生物理論范文

一、生物學自然主義意識理論提出的背景

在同一性理論之后的功能主義認為，心理狀態，即特定種類的功能狀態，而“功能”即心理狀態與外部行為之間的因果聯系。黑箱功能主義因為把大腦僅僅視為一個能夠做出刺激—反應的黑箱而沒有深入研究大腦的內部結構，使得這一觀點并不深入。而計算機功能主義則利用人工智能等新興學科的成果，通過模擬大腦運行的方式來研究心靈，其主要觀點是:心靈跟大腦的關系就像程序與硬件之間的關系。塞爾對此提出了著名的“中文屋論證”來批判計算機功能主義，他主張大腦天生不是一臺計算機，因為計算機只是根據程序的句法學來操作的，而人的心靈是根據語法學來運行的，計算機只是把計算性質的解釋指派給了大腦而已。此外，還存在同屬于唯物主義，顯得較為另類的版本:消除唯物主義(eliminativematerialism)和異常一元論(anomalousmonism)。正如保爾．丘奇蘭德所說，“純粹的還原論和純粹的取消主義是關于心的問題的各種解決方案的兩個極端”。消除唯物主義主張心理狀態并不存在，人們所具有的信念、欲望等心理狀態都是關于民間心理學(folkpsychology)的理論術語，它所提出的主張和在此基礎上的假設都是錯的，就像科學史上的燃素說一樣，這樣的理論遲早要被科學心理學理論所取代。而在異常一元論看來，在心理－物理之間根本上不存在嚴格的、有決定論性質的因果法則，由此得出了所有心靈事件都是物理事件的結論，從而也消除了心靈。而在心身問題內部，塞爾認為還存在我們繼承的來自笛卡爾傳統術語體系中隱含的四個錯誤假設，這些假設構成了心與物的沖突得不到解決的根源。因此，我們要在物理世界中為心靈定位，就必須對這四個假設進行質疑。所謂心理與物理之間的區別，即認為“心理的”(mental)和“物理的”(physical)包含了各自互不相容的本體論范疇:如果某事物是心理的，那么在這個方面它就不能是物理的;如果某事物是物理的，那么在這個方面它就不能是心理的。也就是說，心理的事物和物理的事物是相互排斥的，正是這個假設使得心物二元對立。一般認為，一種現象如果能夠還原為另一種現象，那么這種還原的概念是清楚明白和無歧義的，即如果能夠把諸A還原為諸B，那么諸A除了是諸B之外什么也不是。而在意識與腦的關系上，如果意識能夠被還原為腦過程，那么意識就不過是腦過程。但是，這種對還原的片面理解往往消除了意識的存在。人們通常把因果關系狹隘地理解為在時間中被編序的、彼此離散事件之間的關系，在這種關系中原因先于結果而產生，而且“因果關系的特殊事例必定例示了一個普遍的因果法則”。然而，照此理解的話，如果腦事件能夠引起心智事件，那么就會產生兩個彼此分離的事件———腦神經過程和意識，而這似乎與人們熟知的常識是不相符的。人們理解的“同一性”含義也像還原概念一樣被認為是當然的，即每一事物與自身的同一似乎是顯而易見的，如晨星與暮星、水與H2O分子的同一性就是透明的。但是，如果心智狀態與腦的神經生理學狀態也以這種方式相同一的話，那么我們就存在兩難境地:要么否認心智與腦神經狀態的同一性，要么否認心靈的存在。

二、生物學自然主義意識理論的主要觀點

生物學自然主義(biologicalnaturalism)的目標是在自然界中為意識找到位置，塞爾認為對意識的定位必須符合“科學的”世界觀，而“物質的原子理論”以及“生物進化論”這兩大目前證據確鑿、不容置疑的理論在很大程度上構建了現代世界觀，我們對此承認而不會懷疑。因此，在對意識進行自然化的理解中，生物自然主義就建立在這兩大理論之上。第一，為了使生物學自然主義能夠被接受，塞爾提醒我們應該忘記心身問題的討論歷史，而關注基本的物理事實。在塞爾看來，心靈的首要的和最根本的特征是意識性，他不僅給這種特征下了一個定義，而且依據生物進化論對意識在自然中是如何產生的作出了解釋:這個詞(意識性)意指那些知覺的或清醒的狀態，它們一般在我們早晨從沉睡中醒來時開始、并在整個一天繼續這種狀態，直到我們再次入睡。心智現象是由腦中的神經生理過程而引起的，并且他們本身就是腦的特征……心智現象和過程如消化、有絲分裂、減數分裂或者酶的分泌一樣，都是我們生物自然歷史中的一部分。。第二，在塞爾看來，意識雖然有其物質性的一面，但同時也蘊含四個高階的重要特征:定性特征、主觀性、統一性和意向性，這使得意識不能在本體論上被還原為低階神經生物學基礎。所謂定性特征(qualitativeness)，即意識都具有“它感覺起來像什么”(what－it－feels－like)的特征，有哲學家用“qualia”(一般翻譯為“感受質”)來表示這種性質，比如說感覺到疼痛和品嘗冰激凌的狀態就有著不同的感受。所謂主觀性(subjectiv-ity)，即意識狀態在必須通過人或者動物的主觀感受到時才存在，在這個意義上，意識具有第一人稱本體論的地位。所謂意識的統一場，即意識能夠把觸覺、視覺等感覺作為單一的、統一的意識場中的一部分而被經驗到，即“規范的、非病因學(non-pathological)種類的意識是通過一個統一的結構而涌向我們的”。所謂意識的意向性(intentional-ity)，即意識能夠關于、指稱客體或者事件的能力。

