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1.1采集地點(diǎn)的選擇伊寧縣位于東經(jīng)80°13′~82°42′,北緯43°35′~44°29′之間,東鄰尼勒克縣,西與伊寧市和霍城縣接壤,南鄰伊犁河,與察布查爾、鞏留兩縣隔河相望。同時(shí),位于伊犁河谷中部,水草豐富,境內(nèi)的伊寧口岸是伊犁地區(qū)重要的貿(mào)易口岸。
1.2實(shí)驗(yàn)材料
1.2.1蜱的來源2013年4-5月,從伊寧縣的2個(gè)采集點(diǎn)、2個(gè)綿羊群,每群>30只,均未藥浴,采集其體表寄生蜱,共獲得硬蜱324只,放置于潮濕陰暗處,以保持其存活。
1.2.2主要試劑PCR所用試劑均購(gòu)自上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司;DNA提取試劑盒(DNeasyBloodTissueKit)購(gòu)自德國(guó)Qiagen公司;其他試劑均為分析純。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1蜱種鑒定參照《中國(guó)經(jīng)濟(jì)昆蟲志》[9],用普通解剖顯微鏡將324只蜱進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定,初步分類后,從中選取50只用配備數(shù)碼照相功能的解剖顯微鏡(LEICAM165C)拍攝圖片,對(duì)蜱的盾板、假頭、假頭基、肛側(cè)板、氣門板、第一緣垛、孔區(qū)(雌蜱)等形態(tài)進(jìn)行對(duì)比觀察并測(cè)量[11]。1.3.2蜱的處理和DNA提取將蜱標(biāo)本分別依次用濃度為70%、50%、30%、10%的乙醇溶液于37℃搖床中振蕩沖洗1h,再用超純水反復(fù)沖洗,干燥。最后置于消毒滅菌的1.5mlEP管中。按照DNA提取試劑盒使用說明書提取蟲體基因組DNA,置-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.3基因擴(kuò)增用上游引物5′-CTGCTCAATGATTTTTTAAATTGCTGTGG-3′,下游引物5′-CCGGTCTGAACTCAGATCAAGT-3′擴(kuò)增線粒體16SrRNA序列[12];上游引物5′-CAAAAWCCTGGTAAAATTAAA-3′和下游引物5′-GCACTATCAAGCAACACGACT-3′擴(kuò)增COⅠ序列[10]。25μlPCR反應(yīng)體系:模板1.5μl(約50ng),上游和下游引物各0.75μl(75pmol),50mmol/LKCl,10mmol/LTris⁃HCl(pH8.3),1.5mmol/LMgCl2,1單位TaqDNA聚合酶。PCR反應(yīng)循環(huán)參數(shù)為:①16SrRNA為94℃預(yù)變性5min,92℃變性30s,54℃退火30s,72℃延伸30s,共38個(gè)循環(huán),72℃終延伸8min。②COⅠ為94℃預(yù)變性5min,92℃變性30s,50℃退火30s,72℃延伸60s,共38個(gè)循環(huán),72℃終延伸8min。擴(kuò)增片段后送上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司測(cè)序。1.3.4序列分析及系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建結(jié)合GenBank登錄的圖蘭扇頭蜱的16SrRNA和COⅠ參考序列,將本實(shí)驗(yàn)PCR擴(kuò)增的6條16SrRNA及6條COⅠ序列測(cè)序結(jié)果與參考序列比對(duì),運(yùn)用Mega5.0軟件的ClustalX程序分析,計(jì)算遺傳距離并構(gòu)建遺傳進(jìn)化樹。
2結(jié)果
2.1蜱種鑒定所鑒定蜱共324只(168、156),蟲體體型較小,雌蟲體長(zhǎng)3.2~5.5mm,雄蟲體長(zhǎng)2.9~3.6mm,呈褐色,背腹扁平似卵圓形,芝麻至米粒大,雌蜱飽血后可膨脹達(dá)蓖麻籽大。體分為假頭和軀體兩個(gè)主要部分(圖1A)。假頭基呈六角形,側(cè)角明顯,后緣微凹(圖1B)。雄蜱盾板覆蓋整個(gè)背部,雌蜱盾板覆蓋背前部,前部較窄,后部圓鈍,盾板遍布刻點(diǎn),以細(xì)刻點(diǎn)居多,粗刻點(diǎn)少而零散(圖1C)。眼卵圓,靠近盾板前部邊緣。須肢粗短,中部最寬,前端稍窄。雄蜱氣門板長(zhǎng)卵形(圖1D)。體端有緣垛,中垛大于邊垛,常有尾突(圖1E)。有肛溝,雄性肛側(cè)板后緣內(nèi)斜明顯,內(nèi)緣具角突,長(zhǎng)約為寬的2.5~3.0倍,內(nèi)緣中部稍凹,后緣向內(nèi)顯著傾斜,其后方凸角明顯(圖1F)。結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)[9,13]認(rèn)為伊寧縣的蜱具有硬蜱科扇頭蜱屬圖蘭扇頭蜱的特征。但由于吸血、飽血雌蜱及部分未成熟或形態(tài)變異的雄蜱,僅用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類方法不能準(zhǔn)確區(qū)分。因此,從324只中選出6只雌雄分別具有形態(tài)差異的蜱(4、2),根據(jù)采集地點(diǎn)分別將其命名為YN-1、YN-2、YN-3、YN-4、YN-5和YN-6。YN-1為當(dāng)?shù)氐湫托坌詧D蘭扇頭蜱;YN-2和YN-3為半飽血雌蜱,因其腹部吸血膨脹已無法觀察緣垛,肛側(cè)板和副肛側(cè)板難以區(qū)分形態(tài)且邊界不清;YN-4、YN-5和YN-6為部分形態(tài)特征改變雄蜱,YN4和YN5體端較寬似倒置三角形與典型的圖蘭扇頭蜱卵圓形體端不同,且YN5氣門板呈長(zhǎng)逗點(diǎn)形與血紅扇頭蜱氣門板相似;YN6肛側(cè)板后緣圓鈍,凸角不明顯。因此對(duì)這6只蜱采用分子生物學(xué)方法進(jìn)一步分析,對(duì)上述形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證。
2.2分子生物學(xué)鑒定
2.2.1PCR擴(kuò)增通過PCR擴(kuò)增上述形態(tài)學(xué)差異較大的6只圖蘭扇頭蜱線粒體DNA,產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳分析,均獲得特異性很好的PCR產(chǎn)物,與預(yù)期目的片段一致(16SrRNA約為460bp,COⅠ約為760bp)。
2.2.2圖蘭扇頭蜱16SrRNA和COⅠ基因片段組成利用Mega5.0軟件計(jì)算6只圖蘭扇頭蜱的16SrRNA和COⅠ基因片段堿基組成。16SrRNA基因片段A、T、C、G的平均堿基含量分別為36.68%、37.12%、10.7%和15.5%,堿基A+T平均含量是73.78%。COⅠ基因片段A、T、C、G的平均堿基含量分別為38.56%、31.78%、14.12%和15.54%,堿基A+T平均含量是70.34%。
2.2.3圖蘭扇頭蜱基因序列比對(duì)及系統(tǒng)進(jìn)化樹運(yùn)用Mega5.0軟件的ClustalX程序進(jìn)行多重序列比對(duì)后,16SrRNA獲得2種不同序列,并登錄GenBank,登錄號(hào)分別為KF547987和KF547989;COⅠ獲得3種不同序列,登錄號(hào)分別為KF688136、KF688137和KF688138。各結(jié)合GenBank登錄的3種扇頭蜱的參考序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。6只圖蘭扇頭蜱16SrRNA基因片段的遺傳變異很小,共檢測(cè)出2個(gè)單倍型,1個(gè)變異位點(diǎn)。其中YN-2、YN-3、YN-4和YN-5序列相同,為一種單倍型;YN-1、YN-6在216位點(diǎn)處為轉(zhuǎn)換位點(diǎn)(T-C),為一種單倍型。基因序列比較結(jié)果顯示同源性均在99.5%以上,遺傳距離為0.3%~0.5%。而上述6只圖蘭扇頭蜱的COⅠ基因片段序列變異較大,共檢測(cè)出3個(gè)單倍型,4個(gè)變異位點(diǎn)。YN-1、YN-2和YN-6序列相同,為一種單倍型;YN-3和YN-5檢測(cè)到3個(gè)變異位點(diǎn),均為轉(zhuǎn)換位點(diǎn)(A-G),無插入/缺失和顛換現(xiàn)象;YN-4在上述變異基礎(chǔ)上,于574位點(diǎn)處發(fā)生轉(zhuǎn)換(A-G)。基因序列比較結(jié)果顯示同源性均在98.6%以上,遺傳距離為0.3%~1.9%。
3討論
生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)既是實(shí)踐教學(xué)的課堂,又是學(xué)生理解、掌握和運(yùn)用知識(shí)的重要途徑。利用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課可以進(jìn)一步拓展其與理論知識(shí)相聯(lián)系的空間。然而在實(shí)驗(yàn)課上,我們發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生只會(huì)按部就班地操作,只重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確與否,采取應(yīng)付了事的做法。因此,在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)我們可以采用提問等方式幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固相關(guān)的理論知識(shí),引出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模@樣學(xué)生就會(huì)充分認(rèn)識(shí)到理論知識(shí)對(duì)于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作的重要性;而另一方面,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)總結(jié)分析,通過實(shí)驗(yàn)操作也加深了對(duì)理論知識(shí)的進(jìn)一步理解。實(shí)驗(yàn)過程中,應(yīng)激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的興趣,增強(qiáng)其獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的信心,注意并引導(dǎo)其注重觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,遇到實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的情況,我們應(yīng)鼓勵(lì)他們自己尋找原因,從而培養(yǎng)他們敏銳的觀察力和鍛煉他們分析、解決問題的能力。例如在“溫度影響尿素酶活性因素”的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)該是55度反應(yīng)的試管中顏色最深,可部分學(xué)生做出的結(jié)果不盡相同,這就要引導(dǎo)他們思考分析在實(shí)驗(yàn)操作中是否注意“預(yù)溫”、“按一定順序滴加試劑”等細(xì)節(jié)。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)基本實(shí)驗(yàn)技能
熟練扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能是能否做好一個(gè)實(shí)驗(yàn)的先決條件,規(guī)范操作是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可信的必要前提。因此在第一次做實(shí)驗(yàn)時(shí)就要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)技能在實(shí)驗(yàn)過程中的重要性,以便學(xué)生自主加強(qiáng)基本技能和基本操作的訓(xùn)練,如試管、燒杯的刷洗,刻度吸管、加樣槍的使用等。教師要認(rèn)真示范,不僅要教會(huì)學(xué)生如何使用,而且要求學(xué)生熟練掌握使用方法,對(duì)可能的錯(cuò)誤操作進(jìn)行特別的提醒。實(shí)驗(yàn)中不斷巡視督促,及時(shí)指正學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。對(duì)首次使用的儀器簡(jiǎn)要介紹其原理,嚴(yán)格按儀器的操作規(guī)程進(jìn)行示范,讓學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范操作的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,從而提高實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)積極探索新的教學(xué)模式
