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發(fā)布時(shí)間：2021-06-07 11:00:01 作者：知網(wǎng)小編 來(lái)源：educationmanagementsystem.com
生命科學(xué)中的多媒體輔助教學(xué)研究
沈顯生
?。ㄖ袊?guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230027）
摘要：根據(jù)生命科學(xué)專業(yè)知識(shí)體系的特點(diǎn)，在高等學(xué)校生命科學(xué)教學(xué)中應(yīng)用多媒體課件進(jìn)行輔助教學(xué)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同生物學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中的掛圖、標(biāo)本和模型等教具相比，其在聲音、色彩、動(dòng)畫(huà)、視頻、照片和圖片等方面的作用尤為明顯，使課堂教學(xué)的內(nèi)容更加豐富精彩，可極大地提高教學(xué)效果和質(zhì)量。同時(shí)，文章指出了其應(yīng)該注意的七個(gè)方面問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：多媒體；教學(xué)；生命科學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
AStudyofMultimediaTeachingofLifeScience
SHENXian-sheng
（UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei,Anhui230027）
Abstract:Theteachingoflifesciencewithmultimediacoursewarehasuniqueadvantages.Comparedtotraditionalpictures,samplesandmodelsusedinbiologyteaching,thevividsounds,colors,images,animationandvideoofmultimediamaygreatlyenliventheclassroomandraisethequalityandeffectofteaching.Sevenissuesrelatedtosuchmultimediateachingarediscussed.
Keywords:multimedia;teaching;lifescience
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，多媒體輔助教學(xué)在全國(guó)各地得到了極大的發(fā)展，各個(gè)高等學(xué)校都將多媒體課件教學(xué)作為主要的教學(xué)輔助手段。多媒體輔助教學(xué)對(duì)教師的教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，都產(chǎn)生了重要的影響。[1,2]在絕大多數(shù)學(xué)科的教學(xué)工作中，同傳統(tǒng)的黑板教學(xué)模式相比，多媒體輔助教學(xué)得到了師生的普遍認(rèn)可，這是無(wú)庸置疑的，也是信息時(shí)代帶給我們的好處。但是，任何事物都有其兩面性，我們?cè)诔浞挚隙ǘ嗝襟w輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也要理性地和積極地關(guān)注由此帶來(lái)的一些負(fù)面影響。
本文以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為例,探討多媒體課件在生命科學(xué)教學(xué)中的作用與意義。通過(guò)召開(kāi)青年教師多媒體教學(xué)研討會(huì)，以及對(duì)各個(gè)年級(jí)學(xué)生進(jìn)行的有關(guān)多媒體教學(xué)的問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在生命科學(xué)專業(yè)課的教學(xué)中，運(yùn)用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)有其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但在教師和學(xué)生對(duì)多媒體課件的具體使用方面，存在一些共性問(wèn)題，值得注意。
一、在生命科學(xué)理論課教學(xué)中多媒體課件可完全取代傳統(tǒng)教具
在傳統(tǒng)的黑板教學(xué)模式中，生物學(xué)的教學(xué)總是離不開(kāi)掛圖、標(biāo)本和模型等傳統(tǒng)教具。特別是動(dòng)物學(xué)和植物學(xué)的教學(xué)，不僅需要大量的形態(tài)圖和解剖圖，還有很多模型與標(biāo)本。在植物生理學(xué)和生物化學(xué)的教學(xué)中，也使用很多描繪代謝途徑的掛圖。在很多情況下，由于掛圖缺乏直觀性，教師們經(jīng)常把植物和動(dòng)物標(biāo)本或模型帶到課堂上進(jìn)行教學(xué)，尤其是人體解剖學(xué)，使用教學(xué)模型更加頻繁。所以，在傳統(tǒng)的生物學(xué)理論課教學(xué)工作中，掛圖、標(biāo)本和模型等傳統(tǒng)教具曾起到了非常重要的作用。
隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，多媒體課件可以在聲音、色彩、動(dòng)畫(huà)、視頻、照片和圖片等方面輔助教學(xué)，展現(xiàn)了由空間三維+色彩+動(dòng)畫(huà)相組合的知識(shí)世界。因?yàn)樗迅行灾R(shí)帶進(jìn)了課堂，使得課堂教學(xué)的內(nèi)容更加豐富而精彩，并且教學(xué)素材不受時(shí)間和空間的限制，極大地提高了教學(xué)的效果和質(zhì)量，提升了人才培養(yǎng)的層次與手段。由于多媒體課件具有一些傳統(tǒng)教具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如教學(xué)容量大，信息量大，圖文與聲像并茂，直觀性強(qiáng)，具有動(dòng)態(tài)效果，教學(xué)素材來(lái)源廣泛（錄象、掃描、照片、繪圖等）；教師在備課時(shí)操作簡(jiǎn)便，具可復(fù)制性可移動(dòng)性，修訂內(nèi)容和更新知識(shí)極為方便；學(xué)生可復(fù)制課件，打印課件，或網(wǎng)上復(fù)習(xí)。[1]由于生命科學(xué)的研究對(duì)象是生物有機(jī)體，對(duì)于學(xué)習(xí)生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、解剖、分類、生長(zhǎng)、發(fā)育、運(yùn)動(dòng)和進(jìn)化等知識(shí)，多媒體課件具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所以，生命科學(xué)課使用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，越來(lái)越受到師生們的歡迎和認(rèn)可。
目前，生命科學(xué)學(xué)院的幾乎所有的專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課都采用了多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，所有教室都安裝了多媒體教學(xué)系統(tǒng)，在學(xué)院的網(wǎng)站上專門開(kāi)通了用于教學(xué)課件下載與閱讀的ftp網(wǎng)址，所有這些都已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)的重要組成部分。
二、生命科學(xué)課程的內(nèi)容與性質(zhì)對(duì)多媒體課件的選擇及要求
在生命科學(xué)的各門課程中，其內(nèi)容和性質(zhì)仍存在著一定的差異。[3,4]有的課程是描述性的，以形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分類為主；有的課程除了描述性內(nèi)容外，還有數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)與計(jì)算；而有的課程則完全是描述代謝動(dòng)態(tài)過(guò)程的，以化合物的結(jié)構(gòu)變化為主的。如此種種，就要求我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)該根據(jù)不同課程的性質(zhì)，采用靈活的適合課程特點(diǎn)的教學(xué)手段。
例如，動(dòng)物學(xué)和植物學(xué)都是以形態(tài)描述、結(jié)構(gòu)特征介紹和類群劃分為主要內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該全部使用多媒體課件。精彩的動(dòng)物和植物照片，以及顯微鏡和電子顯微鏡下的細(xì)微結(jié)構(gòu)照片等，可使得課堂教學(xué)變得栩栩如生。
而對(duì)于生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)和遺傳學(xué)等課程，其內(nèi)容既有形態(tài)描述的部分，又有數(shù)學(xué)分析和代謝機(jī)理介紹。所以，在這些課程的教學(xué)過(guò)程中，大部分內(nèi)容是應(yīng)該使用多媒體課件的，而另一部分內(nèi)容如果使用黑板加粉筆進(jìn)行教學(xué)，其效果會(huì)更好。例如，在種群生態(tài)學(xué)中的關(guān)于種群的增長(zhǎng)類型，就應(yīng)該使用黑板逐步推導(dǎo)種群的指數(shù)式增長(zhǎng)模型和Logistic增長(zhǎng)方程的由來(lái)。如果這些部分的內(nèi)容仍然采用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)，當(dāng)然也是可以的，但學(xué)生會(huì)更加喜歡并容易接受利用黑板進(jìn)行推導(dǎo)的教學(xué)方式。
在生命科學(xué)的所有課程中，從理論上說(shuō)都是可以使用多媒體課件進(jìn)行輔助教學(xué)的。但根據(jù)學(xué)生反映和我們的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容中凡是有數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)、化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式或化學(xué)反應(yīng)方程式等教學(xué)內(nèi)容，一般不宜使用多媒體教學(xué)，應(yīng)該現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)板書(shū)。如我院到目前為止，植物化學(xué)仍然以黑板加粉筆的方式進(jìn)行教學(xué)，就是出于這種考慮。
三、運(yùn)用多媒體輔助教學(xué)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題
1.課件的結(jié)構(gòu)組成要符合教學(xué)規(guī)律和教學(xué)法的要求
一部?jī)?yōu)秀的高質(zhì)量的多媒體課件，不僅體現(xiàn)在課件的具體內(nèi)容上，而且也反映在課件的結(jié)構(gòu)組成方面。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的黑板教學(xué)模式，老師系統(tǒng)而有條理的板書(shū)會(huì)給學(xué)生們留下一個(gè)課堂教學(xué)的整體印象，而多媒體教學(xué)是發(fā)生在屏幕上的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)，即現(xiàn)即失。所以，為了讓學(xué)生在課前能夠?qū)Ρ敬握n所學(xué)內(nèi)容做到心中有數(shù)，教師在課件的首頁(yè)或第2頁(yè)要有一張“主要內(nèi)容”介紹，通過(guò)醒目的標(biāo)題將本課件內(nèi)容展示出來(lái)。當(dāng)全部課件結(jié)束時(shí)，在最后還需要有一張“主要內(nèi)容回顧”。這樣做前后呼應(yīng)，便于學(xué)生對(duì)本次教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行快速的回憶與總結(jié)。作者不提倡像中學(xué)課堂教學(xué)那樣進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)。因?yàn)榇髮W(xué)的課堂教學(xué)容量大、信息多，加上大學(xué)生具有了較強(qiáng)的自學(xué)能力，完全可在課后自己總結(jié)。在課件的最后，要有下次課程內(nèi)容的預(yù)告，讓學(xué)生有所準(zhǔn)備。另外，在一門課程開(kāi)始的第一堂課里，老師需要制作個(gè)人信息簡(jiǎn)介，包括聯(lián)系方式等。
2.課件的版式和背景模式要符合教育心理學(xué)要求
多媒體課件的版式應(yīng)該多樣化，注重簡(jiǎn)潔而美觀，重要的術(shù)語(yǔ)或重點(diǎn)部分要突出、醒目。多媒體課件應(yīng)該是ppt(powerpoint)形式的課件，不能在整堂課上全部使用word文本形式的課件。插入的視頻音像材料不能夠太長(zhǎng)，一般控制在60—80秒以內(nèi)，通過(guò)剪輯展示最精彩最動(dòng)人的部分。如果課件的該頁(yè)全為文字，字?jǐn)?shù)應(yīng)該控制在200-250字以內(nèi)，千萬(wàn)不要超過(guò)250字，字號(hào)選28-32號(hào)為宜，行間距一定要大于字間距。字體的顏色與背景的反差一定要大。因文字太多，學(xué)生無(wú)法記筆記。每當(dāng)字幕一出現(xiàn)，學(xué)生們便鴉雀無(wú)聲地抄寫，老師的講解反而聽(tīng)不進(jìn)去了，因注意力集中在記錄筆記上。這是多媒體教學(xué)無(wú)法回避的問(wèn)題之一。圖片或標(biāo)題出現(xiàn)時(shí)不能有聲音，特別是怪異的、刺耳的聲音，那樣會(huì)干擾課堂教學(xué)。[5]一個(gè)學(xué)期的所有課件不能用同一種背景，這樣顯得單調(diào)枯燥，容易使學(xué)生的視覺(jué)鈍化。所以，每個(gè)星期的ppt課件的背景色彩和式樣需要不斷地變換，讓學(xué)生感到在形式上就具有新意。
