生物中的科學(xué)方法精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇生物中的科學(xué)方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

我在課堂教學(xué)中，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，滲透傳統(tǒng)美德，如，我國從古到今的生物學(xué)成就，《齊民要術(shù)》《本草綱目》、人工合成結(jié)晶牛胰島素、兩系法雜交水稻、轉(zhuǎn)基因山羊、繪制人類基因圖譜等，可以喚起學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷；羊羔跪乳、烏鴉反哺、我們的食物來源、生命的延續(xù)等，使學(xué)生懂得感恩；用名言警句“不違農(nóng)時(shí)，谷不可勝食也；數(shù)罟不入洿池，魚鱉不可勝食也；斧斤以時(shí)入山林，林木不可勝用也”等，讓學(xué)生懂得尊重自然，培養(yǎng)他們的環(huán)保意識。愛國、感恩、誠實(shí)守信、敬畏自然等都是中華傳統(tǒng)美德，蘊(yùn)含著濃烈的科學(xué)意識，是科學(xué)素養(yǎng)的核心內(nèi)容。

用生活實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力

新課程改革倡導(dǎo)對課程資源的開發(fā)，生物科學(xué)和日常生活密切相關(guān)，如能用所學(xué)過的生物知識去探討生活實(shí)際中的現(xiàn)象和問題，對學(xué)生科學(xué)能力的培養(yǎng)定然是有好處的。如，現(xiàn)實(shí)生活中，要保存食物除冷凍冷藏等方法外，我們還可用曬干或腌漬（或糖漬）的方法。讓學(xué)生就此問題進(jìn)行探究，并明白生物學(xué)的相關(guān)原理：微生物在缺水或高濃度溶液中由于失水而死亡。處處留心皆學(xué)問，生活中的許多現(xiàn)象都蘊(yùn)含著一定的生物學(xué)原理，但學(xué)生觀察到這種現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)地引導(dǎo)他們用學(xué)過的相關(guān)知識、方法、技能去探究它，明白其中的道理，這樣不僅使學(xué)生掌握相關(guān)的知識，更培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)能力。

用生產(chǎn)實(shí)例培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法

除日常生活實(shí)際之外，生產(chǎn)中亦有很多運(yùn)用生物學(xué)的知識、技術(shù)和方法解決問題的實(shí)例，新課標(biāo)的教材中也有不少介紹生產(chǎn)流程的實(shí)例，讓學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)例中，要求做的實(shí)驗(yàn)中，感知、領(lǐng)悟、理解和掌握科學(xué)方法，是生物科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分。我們是農(nóng)村學(xué)校，大多數(shù)學(xué)生對果樹栽培比較熟悉，學(xué)生常能見到果農(nóng)摘心，剪枝的做法，但不明白這樣做的道理，但學(xué)習(xí)了必修三植物激素的調(diào)節(jié)后，才明白這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上利用植物頂端優(yōu)勢或解除頂端優(yōu)勢的措施，如科學(xué)利用這一原理，可以提高果品產(chǎn)量和質(zhì)量，但摘心、剪枝必須有科學(xué)的方法和依據(jù)，何枝可剪，何心可摘，只有在生產(chǎn)實(shí)際中，運(yùn)用科學(xué)的方法才是可行的，并不是見枝就剪，見心就摘。如果學(xué)生實(shí)踐了，實(shí)驗(yàn)了，操作了，哪怕是成功抑或失敗，都會明白掌握科學(xué)方法的重要性。

用相關(guān)學(xué)科知識培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)

篇(2)

關(guān)鍵詞:中草藥生物轉(zhuǎn)化工程;微生物工程;酶工程;生物中藥

中圖分類號:R932文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-2197(2009)06-0001-04

隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的逐步推行,中醫(yī)藥發(fā)展正迎來新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。中國科學(xué)院院士王夔在為《中藥成分代謝分析》作序時(shí)指出:“近年來中藥現(xiàn)代化研究基本上是以產(chǎn)品為目標(biāo),以新中藥制劑開發(fā)為目的。開發(fā)有余,而研究不足。實(shí)際上,中藥現(xiàn)代化的根本是中藥學(xué)現(xiàn)代化。中藥產(chǎn)品的現(xiàn)代化可以栽培現(xiàn)代化、質(zhì)檢和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化、工藝現(xiàn)代化等等方面下功夫,執(zhí)行GAP、GLP、GEP、GMP、GCP等標(biāo)準(zhǔn)。但是,即使如此開發(fā)的中成藥仍然在世界藥學(xué)中不能占有舉足輕重的地位;接受這些產(chǎn)品的絕大多數(shù)是華人。我們必須強(qiáng)調(diào)中藥的現(xiàn)代化要以中藥學(xué)現(xiàn)代化為基礎(chǔ);也就是中藥學(xué)要用世界自然科學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)能夠接受的概念和理論來闡述?！盵1]要中醫(yī)藥現(xiàn)代化,首先是中醫(yī)藥理論的現(xiàn)代化,再是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。筆者認(rèn)為,在探索中國古典哲學(xué)、中醫(yī)藥理論、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)方法論、現(xiàn)代人體生命科學(xué)理論等相互結(jié)合的基礎(chǔ)上,推動中醫(yī)理論的科學(xué)化、現(xiàn)代化,并在現(xiàn)代中醫(yī)理論的指導(dǎo)下進(jìn)行中藥現(xiàn)代化研究及其創(chuàng)新的研發(fā)[2]。

在總結(jié)古今傳統(tǒng)中藥和方劑中涉及生物轉(zhuǎn)化原理的基礎(chǔ)上,從中藥成分代謝分析中探析,結(jié)合化學(xué)成分組學(xué)、基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、糖生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、藥物設(shè)計(jì)學(xué)、高通量篩選技術(shù)等現(xiàn)代生命科學(xué)技術(shù),運(yùn)用生物轉(zhuǎn)化技術(shù),尤其是運(yùn)用體外生物轉(zhuǎn)化技術(shù)改善中藥制劑的療效與個(gè)體差異,提出了新的中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)工程――中草藥生物轉(zhuǎn)化工程,以及相應(yīng)的創(chuàng)新中藥――生物中藥。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程是將酶工程、微生物工程、代謝工程、基因工程、糖生物工程、藥物設(shè)計(jì)工程、生物信息學(xué)等現(xiàn)代生物工程技術(shù)合理運(yùn)用到中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中,合理繼承傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論,對中醫(yī)藥進(jìn)行創(chuàng)新與傳承,并開發(fā)出相應(yīng)的生物中藥。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的兩個(gè)主要研究內(nèi)容:微生物轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥、酶法轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥。

1 微生物轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新中藥

1.1 微生物發(fā)酵與傳統(tǒng)中藥

在研究中華醫(yī)藥史中著名中草藥及方劑的過程中發(fā)現(xiàn),利用微生物技術(shù)制備傳統(tǒng)中藥有著悠久的歷史。“酒為百藥之長”,具有通血脈、行藥勢等功效,原始的釀酒技術(shù)產(chǎn)生于4000多年前的夏禹時(shí)代,酒是酵母發(fā)酵的產(chǎn)物,是細(xì)胞內(nèi)酶作用的結(jié)果[3]。約3000年前,利用麥曲含有的淀粉酶將淀粉降解為麥芽糖,制得具有緩中、補(bǔ)虛、生津、潤燥功效的飴糖。在長沙馬王堆漢墓出土的帛書《五十二病方》中記載了用于治病的糞便類中藥,實(shí)際上是宿主與其消化道內(nèi)的厭氧微生物共同代謝與發(fā)酵產(chǎn)生的混合物。公元10世紀(jì)左右,我國有了豆醬制品,及由此工藝衍化制備出的用于解肌發(fā)表和宣郁除煩的淡豆豉,豆醬和淡豆豉均是微生物的發(fā)酵產(chǎn)物。三國時(shí)期的著名醫(yī)學(xué)家華佗創(chuàng)造了制備金汁的秘法,即利用刮青竹筒(天然膜管)從糞窖內(nèi)人源性微生物與自然界微生物混合深層發(fā)酵產(chǎn)物中提取而得[4]。首載于元代《飲膳正要》中的紅曲,為微生物紅曲霉發(fā)酵梗米加工品而產(chǎn)生的發(fā)酵物,具有健脾消食、活血化瘀等功效[5]。我國是最早利用真菌防病治病的國家,早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中,就有靈芝、茯苓、豬苓、雷丸等藥用真菌的記載[6],現(xiàn)仍廣泛應(yīng)用。真菌具有分解纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)、脂類等營養(yǎng)物質(zhì)的強(qiáng)大酶系,對天然培養(yǎng)基有較強(qiáng)的分解利用能力,具有種類多、次生代謝產(chǎn)物多、培養(yǎng)條件簡單等特點(diǎn),成為微生物發(fā)酵炮制或制備傳統(tǒng)中藥的主要功能菌。利用古老中藥中寄生真菌自身發(fā)酵的研究已成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn),如靈芝、冬蟲夏草、云芝、灰樹花、茯苓、麥角菌等都有大量的研究報(bào)道[6]。

