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科学实践观及其意义范文1
《直线的倾斜角与斜率》是必修2模块解析几何《直线与方程》的章头起始课.
这部分知识是在立体几何初步研究之后介绍的,处于承上启下的地位.这节课设计的意图是通过较多直观图形的引入,让学生了解直线的相关知识,在内容的设计上通过丰富的实例来展开内容,通过学生与学生互动,学生与教师的互动来完成教学任务.由于本课涉及的知识点较为零散,所以使用多媒体课件和投影仪辅助教学.
教学目的:(1)在平面直角坐标系中,结合具体图形,探索确定直线位置的几何要素.
(2)理解直线的倾斜角和斜率的概念,经历用代数方法刻画直线斜率的过程,掌握过 两点的直线斜率的计算公式
教学重点:(1)斜率的概念,用代数方法刻画直线斜率的过程,过两点的直线斜率的计算公式.
(2)根据斜率判定两条直线平行或垂直.
教学难点:直线的斜率与它的倾斜角之间的关系,根据斜率判定两条直线互相垂直.
教学用具:多媒体,投影仪
教学方法:小组协作,启发式教学
教学过程:
章头起始课,介绍本章内容在数学体系的地位
师:在平面直角坐标系中,点用坐标表示,直线如何表示呢?
对于平面直角坐标系内的一条直线l,它的位置由哪些条件确定呢?
一个点能确定吗?请看下图:
生:不能,这几条直线都过同一个点,也就是说一点不能确定一条直线.
师:那么仅仅知道直线的倾斜程度呢?能确定一条直线吗?
生:显然不能,如图所示,这些直线的倾斜程度都是一样的.
师:通过上面的两个图片,您能说明平面直角坐标系内的一条直线的位置可由哪些量确定?
生:一点和直线的倾斜程度.
师:很好,那我们怎样描述直线的倾斜程度呢?
生:课本介绍可用倾斜角来表示.
师:大家都清楚倾斜角的定义吗?请回答下列直线的倾斜角.
(学生小组协作,回答问题)
生:直线的倾斜角分别是45°,30°,90°.
师:有没有不同的意见?
生:我认为第一条直线的倾斜角是135°.
师:大家同意哪种观点?为什么?
生:我同意后一种观点.因为倾斜角的定义是:直线的向上方向与x轴正向所成的角,所以第一条直线的倾斜角因该是45°的补角135°.
(教师再次强调倾斜角的定义,也可适当增加图形,强化学生对于倾斜角的正确认识,并指出直线倾斜角的定义是:当直线与 轴相交时,我们取 轴作为基准, 轴的正向与直线的向上方向之间所成的角 叫做直线的倾斜角)
师:由倾斜角的定义,你可否得到直线倾斜角的取值范围呢?
生:0°
师:很好,回答正确.
(教师利用多媒体课件动态演示直线的倾斜角范围,这样做,使学生感受数学是自然的,并不是强加于我们的.)
师:当直线与x轴平行或重合时,我们规定它的 倾斜角为0°.倾斜角相同的直线是一组平行线.
(点评:作为章头起始课,又是概念教学,一定要从学生的认知水品出发,将问题细化到所有学生都能接受的水平,让学生能够体会获得成功是足够小的步骤)
我们思考一下:日常生活中,还有没有表示倾斜程度的量?
(小组讨论,并由各个小组推荐学生发言)
生:爬坡时,有的坡陡峭,有的坡平缓!
师:很好!并且我们知道 ,同学们能否将坡度比与以前学习过得三角函数知识联系起来呢?
生:
师:我们把一条直线的倾斜角 的正切值叫做这条直线的斜率.运用这个公式的注意事项有哪些?
生:倾斜角是90°的直线斜率不存在.但是这样的直线是存在的,比如上面展示过的第三条直线倾斜角不同,直线的斜率也不同,因此我们可以用斜率表示直线的倾斜程度.
师:总结的很到位,那么我们如果知道一条直线的倾斜角,就可以轻松算出它所对应的斜率,下面我们一起来探究一下若给定两点 = , = , ,如何确定直线 的斜率.
(小组讨论, 教师可尝试设一个小组的意见为靶子,让大家对他们的意见发表见解,那么在具有团体性质的认识将会更加深刻,在小组合作讨论的时候,教师不能站着等待,不能观望,也不能干自己其他的事情,而是深入到小组当中去,了解学生的合作效果,讨论的焦点,认识的过程等等.)
师:哪个小组先上来展示你们的讨论结果?
生甲:如图:
直线方向向上时,倾斜角为锐角时, = ,在 中,
师:其他小组的探究结果呢?都和这个小组一致吗?
生乙:我们研究的是当直线的倾斜角为钝角时的情况,如图:
直线的倾斜角为钝角, (设 ),则 .在 中,
师:刚才两位同学分别从倾斜角为锐角和钝角两个方面总结直线 的斜率,大家发现这两种情况的直线斜率怎样?
生:相等
师:同样当直线的方向改变时,也有 即 .
大家思考这样一个问题:当直线 与 轴平行或重合时,上述式子还成立吗?为什么?
生:成立,因为此时直线的倾斜角是0°. .也可以根据这条直线的纵坐标都相等,即 也能得到 .
师:解释的很到位,大家值得注意的是公式中的两个点 是我们任取的,满足 的点都可以取得,因此这个公式的本质是纵坐标 的变化值与横坐标 的变化值得比即直线的斜率公式的本质: .
通过上面的探究我们得到怎样用两点表示直线的斜率,关于这个公式同学们可否用语言描述?
生:如果已知两点的坐标,这两个点确定的直线斜率是这两个点的纵坐标差比上这两个点的横坐标.
师:同学们都同意这个说法吗?有没有人要补充?
生:这两个点必须满足横坐标不相等即 .
(学生接受概念的能力会有差别的,此处不要怕学生出错,因为课堂教学是一个能动的过程,学生的回答往往会不经意的出现一些"意外"教师应及时扑捉.因势利导,调动学生学习的积极性和主动性,促进新的资源生成.)
科学实践观及其意义范文2
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科学实践观及其意义范文3
[论文摘要] 在医药道德基本原则和基本要求的指导下,对药学人才进行育德的途径主要是将理论知识的学习与思想道德修养相结合,同时在专业课教学中渗透育德思想。
相当长一个时期以来,医药伦理学教育一直是我国高等医药院校对大学生进行基本素质教育的一门重要课程,尤其在药科大学的大学生中把药学伦理道德——“药德”教育作为药学大学生的必选课已经在学生中开设了10年之久,收到了很好的效果。回顾过去的实践不难看出,高等医药院校要培养祖国医药学事业发展的合格人才,必须对大学生进行综合素质培养,而药学大学生的伦理道德教育的经验深刻地启示我们,育药学人才,“药德”先行。
1药学人才:人类健康的天使
科学的发展离不开人才的推动,没有高级的专门化人才,就不会有科学的进步和社会的昌明。历史的事实已经充分证明了人才在事业发展中的重要作用。那么,什么是人才?人才的标准又是什么?在21世纪如何适应时代要求培养人才的综合素质?等等一系列问题会伴着时展的脚步接踵而至。要回答这些问题,有必要从人才的蕴涵开始探索。
1.1创造性是人才的本质特征
人才学告诉我们,人才是具有一定社会活动能力,以自己的智力和专门知识进行创造性劳动,在认识、改造自然和社会的实践领域,对人类社会进步能够或者已经做出突出贡献的人[1]。从一般的意义上讲,人才就是德才兼备的人。创造性是人才的本质特征,这是由人才从事的创造性劳动决定的。所谓创造性劳动,即以前不存在的物质或精神成果,经人才的努力实践得以产生或生成,并且这些物质或精神成果对人类发展和进步的意义重大。而要使这些创造性的成果不断涌现,培养人才及培养具有创造力的人才是高等学校在经济全球化时代所面临的十分重要的战略任务[2]。
高等学校是国家培养高级专门人才的摇篮,是培养社会主义事业合格接班人的坚强阵地。然而,在知识经济初见端倪、市场经济深入发展、世界政治多极化和经济全球化趋势日益增强、综合国力竞争日趋激烈、科技日新月异的时代背景下,人才不仅要具有合理的知识结构、精湛的技术技能,而且还应该具有改革创新的思维,顽强、锐意进取的意志品格及全面发展的法制道德观念。既具有做事的本领,又具有做人的修养,只有如此,高等教育才能实现其培养为社会主义现代化服务的合格人才的办学目标。
1.2药学人才,“药德”最重要