在塞爾看來，很多有意識的狀態都是有意向性的，然而并非所有的意識都有意向性，也不是所有的意向性都是有意識的。既然意識具有自身的獨特特征，但是意識擁有神經生物學基礎的事實也是不可忽視的，那么，意識的這些獨特特征是如何在物質世界中存在且不與之相矛盾呢?塞爾用生物學自然主義的四個核心論題進行了描述。在他看來，二元論與唯物主義一元論雖然有錯誤，但是同時也含有合理因素，因此，塞爾所采取的策略就是在吸取各自正確方面的同時否定其錯誤方面，從而建構出生物學自然主義意識理論。具體來說，這一理論包含意識的實在性、因果還原性質、系統突現性質和因果效力四個主要論題。意識的實在性，即意識作為實在世界中的真實現象，它有著自身的獨特性質，我們不可以通過消除性還原、本體論還原而表明其不存在或者是別的什么東西，否則就會消除意識。意識的因果還原性質，即意識狀態完全是由腦中較低層次的神經生物學過程引起的，“意識狀態在因果上可以還原為神經生物學進程”。意識的系統突現性質(emergentproperty)，即意識是大腦的宏觀特征，意識狀態是腦系統在腦中的實現，而在微觀層次的單個神經元則不具有意識，通過微觀的神經元組織才使得腦系統的各部分有意識。意識的因果效力，即意識的實在性使得它可以像物理事物一樣作為原因而起作用，例如，我相信天會下雨而使我出門的時候帶上雨傘。對于意識狀態的這種特征，塞爾也稱之為“心理因果性”(MentalCausation)或“意向因果性”(IntentionalCausation)。通過對以上四個論題的闡述，塞爾揭示了意識的實存依據，為意識找到了在自然界中的位置。在塞爾看來，意識具有實在性，表現為在本體論上不能夠被還原為第三人稱現象，它有神經生物學基礎，通過突現的方式產生，而且能夠以因果的方式發生作用。然而，僅僅指出意識是自然的一部分，而沒有從細節上分析上述意識的特征和性質是如何不與物質世界的特征和規律相沖突的，這與唯物主義一元論的某些主張相比沒有什么不同之處。

三、生物學自然主義意識理論解決心身問題的路徑

塞爾把心身問題分為哲學部分和科學部分來加以解決。在他看來，較為容易的哲學部分主要解決意識與其他心理現象的關系、意識與大腦的關系是什么的問題，通過對心身問題背后隱含假設的清理，他把答案歸結為兩大原則“首先，意識甚至所有的心理現象都是在大腦中由較低層面的神經生物學過程引起的;第二，意識與其它心理現象都是大腦較高層次的特征”。而對于較為困難的科學部分，塞爾則認為主要任務就是從細節上解釋意識在大腦中是如何運行的，如果能夠解決這個問題，則將是目前時代最重要的科學發現。因此，總體看來，生物學自然主義解決心身難題的路徑主要有:對傳統概念的重新分析和定義———拒斥概念二元論、對兩種不同形式還原概念的區分;建構意識的因果—層級模型;構建“意識科學”，把意識問題的解決在經驗上訴諸神經生物學。塞爾認為，傳統二元論和唯物論都預設了“概念二元論”(conceptualdualism)。這一理論假定“心理”和“物理”有嚴格的區別:“物理的”意味著“非心理的”，“心理的”意味著“非物理的”，從而導致唯物論與二元論一樣也是不融貫的，“因此唯物論在某個意義上是二元論的最美的花朵”。

由于這種觀點使心、物對立，心身問題難以解決，因此必須拒斥這一理論，把意識看作大腦系統的高階生物特征。塞爾主張，心靈的定性特征、主觀性和具有意向性，與物理性質的:能在空間中定位、在空間中延續、可以通過微觀物理學進行因果解釋，包括作為一個因果封閉系統而發揮作用是相容的，而且意識的這三個特征“在特定的時間段里定位于大腦之中，并可以通過較低層次的進程加以因果解釋，還能夠以因果方式發揮作用”。這必須區分兩種不同形式的還原。第一，區分因果還原(causalreduction)和本體論還原(ontologicalreduction)。因果還原指的是當某事物A的行為在因果上能夠通過事物B的行為來說明，而且除了B具有這種因果能力之外，A并不具有這種能力，那么，就可以說某種A現象就在因果方面被還原成了B種類的現象;本體論還原指的是當某事物A表明只不過就是事物B時，那么某種現象A在本體論上就被還原成了B種類的現象。塞爾認為，對于意識現象而言，我們不可以對之進行本體論還原，因為“擁有意識這個概念的關鍵就在于抓住該現象的第一人稱的主觀性特征，而如果我們通過第三人稱的客觀化話語方式來重新界定意識的話，那么我們就會失去該要點”。因此，我們只能從因果的角度將意識還原為大腦的神經生理活動。第二，區分消除性還原(eliminativereduction)和非消除性還原。消除性還原區分了表象與實在，意在表明被還原的現象根本不存在。而對于非消除式還原來說，其適用的對象不能是已經實存的東西，例如固體性本來就是物體分子行為產生的，人們不可能把這種實存特征消除。在塞爾看來，意識不能作消除性還原，因為對于意識而言，意識在產生它的本體論意義上是實存的，而且在認識論上也是不容懷疑的，不能作“現象—實在”的區分，意識作為一種表象就是實在。心身問題的重要方面就是心身因果作用的問題，塞爾在解決這個問題的過程中同時建立了意識的因果—層級模型。在他看來，世界是由原子等物理粒子構成的事實，使得許多大系統的特征可以依據小系統的行為從因果關系上得到解釋，這種因果解釋有兩種:一是“從左到右”，即從宏觀到宏觀或者從微觀到微觀解釋，也就是用宏觀現象來解釋宏觀現象，或者用微觀現象來解釋微觀現象;二是“從下到上”，即從微觀到宏觀的解釋，也就是用微觀現象來解釋宏觀現象。意識與腦的神經過程之間的關系就符合以上的因果解釋，即在因果上，具有第一人稱本體論的意識可以還原為第三人稱基質(神經生物學基礎)，而不會導致對意識的消除。因為相對于腦神經過程來說，意識是較高層次的特征，屬于宏觀現象，但是由于其物理實現在腦系統之中，使得腦神經過程是較低層次的特征，屬于微觀現象。例如，當某人說“舉起我的胳膊”的時候，通過這一有意識的決定(行動中的意向)導致他的胳膊被舉起(宏觀現象)。

