生命科学论文【新版多篇】范文

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生命科学概论论文 篇一

【摘要】

在人类的历史上，计算机的诞生和发展无疑有着举足轻重的地位。计算机水平的每一次提升都会带给社会巨大的推动。虽然我们一直在努力，希望计算机的性能越来越强，但是现在的计算机的某些技术已经达到了极限，不可能再提高了。所以，寻找另一个提高的方向已十分必要。现在，生物计算机理论的提出和诞生给人们带来了新的的希望。如果有朝一日生物计算机能够普及，那这将会是计算机发展史上的一个重大突破。

【关键词】

生物计算机 DNA 神经元 芯片

【正文】

一、计算机的发展

人们通常所说的计算机，是指电子数字计算机。一般认为，世界上第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月，它是美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利（J.Mauchly）和工程师埃克特（J.P.Eckert）等人共同开发的电子数值积分计算机（Electronic Numerical Integrator And Calculator，简称ENIAC）。ENIAC虽是第一台正式投入运行的电子计算机，但它不具备现代计算机“存储程序”的思想。1946年6月，冯·诺依曼博士发表了“电子计算机装置逻辑结构初探”论文，并设计出第一台“存储程序”的离散变量自动电子计算机（The Electronic Discrete Variable Automatic Computer，简称EDVAC）。【1】

自冯·诺依曼设计的EDVAC计算机始，直到今天我们用芯片制作的多媒体计算机为止，电脑一代又一代，都没能够跳出“诺依曼机”的体系结构。冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。但是，随着生物计算机、人工智能和神经网络计算机的发展，“诺依曼机”一统天下的格局已经被打破。【2】

二、生物计算机的诞生

1994年，一位加州科学家首次使用试管中的DNA来解一道简单的数学题，从而产生了利用DNA来储存和处理信息的创意。这一创意也为计算机带来了新的课题与发展方向。科学家们在研究中发现，仿生学同样可以应用到计算机领域中。通过对生物组织体的研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成。而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有开与关的功能。因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机，科学家把这种计算机叫做生物计算机。【3】

计算机工业在近几十年内飞速发展，然而目前，晶体管的密度已经达到当前所用技术的理论极限。所以，人们在不断地寻找新的计算机结构。另外，人们在研究人工智能的同时，借鉴生物界的各种处理问题的方式，提出了一些生物计算机的模型，部分模型已经解决了一些经典计算机难以解决的问题。【4】

三、生物计算机的优良特性

生物计算机目前主要有以下几类：生物分子或超分子芯片；自动机模型；仿生算法；生物化学反应算法。其中自动机模型以自动理论为基础，致力于寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本的特征是集体计算，或称为集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。神经网络系统模拟大脑的工作方式，由大量简单的神经元广泛相互连接而成，形成一种拓扑结构。大脑具有相当高级的信息处理能力。与传统计算机模型相比，大脑具有如下特征：首先是大规模并行的处理能力；其次是大脑具有很强的“容错性”和联想功能；第三是大脑具有很强的自适应能性和自组织性。在这些方面，目前的传统计算机模型是难于实现的。【5】

生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可以小到几十亿分之一米，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。

生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物芯片一旦出现故障，可以进行自我修复，所以具有自愈能力。生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机结合起来，尤其是与大脑和神经系统相连。这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分，并能由人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源。它将成为能植入人体内，帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞的可能性极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机的能耗极小。【6】

四、我国的生物计算机

我国的首台生物计算机，是由上海交通大学生命科学研究中心和中科院上海生命科学院营养科学研究合作完成的，实验中工作人员把自动机与表面DNA计算结合到了一起。这在我国属首次，相关论文发表在中国《科学通报》第49卷第1期的英文版上。据介绍，这一DNA计算机采用双色荧光标记对输入与输出分子进行同时检测，用测序仪对自动运行过程进行实时监测，用磁珠表面反应法固化反应提高可控性操作技术等，以至于最终在一定程度上完成模拟电子计算机处理0和1信号的功能。将来通过计算芯片技术，把电子计算机的计算功能进行本质上的提升，在理论上和潜在的应用上都有重大意义。【7】

五、生物计算机的功能

生物计算机不仅有很好的性能，而且它的功能也十分强大。生物计算机既然是用一个个分子构成的，那么它的体积就可以达到分子尺寸的水平，甚至注入人的血液内，达到“人机一体化”，检测人体的情况。l998年英国雷丁大学的科学家凯文·沃尔威克把一块芯片植入他的左手臂，这个芯片从此将他个人和电脑网络连在一起。在接下来的九天里，当他步入教学主楼，无需出示身份证，大门的电脑就根据他手臂上芯片传递的信息认出了他，芯片还替他打开了实验室的自动门，帮他开灯。美国EMV公司在研究能够帮助盲人重现光明的生物集成电路时，就用以蛋白质为基础的生物微器件植入盲人眼球后部，利用胚胎神经细胞作为桥梁，同大脑视觉皮层联系起来，使盲人恢复“视力”。通过生物计算机，病人可以把自己的病情通过芯片传给医生体内的芯片，永远不担心病例丢失，病情讲不清楚。【8】