如果说医学处在对人类疾病和健康进行诊治的起始阶段,那么药学则是对疾病给予攻击和治愈的关键。药品在维护人类的生命和健康过程中始终被认为是不可或缺的重要手段,药品的研制与开发、生产与销售、使用与管理能否在实践的过程中保证科学、准确、合理、经济、高效,药学人员的素质是重中之重。中国晋代的医药学家杨泉在《物理论》一书中说:“夫医者,非仁爱之士不可托也;非聪明达理不可任也;非廉洁纯良不可信也。是以古今用医,必选名姓之后。其德能仁恕博爱,其智能宣畅曲解……贯微达幽,不失细小,如此乃谓良医”[2]。历史上许多着名医药学家在培养和选拔医药学人才时坚持将具有“仁爱”之心的要求放在首位,这在客观上表明了品德在药学人才素质构成中的重要性。
事实上,由于药学是一门特殊的学科,对药学人才的培养既要坚持技术上的精益求精,又要坚持德居首位。从科学的角度讲,药品与可谓一步之遥,药品质量是保证人类身心健康的关键,而要保证药品质量合格,疗效安全,对人类生命和健康有益,就要对生产、研制、开发和经营使用药品的实践人员实行道德控制,增强他们的责任感和使命感,确保其在药学实践中选择正确的道德行为。而药学人员的责任感和使命感并非一日形成,是一个漫长的教育和潜移默化的陶冶过程。在药学大学生中开展医药伦理学教育,是培养药学人才的十分重要的教育内容。现实的无数事实证明,放松了对药学人员的道德教育,就会使他们在实践过程中懈怠了自己的责任,甚至放弃了自己应尽的义务。从学生时代加强“药德”培养,可以使药学人员能够在刚刚进入专业大门的入口处就清楚该如何培养自己成为合格的药学人才,并且在行为的一点一滴中都能够按照道德要求严格自律。这将对祖国的药学事业发展具有极为重要的意义,真正实现药学人才是人类健康的天使的荣誉。
2医药伦理学对“药德”的规定
“药德”是药学道德的简称,在现代医药伦理学中对药学道德具有明确的概念表述。即指药学人员在药学实践中正确处理药学人员与患者、服务对象关系,药学人员与社会的关系及药学人员同仁关系的根本原则和行为规范。可见,药学道德是指导药学人员进行正确的道德行为选择的纲领和指南。
现代医药伦理学继承了中国古代优秀的传统道德精华,在处理药学人员与患者、服务对象关系时强调赤诚济世,仁爱救人和一视同仁的道德要求,当患者和服务对象有求之时,应该给予极大的同情和关怀,给予尽可能做到的帮助,甚至无偿奉药;在处理药学人员与社会关系时强调要坚持原则,清廉正直及忘我献身的道德境界,当社会发生重大自然
灾害,瘟疫流行之时,药学人员应负起肩头的责任,为解除人类疾病的痛苦做出应有的贡献。如在2003年春季“非典”爆发之时,药学人员以极大的热情和忘我的精神,夜以继日研究和开发“非典”疫苗,展现了药学人员在维护社会稳定和保障人类健康方面做出的积极贡献和无私的风采;在处理药学人员同仁关系时强调谦虚谨慎,尊师重道及团结协作的道德品格。当面对重大疑难课题需要解决之时,药学人员应团结友爱,淡泊名利,将集体、社会利益置于个人利益之上,在建立起良好的同仁关系的基础上,携手并肩,共创未来。
医药伦理学在药学人才的素质教育中发挥着积极的作用。特别是在经济全球化的今天,医药道德由于其领域的特殊性和广泛性而具有普遍意义。药学科学的发展、药品疗效作用的发挥及国际性的伦理规范在指导药学人员实践过程中发挥了普遍性作用和影响。国外的医药道德思想也随着技术的对外开放走进国门,特别是在药品临床试验研究的过程中的基本道德要求及伦理委员会制度建设的经验告诉我们,知情同意,有利无伤,自主选择及公平公正是医药道德的基本原则。所有这些要求和思想,都将对药学人才综合素质的增强、道德水平的提升、个性人格的完善及奉献精神的培养具有战略意义。
3药学人才育德的基本途径
药学是实践性和科学性融为一体的高、精、尖科学,对药学人才的素质要求则是高之又高。然而,药学还是充满人道的科学实践,在药学实践发展的过程中,药学人员是否具有“仁爱”精神是检验其思想品质的试金石。
高等医药院校在对大学生进行“药德”培养方面具有许多实践措施和灵活多样的途径。
首先,“第一课堂”的理论学习是培养药学人才品格素质的主要渠道。
理论是指导实践的重大思想武器,没有先进的理论就不会有高尚的行为,因为理论的熏陶对一个人培养崇高的思想境界具有至关重要的作用。高等医药院校在大学生中开设医药伦理学课,对于加强学生深刻了解中华民族医药道德思想的精华,弘扬中华民族医药道德思想中的精髓内容,使古代的医药学家优秀的道德品质得以传承,对于促进大学生将学习书本知识与投身社会实践的有机统一具有极大的推动作用。
其次,“第二课堂”的社会实践是提高大学生道德觉悟的关键环节。
理论的生命力在于与实践的结合统一,离开实践的理论是空洞和苍白无力的。大学生在学习书本理论的同时,深入到制药厂、生产车间、医院药房、营销连锁店、药事管理部门等单位,亲身体验医药学实践中各种道德关系的处理方式及其意义,亲眼去目睹药学人员与患者、服务对象关系,药学人员与社会的关系及药学人员同仁关系的正确处理对药学科学事业发展及社会的精神文明建设发展具有的促进作用,从而增强在药学实践中践行“药德”的自觉性,以自己的实际行动推动社会的文明进步。
第三,“专业课堂”的育德思想是增强大学生道德责任感的最佳途径。
医药院校的大学生凭借对药学专业的深深热爱和造福于人类的崇高理想,在学习专业方面表现出顽强的毅力和严谨的治学作风,他们在专业知识的学习过程中孜孜以求,具有勇于攀登科学高峰的勇气和献身祖国医药事业的忘我精神。然而, 药学人才对自己肩头责任的理解和认识尚需要一个渐进过程。
道德责任观念的增强又往往是在学习专业知识和研究专业问题的过程中相伴而生的。如在现代转基因药物的开发与研制过程中,对目的基因质量的确保不仅具有科学意义,而且具有道德意义。这样的一种道德认识需要大学生在学习专业知识的课堂上去理解专业实践行为的道德意蕴,需要专业课堂在知识传授的过程中增加育德思想,做到以知识启发人,以真情感染人,以道德教育人,以理想引导人。只有如此,才能对药学人才的道德素质教育收到实效。
总之,医药伦理学在药学大学生成长和成才过程中,在药学人才的综合素质形成过程中具有十分重要的意义和不可替代的作用。无论在内容上还是在教育的途径和方法上,医药伦理学教育、教学也需要与时俱进和不断创新,但是,有一点是坚决不能动摇的,那就是应该坚持理论联系实际的原则,用理论的内容和对知识的理解指导药学人员的具体实践,从而,真正实现高等医药教育培养又红又专、德才兼备的优秀人才的目标,推动社会的文明和进步,确保药学为人类的健康和长寿服务。
参考文献:
科学实践观及其意义范文4
关键词:问题;理论研究;未来走向
中图分类号:C02 文献标志码:A 文章编号:1008-5831(2016)06-0133-06
当人们对科学实践中的问题进行哲学思考时,就产生了科学哲学中的“问题”。研究科学问题的形成和解决是科学哲学的核心任务之一。科学问题的哲学研究和科学理论的哲学研究应该是同等重要的课题,但以往的科学哲学家们更多地重视科学理论的研究,忽视对科学问题的研究。直到20世纪,有关“问题”的研究才逐渐引起哲学家们的关注与思考。近年来,对“问题”的研究也逐渐成为科学哲学界关注的热点之一,问题与科学本质关系、问题的合理性评判等成为人们争论的焦点。
一、杜威:思维五步法
20世纪初,美国著名的实用主义学派哲学家、教育学家杜威首先对“问题”在认识过程中的作用和机制作出较深入和系统的思考,他从思维的角度,把认识过程分为五步,也就是著名的思维五步法:(1)感受到困难、难题;(2)问题的定位和定义;(3)想到可能的答案或解决办法,即“提出假说”;(4)对已经提出的解题方案所蕴涵的结果进行“合理的加工”或推演;(5)对假说(或解决方案)所预期的结果进行检验[1]60-64。
在对认识过程的探讨中,杜威敏锐地察觉到问题对认识的作用,认为问题是认识的出发点。他指出:“思维必须由问题来激发,没有需要解决的问题或没有需要克服的困难,思维过程就是随心任意。”[1]10他还认为,认识的终点是解决问题,“思维困惑时争取找到解决办法,这就是整个思维过程中的持续不断和起导向作用的因素”[1]11。杜威的认识五步法表明,整个认识过程(或思维过程)是以问题为开端,以解题为目标的问题求解过程。