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是以驗(yàn)證性、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主;且實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容稍顯陳舊,技術(shù)手段滯后,不能反映當(dāng)今科學(xué)的前沿。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果較明確,容易造成學(xué)生興趣不高、消極怠工,編造數(shù)據(jù)或是抄襲報(bào)告的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生[2]。近年來,生命科學(xué)尤其是分子生物學(xué)的發(fā)展迅速極快,應(yīng)盡可能地讓學(xué)生接觸和了解更多的新技術(shù)、新知識(shí)。同時(shí)為了順應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要,培養(yǎng)基本功扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才,我們改變?cè)薪虒W(xué)理念,積極探索新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成2個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K,即生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn),涵蓋了生物化學(xué)與分子生物學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù),鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手與思考能力,體現(xiàn)了設(shè)計(jì)性和綜合性,也促進(jìn)了師資隊(duì)伍學(xué)術(shù)水平和教學(xué)水平的提高。
例如我們將“影響酶活性因素”調(diào)整為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),通過設(shè)立相關(guān)的問題和討論點(diǎn),指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料、合理制定方案、自行開展實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生思考、討論、分析和評(píng)價(jià)問題。這種提問式、引導(dǎo)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式始終讓學(xué)生處于主體地位,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,活躍課堂氣氛,有助于學(xué)生科研素養(yǎng)的養(yǎng)成和創(chuàng)新綜合能力的培養(yǎng)。同時(shí)也進(jìn)一步增強(qiáng)了教學(xué)老師的綜合素質(zhì),提高了教學(xué)的品質(zhì),從而達(dá)到實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)互融互動(dòng)的良好效果[3]。而通過綜合性大實(shí)驗(yàn)的開設(shè),有助于學(xué)生對(duì)于各章節(jié)理論知識(shí)的掌握和融會(huì)貫通。例如我們開設(shè)了“基因組DNA的提取、檢測(cè)及PCR擴(kuò)增”、“質(zhì)粒DNA抽提、酶切、連接”、“感受態(tài)細(xì)胞的制備及重組質(zhì)粒的轉(zhuǎn)化鑒定”三個(gè)分子生物學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn),構(gòu)成了一個(gè)完整的基因工程的實(shí)驗(yàn)流程,使學(xué)生對(duì)重組DNA技術(shù)的基本原理和操作步驟有了直觀的認(rèn)識(shí),并掌握了離心、電泳、分光光度技術(shù)等生化重要技術(shù)。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)之間環(huán)環(huán)相扣,相輔相成,前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功與否直接會(huì)影響接下來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此如果想完整地做好一個(gè)綜合性大實(shí)驗(yàn),學(xué)生的注意力會(huì)更加集中,而且在實(shí)驗(yàn)的過程中無論從理論知識(shí)方面,還是實(shí)驗(yàn)技能的操作方面都會(huì)得到很大程度的提高。
從2002年開始,我們結(jié)合我校人才培養(yǎng)目標(biāo)及具體情況,制定了本科生《分子生物學(xué)實(shí)踐》及《基因工程實(shí)踐》的教學(xué)大綱,開設(shè)了相應(yīng)獨(dú)立的實(shí)踐課程,設(shè)計(jì)了質(zhì)粒提取、PCR技術(shù)、DNA電泳、限制性內(nèi)切酶技術(shù)、DN段的膠回收、外源基因的連接及重組DNA的轉(zhuǎn)化、篩選和鑒定等最基本需要掌握的實(shí)踐。同時(shí),我們還自編了內(nèi)容詳細(xì)、操作具體的實(shí)踐教材。從2002年第一次開課至今已經(jīng)過去了十多年,實(shí)踐課取得了一定的成績(jī),根據(jù)課上學(xué)生上課情況和完成的實(shí)踐報(bào)告上看,學(xué)生反應(yīng)良好,能積極動(dòng)手動(dòng)腦并提出問題,實(shí)踐報(bào)告也完成得認(rèn)真、仔細(xì)。學(xué)生掌握了這些基本實(shí)踐的原理和操作,對(duì)將來從事中藥相關(guān)領(lǐng)域的研究工作有一定的幫助。但是在這十多年的教學(xué)實(shí)踐中,我們也發(fā)現(xiàn)了問題,由于該課程的實(shí)踐內(nèi)容全都是驗(yàn)證性實(shí)踐,實(shí)踐設(shè)計(jì)為“教師包辦型”,從試劑配制到操作步驟教師都已經(jīng)準(zhǔn)備好,學(xué)生只是按照規(guī)定的步驟按部就班地做實(shí)踐就行了,在這樣的教學(xué)模式下學(xué)生的行為受到限制,對(duì)教師和教材依賴性強(qiáng),限制了發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)思維的空間。
二、改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)綜合性和連貫性
由于驗(yàn)證性實(shí)踐限制了學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)思維的空間,因此,必須建立分子生物學(xué)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新培養(yǎng)新模式,從驗(yàn)證性實(shí)踐過渡到以設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)踐為主,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在科研中的綜合思維能力及實(shí)際動(dòng)手操作能力,變被動(dòng)灌輸為主動(dòng)思考,為學(xué)生今后進(jìn)實(shí)踐室從事相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究做準(zhǔn)備。我們?cè)诟母镏袕?qiáng)調(diào)實(shí)踐的綜合性和連貫性,如學(xué)習(xí)重組DNA技術(shù)時(shí),我們安排了5個(gè)實(shí)踐:重組質(zhì)粒的提取,DNA的酶切,DNA凝膠電泳及片斷的膠回收,外源基因的連接,重組DNA的轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定。這五個(gè)實(shí)踐包括了重組DNA技術(shù)的五個(gè)核心內(nèi)容“分、切、接、轉(zhuǎn)、篩”。我們把這5個(gè)實(shí)踐串聯(lián)成一個(gè)綜合實(shí)踐,使其具有連貫性。每次實(shí)踐結(jié)束時(shí)的樣品正好是下次實(shí)踐的材料,這些實(shí)踐將變成一整套前后關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體,一環(huán)扣一環(huán),只有這5個(gè)實(shí)踐全部操作成功了,才能最后得到自己需要的克隆。這種綜合性實(shí)踐使學(xué)生在整個(gè)過程中面臨著挑戰(zhàn),也使最終成功得到產(chǎn)物的學(xué)生有成就感;不僅能培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐操作能力,還能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神和對(duì)科學(xué)研究的興趣。
三、開放型教學(xué)模式,提高教學(xué)質(zhì)量
在傳統(tǒng)的實(shí)踐課教學(xué)中,學(xué)生除了在規(guī)定的上課時(shí)間,機(jī)械地完成規(guī)定的實(shí)踐任務(wù)外,幾乎沒有機(jī)會(huì)進(jìn)入實(shí)踐室,學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮。開放實(shí)踐室,為學(xué)有余力的學(xué)生提供更多時(shí)間和空間顯得很有必要的。但對(duì)于多數(shù)中醫(yī)院校來說,由于實(shí)踐室資源緊張,在開放方面一直實(shí)行得不夠。這次,我們嘗試對(duì)學(xué)生開放實(shí)踐室,鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)入實(shí)踐室,開展相關(guān)的分子生物學(xué)實(shí)踐研究,取得了一些成績(jī)。我們首先在課堂上向?qū)W生介紹本課程組教師在課題研究中所用到分子生物學(xué)實(shí)踐技術(shù)。有不少學(xué)生對(duì)教師的科研課題感興趣,我們組織感興趣的學(xué)生,在業(yè)余時(shí)間來課題組和教師一起進(jìn)行了相關(guān)分子生物學(xué)的實(shí)踐研究。通過和研究生共同實(shí)踐,加強(qiáng)了理論課的知識(shí)。其次,我們組織學(xué)生利用所學(xué)到的分子生物學(xué)知識(shí),以小組為單位,通過課下查閱資料,完成了科研小課題的實(shí)踐設(shè)計(jì)。學(xué)生在課堂上討論了他們?cè)O(shè)計(jì)的小課題,通過教師評(píng)價(jià)并與教師一起討論,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)了學(xué)生活躍的思維,通過討論進(jìn)一步修正方案,使其更加完善。同時(shí),教師利用業(yè)余時(shí)間,組織感興趣的學(xué)生進(jìn)行了正式實(shí)踐。最后,在課堂中,我們抽出15分鐘,讓做實(shí)踐的學(xué)生講了具體實(shí)踐的體會(huì)和出現(xiàn)的問題,與大家分享成功的快樂和失敗的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生聽得都非常認(rèn)真,討論得也很熱烈,大家都覺得這種實(shí)踐教學(xué)模式非常好,增長(zhǎng)了很多知識(shí),如果時(shí)間允許,希望能多些這種實(shí)踐教學(xué)模式。
[摘要] 生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生的培養(yǎng),在該學(xué)科研究生碩士點(diǎn)的建設(shè)中占重要地位,本文對(duì)醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生的培養(yǎng)實(shí)踐進(jìn)行反思,旨在提高研究生論文質(zhì)量。
[關(guān)鍵詞] 生物化學(xué);論文質(zhì)量;醫(yī)學(xué)院校研究生
[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] C [文章編號(hào)]1673-7210(2011)08(a)-119-02
Study on the degree thesis quality of biochemistry and molecular biology students in medical couege
FU Xinhua, YANG Xiaoyun, WANG Shouxun*
Department of Biochemistry and Molecular Biology, Weifang Medical College, Shandong Province, Weifang 261053, China
[Abstract] Training graduate students of biochemistry and molecular biology have an important station in biochemistry development. We reflected the practice of biochemistry and molecular biology training in medical graduate students to improve the quality of thesis.