微生物發(fā)酵是傳統(tǒng)中藥中的一種重要炮制方法。我國人民將微生物發(fā)酵應(yīng)用于中藥炮制,即將藥材與輔料拌和,在一定溫度和濕度下,通過微生物的生物轉(zhuǎn)化作用達(dá)到提高藥效、改變藥性、降低毒副作用等目的[6]?！吨腥A人民共和國國家藥品標(biāo)準(zhǔn)》中收錄的19種曲藥,如,配方和工藝均絕密的片仔癀、六神曲、建曲、采云曲、霞天曲、黔曲、半夏曲、老范志萬應(yīng)曲、泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固態(tài)發(fā)酵而成的中藥。不同培養(yǎng)基經(jīng)同樣微生物處理后會產(chǎn)生不同的藥性,可利用該特性生產(chǎn)具有不同適應(yīng)證的中藥。例如,發(fā)酵淡豆豉時(shí),以桑葉、青蒿發(fā)酵者,藥性偏于寒涼,多用于風(fēng)熱感冒或熱病胸中煩悶之癥;以麻黃、紫蘇發(fā)酵者,藥性偏于辛溫,多用于風(fēng)寒感冒頭痛之癥[7]。

微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物是傳統(tǒng)中藥方劑配伍中的一類重要中藥。除目前仍在方劑配伍中廣泛使用的曲藥外,糞便類中藥作為微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物也被古今許多醫(yī)家用于傳統(tǒng)方劑配伍中,如《五十二病方》、《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《中華人民共和國藥品標(biāo)準(zhǔn)•中藥成方制劑》等均有記載[8],最為著名的方劑有失笑散、溫病方劑神犀丹及三石湯等。在利用糞便類中藥配伍方劑治病方面,尤其值得一提的是清朝的著名溫病學(xué)家葉天士,他善于運(yùn)用金汁配伍于方劑中治病救人,在黃英志主編的《明清名醫(yī)全書大成•葉天士醫(yī)學(xué)全書》中含“金汁”的臨床處方和方劑近100處之多,其中包括著名的溫病靈丹神犀丹。

1.2 微生物轉(zhuǎn)化中藥成分

微生物轉(zhuǎn)化中藥成分的研究始于20世紀(jì)90年代初,日本的小橋恭一發(fā)現(xiàn)中草藥成分如番瀉苷,可借助腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)化為致瀉有效成分,隨后他的課題組對系列糖苷類化合物如黃芩苷、漢黃芩苷、人參皂苷等進(jìn)行了研究,指出糖苷類化合物為天然前藥[9]?；驹硎抢梦⑸锛?xì)胞產(chǎn)生的一種或多種酶把中藥中的一些化學(xué)成分轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)相關(guān)的更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)物,來完成常規(guī)化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)的生化反應(yīng),其本質(zhì)是利用微生物本身所產(chǎn)生的酶對外源底物進(jìn)行的催化反應(yīng),改變藥物原有性能,產(chǎn)生新的功能作用,或增強(qiáng)原有的功能活性。如口服人參皂苷類成分的腸內(nèi)微生物轉(zhuǎn)化[10]。

將微生物工程技術(shù)應(yīng)用于中藥創(chuàng)新,將是中藥創(chuàng)新研發(fā)中的新熱點(diǎn),其主要特點(diǎn)可概括如下[2]:①藥物的有效組分、活性成分最大限度地得以提取、利用;②藥物進(jìn)入人體后不能直接被利用的有效活性組分,可在體外生物轉(zhuǎn)化而被直接利用,將高極性中藥成分轉(zhuǎn)化為低極性成分,改善了藥物的脂溶性,使其功效迅速發(fā)揮;③可以提高中藥制劑的普適性,腸道微生態(tài)菌群因個(gè)體存在很大的差異性,結(jié)果引起藥物的生物利用和功能作用差異明顯,而通過體外生物轉(zhuǎn)化可避免之,從而提高其普適性;④微生物轉(zhuǎn)化后與原有藥物相比產(chǎn)生了新的活性物質(zhì),從而可能產(chǎn)生新的保健、治療或預(yù)防等功能作用;⑤其具有生產(chǎn)工藝可控、所得產(chǎn)物明確、制劑方便、便于與國際接軌等優(yōu)點(diǎn),因而是實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的有效途徑。

2 酶工程與創(chuàng)新中藥

酶作為生物催化劑,在許多化學(xué)反應(yīng)中具有不可低估的作用,作為生物進(jìn)化的高級形式,與一般的化學(xué)催化劑相比,它可以在非常溫和的條件下高效、專一性地催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物,具有廣闊的應(yīng)用前景。酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的物質(zhì),其化學(xué)本質(zhì)主要為蛋白質(zhì),少數(shù)酶同時(shí)含有少量的糖和脂肪,也有少數(shù)是核酸等其它物質(zhì)。酶大部分位于細(xì)胞內(nèi),部分分泌到體外。新陳代謝是生命活動的最重要特征,一切生命活動都是由代謝的正常運(yùn)轉(zhuǎn)來維持的,而生物體代謝中的各種化學(xué)反應(yīng)都是在酶的作用下進(jìn)行的。酶是促進(jìn)一切代謝反應(yīng)的物質(zhì),沒有酶,代謝就會停止,生命也即停止。酶工程技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分,其特點(diǎn)是利用生物酶、含酶細(xì)胞器或細(xì)胞(微生物、植物、動物)作為生物催化劑來完成某些重要的化學(xué)反應(yīng),應(yīng)用范圍包括醫(yī)藥、食品、化學(xué)工業(yè),診斷分析、檢測分析和生物傳感器等。在中藥創(chuàng)新研發(fā)過程中,酶工程技術(shù)將具有舉足輕重的作用。

2.1 酶的分類與中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型

按照1961年國際生物聯(lián)合會酶學(xué)委員會(Enzyme Commission of International Union Biotechnology)規(guī)定的分類方法,不管酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)如何,僅根據(jù)酶所催化反應(yīng)的類型,將酶分為六大類,即氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、合成酶或連接酶,對應(yīng)為六大中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型。圖1概述了各類酶的特性與中草藥生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型[1,2,11]。

2.2 酶法轉(zhuǎn)化與中藥

近年來,藥代動力學(xué)研究證明,中藥成分中的糖苷類化合物在腸道內(nèi)難以吸收、生物利用度低、腸內(nèi)滯留時(shí)間較長,在人體內(nèi)難以直接發(fā)揮藥效作用,絕大多數(shù)需經(jīng)腸道微生物酶分解為次級苷或苷元,方能發(fā)揮藥效。從糖苷類化合物的結(jié)構(gòu)角度看,含糖基越多,分子極性越高,水溶性就越大,相反水溶性越低,水溶性大的物質(zhì)不易被小腸絨毛吸收,不易穿過腸壁,也就不易進(jìn)入血液而發(fā)揮藥效,只有被腸道內(nèi)微生物酶水解后才能被吸收而發(fā)揮藥效。因此,腸道內(nèi)微生物酶濃度與酶催化活性直接影響著糖苷類化合物的藥效。研究表明,個(gè)體差異性影響腸道內(nèi)微生物酶濃度與催化活性[12,13],患者體溫的升高會影響酶催化活性的發(fā)揮;隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展,濫用抗生素已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p害人腸道內(nèi)的正常菌群,使腸道菌群失去平衡,不能分泌各種正常酶[14]。這些因素嚴(yán)重影響著中藥藥效的發(fā)揮。

如何將中藥材中的糖苷類化合物轉(zhuǎn)化成次級苷或苷元,將成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中的新熱點(diǎn),可通過化學(xué)轉(zhuǎn)化、酶轉(zhuǎn)化、微生物轉(zhuǎn)化等方法實(shí)現(xiàn)之?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化過程中,因強(qiáng)烈的酸堿水解作用而引起苷類物質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)型的改變,導(dǎo)致藥效消失和產(chǎn)物不穩(wěn)定。因此,酶轉(zhuǎn)化與微生物轉(zhuǎn)化將更具潛力,微生物轉(zhuǎn)化的本質(zhì)仍是酶轉(zhuǎn)化,酶轉(zhuǎn)化是中草藥生物轉(zhuǎn)化工程中的重要內(nèi)容。在酶的催化作用下對中藥中的苷類成分進(jìn)行系列結(jié)構(gòu)修飾,引起中藥成分的共價(jià)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,如化學(xué)基團(tuán)的引入或去除、化學(xué)鍵的引入或斷裂等。修飾后,可引起藥理活性的改變,或中藥制劑(尤其是中藥口服液)風(fēng)味的改善等。