3.多媒體輔助教學(xué)的教室環(huán)境要滿足師生交流的需要
為了增加投影儀的效果，有些教師上課時(shí)喜歡關(guān)閉教室的所有燈光，再拉上遮光窗簾，使得整個(gè)教室像座電影院，老師站在昏暗的講臺(tái)上，學(xué)生根本無(wú)法看清老師的目光和表情，這如何實(shí)現(xiàn)師生間的互相交流？為了提高銀幕的亮度，教室的前排燈光可以關(guān)閉，但其他處燈光的照明仍是需要的。在昏暗的教室里進(jìn)行多媒體教學(xué)，學(xué)生極容易產(chǎn)生倦意，甚至出現(xiàn)有些學(xué)生在課堂上睡覺(jué)的現(xiàn)象。
4.多媒體課件的容量要與教學(xué)學(xué)時(shí)相匹配
高等學(xué)校的教學(xué)課時(shí)安排一般是2節(jié)課或3節(jié)課連排，這就要求教師在制作多媒體課件時(shí)，要以2節(jié)課或3節(jié)可課的內(nèi)容為一個(gè)課件單元。各個(gè)單元的容量要精心組織，與教學(xué)學(xué)時(shí)相匹配，上次課的內(nèi)容不要拖到下次課講，否則學(xué)生會(huì)感到教學(xué)進(jìn)度無(wú)計(jì)劃，教學(xué)內(nèi)容隨意性太大。在課件的容量和順序安排好后，在恰當(dāng)?shù)奈恢貌迦?張或2張美麗精彩的風(fēng)景或動(dòng)植物照片，在課間休息時(shí)供同學(xué)們作視覺(jué)欣賞，以消除視覺(jué)疲勞，最好不要播放音樂(lè)。
5.多媒體輔助教學(xué)同樣要求教師常教常新
同過(guò)去傳統(tǒng)紙質(zhì)的教案相比，電子版教案顯得更加先進(jìn)、高效、安全，使用和攜帶也很方便。有人說(shuō)教師制作多媒體課件是一件一勞永逸的事情。一旦當(dāng)某一門課程的電子教案制作好了以后，只要教材不換，甚至課程名稱也不變，以后若干年里就無(wú)需年年備課了。所以，有人說(shuō)多媒體教學(xué)使得教師越教越懶。其實(shí)，對(duì)于一名優(yōu)秀的老師來(lái)說(shuō)，責(zé)任感和事業(yè)心會(huì)激勵(lì)著老師對(duì)教學(xué)保持常教常新的態(tài)度。一方面，由于科學(xué)在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，每年都有許多新的知識(shí)需要補(bǔ)充到課件中去；另一方面，每次上完課后，對(duì)課堂教學(xué)要進(jìn)行簡(jiǎn)要的回顧和總結(jié)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)修改。所以，教師要堅(jiān)持常年備課的習(xí)慣，將課件不斷地更新，使得內(nèi)容更加豐富和新穎，以提高教學(xué)的效果和質(zhì)量。
6.多媒體輔助教學(xué)需要發(fā)揮教師的激情和肢體語(yǔ)言
在使用多媒體進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師必須站著講課，不能只坐在電腦臺(tái)前操作電腦，兩眼盯在計(jì)算機(jī)屏幕上。因?yàn)槔枚嗝襟w進(jìn)行教學(xué)同樣需要發(fā)揮教師的激情和肢體語(yǔ)言的作用，利用眼睛隨時(shí)與學(xué)生溝通，利用各種姿勢(shì)表達(dá)情感，語(yǔ)句要抑揚(yáng)頓挫，同時(shí)還要不斷地提出一些問(wèn)題。所以，只有激情滿懷、肢體語(yǔ)言豐富的教師，在多媒體課件的配合下，才能夠把課堂教學(xué)變得生動(dòng)而精彩。因?yàn)槎嗝襟w是教學(xué)的輔助手段，我們千萬(wàn)不能忘記了“輔助”二字的含義。老師在課堂上適當(dāng)板書(shū)一些字體優(yōu)美的術(shù)語(yǔ)、詞匯或公式等，這不僅是一種欣賞，而且也是必須的，因?yàn)橛欣趯W(xué)生的記憶。有人喊“粉筆萬(wàn)歲”，可能就是懷念粉筆的這種畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。有的老師把課件做得非常仔細(xì)，課堂上要說(shuō)的每一句話都打在屏幕上，上課時(shí)幾乎沒(méi)有了發(fā)揮空間。所以，有學(xué)生說(shuō)“如果電腦能夠說(shuō)話，就不需要老師了”，這話值得深思。由于老師的課件十分細(xì)致且完整，學(xué)生上課不想記筆記，只帶著耳朵坐著聽(tīng)課，下課后問(wèn)老師要課件。試想，這樣的教學(xué)方式對(duì)老師和學(xué)生雙方將會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？難怪有位退休的老教師說(shuō)，“就是多媒體教學(xué)影響了我們的教學(xué)質(zhì)量，把老師和學(xué)生都教懶了?！边@話聽(tīng)起來(lái)有些武斷，但仔細(xì)一想，有些地方是很有道理的。
7.多媒體課件是教師的勞動(dòng)成果，教師擁有其知識(shí)產(chǎn)權(quán)
教師制作一套優(yōu)秀的多媒體課件不是一件容易的事情，不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力上網(wǎng)查找文字資料、音像資料與圖片，而且還需要精心地組織材料、版式設(shè)計(jì)與內(nèi)容制作，同時(shí)還需要長(zhǎng)期地對(duì)相關(guān)教學(xué)素材進(jìn)行收集與積累。對(duì)于教師辛勤勞動(dòng)的成果——多媒體課件，他有責(zé)任有義務(wù)在課堂上向?qū)W生們展示與介紹，卻不應(yīng)該無(wú)償?shù)仉S便送給學(xué)生，應(yīng)該享有一定的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。由于學(xué)生可隨意地得到老師的課件，所以在課堂上懶得記筆記，甚至懶得上課，反正到了考試前，再上網(wǎng)查看課件，背誦課件，就能夠應(yīng)付考試。難怪有人說(shuō)，現(xiàn)在的學(xué)生越學(xué)越懶了，逃課越來(lái)越多了。分析造成這種被動(dòng)學(xué)習(xí)局面的原因，可能主要有兩個(gè)方面：一是教師的課件制作得太仔細(xì)、太完整，甚至一部課件就是一本書(shū)；二是課件可隨意復(fù)制與下載，復(fù)習(xí)考試范圍以課件為準(zhǔn)。所以出現(xiàn)這種情況，與考試的方式和內(nèi)容有關(guān)。辦法是不能僅考查課件上的內(nèi)容，一定要考查教材上內(nèi)容，特別是規(guī)定的自學(xué)內(nèi)容。作者一貫不提倡學(xué)生課后隨意下載或索要后打印課件的做法。作為學(xué)生，上課應(yīng)該記筆記，課后需要閱讀教材，不能夠把教師的課件直接當(dāng)作教材。[6]當(dāng)然，教師也要注意講課的速度，并有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生課后復(fù)習(xí)教材。
總之，先進(jìn)的多媒體輔助教學(xué)只不過(guò)是一種教學(xué)手段而已，并且是一種輔助手段，而只有通過(guò)教師的無(wú)私奉獻(xiàn)精神和傳授知識(shí)的教學(xué)技巧與學(xué)生自發(fā)的強(qiáng)烈的求知欲望相結(jié)合，我們的課堂教學(xué)才能夠真正實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，取得事半功倍的效果。無(wú)論是教師還是學(xué)生，都要積極地、正確地面對(duì)多媒體輔助教學(xué)。正如一位教育專家所說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是推動(dòng)教學(xué)改革的發(fā)動(dòng)機(jī)，他在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生了重大影響。這種影響是根本性的、不可逆轉(zhuǎn)的、具有普遍意義的，它表明在教育領(lǐng)域正在發(fā)生一場(chǎng)真正的革命。[7]
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生命科學(xué)哲學(xué)（PhilosophyOfBiologicalScience）是本世紀(jì)六七十年代興起的一股科學(xué)哲學(xué)思潮，雖然它的興起主要是以本世紀(jì)50年代以后生命科學(xué)的蓬勃發(fā)展為基礎(chǔ)，但從事生命科學(xué)哲學(xué)研究的哲學(xué)家們并不局限于把他們的哲學(xué)看作是一門部門哲學(xué)，而是更進(jìn)一步，把他們的哲學(xué)看作是科學(xué)哲學(xué)的新范式：一種與傳統(tǒng)的根植于物理科學(xué)之上的科學(xué)哲學(xué)相對(duì)的新的科學(xué)哲學(xué)。
因此，當(dāng)代人們提到生命科學(xué)哲學(xué)就有兩層含義。狹義地講，生命科學(xué)哲學(xué)是關(guān)于生物學(xué)的哲學(xué)，主要研究生命的本質(zhì)、生物學(xué)的理論結(jié)構(gòu)、概念框架、一般方法等問(wèn)題。換句話說(shuō)，生命科學(xué)哲學(xué)就是關(guān)于生命的本體論、認(rèn)識(shí)論和方法論的哲學(xué)學(xué)科。在此意義上，“生命科學(xué)哲學(xué)”即是“生物學(xué)哲學(xué)”，它是科學(xué)哲學(xué)的一個(gè)子學(xué)科。廣義地講，生命科學(xué)哲學(xué)是科學(xué)哲學(xué)的新思潮。傳統(tǒng)的科學(xué)哲學(xué)究其根本，都是以物理科學(xué)（包括物理學(xué)和化學(xué)等學(xué)科）為根據(jù)的，所以新哲學(xué)家們把這種哲學(xué)稱之為物理科學(xué)哲學(xué)（PhilosophyOfPhysicalScience）。新哲學(xué)則主要是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)而又兼顧物理科學(xué)。所以為了突出新哲學(xué)與傳統(tǒng)哲學(xué)的不同，一些哲學(xué)家把這種新哲學(xué)稱之為生命科學(xué)哲學(xué)。
1生命科學(xué)哲學(xué)興起的背景
自然科學(xué)是哲學(xué)的基礎(chǔ)，任何一種哲學(xué)的產(chǎn)生都與當(dāng)時(shí)的科學(xué)背景密切相關(guān)。近代科學(xué)是從1543年開(kāi)始的，雖然這一年出版的兩本偉大著作中的一本——維薩里的《人體的構(gòu)造》是生物學(xué)的一個(gè)分支，可是其后的一百多年，生物學(xué)并沒(méi)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)卻首先得以快速發(fā)展。1687年，牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，使經(jīng)典力學(xué)這座宏偉大廈最終落成。此后，物理科學(xué)的其它學(xué)科也都先后發(fā)展起來(lái)并逐步成熟。與此相對(duì)，生物學(xué)在牛頓時(shí)代尚處于孕育時(shí)期，用恩格斯的話說(shuō)就是“還處于搜集材料的階段”，牛頓的物理革命在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有引起生物學(xué)的革命性變革。生物學(xué)思想的重大革新是在19世紀(jì)和20世紀(jì)才開(kāi)始產(chǎn)生的。因此，當(dāng)科學(xué)哲學(xué)在17世紀(jì)和18世紀(jì)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的時(shí)候，或者說(shuō)，當(dāng)培根、笛卡爾、萊布尼茲和康德論述科學(xué)和科學(xué)方法時(shí)，完全是以物理科學(xué)為基礎(chǔ)的。在這種情況下，物理科學(xué)的思想和方法自然成了評(píng)判一切科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)哲學(xué)家理所當(dāng)然地把物理科學(xué)看作是科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)范式，認(rèn)為一旦理解了物理科學(xué)，就能理解其它任何科學(xué)。盡管早在19世紀(jì)中葉，達(dá)爾文就曾說(shuō)過(guò)生物學(xué)的成就將會(huì)使哲學(xué)出現(xiàn)新繁盛，可是19世紀(jì)的科學(xué)哲學(xué)仍然完全根植于物理科學(xué)之中，不論是第一代實(shí)證主義（孔德）還是第二代實(shí)證主義（馬赫），他們關(guān)于科學(xué)的本質(zhì)，科學(xué)的理論結(jié)構(gòu)和概念框架、科學(xué)方法等等的論述，完全是以經(jīng)典物理學(xué)為依據(jù)的。進(jìn)入20世紀(jì)，實(shí)證主義發(fā)展到了它的第三代——邏輯實(shí)證主義。正如提出這種理論的核心人物所說(shuō)，邏輯實(shí)證主義主要依據(jù)的自然科學(xué)理論是數(shù)理邏輯和20世紀(jì)初誕生的相對(duì)論和量子力學(xué)。面對(duì)這種情況，著名的生物學(xué)家和哲學(xué)家恩斯特·邁爾（ErnstMayr）不無(wú)遺憾地說(shuō)：“自從伽利略、笛卡爾、牛頓以來(lái)直到20世紀(jì)中葉，科學(xué)哲學(xué)一直由邏輯學(xué)、數(shù)學(xué)和物理學(xué)所左右達(dá)數(shù)百年之久”(〔2〕．piv)。