[Key words] Biochemistry; Thesis quality; Medical graduate student
當(dāng)前我國(guó)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,從而加大了對(duì)高學(xué)歷、高素質(zhì)人才的需求,高校招生規(guī)模的年平均增長(zhǎng)率是26.9%。在此形勢(shì)下,如何調(diào)整研究生的培養(yǎng)目標(biāo)和教育模式,已成為各大高校研究生教育需要解決的當(dāng)務(wù)之急,因此探討研究生培養(yǎng)目標(biāo)和教育模式具有重要意義。
醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生的培養(yǎng)和教育是造就高層次人才的渠道之一,如何加強(qiáng)對(duì)醫(yī)學(xué)研究生培養(yǎng)全過程的質(zhì)量監(jiān)控,保證培養(yǎng)質(zhì)量,是目前高校值得研究的重要課題。其中,建立醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生教學(xué)督導(dǎo)制度及對(duì)研究生學(xué)位論文進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控,是保障培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑[1-2]。
1 我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生培養(yǎng)存在的問題
當(dāng)前我校生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)研究生實(shí)際培養(yǎng)工作中,存在一些問題,主要表現(xiàn)在:
1.1 對(duì)研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)的監(jiān)控不到位
長(zhǎng)期以來,研究生培養(yǎng)多注重對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià),以研究成果、畢業(yè)論文和就業(yè)狀況等來衡量研究生培養(yǎng)的優(yōu)劣,而對(duì)研究生培養(yǎng)過程的監(jiān)管不足。
1.2 導(dǎo)師對(duì)研究生培養(yǎng)過程的指導(dǎo)投入不足
隨著研究生招生規(guī)模的擴(kuò)大,每位導(dǎo)師指導(dǎo)的學(xué)生數(shù)量增多,導(dǎo)師整體負(fù)荷增大,師生間的直接互動(dòng)減少,加之導(dǎo)師工作忙,事務(wù)多,時(shí)間和精力投入都難以到位,以致出現(xiàn)一些研究生培養(yǎng)“放羊”現(xiàn)象,如課題未經(jīng)論證、開題報(bào)告時(shí)間滯后、畢業(yè)論文答辯匆忙等,從而制約了研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。
1.3 研究生學(xué)位論文質(zhì)量有下滑趨勢(shì)
招生規(guī)模擴(kuò)大以后,導(dǎo)師壓力增大,難以保證每個(gè)學(xué)生高質(zhì)量的完成學(xué)位論文,造成同年畢業(yè)的研究生論文質(zhì)量良莠不齊。
2 提高醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生學(xué)位論文質(zhì)量的幾點(diǎn)思考
研究生階段的教育重在培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,而學(xué)位論文能全面衡量研究生的綜合水平。其中,論文選題和開題的嚴(yán)格把關(guān)是學(xué)位論文質(zhì)量管理的一個(gè)重要方面,對(duì)保證和提高學(xué)位論文質(zhì)量至關(guān)重要[3-4]。本文分析了醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士學(xué)位論文各環(huán)節(jié)存在的問題,提出了加強(qiáng)其質(zhì)量監(jiān)控的具體措施。
2.1 美國(guó)研究生教育模式
美國(guó)研究生教育在世界研究生教育中占重要地位,19世紀(jì)以來,美國(guó)以培養(yǎng)大學(xué)教師和高水平研究人才為研究生教育目標(biāo)。研究生教育便擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)各學(xué)科高級(jí)研究人才的任務(wù)。從20世紀(jì)70年代至今,美國(guó)研究生的教育質(zhì)量不斷提高,美國(guó)研究生教育始終保持較高的整體質(zhì)量、宏觀質(zhì)量和體系質(zhì)量[3]。
目前美國(guó)研究生教育的評(píng)估力量主要來源于社會(huì)和高校自身,且以社會(huì)評(píng)估為主。內(nèi)部評(píng)估遵循“寬進(jìn)嚴(yán)出”的原則,從招生、課程學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、中期考核、考試、論文寫作、答辯等方面進(jìn)行質(zhì)量控制[4]。美國(guó)通常采用高校(系、科)評(píng)分的方法評(píng)價(jià)高校質(zhì)量,通過評(píng)價(jià)高等院校的實(shí)際辦學(xué)水平及在大學(xué)群與社會(huì)中的相對(duì)地位來促進(jìn)其質(zhì)量提升。培養(yǎng)過程有規(guī)范性要求,并嚴(yán)格按計(jì)劃和程序?qū)嵭刑蕴璠5]。
2.2 提高我國(guó)醫(yī)學(xué)院校生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究生論文質(zhì)量的建議
根據(jù)我國(guó)的研究生培養(yǎng)目標(biāo),研究生應(yīng)當(dāng)具備從事科學(xué)研究和獨(dú)立承擔(dān)專門技術(shù)工作的能力。研究生教育規(guī)模迅速擴(kuò)大,質(zhì)量問題日益凸顯,引起教育界及社會(huì)各界的關(guān)注[6]。質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能是對(duì)高校研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障系統(tǒng)的具體組織與執(zhí)行,它直接決定了研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障系統(tǒng)功能的發(fā)揮。
2.2.1 研究生培養(yǎng)中期考核培養(yǎng)過程的督導(dǎo)包括導(dǎo)師遴選、培養(yǎng)條件、培養(yǎng)方案、課程設(shè)置等的監(jiān)督、檢查,重點(diǎn)是中期考核。實(shí)施中期考核是研究生培養(yǎng)過程的重要環(huán)節(jié),中期考核未達(dá)標(biāo)者,可給予一定形式的警示,令其限期達(dá)標(biāo)。
2.2.2 對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)培養(yǎng)方案與研究生培養(yǎng)計(jì)劃的審查與督導(dǎo)審查與督查是督導(dǎo)工作的重點(diǎn)。一方面對(duì)其培養(yǎng)方案進(jìn)行審查,另一方面查閱所選學(xué)位點(diǎn)的研究生培養(yǎng)計(jì)劃,重點(diǎn)審查其培養(yǎng)目標(biāo)是否合適,課程設(shè)置與安排是否合理等。
2.2.3 加強(qiáng)教學(xué)與管理研究生部加強(qiáng)學(xué)籍管理、宏觀管理、質(zhì)量檢查與評(píng)估等工作,全面監(jiān)督課程設(shè)置、教學(xué)實(shí)施、成績(jī)考核、論文評(píng)審、學(xué)位答辯等工作。
2.2.4 學(xué)位論文質(zhì)量監(jiān)控是重中之重學(xué)位論文監(jiān)控包括開題報(bào)告、論文把關(guān)、質(zhì)量評(píng)定、論文質(zhì)量等級(jí)及學(xué)位授予。督導(dǎo)的重點(diǎn)是檢查畢業(yè)論文質(zhì)量,進(jìn)一步完善論文“盲審”制度能更好地確保畢業(yè)論文質(zhì)量。①開題報(bào)告質(zhì)量監(jiān)控:開題報(bào)告是提高論文質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。開題報(bào)告重點(diǎn)檢查文獻(xiàn)是否滿足論文課題的要求、有無書面報(bào)告書等。中期的學(xué)術(shù)報(bào)告或階段總結(jié)重點(diǎn)檢查論文進(jìn)展情況、后期計(jì)劃、存在問題及指導(dǎo)小組人員的評(píng)議意見,以促進(jìn)論文質(zhì)量的提高。②學(xué)位論文質(zhì)量監(jiān)控:研究生學(xué)位論文水平是評(píng)估研究生質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,必須加強(qiáng)對(duì)研究生學(xué)位論文的質(zhì)量監(jiān)控與督導(dǎo)。學(xué)位論文的質(zhì)量監(jiān)控重點(diǎn)是檢查論文質(zhì)量,協(xié)助研究生部對(duì)論文進(jìn)行質(zhì)量抽查,將該部分論文送予外校專家進(jìn)行雙盲審查,查閱專家評(píng)審意見,并參加論文答辯會(huì),提出意見,供導(dǎo)師、管理部門參考和質(zhì)量抽查,從而保證論文質(zhì)量。
2.2.5 開展對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)導(dǎo)師的督導(dǎo)工作著重從研究生的課堂、教學(xué)、文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告、論文中期檢查、學(xué)術(shù)活動(dòng)、學(xué)術(shù)交流、學(xué)位論文質(zhì)量與論文答辯等方面對(duì)導(dǎo)師工作進(jìn)行督導(dǎo)檢查。
本文通過對(duì)生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè)研究生培養(yǎng)過程存在問題的分析,圍繞加強(qiáng)研究生培養(yǎng)過程管理、全面提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量,從控制的重點(diǎn)、手段和主體等方面提出了進(jìn)一步實(shí)施研究生培養(yǎng)質(zhì)量監(jiān)督控制的相關(guān)措施,以期對(duì)研究生培養(yǎng)工作有所裨益。