有關(guān)酶法轉(zhuǎn)化中藥的研究開展時(shí)間不長,尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段。但是,不少學(xué)者已逐步認(rèn)識到生物轉(zhuǎn)化技術(shù)將是中藥創(chuàng)新研究的重要方法之一。近年來,運(yùn)用現(xiàn)代生物酶工程技術(shù)開展現(xiàn)代中藥研究,在酶法轉(zhuǎn)化中藥研究領(lǐng)域取得了一些成果。如利用自制復(fù)合酶對生曬參95%乙醇提取物、人參莖葉總皂苷、三七總皂苷、三七莖葉總皂苷等系列中藥有效部位進(jìn)行了酶法轉(zhuǎn)化研究[2,15],通過HPLC和LC-MS分析發(fā)現(xiàn)可以明顯改變一些皂苷成分的結(jié)構(gòu),并降低相應(yīng)化合物的極性,增加了有效部位中脂溶性含量;同時(shí),利用這些復(fù)合酶直接酶法轉(zhuǎn)化處理人參、三七、三七莖葉等藥材,結(jié)果表明復(fù)合物酶亦能高效地轉(zhuǎn)化藥材中部分皂苷成分為低極性皂苷。這些低極性皂苷具有抗癌、免疫調(diào)節(jié)、改善微循環(huán)、調(diào)節(jié)消化機(jī)能、安神、抗衰老、抗緊張、預(yù)防消化道潰瘍、提高生命質(zhì)量、增強(qiáng)記憶和學(xué)習(xí)能力等多種生物活性和藥效作用,還具有快速吸收、高生物利用度等特點(diǎn)。用酶法輔助提取清熱中藥黃芩活性成分時(shí),HPLC分析發(fā)現(xiàn)提取物中的黃芩素和漢黃芩素等苷元含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藥典的提取方法,表明酶法輔助提取有助于黃芩苷、漢黃芩苷等轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的苷元[16,17]。

3 生物中藥的發(fā)展方向

上文從微生物工程與中藥、酶工程與中藥等兩方面綜述了中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的核心內(nèi)容;同時(shí),在中藥儲存、炮制、方劑配伍煎制、體內(nèi)代謝等過程中也涉及到生物轉(zhuǎn)化,囿于篇幅,不再詳述。

中草藥生物轉(zhuǎn)化工程融合了傳統(tǒng)中藥制藥工程、傳統(tǒng)發(fā)酵中藥技術(shù)、現(xiàn)代微生物技術(shù)、酶工程技術(shù)、中藥成分的代謝工程等多種工程技術(shù),其在中藥新藥研究開發(fā)方面具有的獨(dú)特優(yōu)勢,可為改善中藥功效、加快中藥制劑的起效速度、提高生物利用度、改善制劑功效的個(gè)體差異性、創(chuàng)制新劑型、創(chuàng)制新藥等方面提供嶄新的技術(shù)手段,有望給中藥新藥研究開發(fā)注入新的活力,并將為中藥創(chuàng)新帶來革命性的變革,具有廣闊的發(fā)展前景,預(yù)計(jì)不久將成為中藥創(chuàng)新研究中的“紅熱點(diǎn)”。中草藥生物轉(zhuǎn)化工程的發(fā)展方向?qū)⒂绊懮镏兴幍奈磥戆l(fā)展前景,今后應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究:①中草藥儲存過程的生物轉(zhuǎn)化及霉變生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;②中草藥炮制過程中的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;③方劑配伍中的生物轉(zhuǎn)化原理及方劑煎制過程的生物轉(zhuǎn)化研究;④加強(qiáng)微生物和酶工程技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用;⑤加強(qiáng)曲劑制備過程中的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;⑥加強(qiáng)糞便類中藥的生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究;⑦加強(qiáng)生物中藥制藥裝備的研究;⑧利用現(xiàn)代分析技術(shù),建立快速而靈敏的分析檢測技術(shù)手段;⑨建立有效而快速的功效篩選模型;⑩加強(qiáng)中藥成分體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化及功效個(gè)體差異性的研究;(11)在生物轉(zhuǎn)化研究過程中如何合理地貫徹中醫(yī)藥理論及現(xiàn)代科學(xué)方法論的指導(dǎo)思想,并吸收利用現(xiàn)代科學(xué)的有益成果。

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Biotransformation Engineering of TCM and the Innovation of TCM

Yu Chunhao, Zhang Haijiang, Zhang Ping

(Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

篇(3)

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，生物現(xiàn)象和生命活動的認(rèn)識都是從實(shí)驗(yàn)中得來的。生物教材中各種各樣的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)拓寬了學(xué)生的視野，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。借助實(shí)驗(yàn)還可以訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)過程方法，培養(yǎng)科學(xué)思維能力，加強(qiáng)科學(xué)態(tài)度價(jià)值觀教育。所以，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高科學(xué)素養(yǎng)是一條重要的途徑。

1.1實(shí)驗(yàn)中能鞏固生物學(xué)知識。

顯而易見，任何一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)都包含一定的生物知識。高中生物中的實(shí)驗(yàn)有直接運(yùn)用所學(xué)知識的，也有通過驗(yàn)證性或探究性實(shí)驗(yàn)來求證獲得新知識的。不論哪一種類型的實(shí)驗(yàn)，都有助于幫助學(xué)生鞏固所學(xué)的知識理論和理解科學(xué)原理。

1.2實(shí)驗(yàn)是掌握科學(xué)方法與技能的重要途徑。

學(xué)生通過親自參與一些簡單的科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)會了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，加強(qiáng)了對多種科學(xué)方法和技能的培養(yǎng)。

1.2．1.實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

生物教材中有很多實(shí)驗(yàn)都是完整的觀察實(shí)例。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會科學(xué)的觀察方法，科學(xué)的觀察方法可以使學(xué)生取得最佳觀察效果，提高觀察能力。如按順序觀察、由整體到局部或由局部到整體觀察、抓住對象的主要特征觀察、邊觀察邊思考、邊觀察邊記錄等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，掌握基本的科學(xué)方法與技能。

1.2．2.實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。

在生物實(shí)驗(yàn)中，操作和觀察還需要用腦積極思維。如觀察時(shí)，教師不能只向?qū)W生提問“看到什么”、“是什么”，“有沒有看到”等問題，還要引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么”。只有借助思維對觀察和操作所獲得的表面現(xiàn)象、感性認(rèn)識進(jìn)行加工，才能上升到理性認(rèn)識，得出科學(xué)結(jié)論。只有真正培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，才能切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1.2．3.實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教學(xué)中，教師要讓學(xué)生從設(shè)計(jì)原理、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果分析等多方面思考，充分調(diào)動學(xué)生的發(fā)散性思維，對各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行再創(chuàng)新，探索出多種實(shí)驗(yàn)途徑。這樣，學(xué)生既主動參與實(shí)驗(yàn)過程，又很好的提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性。

1.3實(shí)驗(yàn)是倡導(dǎo)科學(xué)精神及情感態(tài)度、價(jià)值觀的有效手段。

1.3．1.實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。

無論是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)的完善、結(jié)論的得出、結(jié)論的呈現(xiàn)形式等，都需要大家集思廣益，團(tuán)結(jié)協(xié)作，要求每位同學(xué)積極發(fā)揮自己的作用，從而培養(yǎng)學(xué)生的信息交流能力和集體協(xié)作精神。

1.3．2.實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)持不懈的探索精神。

在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不按照規(guī)范的操作流程操作，不細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象，不具有迎難而上的挑戰(zhàn)精神;或者歪曲實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，輕率得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，實(shí)驗(yàn)都很難獲得成功。所以需要學(xué)生有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、堅(jiān)持不懈的探索精神，實(shí)驗(yàn)才能真正發(fā)揮提高科學(xué)素養(yǎng)的作用。

1.3．3.實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生敬畏自然、尊重生命的人文精神。

學(xué)會與自然和諧相處，保護(hù)生態(tài)，建立正確的生命價(jià)值觀。

1.4實(shí)驗(yàn)?zāi)艽龠M(jìn)對科學(xué)技術(shù)與社會的關(guān)系的理解。

實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生更加全面深刻地理解科學(xué)技術(shù)的價(jià)值，理解科學(xué)技術(shù)發(fā)展對社會的多方面影響，更辯證的看待科學(xué)、技術(shù)和社會之間的關(guān)系。理解生物科學(xué)技術(shù)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)，生物科學(xué)技術(shù)和環(huán)境保護(hù)，生物科學(xué)技術(shù)和改善生活水平，生物科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用與倫理道德、法律規(guī)范等的關(guān)系?？傊飳?shí)驗(yàn)教學(xué)是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵科學(xué)探究精神的最佳平臺，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法論、發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維、提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的途徑

