传统科学哲学危机和生物学迅速发展的两种不同的反映。从科学哲学的转折来看,本世纪五十年代后,由于波普尔的批判,科学哲学从逻辑实证主义走向与之相对的历史主义。然而,并不是所有的哲学家都在这种转折中追随波普尔、库恩等人放弃了实证主义,相反,有许多哲学家仍然坚持实证主义的基本原则,只是在细节上对实证主义作了不同程度的修改。 这些哲学家有人把他们称作后实证主义者(Postpositivist)。后实证主义的基本观点是:(1 )科学是通过建立越来越普遍的经实验验证并具有解释能力的经验概括发展的,这些经验概括进一步被组织到更普遍的理论中去以更加扩展和加深这些概括的解释的统一性和预言的精确性;(2 )科学解释就是要把被解释的对象归并到普遍的规律或定律之下,因此,任何科学都需要规律或定律或至少是可改进的概括;(3 )科学需要规律或定律还因为实践的预言和控制也是依据规律或定律做出的。没有规律或定律,不仅解释是不可能的,预言和控制就更不可能。(4)不同的学科有不同的发现、规律和理论,但所有这些发现、 规律和理论将最终组成一个连贯的理论阶梯,在这个理论阶梯中,可从最基本的物理学的理论和规律出发推演出所有其它学科的理论和规律,即所有的学科最终可统一于物理学。当然后实证主义的观点并不仅是我们所列的这些,但对我们的问题这已足够。很显然,后实证主义的这些观点只不过是对实证主义的进一步修正而已,它们的基础仍然是物理科学。在生物学的惊人发展面前,这样的关于科学本性的结论适合生物学吗?很显然,从生物学目前的状况看,它还不能立刻地,明显地满足后实证主义的描述。生物学目前还不象物理科学那样有许多简单、精确、相互联结并具有解释和预言能力的定律或规律;它的许多发现和描述语言与物理学和化学的发现和语言很少联系;它研究的模型系统的普遍性也是有限的。所有这些特征使它成为验证后实证主义科学哲学的很好的场所。这些不同是表面的、暂时的,还是本质的、永恒的呢?于是,在哲学家中间,生物学与物理学是否不同和怎样不同的问题,就变为生物学是否和怎样与后实证主义的哲学图景相符合的问题。回答相符合的哲学家,就竭力从生物学中寻找材料证明后实证主义哲学图景的普遍性,并竭力证明生物学与物理学的上述差别是暂时性的。回答不相符合的哲学家则相反,他们从生物学寻找材料反对后实证主义的哲学思想,并竭力表明,生物学与物理学差别是永远不会消失的。以上是分支论和自主论争论的哲学根源——后实证主义和反实证主义(antipositivism)。分支论和自主论的争论还有其科学自身发展的依据。本世纪中叶以后,生物学中最激动人心的事件就是分子生物学的革命。由于这一革命,生物学的许多现象都可根据DNA 分子的结构得到解释。分子生物学的成功使许多生物学家以及哲学家坚信,生物学的所有现象最终都可以根据它们组成部分的物理化学规律完全得到说明,物理学和化学的方法完全适合生物学研究。DNA 双螺旋结构发现者之一克里克就断言:“生物学当代运动的最终目标事实上就是根据物理学和有机化学解释生物学。对于这一点有很多理由。因为化学和物理学的相关部分……量子力学与我们关于化学的经验知识一起,表明能为我们提供建立生物学的确定性基础,这与牛顿力学……为比如机械工程提供基础是同样的方式。”(〔4〕P10)物理学和化学之所以能为生物学提供一个“确定性基础,”在这些人看来,是因为生物体最终是由物理材料——运动中的分子和原子组成的。这些分子和原子在生物体中被聚集在不同的组织水平上,一些水平甚至能避开其它水平自主地活动,但是最终都是物理学和化学的产物。因而克里克说:“最终人们希望生物学的整体可根据比它低的水平进而正好从原子水平得到解释”。(〔4〕P12)既然生物有机体可以从其组成部分的物理特性和化学特性得到解释,所以这些生物学家和哲学家继续断言,整个生物学最终将变为物理学和化学的一个分支。这些生物学家和哲学家就是我们所说的分支论者,概括起来,他们认为:“生物学最好能成为物理科学的一个分支,一个能够通过运用物理科学方法,现在特别是物理学和有机化学的方法发展的独立分支”。(〔3〕P16)他们把分子生物学作为用物理学和化学研究生物学的最成功的范例,因此,对他们来说,生物学的其余部分都应象分子生物学一样,主动地与物理化学靠近。目前,生物学和物理科学之间仍然存在着很大差别,有许多生命现象还不能用物理学和化学解释,但他们认为,随着生物学和物理学的发展,最终都可以用物理学和化学来解释。然而,除了分子生物学之外,群体遗传学、综合进化论、生态学、行为学、分类学等生物学学科在本世纪也得到了革命性发展,“都显示空前繁荣,茁壮成长”。这些学科都有其本身的词汇,方法论和概念结构,与其它学科特别是物理科学很少联系或只有最少的接触。因此,面对分支论的挑战,从事这些学科研究的生物学家以及从这些学科搜集材料的哲学家就认为,尽管物理学和化学方法在生物学研究中曾取得过振奋人心的成绩,但是物理学和化学的方法并不能完全适合生物学的主题内容。他们认为“生物学真正重要的目标以及获得这些目标的适当方法,与其它科学的目标和方法是如此不同,以致于生物学的理论和实践必须与物理学和理论实践保持持续的隔离。”(〔3〕p16) 这些生物学家和哲学家就是自主论者。