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關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}導(dǎo)向教學(xué)法,分子生物學(xué),教學(xué)實(shí)踐
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)05-0162-02
一、前言
生物工程專業(yè)是培養(yǎng)掌握生物學(xué)(微生物學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞學(xué)等)及其產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)科學(xué)理論、基本技能、工藝生產(chǎn)過程和工程設(shè)計(jì)等知識(shí),能在生命科學(xué)領(lǐng)域從事工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品研究開發(fā)的工程技術(shù)人才[1,2]。分子生物學(xué)是生物工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一,是研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn),并從分子水平上闡述蛋白質(zhì)和核酸的相互作用關(guān)系及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理的學(xué)科[3]。分子生物學(xué)課程內(nèi)容微觀、抽象、信息量大。傳統(tǒng)教學(xué)方法[4]相對(duì)枯燥、封閉,學(xué)生分析、解決問題能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力等素質(zhì)得不到良好培養(yǎng),所以有必要從分子生物學(xué)課程的特點(diǎn)出發(fā),進(jìn)行教學(xué)改革,提高教學(xué)質(zhì)量。
問題導(dǎo)向教學(xué)是一種基于“問題”的教學(xué)方法,它由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)。它的顯著特征是把“問題”引入到教學(xué)過程中,通過問題所發(fā)揮的作用促進(jìn)教學(xué)活動(dòng),達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[5]。教師根據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)大綱,歸納提煉知識(shí)點(diǎn)、創(chuàng)設(shè)問題、構(gòu)建問題氛圍,學(xué)生以解決問題為驅(qū)動(dòng)力,通過解決問題實(shí)現(xiàn)分析問題、解決問題、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力等素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。課堂教學(xué)成為教師和學(xué)生的互動(dòng)過程,具有開放性、創(chuàng)意性和趣味性。問題導(dǎo)向教學(xué)方法已在多種專業(yè)的不同課程教學(xué)中進(jìn)行探索和實(shí)踐,取得良好教學(xué)效果。
筆者所在南陽理工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)擔(dān)任生物工程專業(yè)教師,根據(jù)課程特點(diǎn),總結(jié)了在實(shí)踐問題導(dǎo)向教學(xué)過程中需要強(qiáng)調(diào)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
二、創(chuàng)設(shè)有效問題
問題(problem)是指在給定狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間存在一些疑難和障礙,需要解決疑難和克服障礙的任務(wù)情境。根據(jù)問題在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所起的作用,一般將問題分為三類[6]:(1)背景性問題。學(xué)生學(xué)習(xí)新知之前,提供相應(yīng)的預(yù)備知識(shí)問題。(2)中心認(rèn)知問題。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)目的,理解和掌握所學(xué)知識(shí)和技能的過程中提供的需要解決的問題。(3)鞏固性問題。將已獲得的知識(shí)和技能遷移到新情境中需要練習(xí)的問題,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和解決未知問題,問題的答案具有一定的開放性。
(一)創(chuàng)設(shè)背景性問題
分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容偏重于基因的分子生物學(xué),重點(diǎn)講授內(nèi)容是基因的結(jié)構(gòu)和功能、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等過程,以及這些過程中相關(guān)蛋白質(zhì)和酶的結(jié)構(gòu)和功能,部分教學(xué)內(nèi)容與生物化學(xué)課程內(nèi)容有重復(fù),如DNA結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制、遺傳密碼、原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄和加工等,因此,在分子生物學(xué)課堂講授的前期,創(chuàng)設(shè)一定量的背景性問題,如“中心法則的內(nèi)容是什么”、“示意圖方式解釋核酸的化學(xué)組成和共價(jià)結(jié)構(gòu)”、“操縱子模型是不是由Waston和Crick共同提出”、“DNA半不連續(xù)復(fù)制和半保留復(fù)制的特點(diǎn)”、“基因突變的定義和類型”和“什么是tRNA,rRNA和mRNA”等。設(shè)計(jì)選擇、判斷和簡(jiǎn)答三種題型,通過背景性問題的提出、分析和解釋,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
(二)創(chuàng)設(shè)中心認(rèn)知問題
從課程內(nèi)容中歸納、提煉知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)設(shè)形成中心認(rèn)知問題,如“如何保證DNA復(fù)制精確性”、“原核生物和真核生物蛋白質(zhì)的翻譯有什么不同”和“聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCP-DGGE)的工作原理和步驟”等。問題設(shè)計(jì)成選擇、判斷和簡(jiǎn)答三種題型,穿插于課堂教學(xué),通過中心認(rèn)知問題的提出、分析和解釋,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索獲得解決問題的成就感。
(三)創(chuàng)設(shè)鞏固性問題
我校生物工程專業(yè)注重建設(shè)和發(fā)展發(fā)酵工程、生物制藥、生物能源三個(gè)專業(yè)方向,其中以研究工業(yè)微生物為基礎(chǔ)的發(fā)酵工程專業(yè)方向是重點(diǎn)。在分子生物學(xué)課程教學(xué)的后期,創(chuàng)設(shè)鞏固性問題如“傳統(tǒng)發(fā)酵食品白酒的微生物群落結(jié)構(gòu)分析”、“釀酒酵母發(fā)酵五碳糖的分子技術(shù)研究”、“生物素亞適量調(diào)控谷氨酸分泌的分子機(jī)制”和“設(shè)計(jì)分子生物學(xué)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高產(chǎn)發(fā)酵”等。通過文獻(xiàn)查閱、分組討論、學(xué)生匯報(bào)和教師評(píng)價(jià)四個(gè)階段完成鞏固性問題的分析和解答,問題的答案具有開放性和綜合性,學(xué)生通過查閱、分析、討論和解決這些問題,不僅理解和掌握課程的理論知識(shí),熟悉課程內(nèi)容在某一領(lǐng)域的研究前沿,還體驗(yàn)到運(yùn)用知識(shí)來解決問題,獲得了知識(shí)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn),在遇到新的問題情境時(shí)就能較靈活地遷移和應(yīng)用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決問題。
三、靈活運(yùn)用CAI課件
分子生物學(xué)課程內(nèi)容繁雜,抽象微觀,且學(xué)科發(fā)展迅速、前沿性強(qiáng)。在講授課程內(nèi)容時(shí),采用板書、掛圖等教學(xué)手段,學(xué)生無法很好地理解和接受。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Assisted Instruction,CAI)是指以計(jì)算機(jī)為主要媒介進(jìn)行教學(xué),CAI課件用文字、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理和控制來輸出信息,相比較于板書、掛圖等教學(xué)手段,具有顯著優(yōu)勢(shì):(1)生動(dòng)性強(qiáng)。CAI課件教學(xué)將抽象、微觀、復(fù)雜的生理生化過程,如蛋白質(zhì)的生物合成、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、基因重組等用具體的圖形或Flas表現(xiàn)出來,學(xué)生會(huì)更加容易理解和掌握知識(shí)。(2)移植性好。CAI課件可以拷貝復(fù)制給學(xué)生,供學(xué)生復(fù)習(xí)使用,讓學(xué)生集中注意力聽課、思考和回答問題,便于教師和學(xué)生互動(dòng)。(3)集成性高。CAI課件具有節(jié)奏快、畫面多、表現(xiàn)力強(qiáng)等特點(diǎn),在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生獲取更多的知識(shí),顯著增加課堂容量。