六、生物计算机的发展前景

目前电脑的发展方向，一是使用生物芯片，二是使用量子器件。它们的工作原理与目前使用的电脑有本质上的不同。生物芯片的原理是在分子水平上，与生物学水平一致；而量子器件的原理是在更微观的原子、光子层次水平上。生物芯片也称为分子芯片，其元件大小都在分子尺度内，而生物计算机的关键在于DNA大分子操作的问题上。现有的计算机基本构件是开关元件，要制造生物计算机需要有开关元件的有机分子，即DNA分子。美国科学家埃德曼指出：DNA分子中含有大量的遗传密码，分子之间在某种酶的作用下完成生物化学反应，从一种基因代码变为另一种基因代码，反应前的基因代码作为输入数据，反应后的基因代码作为运算结果。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校科学家根据生物大分子的不同形态，成功研制了DNA电脑的分子开关。【9】

目前，DNA计算机已经可以对赫姆震兹等数学问题求解。预计在10到15年内就可能制造出与微电子芯片相融合的高级DNA计算机。DNA计算机可以实现超大规模并行运算，运算速度极快，几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来的总运算量，11立方米的DNA溶液的存储容量可以超过目前世界上所有计算机的存储量。而且DNA计算机耗能极少，只有一台普通计算机的l0亿分之一。它可以实现现有计算机无法实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，使真正的智能计算机得以实现。目前美、日、德等国科学家正在研制一种在微电子芯片上生长神经网络的方法，希望研制出一种具有生命力的智能神经网络，并将神经网络的神经元与计算机芯片连接起来，用计算机来控制芯片上的神经元，进而达到控制动物的神经元。

现在，生物计算机仅处于起步阶段。但不论如何，DNA计算机的提出，拓宽了人们的视野，启发人们用算法的观念研究生命，并向众多领域提出了挑战。要想真正进入实用阶段还需要更多的时间和科学家更多的艰辛探索。【10】

【参考文献】

【1】中国科学院计算技术研究所，电子计算机的诞生，计算机发展史，2011年版。

【2】孙宏滨，胡美鑫，关于生物计算机的思考，知识经济，2009年8期。

【3】J.N Corsellis,A.KH.Miller,Aunals of Human Biology,1977年9月22日。

【4】孙宏滨，胡美鑫，关于生物计算机的思考，知识经济，2009年8期。【5】Scientific American,神经元计算机，2003年3月。

【6】黄俞成，生物计算机，北京电子，2006年2月。

【7】刘军，首台计算机，首都医药，2004年4期。

【8】杨宝华，孙中涛，关于生物计算机技术研究的思考，仿生技术推动下的计算机发展生产率系统，2002年1期。

【9】曹来发，生物电脑最新进展，科技情报开发与经济，2005年12期。

【10】殷海滨，第六代计算机，中学生物学，2007年8期。

生命科学概论论文 篇二

摘要：

随着经济与科学的发展，生命科学在生活的各个方面都不乏它的身影。生物科学技术的发展也推动了人类经济的快速前进。在物质多元化的今天，人们的生活也越来越不能缺乏生物科学的指引。生物对人的生活息息相关，生物作为整个生命过程的重要的参与者和决策者，对整个人类社会的发展有着重要的有着重要的指导意义。在物质高速发展的今天，我们人类社会的进步与发展更离不开生物的参与。生命科学概论就是从这一环节出发，从生物学的角度告诉我们，人类社会的发展离不开生物的息息相伴。生命科学概论通过细胞的癌变、微生物学基础、生物资源、生物多样性、血液与淋巴、遗传病、生物能源、生物伦理学、疫苗等章节并将其中的理论知识贯穿于教学视频中，让我们对生物这一门学科的理解更为深刻。生命科学概论中对生物的研究出促进了生物学以及人类社会经济的发展，将生物学更进一步的为我们人类做出贡献。

关键词：

生物科学 人类社会 经济 多样性 科学 科学技术

正文：生命科学概论生命科学概论通过细胞的癌变、微生物学基础、生物资源、生物多样性、血液与淋巴、遗传病、生物能源、生物伦理学、疫苗等章节以及视频教学讲诉了生物学对人类社会发展所起的不可磨灭的作用。

1、细胞的癌变

细胞的癌变是指在个体发育过程中，大多数细胞能够正常完成细胞分化。但是，有的细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常完成细胞分化，因而变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。细胞的畸形分化，与癌细胞的产生有直接关系。在我们人类社会，癌症的存在是普遍的，癌症的存在和发生与我们生活的环境是有着密切的联系的。生活在环境较好的地区的人患癌症的几率就相对较小，反之亦然 。当然，癌细胞的转化也与我们的心理活动存在着密切的联系。可以说，癌细胞是与生俱来的得。只是它只会在适当的时机用基因所表达出来而已。