中国哲学界有人对杜威的“思维五步法”给予某种肯定,认为“这种试验、探索的方法不无合理之处,它在一定程度上揭示了科学发现的逻辑”[2]。给出一个简单的图式,就是:困惑-问题-假说-推演-检验。我们认为,其突出贡献在于区别困惑和问题。困惑是在感觉的层面,而问题则上升到理性的层面。这就是说,杜威发现,问题的提出经过从感性到理性的一个过渡。也有学者对杜威的理论提出批评,“不幸的是,在杜威的思维理论里,他对问题概念的分析缺乏系统性,也不具有普遍性”[3]。确实,杜威只是把问题置于认识过程中考察,把问题看成认识过程的起始,并没有给“问题”一个确切的解释或定义。但杜威把问题看作认识活动的原初动力,把问题的形成看作一个过程,把认识的目的看作对问题的求解等观点,对波普尔和劳丹的问题观有着重要的影响,也为问题逐渐成为科学认识方法的核心范畴奠定了基础。
二、波普尔:科学是问题的不断深化
对问题的一般哲学讨论也逐渐引起了科学哲学家的关注。与杜威仅仅把问题看成认识过程的一个阶段不同,科学哲学家波普尔通过对科学发展的考察发现,问题是一个不断生成的过程,贯穿科学发展的始终。他指出:科学始于问题,科学的进步是从问题到问题的不断进步――从问题到愈来愈深刻的问题[4]317。
波普尔对其观点进行了以下论证:(1)科学是从问题开始的,而不是从观察或理论开始的。波普尔认为,“正是问题才激励人们去探索、去实验、去观察”[4]318。观察如果没有引起问题,也不会有科学的发现。在科学认识过程中,理论也不能作为认识的起点,因为“理论只不过是解决问题的一种尝试”[4]317。所以,科学只能从问题开始。(2)科学的进步是从问题到问题的进步与深化。波普尔把知识的增长模式描述为:P1TTEEP2。首先由问题P1(problem 1)引出试探性理论TT(tentative theory),再尝试排除试探性理论的错误,即EE(error elimination),由此产生新的问题P2(problem 2)。
如果说杜威提出的是思维五步法,那么波普尔就提出了科学发展的四段图式。这个图式是一个不断循环和上升的过程。该图式的突出特点是从“旧问题”到“新问题”,中间经过一个提出理论和排除理论的阶段。发现科学的进步是问题的不断深化是波普尔的重要贡献,但他的知识增长模式过于强调证伪,认为唯有理论遭受证伪才会引出新问题并导致知识增长,这种观点是有缺陷的。科学史表明,理论在检验过程中获得确证同样也会产生新问题。
在波普尔的四段图式里,科学始于问题,终于更新的问题,但新问题不同于旧问题。“新问题的深度根本不同于旧问题”[5]。也就是说,P1和P2之间的深刻性是不同的,但问题之间的深刻性如何比较,波普尔没有做出说明,这也为“问题”理论提出了一个值得探究的主题。
三、劳丹:科学是一种解题活动
波普尔在科学发展的动态模式中考察科学问题的生成,但没有真正对问题本身进行分析,而科学哲学家劳丹则试图弥补这一缺陷。劳丹认为,科学的本质是解题,应当把科学看作是一种解决问题和以问题为定向的活动,正是问题的解决促进科学的进步,科学的进步在于获得高度解题效力的理论。
为了更好地说明他的主张,劳丹把科学问题分为经验问题和概念问题。自然界中使我们感到惊奇或需要说明的任何事物都可以构成一个经验问题。概念问题是这种或那种理论所显示出来的问题,它们是理论所特有的,不能独立于理论而存在的问题。
劳丹对他的主张进行了具体说明:(1)未解决的经验问题不属于真正的问题。劳丹认为,问题解决之前,有可能无法断定要研究的现象或经验事实是否为真,即使某种现象被确定了,但它属于哪个科学领域,该用什么理论解决也不一定清楚,这些问题只有被解决之后,才能确定它是哪个领域的问题。所以,未解决的问题在被某个领域的理论解决之前,它们一般只是“潜在的”问题,而不是真正的问题,只有在获得了解决之后才成为真正的问题。由此,把未解决问题转化为已解决问题便是理论取得经验性进步的一种方式。(2)概念的进步和方法论的发展是通过概念问题的解决而产生的。概念问题是这种或那种理论所显示出来的问题,包括理论内部不一致,或是基本范畴含混不清以及由不同领域的理论之间的冲突引起或是理论与方法论、世界观之间的冲突而引起的问题。概念的明晰性是通过对其意义的深入说明和澄清(也就是概念问题的解决)而获得不断提高,这是科学进步的最重要方式之一。许多重大的科学革命在很大程度上也取决于对一个领域的理论在概念上的含混性问题的解决[6]。方法论的发展则常常是由解决理论与属于它的研究传统之间的冲突而产生的。
劳丹对“问题”理论研究做出了重大贡献并在国际上形成较大影响,但他的“解题”理论存在的缺陷也引起学者们的关注和批评。国外学者克里普斯[7]指出,劳丹认为科学的目标是获得高度解题效力的理论,但是他却不能解释为什么一个理论不能作出解释或预测――因而对科学的目标是无用的。卡勒顿[8]则认为,劳丹从解题角度看概念进步是有问题的,比如尽管哥白尼理论在概念上是进步的,但实际上它在解决问题的有效性上不能提出任何改进。国内学者林定夷教授指出,劳丹没有对什么是问题提出清晰的界定,且劳丹认为“未解决的问题”不是真正的问题,那就显然会把未解决的问题逐出科学的视野之外[9]。
劳丹的问题观相比波普尔的问题观,最大的差异点在于科学的本质活动是提出更深刻的问题还是在于解决问题。劳丹和波普尔关于“问题”的理论都与杜威关于“问题”的理论有着密切的关系,波普尔从杜威那里继承了“问题”激活认识过程的动力学作用的思想,因而十分强调“问题”推动科学进步的观念。劳丹似乎从杜威那里继承了把“解题”视作认识目标的思想的观念,认为只有“解题”才意味着科学的进步。劳丹与波普尔之间关于问题与科学进步的观点尽管有很大的差异,但都承认问题是科学认识活动的核心。
四、夏佩尔:理论的进步是“域”的扩展
夏佩尔的问题观具有整体性。他看到了问题的产生、问题的扩展与深化以及问题的解决与相关的背景知识之间的关系。夏佩尔认为,问题不是孤立存在的,而是围绕它有一个相关的信息群。这个信息群便是以问题为核心(并期望用理论加以说明)[10],包括问题产生和解决的相关知识背景以及运用的方法技巧等。夏佩尔把这样的信息群称为“域”。
夏佩尔认为以问题为核心的“域”的扩展推动科学的进步。他指出,对域中的问题的解决而形成的理论又可能构成包括新问题的更大的域,在科学的某个阶段,对某个域的问题作出解答的理论本身,在以后某个阶段可能成为需要研究和说明的域(比较常见的是作为域的一部分)。例如麦克斯韦的理论由于成功地统一了电、磁、光,因而本身就变成了一个更大的域的一部分。而且,“某个域被设定后,随着理论知识、实验水平以及技术水平等的提高,这个域也会不断变化。此时,与此相关联的这些问题以及对这些问题的解答也就随着其域的深刻变化而变化 [11]。正是域的不断扩展,推动着理论的发展。
夏佩尔把问题置于一个更大的认识系统中,是问题观的一种独创,是一种整体论的问题观。波普尔和劳丹问题观的优点在于聚焦问题本身,而夏佩尔问题观的优点则在于把问题置于背景或系统中。夏佩尔的“域”理论,既包括问题的深化,也包括解题及一系列背景知识。夏佩尔的整体论问题观,推动了问题理论研究的进一步发展,对于合理地解释科学发展的历史、现状和未来趋势等也具有重大的理论启示意义。
五、库恩:问题具有主体性
库恩从主体性的视角,对问题的选择与解答以及评价进行研究,形成自己独特的问题观。