目前,CAI課件多使用Powerpoint電子課件,在具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),存在交互性不強(qiáng)等缺點(diǎn),導(dǎo)致CAI課件難以與問題導(dǎo)向教學(xué)法結(jié)合使用。Authorware是Macromedia公司推出一款易學(xué)、方便和功能強(qiáng)的多媒體制作軟件,利用流程線和圖標(biāo)就可以將文字、聲音、圖形和動(dòng)畫等多媒體數(shù)據(jù)集成在一起,制作出需要編程語言才能實(shí)現(xiàn)的功能和效果[7]。另外,Authorware的強(qiáng)大的交互功能能夠幫助教師制作習(xí)題庫(kù)中所需的各種題型,并將問題穿插其間,非常適用!筆者在分子生物學(xué)理論課程的講授過程中,基于Authorware 7.0軟件制作并實(shí)踐了CAI課件和習(xí)題庫(kù)。尤其是習(xí)題庫(kù)的建設(shè)和使用,充分利用了該軟件的交互功能,同時(shí)設(shè)置問題的題型多樣化,取得良好的教學(xué)效果。學(xué)生普遍反映利用Authorware 7.0軟件制作的習(xí)題庫(kù),對(duì)知識(shí)理解的更加深入和透徹,真正實(shí)現(xiàn)了寓教于樂。
四、提高教師科研水平
分子生物學(xué)發(fā)展迅速,教師需要大量閱讀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),不斷提高科研水平。首先,可利用分子生物學(xué)的新技術(shù)、新知識(shí)拓展知識(shí)層面。其次,將科研中試驗(yàn)現(xiàn)象、以及成功或失敗的心得體會(huì)介紹給學(xué)生,調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。最后深入科研第一線利用實(shí)例創(chuàng)設(shè)具有真實(shí)性和挑戰(zhàn)性的鞏固性問題,評(píng)價(jià)總結(jié)學(xué)生問題答案時(shí),言之有物,生動(dòng)有趣。如在分子生物學(xué)理論課程教學(xué)的后期,筆者創(chuàng)設(shè)鞏固性問題“發(fā)酵食品白酒的微生物群落結(jié)構(gòu)分析”,在學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分組討論和匯報(bào)的基礎(chǔ),首先結(jié)合自身研究課題和經(jīng)歷,包括纖維素降解菌的分離和16S rRNA分子鑒定,PCR-DGGE分析纖維素降解復(fù)合菌系、活性污泥的高通量測(cè)序研究,白酒微生物(酒曲、酒醅和窖泥)的高通量測(cè)序研究,歸納總結(jié)環(huán)境微生物群落結(jié)構(gòu)分析的研究進(jìn)展,從常規(guī)平板培養(yǎng)、PCR-DGGE等常用技術(shù)介紹到最新的高通量測(cè)序技術(shù),如Rocher 454、Illumina Miseq等。其次,總結(jié)白酒微生物的研究現(xiàn)狀及存在問題,對(duì)學(xué)生匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。通過科研實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)講授領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)和前沿,學(xué)生遇類似情境,很容易知識(shí)遷移和應(yīng)用。
五、結(jié)語
分子生物學(xué)是生物工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程!然而,分子生物學(xué)課程內(nèi)容的特點(diǎn)是微觀、抽象、信息量大和更新快,導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)方法難以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生理解、掌握和應(yīng)用,難以提升學(xué)生綜合素質(zhì)。而問題導(dǎo)向教學(xué)法可以很好地解決分子生物學(xué)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題,其中創(chuàng)設(shè)有效問題、靈活運(yùn)用CAI課件和提高教師科研水平是成功實(shí)踐問題導(dǎo)向教學(xué)法的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),實(shí)踐結(jié)果為推廣和深化問題導(dǎo)向教學(xué)法,推進(jìn)分子生物學(xué)理論課程的教學(xué)改革,進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量提供參考。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:自然哲學(xué) 量子革命 系統(tǒng)辯證法
關(guān)于20世紀(jì)科學(xué)革命,有人說只須記住三件事:相對(duì)論、量子革命和混沌學(xué)(系統(tǒng)科學(xué)中最突出的新分支)。正是這三大科學(xué)革命為人類建構(gòu)全新的自然圖景(也就是新穎的自然哲學(xué))作出了決定性的貢獻(xiàn)。這里所謂自然哲學(xué)是指人對(duì)自然的哲學(xué)反思。自然哲學(xué)的中心問題就是基于人與自然的關(guān)系來研究自然本體最一般的性質(zhì)和人類的世界圖景。
一
自然哲學(xué)在哲學(xué)史上有過兩個(gè)全盛時(shí)期(古希臘及近代機(jī)械論),只是在謝林、黑格爾之后衰落了。由于20世紀(jì)三大科學(xué)革命的強(qiáng)大影響,自然哲學(xué)正在當(dāng)代復(fù)興起來,這是十分令人鼓舞的。我們先從三大科學(xué)革命說起。
首先要提到的是相對(duì)論革命對(duì)改造人類世界圖景的貢獻(xiàn)。在1905年的狹義相對(duì)論中,時(shí)空性質(zhì)依賴于參照系等概念是對(duì)“觀察無關(guān)性”的經(jīng)典信念的初次沖擊;1915年的廣義相對(duì)論把引力場(chǎng)(它具有整體全息相關(guān)性)確立為新的“獨(dú)立的實(shí)在”,這是對(duì)牛頓的實(shí)體觀的又一次打擊。接著要論述的是量子革命,它比相對(duì)論革命更為深刻地改變著人類的世界圖景。因?yàn)?925年以后所創(chuàng)建的量子力學(xué)進(jìn)一步使笛卡兒與牛頓以來的主客絕對(duì)二分原則、實(shí)體主義原則乃至嚴(yán)格決定論原則都受到猛烈沖擊。最后要強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)科學(xué)革命。20世紀(jì)中葉以來近半個(gè)世紀(jì)系統(tǒng)科學(xué)的蓬勃發(fā)展表明,從總體上說,系統(tǒng)自然觀集中體現(xiàn)了當(dāng)代自然圖景的精華,因此系統(tǒng)自然觀幾乎成了當(dāng)代自然科學(xué)的世界圖景的代名詞,貝塔朗菲稱之為“一種新的自然哲學(xué)”。20年代所出現(xiàn)的懷特海的“機(jī)體論哲學(xué)”則是這種自然哲學(xué)之先聲。
當(dāng)代的系統(tǒng)自然觀借助于維納的控制論(1949)、貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論(1948)、普利高津的耗散結(jié)構(gòu)論(1969)和哈肯的協(xié)同學(xué)(1971)等理論復(fù)活了亞里士多德的機(jī)體論和內(nèi)在目的論的自然哲學(xué)。〔1〕控制論通過對(duì)“動(dòng)物(即生命系統(tǒng))和機(jī)器(即非生命系統(tǒng))的通用規(guī)律”的研究表明,自動(dòng)機(jī)器通過反饋調(diào)節(jié)機(jī)制可以表現(xiàn)出與神經(jīng)控制同樣的合目的性或規(guī)律。[1]維納在《控制論》中對(duì)牛頓的嚴(yán)格決定論進(jìn)行了深刻有力的批判,肯定了統(tǒng)計(jì)力學(xué)家吉布斯把偶然性引進(jìn)到科學(xué)中來的重大的方法論意義,并突破了目的論與機(jī)械論之間的兩極對(duì)立。莫諾在《偶然性與必然性——略論現(xiàn)代生物學(xué)的自然哲學(xué)》(1971)一書中,則用生物微觀控制論表明,借助于生物化學(xué)和分子生物學(xué)層次的反饋機(jī)制以及微觀-宏觀相互作用,完全偶然的基因突變最終可以納入物種進(jìn)化的必然軌道;耗散結(jié)構(gòu)論表明,在遠(yuǎn)離平衡態(tài)條件下開放系統(tǒng)可以通過非線性正反饋機(jī)制的作用表現(xiàn)出有序化和合目的性;協(xié)同學(xué)還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)序參量是整個(gè)自組織過程的主宰如此等等。總之,所有這些自動(dòng)機(jī)器和自組織理論都表明,無須超自然的神力和神秘的“生命力”,自然系統(tǒng)也象自動(dòng)機(jī)一樣可以憑借內(nèi)在機(jī)制的作用呈現(xiàn)合目的性。從這個(gè)特定意義上說,認(rèn)為宇宙=巨大的超級(jí)自動(dòng)機(jī)的“機(jī)械論”是對(duì)的,而非神學(xué)性的宇宙“內(nèi)在目的論”也是對(duì)的。從歷史上看,牛頓的機(jī)械論自然哲學(xué)是對(duì)亞里士多德的目的論自然哲學(xué)的否定。現(xiàn)在,我們的立足于系統(tǒng)科學(xué)的新自然哲學(xué)則應(yīng)看作一種“否定之否定”。它是對(duì)機(jī)械論與目的論自然哲學(xué)的更高的辯證綜合。
當(dāng)代自然哲學(xué)(它以系統(tǒng)自然觀及其系統(tǒng)辯證法為核心或靈魂)最有革命性的一個(gè)方面,也許表現(xiàn)在反嚴(yán)格決定論和對(duì)偶然性客觀意義的新認(rèn)識(shí)。直到現(xiàn)在為止,一般人都相信“近似決定論”:只要近似知道一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和初始條件就可以足夠好地計(jì)算出系統(tǒng)的近似行為。可是混沌學(xué)中著名的“蝴蝶效應(yīng)”,即系統(tǒng)演化進(jìn)程對(duì)初始條件的敏感依賴性,卻斷然否決了牛頓-拉普拉斯決定論的任何翻版(如“近似決定論”)的有效性。美國(guó)氣象學(xué)家洛侖茲在1961年發(fā)現(xiàn),實(shí)際上長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)是不可能的。因?yàn)榧词箤?duì)于嚴(yán)格確定的氣象方程組,初始條件的小誤差,也會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。諸如珞珈山的蝴蝶拍拍翅膀那樣的初始小擾動(dòng),經(jīng)由地球大氣系統(tǒng)中的逐級(jí)放大,最終可能在南美洲引起大風(fēng)暴。這種由決定論引出來的混沌,對(duì)經(jīng)典觀念的打擊是毀滅性的。混沌革命加強(qiáng)并深化了量子革命。
