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生物信息学论文精品(七篇)

时间:2022-10-14 20:33:26

生物信息学论文

生物信息学论文篇(1)

有些高中生物教师受传统教学模式影响太深,短时间内无法转变教学观念.虽然在课堂教学中引入了信息技术,但是对多媒体课件材料的重视度不够,准备不充分,有些仅仅是相关图片或资料的简单罗列.很多老师未能从学生的学习主体地位出发,课堂上仍是以教师讲授为主,缺乏师生之间的必要交流,忽略了学生的学习感受,导致学生提不起学习兴趣,甚至产生厌学和抵触的情绪.有些教师在将信息技术与高中生物教学进行整合时忽略了有效性因素.所有的教学手段都应为最终的教学目的服务,信息技术在高中生物课堂教学当中的运用恰当与否,主要是看其对教学过程有无辅助作用.

信息技术的运用与教学大纲的内容要求关联性不强,课堂表面上看起来有声有色、热热闹闹,多媒体课件图文并茂,但是实际上能传达给学生的有效信息量很少,大部分内容游离于教学任务和教学目的之外,无法引发学生积极思考.虽然信息技术在高中生物教学中起着十分重要的作用,但这绝不意味着信息技术可以取代其他教学手段的作用.有些教师认为有了多媒体课件就可以完全放任学生自由活动,这是十分错误的.生物是一门实验类学科,观察和实验在生物科学中起着十分重要的作用.多媒体课件演示和运用决不能完全取代演示实验、学生实验和教师板书等教学手段.

二、高中生物教学中信息技术整合的优化策略

将信息技术与高中生物课堂教学相整合,创设轻松愉快的教学情境,化抽象为具体,激发学生的探索欲和求知欲.只有在轻松愉快的教学情境下,学生才能真正进入学习状态.教师要利用多媒体课件直观生动的图像和视频形象,充分调动学生的感官来接受知识信息,激发学生的联想和想象,集中学生的注意力,将学生已掌握的知识和经验等与新导入的知识相融,建立起新旧知识之间的联系.利用多媒体技术可以跨越时间和空间对课堂教学的限制,将复杂晦涩的理论知识化为直观易懂的图像视频信息,让学生一目了然.例如,植物种子的萌芽过程,仅仅通过教师讲解学生很难理解和掌握.但是借助信息技术可以将种子萌发过程拍成视频并运用快放模式,让学生直观地观察到种子萌发的全过程.

将信息技术与高中生物课堂教学相整合,用计算机多媒体技术辅助高中生物实验教学,增强学生的实践动手能力.在传统的高中生物课堂上,通常是教师演示实验,之后学生对演示的实验进行机械重复.然而实验中任何一点微小的差异都会导致实验效果的误差.在信息技术的辅助下,教师可以将实验操作的具体过程通过视频播放出来,有些需要特别注意的实验细节可以用放大照片等形式展示给学生,让学生事先了解实验过程和注意事项,减少学生实际实验时的出错率,节省实验时间,增强实验教学效果.另外,高中生物课中有些无法在课堂上实现的实验,例如脊蛙的反射实验、家鸽的解剖实验等.用多媒体课件可以演示这些实验过程,既能满足学生学习生物知识的需求,又能培养学生保护动物和保护生态环境的意识.

三、总结

生物信息学论文篇(2)

生物学知识具有一定的抽象性,所以在高中生物课教学中,教师需要对课本中高度概括的生物学知识、概念、原理进行一定的解释和分析,引导学生去建立一定的知识网络,让学生将知识内容梳理清晰,更好地进行学习。因此,在生物课堂教学中,教师除了要利用传统的生物学教具以外,还需要利用信息技术,让学生通过计算机、网络等获得丰富的教学资源去了解生物知识,更为直观地接触生物学的内容,为学生创造更加适合其进行想象和联想的思考环境。例如,在讲授《光合作用的原理与应用》时,教师可以先利用多媒体视频、PPT、图片、科学纪录片等方式,让学生对植物的光合作用进行一定的了解,激发学生的学习欲望。然后利用课件等形式来为学生讲解一些光合作用的过程和每一个环节中的具体情况和作用,让学生对植物的光合作用有一个完整而清晰的理解,提高学生的学习效率。