1課程教學改革

1.1厘清學科關系，優化課程教學內容研究生課程教學內容的選擇十分重要，直接關系到研究生的教學質量[4]。在進行藥劑學研究生課程教學時，一定要厘清藥劑學及分支學科的關系，確定各門課程的教學內容，藥劑學專論重在講授具體的藥物制劑制備新劑型、新技術與新方法，體現在“型”（賦劑成型）、“均”（藥物成分分散均勻）、“效”（制劑的療效）三個方面；物理藥劑學重在“理”（藥物制備基本理論，也用物理化學原理闡述制劑制備理論）；而生物藥劑學與藥物動力學重在“評”（制劑生物效應的評價）。這樣厘清三門學科的關系，優化教學內容，組織教學。

1.2改革教學安排，增加實驗教學增加物理藥劑學、生物藥劑學與藥物動力學的教學時數，重視實驗課開設，特別是物理藥劑學實驗的開設既不能重復藥劑學的實驗，又不能重復物理化學的實驗，應開設“內容是藥劑而實驗方法卻是物理化學”的實驗，并且加入一定的以多成分藥物為模型的實驗，如“不同制劑黏度比較、多成分的同步溶出”等實驗。藥劑學專論可結合中西藥、新藥研究內容，重在教授藥劑研究、生產與應用的關鍵共性問題。

1.3改革教學方法，統一教材與大綱改變傳統的“填鴨式”的教學方式，采用啟發式、討論式、案例式、開放式等相結合的頭腦風暴研究生教學法[5]，鼓勵研究生采用懷疑和批判的眼光提出問題，不盲從權威，這種求異思維能擺脫習慣性思維的束縛，產生新奇獨特的創造性設想。除頭腦風暴法外，還可進行雙語教學[6]，提高研究生專業英語的應用能力。鼓勵學生參加研究生創新論壇、學科競賽等，或是采取參觀、講座的形式開拓學生視野，打開思路，從而培養出高素質創新型研究生。對于生物藥劑學與藥物動力學、物理藥劑學兩門課程，全國應統一教材與大綱。

1.4建立多維度考核體系，考查學生的創新素質[7]研究生課程考核中引入“四位一體”的多維度考核體系，課程期終成績由理論課成績、平時小測驗、實驗課成績、軟件操作成績四部分組成，能較完全的體現學生對課程的掌握程度。同時，學生的綜合素質也得以體現，是一套科學、標準、完善的考核體系。

1.5加強師資隊伍建設，確保分支學科高水平教學[4]為確保藥劑學課程教學改革的成功，需特別重視師資隊伍建設。如物理藥劑學是比較缺少師資力量的課程，對任課教師的學術水平要求較高，需保證專職任課教師，可由藥劑學教師兼任，但需進行師資培訓學習。同時，可以采用“走出去”與“請進來”的策略?！白叱鋈ァ保褪沁x送一些年輕教師去國外進修或攻讀博士學位；“請進來”，就是聘請國內外一些名師為講座教授、客座教授，把一些好的經驗、方法帶進來。教師要不斷進取和終生學習，不斷豐富自己，才能向學生傳真道、授新業、解疑惑，培養出創新型人才。

2藥劑學學科課程教育改革對藥劑研究生創新素質的影響

2.1提升藥劑研究生的研究水平課題研究是藥劑學研究生從事的最好創新工作，一個人的創新能力主要是通過課題研究所獲得成果而體現出來的[8]。藥劑學研究生進行課題研究所需的主要背景知識為化學、數學、生物學與藥學知識，其中物理化學是溝通微觀物質基礎（結構特征）與宏觀現象（狀態函數），“靜態”（平衡態）與“動態”（動力學）的橋梁；數學知識是物理化學與生物藥劑學的重要表達工具，生物學知識是生物藥劑學與藥物動力學的重要基礎理論，而生物藥劑學與藥物動力學又是藥物制劑質量優劣的評價方法，藥劑學則是藥物制劑研制、生產與應用的主體戰場，因此對藥劑學及兩門分支學科的課程教學改革可為藥劑學研究生創新素質與思維方法的培養提供所需的主體知識結構，提高學生的研究能力。

1研究空間更廣闊

近年來生命科學的飛速發展過程中最顯著的特點就是其研究空間的擴大化,它不僅在宏觀方面研究各個生物體內的器官以及組織結構聯系;自然界個體與群體、群體之間及其與外在環境間的內在聯系;生態系統及其內部物質循環、能量交換。同時由于生物體存在物質層次性,各個生物大分子中又包含著碳、氫、氧等各種各樣的原子,甚至原子內又存在電子、質子和中子等物質。因此分子生物學研究應運而生,現代生物科學日趨向微觀世界進軍,并出現了一門新的電子生物學學科。由此可知,隨著生物科學理論與其相關實驗的多方面結合,諸多生命物質疑團將在微觀分子研究中得到合理解釋,人類對生命的認識將進一步深化,其控制和改造生物的能力也將顯著提高。