通過量子力學(xué)、分子生物學(xué)、協(xié)同學(xué)乃至混沌學(xué)的研究,現(xiàn)代科學(xué)家越來越認(rèn)識(shí)到,偶然性在自然界具有不容忽視的本體論地位,以及研究偶然性的內(nèi)在機(jī)制的重要性。為恩格斯贊同過的黑格爾關(guān)于“必然性自己規(guī)定自己為偶然性,……偶然性又寧可說是絕對(duì)的必然性”(〔2〕,第562—563頁)的辯證論斷,得到最新自然科學(xué)的支持。正如馬克斯·玻恩在《關(guān)于因果與機(jī)遇的自然哲學(xué)》(1951)中所注意到的,量子世界是由因果與機(jī)遇聯(lián)合統(tǒng)治的,其中機(jī)遇是有規(guī)則的。同樣,在哈肯的協(xié)同學(xué)演化方程(如福克-普朗克方程和郎之萬方程)中,決定論力項(xiàng)與隨機(jī)力項(xiàng)是共同起作用的。在混沌理論中,混沌本是由決定論規(guī)律引出的內(nèi)在的無序和不規(guī)則性,然而對(duì)混沌吸引子的相空間圖解研究卻表明,即使混沌也有精細(xì)結(jié)構(gòu),其中機(jī)遇也是有規(guī)則的,偶然性與必然性相互作用的深層非線性機(jī)制是可以認(rèn)識(shí)的。從量子力學(xué)到系統(tǒng)科學(xué)的研究表明,概率統(tǒng)計(jì)定律是比嚴(yán)格決定論定律更好的認(rèn)識(shí)工具,但原有的“大數(shù)定律”與“統(tǒng)計(jì)平均值”等概念對(duì)于描述偶然性已經(jīng)顯得太粗糙了,非線性數(shù)學(xué)該出陣參戰(zhàn)了。因?yàn)槲ㄓ薪柚诜蔷€性數(shù)學(xué)才可能認(rèn)清偶然性起作用的深層結(jié)構(gòu)機(jī)制。
當(dāng)代自然哲學(xué)中的系統(tǒng)整體論思想也是相當(dāng)有革命性的。自從歐幾里得、阿基米德以來,“整體=部分和”的公理已經(jīng)成為背景知識(shí)不可缺少的一部分。這一觀念也是牛頓的機(jī)械論自然哲學(xué)的一個(gè)基本要素(它與實(shí)體主義、還原主義相協(xié)調(diào))。然而,一般系統(tǒng)論中的貝塔朗菲原理“整體不等于各部分簡(jiǎn)單相加的總和”,卻斷然取消了歐幾里得的公理,以整體論取代了機(jī)械論的還原主義。量子力學(xué)中的全域相關(guān)性和粒子物理學(xué)中的新奇現(xiàn)象(“基本”粒子分割到一定限度,將出現(xiàn)“部分大于整體”的佯謬)以及生態(tài)系統(tǒng)的整體關(guān)聯(lián)性(卡普拉《轉(zhuǎn)折點(diǎn)》,1989)都支持貝塔朗菲的系統(tǒng)整體觀。
總之,以現(xiàn)代物理學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)為代表的當(dāng)代科學(xué)革命已經(jīng)引起了人類自然圖景的根本變革,人們有理由期待一種浸透著量子力學(xué)辯證法和系統(tǒng)科學(xué)辯證法精神的全新的自然哲學(xué)的出現(xiàn)。
二
現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)入當(dāng)代自然哲學(xué)的主要疑難及其可能解法的討論。
鑒于機(jī)械論自然哲學(xué)所遇到的困難,當(dāng)代自然哲學(xué)所要討論的主要問題可以歸結(jié)如下:1.自然本體的性質(zhì)問題。物理實(shí)在究竟是孤立的實(shí)體還是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的存在?“潛在”是否也是物理實(shí)在的基本形態(tài)之一?究竟是否存在終極實(shí)在?2.物理實(shí)在所遵循的規(guī)律究竟是決定論還是非決定論的?自然系統(tǒng)究竟是必然性還是偶然性所支配的?偶然性應(yīng)當(dāng)具有怎么樣的本體論地位(是否應(yīng)當(dāng)有)?3.所謂“觀察者侵入物理事件”的實(shí)質(zhì)是什么?主客二分的合理界限是什么?4.系統(tǒng)整體論與還原主義孰是孰非?5.目的論的新解釋問題。自然系統(tǒng)本身能有目的性嗎?能代替上帝作為選擇主體的地位嗎?目的論是否真與機(jī)械論勢(shì)不兩立?它又如何與神學(xué)劃清界線?下面我們將依次詳細(xì)分析這些問題:
1.自然本體或物理實(shí)在的性質(zhì)問題。
牛頓機(jī)械論自然哲學(xué)的本體論或?qū)嵲谟^的要害就在于實(shí)體主義。一切物理實(shí)在被認(rèn)為都有實(shí)體性、實(shí)存性,自然被等同于實(shí)體的集合(簡(jiǎn)單相加的總和),一種在絕對(duì)空間構(gòu)架中的機(jī)械性的存在物。然而,在新的原子科學(xué)中,從前認(rèn)為不容置疑的“實(shí)體實(shí)存”原則已經(jīng)失效。明確的電子“軌道”或光子“路徑”等經(jīng)典性觀念在量子力學(xué)中是不允許的。電子實(shí)際上以“電子云”方式存在著,它并沒有絕對(duì)分明的輪廓,而且只是或然地顯現(xiàn)出來。如“測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系”所要求的,電子的位置與相應(yīng)的動(dòng)量具有天生的不確定性,決不可能同時(shí)有確定的值,因而人們決不可能同時(shí)測(cè)量到其確定的值。所有這些事實(shí),如果從牛頓的經(jīng)典本體論的眼光來看簡(jiǎn)直是不可理解的,因?yàn)椤皾撛谛浴庇^念完全沒有地位。
實(shí)際上,現(xiàn)代物理學(xué)家海森伯在批判牛頓機(jī)械論實(shí)在觀的基礎(chǔ)上,確實(shí)發(fā)展了一種全新的、更廣義的“潛在”實(shí)在觀。他根據(jù)量子力學(xué)事實(shí)總結(jié)出,潛在是介于可能與現(xiàn)實(shí)之間的物理實(shí)在的新型式,它被認(rèn)為特別適用于微觀客體。海森伯尖銳地指出:“在量子論中顯示的實(shí)在概念的變化,并不是過去的簡(jiǎn)單的繼續(xù),而卻象是現(xiàn)代科學(xué)結(jié)構(gòu)的真正破裂。”(〔3〕,第2頁)“幾率波的概念是牛頓以來理論物理學(xué)中全新的東西。……它是亞里士多德哲學(xué)中‘潛在’(potentia)這個(gè)老概念的定量表述。它引入了某種介乎實(shí)際的事件和事件的觀念之間的東西,這是正好介乎可能性和實(shí)在性之間的一種新奇的物理實(shí)在。”(〔3〕,第11頁)“事件并不一定是確定的,而是可能發(fā)生或傾向于發(fā)生的事情便構(gòu)成了宇宙中的實(shí)在”。(〔4〕,第177頁)
總之,海森伯認(rèn)為量子理論意味著實(shí)在觀念的革命,牛頓機(jī)械論的實(shí)在觀念已經(jīng)失效。他舉例說,幾率波、量子態(tài)、電子軌道等都與統(tǒng)計(jì)期望值相關(guān)聯(lián),表示傾向性的、潛在的物理實(shí)在,這是物理實(shí)在的新形式。
現(xiàn)代粒子物理學(xué)的新假說把潛在性觀念發(fā)展到海森伯本人始料所不及的程度。喬弗利·丘(Geoffrey Chew)著名的粒子靴絆學(xué)說[2],斷然否定了終極實(shí)體的可能性,揭示了自然本體的自助的、生成的本性。按照我的看法,它使系統(tǒng)實(shí)在論與系統(tǒng)辯證法完全本體論化了!由于任何粒子都可以充當(dāng)基礎(chǔ)粒子,用以構(gòu)成其他粒子,因此說穿了沒有任何一種粒子是真正的“基本粒子”,這就是所謂“基本粒子并不基本”。從根本上說,自然界不可能還原到任何一種或幾種終極的實(shí)體。說一個(gè)質(zhì)子可以由中子和π介子所構(gòu)成,或者說它是由Λ超子和K介子所構(gòu)成,或者說它是由兩個(gè)核子和一個(gè)反核子所構(gòu)成,甚至說是由場(chǎng)的連續(xù)質(zhì)所構(gòu)成。所有這一切可能性是同樣真實(shí)地存在的。應(yīng)當(dāng)說,所有這些陳述都同樣地正確又同樣地不完善。因?yàn)檎鎸?shí)世界等于所有這些潛在的“可能世界”互相疊加的總和。借用日本物理學(xué)家武谷三男的話來說:“作為終極要素的實(shí)體——基本粒子本身也是相互流動(dòng)地相互轉(zhuǎn)化的。這件革了以前的物質(zhì)觀,顯示了辯證邏輯的正確性。”(〔5〕,第28頁)
我們的進(jìn)一步的問題是:作為自然本體的物理實(shí)在究竟是否可以歸結(jié)為互相孤立的實(shí)體?還是從本質(zhì)上說只能是依賴系統(tǒng)場(chǎng)境的整體全息相關(guān)的存在?在對(duì)著名的EPR假想[3]的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)中所表現(xiàn)出來的量子關(guān)聯(lián)(即遠(yuǎn)距粒子之間的整體相關(guān)性)很好地回答了這一問題。正如美國(guó)科學(xué)哲學(xué)家西莫尼(A.Shimony)所指出:“我們生活在一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果正在開始闡明哲學(xué)問題的非凡時(shí)代”。而今最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩個(gè)相隔幾米且又沒有彼此傳遞信息機(jī)制的實(shí)體可能被相互糾結(jié)在一起,即它們的行為可以有極顯著的相關(guān)性,以致對(duì)其中一個(gè)實(shí)體進(jìn)行測(cè)量將瞬時(shí)地影響到另一個(gè)實(shí)體的測(cè)量結(jié)果。這個(gè)新奇的實(shí)驗(yàn)結(jié)果斷然否定了愛因斯坦等人(EPR)的預(yù)設(shè)(即“空間上遠(yuǎn)隔的客體的實(shí)在狀態(tài)必定是彼此獨(dú)立的”),卻符合量子力學(xué)的系統(tǒng)整體觀。正如玻爾所注意到的,量子現(xiàn)象是作為整體而存在的,其中所反映出來的內(nèi)在關(guān)聯(lián)是不可消解的。量子現(xiàn)象的整體性不允許人們對(duì)它作機(jī)械的切割并把這種切割物認(rèn)作它自身。因此我們有理由說,量子力學(xué)的整體實(shí)在觀是與系統(tǒng)整體觀相通的,量子辯證法與系統(tǒng)辯證法相互滲透,量子革命與系統(tǒng)科學(xué)革命相互支持。因此,作為科學(xué)革命的結(jié)晶,新自然哲學(xué)主張,物理實(shí)在的部分性質(zhì)取決于整體,取決于系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)聯(lián),從根本上說,自然本體是整體全息相關(guān)的存在。
2.決定論與非決定論疑難,偶然性的本體論地位問題。