库恩指出,“范式”决定着问题的选择和解决。库恩在《科学革命的结构》“序言”中对范式概念作这样的描述:“我认为的范式是指那些被公认的科学成就,它们能在一段时间里为实践共同体提供典型的问题和问题的解答。”[12]4科学家们从事科学研究,存在着事实的选择,当研究者接受某种范式,他的研究注意力往往会被引向与范式有关的内容上去。而且,范式作为公认的科学成就(包括定律、理论、应用和仪器),为未来的科学实践提供了特殊模拟方式,比如研究范围、研究方式、研究路径等等。所以范式与理论、定律一样,它们会限制科学研究所涉足的现象领域。库恩认为这种限制对科学发展是有利的,而且是科学发展所必不可少的,范式会迫使科学家把注意力集中于小范围的相对深奥的那些问题上,从而对自然界某个部分的某方向研究得更细致更深入。总而言之,研究者选择什么样的研究领域,提出什么样的研究问题,以及问题的解决方式,都受研究者所接受的范式理论的影响。
问题的提出受研究者个人接受的范式影响,科学共同体在问题选择和评价上更有不可替代的作用。当然,科学共同体也是根据范式来决定的。库恩说:“一种范式是,也仅仅是一个科学共同体成员所共有的东西。反过来说,也正是由于他们掌握了共有的范式才组成了这个科学共同体。” [13]在问题选择上,一个研究者选择的研究问题必须得到科学共同体的承认,范式则为科学共同体提供了一个问题评价的标准。库恩指出:“科学共同体获得一个范式就是有了一个选择问题的标准,当范式被视为理所当然时,这些选择的问题被认为都是有解的。在很大程度上,只有这些问题,科学共同体才承认是科学的问题,才会鼓励它的成员去研究它们。” [12]34依此观点,如果问:一匹马是否能进化成三脚攀登的动物?这样的问题甚至是不能在进化论的范式里被提出,在“承诺”和拥护进化论范式的科学共同体里,这样的问题当然不是科学的问题,团体成员也不可能去研究这些问题。但是,一些社会所重视的问题(如癌症治愈问题),因太成问题,不能划归为谜(有解)的形式也会被库恩拒斥在科学问题之外。库恩认为,科学共同体对问题评价享有独特的地位。他认为,“科学生活中最坚定的原则之一……就是在科学问题上禁止诉诸政界首脑和社会大众”,“承认一个具有独一无二的能力的专业共同体的存在,并接受它作为专业成就的惟一仲裁者”[12]151。库恩排斥其他学术共同体(如哲学共同体)和社会大众在科学问题的评价中的作用是片面的,不符合科学理论评价的实际情况。因为科学成就最终要实践来检验,而实践中的科学的背景协调力
按照协调论的观点,科学的合理性在于理论具有一定的协调力,协调力指理论解题的有效性或效力,即理论解题的方式或力度,它是由一系列科学指标或科学合理性模型来表征的。科学进步不仅要从认知范围去谈论,还要从实践的角度去理解,科学实践必然涉及到科学背景问题,包括实验、技术、思维、心理、行为等,而理论解决这些背景问题的能力就是“背景协调力”。详见:马雷著《冲突与协调――科学合理性新论》,商务印书馆,2008:285-313。和善恶是由大众通过直觉来判定的。
库恩高度重视问题的主体性,他不仅注意到了问题的提出、解决以及评判与科学活动主体之间的不可分割的关系,还把对科学活动主体的讨论由个体层次发展到科学共同体这样的集体层次,具有主体的问题观是库恩相比其他科学哲学家的问题理论的独特之处。
六、拉卡托斯:科学是进步的问题转换
拉卡托斯在探索科学知识的增长方式的过程中,从新的视角提出“问题转换”概念,并把问题的解决和理论评价有机结合,展示出问题与知识增长的关系。
拉卡托斯认为,科学评价的基本单位不是单个、孤立的理论,而是具有连续性的理论系列,正是“连续性”把系列理论结合成“研究纲领”。一个成功的研究纲领,总是蕴含着大量需要解决的疑难问题及回答的技术问题,也正是由于问题转换赋予了研究纲领以某种惊人的韧性[14]。其逻辑为“问题转换”就是解决问题,目的是维护和发展研究纲领。
评判一个研究纲领的进步与退化是和进步的问题转换与退化的问题转换相对应的。“进步的问题转换”是人们可以解决一个比原来的问题更有价值的问题,也就是说明了比我们开始想要说明的东西更多的东西;“退化的问题转换”指人们解决的是与原来的问题相比没有太大价值的问题,比如一个说明性问题通过“约定论的”即减少内容的策略来解决。一个研究纲领(即一系列理论T1、T2、T3……)中,如果每一个新理论较其先行理论有着更多的经验内容,或者是解决了更多更有价值的问题,那么,这个理论系列(研究纲领)就被看成是在理论上是进步的(或“构成了理论上进步的问题转换”)。如果这一超余的经验内容中有一些还得到了证认,那么这个理论上进步的理论系列就是是经验上进步的(或“构成了经验上进步的问题转换”)。如果一个问题转换在理论上和经验上都是进步的,这个研究纲领(或理论系列)便被称之为是进步的,否则就是退化的。问题转换至少在理论上是进步的,这个理论系列才能成为“科学的”,否则,就应当作为“伪科学”加以拒斥。
拉卡托斯认为,只有进步的问题转换才能引起科学的进步。但是如何才能确定一个研究纲领真正的退化,拉卡托斯并没有找到一个合适的点,他认为这只能诉诸历史,人只能“事后聪明”。由此,库恩认为拉卡托斯的标准是“空谈一通”,费耶阿本德更是直接嘲笑拉卡托斯的标准不过就是一些辞藻装潢[15]。库恩和费耶阿本德的批评不是毫无道理,确实,拉卡托斯所谓“进步的问题转换”和“退步的问题转换”,总体看只是说明了理论进步的某种标准,而没有明确说明理论进步标准就是理论所解答的问题进步的标准。实际上,对问题的解答与问题本身有很多的区别,而拉卡托斯没有注意到这一区别。但应当肯定的是,拉卡托斯认为理论评价的基本单元不是单个理论,而是与之相关的理论系列,并以问题解决所获取的理论系列引导发现新颖事实的程度来衡量进步。这些新颖的阐释对于我们认识和理解科学问题的提出、解决的过程和特点以及科学理论的评价都具有启发意义。
七、未来的问题学研究
综上所述,西方学者对问题理论的研究各有侧重,其研究进路也各有区别。从主体与问题的关系角度看,可以把问题学的研究对象划分为问题的提出或形成、问题的解决和问题的评判三个部分。杜威从思维科学的角度研究了问题解决过程,波普尔从证伪逻辑出发着重研究了问题的形成条件,劳丹把解题看作科学活动的中心环节,而夏佩尔则着重探讨在域中解决问题的条件。库恩更看重历史、社会和心理因素对问题的影响,着重构建人与问题的关系,把问题置于范式下进行评判,拉卡托斯对问题的评判则具有滞后性,只有等解决问题的结果出来之后才能区分“进步”和“退步”。可见,西方学者对问题的哲学分析已经为我们提供了问题学研究的基础文献,但这个基础并不是十分雄厚。美国科学哲学家尼克勒斯曾在他所主编的《科学发现:逻辑与理性》一书中发出感叹并大声疾呼:“尽管问题的形成和解决是科学研究的核心,但迄今为止,科学哲学家和科学方法论学者还很少去研究科学问题的实质、结构和关系。我们不难找到许多阐述理论和解释结构和实质的论著,但关于问题者
却很少……这一忽视在科学哲学中造成了‘面向理论’(theory oriented)的倾向,应当用‘面向问题’(problem oriented)方式对之进行矫正。”[16]1978年,相当一批学者在第八届国际科学方法论、科学哲学和逻辑研讨大会上,呼吁建立“问题学”(problemology)。随着科学的发展,尼克勒斯的观点已经引起科学哲学领域的科学方法论学界高度的关注,“问题学”的研究也得到了更多的重视,但与科学理论的研究相比,对科学问题的研究尚处于科学哲学的边缘地带。希望中国学者能把问题学置于科学哲学研究的核心地位,在上述基础上进行拓展性研究,取得更大的突破。