癌细胞与正常细胞相比有三大特征：

1、癌细胞的形态结构发生了变化 。

2、能够无限增殖。

3、癌细胞的表面也发生了变化。

由癌细胞的这三大特征就可以看出来癌细胞对我们人类来说是一个多么可怕的存在。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此之间的黏着性减小，因而容易移动，转移至其他组织或器官中分裂，生长。癌细胞转移是患者死亡的重要原因。为防止正常细胞的癌变，应尽量避免接触各种致癌物质，还要保持健康的心态，注意增强体制，养成良好的生活习惯。

癌细胞的致癌因子主要分为内因和外因两种。外因主要为：物理致癌因子，化学致癌因子和病毒致癌因子。内因主要是人和动物体内普遍存在原癌基因，正常处于抑制状态。原癌基因一旦被激活，就有可能发生癌变。 所以，要预防癌症的发生，我们就必须从自己做起，养成良好的生活习惯，杜绝癌症在自己体内的发生。

2、微生物学的基础

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。从它的定义我们就可以了解到微生物的存在是普遍的。微生物个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物包括细菌、病毒、霉菌、酵母菌等。

微生物是地球上普遍存在的群体，它们有着自己的特点、共性以及类群。微生物的特点主要为个体微小、构造简单、进化地位低、大多依靠有机物维持生命。微生物的共性主要为体积小，面积大；吸收多，转化快 ；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。类群为细菌、病毒、真菌、放线菌、立次克体、支原体、衣原体、螺旋体。

微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉素抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

微生物对人类另一个最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。

3、生物资源

生物资源是自然资源的有机组成部分，是指生物圈中对人类具有一定经济价值的动物、植物、微生物有机体以及由它们所组成的生物群落。生物资源包括基因、物种以及生态系统三个层次，对人类具有一定的现实和潜在价值，它们是地球上生物多样性的物质体现。自然界中存在的生物种类繁多、形态各异、结构千差万别，分布极其广泛，对环境的适应能力强，如平原、丘陵、高山、高原、草原、荒漠、淡水、海洋等都有生物的分布。目前已经鉴定的生物物种约有200万种，据估计，在自然界中生活着的生物约有2000～5000万种。它们在人类的生活中占有非常重要的地位，人类的一切需要如衣、食、住、行、卫生保健等都离不开生物资源。此外，它们还能提供工业原料以及维持自然生态系统稳定。地球是人类赖以生存的家园，是人类的栖身之所、衣食之源。所以我们人类更应该好好保护地球的生物资源，合理的加以利用，以维护我们赖以生存的家园。

生物资源包括动物资源、植物资源和微生物资源三大类，在三大大类广布于我们所生活的世界，并对我们的生活与发展有着举足轻重的影响。

生命科学概论论文 篇三

一、“通识教育”与生命科学教育

1、“通识教育”理念的认识

通识教育是指对所有大学生普遍进行的有关共同内容的教育，包括基础性科学知识的传授、公民意识的养成、健全人性的熏陶以及一些非专业性的实际能力的培养。其目的在于：培养学生具有广博的科学基础和文化背景，提高学生的价值观念、历史视野、认知风格和创新能力。使学生能够创造知识、自我更新、适应社会多种职业需求和社会环境的变化，从而实现个人的最高价值。

我国现行的本科教育过分注重专业知识和技能的培养，已不适应现代社会知识面广、适应力强、具有思辨和创新能力人才的要求。因而注重能力、方法和性情培养的通识教育日益受到我国高等教育界的普遍关注。专业教育与通识教育结合，培养现代社会所需要的高素质人才，已成为高等教育发展的必然选择。

2、生命科学教育是通识教育的重要领域

目前困扰人类生存和发展的诸多重大问题：人口膨胀、粮食不足、环境污染日益严重、能源短缺、生态平衡失调、疑难疾病等的解决均寄希望于生命科学和技术的进步。生命科学已成为自然科学向前飞速发展的带头学科，它与物理学、化学、数学、计算机科学等学科紧密相关。如：人类基因组计划和基因芯片的研究，要求计算机技术、化学、物理等各个领域的知识和理论的融合；在化学工程领域，化学合成过程中可以引入生物催化等。人类基因组的解读改变我们对生命整体的认识，生命中最基本的生、老、病、死将重新在基因组研究的剖析下体现其隐密性，这对未来社会各个层面的发展不论是工程、法律、经济等学科均将产生重大的影响。生命科学不仅拓宽了传统学科的理论和技术，同时生命科学技术的发展也带动了自然科学的学科交叉及边缘学科的空前发展。生命科学类通识教育的开展，对完善学生知识结构，培养具有现代生命科学意识的综合人才发挥重要作用，生命科学教育是通识教育的重要领域，高等教育中生命科学通识教育势在必行。

二、生命科学通识教育现状

通识教育作为一种教育理念近年来逐渐被我国教育界所接受和认同，国内的一些知名高校开始着手实施通识教育，并开展了现代生命科学相关领域专业及通识的训练，全国已有几十所高校开设了非生物类本科生“生命科学导论”或“普通生物学”或“生物工程概论”等生物学课程，编写出版了不同类型的适用于非生物类不同层次类型生物学课程教学的多种教材、系列课程教学大纲及网络课程和普及读物，以满足不同层次学生的需求。但仍有相当部分普通高校在生命科学通识教育特别是非生物专业生命科学的通识教育的认识和实施上存在许多片面和不足。我校生命科学通识教育在生物专业中处于刚刚起步阶段，仍有许多值得探究和改进的地方，而非生物专业中的生命科学通识教育仍然没有启动，如何在“通识教育理念下开展生命科学教育，实现面向全体学生的生命科学通识教育是一个值得探讨的问题。