然而，本世紀(jì)中葉以后，由于傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)的自身危機(jī)以及分子生物學(xué)革命和綜合進(jìn)化論的革新，使哲學(xué)家們開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)ι飳W(xué)的哲學(xué)概括，以便從生物學(xué)中找出科學(xué)的新范式，于是，有關(guān)生物學(xué)的哲學(xué)思考成為西方科學(xué)哲學(xué)討論的一個(gè)最熱點(diǎn)的領(lǐng)域之一。在這種討論中，生物學(xué)哲學(xué)作為一門學(xué)科逐步成熟。
我們先從傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)的危機(jī)談起，傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)有三個(gè)主要的教條：一是分析命題和綜合命題的區(qū)分，認(rèn)為自然科學(xué)的命題是綜合命題；第二是還原論，“即認(rèn)為每一個(gè)有意義的陳述都等值于某種以指稱直接經(jīng)驗(yàn)的名詞為基礎(chǔ)的邏輯構(gòu)造”；第三是演繹的解釋理論，認(rèn)為科學(xué)解釋就是推理，一個(gè)需要解釋的對(duì)象，只要它能從一些規(guī)律性陳述和一些前提條件中推導(dǎo)出來(lái)，它就得到了解釋。其中第二點(diǎn)是邏輯實(shí)證主義的中心命題，這個(gè)命題換個(gè)說(shuō)法就是認(rèn)為，在科學(xué)中，觀察（或經(jīng)驗(yàn)）和理論是可以完全分開(kāi)的，科學(xué)的本質(zhì)就以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立科學(xué)理論，科學(xué)理論的正確與否就是看它能否得到證實(shí)?？蛟凇督?jīng)驗(yàn)論的兩個(gè)教條》中已對(duì)這種經(jīng)驗(yàn)與理論的二分法以及第二個(gè)教條進(jìn)行了批評(píng)。不過(guò)，決定性的批判則來(lái)自波普爾。波普爾認(rèn)為，從邏輯的角度看，完全證實(shí)是不可能的，然而反過(guò)來(lái)，證偽卻是可能的。由此，波普爾提出了證偽主義的科學(xué)綱領(lǐng)：科學(xué)的標(biāo)志不在于它的可證實(shí)性，而在于它的可證偽性。由于波普爾的工作，科學(xué)哲學(xué)開(kāi)始發(fā)生一個(gè)重大的轉(zhuǎn)變：從研究科學(xué)理論的靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向研究科學(xué)理論的歷時(shí)結(jié)構(gòu)。于是庫(kù)恩的范式論、拉卡托斯的研究綱領(lǐng)方法論、費(fèi)耶阿本德的無(wú)政府主義方法論等科學(xué)哲學(xué)理論相繼出現(xiàn)，使傳統(tǒng)的科學(xué)哲學(xué)出現(xiàn)嚴(yán)重的危機(jī)。
我們?cè)購(gòu)纳飳W(xué)本身的發(fā)展看。自從1953年沃森（J.D.Watson）和克里克（F.H.C.Crick）認(rèn)定DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)以來(lái)，生物學(xué)便跨進(jìn)了飛速發(fā)展的新時(shí)代。短短十多年的時(shí)間，遺傳密碼就得以破譯，基因的作用機(jī)理也弄清楚，遺傳工程亦開(kāi)始實(shí)施。同時(shí)，由于新知識(shí)的滲透和綜合，生物學(xué)的一些古老的學(xué)科，如進(jìn)化論、胚胎學(xué)、分類學(xué)等也面貌一新。一時(shí)間，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了一股研究生物學(xué)的熱潮，生物學(xué)成為繼相對(duì)論和量子力學(xué)革命以來(lái)發(fā)展最快，成就最多的學(xué)科。生物學(xué)的這些革命性發(fā)展自然引起越來(lái)越多的哲學(xué)家對(duì)它的關(guān)注。他們或者利用生物學(xué)的成就重新評(píng)價(jià)以往科學(xué)哲學(xué)的適當(dāng)性，或者從生物學(xué)中總結(jié)出獨(dú)特的認(rèn)識(shí)論、方法論和本體論問(wèn)題。
傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)的危機(jī)以及生物學(xué)的持續(xù)發(fā)展因此使生命科學(xué)哲學(xué)成為當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)研究中的最激動(dòng)人心的領(lǐng)域。各種論文和論著大量涌現(xiàn)。1985年，在一些哲學(xué)家和生物學(xué)家的努力下，一本專門討論生命科學(xué)哲學(xué)的雜志——《生物學(xué)與哲學(xué)》也在西方創(chuàng)刊。作為一股新的科學(xué)哲學(xué)思潮的生命科學(xué)哲學(xué)就是在70年代興起的，在80年代和90年代，這門學(xué)科逐步成熟并不斷發(fā)展。
2自主論和分支論：當(dāng)代生命科學(xué)哲學(xué)的兩大派別
近來(lái)西方出版的幾乎所有生物學(xué)哲學(xué)的著作都以生物學(xué)在科學(xué)體系中占有什么位置，或者說(shuō)生物學(xué)與物理科學(xué)相比有什么不同這個(gè)問(wèn)題作為開(kāi)篇。按照羅森伯格的說(shuō)法，生物學(xué)和物理科學(xué)的關(guān)系問(wèn)題是“生物學(xué)哲學(xué)的中心問(wèn)題”。在此，我們可以換個(gè)說(shuō)法，把這一問(wèn)題看作是生物學(xué)哲學(xué)的基本問(wèn)題，因?yàn)?，第一，這一問(wèn)題是任何一個(gè)生物學(xué)哲學(xué)家必須首先提出并要作出回答的問(wèn)題?！吧飳W(xué)與其它自然科學(xué)是否不同和怎樣不同是生物學(xué)哲學(xué)……所面對(duì)的最突出、最明顯、經(jīng)常被提出、爭(zhēng)議最多的問(wèn)題”(〔3〕.P13)。第二，對(duì)這一問(wèn)題的不同回答方式及結(jié)果，決定著生物學(xué)哲學(xué)討論的幾乎所有其它問(wèn)題的回答方式及結(jié)果。生物學(xué)家和哲學(xué)家提出的有關(guān)生物學(xué)的邏輯的、認(rèn)識(shí)論、本體論和方法論的較具體問(wèn)題幾乎都是圍繞這一問(wèn)題展開(kāi)的，比如還原論與突現(xiàn)論的爭(zhēng)論，關(guān)于社會(huì)生物學(xué)科學(xué)性爭(zhēng)論，心身關(guān)系的爭(zhēng)論等等都是如此。第三，對(duì)于生物學(xué)家和生物學(xué)哲學(xué)家來(lái)說(shuō)，對(duì)這一問(wèn)題的不同回答反映了他們對(duì)生物學(xué)應(yīng)當(dāng)前進(jìn)的方向的不同看法。生物學(xué)的研究應(yīng)當(dāng)采取什么樣的方法？未來(lái)生物學(xué)的重點(diǎn)在什么地方？對(duì)生物學(xué)和物理學(xué)關(guān)系問(wèn)題的不同回答，直接關(guān)系到對(duì)這些問(wèn)題的看法。
關(guān)于生物學(xué)的地位或者說(shuō)生物學(xué)與物理科學(xué)關(guān)系的爭(zhēng)論一直在兩對(duì)立的派別之間進(jìn)行，這兩個(gè)派別，一個(gè)可稱之為分支論，一個(gè)可稱之為自主論。分支論認(rèn)為，生物學(xué)在原理和方法上與物理科學(xué)并沒(méi)有什么不同，而且未來(lái)的研究到了一定的時(shí)候會(huì)將整個(gè)生物學(xué)還原為物理科學(xué)。與之相對(duì)，自主論則認(rèn)為生物學(xué)理所當(dāng)然地是一門自主的科學(xué)，因?yàn)樗芯康膶?duì)象、它的概念結(jié)構(gòu)和方法論與物理科學(xué)根本不同。
聯(lián)系到前面提到的生命科學(xué)哲學(xué)興起的背景，我們就可以看出，分支論和自主論實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)危機(jī)和生物學(xué)迅速發(fā)展的兩種不同的反映。
從科學(xué)哲學(xué)的轉(zhuǎn)折來(lái)看，本世紀(jì)五十年代后，由于波普爾的批判，科學(xué)哲學(xué)從邏輯實(shí)證主義走向與之相對(duì)的歷史主義。然而，并不是所有的哲學(xué)家都在這種轉(zhuǎn)折中追隨波普爾、庫(kù)恩等人放棄了實(shí)證主義，相反，有許多哲學(xué)家仍然堅(jiān)持實(shí)證主義的基本原則，只是在細(xì)節(jié)上對(duì)實(shí)證主義作了不同程度的修改。這些哲學(xué)家有人把他們稱作后實(shí)證主義者（Postpositivist）。后實(shí)證主義的基本觀點(diǎn)是：
（1）科學(xué)是通過(guò)建立越來(lái)越普遍的經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并具有解釋能力的經(jīng)驗(yàn)概括發(fā)展的，這些經(jīng)驗(yàn)概括進(jìn)一步被組織到更普遍的理論中去以更加擴(kuò)展和加深這些概括的解釋的統(tǒng)一性和預(yù)言的精確性；
（2）科學(xué)解釋就是要把被解釋的對(duì)象歸并到普遍的規(guī)律或定律之下，因此，任何科學(xué)都需要規(guī)律或定律或至少是可改進(jìn)的概括；
（3）科學(xué)需要規(guī)律或定律還因?yàn)閷?shí)踐的預(yù)言和控制也是依據(jù)規(guī)律或定律做出的。沒(méi)有規(guī)律或定律，不僅解釋是不可能的，預(yù)言和控制就更不可能。
（4）不同的學(xué)科有不同的發(fā)現(xiàn)、規(guī)律和理論，但所有這些發(fā)現(xiàn)、規(guī)律和理論將最終組成一個(gè)連貫的理論階梯，在這個(gè)理論階梯中，可從最基本的物理學(xué)的理論和規(guī)律出發(fā)推演出所有其它學(xué)科的理論和規(guī)律，即所有的學(xué)科最終可統(tǒng)一于物理學(xué)。
當(dāng)然后實(shí)證主義的觀點(diǎn)并不僅是我們所列的這些，但對(duì)我們的問(wèn)題這已足夠。很顯然，后實(shí)證主義的這些觀點(diǎn)只不過(guò)是對(duì)實(shí)證主義的進(jìn)一步修正而已，它們的基礎(chǔ)仍然是物理科學(xué)。在生物學(xué)的驚人發(fā)展面前，這樣的關(guān)于科學(xué)本性的結(jié)論適合生物學(xué)嗎？
很顯然，從生物學(xué)目前的狀況看，它還不能立刻地，明顯地滿足后實(shí)證主義的描述。生物學(xué)目前還不象物理科學(xué)那樣有許多簡(jiǎn)單、精確、相互聯(lián)結(jié)并具有解釋和預(yù)言能力的定律或規(guī)律；它的許多發(fā)現(xiàn)和描述語(yǔ)言與物理學(xué)和化學(xué)的發(fā)現(xiàn)和語(yǔ)言很少聯(lián)系；它研究的模型系統(tǒng)的普遍性也是有限的。所有這些特征使它成為驗(yàn)證后實(shí)證主義科學(xué)哲學(xué)的很好的場(chǎng)所。這些不同是表面的、暫時(shí)的，還是本質(zhì)的、永恒的呢？
于是，在哲學(xué)家中間，生物學(xué)與物理學(xué)是否不同和怎樣不同的問(wèn)題，就變?yōu)樯飳W(xué)是否和怎樣與后實(shí)證主義的哲學(xué)圖景相符合的問(wèn)題?；卮鹣喾系恼軐W(xué)家，就竭力從生物學(xué)中尋找材料證明后實(shí)證主義哲學(xué)圖景的普遍性，并竭力證明生物學(xué)與物理學(xué)的上述差別是暫時(shí)性的?；卮鸩幌喾系恼軐W(xué)家則相反，他們從生物學(xué)尋找材料反對(duì)后實(shí)證主義的哲學(xué)思想，并竭力表明，生物學(xué)與物理學(xué)差別是永遠(yuǎn)不會(huì)消失的。
以上是分支論和自主論爭(zhēng)論的哲學(xué)根源——后實(shí)證主義和反實(shí)證主義（antipositivism）。分支論和自主論的爭(zhēng)論還有其科學(xué)自身發(fā)展的依據(jù)。
本世紀(jì)中葉以后，生物學(xué)中最激動(dòng)人心的事件就是分子生物學(xué)的革命。由于這一革命，生物學(xué)的許多現(xiàn)象都可根據(jù)DNA分子的結(jié)構(gòu)得到解釋。分子生物學(xué)的成功使許多生物學(xué)家以及哲學(xué)家堅(jiān)信，生物學(xué)的所有現(xiàn)象最終都可以根據(jù)它們組成部分的物理化學(xué)規(guī)律完全得到說(shuō)明，物理學(xué)和化學(xué)的方法完全適合生物學(xué)研究。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一克里克就斷言：“生物學(xué)當(dāng)代運(yùn)動(dòng)的最終目標(biāo)事實(shí)上就是根據(jù)物理學(xué)和有機(jī)化學(xué)解釋生物學(xué)。對(duì)于這一點(diǎn)有很多理由。因?yàn)榛瘜W(xué)和物理學(xué)的相關(guān)部分……量子力學(xué)與我們關(guān)于化學(xué)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)一起，表明能為我們提供建立生物學(xué)的確定性基礎(chǔ)，這與牛頓力學(xué)……為比如機(jī)械工程提供基礎(chǔ)是同樣的方式。”(〔4〕.P10)
物理學(xué)和化學(xué)之所以能為生物學(xué)提供一個(gè)“確定性基礎(chǔ)，”在這些人看來(lái)，是因?yàn)樯矬w最終是由物理材料——運(yùn)動(dòng)中的分子和原子組成的。這些分子和原子在生物體中被聚集在不同的組織水平上，一些水平甚至能避開(kāi)其它水平自主地活動(dòng)，但是最終都是物理學(xué)和化學(xué)的產(chǎn)物。因而克里克說(shuō)：“最終人們希望生物學(xué)的整體可根據(jù)比它低的水平進(jìn)而正好從原子水平得到解釋”。(〔4〕P.12)