根据他们的观点,生物学追寻的是回答物理学不能回答的问题,因而生物学必须运用物理学提供不了的方法和手段,当然,生物学也可自由地借用物理学的理论和方法,但它不能仅仅简单地靠借用发展,它必须形成自己的方法。生物学运用物理学方法在某些方面能够取得成绩,但生物学若运用自己独立的方法则会取得更大更明显的成就。分支论与后实证主义的观点是一致的,但在自主论者看来,后实证主义从物理学中得出的科学图景对生物学来说是完全错误的。生物学当然是一门自主的学科,后实证主义那种建立在物理科学基础之上的科学统一观念会使生物学走向迷途,并阻碍生物学的快速发展。除了分子生物学以及宏观生物学自身研究特点、研究方法使一些人支持分支论、一些人支持自主论外,未来生物学研究的重点在哪一个方面,也是人们支持分支论或自主论的重要原因,或者说是动机。著名生物学家和哲学家恩斯特·迈尔曾说:“许多物理学家坚信全部生物学的见解都能归结为物理学的定律,这种情况使许多生物学家为了自卫而主张生物学的自主性,很自然,不只是物理学家,而且信奉本质论的哲学家也极力反对这种生物学的解放运动,但是这种解放运动在最近几十年不断增强了力量。物理科学的原则,理论和定律是不是能说明生物科学中的每件事呢?生物学至少部分的是不是自主的科学呢?对于这些问题的冷静讨论,由于物理科学和生物科学明显的对抗情绪,甚至是互相敌对的情绪,就成为非常困难的事情。许多人曾经想把各门科学分类排列,把数学(或者特别把几何学)规定为科学的皇后。在为争取各项荣誉如诺贝尔奖金、政府及大学的预算、职位以及在非科学家中的普遍声望的竞争中,这种对立变得非常表面化了”。(〔1〕pp37—38) 从迈尔的话里我们可以看出,生物学家支持或反对生物学自主性的一个重要原因是为自己从事的职业的重要性作辩护。 3 争论问题的展开围绕“生物学和物理学是否不同和怎样不同这个基本问题,自主论和分支论展开了一系列的争论。从争论问题的普遍性程度看,主要有以下几个不同层次的问题:首先,最普遍的一个问题是生物学和物理学研究的目标或战略是否相同的问题。自主论认为,在生物学和物理学的基本研究战略中存在如下一个明显的差别:物理科学的解释框架是机械论的,而生物学的解释框架则是有目的的、目的论的或功能的。这里所说的机械论广义地说是指这样一种观点:一个系统的行为是通过它的组成部分的牛顿性质——位置和动量(或它们的其它替代量)决定的,一个机械(力学)系统的行为是该系统组成部分的位置和动量数值的数学函数。物理科学对其需要解释的现象都是通过扩展这些力学概念及建立这种数学函数解释的。生物学的解释框架则与此不同,主要是目的论的。这里所说的目的论是指通过寻求系统的目标、功能、需要来解释系统的行为。生物学在解释生物现象时不是通过寻求构成生命系统的力学行为来完成,而是通过发现整个系统以及它的组成部分服务的目标、功能或需要来解释。这就是说,生物学解释主要依靠的是对生物系统服务目标的正确辩别,而在物理科学中,没有目标、目的、功能、需要等概念的位置和空间。因此,生物学和物理科学研究的总体目标就不相同:一个通过把现象分解成它的组成部分的力学行为来解释,另一个则通过在一个给定的现象中辩别出一个功能网络来解释。在这种情况下,两个领域的基本研究战略就必然不同。分支论者也承认物理科学与生物科学在解释方式上存在这种差别,但与自主论者相反,他们认为这种差别是表面的,是可以排除的。争论的第二层次的问题是关于生物学和物理科学中理论的本性、数目和关系问题。物理科学的研究对象可区分出不同的层次,对不同层次对象的研究可形成不同的理论,发展出不同的学科分支。这些不同的学科分支和理论可能是独立研究、独立建立的,然而,在物理科学中已达到这样一种水平,不同层次的理论可以逻辑地、数学地整合在一起。力学、光学、热学、电磁学、量子力学、相对论以及化学键理论、化学动力学理论、平衡常数理论等,都如此紧紧地连结在一起,以致于我们可以把这些理论从更基本的到派生的加以分类,然后用基本的解释派生的,并且可以根据一个领域的理论新进展预测另一个领域理论发展的情况。相比之下,生物科学中的各种理论间的联系就没有这么紧密。进化论、遗传学、生态学、古生物学、胚胎学、发育学、生理学等等学科都有其自身的理论,但这些理论之间的联系,并不象物理科学那样可以形成演绎关系,可以数学地整合在一起。举例来说,进化论对生物学的地位,就象牛顿力学对物理学的地位一样重要,然而,它们的理论结构却大不一样。牛顿力学本身的定律可用数学公式表示,其定律之间可形成严密的推理关系,其理论体系可用公理化方法建立,而进化论的理论内容只能定性描述而不能数学化,尽管有人试图对进化论也作公理化处理。通过牛顿力学可以推演出物理科学其它领域的一系列理论,而通过自然选择理论却推不出比如分类学、古生物学、形态学、胚胎学、生态学、遗传学中的有关理论,尽管有人说自然选择理论统一了这些学科。面对生物科学与物理科学理论本性、数目和关系的这些差别,自主论认为,这反映了生物科学自身的独特特点,说明生物学是一门自主的科学,而分支论则认为这种差别是暂性的,这表明生物学在目前还不是一门特别完善的科学,随着生物学的发展,这种差别将最终消失。争论的第三层次的问题是关于生物学中是否存在规律以及规律的形式问题。