2突出教学重点

在高中生物教学中,会涉及很多学生难以理解的生命现象和一些难以观察的具体的生物反应,这些知识如果单纯依靠教师的口头讲解,有时是很难被学生所理解的。在这样的情况下,教师可以利用多媒体课件对生物教学中的重点和难点进行讲解,使学生形成更加清晰和明确的生物知识网络。例如,在讲授《细胞的增殖》这一节内容时,教师可以利用多媒体课件,结合相应的知识内容,将重点、难点突出出来,教师可以将细胞增殖的整个过程进行分解,利用一系列的图片对细胞增殖的过程进行一定的解析。形象化、直观化的图片会使得学生的思维更加快速地进入思考的环境之中,从而减小对增殖规律的理解难度,提升学生的学习效果。

3展示实验过程,提高学生的认识程度

生物信息学论文篇(3)

关键词 信息管理 物流信息技术 教学改革

中图分类号:G424 文献标识码:A

0 引言

信息管理与信息系统专业属于交叉学科,我校在“信息管理与信息系统”专业建设中,结合西部经济发展的实际需求,确定了信息管理类专业人才的培养方向为制造业信息化方向和物流信息化方向,将人才培养目标行业化,具有明显的行业特色。当前物流业的行业地位在广西区域经济中越来越显突出,物流发展面临西部大开发、中国-东盟自由贸易区建设、“泛珠”三角区域的开发与合作、北部湾经济区建设等四大机遇,物流信息化人才需求量增大。因此面向物流领域的信息化人才培养已成为我校“立足广西,服务区域经济,培养创新型人才”的关键。

“物流信息技术”是我校信息管理与信息系统专业的一门专业限选课程。课程以物流信息技术的功能即在物流作业过程中信息的收集与传输、存储与处理、定位与追踪为主线,以物流信息管理系统的构建为核心,系统介绍条码技术、RFID技术、EDI技术、GPS、GIS技术等理论基础知识、实现原理、功能构成、解决方案及其应用,是一门多学科交叉的综合型、应用型课程。通过该课程的学习,培养学生物流信息管理素质,使学生掌握物流信息的基本知识和基本原理,熟悉物流信息系统的基本构成,掌握物流信息系统的基本技术,具备规划、设计、开发和运用物流信息系统的基本能力,引导学生理论与实践相结合,培养学生的创新意识及理论和实践相结合的综合能力。

1 信管专业物流信息技术课程教学中存在的问题

由于物流信息技术课程通常包括和物流业务活动相关的一些专业技术知识和操作技能,课程教学具有一定挑战性,常见的问题如下:

(1)教学内容重复,更新较慢。课程部分章节内容与信息管理类专业的其他课程(如:管理信息系统)存在重复编排的现象,致使教学内容重复讲授,学生上课缺乏积极性,不便于掌握较新的知识。此外,物流信息技术课程教学内容更新较慢,现有的教材理论知识体系已经落后于物流企业第一线的实际情况,可操作性差,教学内容的前沿性和创新性不足。

(2)教学方法单一。目前,物流信息技术课程基本上沿用传统教学方式,教学过程中缺乏物流技术类知识的系统学习和动手实践环节的培养。教师虽然在部分章节使用多媒体辅助教学,但是受困于缺乏物流企业第一线的资料,导致多媒体教学也只是教师讲解的演示工具,课程教学仍是以教师为中心的讲解者,没有充分确立学生主动参与、发现、探索和知识建构的主体地位,导致大多数学生被动接受知识。这种课程教学方式简单,不利于培养学生的自主学习能力。

(3)考核方式片面。考核方式主要是依靠一张试卷来评价学生对知识的掌握程度,较少考虑考核方式如何有益于教学,有益于培养学生的创造性。学生仅仅是知识的被动接受体,大都附和重复、疲惫应付、无创意地接受。只重视理论知识的考核,导致学生的动手技能缺乏,不知如何将理论知识灵活地应用到实践中去。