2.1轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法

當(dāng)知識是靠自己的思維得來時(shí)才是自己的知識。因此，生物教學(xué)應(yīng)該是生物活動的教學(xué)而不應(yīng)是生物活動結(jié)果的教學(xué)，重要的不是結(jié)論而是認(rèn)知過程。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是生物教學(xué)最基本的特征之一。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象到某一生物概念、規(guī)律的形成需要一個(gè)過程，在這個(gè)過程中，教師不僅要重視教給學(xué)生如何通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的分析形成概念或規(guī)律，而且還要教給學(xué)生如何進(jìn)一步深入理解概念或規(guī)律形成的思路和方法。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的是“重結(jié)論”，而不是將實(shí)驗(yàn)作為“再發(fā)現(xiàn)”的過程，視為知識的形成過程。因此，應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，建立以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)的生物教學(xué)觀，充分挖掘生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)潛能，為實(shí)施素質(zhì)教育創(chuàng)造條件，營造一個(gè)良好的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。

2.2對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展和延伸，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

生物實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，特別是完善學(xué)生的創(chuàng)造思維方面，具有獨(dú)到的功能。但是在其教學(xué)方法的選擇上，還存在著一些不盡如人意的地方，阻礙著生物實(shí)驗(yàn)在“完善學(xué)生創(chuàng)造思維素質(zhì)”方面重要功能的發(fā)揮。因此，探索中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法與完善學(xué)生創(chuàng)造思維素質(zhì)之間的相互關(guān)系，是一個(gè)重要的研究內(nèi)容。其中延伸和拓展生物實(shí)驗(yàn)是一種重要的嘗試。通過這樣的活動，學(xué)生思維的廣度和深度得到了拓展，探究事物的意識得到增強(qiáng)，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到了提高，同時(shí)學(xué)習(xí)積極性進(jìn)一步高漲。

2.3加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，追求實(shí)驗(yàn)過程探究性

皮亞杰曾說過“:復(fù)制的真理只能算半個(gè)真理。”其活動建構(gòu)論則指出，活動是連接主、客體的橋梁，是認(rèn)知發(fā)展最直接的源泉。學(xué)生自主求知才能最大限度地發(fā)揮其自身能力，發(fā)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)優(yōu)勢。目前，中學(xué)生實(shí)驗(yàn)主要有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)方案及研究步驟都由教師安排決定，有時(shí)甚至連實(shí)驗(yàn)結(jié)果也由教師事先告知，學(xué)生只是機(jī)械地操作，無從感受獲取知識和應(yīng)用知識的快樂。因此，學(xué)科教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)探索性實(shí)驗(yàn)的比例，使學(xué)生在自主探究的實(shí)踐活動中逐步掌握“發(fā)現(xiàn)問題———建立模型———形成假設(shè)———設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)———?dú)w納結(jié)論”的科學(xué)探索方法。而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)踐，是科學(xué)探究的關(guān)鍵。近年來的高考中都增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的考核。教師在教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生了解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一些基本原則，如對照性原則、單因子變量原則、平行重復(fù)原則等。教材上往往針對實(shí)驗(yàn)假設(shè)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，教師可以充分利用這些實(shí)驗(yàn)材料，幫助學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法和基本原則。在此基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生對教材的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)或重新設(shè)計(jì)，并且付諸實(shí)施?？茖W(xué)探究的過程往往也就是不斷完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和不斷克服困難的過程。通過這一能力的培養(yǎng)，使學(xué)生改變“形高實(shí)低”的學(xué)習(xí)狀態(tài)，成為學(xué)習(xí)的主人。在實(shí)驗(yàn)過程中，免不了會遇到一些問題和困難，關(guān)鍵是要幫助學(xué)生克服畏難情緒。

三、結(jié)語

篇(4)

顯微鏡是初中生物中重要的實(shí)驗(yàn)儀器,正確使用顯微鏡并具備實(shí)驗(yàn)操作能力是課程標(biāo)準(zhǔn)提出的目標(biāo),同時(shí)也是做好后續(xù)多個(gè)實(shí)驗(yàn)如觀察草履蟲、觀察植物細(xì)胞、觀察人的口腔上皮細(xì)胞等的基礎(chǔ)。要掌握顯微鏡的正確使用規(guī)程,最簡單有效的方法就是多練習(xí),然而由于顯微鏡屬于較精密貴重的儀器,而且學(xué)校的實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限,所以學(xué)生能夠練習(xí)的機(jī)會并不多,自然對于顯微鏡的操作知識多停留于書面知識上,而真正操作時(shí)卻無從下手。

本節(jié)課是學(xué)生學(xué)習(xí)生物以來進(jìn)行的第一個(gè)分組實(shí)驗(yàn),七年級的學(xué)生活潑好動,對于周圍的新事物總是充滿新鮮感,這給教師在生物實(shí)驗(yàn)室中的教學(xué)帶來了一定的困難,所以在教學(xué)中,注重學(xué)生知識和能力培養(yǎng)的同時(shí),還要對其進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教育和培養(yǎng)。

教學(xué)目標(biāo)

知識與能力目標(biāo):認(rèn)識顯微鏡的結(jié)構(gòu);學(xué)習(xí)顯微鏡的使用方法,掌握使用顯微鏡的基本步驟。

過程與方法目標(biāo):通過應(yīng)用初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)平臺中的虛擬顯微鏡,學(xué)會正確規(guī)范使用顯微鏡的步驟、方法。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo):通過對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),在科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法的熏陶中,樹立初步的科學(xué)意識。

教學(xué)設(shè)計(jì)

本節(jié)課的內(nèi)容有兩個(gè)方面:一是掌握顯微鏡的構(gòu)造,二是掌握顯微鏡的使用方法。其基本思路是:首先播放精美的圖片以及豐富多彩的視頻資料,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。再結(jié)合模式圖對顯微鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解,完成學(xué)生的“識”。然后學(xué)生根據(jù)老師所講的操作方法自行調(diào)節(jié)顯微鏡,做到“用”。最后通過小動畫來鞏固學(xué)生對顯微鏡結(jié)構(gòu)的掌握情況,即“練”。

本節(jié)課在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了以下幾個(gè)特點(diǎn):通過識―用―練,培養(yǎng)了學(xué)生觀察、動手操作、總結(jié)的能力;通過情境的引入,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使其對知識的學(xué)習(xí)在興趣中完成;利用初中生物虛擬實(shí)驗(yàn)平臺,給學(xué)生提供了多次反復(fù)練習(xí)的環(huán)境。

整合點(diǎn)分析

1.創(chuàng)設(shè)情境,引入課題

師:我們已經(jīng)知道,生物體都是由細(xì)胞構(gòu)成的,絕大多數(shù)細(xì)胞非常小,靠肉眼是很難看見或看清的,必須借助顯微鏡才能進(jìn)行觀察。下面讓我們先來觀察一組精美的圖片。

整合點(diǎn):在平臺的編輯模塊中選擇“圖片”,教師可將事先搜集好的精美的圖片插入到平臺中,來營造學(xué)習(xí)情境,引發(fā)學(xué)習(xí)熱情(如圖1)。教師也可將搜集來的關(guān)于顯微鏡的視頻資料插入到平臺中播放給學(xué)生,且可對插入的視頻進(jìn)行時(shí)間控制。

2.實(shí)驗(yàn)器材介紹

師:看過了精美的圖片,相信同學(xué)們已經(jīng)對顯微鏡的作用有了大致的了解,今天我們就來練習(xí)使用顯微鏡,首先來認(rèn)識一下顯微鏡的構(gòu)造及各部分的名稱。

整合點(diǎn):常規(guī)實(shí)驗(yàn)中教師往往結(jié)合實(shí)物進(jìn)行講解,容易導(dǎo)致某些學(xué)生看不清。在平臺的編輯模塊中選擇“儀器”,展開“專業(yè)儀器”,點(diǎn)擊“顯微鏡”,彈出“顯微鏡”的二維圖片?？山Y(jié)合此圖片對顯微鏡的構(gòu)造進(jìn)行講解(如圖2)。

3.實(shí)驗(yàn)過程

師:認(rèn)識了顯微鏡的構(gòu)造以后,我們來學(xué)習(xí)顯微鏡的操作方法。

整合點(diǎn):顯微鏡是較貴重的器材,實(shí)驗(yàn)過程中存在由于學(xué)生操作不當(dāng)而導(dǎo)致物鏡破碎等危險(xiǎn)情況,另外教學(xué)時(shí)間有限,是否每個(gè)學(xué)生都有充足的時(shí)間操作顯微鏡也是一個(gè)困難點(diǎn)。在平臺的同步實(shí)驗(yàn)?zāi)K中選擇“演示實(shí)驗(yàn)”,展開“七年級上冊”,點(diǎn)擊“練習(xí)使用顯微鏡”,彈出“練習(xí)使用顯微鏡”實(shí)驗(yàn)動畫。點(diǎn)擊右下角的“進(jìn)入”圖標(biāo),進(jìn)入到顯微鏡調(diào)節(jié)頁面(如圖3)。學(xué)生在此動畫中可反復(fù)練習(xí)調(diào)試顯微鏡。