2多學科相互滲透

生物科學的另一個特點在于其與數學、力學、化學、物理學、天文學、地質學以及工程技術等多學科之間的聯系日益密切,彼此之間相互滲透,互為一體,這種滲透與反滲透作用便推動了現代生命科學的重大發展。舉例來說,力學、化學以及物理學對生物科學的滲透作用產生的結果便是在此基礎上形成了一系列有重大影響作用的邊緣學科,例如生物力學、生物化學以及生物物理學,由此開創了現代生命科學的研究新方向。同時生物科學對力學、化學以及物理學的反滲透作用產生的結果便是新形成類似化學仿生學以及物理仿生學等新興學科。隨著信息時代的到來,量子力學、信息論以及控制論等新興學科有了飛速的發展,再其強大的影響力下電子生物學、生物信息論以及生物控制論等邊緣學科也得到了更多學者的關注與研究。現代生命科學與多領域、多學科之間相互滲透的新特點促使人們學習更多的知識來充實自己,不斷汲取多方面知識擴大視野顯得尤為重要,那種只局限于研究自己專業領域的科技人才將逐漸被社會所淘汰,隔行如隔山的狀況將不再適應于社會發展。

3實驗手段更先進

隨著人們探索空間與認識領域的不斷深化,理論研究與實際應用也結合的越來越緊密,實驗手段日趨先進與現代化,這是生物科學現代化發展的又一個重要特點,更是其不斷進步的必要條件與重要標志。換句話說,生命科學只有依賴于實驗技術與手段的不斷更新才能有飛速的突破與長遠的進步,科學實驗的技術水平與方法手段決定著生命科學的發展高度。假如現代生命科學缺乏先進的現代化實驗儀器,那么其發展進程將受到停滯,甚至一事無成。由此看來,不斷汲取新方法,創新新技術,完成生物科學實驗手段的現代化任務顯得尤為重要。在生命科學領域,尤其是應用化學、應用物理學方面的新技術、新方法創新,不僅方便人們從細胞水平上進行生物規律的探究,更有利于推動人們從分子水平上對生命物質的微觀結構以及運動規律研究分析,這不僅是現代自然科學領域對生物的新認識,更是人類社會的歷史性進步。

4結束語

總而言之,現代生命科學在不斷向前發展的過程中會涌現出更多新特點,使之彼此聯系,互為一體,生命科學也將在其中得到更好更快的發展與豐富,從而引發出更多絢麗多彩的新邊緣學科。因此在快速發展的新世紀我們應該全面把握現代生命科學的新特點,了解其發展趨勢,刻苦鉆研,為生命科學的新發展貢獻力量。

第一篇：初中化學課堂趣味化學實驗教學探討

【摘要】在初中化學教學課堂上組織趣味實驗，能夠讓學生們更加喜歡化學教學內容，加強化學知識學習印象，激發學生對于化學知識的熱愛，幫助提升化學成績，提升化學課堂的整體教學水平和教學質量。本文分析了趣味化學實驗的重要作用，重點研究了如何利用趣味化學實驗來提升初中化學課堂教學質量。

【關鍵詞】初中化學課堂；趣味化學實驗；教學策略

跟初中其他科目相比，初中化學教學的操作性比較強，更加注重實驗教學，為了能夠在化學教學中培養初中生具備實踐能力，提升初中生的實際操作能力，需要組織更多的趣味化學實驗，能夠讓學生對于化學教學內容更加容易理解。在教學中教師利用趣味實驗調動起學生們的學習積極性，吸引學生詳細觀察實驗過程和實驗結果，幫助學生加強了化學知識印象，在輕松愉快的氣氛當中鞏固化學知識。

一、趣味化學實驗的重要作用

初中是學生成長發展的重要年齡階段，相比起小學生來說他們對于世界有了更加全面的了解，相比起高中生來說他們擁有更多的新鮮感和好奇心，因此在化學課堂教學中組織進行趣味性教學，能夠充分地調動起學生們的學習積極性，讓學生能夠更加積極的投入到化學學習當中。趣味性教學不僅僅能夠培養學生們的學習興趣，還能夠在一定程度上促進學生的全面發展。初中化學是一門以實驗為基礎的重要學科，化學知識大多數都來自于生活，跟學生們的生活實際事物息息相關，通過學習化學知識，學生能夠通過化學知識來了解日常生活中的現象，同時也能夠利用化學知識解決日常生活中存在的問題。在進行化學教學中組織趣味性實驗，引導學生主動參與到化學實驗當中，能夠促進學生積極探索化學知識，體會到科學研究的艱辛。化學教師在進行教學時可以適當跟生活現象相結合，加強學生的理解和感悟。

二、初中化學課堂趣味化學實驗教學策略

1.強化演示實驗教學

1什么是物理學?

古希臘人把所有對自然界的觀察和思考，籠統地包含在一門學問里，那就是自然哲學.科學分化為天文學、力學、物理學、化學、生物學、地質學等，只是最近幾百年的事.在牛頓的時代里，科學和哲學還沒有完全分家.牛頓劃時代的著作名為“自然哲學的數學原理”，就是一個明證.物理學最直接地關心自然界最基本規律，所以牛頓把當時的物理學叫做自然哲學.17世紀牛頓在伽利略、開普勒工作的基礎上，建立了完整的經典力學理論，這是現代意義下的物理學的開端.從18世紀到19世紀，在大量實驗的基礎上，卡諾、焦耳、開爾文、克勞修斯等建立了宏觀的熱力學理論;克勞修斯、麥克斯韋、玻耳茲曼等建立了說明熱現象的氣體分子動理論;庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等建立了電磁學理論.至此，經典物理學理論體系的大廈巍然聳立.然而，正當大功甫成之際，一系列與經典物理的預言極不相容的實驗事實相繼出現，人們發現大廈的基礎動搖了.