(4)实践教学设备匮乏。由于实验室经费有限,RFID设备、手持式条码扫描仪、固定式条码扫描仪等物流信息技术实验室设备采购数量很少,不能满足学生进行实际操作的需要。实践教学设备的匮乏是导致学生实践环节薄弱、动手能力差、对理论知识理解不到位的重要原因之一。

2 信管专业物流信息技术课程教学的思考

2.1 改进教学内容

教学内容应突出条形码技术、电子数据交换(EDI)、射频技术(RFID)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、智能运输系统(ITS)等技术的应用性,演示合理运用物流管理信息系统技术的方法,加大多媒体光盘内容的比例,使得教师在课堂教学中有更多的多媒体内容展现给学生,让学生对教学内容有更为清晰的认识。同时,应该充分利用各种专业论坛、搜索引擎文库、专业数据库等多种途径获得物流信息技术相关知识补充到课堂教学中,大胆使用最新技术文章和国内外专家学者关于物流信息技术发展前沿趋势的相关文章。

2.2 改进教学方式与手段

结合学生的专业基础与理解能力、接受能力,选择合适的教学方法,如:案例教学法等。案例教学法是指以案例为主,运用多种方式启发学生独立思考,通过一系列具体案例的讨论与思考,诱发学生的创造潜能,从而形成学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放式的学习氛围的一种教学方法。通过分小组形式进行案例讨论,每个小组须形成一个统一意见,这就培养了学生有理有据地以自己的观点说服别人的能力,同时也可以培养学生的责任意识和团队意识。

2.3 改进考核方式

可以根据实际情况增添一些新的考核方式,比如小论文写作方式等。小论文写作是一种很好的考核方式。首先要指导学生学会利用各种专业论坛、搜索引擎文库、图书馆数据库等获得物流信息技术相关知识,培养学生阅读专业文献的习惯,提高学生的自学能力。然后通过论文写作的方式使专业知识进一步 “内在化”,该方式有助于培养学生灵活、综合运用专业知识分析和解决问题的能力。

2.4 改进实践教学模式

实验室是培养学生的理论转换能力和实践动手能力的场所。在经费有限的前提下,应尽量建设经济实用的实验室,提高学校物流信息技术设备利用率,降低采购和维护保养成本。另外还可以租赁物流企业设备进行实践教学,将实习地点从学校向物流企业第一线倾斜,根据学校的实际情况,和相关物流企业建立合作关系。

3 结语

本文基于信息管理类课程教学任务与要求,分析了物流信息技术课程教学中所存在的问题,并提出了改进物流信息技术教学内容、教学方法、考核方式以及实践教学模式的几点思考。通过教学改革有效提高学生的技能,这不但是社会、企业对人才最真实的要求,而且在当前激烈的就业竞争形势下对学生就业竞争力的提升无疑也起到重要的作用。

基金项目: 新世纪广西高等教育教学改革工程立项项目(项目编号:2011JGA081)“面向广西区域经济的信息管理类本科应用性人才培养的研究与实践”

参考文献

[1] 姜显亮.提高物流信息技术课程教学内容的前沿性和创新性研究[J].武汉船舶职业技术学院学报,2011(6).

生物信息学论文篇(4)

 

关键词:信息文化 税收信息化建设 信息技术

一、信息文化的内涵

信息文化是信息社会的主流文化,是人们借助于信息、信息资源、信息技术,从事信息活动所形成的、信息社会所特有的文化形态,是信息社会中人们的生活样式。信息作为一个科学概念,最早出现在通信领域,但随着信息概念向各门具体科学渗透,被纳入了哲学的视野。在研究信息的过程中日益倾向于探究信息的本质,逐渐赋予其高度的抽象性和概括性,同时也赋予了世界观和方法论意义。信息是在信号的刺激下产生的,就其形成的过程而言,具有一定的客观性,但不能据此否定信息的主观性,无论是生成的信息,还是生产的信息,最终都以主观的形式而存在,而且随着人们意志的改变而改变。如果没有大脑的出现,就根本不可能生成和生产信息,这个世界也永远是充满各种信号的呆板的世界。