4.鞏固練習(xí)

篇(5)

一、創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情境，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教育家夸美紐斯曾說：“應(yīng)該用一切可能的方式把孩子們的求知與求學(xué)的欲望激發(fā)起來?！痹谏锝虒W(xué)過程中，教師要為學(xué)生創(chuàng)造展示自我、表現(xiàn)自我的機(jī)會，以調(diào)動學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的興趣。

例如，在學(xué)習(xí)“體液免疫”一課時(shí)，我們可創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情景，讓學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)，并角色扮演體液免疫的過程。 “教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒和鼓舞”，這正是教學(xué)的本質(zhì)所在。創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)情境能使學(xué)生情緒高漲，主動參與課堂展示，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和合作學(xué)習(xí)能力得到鍛煉，生物課堂實(shí)效也得到很大的提高。

二、創(chuàng)設(shè)故事情境，訓(xùn)練學(xué)生思維習(xí)慣

趣味故事有利于吸引學(xué)生的注意力，刺激學(xué)生的感觀，活躍學(xué)生的思維，突破教學(xué)難點(diǎn)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在生物教學(xué)中，我們可以適當(dāng)?shù)貏?chuàng)設(shè)故事情境，不僅能使學(xué)生在不知不覺中獲得知識，還能訓(xùn)練學(xué)生良好的思維習(xí)慣。

通過故事情境可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練學(xué)生良好的思維習(xí)慣。因此，教師要積極創(chuàng)設(shè)學(xué)生感興趣的趣味故事情境，讓學(xué)生在生動有趣的情境中認(rèn)識和理解生物知識，在輕松活潑的課堂氣氛中達(dá)到預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)效果。

三、創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

生物科學(xué)史蘊(yùn)涵著豐富的科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)精神，以及科學(xué)、技術(shù)、社會三者的密切關(guān)系，是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動教材。我們可以利用與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的生物科學(xué)史創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引導(dǎo)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，并學(xué)習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神。

教學(xué)過程中根據(jù)科學(xué)家研究過程來創(chuàng)設(shè)情境，能幫助學(xué)生深刻記憶和理解知識。例如，學(xué)習(xí)“細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性”時(shí)，就可以創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境，通過展示細(xì)胞學(xué)說創(chuàng)立過程中每個(gè)時(shí)期的經(jīng)典圖片，讓學(xué)生對細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立過程有感性的認(rèn)識。如1665年，英國科學(xué)家胡克使用誕生不久的顯微鏡觀察軟木塞切片，首次發(fā)現(xiàn)蜂窩狀的植物細(xì)胞；1838年，德國植物學(xué)家施萊登提出細(xì)胞是一切植物的基本構(gòu)造，細(xì)胞不僅本身是獨(dú)立的生命，而且是植物體生命的一部分，并維系著整個(gè)植物體的生命；1839年，德國動物學(xué)家施旺受到施萊登的啟發(fā)，結(jié)合自身的動物細(xì)胞研究成果，提出一切動物組織均由細(xì)胞構(gòu)成學(xué)說；1855年，德國病理學(xué)家魏爾消提出“一切細(xì)胞來自細(xì)胞”的著名論斷，完善了細(xì)胞學(xué)說。又如在學(xué)習(xí)“基因的分離定律”時(shí)，可設(shè)置以下情境引領(lǐng)學(xué)生從孟德爾的植物雜交實(shí)驗(yàn)開始：①讓學(xué)生介紹孟德爾的生平及孟德爾所用的實(shí)驗(yàn)材料豌豆的有關(guān)知識；②孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)方法和觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（發(fā)現(xiàn)問題）；③孟德爾對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行的分析（提出假說）；④對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證（驗(yàn)證假說）；⑤歸納總結(jié)出分離定律（總結(jié)規(guī)律）。以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的實(shí)驗(yàn)過程為主線，突出科學(xué)史和科學(xué)研究方法的教育，讓學(xué)生沿著孟德爾的探索過程進(jìn)行思考，從實(shí)驗(yàn)中領(lǐng)悟其蘊(yùn)含的科學(xué)方法。

創(chuàng)設(shè)科學(xué)史情境，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并從中感受科學(xué)探究的方法，從而提升科學(xué)探究能力；有利于培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和不斷追求新知、不懈探求直理、為真理獻(xiàn)身的科學(xué)精神。

四、創(chuàng)設(shè)探究情境，發(fā)展發(fā)生探究能力

課堂教學(xué)應(yīng)以學(xué)生的發(fā)展為主線，以學(xué)生探索性的學(xué)習(xí)為主體。所以，在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)探究性的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生從多種角度、不同方向去思考問題，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)生的探究能力。

筆者認(rèn)為：在生物教學(xué)中教師可把某一部分的內(nèi)容創(chuàng)設(shè)成各種探究課題，讓學(xué)生自主選題，合作探究，最后向全班同學(xué)匯報(bào)學(xué)習(xí)成果。例如，在學(xué)習(xí)“光合作用的探究歷程”時(shí)，可創(chuàng)設(shè)探究情境讓學(xué)生以小組為單位從以下課題中選擇自己要探究的課題：①驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物之一：氧氣；②驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物之一：淀粉；③驗(yàn)證光合作用的條件：光；④驗(yàn)證光合用的場所：葉綠體；⑤驗(yàn)證光合作用的產(chǎn)物中的氧來自水。讓學(xué)生在了解有關(guān)光合作用探究經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，體會科學(xué)探究經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，體會科學(xué)探究的基本方法。在教學(xué)過程中，教師不再是滔滔不絕的演講者，而是參與到學(xué)生之中，幫助、引導(dǎo)甚至參與學(xué)生篩選資料、分析資料，讓學(xué)生在具體的探究情境中積極思考、主動探究。

篇(6)

關(guān)鍵詞：高中物理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)素質(zhì)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）11-0106

一、前言

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)的發(fā)展歷史表明，實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的重要源泉，而且，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)上具有特殊的意義。但是，在人類探究自然規(guī)律的過程中，很長時(shí)間內(nèi)都沒有認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)的精髓所在，是伽利略把科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展到了一個(gè)全新的高度，他把實(shí)驗(yàn)方法與物理規(guī)律的研究結(jié)合起來，使物理學(xué)走上了真正的科學(xué)之路，正如愛因斯坦贊美伽利略時(shí)說的那樣：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所運(yùn)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)在真正開篇?！?/p>

看來，物理實(shí)驗(yàn)并非只是動手的實(shí)踐活動，它同樣需要高超的邏輯思維與豐富的科學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)需要動手操作、整理數(shù)據(jù)，但更需要高級的邏輯推理過程，沒有完美邏輯思維的引導(dǎo)和縝密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是得不出規(guī)律的。例如，在生活中，合力與分力的現(xiàn)象司空見慣，兩個(gè)人抬起桌子和一個(gè)人托起桌子的效果一樣，物理教學(xué)中已把這種現(xiàn)象簡化抽象成實(shí)驗(yàn)，可試想，若無教材明示的已知規(guī)律，僅從簡單的實(shí)驗(yàn)，恐怕沒有人會快速得出力的合成與分解遵守平行四邊形的法則。另外，教師在講課時(shí)，常會這樣說：“奧斯特在一次做實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng);法拉第在做實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)在電源開和關(guān)的瞬間，電流表在動，從而發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。殊不知，這些“偶然”、“無意”其實(shí)是科學(xué)家在付出幾年、幾十年的不斷探索的基礎(chǔ)上才出現(xiàn)的，這些看似簡單的現(xiàn)象，里面卻浸透了發(fā)現(xiàn)者探究歷程的艱辛;是科學(xué)家在思維與實(shí)驗(yàn)上付出了持之以恒的艱苦努力，才凝結(jié)成了高度概括的定理與公式。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，絕不能忘記這些實(shí)驗(yàn)的背景故事，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法對于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是至關(guān)重要的。

在教學(xué)中，我們不可能再現(xiàn)科學(xué)家研究的全過程，卻可以通過實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)規(guī)律呈現(xiàn)的基本過程，由于高中階段的物理知識體系已趨于完整，所以高中物理實(shí)驗(yàn)與初中物理實(shí)驗(yàn)相比，已經(jīng)有了質(zhì)的提高，實(shí)驗(yàn)不再是簡單的激趣，而是有條件地凸顯了物理的思維特質(zhì)，這就為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)提供了極好的平臺。那么，教師應(yīng)如何結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)呢？下面，筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勛约旱目捶ǎ?/p>