问题学可以看作科学哲学和科学方法论的分支学科,但也具有相对独立性。目前的问题学的研究团队主要来自科学哲学,这个队伍可以逐步扩大到逻辑学、语言学、心理学和教育学等,从而使得问题学逐步从科学哲学的母腹中脱离出来,成为一门高度独立的学科,具有自己独立的概念体系或理论体系。本文试图从传统科学哲学中梳理问题学内容,但毕竟问题学本身在整个科学哲学体系中是时隐时现的,具有依附性特点。科学哲学谈论的“科学问题”始终围绕“科学理论”这个核心,真正的问题学则是以“问题”为核心。未来的问题学研究应当从不同学科方向齐头并进,暂不追求大一统的概念体系或理论模型,等时机成熟以后再分门别类进行整合。近20年来,国内也活跃着一批问题学研究学者,从不同角度或方向对问题理论进行深入研究,已经形成重要成果。其中一些学者的成果尤为突出。林定夷先生依托国家课题,精心打造了一本问题学专著《问题与科学研究――问题学之探究》。在这本书中,林先生对问题的定义、科学问题的划界以及科学问题的结构做了细致的语义和逻辑分析,其中关于科学问题分析的哲学研究已经走在国际前列。但正如林先生自己坦言的,还有三个问题学课题是他感到十分棘手的:科学问题的难度评价、科学问题的价值评价、问题序的结构与逻辑。他认为自己对科学问题的结构与问题逻辑的研究尚有缺陷和不足。他的这些“不满意”目前正引导着国内一些青年学者奋力探索。马雷在《冲突与协调――科学合理性新论》一书中把问题和对问题的解答看成同样重要和密切相关的两个维度,抽象出“问子”和“解子”两个核心概念,并运用这两个概念统一定义了科学进步的一系列经验标准、概念标准和背景标准。张掌然在《问题的哲学研究》一书中,从心理学、逻辑学、科学哲学、技术哲学、理论等多学科角度对问题的观点以及问题的特征进行了较为全面的考察和梳理,也对问题的定义、结构、功能、发现途径、评价、解决等做了介绍和探讨。张掌然对涉及“问题”的许多方面所作的宏观勾勒,为后来者对“问题”理论的进一步深入细致研究起到方向引领作用。张华夏、傅小兰、李征坤等从逻辑和语言的视角分别探讨了科学问题的逻辑结构、问题表征方式、科学问题的内在和外在结构。张义生和唐庆民则从思维科学视角分别探讨了问题求解的思维模式和提出问题的基本方法。刘冠军从知识论视角提出科学问题演化的五种基本方式,即连锁式、辐射式、阶梯式、转向式和跃迁式,他还提出科学问题哲学解的新范畴,凸显了科学与哲学的深刻关联,这些都是对科学问题相关规律性的高度概括和总结。陶迎春的博士论文《科学问题研究――从逻辑的观点看》从逻辑学的角度对问题的逻辑要素、逻辑结构进行了细致分析。幸小勤在其博士论文《科学问题生成的哲学研究》里,从发生学的角度探究问题的生成与演进、问题的分析和解决及其问题的评价,揭示了问题的实质并动态地展示出“问题为什么成为问题”以及“问题如何成为问题”的过程。诸如此类的成果还有不少,恕不一一列举。
总体上看,国内对问题学的研究已经在立足国外相关成果的基础上,在不同方向上取得了很多突破,形成了中国问题学研究共同体。当然,这个共同体比较松散,表现为单兵突进,并未形成组织体系,没有专门的刊物,甚至很多哲学杂志也没有相关问题学专栏。从内容上看,大多是零散的专题分析,如果把这些分析联结起来,并不能形成统一的问题学概念体系,也就是说,问题学理论的构建性较弱,对“问题”的基础性概念和命题缺乏系统、科学、规范的论证,远不能与成熟的科学哲学理论相提并论。这种情况在国际学术界同样存在。不过,这也给中国问题学界提供了一个历史性机遇,因为我们与世界处于同一起跑线上,只要高度重视问题学研究,进一步扩大现有成果,加强国际、国内问题学共同体之间的交流,就很有希望在这个领域取得举世瞩目的成就。
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科学实践观及其意义范文5
关键词:生态文明;整体性;差异协同
中图分类号:F270.7 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2010)03-C1177-02
所谓生态文明是指人类为使人与自然和谐相处,自然与社会协调发展,在改造和利用客观规律的同时,不断克服由此产生的对人和社会的负面影响,积极改善和优化人与自然、人与人的关系,建设有序的的生态运行机制和良好的生态环境所取得的物质、精神、制度方面成果的总和,它表征着人与自然相互关系的进步状态。整个物质世界是作为系统而存在的,系统是由两个或两个以上相互联系的要素组成的,按照一定的结构排列的、具有特定功能的有机整体。因此,系统思想不仅是处理一般世界的科学方法,也是我们建设生态文明的科学方法,生态文明建设中的系统方法就是正确处理人类文明各组成部分。实现人与自然和谐可持续发展的指导方法。
一、系统整体性是人类文明系统整体推进的根本指导
人与自然的关系是生态文明的基础,生态文明是人类对工业文明的反思基础上提出的。在人类文明发展进程中,工业文明时代人类依靠自己的智慧不断改造自然取得了前所未有的辉煌成就,人类享受了科技进步、经济发展巨大成果。但与此同时,人们也深切感到
“人类好像在一夜之间突然发现自己正面临着史无前例的大量危机:人口危机、环境危机、粮食危机、能源危机……这场全球性危机程度之深、克服之难。对迄今为止指引人类社会进步的若干基本观念提出了挑战。”物质财富的创造与生态环境危机同时降临到人间,人们尚未来得及充分享受和品味现代化的成果,就频频陷于恶劣环境的困扰与折磨之中。工业文明所宣传的人类中心主义只注重经济的发展,强调物质财富的创造,强调人与自然的区别和对立,把自然看做是人统治、征服、控制、支配等欲望的对象,人类取得的胜利是以对自然的极大破坏为代价的。正如恩格斯所说:“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都报复了我们。每一次胜利,在第一步确实取得了我们所预期的结果,但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响,常常把第一个结果又取消了。”现实表明,在人与自然界的关系中,人类的征服只能导致自然界以无比强大的力量对人类的盲目破坏活动予以反击,使人类吞食自酿的苦果。正是在这样的背景下,自20世纪70年代“人类与环境会议”发表的《人类环境宣言》提出政府环境治理责任以来,“世界环境与发展委员会”又通过了《我们共同的未来》《21世纪议程》等,提出了可持续发展的思想,这标志着生态文明的雏形的逐渐形成。
生态文明是人们思维方式、价值观念的转变,生态文明整体观是矫治人与自然关系的科学思维方法。整体性思想认为,在系统整体和各个要素的相互关系中,整体居于主导地位,系统中的各个要素则居于次要的、服从的地位,其性能和发展必须服从和服务于系统整体统一性的要求。在人类文明系统中,诸要素遵守一定的秩序和规则,具有特定的职能作用,解决生态问题及建设社会主义生态文明,要确立生态文明与诸文明形态之间的关系及在整个社会发展中的地位和作用,按照整体优化原则规定各要素的性能指标,避免由于文明某一环节、要素的过度超前或滞后导致整个系统结构的紊乱无序,最大限度地获得系统要素间的动态平衡。在有机整体的诸文明要素中,物质文明是基础,物质资料的生产是人类最基本和最重要的活动,是人类社会存在与发展的前提。任何社会里一定程度的经济发展都是不可缺少的先决条件,更是社会发展和繁荣的前提条件,只有拥有雄厚强大的经济实力。生态文明与其他文明要素才会全面发展共同进步。精神文明是先导,文化作为软实力构成国家综合国力的重要组成部分。在一国内文化要素发挥着精神动力、智力支持、思想保证的作用,为社会整体发展提供方向指导、精神动力和价值支持,也为建设生态文明提供新的法律制度、消费方式、价值观念和人的素质。政治文明是保障,良好的社会制度和机制提供良好的法治环境,高效廉洁公正的政府本身就是构建和谐社会的必不可少的组织机构内容,科学民主决策程序创造良好的民主参与的氛围,科学实践观为构建和谐社会指明正确的方向等等,这些都是生态文明建设的政治保障。生态文明(狭义)是支撑,强化全民的资源环境危机意识,发展循环经济以提高资源利用效率。发展清洁生产以降低生产过程中的污染成本,提倡绿色消费以减少消费过程对生态的破坏,发展新能源超越原有的资源消费方式,使人类拥有良好的自然生态系统和环境系统,人类才有高度的物质享受、政治享受和精神享受,也才有良好的社会稳定。