一般说来,物理科学的理论是由一系列规律或定律经整合或演绎构成的。因此,传统科学哲学都把规律或定律看作是科学理论的象征,认为任何一门科学都应有自己独特的规律或定律。生命科学理论范式的形成,使一些人对此发生了怀疑。生物科学的理论是由规律或定律构成的吗?在当前的争论中,一些自主论者提出了否定意见,认为在生命科学中并不存在规律,他们认为规律或定律的观念是传统科学哲学的偏见,新哲学应摒弃这种偏见。生物学若没有规律,生物学如何存在和发展呢?这些人认为在生物科学的理论结构中概念起着中心地位,生物学的发展表现在概念含义的扩展和新概念的提出。不过,也有一些自主论者象分支论者一样承认生物学中存在规律,但他们同时又认为,这种规律是独特的,与物理科学的规律相比,不仅在内容上而且在形式上都是不同的。这些自主论者认为,物理科学的规律反映的是推挽式的(push—pull)因果机制一个在先的原因产生一个或多个结果,而生物学的规律描述的却是生物目标、目的或功能与为了得到它们的生物系统之间的关系。目标和它解释的行为之间的关系不是物理意义上的因果关系,因为在物理科学中,在后的目标不能解释产生它的事件,但在生物学中,先在事件是由目标解释的。因此,物理科学中的规律是因果性的,而生物科学中的规律则是功能性的或目的论的。反对这一点的分支论者长期以来一直试图分析自主论者所说的规律的意义,以便它们也能在非目的论的概括下被表达。分支论者认为,生命现象不过是物理现象的一个复杂的种类,所以对生物学现象的描述与对物理现象的描述就没有什么种类上或本质上的区别。对他们来说,目的论描述或者是物理规律的方便省略,或者是通向另外的用物理规律对生命现象作更精确的描述的中转站。争论的第四个层次的问题是关于一些只在生物学中出现而不在物理科学中出现的概念和语词的含义的争论。比如关于生物学和物理学研究战略差别的重大争论 目的论和因果关系的争论必然要涉及到一些概念,象“适合”、“适应”、“竞争”、“掠夺”、“拟态”等。在分子生物学中,人们毫无顾忌地使用象“识别”、“密码”、“错误”等概念。这些概念都是目的论的概念,在物理学中是不存在的。它们能被转译成没有目的论的概念吗?它们在生物学中的存在是否说明生物学有严重错误的内容?这些都是值得深入思考的问题。总之,围绕生物学哲学的基本问题,哲学家们在从整体研究纲领、目标直到个体概念四个不同层面的具体问题展开自己的讨论,这些问题即互相区别又互相联系,使生物学哲学从总体上既表现出内容上的多样性,又表现出统一性。
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生物科学和健康随着生物科学的发展,生物科学对社会的影响越来越大,同样的对于健康的影响也不可小视。这主要表现在以下几个方面: 1、影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2、促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3、随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4、促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5、影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6、对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7、生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 从这么多的方面可以看出,生物科学在我们现在社会的影响范围之广,作用之大,是体现了这个学科的重要性。本文主要简单谈谈生物科学和健康的联系。后面待续……给你发EMAIL吧
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生命主要起源于碳族元素,先看看碳的循环,硅锗属于碳族元素,有半导体的性质,碳族永远处在能源的霸主地位,碳通过光合作用以碳氢化合物的形式周而复始的循环着太阳的能量,同时也演化着生命,生命的起源于物质元素,元素的性质是原子核和核外电子得与失,能量来自太阳能,以硅元素作为核心物质制造的硅氢能催化剂在水中能直接把太阳的能量和其它形式的热能15-100温度转化成化学氢气能,打开了人工制制能源的新途径,化石能源只是个过渡的哺乳期,氢能源将成为人类能源主食,真正的零排放将向我们走来,利用半导体的性质解决光热化学的转化难题,