既然生物有機(jī)體可以從其組成部分的物理特性和化學(xué)特性得到解釋，所以這些生物學(xué)家和哲學(xué)家繼續(xù)斷言，整個(gè)生物學(xué)最終將變?yōu)槲锢韺W(xué)和化學(xué)的一個(gè)分支。
這些生物學(xué)家和哲學(xué)家就是我們所說(shuō)的分支論者，概括起來(lái)，他們認(rèn)為：“生物學(xué)最好能成為物理科學(xué)的一個(gè)分支，一個(gè)能夠通過(guò)運(yùn)用物理科學(xué)方法，現(xiàn)在特別是物理學(xué)和有機(jī)化學(xué)的方法發(fā)展的獨(dú)立分支”。(〔3〕P16)他們把分子生物學(xué)作為用物理學(xué)和化學(xué)研究生物學(xué)的最成功的范例，因此，對(duì)他們來(lái)說(shuō)，生物學(xué)的其余部分都應(yīng)象分子生物學(xué)一樣，主動(dòng)地與物理化學(xué)靠近。目前，生物學(xué)和物理科學(xué)之間仍然存在著很大差別，有許多生命現(xiàn)象還不能用物理學(xué)和化學(xué)解釋，但他們認(rèn)為，隨著生物學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展，最終都可以用物理學(xué)和化學(xué)來(lái)解釋。
然而，除了分子生物學(xué)之外，群體遺傳學(xué)、綜合進(jìn)化論、生態(tài)學(xué)、行為學(xué)、分類學(xué)等生物學(xué)學(xué)科在本世紀(jì)也得到了革命性發(fā)展，“都顯示空前繁榮，茁壯成長(zhǎng)”。這些學(xué)科都有其本身的詞匯，方法論和概念結(jié)構(gòu)，與其它學(xué)科特別是物理科學(xué)很少聯(lián)系或只有最少的接觸。因此，面對(duì)分支論的挑戰(zhàn)，從事這些學(xué)科研究的生物學(xué)家以及從這些學(xué)科搜集材料的哲學(xué)家就認(rèn)為，盡管物理學(xué)和化學(xué)方法在生物學(xué)研究中曾取得過(guò)振奮人心的成績(jī)，但是物理學(xué)和化學(xué)的方法并不能完全適合生物學(xué)的主題內(nèi)容。他們認(rèn)為“生物學(xué)真正重要的目標(biāo)以及獲得這些目標(biāo)的適當(dāng)方法，與其它科學(xué)的目標(biāo)和方法是如此不同，以致于生物學(xué)的理論和實(shí)踐必須與物理學(xué)和理論實(shí)踐保持持續(xù)的隔離。”(〔3〕.p16)這些生物學(xué)家和哲學(xué)家就是自主論者。根據(jù)他們的觀點(diǎn)，生物學(xué)追尋的是回答物理學(xué)不能回答的問(wèn)題，因而生物學(xué)必須運(yùn)用物理學(xué)提供不了的方法和手段，當(dāng)然，生物學(xué)也可自由地借用物理學(xué)的理論和方法，但它不能僅僅簡(jiǎn)單地靠借用發(fā)展，它必須形成自己的方法。生物學(xué)運(yùn)用物理學(xué)方法在某些方面能夠取得成績(jī)，但生物學(xué)若運(yùn)用自己獨(dú)立的方法則會(huì)取得更大更明顯的成就。分支論與后實(shí)證主義的觀點(diǎn)是一致的，但在自主論者看來(lái)，后實(shí)證主義從物理學(xué)中得出的科學(xué)圖景對(duì)生物學(xué)來(lái)說(shuō)是完全錯(cuò)誤的。生物學(xué)當(dāng)然是一門自主的學(xué)科，后實(shí)證主義那種建立在物理科學(xué)基礎(chǔ)之上的科學(xué)統(tǒng)一觀念會(huì)使生物學(xué)走向迷途，并阻礙生物學(xué)的快速發(fā)展。
除了分子生物學(xué)以及宏觀生物學(xué)自身研究特點(diǎn)、研究方法使一些人支持分支論、一些人支持自主論外，未來(lái)生物學(xué)研究的重點(diǎn)在哪一個(gè)方面，也是人們支持分支論或自主論的重要原因，或者說(shuō)是動(dòng)機(jī)。著名生物學(xué)家和哲學(xué)家恩斯特·邁爾曾說(shuō)：“許多物理學(xué)家堅(jiān)信全部生物學(xué)的見(jiàn)解都能歸結(jié)為物理學(xué)的定律，這種情況使許多生物學(xué)家為了自衛(wèi)而主張生物學(xué)的自主性，很自然，不只是物理學(xué)家，而且信奉本質(zhì)論的哲學(xué)家也極力反對(duì)這種生物學(xué)的解放運(yùn)動(dòng)，但是這種解放運(yùn)動(dòng)在最近幾十年不斷增強(qiáng)了力量。物理科學(xué)的原則，理論和定律是不是能說(shuō)明生物科學(xué)中的每件事呢？生物學(xué)至少部分的是不是自主的科學(xué)呢？對(duì)于這些問(wèn)題的冷靜討論，由于物理科學(xué)和生物科學(xué)明顯的對(duì)抗情緒，甚至是互相敵對(duì)的情緒，就成為非常困難的事情。許多人曾經(jīng)想把各門科學(xué)分類排列，把數(shù)學(xué)（或者特別把幾何學(xué)）規(guī)定為科學(xué)的皇后。在為爭(zhēng)取各項(xiàng)榮譽(yù)如諾貝爾獎(jiǎng)金、政府及大學(xué)的預(yù)算、職位以及在非科學(xué)家中的普遍聲望的競(jìng)爭(zhēng)中，這種對(duì)立變得非常表面化了”。(〔1〕.pp37—38)從邁爾的話里我們可以看出，生物學(xué)家支持或反對(duì)生物學(xué)自主性的一個(gè)重要原因是為自己從事的職業(yè)的重要性作辯護(hù)。
3爭(zhēng)論問(wèn)題的展開(kāi)
圍繞“生物學(xué)和物理學(xué)是否不同和怎樣不同這個(gè)基本問(wèn)題，自主論和分支論展開(kāi)了一系列的爭(zhēng)論。從爭(zhēng)論問(wèn)題的普遍性程度看，主要有以下幾個(gè)不同層次的問(wèn)題：
首先，最普遍的一個(gè)問(wèn)題是生物學(xué)和物理學(xué)研究的目標(biāo)或戰(zhàn)略是否相同的問(wèn)題。自主論認(rèn)為，在生物學(xué)和物理學(xué)的基本研究戰(zhàn)略中存在如下一個(gè)明顯的差別：物理科學(xué)的解釋框架是機(jī)械論的，而生物學(xué)的解釋框架則是有目的的、目的論的或功能的。這里所說(shuō)的機(jī)械論廣義地說(shuō)是指這樣一種觀點(diǎn)：一個(gè)系統(tǒng)的行為是通過(guò)它的組成部分的牛頓性質(zhì)——位置和動(dòng)量（或它們的其它替代量）決定的，一個(gè)機(jī)械（力學(xué)）系統(tǒng)的行為是該系統(tǒng)組成部分的位置和動(dòng)量數(shù)值的數(shù)學(xué)函數(shù)。物理科學(xué)對(duì)其需要解釋的現(xiàn)象都是通過(guò)擴(kuò)展這些力學(xué)概念及建立這種數(shù)學(xué)函數(shù)解釋的。生物學(xué)的解釋框架則與此不同，主要是目的論的。這里所說(shuō)的目的論是指通過(guò)尋求系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、需要來(lái)解釋系統(tǒng)的行為。生物學(xué)在解釋生物現(xiàn)象時(shí)不是通過(guò)尋求構(gòu)成生命系統(tǒng)的力學(xué)行為來(lái)完成，而是通過(guò)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)以及它的組成部分服務(wù)的目標(biāo)、功能或需要來(lái)解釋。這就是說(shuō)，生物學(xué)解釋主要依靠的是對(duì)生物系統(tǒng)服務(wù)目標(biāo)的正確辯別，而在物理科學(xué)中，沒(méi)有目標(biāo)、目的、功能、需要等概念的位置和空間。因此，生物學(xué)和物理科學(xué)研究的總體目標(biāo)就不相同：一個(gè)通過(guò)把現(xiàn)象分解成它的組成部分的力學(xué)行為來(lái)解釋，另一個(gè)則通過(guò)在一個(gè)給定的現(xiàn)象中辯別出一個(gè)功能網(wǎng)絡(luò)來(lái)解釋。在這種情況下，兩個(gè)領(lǐng)域的基本研究戰(zhàn)略就必然不同。
分支論者也承認(rèn)物理科學(xué)與生物科學(xué)在解釋方式上存在這種差別，但與自主論者相反，他們認(rèn)為這種差別是表面的，是可以排除的。
爭(zhēng)論的第二層次的問(wèn)題是關(guān)于生物學(xué)和物理科學(xué)中理論的本性、數(shù)目和關(guān)系問(wèn)題。物理科學(xué)的研究對(duì)象可區(qū)分出不同的層次，對(duì)不同層次對(duì)象的研究可形成不同的理論，發(fā)展出不同的學(xué)科分支。這些不同的學(xué)科分支和理論可能是獨(dú)立研究、獨(dú)立建立的，然而，在物理科學(xué)中已達(dá)到這樣一種水平，不同層次的理論可以邏輯地、數(shù)學(xué)地整合在一起。力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、量子力學(xué)、相對(duì)論以及化學(xué)鍵理論、化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論、平衡常數(shù)理論等，都如此緊緊地連結(jié)在一起，以致于我們可以把這些理論從更基本的到派生的加以分類，然后用基本的解釋派生的，并且可以根據(jù)一個(gè)領(lǐng)域的理論新進(jìn)展預(yù)測(cè)另一個(gè)領(lǐng)域理論發(fā)展的情況。相比之下，生物科學(xué)中的各種理論間的聯(lián)系就沒(méi)有這么緊密。進(jìn)化論、遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、古生物學(xué)、胚胎學(xué)、發(fā)育學(xué)、生理學(xué)等等學(xué)科都有其自身的理論，但這些理論之間的聯(lián)系，并不象物理科學(xué)那樣可以形成演繹關(guān)系，可以數(shù)學(xué)地整合在一起。舉例來(lái)說(shuō)，進(jìn)化論對(duì)生物學(xué)的地位，就象牛頓力學(xué)對(duì)物理學(xué)的地位一樣重要，然而，它們的理論結(jié)構(gòu)卻大不一樣。牛頓力學(xué)本身的定律可用數(shù)學(xué)公式表示，其定律之間可形成嚴(yán)密的推理關(guān)系，其理論體系可用公理化方法建立，而進(jìn)化論的理論內(nèi)容只能定性描述而不能數(shù)學(xué)化，盡管有人試圖對(duì)進(jìn)化論也作公理化處理。通過(guò)牛頓力學(xué)可以推演出物理科學(xué)其它領(lǐng)域的一系列理論，而通過(guò)自然選擇理論卻推不出比如分類學(xué)、古生物學(xué)、形態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)中的有關(guān)理論，盡管有人說(shuō)自然選擇理論統(tǒng)一了這些學(xué)科。面對(duì)生物科學(xué)與物理科學(xué)理論本性、數(shù)目和關(guān)系的這些差別，自主論認(rèn)為，這反映了生物科學(xué)自身的獨(dú)特特點(diǎn)，說(shuō)明生物學(xué)是一門自主的科學(xué)，而分支論則認(rèn)為這種差別是暫性的，這表明生物學(xué)在目前還不是一門特別完善的科學(xué)，隨著生物學(xué)的發(fā)展，這種差別將最終消失。
爭(zhēng)論的第三層次的問(wèn)題是關(guān)于生物學(xué)中是否存在規(guī)律以及規(guī)律的形式問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，物理科學(xué)的理論是由一系列規(guī)律或定律經(jīng)整合或演繹構(gòu)成的。因此，傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)都把規(guī)律或定律看作是科學(xué)理論的象征，認(rèn)為任何一門科學(xué)都應(yīng)有自己獨(dú)特的規(guī)律或定律。生命科學(xué)理論范式的形成，使一些人對(duì)此發(fā)生了懷疑。生物科學(xué)的理論是由規(guī)律或定律構(gòu)成的嗎？在當(dāng)前的爭(zhēng)論中，一些自主論者提出了否定意見(jiàn)，認(rèn)為在生命科學(xué)中并不存在規(guī)律，他們認(rèn)為規(guī)律或定律的觀念是傳統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)的偏見(jiàn)，新哲學(xué)應(yīng)摒棄這種偏見(jiàn)。生物學(xué)若沒(méi)有規(guī)律，生物學(xué)如何存在和發(fā)展呢？這些人認(rèn)為在生物科學(xué)的理論結(jié)構(gòu)中概念起著中心地位，生物學(xué)的發(fā)展表現(xiàn)在概念含義的擴(kuò)展和新概念的提出。不過(guò)，也有一些自主論者象分支論者一樣承認(rèn)生物學(xué)中存在規(guī)律，但他們同時(shí)又認(rèn)為，這種規(guī)律是獨(dú)特的，與物理科學(xué)的規(guī)律相比，不僅在內(nèi)容上而且在形式上都是不同的。這些自主論者認(rèn)為，物理科學(xué)的規(guī)律反映的是推挽式的（push—pull）因果機(jī)制一個(gè)在先的原因產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)結(jié)果，而生物學(xué)的規(guī)律描述的卻是生物目標(biāo)、目的或功能與為了得到它們的生物系統(tǒng)之間的關(guān)系。目標(biāo)和它解釋的行為之間的關(guān)系不是物理意義上的因果關(guān)系，因?yàn)樵谖锢砜茖W(xué)中，在后的目標(biāo)不能解釋產(chǎn)生它的事件，但在生物學(xué)中，先在事件是由目標(biāo)解釋的。因此，物理科學(xué)中的規(guī)律是因果性的，而生物科學(xué)中的規(guī)律則是功能性的或目的論的。反對(duì)這一點(diǎn)的分支論者長(zhǎng)期以來(lái)一直試圖分析自主論者所說(shuō)的規(guī)律的意義，以便它們也能在非目的論的概括下被表達(dá)。分支論者認(rèn)為，生命現(xiàn)象不過(guò)是物理現(xiàn)象的一個(gè)復(fù)雜的種類，所以對(duì)生物學(xué)現(xiàn)象的描述與對(duì)物理現(xiàn)象的描述就沒(méi)有什么種類上或本質(zhì)上的區(qū)別。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，目的論描述或者是物理規(guī)律的方便省略，或者是通向另外的用物理規(guī)律對(duì)生命現(xiàn)象作更精確的描述的中轉(zhuǎn)站。