在這些新實驗事實的基礎上，20世紀初，愛因斯坦獨自創立了相對論，先后在普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定愕、玻恩等多人的努力下，創立了量子論和量子力學，奠定了近代物理學的理論基礎.本世紀隨著科學的發展，從物理學中不斷地分化出諸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚態物理、激光物理、電子物理、等離子體物理等名目繁多的新分支，以及從物理學和其它學科的雜交中生長出來的，諸如天體物理、地球物理、化學物理、生物物理等眾多交又學科.什么是物理學?試用一句話來概括，可以說:物理學是探討物質結構和運動基本規律的學科.盡管這個相當廣泛的定義仍難以刻畫出當代物理學極其豐富的內涵，不過有一點是肯定的，即一與其它科學相比，物理學更著重于物質世界普遍而基本的規律的追求.物理學和天文學由來已久的血緣關系，是有目共睹的.當今物理學的研究領域里有兩個尖端，一個是高能或粒子物理，另一個是天體物理.前者在最小的尺度上探索物質更深層次的結構，后者在最大的尺度上追尋宇宙的演化和起源.可是近幾十年的進展表明，這兩個極端竟奇妙地銜接在一起，成為一對密不可分的姊妹學科.物理學和化學從來就是并肩前進的.

如果說物理化學還是它們在較為唯象的層次上的結合，則量子化學已深人到化學現象的微觀機理.物理學和生物學的關系怎么樣?對于如何解釋生命現象的問題，歷史卜有吁兩種極端相反的看法:一是“生機淪”，認為生命現象是由某種“活力”主宰著，水遠不能在物理和化學的基礎上得到解釋;另一是“還原論認為一切生命現象都可歸結(或者說，還原)為物理和化學過程.1824年沃勒成功地在實驗室內用無機物合成了’尿素之后，生機論動搖了.但是、能否用物理學和化學的原理與定律解釋生命呢?回答這個問題為時尚早.不過，生命科學有自己獨特的思維方式和研究手段，積累了大量知識，確立了許多定律，說把生物學“還原”為物理學和化學，是沒有意義的.可是物理學研究的是物質世界普遍而基本的規律，這些規律對有機界和無機界同樣適用.物理學構成所有自然科學的理論基礎，其中包括生物學在內.物理學和生物學相互滲透，前途是不可估量的.近四、五十年在兩學科的交叉點上產生的一系列重大成就，如D、、雙螺旋結構的確定、耗散結構理論的建立等，充分證明了這一點.現在人們常說，21世紀是生命科學的世紀，這話有一定道理.不過，生命科學的長足發展，必定是在與物理學科更加密切的結合中達到的.

2物理學與技術

社會上習慣于把科學和技術聯在一起，統稱“科技”，實際上二者既有密切聯系，又有重要區別.科學解決理論問題，技術解決實際問題.科學要解決的問題，是發現自然界中確鑿的事實和現象之間的關系，并建立理論把這些事實和關系聯系起來;技術的任務則是把科學的成果應用到實際問題中去.科學主要是和未知的領域打交道，其進展，尤其是重大的突破，是難以預料的;技術是在相對成熟的領域內工作，可以作比較準確的規劃.歷史上，物理學和技術的關系有兩種模式.回顧以解決動力機械為主導的第一次工業革命，熱機的發明和使用提供了第一種模式.17世紀末葉發明了巴本鍋和蒸汽泵;18世紀末技術工人瓦特給蒸汽機增添了冷凝器、發明了活塞閥、飛輪、離心節速器等，完善了蒸汽機，使之真正成為動力.其后，蒸汽機被應用于紡織、輪船、火車;那時的熱機效率只有5一8%.1824年工程師卡諾提出他的著名定理，為提高熱機效率提供了理論依據.

到20世紀蒸汽機效率達到15%，內燃機效率達到40%，燃氣渦輪機效率達到50%.19世紀中葉科學家邁耶、亥姆霍茲、焦耳確立了能量守恒定律，物理學家開爾文、克勞修斯建立了熱力學第一、第二定律.這種模式是技術向物理提出了問題，促使物理發展了理論，反過來提高了技術，即技術~物理~技術.電氣化的進程提供了第二朽模式.從1785年建立庫侖定律，中間經過伏打、奧斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第發現電磁感應定律，基本上是物理上的探索，沒有應用的研究.此后半個多世紀，各種交、直流發電機、電動機和電報機的研究應運而生，蓬勃地發展起來.有了1862年麥克斯韋電磁理淪的建立和1888年赫茲的電磁波實驗，才導致了馬可尼和波波夫無線電的發明.當然，電氣化反過來大大促進了物理學的發展.這種模式是物理~技術~物理.本世紀以來，在物理和技術的關系中，上述兩種模式并存，相互交叉.但幾乎所有重大的新技術領域(如電子學、原子能、激光和信息技術)的創立，事前都在物理學中經過了長期的醞釀，在理論和實驗上積累了大量知識，才突然迸發出來的.沒有1909年盧瑟福的。

粒子散射實驗，就不可能有40年代以后核能的利用;只有1917年愛因斯坦提出受激發射理論，才可能有1960年第一臺激光器的誕生.當今對科學、技術，乃至社會生活各個方面都產生了巨大沖擊的高技術，莫過于電子計算機，由之而引發的信息革命被譽為第二次工業革命.整個信息技術的發生、發展，其硬件部分都是以物理學的成果為基礎的.大學都知道，1947年貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克萊發明了晶體管，標志著信息時代的開始，1962年發明了集成電路.70年代后期出現了大規模集成電路.殊不知，在此之前至少還有20年的“史前期”，在物理學中為孕育它的誕生作了大量的理淪和實驗_L的準備:1925一1926年建立了量子力學;1926年建立了費米一狄拉克統計法，得知固體中電子服從泡利不相容原理;1927年建立了布洛赫波的理論，得知在理想晶格中電子不發生散射;1928年索末菲提出能帶的猜想;1929年派爾斯提出禁帶、空穴的概念，解釋了正霍耳系數的存在;同年貝特提出了費米面的概念，直至1957年才由皮帕得測量了第一個費米面，爾后劍橋學派編制了費米面一覽表.總之，當前的第二次工業革命主要是按物理一，技術，物理的模式進行的.