作者:孙允强——生物论文 原创论文,祝你愉快! 内容摘要:生物圈是我们赖以生存的环境,我们应当去爱护它、珍惜它、保护它,然而却有一部分人为了一时的经济利益,不惜去破坏它,致使整个生物圈受到严重的破坏… ,人类,是该考虑考虑这些问题了 论文题目:人类,是该考虑考虑这些问题了 在宇宙的深处,有一个美丽的星球,他就是我们千千万万生命赖以生存与栖息的地球。这里森林茂密,绿草丛生;这里鸟语花香,春意盎然;这里生气勃勃,百花争艳;这里欣欣向荣,呈现浓浓绿韵。各种各样的生物安详而又快乐的生活着。每天的每天,小鸟在枝头低吟浅唱;鱼儿在水中竞相嬉戏;花儿在天空下会心微笑…各种各样的生物与环境共同合奏起生活的交响乐,美妙的音符充实着美丽的地球家园。然而,进化最高等的人类,作为地球的主宰者,却时不时地演奏出不和谐的音符,或许在不久的将来,以上我所描述的那幅美妙的蓝图,都将成为人类心中的一个梦,永远留藏在人们的心里… 人类是自私的,为了满足一时的经济利益,大量乱砍滥伐,使得整个森林生态系统呈现衰退的趋势,我国的森林覆盖率从最初的5%一度降至55%,而世界森林平均覆盖率为27%,将近是我国的两倍!这个数字是惊人的。我国的有关专家曾经做过一项测算,测算的结果表明:如果我国的森林覆盖率按照现在的速度减少,那么在三百年内,我国的森林覆盖率将低于11%!难道我们不应为此感到震惊吗?不仅仅是我国,现在世界各国的森林覆盖率也呈现出明显下降的趋势,据有关专家预测:如果人类不采取行动来保护森林,那么八百年后,世界森林平均覆盖率将低于10%!到那时,世界上的沙尘天气将频繁出现,台风、海啸等自然灾害将严重威胁到人类的生存,不止这些,如果森林面积大幅度减少,那么生物圈的碳—氧平衡将受到严重破坏!人类呼吸道疾病的发病率将显著上升。这还不足以引起我们的重视吗? 人类是贪婪的。我们所在的整个生物圈是一个庞大的系统,动植物种类极其丰富。据科学家的不完全统计,世界上的生物种类大约在500万——1亿中之间, 这是多么庞大的一个数字啊!这么多的生物共同造就了欣欣向荣、生气勃勃的生物圈。而人类却不懂得珍惜这可爱美妙的生物圈。达尔文的进化论认为:物竞天择,适者生存。不适者将会被大自然淘汰。生物在生存过程中存在着生存竞争,有的物种之所以在地球上消失,主要是人为因素造成的,由于人类的乱砍滥伐、掠夺式的开发和利用生物生存的环境,从而致使环境恶化,物种逐渐减少甚至灭绝…,人类为了所谓的“致富”而大量捕杀野生动物,致使一些野生动物的数量急剧下降,甚至濒临灭绝!例如白鳍豚,现在世界仅剩约200——300只了;还有朱鹮,当时被发现时仅剩7只,而现在也不过200多只;还有藏羚羊,在青海省的分布密度从最初的3—5只/平方千米降至2只/平方千米…,这样的例子还有很多很多…不计其数的野生动物被作为“毛可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭到灭顶之灾…这不值得我们去深思吗? 人类是无知的。随着经济的发展,人民都富裕起来,私家车在人们面前已不足为奇,马路上随时可以看到来来往往的汽车,而这些汽车产生了大量的尾气,这些尾气中含有大量的二氧化硫等有毒物质,而这些有毒物质扩散到空气中,会严重污染空气的清新,所以致使近几年来空气污染特别严重,人类几乎已经受不了城市的“乌烟瘴气”了…;不仅仅是城市,乡村也存在着严重的环境问题:人类大量使用农药,从而给农作物与人类带来了极大的危害…人类的一系列活动带来了酸雨等大量自然灾害,使得整个生态系统都受到了严重的影响… 人类对于环境的不合理利用,不仅影响着生物的生存,而且已经达到威胁人类自身生存与发展的地步… 生物圈,是我们赖以生存的环境。“生物圈II号”计划的失败告诉我们:迄今为止,生物圈只有一个,所以我们应该去爱护它、珍惜它、改善它。我认为人类应切实履行以下几点: 植树造林 节能减排 珍惜水资源 停止对于濒危生物的捕杀 禁止过度开垦耕地 对工业废水进行科学处理后,才可排放 减少工业废气、汽车尾气等污染物的排放 保护生物的多样性 控制人口数量,抑制人口迅猛增长的势头 … 在文章的最后,我还是那句话:生物圈,是我们赖以生存的环境。我们应该去爱护它、珍惜它、并改善它,这是我们共同的责任也是我们共同的义务,或许,我们现在并没有感觉到问题的严重,但在不久的将来,或许我们会来重新认真的考虑这些问题…
生命科学史的教育价值摘要:生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程,展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系,揭示了自然科学的本质,揭示了每一个知识点的产生过程就是一个探究的过程,展示了在探究知识的过程中科学家之间的合作以及科学家所持观点之间的碰撞和论争,展示了成功的实验与选择合适的实验对象之间密切相关,呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观。生命科学史对于培养学生的生物学素养乃至科学素养具有积极的意义,在探究性学习中将发挥重要的作用。关键词:生命科学史;教育价值;生物学素养;探究性学习中图分类号:G427 文献标识码:A作者简介:王永胜(1961—),内蒙古人,东北师范大学教授,硕士生导师,在读博士生,主要研究课程与教学论、生物学课程与教学论;杨瑞林(1969—),山西太谷人,山西师范大学讲师,东北师范大学硕士生,生物学课程与教学论专业。最近几年来,有关生命科学史的译本以及著作开始出现。