爭(zhēng)論的第四個(gè)層次的問(wèn)題是關(guān)于一些只在生物學(xué)中出現(xiàn)而不在物理科學(xué)中出現(xiàn)的概念和語(yǔ)詞的含義的爭(zhēng)論。比如關(guān)于生物學(xué)和物理學(xué)研究戰(zhàn)略差別的重大爭(zhēng)論目的論和因果關(guān)系的爭(zhēng)論必然要涉及到一些概念，象“適合”、“適應(yīng)”、“競(jìng)爭(zhēng)”、“掠奪”、“擬態(tài)”等。在分子生物學(xué)中，人們毫無(wú)顧忌地使用象“識(shí)別”、“密碼”、“錯(cuò)誤”等概念。這些概念都是目的論的概念，在物理學(xué)中是不存在的。它們能被轉(zhuǎn)譯成沒(méi)有目的論的概念嗎？它們?cè)谏飳W(xué)中的存在是否說(shuō)明生物學(xué)有嚴(yán)重錯(cuò)誤的內(nèi)容？這些都是值得深入思考的問(wèn)題。
總之，圍繞生物學(xué)哲學(xué)的基本問(wèn)題，哲學(xué)家們?cè)趶恼w研究綱領(lǐng)、目標(biāo)直到個(gè)體概念四個(gè)不同層面的具體問(wèn)題展開(kāi)自己的討論，這些問(wèn)題即互相區(qū)別又互相聯(lián)系，使生物學(xué)哲學(xué)從總體上既表現(xiàn)出內(nèi)容上的多樣性，又表現(xiàn)出統(tǒng)一性。
隨著人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的不斷加深，已經(jīng)不再滿足于停留在易解問(wèn)題的領(lǐng)地，這其中在生命科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜性研究又受到了許多跨學(xué)科學(xué)者的關(guān)注。筆者綜述了復(fù)雜性的概念、生命科學(xué)中的復(fù)雜性極其復(fù)雜性研究。
關(guān)鍵詞生命科學(xué)；復(fù)雜性科學(xué)；生物復(fù)雜性
復(fù)雜性科學(xué)的概念誕生至今已經(jīng)20多年，這期間有大批學(xué)者從不同的領(lǐng)域入手展開(kāi)了卓有成效的探索。人們希望更全面深入地從客觀世界事物的整體與部分以及層次關(guān)聯(lián)在時(shí)空演化的全程描述角度來(lái)研究支配客觀事物運(yùn)行的基本規(guī)律，建立起新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的理論基礎(chǔ)，以指導(dǎo)新的發(fā)展實(shí)踐。
這其中在生命科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜性研究又受到了許多跨學(xué)科學(xué)者的關(guān)注，也有人將其稱之為生物復(fù)雜性（biocomplexicity）研究，生物復(fù)雜性科學(xué)主要探索在一些傳統(tǒng)學(xué)科間交叉的問(wèn)題。準(zhǔn)確地說(shuō)，是尋求以定量和整合的途徑來(lái)深入了解各種生命系統(tǒng)之間復(fù)雜的相互作用，其中既包括生物的、行為的、化學(xué)的和物理的相互作用，也包括生態(tài)的、環(huán)境的和社會(huì)的綜合作用等［1］。
1復(fù)雜性科學(xué)研究的概念和范疇
復(fù)雜性的定義是相對(duì)于簡(jiǎn)單性而言的，簡(jiǎn)單性一向是現(xiàn)代自然科學(xué)、特別是物理學(xué)的一條指導(dǎo)原則。許多科學(xué)家相信自然界的基本規(guī)律是簡(jiǎn)單的。還原論的基本思想也就是找出復(fù)雜現(xiàn)象或事物背后的簡(jiǎn)單機(jī)制。事實(shí)上一些復(fù)雜的事物或現(xiàn)象，其背后確實(shí)存在簡(jiǎn)單的規(guī)律或過(guò)程。
關(guān)于復(fù)雜性的概念并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的說(shuō)法，而是根據(jù)研究的對(duì)象有不同提法，比如，從熵的角度：復(fù)雜性等于熱力學(xué)測(cè)定的一個(gè)系熵和無(wú)序；信息的角度：復(fù)雜性等于一個(gè)系統(tǒng)使一個(gè)觀測(cè)者“驚奇的能力”；分形尺寸：一個(gè)系統(tǒng)的“模糊狀況”，即在越來(lái)越小的尺寸上顯示的詳細(xì)程度；有效的復(fù)雜性：一個(gè)系統(tǒng)顯示“規(guī)律性”而不是隨機(jī)性的程度；體系復(fù)雜性：由一個(gè)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的不同層次所顯示的多樣性；語(yǔ)法的復(fù)雜性：描述一個(gè)系統(tǒng)所需要的語(yǔ)言的普遍性程度；熱力學(xué)深度：將一個(gè)系統(tǒng)從頭組織在一起所要的熱力學(xué)資源的數(shù)量；時(shí)間計(jì)算上的復(fù)雜性：一部計(jì)算機(jī)描述一個(gè)系統(tǒng)或解決一個(gè)問(wèn)題所需要的時(shí)間；空間計(jì)算上的復(fù)雜性：一部計(jì)算機(jī)描述一個(gè)系統(tǒng)或解決一個(gè)問(wèn)題所需要的存儲(chǔ)量［2］；等等。
從20世紀(jì)30年代系統(tǒng)科學(xué)開(kāi)始興起，人們逐漸認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)大于其組成部分之和，系統(tǒng)具有層次結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)處于不斷地發(fā)展變化之中，系統(tǒng)經(jīng)常與其環(huán)境（外界）有物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)下也可以穩(wěn)定（自組織），確定性的系統(tǒng)有其內(nèi)在的隨機(jī)性（混沌），而隨機(jī)性的系統(tǒng)卻又有其內(nèi)在的確定性（突現(xiàn)）。
復(fù)雜性科學(xué)往往研究的是復(fù)雜性系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)主要有以下表現(xiàn)：（1）系統(tǒng)各單元之間的聯(lián)系廣泛而緊密，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此每一單元的變化都會(huì)受到其他單元變化的影響，并會(huì)引起其他單元的變化。（2）系統(tǒng)具有多層次、多功能的結(jié)構(gòu)，每一層次均成為構(gòu)筑其上一層次的單元，同時(shí)也有助于系統(tǒng)的某一功能的實(shí)現(xiàn)。（3）系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中能夠不斷地學(xué)習(xí)并對(duì)其層次結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組及完善。（4）系統(tǒng)是開(kāi)放的，它與環(huán)境有密切的聯(lián)系，能與環(huán)境相互作用，并能不斷向更好地適應(yīng)環(huán)境的方向發(fā)展變化。（5）系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的，它不斷處于發(fā)展變化之中，而且系統(tǒng)本多對(duì)未來(lái)的發(fā)展變化有一定的預(yù)測(cè)能力。
一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜性研究的基本方法是：（1）定性判斷與定量計(jì)算相結(jié)合。（2）微觀分析與宏觀綜合相結(jié)合。（3）還原論與整體論相結(jié)合。（4）科學(xué)推理與哲學(xué)思辨相結(jié)合。
復(fù)雜科學(xué)研究中所用的理論工具：（1）非線性科學(xué)——非線性動(dòng)力系統(tǒng)理論（穩(wěn)定性和分叉理論、混沌、孤子）和統(tǒng)計(jì)力學(xué)（分形、標(biāo)度），及非平衡系統(tǒng)中的復(fù)雜和隨機(jī)現(xiàn)象的研究；（2）計(jì)算機(jī)模擬——它是十分重要的手段，目前已廣泛用于復(fù)雜科學(xué)的研究中；（3）計(jì)算智能；（4）數(shù)理邏輯；（5）在不確定條件下的決策技術(shù)；（6）綜合集成技術(shù)；（7）整體優(yōu)化技術(shù)等。
2生命科學(xué)與復(fù)雜性研究
生命科學(xué)的研究對(duì)象都是復(fù)雜系統(tǒng)，（具有關(guān)聯(lián)性、多樣性、自學(xué)習(xí)、自組織、開(kāi)放、動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)），生命科學(xué)研究的系統(tǒng)正因?yàn)槠鋸?fù)雜性，對(duì)其構(gòu)成的原因和演化的歷程，此前均缺乏了解，也因此吸引了復(fù)雜性科學(xué)研究者的高度重視。近幾十年來(lái)，對(duì)生物系統(tǒng)所具有的整體性、關(guān)聯(lián)性、網(wǎng)絡(luò)層次性、統(tǒng)計(jì)漲落性、內(nèi)在和外在的隨機(jī)性、模糊性、開(kāi)放性和歷史性等這一類復(fù)雜系統(tǒng)的典型特征進(jìn)行了探討。生物體本身的特點(diǎn)以及生物的進(jìn)化使得人們的思維方式從單純的物理學(xué)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的研究轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)生物學(xué)的復(fù)雜系統(tǒng)的研究［3］。
基因是生命遺傳的基本密碼，生物體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能不僅僅是由基因決定的，也是由基因組中大量的非編碼信息和非編碼基因決定的。因此生物體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和功能不僅僅是由基因決定的，也不僅僅是由基因組中大量的非編碼信息決定的，而是由這些元素在生物體各個(gè)層次上復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的相互作用決定的。
作為生命系統(tǒng)的指揮和協(xié)調(diào)中心—神經(jīng)系統(tǒng)，其中樞功能結(jié)構(gòu)為大腦，近十年來(lái)腦功能的科學(xué)研究是復(fù)雜科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。大腦有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它的組織層次按空間尺度有：分子、膜、突觸、神經(jīng)元、核團(tuán)、回路、網(wǎng)絡(luò)、層、投射、系統(tǒng)。大腦表現(xiàn)出的某些高級(jí)功能是不能在較低的層次上觀察到的，其中有些是由各個(gè)單元之間的相互作用而涌現(xiàn)出的集體行為。人們的思維規(guī)律是不斷變化的，但是最低層次的規(guī)律是不變的。腦功能的復(fù)雜性首先體現(xiàn)在各神經(jīng)子系統(tǒng)自身的高度非線性、不穩(wěn)定性和適應(yīng)性；其次體現(xiàn)在它們之間相互連接的非均勻性及大規(guī)模并行等特點(diǎn)。不僅如此，即使在非常簡(jiǎn)單的神經(jīng)系統(tǒng)中也存在著令人驚異的復(fù)雜性，這反映在它們的功能、演化歷史、結(jié)構(gòu)和編碼方式。比如，單個(gè)神經(jīng)元放電的時(shí)間序列包含復(fù)雜多樣的時(shí)間模式，反映了神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程［4］。腦電信號(hào)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)自發(fā)產(chǎn)生的生物電活動(dòng)，它包含了豐富的神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)和變化的信息，因而在臨床和神經(jīng)電生理研究中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在人們對(duì)EEG建立動(dòng)力學(xué)模型，并研究其中的混沌現(xiàn)象，顯示動(dòng)力學(xué)模型方法對(duì)于研究大腦正常生理和病理狀態(tài)具有的意義［5］。
近年來(lái)控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)和發(fā)展了腦控系統(tǒng)，即基于腦電信號(hào)的人機(jī)融合控制系統(tǒng)，直接以腦電信號(hào)為基礎(chǔ)，通過(guò)腦機(jī)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。“腦控”研究涉及神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制科學(xué)和心理學(xué)等多學(xué)科交叉。相關(guān)研究已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了利用大腦的思維、通過(guò)電子接口來(lái)控制各種設(shè)施的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并取得預(yù)期效果的“腦控技術(shù)”，這項(xiàng)技術(shù)在醫(yī)療等多個(gè)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