作为文明系统的整体。中国的生态文明和世界的生态文明是一个有机的整体。首先,要把中国的生态文明放在世界的大背景下思考,分析中国发展的外部生态环境,捕捉中国经济发展新的增长点。当前,全球资源环境已变成相互依赖、不可分割,环境资源是全人类共同的财富。对生态环境的破坏和保护不仅仅是一国范围内的事情,它会影响到世界环境的整体,追求自身利益不能危害世界完整性的生态系统。对环境破坏的后果如大气中二氧化碳的过度排放引起的全球温室效应,不仅仅危及个别国家的生存,也危及全人类的生存。现在我们面临的生态危机,实质上是全人类可持续生存的危机。中国要大力发展生态产业,发展循环经济、清洁生产和绿色消费,建设生态文明,以局部地区的生态环境的改善为世界整体的生态可持续发展作出贡献。
其次,要把中国生态建设作为一个巨大系统工程有机组成部分来考察。中国的生态发展必须立足于中国特殊的生态环境、人口素质状况、经济文化发展水平和社会政治条件,建设中国特色的生态文明。作为发展中国家,我们的生态文明建设远落后于发达国家。我们不能借口生产力发展水平低,就走西方国家曾经历过的先污染后治理的老路,而应借鉴和吸取发达国家在生态环境建设方面的经验教训,要注重生态保护和可持续发展,最大限度地降低发展的生态代价,正确处理眼前利益与长远利益、优势条件与劣势条件,统筹兼顾,放眼整体,总揽全局,将生态文明建设与小康社会、和谐社会、资源节约型环境友好型社会建设有机结合起来。
二、系统差异协同是生态文明全面协调可持续发展的理论基础
系统辩证法认为,任何系统都是由相互差异的要素所构成的协同体。所谓差异是指系统整体内诸要素、层次、功能在结构和时空上的差别,任何一个系统的发展必须促进其内部差异的增大和扩大化,只有差异。才会产生活力;如果差异过大失去对结构整体的控制,破坏了系统整体的稳定,这就需要系统演化机制协调结构内部
的差异。差异协同律揭示了系统物质世界发展的源泉和动因。
根据系统差异协同性思想,在人与自然生态关系上我们要正确处理好差异竞争与协调和谐的关系。生态文明建设的立足点是建立人与自然协调和谐的关系,其核心是实现人与自然的全面、协调、可持续的发展。
首先,人与自然生态的全面发展。生态文明观认为,人类从属于自然系统,只是其中的一个层次,生态文明只是其间某一个层次上的产物,在这一层次上生态文明是合理的。但相较于物质文明、精神文明、政治文明而言,如果过分强调生态文明,则不一定是合理的。这就要求我们要维持生态文明与其他文明之间恰当比例关系。因为从无限广阔的宇宙空间上来说,生态文明不可能对现有宇宙有整体系统的了解,从无始无终的时间来说,生态文明不可能对宇宙全部历史和未来有透彻了解,再加上宇宙世界是不断变化的,生态文明不可能适应世界的无穷变化。在人与自然的矛盾不是尖锐激烈的时期,生态文明也仅是人类的艨胧意识。只是人类对自然的干预破坏日益增大的情形下,才有生态文明的提出和发展。在中国社会主义初级阶段,发展生产力是中国的中心任务,我们不能因为建设生态文明、保护环境而实行经济的零增长,动摇物质文明基础地位,最终也影响生态文明建设。同样对精神文明和政治文明也一样,这就要求我们全面推进文明建设。
其次,人与自然界的协调和谐的发展。生态文明观认为人类社会与自然界在其演进发展过程中,和谐协调是其主流形态,远远超过斗争冲突,和谐协调是自然一人―社会复合体发展演进的结果。又是促进复合体发展充满生机和活力的主要动因。在自然界,绿色生命的每一个自然生态系统都是最终走向和谐协调占主导地位的顶级群落状态,生态系统有着强大的自组织能力、抗干扰能力、创造能力,形成结构合理、联系密切、运行有序、功能强大的系统,使得自然生态系统趋于动态平衡。在人与自然的关系上,在原始文明(采集与狩猎文明)、农业文明和工业文明的初期,人类对自然界关系更多的是和谐协调,天人合一。在现时期人类处理人与自然其他生命系统之间利益冲突,往往选择了有利于自身而不利于自然其他生命系统生存的方法,这必然造成对其他生命系统的伤害。要恢复人类以前对自然的和谐协调关系,就必须以人与自然的平等关系重新审视相互关系。生态文明的平等观认为,人有改造自然的权利和自由,同样也有保护自然的责任和义务,不能简单地以人的利益为尺度来衡量人与自然的关系,要促进人与自然的协调和谐,通过人的自觉和自律,尊重和维护自然权利,承认自然界的价值和利益,实现人与自然环境的相互依存、相互促进、共存共融。
最后,人与自然界的可持续发展。坚持可持续发展的原则,就是在发展经济的同时,充分考虑环境、资源和生态的可持续能力,保持人与自然的和谐发展,实现自然资源共享永续利用和社会的永续发展。十六大报告指出:“要促进人和自然的和谐,使人们在优美的生态环境中工作和生活。坚持实施可持续发展战略,正确处理经济发展与人口、资源、环境的关系,改善生态环境和美化生活环境,改善公共设施和社会福利设施。努力开创生产发展、生活富裕和生态良好的文明发展道路。”“中国要实施可持续发展战略,就必须进行产业结构调整,围绕循环经济与新能源开发,发展高效利用、循环利用资源的新型企业,发展集约型通过技术创新提高资源的利用效率,走新型工业化道路,扶持高新技术产业和第三产业发展,推进国民经济和社会的信息化,以信息化带动工业化、以工业化促进信息化,保护生物的多样性,发展绿色产业,增加自然资源的储备及其在国民财富中的构成比例,使中国的生产方式、生活方式和社会管理方式日益生态化,从根本上减轻环境污染的压力,解决资源和环境的矛盾问题。
从以上分析可以看出,生态文明是人类文明整体中的有机组成部分,只有物质文明、精神文明、政治文明和生态文明整体发展、协调发展,我们才能解决生态危机、实现人与自然的协调发展。
参考文献:
[1]赵成,科学发展观与生态文明建设――生态文明建设的基本原则、行为规范及其意义[J].科学技术与辩证法,2005,(1).
[2]M,梅萨罗维克,人类处在转折点上[M].刘长毅,等,译,北京:中国和平出版社,1987:36.
[3]马克思恩格斯选集:第3卷[M].北京:人民出版社,1972:517.
科学实践观及其意义范文6
关键词:高中生物课程;“遗传与进化”模块;逻辑体系;小进化
Abstract: The theoretical system of modern genetics is axiom system with scientific truth as the logical starting point. At the same time, the development of genetics provide logical basis for the research of small evolution. The content system of hereditary and evolution module in The Biology Curriculum Standards in General Senior Middle Schools(experimental edition) is constructed according to logical regulations. In the developmental courses of genetics and evolutionism, scientists have used many scientific ways which have very high educational values for scientific realization. Teaching materials could be written in accordance with logical lines or with historical lines of subject development, which has its own significance . And the combination of abstract thinking and thinking in images shows the important values of thinking training in this module.