有的师范院校已将生命科学史纳入课程计划并开始实施,一些中学生物教师也开始认识到生命科学史在中学生物教学中的作用(展示知识发生过程,展现科学精神,展示科学研究方法),并且提出具体做法(创设情境,引入课题;介绍方法,启迪思维;突破教学难点)。[1]然而,生命科学史中蕴涵的教育价值远不止这些。新一轮基础教育课程确立了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三位一体的课程目标,生命科学史中蕴涵的教育价值对于实现这样的课程目标具有积极的意义,对于教师教育也具有积极的意义,本文的目的就在于进一步挖掘生命科学史的教育价值。一、生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程生命科学史是一部思想史,它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。这些思想是受当时的文化背景和科学技术水平制约的,生物学新知识的产生,都需要首先从思想方法上有所突破。“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。[2](475—549),[3](236—267)人类对生命个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。[2](253—297),[3](125—152),[4](37—56,134—148)这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识,如果当时的思想氛围是不科学的,就会导致人们对事物的错误认识。反过来,人们通过对事物的科学探究,获得对事物的正确认识,又会改变人的思想,进而改变思想氛围,使人们对事物的认识产生一次飞跃。生命科学史展示了科学家所处的时代背景,记录着科学家的思想以及思想转变,而科学家的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的。这对学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。二、生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史,它能够从整体上告诉我们各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的,还能告诉我们各个学科之间的联系。这有助于研究者发现尚未解决的问题和需要进一步解决的问题,有助于学习者建立知识点之间的联系,建构完整的知识结构。遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。[2](565—655),[3](280—335),[4](149—168,213—259)如果孟德尔不运用数学知识对数据进行统计分析,就不能发现遗传规律;如果没有细胞学的发展,萨顿和鲍维里就不能认识到遗传因子与染色体之间的联系;如果塔特姆不精通微生物知识,基因与酶之间的关系就不能建立起来。总之,如果不依靠各方面的知识,就不可能打开解决问题的思路。遗传学是在解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的,环环相扣,知识体系相当清楚。如果我们在学习中能够循着这样的线索展开,了解这一系列问题的解决过程,那么这一部分的知识结构就建构起来了,而且还可能联系到新的问题上去。三、生命科学史揭示了自然科学的本质生命科学史揭示了自然科学的本质。自然科学从本质上表现出以下特征:定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累。[5]定量化的特点是将生命科学和数学结合在一起。孟德尔就是运用数学统计方法对实验数据进行统计分析,才发现分离和自由组合规律的;如果没有群体遗传学家对群体进行研究,建立数学模型,那么自然选择学说的机制也许就不会被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析,才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。[4](160)精确的定量化使生命科学成为人们公认的真正意义上的科学。观察与实验是生命科学的基石。通过实验来研究事物,特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。在自然科学领域,实验是向自然界提出真正的、必须解决的问题,并且寻找答案的方法。实验方法首先在生理学领域得到运用。19世纪70、80年代,萨克斯(1832—1897)领导的植物学派,对于生物学中实验方法的运用起了特别重要的作用。[4](94)19世纪80年代,鲁(1850—1924)将实验方法引入原先注重描述性工作的胚胎学领域。[2](291),[3](149-153),[4](41)通过胚胎学,实验方法又扩展到细胞学和遗传学,最后又扩展到进化论的研究中。