人工生命（ArtificialLife）是近10年發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新方向，是以進(jìn)化為主要特征的復(fù)雜性研究。人工生命致力于研究生命形式（并不局限于某種特定的載體）的普遍特征。地球上的生命被看成是一種具有特定載體—蛋白質(zhì)—的特定生命形式，地球上的生命進(jìn)化也僅僅代表一種特定的進(jìn)化途徑，因此可以用別的物質(zhì)來(lái)構(gòu)造另類載體的生命形式，賦予它們生命的特征，使其具有進(jìn)化、遺傳、變異等等生命現(xiàn)象，得到生命的普遍行為［2］。
其他如心血管系統(tǒng)中的心率變異性和管腔應(yīng)變問(wèn)題；動(dòng)態(tài)?。ㄒ援惓r(shí)間組織結(jié)構(gòu)為特征的疾病，如周期性發(fā)熱、周期性關(guān)節(jié)腫脹等）的預(yù)防、治療和數(shù)學(xué)建模問(wèn)題；生態(tài)系統(tǒng)的種群繁殖問(wèn)題；流行病中的疾病傳染規(guī)律；生化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；免疫系統(tǒng)中信號(hào)產(chǎn)生、傳遞和轉(zhuǎn)導(dǎo)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程等都體現(xiàn)了生物系統(tǒng)的復(fù)雜性，屬于復(fù)雜性科學(xué)研究的范疇。
因?yàn)樯w的多樣性和復(fù)雜性決定了臨床醫(yī)學(xué)本身的復(fù)雜性；疾病是復(fù)雜的，不僅生命體本身病理過(guò)程復(fù)雜，而且心理、社會(huì)、環(huán)境等因素都會(huì)影響病理過(guò)程；許多復(fù)雜性疾病，如心血管疾病、癌癥、艾滋病等皆是生命體多層次、多層面因素作用的結(jié)果?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)是在還原論指導(dǎo)下對(duì)生命和疾病局部的、分離的認(rèn)識(shí)，仍停留在分析和描述的水平上；所以需要借助復(fù)雜性研究方法。在研究方法和觀念上有所突破。
祖國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)獨(dú)特的思維方法和對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)整體狀態(tài)的把握與復(fù)雜性研究有類似的思路。中醫(yī)學(xué)對(duì)人體內(nèi)部的相互作用以及人體與環(huán)境的相互作用提出了眾多的命題，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究準(zhǔn)備了豐富的素材，對(duì)中醫(yī)的理論體系的認(rèn)識(shí)還必須運(yùn)用物理學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、系統(tǒng)論等學(xué)科的最新知識(shí)。
復(fù)雜性科學(xué)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)充滿未知的領(lǐng)域，研究方法上既有還原論，也有綜合論和系統(tǒng)論，這兩種思想正在經(jīng)歷碰撞并開(kāi)始出現(xiàn)融合的趨勢(shì)。但是在研究對(duì)象上，它研究的問(wèn)題并不是剛剛出現(xiàn)，而是因?yàn)槿藗冋J(rèn)識(shí)的深度和它本身的難度，使這一類問(wèn)題被擱置了起來(lái)。目前，對(duì)復(fù)雜性的研究已經(jīng)分別在一些學(xué)科取得了初步的進(jìn)展，隨著科技的進(jìn)步、人類對(duì)自然和自身認(rèn)識(shí)的深化，生命科學(xué)中的復(fù)雜性問(wèn)題必然會(huì)被逐步地認(rèn)識(shí)和解決。
https://www.51ky.com/Study/Article_5519.htm
研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。既研究各種生命活動(dòng)的現(xiàn)象和本質(zhì)，又研究生物之間、生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系，以及生命科學(xué)原理和技術(shù)在人類經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)中的應(yīng)用。生命科學(xué)所要回答的首要問(wèn)題就是"什么是生命？"這個(gè)古老的命題。一般說(shuō)來(lái)，生命具有新陳代謝、生長(zhǎng)、遺傳、剌激反應(yīng)等特征。這些特征是生命運(yùn)動(dòng)的具體反應(yīng)。生命科學(xué)就是研究生命運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)。
生命科學(xué)是一門有很長(zhǎng)歷史的學(xué)科。在人類文明的初期，人們已經(jīng)注意到了生命與非生命的區(qū)別，并對(duì)生物進(jìn)行觀察、描述，收集整理了大量材料。17世紀(jì)前，由于科學(xué)技術(shù)水平的限制和神學(xué)的桎梏，古老的生物學(xué)始終停留在觀察和描述階段。到18世紀(jì)，伴隨工業(yè)革命和自然科學(xué)的發(fā)展，對(duì)生物進(jìn)行分門別類的研究成為主要課題，林奈總結(jié)了前人的成果，建立了系統(tǒng)分類學(xué)。19世紀(jì)，物理學(xué)和化學(xué)進(jìn)一步發(fā)展，新技術(shù)不斷地應(yīng)用于生物研究。使生物學(xué)由描述性的學(xué)科楊為實(shí)驗(yàn)性的學(xué)科。1838年和1839年，德國(guó)的施萊登和施旺分別通過(guò)對(duì)植物和動(dòng)物細(xì)胞的研究，提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)：一切生物的基本構(gòu)造單位是細(xì)胞。英國(guó)科學(xué)家達(dá)爾文在1859年出版的巨著《物種起源》中，提出了生物是由低級(jí)向高級(jí)不斷進(jìn)化的進(jìn)化論學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為生物的變異和自然選擇是推動(dòng)生物進(jìn)化的根本原因。1865年，孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)了生物性狀遺傳的兩個(gè)基本定律，即分離定律和自由組合定律，開(kāi)始了遺傳學(xué)的研究。20世紀(jì)初，摩爾根進(jìn)一步提出了基因定位于染色體上和基因?qū)W說(shuō)。從而使生物學(xué)躍入了近代科學(xué)的行列。從另一方面看，生命科學(xué)又是一門非常年輕的學(xué)科。它的一些基本概念和理論都是隨著20世紀(jì)以來(lái)物理學(xué)、化學(xué)等有關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的。1945年，理子力學(xué)創(chuàng)始人之一薛定諤在《什么叫生命？》一書(shū)中預(yù)告，一個(gè)生物學(xué)研究的新紀(jì)元即將開(kāi)始。他說(shuō)："目前的物理學(xué)和化學(xué)顯然還缺乏說(shuō)明在生物體中所發(fā)生的各種事件的能力，然而，絲毫沒(méi)有理由去懷疑它們是不能用這兩門科學(xué)來(lái)說(shuō)明的。"隨著電子顯微鏡、X－射線晶體衍射、同位素等先進(jìn)技術(shù)在生物學(xué)中的應(yīng)用，生物學(xué)研究取得了重大突破。美國(guó)科學(xué)家鮑林用X－線衍射方法研究了蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)由氨基酸構(gòu)成的肽鏈在一定條件下，可以形成螺旋結(jié)構(gòu)。1953年，沃森和克里克通過(guò)對(duì)脫氧核糖核酸（DN-A）的X-射線衍射照片進(jìn)行分析和計(jì)算，提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并提出了遺傳信息就是以核苷酸排列的順序儲(chǔ)存于DNA分子之中。以此為突破口。誕生了分子生物學(xué)。隨后科學(xué)家們又破譯了全部遺傳密碼，指出蛋白質(zhì)分子中的氨基酸排列順序是以DNA分子中核苷酸排列為模板翻譯的，每三種核苷酸為一種氨基酸密碼。不久克里克提出了遺傳的中心法則：遺傳信息的表達(dá)，是以DNA為模板轉(zhuǎn)錄為MRNA，再以MRNA為模板，按遺傳密碼翻譯為蛋白質(zhì)。這樣，構(gòu)成生命的兩大類最基本的生物大分子━━蛋白質(zhì)和核酸在生命過(guò)程中作用達(dá)到了統(tǒng)一，就能夠從本質(zhì)上解釋生命現(xiàn)象?，F(xiàn)代生命科學(xué)不僅有不同于傳統(tǒng)生物學(xué)的許多特點(diǎn)，而且深刻影響著現(xiàn)代科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。具體地說(shuō)（1）從量子水平、原子分子水平、亞細(xì)胞和細(xì)胞水平、組織器官水平、個(gè)體水平、種群和群落、生態(tài)系統(tǒng)、生物圈等不同層次上研究生命現(xiàn)象及其相互關(guān)系，與其相應(yīng)，出現(xiàn)了量子生物學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)和生理學(xué)、微生物學(xué)和動(dòng)植物學(xué)、群體生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科、這些學(xué)科從微觀到宏觀的不同水平上，對(duì)生命科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行精細(xì)地研究。（2）多學(xué)科相互滲透，使生物學(xué)出現(xiàn)了一系列的分支學(xué)科和邊緣學(xué)科。如研究基因及其基因表達(dá)的分子遺傳學(xué)，研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、生物體內(nèi)化學(xué)變化的生物化學(xué)，以及生物物理學(xué)、生物數(shù)學(xué)、生物力學(xué)、生物光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)生物學(xué)環(huán)境生物等。（3）應(yīng)用生物學(xué)的形成。20世紀(jì)末，現(xiàn)代生物技術(shù)（生物工程）已經(jīng)直接影響到人們的經(jīng)濟(jì)生活和社會(huì)生活，如近年來(lái)興起的基因工程，它利用DNA的重組技術(shù)，將人們所需要的基因或基因片斷組合在一起，從而創(chuàng)造出人們所希望的生物大分子物質(zhì)，甚至新的物種。又如利用發(fā)酵工程，可以大規(guī)模生產(chǎn)干擾素（一種抗病毒的活性蛋白質(zhì)）。醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的研究，使人們能夠從遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA的改變上找出某些疾病的原因?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了十多種癌基因，以及這些癌基因表達(dá)的機(jī)制。人類最終攻克癌這一"不治之癥"已為期不遠(yuǎn)了。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又獲生機(jī)。此外，現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)林、醫(yī)藥、食品、能源環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中，正發(fā)揮著重要作用。生命科學(xué)的研究，還為電子計(jì)算機(jī)、人工智能、工程控制論等的研究，提供許多新的啟示。此外，生命，科學(xué)某些領(lǐng)域的研究，還影響到社會(huì)科學(xué)和人們的社會(huì)生活，如流行病與古代文化的關(guān)系，環(huán)境污染與環(huán)境保護(hù)，心理疾病，人口、計(jì)劃生育與社會(huì)發(fā)展，行為科學(xué)與政治學(xué)，記憶、思維等高級(jí)生命活動(dòng)的機(jī)制，等等。生物體的高度協(xié)調(diào)性和對(duì)物質(zhì)和能量的精確利用方式，還為現(xiàn)代的管理科學(xué)、能源科學(xué)、交通運(yùn)輸、通訊等，提供了很好的研究和模擬的對(duì)象。
生命科學(xué)史的教育價(jià)值
摘要：生命科學(xué)史揭示了人們思考和解決生物學(xué)問(wèn)題的思想歷程，展示了生命科學(xué)各個(gè)學(xué)科形成的歷史以及各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系，揭示了自然科學(xué)的本質(zhì)，揭示了每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的產(chǎn)生過(guò)程就是一個(gè)探究的過(guò)程，展示了在探究知識(shí)的過(guò)程中科學(xué)家之間的合作以及科學(xué)家所持觀點(diǎn)之間的碰撞和論爭(zhēng)，展示了成功的實(shí)驗(yàn)與選擇合適的實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間密切相關(guān)，呈現(xiàn)了科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和科學(xué)世界觀。生命科學(xué)史對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)乃至科學(xué)素養(yǎng)具有積極的意義，在探究性學(xué)習(xí)中將發(fā)揮重要的作用。
關(guān)鍵詞：生命科學(xué)史；教育價(jià)值；生物學(xué)素養(yǎng)；探究性學(xué)習(xí)