二、發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的教育功能

新課改倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，但在探究七要素中，“提出問題”、“進(jìn)行猜想”在教學(xué)中往往被庸俗化，因?yàn)榫徒滩闹械拿總€(gè)實(shí)驗(yàn)而言，都是針對每個(gè)具體課題設(shè)計(jì)的，所要解決的問題一般顯而易見，更無須猜想，提問時(shí)學(xué)生回答的許多“猜想”往往都很牽強(qiáng)。對此，教師應(yīng)在教學(xué)過程中降低一個(gè)層面，對實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)或某一隱含的方法提出問題，這時(shí)進(jìn)行猜想是可行的，這是把學(xué)生的眼光向?qū)嶒?yàn)方法的細(xì)節(jié)處引導(dǎo)。長期堅(jiān)持下來，學(xué)生會真正地領(lǐng)悟物理方法的妙處，變得心靈手巧。

教師在講具體實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，如能進(jìn)行適當(dāng)拓展，則會在提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)上起到事半功倍的功效。例如，在“力和彈力”的教學(xué)中，講到使用彈簧測力計(jì)時(shí)，必然會涉及彈簧測力計(jì)不可超量程使用的規(guī)則，教師可以事先用一根普通的彈簧，拉的超出限度，看其造成的后果，再引導(dǎo)學(xué)生看清彈簧秤的最大量程，這時(shí)講不可量程、超規(guī)格使用等操作規(guī)則，學(xué)生就會很容易接受，并主動進(jìn)行驗(yàn)證。

三、凸顯實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法

物理實(shí)驗(yàn)最重要的就是讓學(xué)生感受過程、體驗(yàn)方法。而且，科學(xué)方法通常隱藏在過程之中。物理教師有責(zé)任將物理方法的巧妙點(diǎn)化給學(xué)生。物理學(xué)研究的對象并非像生物學(xué)中的動物，可以擺到桌上進(jìn)行解剖，反復(fù)觀察、琢磨，它們雖然就在身邊，卻不可拿捉，比如聲音，出你之口，入我之耳，誰能拿出一截“聲”來研究？同樣，“光”、“熱”、“力”、“電”雖都與物質(zhì)有關(guān)，卻都是抓不著、摸不到的“實(shí)物”。然而物理學(xué)都能對其進(jìn)行深入細(xì)致的研究，并摸清它們的運(yùn)動規(guī)律，這其中科學(xué)方法都起著極為重要的作用。這些方法包括：模擬法、累計(jì)法、替代法、外推法等，物理學(xué)家就是通過實(shí)驗(yàn)，利用這些方法發(fā)現(xiàn)規(guī)律的。教師在教學(xué)中，要格外注意關(guān)注這些方法的呈現(xiàn)方式，讓學(xué)生感受并領(lǐng)悟到科學(xué)方法的精妙，從而提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

四、運(yùn)用分組實(shí)驗(yàn)

分組實(shí)驗(yàn)是常規(guī)的教學(xué)形式，分組實(shí)驗(yàn)的目的是讓所有的學(xué)生都能親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。但在目前的教學(xué)中，分組實(shí)驗(yàn)的弊端有四個(gè)：指導(dǎo)過細(xì);分工太嚴(yán);缺乏充分的自由探究時(shí)間;合作有名無實(shí)。這些都會對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)形成障礙，影響學(xué)生的自由發(fā)展。

教師指導(dǎo)過細(xì)會使學(xué)生習(xí)慣于簡單地按要求操作，束縛學(xué)生能力的順暢發(fā)展。分工太細(xì)則不能使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的全過程，不利于學(xué)生物理概念的形成及理解。這些都會導(dǎo)致學(xué)生沒有自由探究的時(shí)間，而自由探究則是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的前提。對此，教師需要積極調(diào)整教學(xué)策略，仔細(xì)體會分組實(shí)驗(yàn)的精髓 。在實(shí)驗(yàn)中，教師應(yīng)按照每個(gè)小組的情況，在小組成員中劃分“實(shí)驗(yàn)探究目的”、“實(shí)驗(yàn)探究猜想”、“實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)”、“實(shí)驗(yàn)探究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”、“實(shí)驗(yàn)論證”以及“實(shí)驗(yàn)結(jié)論”等任務(wù)，并通過親自做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生做到心中有數(shù)。然后，教師通過觀察與提問匯總每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)成果并使其積極展示出來，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

五、開拓廣闊的探究天地

學(xué)生都有探險(xiǎn)獵奇的心性，教師可以借此鼓勵學(xué)生從身邊的事物中發(fā)現(xiàn)新的問題進(jìn)行探究。同時(shí)，要注意的是，教師要充分尊重學(xué)生的興趣，而不是以得出固定結(jié)論為目的。學(xué)生在課外探究活動中，不可能一帆風(fēng)順，教師要適當(dāng)引導(dǎo)，但是，教師也不能包辦代替，要讓學(xué)生經(jīng)受挫折，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，從而獲得成功，這將會增加學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣并得到更多的鍛煉。另外，教師還應(yīng)該鼓勵學(xué)生在課外做與課堂內(nèi)容有關(guān)的小實(shí)驗(yàn)、小制作，這既有利于學(xué)生理解和掌握科學(xué)方法，也可以達(dá)到擴(kuò)展知識面、發(fā)展創(chuàng)造力的目的。因?yàn)樽詈唵蔚膬x器設(shè)備，可以反映最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論，有時(shí)會使人們長久的困惑頃刻間一掃而光，對自然界的認(rèn)識更加清晰。

六、結(jié)束語

篇(7)

關(guān)鍵詞：整體科學(xué)；定性研究法；目的啟發(fā)法；概念創(chuàng)新法

中圖分類號：N03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-1165（2013）01-0084-06

自然科學(xué)可以分還原性科學(xué)和整體性科學(xué)。隨著科學(xué)發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)象不能進(jìn)行還原和分析研究，需要從整體維度上把握?；蛘邔τ谕粋€(gè)研究對象，既需要還原性研究，同時(shí)又需要從整體上研究，二者缺一不可。從整體上進(jìn)行研究的學(xué)科領(lǐng)域可以稱之整體科學(xué)。整體科學(xué)是以獨(dú)特的整體作研究對象，這種研究對象往往具有不可還原的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，或者把整體還原部分將會丟失整體的某些屬性，從而使得還原研究有時(shí)候價(jià)值不大。博物學(xué)、生物學(xué)、中醫(yī)、天文學(xué)、氣象學(xué)這樣一些學(xué)科在很多方面需要從整體上進(jìn)行研究，從而很大程度上屬于整體科學(xué)。

傳統(tǒng)上，科學(xué)哲學(xué)將物理學(xué)作科學(xué)的基本范式，堅(jiān)持認(rèn)可以證實(shí)或者證偽的理論才算科學(xué)?；舅悸肥菑?qiáng)調(diào)還原、分析，將研究對象簡化、純化、理想化、數(shù)學(xué)化，注重規(guī)律的可重復(fù)性和實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法，這種傳統(tǒng)就是還原性科學(xué)。還原性科學(xué)主要是指以分析和還原思路的研究，包括物理、化學(xué)以及分子生物學(xué)等學(xué)科。物理、化學(xué)、分子生物學(xué)主要研究事物要素與要素或者要素與整體之間的關(guān)系，屬于還原性科學(xué)；博物學(xué)、進(jìn)化論和中醫(yī)等學(xué)科主要研究事物整體及其關(guān)系的發(fā)展變化，屬于整體科學(xué)，適用整體科學(xué)方法。整體科學(xué)研究對象具有整體性和復(fù)雜性。“生物學(xué)的現(xiàn)象和過程是復(fù)雜的，對于復(fù)雜系統(tǒng)不能形成嚴(yán)格的定律。生物學(xué)的對象，如物種、基因都是變化的，因而不能形成普遍的概括?！?/p>

一般來說生命系統(tǒng)的整體性和復(fù)雜性程度很高，貝塔朗非的《一般系統(tǒng)論》就是從生命現(xiàn)象的系統(tǒng)性開始研究的。由部分有機(jī)地構(gòu)成整體后，會有新的東西突現(xiàn)出來，整體大于部分之和。