到了20世纪30年代,大多数生物学领域,除了古生物学和系统分类学,都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。生命科学史显示了产生每个知识点的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上,提出了染色体学说,即(孟德尔所说的)遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年,摩尔根通过一系列实验发现,控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程,可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。达尔文建立了以自然选择为核心的进化论,可人们在承认生物进化论的同时,却不愿意接受达尔文对进化原因进行臆想的方法,不满意达尔文对进化机制的解释。德弗里斯将实验方法引入对进化论的研究中,提出了“突变学说”,以此来解释达尔文的自然选择学说。在20世纪的头十年,得到生物学界的广泛接受。然而,1910年,果蝇遗传学的发展表明,果蝇群体中不断发生着突变,却没有产生物种的变化。1912~1915年细胞学的精确研究,沉重地打击了德弗里斯的学说,他所认为的大规模突变产生的性状实际上是已有性状的复杂重组。[4](26-32)细胞遗传学,尤其是群体遗传学的建立,才阐明了自然选择的机制。40年代,在达尔文进化论的基础上,提出了综合进化论。在综合进化论盛行了多年之后,1968年,木村资生提出了“分子进化的中性学说”。1972年,埃尔德雷奇和SJ古尔德提出了间断平衡论,引起了科学界的重视和研究。进化理论还在发展之中。从进化论的发展可以看出,生命科学知识是在科学家对前人的结论不断质疑、不断证实的基础上进行自我更正的过程中积累起来的。了解生命科学史,对培养研究者和学习者的批判性思维是有积极意义的,同时也能加深学习者正确认识绝对真理和相对真理的关系,从事实中提高哲学素养。四、生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史每一个知识点的产生过程,就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史。这一点已有论述(王荐,2002),这里不再赘述。总之,生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。(过程中包含着思维方式,如好奇心、求知欲、质疑、推理等;过程中包含着研究方法。)创造科学知识的科学家,哪一个不具备广博的知识呢?DNA双螺旋结构模型的建立,汇集了许多不同学科背景科学家的智慧,显示出知识是非常重要的,仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度,二者是统一的,不能割裂开来。没有知识基础怎么创新呢?值得注意的是,新课程改革以来,已经指出了重结论轻过程的弊端,并且提出“新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分,从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位”。[6](116-118)然而如果把“突出了过程方法的地位”理解为重过程而轻结论,也是极端错误的,因为过程与结论不是对立的。在生物教学中二者必须兼顾并且统一起来。学习生命科学史是能够把结论和过程方法兼顾统一起来的有效途径之一,这样做不仅有助于了解每个知识点的来龙去脉,而且从其中的一些典型事件中可以学习到前人的科学探究方法。五、生命科学史展示了人们的合作过程生命科学史展示了在探究知识的过程中,有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。这个事实表明从事不同学科研究的人,掌握的知识和技术是不同的,而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式(尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力,他们的思想极大地影响了沃森和克里克),他们的合作为解决问题提供了不同的思路,他们在解决问题中相互启发,相互补充,相互促进,同时共享了研究成果。不同的教师也存在知识体系和经验的不同。尤其在知识爆炸的时代,知识更新的速度很快,老中青各层次的教师的知识结构差别会更大,而教师之间的合作可以弥补这种差别。因此,在生物学教学过程中,生物学教师要与同行合作,也要与其他学科的教师合作。这也启发学生必须重视每一科的学习,只有这样才能为终身学习、生活和工作奠定良好的基础。六、生命科学史展示了各种观点的碰撞和论争过程生命科学史展示了在探究知识的过程中科学家所持观点之间的碰撞和论争,在碰撞与论争中,知识得到不断的澄清。达尔文的自然选择学说发表不久,有人提出了“自然选择作用于哪一种变异”的问题,成为当时争论的焦点。达尔文认为选择主要作用于连续的变异类型上。