中圖分類號(hào)：G427文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
作者簡(jiǎn)介：王永勝（1961—），內(nèi)蒙古人，東北師范大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，在讀博士生，主要研究課程與教學(xué)論、生物學(xué)課程與教學(xué)論；楊瑞林（1969—），山西太谷人，山西師范大學(xué)講師，東北師范大學(xué)碩士生，生物學(xué)課程與教學(xué)論專業(yè)。
最近幾年來(lái)，有關(guān)生命科學(xué)史的譯本以及著作開(kāi)始出現(xiàn)。有的師范院校已將生命科學(xué)史納入課程計(jì)劃并開(kāi)始實(shí)施，一些中學(xué)生物教師也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到生命科學(xué)史在中學(xué)生物教學(xué)中的作用（展示知識(shí)發(fā)生過(guò)程，展現(xiàn)科學(xué)精神,展示科學(xué)研究方法），并且提出具體做法（創(chuàng)設(shè)情境，引入課題；介紹方法，啟迪思維；突破教學(xué)難點(diǎn)）。[1]然而，生命科學(xué)史中蘊(yùn)涵的教育價(jià)值遠(yuǎn)不止這些。新一輪基礎(chǔ)教育課程確立了“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”三位一體的課程目標(biāo)，生命科學(xué)史中蘊(yùn)涵的教育價(jià)值對(duì)于實(shí)現(xiàn)這樣的課程目標(biāo)具有積極的意義，對(duì)于教師教育也具有積極的意義，本文的目的就在于進(jìn)一步挖掘生命科學(xué)史的教育價(jià)值。
一、生命科學(xué)史揭示了人們思考和解決生物學(xué)問(wèn)題的思想歷程
生命科學(xué)史是一部思想史，它揭示了人們思考和解決生物學(xué)問(wèn)題的思想歷程。這些思想是受當(dāng)時(shí)的文化背景和科學(xué)技術(shù)水平制約的，生物學(xué)新知識(shí)的產(chǎn)生，都需要首先從思想方法上有所突破。
“物種是演變的”思想的確立就是對(duì)“物種是不變的”思想的突破。[2](475—549)，[3](236—267)人類對(duì)生命個(gè)體發(fā)育的探究歷程也體現(xiàn)了思想方法上的突破。[2](253—297)，[3](125—152)，[4](37—56，134—148)這些事實(shí)反映了思想氛圍影響著人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，如果當(dāng)時(shí)的思想氛圍是不科學(xué)的，就會(huì)導(dǎo)致人們對(duì)事物的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。反過(guò)來(lái)，人們通過(guò)對(duì)事物的科學(xué)探究，獲得對(duì)事物的正確認(rèn)識(shí)，又會(huì)改變?nèi)说乃枷?，進(jìn)而改變思想氛圍，使人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生一次飛躍。
生命科學(xué)史展示了科學(xué)家所處的時(shí)代背景，記錄著科學(xué)家的思想以及思想轉(zhuǎn)變，而科學(xué)家的思想以及思想轉(zhuǎn)變與他們從事的科學(xué)探究是密切相關(guān)的。這對(duì)學(xué)習(xí)者形成正確的思想具有積極的教育意義。
二、生命科學(xué)史展示了生命科學(xué)各個(gè)學(xué)科形成的歷史
生命科學(xué)史展示了生命科學(xué)各個(gè)學(xué)科形成的歷史，它能夠從整體上告訴我們各個(gè)學(xué)科是在解決什么問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的，還能告訴我們各個(gè)學(xué)科之間的聯(lián)系。這有助于研究者發(fā)現(xiàn)尚未解決的問(wèn)題和需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題，有助于學(xué)習(xí)者建立知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，建構(gòu)完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
遺傳學(xué)的建立和發(fā)展經(jīng)歷了細(xì)胞遺傳學(xué)、群體遺傳學(xué)、微生物遺傳學(xué)和分子遺傳學(xué)等階段的發(fā)展。[2](565—655)，[3](280—335)，[4](149—168，213—259)如果孟德?tīng)柌贿\(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，就不能發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律；如果沒(méi)有細(xì)胞學(xué)的發(fā)展，薩頓和鮑維里就不能認(rèn)識(shí)到遺傳因子與染色體之間的聯(lián)系；如果塔特姆不精通微生物知識(shí)，基因與酶之間的關(guān)系就不能建立起來(lái)?？傊?，如果不依靠各方面的知識(shí)，就不可能打開(kāi)解決問(wèn)題的思路。
遺傳學(xué)是在解決遺傳的規(guī)律是什么、遺傳物質(zhì)是什么、遺傳物質(zhì)具有什么結(jié)構(gòu)、遺傳物質(zhì)如何復(fù)制和如何控制多肽鏈的生成等一系列問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的，環(huán)環(huán)相扣，知識(shí)體系相當(dāng)清楚。如果我們?cè)趯W(xué)習(xí)中能夠循著這樣的線索展開(kāi)，了解這一系列問(wèn)題的解決過(guò)程，那么這一部分的知識(shí)結(jié)構(gòu)就建構(gòu)起來(lái)了，而且還可能聯(lián)系到新的問(wèn)題上去。
三、生命科學(xué)史揭示了自然科學(xué)的本質(zhì)
生命科學(xué)史揭示了自然科學(xué)的本質(zhì)。自然科學(xué)從本質(zhì)上表現(xiàn)出以下特征：定量化、觀察、實(shí)驗(yàn)、科學(xué)過(guò)程、在自我更正中完善和積累。[5]
定量化的特點(diǎn)是將生命科學(xué)和數(shù)學(xué)結(jié)合在一起。孟德?tīng)柧褪沁\(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，才發(fā)現(xiàn)分離和自由組合規(guī)律的；如果沒(méi)有群體遺傳學(xué)家對(duì)群體進(jìn)行研究，建立數(shù)學(xué)模型，那么自然選擇學(xué)說(shuō)的機(jī)制也許就不會(huì)被揭示。只有對(duì)不同環(huán)境下獲得的大范圍的樣品進(jìn)行遺傳方差的統(tǒng)計(jì)分析，才能將遺傳引起的變異與環(huán)境引起的變異區(qū)分開(kāi)。[4](160)精確的定量化使生命科學(xué)成為人們公認(rèn)的真正意義上的科學(xué)。
觀察與實(shí)驗(yàn)是生命科學(xué)的基石。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究事物，特別是通過(guò)精確的對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)研究問(wèn)題是自然科學(xué)的又一突出特征。在自然科學(xué)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)是向自然界提出真正的、必須解決的問(wèn)題，并且尋找答案的方法。實(shí)驗(yàn)方法首先在生理學(xué)領(lǐng)域得到運(yùn)用。19世紀(jì)70、80年代，薩克斯（1832—1897）領(lǐng)導(dǎo)的植物學(xué)派，對(duì)于生物學(xué)中實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用起了特別重要的作用。[4](94)19世紀(jì)80年代，魯（1850—1924）將實(shí)驗(yàn)方法引入原先注重描述性工作的胚胎學(xué)領(lǐng)域。[2](291),[3](149-153),[4](41)通過(guò)胚胎學(xué)，實(shí)驗(yàn)方法又?jǐn)U展到細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)，最后又?jǐn)U展到進(jìn)化論的研究中。到了20世紀(jì)30年代，大多數(shù)生物學(xué)領(lǐng)域，除了古生物學(xué)和系統(tǒng)分類學(xué)，都采用了實(shí)驗(yàn)分析和物理、化學(xué)方法而取得新進(jìn)展。
生命科學(xué)史顯示了產(chǎn)生每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的科學(xué)過(guò)程。例如，20世紀(jì)初，薩頓和鮑維里在孟德?tīng)栠z傳學(xué)以及19世紀(jì)末在染色體的變化、體細(xì)胞與生殖細(xì)胞的分裂等方面的成果上，提出了染色體學(xué)說(shuō)，即（孟德?tīng)査f(shuō)的）遺傳因子可能就在染色體上。但是當(dāng)時(shí)拿不出證據(jù)證明他們的觀點(diǎn)。直到1910年，摩爾根通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，控制果蠅眼色的基因位于性染色體上，才證明了薩頓、鮑維里的假說(shuō)。從“基因位于染色體上”這一知識(shí)點(diǎn)的形成過(guò)程，可以看到科學(xué)過(guò)程的步驟。
生命科學(xué)也是在自我更正的過(guò)程中積累和進(jìn)步的。達(dá)爾文建立了以自然選擇為核心的進(jìn)化論，可人們?cè)诔姓J(rèn)生物進(jìn)化論的同時(shí)，卻不愿意接受達(dá)爾文對(duì)進(jìn)化原因進(jìn)行臆想的方法，不滿意達(dá)爾文對(duì)進(jìn)化機(jī)制的解釋。德弗里斯將實(shí)驗(yàn)方法引入對(duì)進(jìn)化論的研究中，提出了“突變學(xué)說(shuō)”，以此來(lái)解釋達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)。在20世紀(jì)的頭十年，得到生物學(xué)界的廣泛接受。然而，1910年，果蠅遺傳學(xué)的發(fā)展表明，果蠅群體中不斷發(fā)生著突變，卻沒(méi)有產(chǎn)生物種的變化。1912～1915年細(xì)胞學(xué)的精確研究，沉重地打擊了德弗里斯的學(xué)說(shuō)，他所認(rèn)為的大規(guī)模突變產(chǎn)生的性狀實(shí)際上是已有性狀的復(fù)雜重組。[4](26-32)細(xì)胞遺傳學(xué)，尤其是群體遺傳學(xué)的建立，才闡明了自然選擇的機(jī)制。40年代，在達(dá)爾文進(jìn)化論的基礎(chǔ)上，提出了綜合進(jìn)化論。在綜合進(jìn)化論盛行了多年之后，1968年，木村資生提出了“分子進(jìn)化的中性學(xué)說(shuō)”。1972年，埃爾德雷奇和S.J.古爾德提出了間斷平衡論，引起了科學(xué)界的重視和研究。進(jìn)化理論還在發(fā)展之中。
從進(jìn)化論的發(fā)展可以看出，生命科學(xué)知識(shí)是在科學(xué)家對(duì)前人的結(jié)論不斷質(zhì)疑、不斷證實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行自我更正的過(guò)程中積累起來(lái)的。了解生命科學(xué)史，對(duì)培養(yǎng)研究者和學(xué)習(xí)者的批判性思維是有積極意義的，同時(shí)也能加深學(xué)習(xí)者正確認(rèn)識(shí)絕對(duì)真理和相對(duì)真理的關(guān)系，從事實(shí)中提高哲學(xué)素養(yǎng)。
四、生命科學(xué)史是前人探究生物學(xué)知識(shí)的科學(xué)過(guò)程史
每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的產(chǎn)生過(guò)程，就是一個(gè)探究的過(guò)程。生命科學(xué)史就是前人探究生物學(xué)知識(shí)的科學(xué)過(guò)程史。這一點(diǎn)已有論述（王薦，2002），這里不再贅述。總之，生命科學(xué)史中蘊(yùn)涵了知識(shí)與過(guò)程的統(tǒng)一。（過(guò)程中包含著思維方式，如好奇心、求知欲、質(zhì)疑、推理等；過(guò)程中包含著研究方法。）創(chuàng)造科學(xué)知識(shí)的科學(xué)家，哪一個(gè)不具備廣博的知識(shí)呢？DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的建立，匯集了許多不同學(xué)科背景科學(xué)家的智慧，顯示出知識(shí)是非常重要的，僅有沃森和克里克的知識(shí)也是辦不到的。知識(shí)和過(guò)程是自然科學(xué)的兩個(gè)維度，二者是統(tǒng)一的，不能割裂開(kāi)來(lái)。沒(méi)有知識(shí)基礎(chǔ)怎么創(chuàng)新呢？
值得注意的是，新課程改革以來(lái)，已經(jīng)指出了重結(jié)論輕過(guò)程的弊端，并且提出“新課程把過(guò)程方法本身作為課程目標(biāo)的重要組成部分，從而從課程目標(biāo)的高度突出了過(guò)程方法的地位”。[6](116-118)然而如果把“突出了過(guò)程方法的地位”理解為重過(guò)程而輕結(jié)論，也是極端錯(cuò)誤的，因?yàn)檫^(guò)程與結(jié)論不是對(duì)立的。在生物教學(xué)中二者必須兼顧并且統(tǒng)一起來(lái)。學(xué)習(xí)生命科學(xué)史是能夠把結(jié)論和過(guò)程方法兼顧統(tǒng)一起來(lái)的有效途徑之一，這樣做不僅有助于了解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的來(lái)龍去脈，而且從其中的一些典型事件中可以學(xué)習(xí)到前人的科學(xué)探究方法。