三、“通识教育”理念下如何开展生命科学教育

1、根据生源特点，设定相应教学目标

通识教育课程要求的是一种基础性的、普适性的课程内容，强调对基本原理与基本方法的学习。因为学生学习的知识越基础，接受新知识的能力、解决新问题的能力就越强。不应把过多的应用性课程和专业性较强的课程列入通识课程中。因此，对高校生命科学通识课的教学目标定位如下：通过学习，不仅让学生了解生命科学的发展历史、研究领域、研究手段和研究成果，还要让他们深入了解某些热点研究领域的最新成就和进展以及生命科学和其他学科的相互交叉、相互渗透，从而激发学生对生命科学的求知热情和探索兴趣，拓宽知识面，帮助和促进学生形成一种科学的、理性的思维方式，培养他们具备科学的思想和方法处理和解决学习中碰到的难题。

面对与生命科学关系比较密切的理工科专业本科生，生命科学作为一门基础课程，其课程目标在于使非生命科学类专业的理科学生掌握生命科学基本知识和愿理，拓宽知识领域，完善知识结构，开阔思路，培养科学思维能力和创新精神，提高整体素质；激发对生命科学的兴趣和创造性火花，从各自的领域出发寻找与生命科学的交叉点，探索生命科学的奥秘；特别是增强多学科交叉与渗透的意识，为跨学科学习和研究奠定基础，以利于成长为适应未来社会需要的跨学科高层次的人才。面向文科各专业以及部分理科专业的本科生，生命科学作为供全校学生选修的一门文化素质课程，其课程目标是拓宽学生的知识面，改善知识结构，提高综合素质，适应未来社会的需要，并为商界、新闻界、法学界和其他领域决策层储备高素质、复合型和创新型的人才；同时，通过了解人类自身、了解人类与环境的关系，建立科学的世界观，增强现代健康意识，升华人格。

2、根据教学目标选择教学内容

根据以上教学目标，在教学内容的选择上，既要使生命科学的系统知识与21世纪生命科学的重大学科方向和领域、面临的重大理论和应用问题以及解决这些问题所需的技术和方法等学生感兴趣的热点问题有机地结合，又要增强多学科交叉与渗透的意识，为跨学科学习和研究奠定基础。不同专业、不同年级的学生有着不同的背景和基础，因此，对讲授的内容就要求不同，可供开设的相关课程有：生物学与人类文明、生物技术、基因工程、人体生物学、疾病与保健、观赏动物养殖、生态与环保、环境保护与人类生存和发展、人体奥秘、营养与健康、性科学与性教育、生物伦理、庭园艺学、室院花卉、微生物与人类健康、生物史、遗传与优生、家庭小药房、生理心理学、昆虫与人类、生物进化论、生物学前沿、动物世界、生物学方法论、花卉欣赏与养护、人口问题讲座、遗传与健康、植物叶贴艺术与标本制做、生物科学技术及实验，等等。多模式地开设生命科学通识课，不仅可以满足学生对不同专业领域知识的渴求，更可以丰富他们的专业知识。

3、改进传统教学方法，激发学习兴趣

通识教育要求教师传授给学生的并不仅是死板的知识与技能，而是传授他们正确的科学观和思考问题、解决问题的逻辑方式，提高他们的知识视野与科学素养，努力培养他们的思维方式、洞察力、智慧和探索精神。为突出生命科学的学科特点，在教学上可以多采取系列讲座方式，根据不同的教学目标选择其中相关内容，然后将讲授内容分为几个部分，每部分又分为几个专题，每部分有各自的中心，各个专题前后之间相互联系，又各自相对独立。在传授方式上，多开设一些研讨班形式的课程，使课程本身成为教师与学生合作开展探究知识的过程，保持学生与教师之间的良好沟通，在民主、自由的课堂中，激发学习兴趣，才能更好地达到通识教育的。目的。另外要采用多媒体教学方式，大量增加动画和音像教学的比例，尽可能展现生命科学丰富多彩的一面。通过多种教学手段相互补充，使学生对一些陌生的生命科学概念、生物技术的原理和操作、生命科学的微观现象和生命进化历程等有更直观的认识。

4、提供多种形式的考核方法

课程考核具有成绩检测、信息反馈、导向激励等多项功能。生命科学通识教育应强调多层面、多方式和多层标准，重视综合素质与知识运用的考核。多种形式的考核方法对生命科学通识教育的开展起很大的促进作用。可供尝试的方法有：笔试与实验操作相结合，期中考核与平时成绩相结合，开卷与闭卷相结合等多种形式的考核方法；另外，作业、课堂提问、小组答辩赛、课程小论文以及对本课程提出建设性建议等均可作为平时成绩考核方面。灵活多样化的考核方式避免了学生为考试而学习的被动状态，有效检测并促进学生自主学习激情，从而实现生命科学通识教育的最终目标。