早期的生物统计学家高尔顿(1822—1911)、皮尔逊(1857—1936),与达尔文的判断一致。到了19世纪末,贝特森用事实证明了环境虽呈现连续的变化,而生物的变异却是不连续的,这种不连续性受遗传的控制,而不受环境控制。1904年,在英国科学促进协会的会议上,贝特森与韦尔登进行了最后的争论,贝特森取得了胜利。[3](302-304),[4](66-67)针对由什么物质引起发酵的问题,李比希和巴斯德展开了争论。巴斯德提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的存在,糖类是不可能变成酒清的;[2](338)李比希坚持认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并且裂解之后才能发挥作用。1897年毕希纳用实验证明了李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质的观点是对的,[4](182-183)即使是伟大的巴斯德也有发生错误的时候。这些事实给予我们启示:在教学,尤其在生物学探究教学中,生生之间、师生之间和教师之间发生争论是正常的交流。新课程教学提倡这种交流,允许发表各自的观点,即便有错误也是正常的,关键是拿出证据去证实。七、生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的孟德尔选择了豌豆;摩尔根选择了果蝇;细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞;[3](160)贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时,选择了马蛔虫细胞;[3](168-170)沃尔弗(1733—1794)采用植物组织做研究材料研究生物的生长发育,由植物向动物推广;[2](278-283)比德尔和塔特姆最终选择了红色面包霉做生化遗传学研究的材料;[4](231)德尔布吕克、卢利亚和赫尔希组成著名的“噬菌体小组”,最终选择了病毒作为研究对象;[4](234-236)瓦尔堡选择了正在进行细胞分裂的海胆卵进行呼吸速度的研究;[4](148)悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿(这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者)最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘;科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。由以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是:基础教育阶段生物新课程中的探究教学,也涉及选择探究对象的问题,要解决好探究问题,必须先选择好探究对象;培养师资的师范院校开设的生物实验课,实验内容都是计划好的,实验对象也是预先规定好的,只要照着做就可以,这是标准式的“食谱式”的实验,做实验仅仅是为了验证已被肯定了的现象或者是学习一种标准的实验程序。在这种模式下,学生对“实验”会有兴趣呢?培养的师资能够适应新课程的教学吗?关注科学家筛选研究对象的做法,对于师资培养和进行生物学探究教学应该是有帮助的。八、生命科学史呈现着科学家的科学态度、科学精神和科学世界观科学态度就是实事求是;科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新;科学世界观就是要认识到世界是可知的,同时还要关注科技发展对社会的影响,养成负责任的态度。巴斯德(1822—1895)和伯格(1926—,DNA序列专家,1980年诺贝尔化学奖得主)[7](21-23)的事迹充分体现了科学家的科学素养。20世纪的许多重大事件,证明了科技对社会具有两面性的作用越来越明显,生命科学的研究成果,可以造福人类,也可以制造生物武器给人类带来灾难。实际上,在日常生活中也是一样,我们每做一件事,不光要想到给自己带来的好处,还要想到会给他人和社会带来什么不便,甚至灾难。只有依靠科学的世界观,才能对事物作出判断并采取适当的个人行为。生命科学史中记载着科学家的生平事迹,从中挖掘科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,把它们渗透到生物学教学中,对于培养学生的生物学素养乃至科学素养和人文素养都具有积极的教育意义。重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》提出“提高学生的科学素养”的理念。《普通高中生物课程标准(实验)》(简称《标准》)在课程目标中也明确提出,“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,知道生物科学和技术的主要发展方向和成就,知道生物科学发展史上的重要事件”。