Key words: biology in senior middle schools; hereditary and evolution module; logical system; small evolution
关于生物课程内容体系的建构,作者曾在《高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析》一文中作过讨论,认为像“遗传与进化”模块的内容,可以按形式逻辑的方法,确定若干科学事实或概念作为逻辑起点,通过演绎推理构建一个公理化的体系。[1]本文拟对此做一具体分析。
一、现代遗传学理论的构建
科学研究首先要通过观察和实验获得感性认识。孟德尔正是通过豌豆杂交实验,获得了大量经验材料。但是,感性材料的获得只是认识的第一步,认识的真正任务在于达到理性认识。这就需要用科学的方法去处理这些材料。如何处理?首先要概括总结出这些经验材料所反映的事物的本质和变化规律。这需要科学抽象。所谓科学抽象,就是人们运用思维能力,透过事物的各种现象,抽取出事物的本质属性及其变化发展规律。科学抽象是一个复杂的思维过程。第一步是以经验材料为基础形成概念,就是从“感性上的具体”上升到“抽象的规定”。所谓“感性上的具体”,就是人们在科学实践中形成的混沌的表象;所谓“抽象的规定”,就是通过一定的方法抽象出事物的本质属性。孟德尔正是从豌豆大量具体的遗传性状(如花的颜色、子叶是否饱满、植株的高矮等)中,抽象出“相对性状”的概念,并进一步把它区分为“显性性状”和“隐性性状”。第二步,是运用概念进行判断和推理,建构规律、原理,就是从“抽象的规定”上升为“思维中的具体”。“思维中的具体”不同于“感性上的具体”,感性材料已不再是各种事实的混沌的总和,而是受一定规律支配的有组织的知识。孟德尔就是依据显性性状和隐性性状等概念,总结出了分离现象和自由组合现象。整个过程从逻辑方法的角度看,是一个归纳推理的过程:前提是若干科学事实,结论是从前提中通过推理得到一般规律。在科学认识活动中,科学抽象与逻辑方法是同一认识过程中的两个侧面。一方面,认识过程是一个不断抽象形成科学概念的过程;另一方面,认识过程是一个运用逻辑方法进行判断和推理的过程。
认识了分离现象和自由组合现象后,孟德尔没有停步,他开始建立遗传因子假说。在科学研究中,当对科学事实的认识达到一定程度后,就必须通过理论思维的能动作用,运用各种理论思维方法进行整理和加工,建立科学假说。这是将研究引向深入的重要环节和一般方法。在孟德尔所处的时代,科学界盛行的理论思维方法是牛顿的方法。牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的第一条科学方法规则,就是简单性原则。[2]对“简单性原则”概念的界定,学术界至今尚无一致意见。牛顿和孟德尔所运用的简单性原则的含义,是事物内部的简单性,即认为在对自然的认识中,最简单的解释总是比较可取的。正如爱因斯坦所说:“我们所谓的简单性,并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小,而是指这种体系所包含的彼此独立的假设或公设最少。”[3]近代科学中,道尔顿首先在19世纪初按照简单性原则,把宏观的、高层次的、凭感官能觉察但认识还不够清楚的化学物质的多样性、复杂性,分解成数量无限多而种类比较少的微观的、低层次的、感官不能直接察觉的物质最小微粒──原子(当时道尔顿的认识),再以原子之间的相互联系和相互作用,来理解、说明、解释化学物质的形态、结构、功能和属性的无限多样性、复杂性,达到对化学物质和化学变化的全面、深刻的认识,从而奠定了现代化学的基础。孟德尔在创建其遗传因子假说的过程中,有否借鉴道尔顿的原子论认识模式,我们不得而知。但他运用简单性原则取得了成功。他建立了遗传因子成对存在的模型并创造了符号体系予以表达,以有限种类基因的无限组合,解释了无限种生命形式的存在。
假说虽然具有一定的事实基础和知识依据,但毕竟不同于科学理论,它带有一定的猜测性和或然性。因此,在建立起假说后,孟德尔又运用演绎推理以测交实验验证其遗传因子假说。演绎推理是进行逻辑证明的一种重要方法,是运用一般原理对具体事物进行推论并作出科学预见和发展科学理论的必要环节。
由此可见,孟德尔工作的开拓性,除了正确选择材料和采用统计方法,更重要的是巧妙地抽象出科学概念,建立假说,创造符号体系予以表达并与有计划的实验相结合。这种方法自伽利略和牛顿以来在物理学中一直被使用,但在当时的生物学中无人知晓。这可能是孟德尔的工作没有被与他同时代的最优秀的生物学家所认同的原因。但正是这种方法的建立使遗传学不断取得进展并成为一门真正的科学。
从逻辑方法来分析,遗传因子假说的逻辑起点是分离现象的自由组合现象,概括得出这两个现象时孟德尔使用的归纳方法是简单枚举法,即根据若干对象都具有某种属性而无一反例,于是推论得出该类对象都具有这种属性的结论。简单枚举归纳法得出的结论带有某种程度的或然性,不能作为科学理论来使用,只能提供尚需进一步加以研究和验证的一种假定。为了从根本上提高结论的可靠性,必须努力发现某种属性与某类对象之间的必然联系。如果能够确定某属性是该类对象所必然具有的,那么其推论就最终成立了。这样,推理方法也就由简单枚举法过渡到科学归纳法了。细胞遗传学和分子遗传学的成果,最终证明了孟德尔假说的正确性,因为它们根据对遗传现象和遗传物质之间必然联系的认识,推定分离规律和自由组合规律具有普遍性。至此,孟德尔假说才被确立为遗传学理论。
其实,经过分子遗传学的建立这一场“科学革命”后,现代遗传学的“范式”与经典遗传学已经完全不同了。现代遗传学的逻辑起点是三个方面的科学事实,一是有性生殖细胞的形成和受精作用(特别是这些过程中染色体的变化);二是DNA是主要的遗传物质,每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的;三是遗传物质对遗传信息的储存、传递和表达(分子遗传学中心法则)。通过对这三方面所发现的科学事实的综合,建构起了现代遗传学理论。而前面所述的遗传学的发生发展过程,已经成为历史。
二、进化理论构建的科学方法
达尔文进化论包括两方面的内容,一是肯定生物是进化的,二是说明生物进化的机理。对于“生物是进化的”这个结论,达尔文在自己的环球考察和前人研究的基础上,收集了大量的材料,主要运用归纳法得出。后来,又有越来越多的发现提供了新的证据。迄今未遇到反例。因此可以说,自1859年达尔文的《物种起源》发表后,进化论取得了胜利。对“生物进化的机理”,达尔文用自然选择理论解释。现在有许多异议,但尚未有一个理论可以取而代之。对此,我们从科学方法的角度做一分析。
自然选择理论的逻辑起点是四个科学事实:过度繁殖、遗传变异、生存斗争和隔离。达尔文以它们为基础,通过与人工选择的类比,依据因果关系而建立起理论体系。在作为逻辑起点的四个科学事实中,过度繁殖和生存斗争,可以通过观察直接证实;对遗传变异,现代科学研究也已充分证明,在各种生物中都发现了大量的突变,遗传多态现象(polymorphism)广泛存在;隔离阻断了基因交流,对于小种群来说,确实能使物种分化,这已成为珍稀动物保护中建立“种群通道”的理论依据。现在的争议在选择理论。达尔文的自然选择理论是通过与“人工选择”的类比而建立的,因此仅仅是一种推断。人工选择是在有限范围内进行的,而且是实验上可控的原理。把这样一种原理扩展成普遍意义上的原理,是否可以?而且到目前为止,人们除了在多倍体植物中发生的一些例子外,在可以观察的范围内从来没有出现过新物种。所以,通过自然选择产生新物种尚缺乏实证。因此,一些人从思维方式和科学方法的角度,对自然选择学说提出了质疑。伴随对生物进化过程中物种演变认识的深入,遗传学家歌德斯密特(R.B.Goldshmidt)在1940年提出了“大进化”和“小进化”的概念。1944年古生物学家辛普森(G.G.Simpson)对此概念又做了修正并给予明确定义,认为小进化(microevolution)考察进化过程中物种内性状维持或变异的规律,大进化(macroevolution)则研究物种规模演变的特征。达尔文和他以后的许多进化论者把生物个体看作是进化的单位,但小进化的研究表明这样的认识是不对的。实际上,进化的单位,对无性生殖的生物是无性繁殖系,对有性繁殖的生物是通过有性生殖联系起来的种群。这样,在遗传学研究成果的直接推动下,达尔文的自然选择学说发生了一次大的改造,主要体现在选择的效果不再是“生”或“死”的问题,而变成了在生物的繁衍过程中,突变基因对种群基因库分布(某突变基因和与它同源的等位野生型基因在种群总基因数中的比例)的影响大小的问题;生物进化的单位不再是生物个体,而是扩展到种群。这是对达尔文进化论的一次重要修正,人们把这次修正后的达尔文进化论称为“现代综合论”(the modern synthesis)。
现代进化理论对小进化的研究,以遗传平衡定律(Hardy-Weinberg定律,1908)为基础,引进适合度(fitness)和选择系数(selective coefficient)的概念后,为自然选择学说提供了可靠的逻辑基础和定量概念,是自然选择学说的重要发展。现在许多生物学家接受选择理论,正是因为遗传学在这个方面的发展。然而,对现代综合论,基于种群遗传学基础之上的小进化模式是否可以解释物种形成和高级分类群起源等大进化现象,多年来一直是进化生物学中争论的一个焦点问题。特别是20世纪70年代以来,古生物学研究证明生物的大进化过程并不总是与环境的变迁相一致。例如,我国云南澄江动物群化石揭示的寒武纪大爆发之类的进化现象(还包括大绝灭现象)告诉我们,进化不是一个连续的过程而表现为阶段性的过程,最初是以迅速形成几种主要类群的方式爆发性地形成类群的阶段,然后是缓慢的物种形成和在每个类群内对不同栖息地逐渐适应的阶段,最后是衰落和绝灭阶段。因此,进化不仅是由环境的变化和生存斗争决定的,它还受生命系统内部因素的制约。特别是大进化,更是如此。