生命科学概论论文 篇四

摘要：

作者通过云平台和移动终端深度融合，将智慧课堂教学模式应用于“生命科学概论”课程的教学中，实现了课堂教学决策数据化、资源获取智能化、师生互动多维化、教师评价实时化。本课堂实践表明，通过运用智慧课堂教学模式，实现了课堂内外教学资源的整合，有助于增强学生的互动性、参与性与自主性，激发了学习兴趣，有效地提高了知识的掌握程度。

关键词：

云技术；移动终端；智慧课堂；互动式教学

● 前言

在“大数据+人工智能+移动终端”时代背景下，如何构建基于“云+端”技术的智慧课堂，使“低头族”变成“兴趣族”，是目前教育界一个紧迫的任务。智慧课堂是信息技术与教育深度融合的产物，是以培养创新型人才为目标，以大数据挖掘、人工智能分析为基础，实施课前资源智能推送、课中实时交流互动、课后学情分析与评价等学习活动，进行学习过程记录与多元智能评价的新型教学策略。[1]医学实验技术专业作为笔者所在学校新设立的专业，具有专业新、课程新、培养任务新的特点，更应该与时俱进，笔者通过在该专业“生命科学概论”课程中构建移动端的智慧课堂，利用网络云平台，采用多维互动式教学方法，以期打造一个智能、高效的课堂教学模式。

● “云+端”智慧课堂的特点

智慧课堂可提供多维的互动形式，如师生之间、生生之间、人与技术、人与资源等，其特点包括以下几个方面。[2]

①资源智能推送。智慧课堂可以为学习者提供丰富多样的媒体资源，包括教学大纲、电子教案、微课视频、图片和网页等，还可以根据学生的个性化特点和差异，对不同的学生推送有针对性的学习资料，使得学生得以巩固比较薄弱的环节，提高学习效率。

②实时交流互动。智慧课堂的最大特点是实现了师生之间和学生之间的实时交流互动。例如讨论组，师生都可以在需要时发表意见，提出问题，教师或学生可以实时解答，使课堂教学得到延伸。

③评价即时反馈。智慧课堂教学中可以采取综合的学习评价体系，这个评价贯穿了教学的全过程，包括课前预习测评与反馈、课堂上实时的教学反馈与评价以及课后作业的跟踪。全方位的反馈评价不仅可以使教师很好地掌握学生的学习动态与学习感受，还使课堂评价形成了完备的评价体系。

④教学决策支持。智慧课堂所生成的评价资源、学生学习习惯、视频观看、资料下载等数据都可以成为数据挖掘的基础数据，对学生学习的全过程进行总结并以数据化或图形化的方式呈现出来。教师就可以依靠数据挖掘的结果精准地掌握学情，及时调整授课内容和教学重点等。

● 智慧课堂在“生命科学概论”课程中的应用

生命科学概论是研究生命现象和规律的一门基础科学，它包含生物学的多个分支学科，是生物学的一个缩影和通论。课程内容包括生物大分子、细胞形态结构、新陈代谢、信息传递、遗传变异、动植物与微生物类群、生物多样性、生态与环境等模块。其目的是让学生了解整个生物界和生命科学的概况，加强对生命科学基本概念和内在联系与规律的学习，提高学生主动探索生命奥秘的积极性。

1.课前预习环节

教师一方面根据本章节内容，进行学情分析，包括本章节的基本知识点、重难点分析，本章节与上下章节之间知识连贯性分析，学生的学习行为习惯分析等，从而确定本章的教学目标及最佳教学方法，如启发式、讨论式、小组合作式、案例式等，并提前准备好若干讨论话题及随堂测验题目。另一方面，根据教学目标提前向学生推送本章节的教学资源，如课件、视频、动画、图片及微课等，让学生对课程内容进行预习。在生命科学概论中，每一章节笔者都会精心挑选并上传视频、动画，帮助学生进行重难点解析，如神经元的动作电位、静息电位是如何产生的、引起基因突变的原因、植物形态结构等。学生可以在任何时间自由观看，提高了学习兴趣。

2.课中学习环节

首先，在开始阶段学生自主介绍课前预习的有关内容，变被动学习为主动学习。教师则可以从中了解学生在预习中理解不透的一些知识点，从而在后续讲解过程中重点阐述这些疑难点。其次，在授课过程中，教师可以穿插布置一些随堂测验题目，通过网络云平台即时推送到每个学生的手机端。测验题目以客观题目为主，学生提交后，云平台可以进行自动批改和结果反馈。教师则根据课堂测验反馈结果和数据统计分析，快速找出学生对知识掌握的薄弱点，并进行问题辨析，通过智慧课堂的互动交流解决学生遇到的问题。[3]针对课堂互动，教师既可以借助平台的互动功能，如设置抢答环节，对回答较好的学生加1～2分，计入平时分，也可以布置分组任务，引导学生开展分组探究，并要求小组讨论后提交成果及展示发言，还可以穿插布置热点话题进行讨论等。另外，教师还可以让学生通过手机端提交自己的見解，并将反馈结果集中投屏到大屏幕上，先由学生互评，再由教师集中点评，这样既活跃了课堂气氛，又使学生进一步理解了知识点。