古代科學(xué)傾向于整體科學(xué)，因古代還沒有對事物的基本組成部分進(jìn)行分析研究，還沒有還原、分析的科學(xué)手段。到了近代，實(shí)驗(yàn)等實(shí)證方法則成經(jīng)典物理科學(xué)的主要方法，機(jī)械力學(xué)的研究一般采用簡化、純化和理想化的方法，物質(zhì)結(jié)構(gòu)被還原到分子和原子層次，這時(shí)才有條件研究世界的細(xì)微結(jié)構(gòu)。到了20世紀(jì)，還原方法的局限性逐漸顯現(xiàn)，有些整體性現(xiàn)象的研究很難適用還原、分析性的實(shí)驗(yàn)方法，或者整體現(xiàn)象難于用分析思維進(jìn)行解釋，于是系統(tǒng)論應(yīng)運(yùn)而生。整體科學(xué)提供了與還原思路完全不同的研究視角，補(bǔ)充和矯正了分析和還原研究的不足和片面性。因此從科學(xué)史上看，科學(xué)發(fā)展遵循“整體科學(xué)（古代）――還原性科學(xué)（近代）――還原性科學(xué)+整體科學(xué)（現(xiàn)代）”的路線演進(jìn)，符合辯證法的正反合循環(huán)。

復(fù)雜的整體事物從結(jié)構(gòu)和理論上都不能還原部分，還原性科學(xué)無法解釋整體科學(xué)所描述的復(fù)雜現(xiàn)象。整體性和復(fù)雜性使得整體科學(xué)跟物理和化學(xué)的研究方法根本不同，如進(jìn)化論需要用整體科學(xué)方法進(jìn)行研究，主要方法有定性方法、歷史敘述方法、概念方法、目的啟發(fā)方法等，觀察、比較和分類方法在整體科學(xué)研究中比在還原科學(xué)中占有更重要地位。

一、觀察、比較與分類方法在整體科學(xué)研究中的地位

在整體科學(xué)中，觀察、比較與分類方法是常用的方法，所起的作用很大。“包括中醫(yī)在內(nèi)的中國古代的大量博物學(xué)著作，大量采取了‘類比取象’的認(rèn)知方式。類比方法的本質(zhì)是，在不同事物中發(fā)現(xiàn)、建構(gòu)出相似的成分，以同代異?！诿枋鲱惪茖W(xué)（包括博物學(xué)）中，默會知識、個(gè)人知識是存在的。”

實(shí)驗(yàn)方法在很多科學(xué)問題研究中并不適用或根本無法施展，如在進(jìn)化生物學(xué)中觀察方法已上升到科學(xué)方法的重要地位。觀察不需要改變整體觀察對象，而實(shí)驗(yàn)要改變研究的整體對象，改變對象達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臈l件。實(shí)驗(yàn)的重要特點(diǎn)往往是純化、強(qiáng)化研究對象，采用分析的方法，實(shí)驗(yàn)方法往往造成整體研究對象狀況的改變，而生物體或者生態(tài)系統(tǒng)等是系統(tǒng)整體，常常不容拆解，因此實(shí)驗(yàn)方法往往達(dá)不到所需要的研究效果，某些情況下不適用于整體科學(xué)研究。而觀察和比較是在保留整體研究對象原貌的情況下進(jìn)行的，而不是在孤立情況下進(jìn)行的，比較適于復(fù)雜對象的研究。

觀察是在自然現(xiàn)象自發(fā)發(fā)生的情況下進(jìn)行的。對于天文現(xiàn)象，人不可能改變它，只能用可觀察信息進(jìn)行推斷，并提出假說進(jìn)行辯護(hù)。觀察和實(shí)驗(yàn)都是事物自然性質(zhì)的呈現(xiàn)，在生物學(xué)中由觀察所產(chǎn)生的知識比實(shí)驗(yàn)要多。很多生物學(xué)家就是博物學(xué)家，觀察是獲得經(jīng)驗(yàn)材料的主要手段。

實(shí)驗(yàn)方法要控制、改變研究對象，人設(shè)定研究條件，而整體科學(xué)對象在大多數(shù)情況下是不可以控制、人改變的，人們只能在自然發(fā)生的情況下進(jìn)行研究，如天文、生物、行科學(xué)等的大多數(shù)研究對象，只能用觀察、比較和分類的方法，或者將它們結(jié)合在一起綜合運(yùn)用。

整體科學(xué)中也有規(guī)律，不過整體科學(xué)規(guī)律的陳述往往不是全稱的，不具有普遍意義，而觀察、比較和分類法是獲得整體科學(xué)規(guī)律的主要方法。如果不拆解整體，只有采用保持原型的觀察和比較方法，這兩種方法實(shí)際上是不可以分開的，往往同時(shí)進(jìn)行。比較法包含著類比邏輯，經(jīng)過相同和差異的比較，往往可以得出概括性結(jié)論，也可以使用類比方法進(jìn)行推理，對事物進(jìn)行歸類并使之條理化。

在整體科學(xué)研究中，一方面有整體性研究，如進(jìn)化論和中醫(yī)研究，依賴觀察和比較進(jìn)行研究，對系統(tǒng)整體的描述和解釋不可能還原成物理、化學(xué)科學(xué)的定律；另一方面，實(shí)驗(yàn)方法有時(shí)也還是要使用的，不過其地位不及在物理化學(xué)中重要。還原式的分析研究在分子生物學(xué)中取得了成功，可以有效研究基因組的結(jié)構(gòu)及其表達(dá)等。物理主義者往往重視分析、還原和歸納，他們認(rèn)實(shí)驗(yàn)才是唯一的科學(xué)方法。整體研究方法跟還原分析的研究策略十分的不同。對前者，觀察、比較和定性敘述是主要方法；對后者，實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)是主要方法。只有將兩種研究思路互補(bǔ)利用，才有利于獲得更全面的科學(xué)認(rèn)識。

二、定性研究方法

整體科學(xué)的特點(diǎn)在于按照整體進(jìn)行研究，整體作研究對象都是獨(dú)特的、唯一的，沒有兩個(gè)完全相同的整體事物。僅僅運(yùn)用數(shù)量方法并不能反映整體事物的獨(dú)特性，定性研究只能在一定程度上被采用。在對整體事物的特征和變化進(jìn)行描述時(shí)，對性質(zhì)的表述具有重要作用。數(shù)學(xué)計(jì)算的重要性在生物學(xué)中大大削弱，定性的說明對生物過程和性質(zhì)、狀態(tài)更重要，進(jìn)化生物學(xué)中大多數(shù)現(xiàn)象都是通過定性的推理來解釋。達(dá)爾文的進(jìn)化研究是一種定性研究，并在此基礎(chǔ)上建立概念結(jié)構(gòu)。博物學(xué)是定性的，分類學(xué)與解剖學(xué)也如此。

定性與定量方法在具體運(yùn)用中各有優(yōu)勢，二者是互補(bǔ)的。達(dá)爾文的《物種起源》主要是定性研究，仍然能成改變?nèi)藗兪澜缬^的名著。經(jīng)濟(jì)學(xué)既有定量研究又有定性研究（如《資本論》）。經(jīng)過很多數(shù)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家的運(yùn)算，美國的經(jīng)濟(jì)體系2008年仍然發(fā)生了累及全球的金融風(fēng)暴。數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)家不能通過繁雜的定量計(jì)算來預(yù)測和規(guī)避這場危機(jī)，在危機(jī)發(fā)生后倒是有很多人對馬克思的定性經(jīng)濟(jì)學(xué)著作《資本論》很感興趣。不是數(shù)學(xué)家的計(jì)算不精確，而是整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過程的隨機(jī)性因素太多，如果像數(shù)學(xué)方法那樣模型化，將復(fù)雜事物進(jìn)行簡化、純化和理想化處理，那么繁雜的定量計(jì)算結(jié)論與現(xiàn)實(shí)之間總是會有偏差的，因此在不否認(rèn)數(shù)學(xué)方法作用的同時(shí)，也不能夸大定量計(jì)算的作用。

數(shù)量模型方法也是生物學(xué)研究的重要方法，數(shù)量遺傳學(xué)可以解釋不少現(xiàn)象，但是把基因當(dāng)成計(jì)算的基本單位，顯然是做了過于簡化的處理，并導(dǎo)致部分生物學(xué)家對它的詬病。邁爾認(rèn)基因型具有整體性，基因不是理想的那種成數(shù)量計(jì)算的單位，基因型之間還有很多關(guān)聯(lián)，數(shù)量遺傳學(xué)不過是“豆袋”遺傳學(xué)。有人認(rèn)：“科學(xué)研究中如果僅僅運(yùn)用日常定性的自然語言，就不可能描述現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。數(shù)學(xué)語言把抽象能力和精確性帶給了科學(xué)?！边@種說法對物理學(xué)是正確的，對整體科學(xué)就不一定對。