從前認(rèn)為不容置疑的機(jī)械論自然哲學(xué)的“嚴(yán)格決定論”預(yù)設(shè),如今在新的原子科學(xué)中也已經(jīng)失效。人們向來認(rèn)為,自然科學(xué)和“自然科學(xué)唯物主義”有一個(gè)不可動(dòng)搖的支柱:這就是嚴(yán)格決定論。對(duì)自然科學(xué)的這種見解,最典型地表現(xiàn)在拉普拉斯杜撰的那個(gè)精靈故事中,據(jù)說這個(gè)精靈(超智慧者)知道世界現(xiàn)況的一切決定因素,因而能夠無歧義地得出世界在過去或未來的其他一切狀態(tài)。這個(gè)被后人稱作“拉普拉斯妖”的理想實(shí)驗(yàn)正是嚴(yán)格決定論的化身。可是,現(xiàn)在在微觀領(lǐng)域里發(fā)現(xiàn)了與這種嚴(yán)格決定論原則相違背的種種反常事實(shí)。簡(jiǎn)略地說,熱學(xué)與分子物理學(xué)的研究表明,氣體分子運(yùn)動(dòng)是包含不確定性的自然進(jìn)程,由于初始條件捉摸不定,單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)成為純粹的偶然事件。分子運(yùn)動(dòng)論乃至統(tǒng)計(jì)力學(xué)的建立表明,概率統(tǒng)計(jì)定律也是自然描述不可缺少的一種基本形式。
強(qiáng)調(diào)概率統(tǒng)計(jì)定律重要性的科學(xué)思想反映到自然哲學(xué)中去,就成為“統(tǒng)計(jì)決定論”。其要旨可概括如下:對(duì)于一些包含不確定性的自然過程,雖然嚴(yán)格決定論不能直接應(yīng)用,但若應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法研究大量單個(gè)偶然事件的平均行為,卻可以找出明顯的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。換句話說,這些自然過程在統(tǒng)計(jì)平均意義上仍是決定論性的。這是決定論的弱化形式之一。
統(tǒng)計(jì)決定論的科學(xué)基礎(chǔ)在于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)。統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基本出發(fā)點(diǎn)則在于,認(rèn)為盡管大量分子的集團(tuán)行為滿足統(tǒng)計(jì)規(guī)律,但從底層基礎(chǔ)而言,單個(gè)分子(單個(gè)過程)仍遵守牛頓定律,滿足嚴(yán)格決定論。這樣,統(tǒng)計(jì)決定論并不把不確定性歸因于基礎(chǔ)規(guī)律的不同,而是把它歸因于初始條件的難以捉摸(即人類知識(shí)的不完備性)。因此,統(tǒng)計(jì)決定論只是嚴(yán)格決定論的補(bǔ)充形式。
然而,將概率統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)真正貫徹到底,最終導(dǎo)致量子物理學(xué)的興起,而測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)則使嚴(yán)格決定論淪為無意義的空想。
在現(xiàn)代科學(xué)家中第一個(gè)對(duì)“非完全決定論”(即under-determinism,這個(gè)詞的不恰當(dāng)?shù)奶娲~是indeterminism,即非決定論)有十分清醒認(rèn)識(shí)的是哥廷根學(xué)派的馬克斯·玻恩。他在名著《關(guān)于因果和機(jī)遇的自然哲學(xué)》中對(duì)非完全決定論作了比其他量子物理學(xué)家(如玻爾、海森伯等)更為系統(tǒng)和透徹的分析。通過對(duì)玻恩文本的適當(dāng)解釋、調(diào)整與轉(zhuǎn)譯,我們可以提煉出對(duì)當(dāng)代自然哲學(xué)極有價(jià)值的內(nèi)容和決定論/非決定論問題的辯證解。〔7〕
非完全決定論的最主要或最有特色的一種表現(xiàn)形式,是與量子力學(xué)相應(yīng)的概率決定論。其要點(diǎn)如下:(1)單個(gè)(量子)過程內(nèi)在地是幾率性的、非決定性質(zhì)的;(2)“自然界同時(shí)受到因果律和機(jī)遇律的某種混合方式的支配。”(〔8〕,第9頁)(3)機(jī)遇律是自然律的終極形式,偶然性有規(guī)則,“它們是用數(shù)學(xué)上的概率論表述出來的。”(〔8〕,第7頁)
關(guān)于自然界究竟是由必然性還是偶然性所支配的,是決定論性還是非決定論性的那個(gè)爭(zhēng)論,波普有一個(gè)著名的比喻:“云和鐘”。“云”就是天上的云,代表極端不確定性,它非常不規(guī)則、毫無秩序又有點(diǎn)難以預(yù)測(cè);“鐘”就是家家都有的時(shí)鐘,代表高度的確定性,它非常有規(guī)則、有秩序又是高度可預(yù)測(cè)的。這是兩個(gè)不同的極端,一端變化莫測(cè),另一端高度精確。一般的自然事物往往處在這兩個(gè)極端之間。波普用“所有的云都是鐘”(當(dāng)然也可以說“所有自然事物都是鐘”)表示決定論,用“所有的鐘都是云”(當(dāng)然也可以說“所有自然事物都是云”)表示非決定論。波普終于認(rèn)識(shí)到,人類理性需要的是“處于完全的偶然性和完全的決定論之間的某種中間物,即處于完全的云和完善的鐘之間的某種中間物。”(〔6〕,第239—240頁)這種完全的偶然論(非決定論)和完全的決定論的中間物,我們可以恰當(dāng)?shù)胤Q作“非完全決定論”,它意味著對(duì)偶然性與必然性、因果與機(jī)遇的某種辯證綜合,這就是當(dāng)代自然哲學(xué)對(duì)這一爭(zhēng)論所作的正確解。以上我們是借用M.玻恩與波普的話,經(jīng)校正、轉(zhuǎn)譯納入自己的概念框架,并用以闡發(fā)自己的“非完全決定論”觀點(diǎn)。〔7〕
現(xiàn)代生物學(xué)和生物微觀控制論也為非完全決定論提供新的佐證。莫諾在其名著《偶然性與必然性(略論現(xiàn)代生物學(xué)的自然哲學(xué))》中,從分子生物學(xué)的材料出發(fā),有力地抨擊了嚴(yán)格決定論,并為恢復(fù)偶然性在自然哲學(xué)中的本體論地位付出極大的努力。莫諾是這樣說的:
當(dāng)偶然事件——因?yàn)樗偸仟?dú)一無二的,所以本質(zhì)上是無法預(yù)測(cè)的——一旦摻入了DNA的結(jié)構(gòu)之中,就會(huì)被機(jī)械而忠實(shí)地進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄,……從純粹偶然性的范圍中被延伸出來以后,偶然性事件也就進(jìn)入了必然性的范圍,進(jìn)入了相互排斥、不可調(diào)和的確定性的范圍了。因?yàn)樽匀贿x擇就是在宏觀水平上、在生物體的水平上起作用的。自然選擇能夠獨(dú)自從一個(gè)噪聲源泉中譜寫出生物界的全部樂曲。(著重號(hào)為引者所加)(〔9〕,第88頁)
莫諾這段話應(yīng)當(dāng)看作關(guān)于生物自然界的非完全決定論,關(guān)于極小幾率的偶然事件向極嚴(yán)格規(guī)律轉(zhuǎn)化過程的生動(dòng)說明。特別是最后那句話是說明生物界的偶然性與必然性的相互聯(lián)系、相互作用方式的絕妙比喻。當(dāng)然,由于莫諾有時(shí)十分不恰當(dāng)?shù)貙?yán)格決定論與辯證唯物論混為一談,應(yīng)當(dāng)注意他的言論本身具有兩重性。(〔10〕,第324頁)
非完全決定論的內(nèi)容還由于系統(tǒng)科學(xué)的興起而得到了進(jìn)一步豐富和加強(qiáng)。有人因之稱作系統(tǒng)決定論。其要旨可概括如下:
一般的自然界的復(fù)雜系統(tǒng)(在自然哲學(xué)中姑且撇開社會(huì)系統(tǒng)),不能由它的構(gòu)成要素和子系統(tǒng)通過簡(jiǎn)單相加和線性因果鏈無歧義地決定其整體功能和行為。但系統(tǒng)的存在與演化仍有相當(dāng)確定的規(guī)律可循,機(jī)遇與因果共同決定著系統(tǒng)的存在和發(fā)展,因而系統(tǒng)在整體上仍有決定性。
具體地說,系統(tǒng)演化的主要機(jī)理就在于機(jī)遇性漲落、反饋和非線性作用。人們常喜歡將借助于系統(tǒng)科學(xué)特有的資料所認(rèn)識(shí)的辯證法,稱作“系統(tǒng)辯證法”。系統(tǒng)科學(xué)從自己的角度闡明了因果與機(jī)遇、決定性與隨機(jī)性的辯證法:自組織系統(tǒng)作為遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng),以偶然的隨機(jī)的漲落為誘導(dǎo),通過正反饋和非線性放大,某一漲落在矛盾競(jìng)爭(zhēng)之中取得支配地位,成為序參量,于是使系統(tǒng)的演化納入必然的軌道,建立時(shí)空、功能上的新的有序狀態(tài)。系統(tǒng)辯證法與矛盾辯證法在自組織動(dòng)力學(xué)機(jī)制的解釋上是高度一致的:當(dāng)自組織系統(tǒng)處于不穩(wěn)定點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)內(nèi)部矛盾全面展開并有所激化,與各種子系統(tǒng)及其要素的局部耦合關(guān)系和運(yùn)動(dòng)特性相聯(lián)系的模式和參量都異常活躍,各種參量的漲落此起彼伏,它們都蘊(yùn)含著一定的結(jié)構(gòu)與組織的胚芽,為了建立自己的獨(dú)立模式并爭(zhēng)奪對(duì)全局的支配權(quán),它們之間進(jìn)行激烈的競(jìng)爭(zhēng)與對(duì)抗,時(shí)而“又聯(lián)合又斗爭(zhēng)”,最后才選拔出作為主導(dǎo)模式的序參量。非完全決定論在協(xié)同學(xué)的描述系統(tǒng)演化的數(shù)學(xué)方程中也得到反映。如郎之萬方程(描述布朗運(yùn)動(dòng)的)和福克-普朗克方程中,概率論描述與因果性描述共處于一體,隨機(jī)作用項(xiàng)與決定論作用項(xiàng)被綜合在一起,偶然性與必然性因子被綜合在一起。從自然哲學(xué)看,它們體現(xiàn)了機(jī)遇律與因果律的辯證綜合。
3.物理事件與觀察的關(guān)系、主體-客體相互作用問題。
從前認(rèn)為不容置疑的“客觀事件與任何觀測(cè)無關(guān)”的自然哲學(xué)信條,如今在新的原子科學(xué)中同樣也正在失效。正如海森伯所指出,經(jīng)典物理學(xué)的真正核心,也就是物理事件在時(shí)間、空間上的客觀進(jìn)程與任何觀測(cè)無關(guān)的信念,由于許多量子實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)而受到?jīng)_擊。而現(xiàn)代物理學(xué)的真正力量就存在于自然界為我們提供的那些新的思想方法之中。因此,再指望用新實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)與觀測(cè)無關(guān)的“純客觀事件”或不依賴于觀察者和相關(guān)參照系的“絕對(duì)時(shí)間”,就無異于指望極地探險(xiǎn)家在南極圈尚未勘查過的地方會(huì)發(fā)現(xiàn)“世界盡頭”,那只能是不切實(shí)際的幻想。(〔4〕,第4頁和第9頁)對(duì)原子、電子那樣的客體的任何一次射線照射或觀測(cè)都足以破壞其初始狀態(tài),而且由于或然性和不可逆性,這種狀態(tài)不可恢復(fù)。