从控制论的角度看,生命系统的稳态是反馈调节的结果。生命系统可能通过负反馈调节而保持稳态,也可能通过正反馈调节打破原有的稳态,从而建立新的稳态或趋于毁灭。因此,选择并非只是自然的选择,生命系统作为自组织系统,对系统的发展也存在一定的自身干预,如作为进化单位的种群内部的性选择对基因频率的影响等。从热力学的角度看,热力学第二定律揭示的孤立系统的熵增加,是一个退化的过程。20世纪中叶诞生的非平衡态热力学,说明生命系统在本质上都是开放系统。它们的结构都是耗散结构,因而可以发生“熵减少”的个体生长发育和系统进化过程,同时其中也可以包含局部的熵增加过程。所以,任何生命系统都在大量偶然的随机因素中发展着,并不只是适应环境的变化。在生物进化的过程中,内因是变化的根据,而外因只是变化的条件。
三、“遗传与进化”模块逻辑体系的构建
(一)模块体系构建的逻辑方法
《标准》对“遗传与进化”模块的知识体系,没有按遗传学和进化论的发展历史线索构建,而以逻辑线索构建,形成一个公理化的体系。公理化体系的特点是先提供不容置疑的科学事实或概念作为逻辑起点,然后主要运用形式逻辑的方法,通过判断、推理、证明来建构,其逻辑形式包括逻辑起点、逻辑中介、逻辑顺序和逻辑终点四个基本环节。
1.逻辑起点。逻辑起点是形成理论的起点,它必须是:①对事物最简单和最一般的本质规定;②能构成所研究对象的基本单位;③包含事物整个发展过程中一切矛盾的“胚芽”。例如,经典遗传学中的“相对性状”“基因”等概念,就是经典遗传学理论的逻辑起点。
2.逻辑中介。逻辑中介是联结起点和终点之间由一系列的概念、模型所组成的中间环节。它具有以下特点:①起沟通和联结的作用,能把逻辑起点和逻辑终点联结起来,构成一环扣一环的逻辑整体;②以事物之间的内在联系为依据,不能任意跳跃。例如,经典遗传学中的表现型、基因型、等位基因等概念和模型,就是经典遗传学理论的逻辑中介。
3.逻辑顺序。逻辑顺序是概念、模型、原理之间前后相继或相互隶属的关系。确定逻辑顺序的方式主要有两种:①从属性的联系方式,如相对性状与显性性状、隐性性状之间,基因型与纯合子、杂合子之间的联系,按照这种方式确定的逻辑顺序主要反映客观事物内部各个组成部分之间的从属关系;②继起式的联系方式,如相对性状与分离现象、自由组合现象、等位基因与基因的分离规律之间的联系,按照这种方式确定的逻辑顺序大体上与客观事物的发展顺序以及人类认识的发展历史相一致。
4.逻辑终点。逻辑终点意味着一个特定范围内的认识上升周期的结束,也是另一个新的认识上升周期的开始。思维从起点到终点的整个上升运动,一方面是对客观事物和实际过程的反映,另一方面又具有其严密的逻辑结构。
(二)模块逻辑体系的构建
1.第一个逻辑起点──“专题1.遗传的细胞基础”
现代遗传学的第一个逻辑起点是有性生殖细胞的形成和受精作用(特别是这些过程中染色体的变化),因此,《标准》安排了“举例说明配子的形成过程”和“举例说明受精过程”这两个知识点,重点在“阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化”。
2.第二个逻辑起点──“专题2.遗传的分子基础”
其中的“总结人类对遗传物质的探索过程”“概述DNA分子结构的主要特点”这两个知识点,说明DNA是主要的遗传物质,每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的。
3.第三个逻辑起点──分子遗传学的中心法则
围绕中心法则,“专题2.遗传的分子基础”安排了“说明基因和遗传信息的关系”“概述DNA分子的复制”“概述遗传信息的转录和翻译”等内容。
4.得出第一个理论──“专题3.遗传的基本规律”
先通过“分析孟德尔遗传实验的科学方法”,然后以上述三个逻辑起点为基础,来“阐明基因的分离规律和自由组合规律”。这里的逻辑证明和“分子与细胞”模块不同,那里是通过“使用显微镜观察多种多样的细胞”等活动来证明没有反例,而这里是通过“专题1.遗传的细胞基础”和“专题2.遗传的分子基础”,来阐明基因的分离规律和自由组合规律的内在必然性。
5.得出第二个理论──“专题4.生物的变异”
以前述三个逻辑起点为基础,再根据遗传的基本规律进行推理,便可“举例说出基因重组及其意义”“举例说明基因突变的特征和原因”“简述染色体结构变异和数目变异”。
6.从遗传学出发讨论进化问题
从遗传学出发来讨论进化机理,主要在小进化的范畴。所以安排了“用数学方法讨论基因频率的变化”的活动建议。然而小进化能否说明大进化,还有许多争议,所以《标准》只是要求通过“搜集生物进化理论发展的资料”活动,“说明现代生物进化理论的主要内容”。
至于对“生物是进化的”这个问题,因已为现代社会普遍接受,初中也已涉及,所以《标准》只在初中的基础上安排了一个知识点:“概述生物进化与生物多样性的形成”。
考虑到遗传学和进化论发展中的科学认识模式和方法所具有的教育价值,《标准》又安排了“总结人类对遗传物质的探索过程”“分析孟德尔遗传实验的科学方法”“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”等内容。
当然,在编写教材时,可以有不同的体系。例如,对遗传学的内容,既可以根据现代遗传学理论体系构建,也可以根据遗传学发展史上的学科思想和方法构建。
四、“遗传与进化”模块的思维方式特点分析
自孟德尔开始,遗传学便使用模型来表征概念及判断和推理的过程。例如,“表现型”就是一种实物模型,相当于生物体某性状的模式标本;减数分裂图解、染色体图解等则属于模拟模型。这些都是物质模型。而DNA分子双螺旋结构模型、蛋白质合成示意图等属于具象模型,“基因型”和杂交过程图解等属于抽象模型,二者都是思想模型。基因型,其实质是“基因组成模型”,它用英文字母来表示生物体中与所研究问题有关的基因组成。杂交过程图解是理想化的过程模型,它按遗传学规律把杂交过程简化,用以反映和解释杂交试验的过程和结果,并通过演绎推理来预测某些杂交试验的结果。
模型属于表象。过去的生物学课程在逻辑实证主义的影响下,往往只重视概念在思维中的作用而忽视对表象的研究。而认知心理学家一般认为,表象是更适合于进行创造性思维的认知成分。众所周知,想象是一种重要的创造性思维形式,而它正是大脑对表象进行分析综合、加工改造,从而形成新的表象的心理过程。因此,在教学改革中许多教师提倡要发挥生物学图解教学的功能,其实质就是运用模型来设计新的知识结构,注意通过对表象的操作、加工而实现的思维活动。例如,在遗传学问题解决中,人们经常使用模型方法。利用模型方法解决问题,需先建立模型,简称生物建模。所谓建模,就是要寻找变量之间的关系,构建模型;然后依据模型进行推导、计算,作出预测。其过程在实质上是一个需要概念思维和表象思维参与的过程。我们以2003年全国高考“理综”卷第26题为例说明。题目是:“小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种;马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可。)”运用模型方法解题程序如下表所示。
我们可以运用认知心理学的双重编码理论对这个思维过程进行分析。该理论认为人的认知结构存在两个系统──言语系统和表象系统,二者之间存在三个重要的联结关系:一是言语刺激与表象刺激之间的表达联结,在上表中,“(1)分析变量”这一步骤建构了这个联结,如“矮秆或高秆”对应“aa或A_”;二是言语系统与表象系统之间的指称联结,上表中的“(2)构建亲本基因组合模型”步骤完成了这个联结,如小麦亲本“矮秆不抗病”对应“aabb”;三是言语系统和表象系统内部的联想联结,这是在“(3)推导杂交过程”和“(4)作出预测”中完成的,这两步既有运用言语的思维,又有运用表象(模型)的思维。根据双重编码理论,第一步骤中的表达意义即言语刺激和表象刺激之间的联结,来自对外在事件、字词或表象的熟悉感,表达意义以经验作为基础;第二步骤中的指称意义指相应的表象表达的激活或相应言语表达的激活,它来自言语系统与表象系统之间的相互激活和相互作用;最后两个步骤中的联想意义是分别在言语系统或表象系统本系统内的一种深层次表达,它依靠本系统内的联想网络结构赋予认知者以意义,这个过程在表象系统和言语系统的共同作用下完成。从整个问题解决过程来看,遗传学建模问题对学生来说有一定难度,其根本原因可能也在这里,它需要言语和表象两个系统共同作用才能完成。
在思维方式中,以科学概念为思维材料而进行的思维是科学抽象思维,以表象为思维材料进行的思维是科学形象思维。上述遗传学问题解决思维过程的特点在于抽象思维与形象思维相结合,这正是“遗传与进化”模块的重要思维训练价值之所在。
参考文献
[1]余自强.高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析[J].课程·教材·教法,2004,24(9):54.