3.课后复习环节

每次课结束后，教师可以布置个性化线上作业，即根据每个学生在课堂学习中的表现和知识掌握程度进行个性化推送。学生则通过移动终端在限定时间内完成线上作业并提交。客观题由系统自动批改，主观题由教师给出分数或等级。教师可以根据每次作业分数了解学生对知识的掌握情况，并采取针对性的课后指导，如利用学习通录制微课、小视频等推送给学生，方便学生随时随地复习。另外，教师还可以利用平台自带的班级聊天群，与学生展开线上讨论与交流，如哪些不良的生活方式会导致基因突变的发生等。通过对话题的讨论，大家也会改正一些不良的生活习惯。

● 智慧课堂应用效果分析

1.将“低头族”变成“兴趣族”

在互联网时代，部分学生沉迷于网络游戏、淘宝购物、娱乐视频等，成为“低头族”。因此，如何充分利用移动终端设备，把学生的兴趣转移到学习中来，一直是高校管理者的困惑。在“云+端”智慧课堂教学模式下，学生无论在课前、课中或课后都需利用移动终端登录云课堂APP，自主学习课件、参与讨论、在线测试、小组互动、观看微课视频，以及查收教师布置的任务等。移动智能设备不再只是网络游戏、娱乐八卦的平台，而是资源搜索、视频制作、自主学习、小组讨论、在线测试的有效工具，使学习变得更有“兴趣”。[4]

2.将教师的“独角戏”变成师生“共唱戏”

在“云+端”智慧课堂教学模式下，教师不再是课堂的主角，也改变了过去“一言堂”的局面，其身份有了很大转变，主要起到课堂组织、指导、答疑、点评、总结的作用。学生则成为完成课堂教学任务的主角，通过利用移动终端进行资源搜集、课件学习、视频制作、小组讨论、测试反馈等一系列活动，学生的课堂参与度大大提高，自主性得到增强。

3.课堂交流更活跃，互动多维化

学生在“云+端”智慧课堂充分地发言或互动，形成多维度互动教学形式。例如，课堂中设置的抢答、投票环节，每位学生都十分踊跃地参与；在课堂中讨论环节，很多学生都利用手机将回答内容滚动投屏到教室大屏幕上，这样有利于相互比较、相互交流。在课后聊天交流区，每当有学生提出疑问时，其他同学都会积极地帮忙解答，这样也促成了学生的相互提升。

4.学习个性化，资源和数据获取便捷化

“云+端”智慧课堂手机端APP可随时上传和下载教学资源，教师可对教学资源库进行资源优化。学生可以在APP上反复查阅课件、观看视频。教师则可以便捷地记录学生的作业成绩，并对讨论发言积极者进行评分。另外，作业库记录了学生在学习过程中遇到的共性问题，教师能更加全面地分析学生对课程内容的掌握程度。

● 结语

实施“云+端”智慧课堂教学模式，是信息化时代对教学提出的要求，也是以后课堂改革发展的重要方向。但该教学模式使教师的准备工作量增加了，如制作微课、下载视频，或制作动画、发布教学资源等，并且要求教师必须具备良好的课堂活动设计能力、活动现场的把控能力，这也是对高校教师提出的重要挑战。

参考文献：

[1]何良静。智慧课堂下高等院校教学模式的研究[J].吉林工程技术师范学院学报，2018,34(09): 68-70.

[2]方宜霞。“云·智慧课堂”教学模式的实践探索--以“商业银行综合柜台业务”为例[J].科教文汇，2019(05):114-116.

[3]邵煒茜，马岳。智慧课堂在高校环境设计专业中的教学模式研究[J].赤峰学院学报：汉文哲学社会科学版，2019,40(03):132-134.

[4]刘颖，蒋拓，王兆丹。基于移动端的智慧课堂混合式教学模式的研究与实践[J].课程教育研究，2019(16):36-37.

生命科学概论论文 篇五

当前，由于人类认识水平的提升，各个学科有了很大的发展，但是对于生命科学，还处于起步阶段，人类对于生命的研究还有许多未知领域，还需要不断地探索，在探索的过程中，有必要生命科学和生物科学结合起来，这两门学科有许多是共同的，结合起来可以提升研究的效果，有助于实现研究上的突破。