一、醫學化學課程在泰山醫學院的現狀

學?，F在已發展為多學科的醫學院校，雖然醫學化學是普通基礎課，但醫學和理工等專業差別大、跨度大，專業人才培養要求也不同，應該進行相應的改革。目前，我校在醫學和理工類等專業都采用醫學化學同一本教材，在應用物理學、醫學影像學、生物工程等專業開設了醫學化學課程，學時在30~80學時不等，占3~4學分，理論和實驗課的比例約為3∶1，課程基本都在大學一年級進行。從歷年學生學習的情況看，生物類專業大部分學生能認真對待學習，但不知怎樣去學；非生物類專業部分學生認為醫學化學對自己的專業沒什么用處；更有一些學生僅僅是應付學習，能通過考試拿到學分就行。近年來，隨高校規模和新上專業的增加，怎樣培養適應社會發展需要的人才，怎樣讓學生成材，也是各專業教師應有的責任和使命。筆者近年來在理工類專業的醫學化學教學中進行了一些教學內容的改革探索，取得了積極的效果。

二、醫學化學課程應包含的主要內容

近年來，隨著各新興交叉學科發展的需要，新的分支學科正不斷涌現，化學各分支學科的研究內容也在不斷擴充。如何在醫學化學教學中，做到從化學學科內在知識結構的要求出發，將化學學科系統而又不失重點地傳授給理工類專業的學生，確實是一個值得重視的首要問題。在幾代化學教育家和廣大教師多年的教學實踐中，在各綜合性大學目前的化學教學中，教師普遍認為，將化學學科以理論化學（結構化學與物理化學）、化合物的合成制備與性質（無機與有機化學）及化合物的測量與表征（分析化學）為主要線索來介紹化學知識是符合目前科技發展和經濟發展的趨勢和要求的。因此，大學醫學化學的教學也應遵循這樣的原則，也就是以化學原理、制備與性質、測量與表征為醫學化學教學的主要內容。

三、醫學化學的教學如何適應理工類等相關專業

醫學化學在我校授課的專業主要有應用物理學、醫學影像學、生物工程等專業。這些專業的醫學化學教學與一般大學理工科的化學教學，無論內容和難度及要求都是不同的。如何做到既能系統地將化學學科的基礎知識介紹給學生，又能考慮到各專業學生的培養目標和特殊要求，這應是大學醫學化學教學的基本思路。不同專業人才培養要求不同，教學內容應因專業不同而在難度和重點方面有所不同。如結構化學、化學熱力學和化學動力學是物理化學的主要內容，也是化學學科的理論基礎和知識框架。過去在原先醫學化學的教學中，一直都屬于略講或不講的部分。也正是由于這種狀態，使上述專業的學生對化學不感興趣，實際上起了削弱化學學科重要性的作用。

1.應用物理學（醫學物理學方向）學為主的應用型人才，對于該專業的醫學化學理論教學內容，應遵循理論夠用，應用為主的原則。在參照教學大綱的前提下，在《氧化還原反應與電極電勢》一章增加了化學傳感器的內容，這在醫學診斷和環境檢測中都有重要的應用；在《滴定分析法》一章中，增加部分儀器分析的內容，這部分內容涉及儀器的正常使用維護，是物理學的主要應用，對保證儀器靈敏度、準確度、選擇性等指標非常重要，例如電化學分析與光譜分析中如何降低信噪比等等。《有機化學的對映異構》一章涉及物理學光學的應用，要重點講解，其它內容一般了解即可。以下是本專業修訂后的醫學化學理論授課內容

2.醫學影像學專業醫學影像學專業是以培養面向醫學理論與應用并重的理、工、醫多學科結合的專業人才為目標，除了按醫學化學的教學要求教學外，還涉及較多的物理學的理論知識，實際應用中又要使用各種現代先進診斷儀器。因此在教學中，第一要突出物理化學中動力學的內容。因影像專業要接觸放射性同位素，要熟悉其物理化學變化規律。第二，無機化學教學內容中要突出配合物的內容，因涉及腫瘤病人的化療使用的配合物類藥物，如順鉑和卡鉑類化療藥物。第三，影像診斷經常使用的造影劑大多是有機化合物，所以有機化學的內容重點應講基本有機物的性質，主要是藥物性和毒性方面的知識。第四，要增加分析化學的儀器分析內容。因為醫學影像專業是以診斷為主的專業，常用磁共振、CT等大型先進儀器，因此學生應對現代分析手段有所了解﹑熟悉，才能更好地掌握儀器的正常使用和維護。以下是本專業修訂后的醫學化學理論授課內容，

摘要:高中生物課程不僅讓我們高中生了解了微觀生命體征和構造，更加強了對宏觀生態系統健康重要性的認識。本文主要從環保內容在高中生物中的體現和如何在高中生物學習中發展環保思維兩個方面進行寫作。