[8](7)在实施建议的教学建议一栏中,第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例专门强调了“科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。[8](36)《标准》已经向生物学教师提出了要求,生物学教师必须具备生命科学史方面的素养。加强这方面的素养主要依靠两条途径来实现。其一,高师院校在本科生、教育硕士、研究生中设置相应课程;其二,可通过新课标培训、新教材培训以及教师培训等继续教育的各个环节来实现。同时呼吁从事生命科学史编撰工作的学者,不断把生命科学发展的最新进展纳入生命科学史的体系中。参考文献:〔1〕王荐把生命科学史引入中学生物学教学〔J〕课程·教材·教法,2002,22(1):52-〔2〕〔美〕玛格纳(Magner LN)生命科学史〔M〕李难,崔极谦,王水平,译天津:百花文艺出版社,〔3〕汪子春,田洺,易华世界生物学史〔M〕长春:吉林教育出版社,〔4〕〔美〕加兰 E 艾伦20世纪的生命科学史〔M〕田洺,译上海:复旦大学出版社,〔5〕刘恩山中学生物学教学论〔M〕北京:高等教育出版社,21-〔6〕教育部基础教育司组织走进新课程:与课程实施者对话〔M〕北京:北京师范大学出版社,〔7〕〔美〕波拉克解读基因:来自DNA的信息〔M〕杨玉龄,译北京:中国青年出版社,21-〔8〕中华人民共和国教育部普通高中生物课程标准(实验)〔S〕北京:人民教育出版社,(责任编辑:李冰)The Educational Value of Life Science HistoryYANG Rui-lin, WANG Yong-sheng(College of Life Science, North East Normal University, Changchun Jilin 130024,China)Abstract:The life science history discloses the process of thinking and solving biology It represents the history of discipline formation of life science and their relations, and discloses the essence of natural The life science history also proves that the process of knowledge generation is the process of inquiry,and there exist contradictions and debates between scientists during the course of inquiring, and there are close connection between a successful experiment and a fitful choice of experimental Finally ,the life science history represents the scientific attitude, scientific spirit and scientific world outlook,which have great significance in cultivating students' biological quality and scientific quality and play an important role in inquiry-based Key words:life science history; educational value; biological quality; inquiry-based learning
生物科学和健康随着生物科学的发展,生物科学对社会的影响越来越大,同样的对于健康的影响也不可小视。这主要表现在以下几个方面: 1、影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2、促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3、随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4、促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5、影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6、对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7、生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 从这么多的方面可以看出,生物科学在我们现在社会的影响范围之广,作用之大,是体现了这个学科的重要性。本文主要简单谈谈生物科学和健康的联系。后面待续……给你发EMAIL吧