1、生命科学史的作用

人类的存在就是生命的存在，对于生命的研究需要有科学的态度，从生命科学的历史可以看出，先前的科学家对于生命科学的研究会将生物科学中的基础知识作为载体，以研究学科历史的发展进程为线索，这个过程实现了科学、思想和历史的有效融合，在一体化的研究过程中突出科学的演变和发展，突出生命学理论的思想基础，发展历程和经过的漫长道路，研究过程中渗透着科学思想和哲学思想；生命科学的发展进程中基本概念也发生了转变，生命科学的内容更加丰富。在生命科学的研究过程中，可以看到研究方法、工作方法。而方法中凝聚力思想。在生命科学不断发展的进程中，人类对生命的看法也在发生变化。从历史中可以看出生命科学的起源，可以看出这门学科的价值，可以分析出对社会进步的推动作用。研究历史离不开历史的推动者，科学史中可以看出生命科学家的贡献，而后人更是可以借鉴研究的成功经验以及失败后的经验教训。历史研究表明，科学研究含有哲学思想和方法论。生命科学的进程是人类历史发展的重要组成部分，有着巨大的影响力，科学的性质就是知识，科学推动国家发展和进步。当前高科技的发展离不开生命科学的发展，生命科学史在生命科学研究中占有重要地位。生命科学也是其它学科发展的基础。生命科学的发展会为其它学科的发展提供推动力。生命科学的发展可以促进社会的发展，加快社会发展的步伐。我们的生命如何才能合理，如何才会更为人性化的发展，对于这些问题的答案，必须要进行相应的生命科学研究。从科学的本质可以看到，生命科学的根本就是对生命的尊重，对生命价值的肯定。科学研究要具备科学方法和知识的积累，对生命现象研究可助于了解生命的产生和发展，可以对生命进行科学合理的解释。对生命的本质加以深入的理解，研究成果可以促进社会的进步。研究生命科学可以提升科学界的整体发展进程，生命科学会影响到社会的发展速度，会影响到发展方向。研究生命科学是人类在发展过程中需要直接面对的问题，掌握了生命科学，就会掌握人类的发展根本。

2、生命科学史和生物科学的共同作用

研究生命科学需要以生命物质为基础，以此为基础进行研究，在远古时代人类对生命物质的研究就结合了生命与生物，通过长久研究发现了生物对生命的促进作用。人类对自然界生物的探索认识，意识到生命和生物的相互作用，虽然受科学技术的限制，在认识上还比较落后，也没有形成专业化的学科，但是通过对生命和生物的研究结果已经作用于当前人类的生活，特别是对生命的研究，仅对社会的发展和进步起到了推动作用，使得人们的生存质量得以提高，生活中的更加关注生命与生物，同时也扩大了人类的认识领域。生命和生物有效的结合人类科学发展史中重要里程碑，标志着历史性进步。生命科学和生物科学的结合扩大的知识体系，不是简单的知识相互叠加，而更多的是对本质的研究与探索，在更深意义上对自然科学进行完善，是学术上的融合。生命和生物的共同研究会对知识的结构进行改变，会更加注重对根本的探索，生命和生物知识需要系统的完善，系统的完善有助于两个学科实现融合的整体研究，研究更加具有方向性，研究更加具有整体性。进行生命和生物的整体研究时，要注重知识的体系，需要以严谨的治学态度对生命和生物知识进行综合性的分析，发现相互的关联，这样才能保证研究成果获得提升，以实现研究的突破性进展。生命和生物的有效结合具有非常广阔的应用前景，目前研究应用于农业、生物科学和制药领域，但是随着研究的深入，研究成果的应用领域会不断扩大。生命和生物的融合会推动其它学科的发展，提升科技的整体水平，社会经济也会受益，研究成果可以转化为生产力，推动经济的发展。在当前社会转型发展的关键时期，生命和生物的融合会推动社会的发展，拉动经济的增长。生命和生物在技术突破会改变当前社会的发展结构。当前部分研究成果应用于实际，比如转基因技术在生物育种的应用，此外还有克隆技术和生物芯片等。而当前重点研究的蛋白质组技术将会带动大批产业的发展，技术上的突破可以更好的服务于人类。现在人类健康已经实现了产业化，这也是生命和生物学技术发展的结果。未来，人类的健康会更多的得益于生命和生物技术的发展。

3、结语

生命科学史是人类生命发展的历史，生物科学可以正确认识生物的存在，当前社会在快速发展，这两个学科的融合研究可以更好的认识生命，认识生物，可以在深层次上取得突破，有助于人类科学的进步。当前生命和生物的结合对社会的发展起到了推动作用，技术的发展实现了人类深层次的认知，也推动了人类的发展。

生命科学概论论文 篇六

一、对生命科学的认识和思考

现代社会科学技术的飞速发展，极大地推进了人类社会的进步，而生命科学领域更是尤为突出，生命科学的进展给我们的生活带来了天翻地覆的变化。生命科学与生物技术早已成为当今最为活跃的科技领域之一，人类对生命活动基本规律的认知水平达到前所未有的程度，其地位和作为是不言而喻的，它是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。

大千？生命世界，数以百万计的不同物种虽然在形态结构和行为活动上表现得千差万别，但生物世界中最本质的东西却是高度一致的。构成生命的化学元素和生命大分子在化学组成都是由C、H、O、N、P、S等化学元素和4种核苷酸、20种氨基酸、糖类、脂肪等基础生物大分子组成，这些成分是生命构建和一切生命活动得以进行的基础；所有生物体都能够进行新陈代谢，并在新陈代谢过程中不断的生长；所有生物体都能够进行繁殖产生后代，由于受基因控制和基因改变的影响，生命的繁殖表现出高度的遗传和变异特性。