關鍵詞:高中生物學習;環保思維

人類物質生活提升的同時給自然環境造成了非常嚴重的破壞，如今各種地質災害和極端天氣頻發，過度的開采導致地震頻發，霧霾天氣對人類的健康產生了嚴重的影響，這種種現象都在告訴人們保護環境的重要性。高中生物課程不僅讓我們高中生了解了微觀生命體征和構造，更加強了對宏觀生態系統健康重要性的認識。學生高中生物可以促進我們環保意識的形成，養成綠色環保的良好生活習慣，可以影響身邊人的環保意識，產生良好的社會效應，有助于推動環保理念深入人心，為可持續發展作貢獻。

一、高中生物中的環保內容

高中生物一門復雜系統的課程，從微觀生物到宏觀生態系統。在講到地球生物圈時提到每個物種對維持生態平衡都具有重要意義。生物課標中也細致地為我們講解了生物圈物質循環和能量流動的過程，讓我們認識到了生態系統的自然規律。同時提到了碳循環在自然生態系統中的重要影響。教材中《人與生物圈》這一章，首先對生物圈進行了全方位定義，從中得知花草樹木和其他綠色植物在自然生態系統維持平衡的重要意義。而現在人們非常重視的環境污染問題:比如冰川融化、全球變暖、酸雨形成、臭氧層破壞、土地沙漠和霧霾等嚴重環境問題均是有生物圈被破壞引起的。由此可見，人類要長期可持續發展，必須要維護生物圈平衡。

二、環保思維滲透到學習中

第一，強化理論學習。理論對實踐有指導作用，強化高中生物理論學習有助于我們高中生樹立正確的生物觀和生態環保意識，正確認識人與自然的關系，明確人在生物圈中的作用。高中生物的學習，讓我們知道了生活中一些環境污染造成的原因，比如通過高中生物《人與生物圈》知識的學習，我們知道造成酸雨主要原因是大氣中二氧化硫的含量過高，而人類工業化建設中大量使用化石燃料是二氧化硫的主要來源。因此為了保護環境，降低環境污染，人類要進行技術創新，控制二氧化硫的排放。書中的資料顯示河流和湖泊等水資源污染也是日益嚴重，這主要是人類工業廢水未經處理隨意排放。上述問題都可以從人的環保意識與工業生產技術兩個方面解決。高中生物的理論知識可以提高環保意識，也是工業技術革新的必要性的體現，所以加強理論學習有助于促進環保事業的發展。第二，樹立環保理念。高中生對于生物的學習可以明確人和自然相互統一的關系，人與自然息息相關，為了實現人類社會的可持續發展，人類必須在發展過程中尊重自然。通過目前人類發展的進程表明，人類對自然的破壞受遭受到大自然的懲罰。這些例子隨處可見，人類飲用水受到工業廢水的污染，造成疾病;山區泥石流給人們的生命和財產安全帶來了巨大的威脅，霧霾影響人們的健康;沒有考慮到生態平衡就隨便引進物種，亞洲鯉破壞了美國的生態平衡，小龍蝦已經在亞洲泛濫。這些災害的發生都是由于人們肆無忌憚的開發自然，任意破壞自然缺乏生態環境保護意識所引起的。所以高中生不但要加強生物理論知識的學習，還要通過學習理論知識樹立環保理念，提升環保意識。

三、在生活中落實環保思維

河北工業大學是一所以工為主、多學科協調發展的國家“211工程”建設的重點大學,河北工業大學物理實驗中心(以下簡稱為“中心”)是國家級物理實驗教學示范中心.多年來中心致力于體制改革、團隊發展、課程建設和教學科研工作,取得了豐碩的成果.但是,在教育教學改革實踐中也遇到了很多問題,比如課程體系老化、學生預習環節失控、實驗考試難以進行、部分優秀學生的能力得不到拓展以及不能實現產學研轉化等.針對這些問題,中心在學校和學院的領導和支持下,經過幾年的努力,逐步建立起了以學生為主體、以多層次物理實驗課程體系為核心、以虛擬仿真實驗教學平臺為支柱、以學生競賽和“大學生創新創業訓練計劃項目”為拓展,面向學生自主學習的物理實驗教學體系.

1多層次的物理實驗課程體系

中心逐步建立起了多層次的物理實驗課程體系(見圖1).以主干課程和專業課程為核心,其他課程作為核心課程的擴展,以校管選修課的形式面向全校各年級各專業開放.這些課程成為物理實驗基礎課程的有益補充和物理實驗創新教育的平臺[6G7].以校管選修課的形式而不是學生課外活動的形式拓展物理實驗課程體系有以下優點:(1)學生可以通過修學選修課,尤其是創新類選修課獲得相應的學分;(2)在該課程體系下,學生的上課時間、課時和實驗儀器可以得到保證;(3)原則上學生可以根據興趣自主選擇感興趣的課程;(4)上選修課的教師可以獲得教學工作量;(5)教師可以對教學的各個環節實施有效的掌控,保證教學質量.

2虛擬仿真實驗教學平臺的建設

根據新課程體系中教學資源合理配置的需要及實驗教學過程中預習、考試等環節缺失的問題,中心結合自身特色和實驗教學未來發展的趨勢,借助安徽省科大奧銳科技有限公司雄厚的技術研發實力和良好的產學研合作平臺,以大學物理實驗為核心,利用虛擬現實、人機交互等信息化技術,秉承“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則,構建了大學物理虛擬仿真實驗教學的軟、硬件平臺,實現了在實驗預習、開放教學、復習、考核環節中真實實驗不具備或難以完成的教學功能.

2．1硬件平臺硬件平臺包括以下3個方面:(1)中心服務器組,由2臺IBM專業服務器及相關配套設備組成;(2)全校園無線網絡覆蓋,提供免費上網環境;(3)學校公用的大型機房,為沒有網絡終端的學生提供上機條件,為物理實驗上機考試提供考場.