物理學(xué)的特征是將運(yùn)動、力和質(zhì)量數(shù)量化。數(shù)學(xué)方法是還原性科學(xué)的重要方法，促進(jìn)了近代科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，數(shù)學(xué)使得模糊不清的東西變得清晰和精確起來。對比之下，進(jìn)化論與此不同，它更適用于性質(zhì)描述。生物個(gè)體的特征和差異、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)演變等都是需要定性研究的。人們?nèi)绻堰@些性質(zhì)、特征轉(zhuǎn)換成定量描述，就會失去生物現(xiàn)象的真正意義。如果嘗試將適于定性研究的生物學(xué)現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)語言，定會困難重重，不如定性表達(dá)簡潔、順暢、切合實(shí)際。習(xí)慣于定量研究的科學(xué)家認(rèn)僅僅通過定性表達(dá)的知識是非科學(xué)的，只能起到模糊描述和分類的作用。其實(shí)這是對定性研究方法的偏見。當(dāng)然并不否認(rèn)定量研究在生物學(xué)的很多領(lǐng)域中是重要的，這種重要性并不能排斥其他場合的定性研究。

三、歷史方法

物理學(xué)是較早的帶頭學(xué)科，科學(xué)哲學(xué)早期是在物理學(xué)特別是力學(xué)的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。嚴(yán)格因果決定論是機(jī)械論的理念，預(yù)測和解釋被看成是對稱的。在機(jī)械論流行的時(shí)候，時(shí)間與歷史的維度往往被忽視。而生命起源、太陽系起源、宇宙起源的各種學(xué)說都具有獨(dú)特的歷史性質(zhì)，獨(dú)特性和連續(xù)性是進(jìn)化歷史的突出特征?，F(xiàn)代的進(jìn)化生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及天文學(xué)離不開時(shí)間和歷史的研究。定性方法和歷史方法離不開對性質(zhì)和歷史的敘述，因此進(jìn)行敘述性表達(dá)非常重要。

按柏拉圖的本質(zhì)論思維很難理解過程的獨(dú)特性和連續(xù)性，從而忽視歷史性敘述的重要性，并企圖按定律將之公式化。達(dá)爾文的《物種起源》就是采用歷史敘述的方法完成的，而不是進(jìn)行定量研究。物理科學(xué)和力學(xué)定律對科學(xué)和哲學(xué)思想的影響深遠(yuǎn)，然而并不是一切科學(xué)都像物理學(xué)那樣以數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，在許多人看來進(jìn)化論的科學(xué)依據(jù)并不充分。胚胎學(xué)、古生物學(xué)也是歷史性科學(xué)，生物性狀是由歷史形成的遺傳程序所控制，遺傳程序的演變也是個(gè)歷史性過程。

在整體科學(xué)中，不是由全稱的定律陳述來解釋現(xiàn)象，而是通過歷史性敘述作出解釋。歷史性解釋是整體科學(xué)的基本表述方式。當(dāng)研究生命歷史中的獨(dú)特事件時(shí)，就需要敘述性解釋。敘述性解釋與物理學(xué)中的定律不同，進(jìn)化過程中的某一事件需要作敘述性解釋時(shí)，這一事件就不是某一類中的一個(gè)例子，而是獨(dú)一無二的，它只發(fā)生一次，并按不同方式重復(fù)出現(xiàn)。歷史性敘述之所以具有解釋意義，是因較早的事件往往是其后事件的原因，歷史性敘述的目的之一就是后續(xù)事件尋找原因。

四、概念創(chuàng)新方法

整體科學(xué)的發(fā)展更多地借助于概念創(chuàng)新。整體科學(xué)的研究對象具有特異性和多樣性，整體科學(xué)具有歷史性、獨(dú)特性和復(fù)雜性，它的定律沒有理化科學(xué)那樣重要，然而定性敘述與概念創(chuàng)新卻能起到很好的概括作用。

系統(tǒng)整體層次的概念和理論很難還原到物理、化學(xué)層次的概念和理論，例如自然選擇、性選擇、競爭等概念不能還原到分子層次，因此整體科學(xué)很難在物理、化學(xué)層次上得到準(zhǔn)確有效的描述和解釋，即使描述也是不完整的。一些整體層次的過程不可能只根據(jù)物理定律或化學(xué)反應(yīng)來闡述。用生物學(xué)概念所表述的許多結(jié)構(gòu)和過程在非生物界根本就不存在，因此同一事件在不同層次的概念結(jié)構(gòu)中進(jìn)行表達(dá)可能具有完全不同的意義。

整體科學(xué)只能在整體層次上進(jìn)行概念的構(gòu)建和創(chuàng)新，概念創(chuàng)新在整體科學(xué)的理論發(fā)展中顯得特別重要。整體科學(xué)研究者可以用整體層次的概念來理論化，利用敘述方法進(jìn)行表達(dá)。整體科學(xué)中主要依靠概念創(chuàng)新推進(jìn)科學(xué)的發(fā)展。

整體科學(xué)不僅僅是搜集新事實(shí)，創(chuàng)新性地提出一個(gè)新概念或許比發(fā)現(xiàn)新事實(shí)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。在整體科學(xué)中，大多數(shù)重要進(jìn)展是由引入新概念或改進(jìn)現(xiàn)有概念而取得的，如進(jìn)化生物學(xué)和中醫(yī)科學(xué)都是如此。

在某種程度上，某一整體科學(xué)的突破主要在于科學(xué)概念的提出和突破，如自然選擇等概念的提出使人們對生物進(jìn)化機(jī)制和過程有了新的理解。有時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行理論表達(dá)的詞匯非常貧乏，補(bǔ)充新概念就是豐富學(xué)科內(nèi)容。然而在科學(xué)內(nèi)部引進(jìn)一個(gè)新概念很困難，往往受到舊范式的抵制。概念的重要創(chuàng)新往往導(dǎo)致范式的轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，觀察或者通過實(shí)驗(yàn)獲得新的科學(xué)事實(shí)可以促進(jìn)整體科學(xué)的發(fā)展。沒有新事實(shí)的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)研究就缺少鳥兒飛翔的空氣。提出新概念與發(fā)現(xiàn)新事實(shí)是互補(bǔ)的，二者同等重要。

五、目的啟發(fā)法

按照邏輯實(shí)證主義的傳統(tǒng)，目的性不是一種純粹的因果關(guān)系，目的性與邏輯實(shí)證主義的原則和經(jīng)驗(yàn)陳述之間是矛盾的。盡管目的論符合邏輯，但很難直接用觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)。目的性在現(xiàn)實(shí)世界是確實(shí)存在的，并且追問目的是不可替代的問題研究方式。使用目的論陳述和棄之不用的效果截然不同。目的論語言的使用可以轉(zhuǎn)化成一種方法論。

目的論語言與因果論在本質(zhì)上是不同的，試圖將目的論語言轉(zhuǎn)譯成純粹因果論陳述很難成功，因在轉(zhuǎn)譯中不可避免地要損失目的論語言的一部分關(guān)鍵信息。在整體科學(xué)中的目的論陳述是一種必不可少的科學(xué)語言，目的論陳述具有鮮明的指向特征。生物學(xué)中目的論陳述很常見，如海龜上岸以便排卵，如果換成非目的論的陳述就是：海龜上岸并排卵，這時(shí)就有關(guān)鍵信息遺失了。

追問目的的方法富有啟發(fā)意義，目的啟示法是整體科學(xué)研究的重要方法。目的性不是形而上學(xué)的，而是當(dāng)代科學(xué)的重要內(nèi)容。適應(yīng)與自然選擇是生物獲得目的性的原因，它將結(jié)構(gòu)與功能、目的與現(xiàn)象連接起來。例如，當(dāng)講到生物適應(yīng)環(huán)境可以提高生存的幾率，“適應(yīng)”就是一種目的性概念，具有啟發(fā)作用。適應(yīng)主義者認(rèn)生物的每一種結(jié)構(gòu)必有其存在的理由，探索這種理由就成他們的任務(wù)，這正是在利用目的啟示法。進(jìn)化論是從目前的生物結(jié)構(gòu)與功能的相互演變關(guān)系來進(jìn)行解釋，以現(xiàn)在的現(xiàn)象和理論解釋以前的事件，所以必須采用目的性原因追問的方法。不用這種方法就難以研究這種重要的因果聯(lián)系。“達(dá)爾文進(jìn)化論需要提出什么的問題：通常只有由自然選擇選中的生物性狀才能進(jìn)化演變。這性狀或行程序必須在生物的生存或繁殖成功上發(fā)揮作用。要承認(rèn)這一前提就必須問某個(gè)性狀什么存在，也就是說它在特定生物的生命活動中起什么作用，只有這樣，才能完成動因分析。”

在探索生命奧秘中，目的論研究是十分必要的。例如，研究花朵顏色就要問蟲媒花什么長得如此鮮艷，風(fēng)媒花什么沒有美感。了保持人的血壓平衡，生理上應(yīng)該有什么樣的機(jī)制和化學(xué)反應(yīng)？如果不了解它，我們對花的生長機(jī)制就不可能真正理解?！耙岳硇猿?、駕馭感性，被視理所當(dāng)然。但博物學(xué)提醒人們要重視感性，通常感性并不比理性差?！?/p>