细胞是生命存在的最基本形式，是一切生命活动的基础，被称为生命的基本结构单位和功能单位。

从宏观角度看，地球上的生物构成了一个复杂的生态系统，在这个系统中，生物之间相互依赖、相互制约。生命科学是一门历史悠久的学科。在人类文明的初期，人们就注意到了生命与非生命的区别，并对生物进行观察、描述，收集整理了大量的材料。17世纪前，由于科学技术水平的限制和神学对人们思想的影响，古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。直至20世纪以来伴随物理化学等有关学科的发展生命科学的一些基本概念和理论建立起来了。20世纪后半叶，随着分子生物学的兴起，生命科学的发展获得了前所未有的速度，一方面传统生物学的学科分支进一步深化、细化，另一方面学科间的交叉进一步加强。20世纪70年代以后，以生物工程、克隆技术、PRC技术等为主要内容的现代生物技术取得突飞猛进的发展

二、生命科学与社会发展

生命科学是一门神圣的学科，社会的发展离不开生命科学。

医学领域：1929—1943年，青霉素的发现，拯救了二战后期几百万人的生命，抗生素的广泛使用。

遗传学领域：1953年，沃森和克里克首次提出DNA双螺旋结构，揭开了遗传的神秘面纱。

生命科学领域：1997年2月，首例哺乳动物――克隆绵羊“多莉”的诞生；农业领域：转基因棉的研制成功，害虫防治的突破发展。

环境领域：“超级菌”的研制成功，极大程度上解决了海上石油污染的问题。

目前，社会上出现了很多种复杂的疾病，例如糖尿病、心脏病等，光靠有限的医学药物是远远不够的，好多人因此丢失了生命，基因工程的出现给医学领域带来了曙光，科学家们利用基因工程生产出某些特殊的基因和世界上难找的蛋白质，比如说，科学家利用转入转胰岛素基因的大肠杆菌来生产人们所需要的大量胰岛素，大大缩短了胰岛素的生产周期，治愈了更多的胰岛素病人。基因工程还生产出了大量的基因产品，如人的生长激素、干扰素、白细胞介素—2等，对人类的发展起到至关重要的作用。

三、生命科学与我们的生活

进入二十世纪八十年代，生命科学更使势不可挡，雄居影响当代人生活的四大科学之首，目前，生命科学已经成为21世纪当之无愧的带头学科。国际核心期刊论文发表生物学占着越来越多的比例，世界优秀科技成果评选总不会离开生物学的最新成果，无论从这些还是从对人类生活及思想的影响来看，生命科学都是当今世界科学研究的核心，最为炙手可热的领域

以下一些生活中的案例来说明生命科学对我们生活的影响：

在山东，医学专家为60岁的刘为荣换了心脏。我国自上世纪80年代末开始做心脏移植手术以来，刘为荣是年龄最大的“换心人”，现在他像正常人一样安排起居。

在上海，上海生物制品研究所生产出第一批高质量的新流感裂解疫苗。流感裂解疫苗不仅接种保护效果好，而且临床副反应极少，适合各种年龄段的人群接种，最受市场青睐。

在日本，东京齿科医科大学和大日本印刷公司借助特殊的印刷技术，成功培育出与人体血管原来形状相同的毛细血管，有望用于治疗心肌梗塞。

在美国，其国家人类基因研究所宣布，他们已绘制成功首张狗基因测序草图，显示狗与人类的基因数量大致相同。这一成果有助于人类对与基因相关的疑难病症的研究。

在新加坡，科研人员发现经高温和超声波加工处理后的动物骨骼植入人体后，可能不会发生感染或排斥反应，这为异体骨骼移植带来了新希望。

在韩国，研究人员首次培育成功转基因荧光鸡，使转基因鸡蛋在食品、制药等领域的大规模应用进了一步。

以上这些告诉我们，生命科学就是为我们的生活服务的，它的出现和发展就是为了使我们的生活更加美好。

诸如此类，生命科学可以解决的事情还有很多，只要是生活中能想到的方方面面，都能见到生命科学的踪影。

也许会有人问，生命科学现在的作用已经真么大了，那未来呢？未来又会怎样？我们可以尽情展开我们的想象。也许所有以前神话里的事情，将来都会发生，也许我们会生出一双翅膀，能像鸟儿一样在天空飞翔；也许我们能像鱼一样在水里自由呼吸；也许我们都能长生不老，永远保持年轻；也许……总之，这一切都将随着生命科学的不断发展，逐步实现。

生命科学概论论文 篇七

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（J.D.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）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〕P.12)

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。

参考文献

〔1〕迈尔著，刘jùn＠①jùn＠①等译，《生物学思想的发展》,湖南教育出版社，1990年版。

〔2〕迈尔著，涂长晟等译，《生物学哲学》,辽宁教育出版社， 1993年版。

〔3〕A. Roseberg, The Structure of Biological Science CambridgeUniversity Press, 1985

〔4〕.F.Crick, Of Molecules and Men. Seattle:University ofWashington Press, 1966

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