2．2軟件平臺軟件平臺以基于組件的物理仿真實驗系統為核心,通過與其他系統互聯協作,形成服務全校師生、服務社會的開放共享虛擬仿真實驗教學平臺。(1)大學物理虛擬仿真實驗中心門戶網站系統.中心信息展示的窗口和交互、管理的平臺.網站有強大的內容管理能力,便于查詢檢索,以實現協作和共享,網站有保證數據機密性和完整性的安全機制.隨著實驗室信息化建設的迅猛發展,該網站已成為全面展示實驗教學示范中心工作及特色的平臺,是實現實驗室與實驗教學智能化管理及其他系統相互銜接的重要手段.(2)教學管理及選排課系統(開放的實驗教學平臺).為培養學生的自主學習能力,必須營造學生自主學習的開放實驗教學平臺.實驗教學的開放性,是指實驗的內容、時間和空間對學生開放.要實現實驗教學的開放性.首先要從教學組織模式的角度,提供學生自主學習的機會和條件[8].該系統實現了實驗教學排課、學生自主選課、成績管理等功能,豐富了教學輔助手段,細化了各項管理,進一步提高了實驗教學的開放性和交互性,進一步體現以學生為主體、教師為主導的實驗教學模式.同時,該系統也是其他系統數據互聯的基礎平臺.(3)基于組件的物理仿真實驗系統.通過計算機把實驗設備、教學內容、教師指導(包括文本、視頻和音頻)和學生的操作有機地融合為一體,形成一部活的、可操作的物理實驗教科書.仿真實驗儀器的關鍵部位可拆解,在調整中可以實時觀察儀器各種指標和內部結構動作變化(見圖3).通過仿真實驗,學生對實驗的物理思想和方法、儀器的結構及原理的理解,可以達到真實實驗都難以實現的效果.系統有很強的統計分析功能,能夠分析學生使用仿真實驗的時間、次數、錯誤等.虛擬仿真實驗結果體現不同實驗操作導致的實驗誤差,實驗真實度高.該系統提供統一的數據接口,與預習系統、考試系統互聯,為仿真實驗預習和考試提供虛擬實驗資源,實驗項目覆蓋力、熱、光、電和近代物理實驗,共計30套(見表1).另外還有3套特色大型儀器的仿真實驗資源和一個可以獨立運行的Online版的虛擬仿真實驗系統。(4)物理實驗預習與自動評判系統.該系統在“基于組件的虛擬仿真實驗系統”的基礎上,建立與理論考試相結合的在線實驗預習環境,從根本上解決了實驗儀器狀況及師資力量不足的問題,為開展面向大面積學生的大學物理實驗課程預習及考核提供了可實際操作的平臺.在預習考核內容方面,該系統有理論知識點(通過單選題、多選題、填空題、判斷題)和動手操作(通過仿真實驗操作)2個方面的預習,并且針對每一個實驗項目設有實驗原理、實驗簡介、儀器介紹和整個實驗操作過程的錄像等輔導資源.達到了理論和實際操作2個方面的同時預習.使用該系統,教師可以便捷地錄入和編輯預習題庫,系統隨機生成預習試卷,并可以對學生的預習答題和操作情況做出自動評判.一方面,學生做完預習就可以看到自己的預習成績,可以隨時了解自己的預習成果,使學生能不斷加深預習,提高預習的效果;另一方面,教師可在課前掌握學生預習效果,為課堂講解的側重點提供依據.(5)物理實驗考試與自動判卷系統.該系統以“基于組件的虛擬仿真實驗系統”為基礎,針對大面積實驗教學中實驗設備和課時不足、教師工作量繁重等瓶頸,解決學生實驗能力無法考核的問題.該系統是基于互聯網的軟件,利用學校公共機房資源,可實現大面積學生的同時在線虛擬仿真實驗考試.在考試內容上,有理論知識點考試(通過單選題、多選題、填空題、判斷題)和動手操作考試(通過仿真實驗操作).在考試監督和評分上,軟件通過內置的統一專家評判系統,為所有學生的評分提供同樣的標準,保證了評分的客觀性和公平性.系統的動手操作考試部分是學生通過仿真實驗來進行,學生整個操作過程都會由專家系統自動給予評分,相當于一個教師對一個學生進行監考,保證了評分的及時性和全面性,同時也減輕了教師的工作量.考試內容涵蓋了表1中的30個基于組件的虛擬仿真實驗.(6)實驗教學交互系統.集音頻視頻交互、電子白板、文檔演示、文字交互、課程錄像及點播、文件下載、論壇交流等功能于一體,為中心提供遠程實時交互的信息化網絡教學環境,實現教學的開放性以及教學管理、視頻答疑、課程點播、遠程課程、視頻會議等在線教學功能.系統為物理實驗教學提供了基于頁面的網絡教學、培訓和視頻會議平臺,為實驗在線教學提供了高效的現代化教學手段,保證了教學質量的提高.以上6大系統緊密關聯,協同配合,基于校園網平臺,突破時間、空間限制,面向我校所有學生共享開放.中心教學系統與資源部署在校園網的云計算平臺之上,已實現校內教學、科研、管理及生活區域的100％覆蓋,本校師生可以按照身份信息在中心教學管理平臺上注冊后,便可以通過中心網站,在校園內、外授權使用虛擬仿真實驗教學系統平臺.資源使用方式靈活多樣,可以借助于PC、筆記本計算機、iPad等多種終端設備,不受人數、時間、空間限制地開展“物理實驗預習、復習和考試”,在提升資源利用效率的同時,較好地滿足了校內多學科、多專業、不同層次的多元化實驗教學需求,切實提高了學生的創新能力和實踐能力.

3特色虛擬仿真實驗助推學研轉化