玻爾為量子力學(xué)所作的“互補(bǔ)性詮釋”中一個(gè)最基本的思想是:觀察者(主體)與被觀察者(客體)之間的嚴(yán)格劃界是不可能的,因?yàn)樵趯?shí)際過程中兩者處在緊密相連的相互作用之中。無論是純粹的“主體”即可以)“無干擾”地進(jìn)行觀察的觀察者)或是純粹的“客體”(可以絕對(duì)隔絕外界作用而界定被觀察系統(tǒng)的孤立狀態(tài))概念都只是經(jīng)典物理學(xué)所作的理想化,而這兩種理想化既是相互補(bǔ)充又是相互排斥的。〔11〕這就是玻爾著名的“我們既是觀眾(觀察者),又是演員(被觀察者)”辯證論斷的真實(shí)含義。
實(shí)際上,從當(dāng)代自然哲學(xué)的眼光看,這是很自然的:人(觀察者)本來就是自然(被觀察者)不可分割的一部分,我們只能用一種內(nèi)在化的眼光來看待自然,而不可能象上帝那樣用完全超脫的外在化眼光看自然,這就是問題的癥結(jié)所在。
正如羅森菲爾德所指出,所謂“觀察者介入原子事件進(jìn)程”的局勢(shì),容易產(chǎn)生科學(xué)事實(shí)的客觀性被敗壞的假象,因此我們必須與機(jī)械論和不可救藥的唯心主義劃清界線。羅森菲爾德本人正是以辯證法為武器在與機(jī)械論和唯心主義劃界的過程中闡明了觀察者與物理事件的辯證關(guān)系的客觀性質(zhì)。(〔12〕,第140頁)海森伯說得很分明:“量子論并不包含真正的主觀特征,它并不引進(jìn)物理學(xué)家的精神作為原子事件的一部分”。(〔3〕,第22頁)可見,“客體行為與觀測(cè)有關(guān)”原則并不意味著我們可以拋棄客觀實(shí)在而接受主觀主義。
4.系統(tǒng)整體實(shí)在觀問題。在闡述以上各個(gè)問題的過程中,我們實(shí)際上已經(jīng)闡明了整體實(shí)在觀的基本觀點(diǎn):“整體不同于各部分機(jī)械相加的總和”。自然本體是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的存在、處在相對(duì)相關(guān)中的存在,是整體全息相關(guān)的實(shí)在。正如D.玻姆所指出的,按照量子概念,世界是作為統(tǒng)一的不可分割的整體而存在的,其中即使是每個(gè)部分內(nèi)在的性質(zhì)(波或粒子)也在一定程度上依賴于場(chǎng)境。其實(shí),人本身就是自然的產(chǎn)物,自然不可分割的一部分,人只能作為參與者并在相互作用過程中用內(nèi)在化的觀點(diǎn)來理解自然本體。只是在系統(tǒng)及其諸要素之間的相互作用可以忽視的情況下,還原主義才是近似地有效的。
5.自然本體目的性的(自組織解釋)問題。簡(jiǎn)單地說,當(dāng)代自然哲學(xué)的目的論觀是亞里士多德內(nèi)在目的論的復(fù)活和發(fā)展,是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)目的論觀的升華。宇宙象是一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體,自然系統(tǒng)(包括生命系統(tǒng)和非生命自組織系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)、功能和演化過程的合目的性可以通過自然本身的自組織機(jī)制的作用得到合理解釋。〔1〕
例如,自然選擇的實(shí)質(zhì)問題是由生物哲學(xué)所提出的一個(gè)重要問題。按照生物控制論的初步解答,關(guān)于生物進(jìn)化的自然選擇機(jī)制實(shí)質(zhì)上就是一種以偶然的突變?yōu)樗夭模ㄟ^反饋調(diào)節(jié)的最優(yōu)化控制機(jī)制。艾根的超循環(huán)理論則進(jìn)一步明確,在大分子的自組織階段,在生化反應(yīng)的超循環(huán)中選擇價(jià)值高的突變不斷通過過濾和正反饋放大,形成功能性的組織,強(qiáng)化、優(yōu)化并向更高水平進(jìn)化。這里,一方面自然選擇表現(xiàn)為自然本身的純物質(zhì)性的有規(guī)則的相互作用過程,但它不同于牛頓的機(jī)械因果性模式,因?yàn)槠渲型蛔兣c選擇機(jī)制、機(jī)遇與因果是辯證地聯(lián)合起作用的;另一方面,盡管它排除了自然神力的干預(yù),卻仍然是合目的性的過程,因?yàn)樗凶砸龑?dǎo)的、自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能(使物種或分子擬種適應(yīng)環(huán)境)。這樣,按系統(tǒng)辯證法重新解釋過的合理的目的論又能與神學(xué)劃清界線。
三
正如我們已經(jīng)看到的,20世紀(jì)早期的相對(duì)論量子論革命向統(tǒng)治思想界長(zhǎng)達(dá)二三百年之久的機(jī)械論自然哲學(xué),提出了全面的詰難和挑戰(zhàn),并給予毀滅性的打擊。當(dāng)代自然哲學(xué)正是在克服舊自然哲學(xué)的危機(jī),在回答新興自然科學(xué)所提出的詰難和挑戰(zhàn)的過程中逐步建立起來的。20世紀(jì)中葉以來以系統(tǒng)科學(xué)群為代表的新興科學(xué)的迅速發(fā)展,豐富了當(dāng)代自然哲學(xué)的內(nèi)涵,加速了人類自然圖景革新的步伐。
總起來說,當(dāng)代自然哲學(xué)的核心觀點(diǎn),可以簡(jiǎn)要地重新概括如下:
1.自然本體是依賴于系統(tǒng)場(chǎng)境的、在關(guān)系中生成的、流動(dòng)的實(shí)在,作為孤立實(shí)體的終極實(shí)在根本不存在,“潛在”是物理實(shí)在的一種新形式;2.自然系統(tǒng)遵循非完全決定論(即決定論與非決定論的中間物),它是由因果與機(jī)遇聯(lián)合統(tǒng)治的,此兩者互斥又互補(bǔ)。偶然性的本體論地位是:它是自然本體本質(zhì)中的一個(gè)規(guī)定、一個(gè)方面和一個(gè)要素。偶然性存在精細(xì)的非線性作用機(jī)制(由混沌革命所發(fā)現(xiàn)!)。3.物理事件與觀測(cè)有關(guān),人作為自然系統(tǒng)的一分子只能用參與者的身分和內(nèi)在化的觀點(diǎn)來觀察自然,絕對(duì)的主客二分只是不切實(shí)際的幻想;4.系統(tǒng)整體觀在總體上比還原主義更為合理,不過為了進(jìn)行精細(xì)的研究,有節(jié)制的還原主義仍是必不可少的和有啟發(fā)力的,兩者其實(shí)是互斥又互補(bǔ)的。5.自然系統(tǒng)的合目的性可以按自組織觀點(diǎn)得到最合理的解釋,目的論與機(jī)械論也是互斥又互補(bǔ)的。
最后,我們所要強(qiáng)調(diào)的是偶然性的恰當(dāng)?shù)谋倔w論地位問題。迄今仍有不少讀者受過時(shí)的哲學(xué)教科書的影響,把偶然性當(dāng)作一種外在的、主觀的、局部的、非本質(zhì)的和不穩(wěn)定的或暫時(shí)的東西。其實(shí)這種看法有違辯證法的本意,可以毫不客氣地說它屬于機(jī)械論的范疇。通過對(duì)量子辯證法與系統(tǒng)辯證法的研究,我們可以十分有把握地說:機(jī)遇或偶然性在本體論中恰恰是一種內(nèi)在的、固有的、普遍的、本質(zhì)的和永久性的成分。借用列寧論“假象”的話來說,偶然性是“本質(zhì)的一個(gè)規(guī)定、一個(gè)方面和一個(gè)環(huán)節(jié)”,是“本質(zhì)自身在自身中的表現(xiàn)”。機(jī)遇與偶然性是客觀的并且具有自己的非常獨(dú)特的規(guī)律。在新自然哲學(xué)中,我們不能再滿足于把偶然性看作必然性的“補(bǔ)充形式”的外在化理解,而要比以往任何時(shí)候都更加清醒地認(rèn)識(shí)到,機(jī)遇與因果相互聯(lián)結(jié)、相互滲透,辯證地融為一體。在非完全決定論中,偶然性恢復(fù)了它本來應(yīng)有的本體論地位,機(jī)遇與因果,偶然性與必然性以幾率或統(tǒng)計(jì)性乃至“混沌吸引子”為中介辯證地聯(lián)結(jié)在一起。在相空間中混沌吸引子的精巧的無窮嵌套的自相似結(jié)構(gòu),精確而形象地展示出系統(tǒng)演化過程中機(jī)遇與因果如何聯(lián)合起作用的深層非線性機(jī)制,進(jìn)一步豐富了對(duì)自然本體辯證內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)。
應(yīng)當(dāng)說,這是量子辯證法與系統(tǒng)辯證法對(duì)矛盾辯證法的一項(xiàng)貢獻(xiàn),它們本應(yīng)是相得益彰的。
參考文獻(xiàn)
〔1〕桂起權(quán):《目的論自然哲學(xué)之復(fù)活》,載“自然辯證法研究”1995(7),并收入?yún)菄?guó)盛主編《自然哲學(xué)》一書,中國(guó)社科出版社1994年版。
〔2〕《馬克思恩格斯全集》第20卷。
〔3〕海森伯:《物理學(xué)與哲學(xué)》商務(wù)印書館1984年版。
〔4〕海森伯:《嚴(yán)密自然科學(xué)基礎(chǔ)近年來的變化》上海譯文出版社1978年版。
〔5〕《武谷三男物理學(xué)方法論論文集》商務(wù)印書館1975年版。
〔6〕波普:《客觀知識(shí)》,上海譯文出版社1987年版。
〔7〕桂起權(quán):《非完全決定論:因果與機(jī)遇的辯證綜合》,載“科學(xué)技術(shù)與辯證法”1991(2)。
〔8〕玻恩:《關(guān)于因果和機(jī)遇的自然哲學(xué)》商務(wù)印書館1964年版。
〔9〕莫諾:《偶然性與必然性(略論現(xiàn)代生物學(xué)的自然哲學(xué))》,上海人民出版社1977年版。
〔10〕桂起權(quán):《科學(xué)思想的源流》武漢大學(xué)出版社1994年版。
〔11〕桂來權(quán)《析量子力學(xué)中的辯證法思想—玻爾互補(bǔ)性構(gòu)架之真諦》,載“哲學(xué)研究”1994(10)。
〔12〕羅森菲爾德:《量子革命》商務(wù)印書館1991年版。
注釋:
[1]正是在這一意義上,梁實(shí)秋在《遠(yuǎn)東英漢大辭典》中,將控制論(cybernetics)譯作神經(jīng)機(jī)械學(xué)。
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預(yù)計(jì)1-3個(gè)月審稿 北大期刊
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