五、生命科學(xué)史展示了人們的合作過(guò)程
生命科學(xué)史展示了在探究知識(shí)的過(guò)程中，有相同研究方向的人們之間和有不同研究方向的人們之間的合作。
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的問(wèn)世充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。這個(gè)事實(shí)表明從事不同學(xué)科研究的人，掌握的知識(shí)和技術(shù)是不同的，而且不同學(xué)科背景的人帶來(lái)了不同的思維方式（尤其是玻爾、德?tīng)柌紖慰撕脱Χㄖ@的思想為遺傳學(xué)研究注入了新的活力，他們的思想極大地影響了沃森和克里克），他們的合作為解決問(wèn)題提供了不同的思路，他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題中相互啟發(fā)，相互補(bǔ)充，相互促進(jìn)，同時(shí)共享了研究成果。
不同的教師也存在知識(shí)體系和經(jīng)驗(yàn)的不同。尤其在知識(shí)爆炸的時(shí)代，知識(shí)更新的速度很快，老中青各層次的教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)差別會(huì)更大，而教師之間的合作可以彌補(bǔ)這種差別。因此，在生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，生物學(xué)教師要與同行合作，也要與其他學(xué)科的教師合作。這也啟發(fā)學(xué)生必須重視每一科的學(xué)習(xí)，只有這樣才能為終身學(xué)習(xí)、生活和工作奠定良好的基礎(chǔ)。
六、生命科學(xué)史展示了各種觀點(diǎn)的碰撞和論爭(zhēng)過(guò)程
生命科學(xué)史展示了在探究知識(shí)的過(guò)程中科學(xué)家所持觀點(diǎn)之間的碰撞和論爭(zhēng)，在碰撞與論爭(zhēng)中，知識(shí)得到不斷的澄清。
達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說(shuō)發(fā)表不久，有人提出了“自然選擇作用于哪一種變異”的問(wèn)題，成為當(dāng)時(shí)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。達(dá)爾文認(rèn)為選擇主要作用于連續(xù)的變異類型上。早期的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家高爾頓（1822—1911）、皮爾遜（1857—1936），與達(dá)爾文的判斷一致。到了19世紀(jì)末，貝特森用事實(shí)證明了環(huán)境雖呈現(xiàn)連續(xù)的變化，而生物的變異卻是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性受遺傳的控制，而不受環(huán)境控制。1904年，在英國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)的會(huì)議上，貝特森與韋爾登進(jìn)行了最后的爭(zhēng)論，貝特森取得了勝利。[3](302-304),[4](66-67)針對(duì)由什么物質(zhì)引起發(fā)酵的問(wèn)題，李比希和巴斯德展開(kāi)了爭(zhēng)論。巴斯德提出釀酒中發(fā)酵是由于酵母細(xì)胞的存在，沒(méi)有活細(xì)胞的存在，糖類是不可能變成酒清的；[2](338)李比希堅(jiān)持認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并且裂解之后才能發(fā)揮作用。1897年畢希納用實(shí)驗(yàn)證明了李比希認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)的觀點(diǎn)是對(duì)的，[4](182-183)即使是偉大的巴斯德也有發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候。
這些事實(shí)給予我們啟示：在教學(xué)，尤其在生物學(xué)探究教學(xué)中，生生之間、師生之間和教師之間發(fā)生爭(zhēng)論是正常的交流。新課程教學(xué)提倡這種交流，允許發(fā)表各自的觀點(diǎn)，即便有錯(cuò)誤也是正常的，關(guān)鍵是拿出證據(jù)去證實(shí)。
七、生命科學(xué)史展示了成功的實(shí)驗(yàn)與選擇合適的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是分不開(kāi)的
孟德?tīng)栠x擇了豌豆；摩爾根選擇了果蠅；細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)始人施旺選用具有相似于植物細(xì)胞壁的動(dòng)物脊索細(xì)胞和軟骨細(xì)胞；[3](160)貝爾登和鮑維里在研究細(xì)胞分裂時(shí)，選擇了馬蛔蟲(chóng)細(xì)胞；[3](168-170)沃爾弗（1733—1794）采用植物組織做研究材料研究生物的生長(zhǎng)發(fā)育，由植物向動(dòng)物推廣；[2](278-283)比德?tīng)柡退啬纷罱K選擇了紅色面包霉做生化遺傳學(xué)研究的材料；[4](231)德?tīng)柌紖慰恕⒈R利亞和赫爾希組成著名的“噬菌體小組”，最終選擇了病毒作為研究對(duì)象；[4](234-236)瓦爾堡選擇了正在進(jìn)行細(xì)胞分裂的海膽卵進(jìn)行呼吸速度的研究；[4](148)悉尼·布雷內(nèi)、羅伯特·霍維茨和約翰·蘇爾斯頓（這三人是2002年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者）最終選擇了線蟲(chóng)來(lái)探索“程序性細(xì)胞死亡”的奧秘；科學(xué)家選擇了擬南芥作為植物遺傳研究的模式植物。
由以上事例說(shuō)明了選擇合適的研究對(duì)象對(duì)解決問(wèn)題非常關(guān)鍵。這些事實(shí)給予我們的啟示是：1.基礎(chǔ)教育階段生物新課程中的探究教學(xué)，也涉及選擇探究對(duì)象的問(wèn)題，要解決好探究問(wèn)題，必須先選擇好探究對(duì)象；2.培養(yǎng)師資的師范院校開(kāi)設(shè)的生物實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是計(jì)劃好的，實(shí)驗(yàn)對(duì)象也是預(yù)先規(guī)定好的，只要照著做就可以，這是標(biāo)準(zhǔn)式的“食譜式”的實(shí)驗(yàn)，做實(shí)驗(yàn)僅僅是為了驗(yàn)證已被肯定了的現(xiàn)象或者是學(xué)習(xí)一種標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)程序。在這種模式下，學(xué)生對(duì)“實(shí)驗(yàn)”會(huì)有興趣呢？培養(yǎng)的師資能夠適應(yīng)新課程的教學(xué)嗎？關(guān)注科學(xué)家篩選研究對(duì)象的做法，對(duì)于師資培養(yǎng)和進(jìn)行生物學(xué)探究教學(xué)應(yīng)該是有幫助的。
八、生命科學(xué)史呈現(xiàn)著科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和科學(xué)世界觀
科學(xué)態(tài)度就是實(shí)事求是；科學(xué)精神就是敢于懷疑、敢于求真、敢于創(chuàng)新；科學(xué)世界觀就是要認(rèn)識(shí)到世界是可知的，同時(shí)還要關(guān)注科技發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響，養(yǎng)成負(fù)責(zé)任的態(tài)度。巴斯德（1822—1895）和伯格（1926—，DNA序列專家，1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主）[7](21-23)的事跡充分體現(xiàn)了科學(xué)家的科學(xué)素養(yǎng)。
20世紀(jì)的許多重大事件，證明了科技對(duì)社會(huì)具有兩面性的作用越來(lái)越明顯，生命科學(xué)的研究成果，可以造福人類，也可以制造生物武器給人類帶來(lái)災(zāi)難。實(shí)際上，在日常生活中也是一樣，我們每做一件事，不光要想到給自己帶來(lái)的好處，還要想到會(huì)給他人和社會(huì)帶來(lái)什么不便，甚至災(zāi)難。只有依靠科學(xué)的世界觀，才能對(duì)事物作出判斷并采取適當(dāng)?shù)膫€(gè)人行為。生命科學(xué)史中記載著科學(xué)家的生平事跡，從中挖掘科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和科學(xué)世界觀，把它們滲透到生物學(xué)教學(xué)中，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)乃至科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)都具有積極的教育意義。
重視生命科學(xué)史的教育價(jià)值是時(shí)代的呼喚。2001年頒布的《全日制義務(wù)教育生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》提出“提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”的理念?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）在課程目標(biāo)中也明確提出，“獲得生物學(xué)基礎(chǔ)事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，知道生物科學(xué)和技術(shù)的主要發(fā)展方向和成就，知道生物科學(xué)發(fā)展史上的重要事件”。[8](7)在實(shí)施建議的教學(xué)建議一欄中，第七個(gè)專題“注重生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)”中舉實(shí)例專門強(qiáng)調(diào)了“科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過(guò)程。學(xué)習(xí)生物科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。這對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是很有意義的”。并特別說(shuō)明“對(duì)于《標(biāo)準(zhǔn)》中沒(méi)有列出的其他生物科學(xué)史實(shí)也應(yīng)注意引用”。[8](36)《標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)向生物學(xué)教師提出了要求，生物學(xué)教師必須具備生命科學(xué)史方面的素養(yǎng)。加強(qiáng)這方面的素養(yǎng)主要依靠?jī)蓷l途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。其一，高師院校在本科生、教育碩士、研究生中設(shè)置相應(yīng)課程；其二，可通過(guò)新課標(biāo)培訓(xùn)、新教材培訓(xùn)以及教師培訓(xùn)等繼續(xù)教育的各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)呼吁從事生命科學(xué)史編撰工作的學(xué)者，不斷把生命科學(xué)發(fā)展的最新進(jìn)展納入生命科學(xué)史的體系中。
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（責(zé)任編輯：李冰）
TheEducationalValueofLifeScienceHistory
YANGRui-lin,WANGYong-sheng
（CollegeofLifeScience,NorthEastNormalUniversity,ChangchunJilin130024,China）
Abstract:Thelifesciencehistorydisclosestheprocessofthinkingandsolvingbiologyproblems.Itrepresentsthehistoryofdisciplineformationoflifescienceandtheirrelations,anddisclosestheessenceofnaturalscience.Thelifesciencehistoryalsoprovesthattheprocessofknowledgegenerationistheprocessofinquiry,andthereexistcontradictionsanddebatesbetweenscientistsduringthecourseofinquiring,andtherearecloseconnectionbetweenasuccessfulexperimentandafitfulchoiceofexperimentalobject.Finally,thelifesciencehistoryrepresentsthescientificattitude,scientificspiritandscientificworldoutlook,whichhavegreatsignificanceincultivatingstudents'biologicalqualityandscientificqualityandplayanimportantroleininquiry-basedlearning.
Keywords:lifesciencehistory;educationalvalue;biologicalquality;inquiry-basedlearning