信息的本质是主观虚拟存在,而事物的本质则是客观实际存在。首先,信息决定于事物,离开了事物,信息就失去了赖以产生的客观基础。其次.信息不同于事物,信息是虚拟的、主观的,而事物是实际存在的、客观的。第三,信息具有一定的超越事物之外的独立性。因为信息是虚拟的、主观的,所以信息可以超越时间和空间上的限制.自由地进行信息运算,并据此改造事物。第四,信息对事物的反映有时是扭曲的。信息之间的联系基本上与事物之间的联系相符合,有时超越事物之间的联系,并生产出新的信息。

智能信息是“情报学”与“信息学”发展融合的产物。在知识环境下,智能信息学注重对知识传播、获取、管理和情报交流的研究,以及“探索信息激活的规律”。目前,人类对信息的需求已从最初的单一需求转向了适用于各领域的决策信息需求,因此,智能信息已超越以往文献情报学及科技情报学的研究范围。传统的科技情报理论、文献情报理论正在与现代的竞争情报理论、工商情报理论、技术情报理论、安全情报理论等现代情报理论相结合,从而形成智能信息理论。

信息技术的使用也给信息社会带来了许多伦理问题,这些伦理问题包括信息的获取、保存和扩散;信息的质量控制,可靠性、自由流动和安全性;普遍存取的扩大;内容的共享与交换;创建新数字空间的技术支持;公众意识;对多样性、拥有权和隐私权的尊重;对信息通信技术的伦理性使用;以及新信息通信技术与传统信息技术的集成等。

二、信息文化对税收信息化建设的影响

1、信息文化改变了税收管理体制、组织形态和结构,未来税收工作的主体将围绕网络建构。在信息社会中,社会系统的各个环节都需要信息和反馈作为运行与控制的依据,各种制度的运行也都建立在相应的信息传播技术基础上。税务征管也将围绕网络建立起新的虚拟社会结构及虚拟组织而展开税收管理工作。面对社会组织分散化和社会结构日益复杂化的趋势,信息文化将建立起社会运转的新规范,将引导税收信息化的发展趋势,决定税收管理的新机制。

2、信息技术渗透到人们生活的各个角落,深刻影响人们的生活方式和行为方式。在信息社会中,人们的活动日益依赖各种信息中介.并由此改变人们的工作方式、交往方式和教育方式。同时,人们的信息意识、信息素养、信息心理和信息生产、传播、选择和应用等方式也受到信息文化的影响。一是信息时空观的形成。信息社会通信技术的发展,使得信息传递时间不断缩短,空间距离相对缩小使人类社会的空间特征有更加时间化的趋向,即空间可以被时间置换。二是信息世界观的确立。传统的物质意识二分世界观将被信息世界观所取代,信息与物质、能量被视作是共同构成世界的要素,对于人们所生存的世界,信息更具有了无可取代的地他,其地位超过了信息和能量。三是信息价值观的确立。信息的特征决定着信息价值在增值中的作用。信息作为一种生产要素在各领域发挥着日益重要的作用,信息拥有者在竞争中占据着有利地位,权力“从资本占有者手里转移到职业官吏和技术治国论者,及信息提供者手里”,信息的价值观得以确立。“信息经济”、“知识经济”都足信息价值的体现。

生物信息学论文篇(5)

物流企业论文写完了那么我们就要着手写物流企业论文的参考文献了,我们在论文当中引用的论点、数据、学术研究等,这些都是要在论文末尾列出参考文献的,下面是学术参考网的小编整理的关于物流企业论文参考文献来和大家一起欣赏。

物流企业论文参考文献:

[1]卢奇.中小物流企业信息管理系统设计[J].中国物流与采购.2009(10)

[2]赵新慧.零担物流运输信息系统的设计与实现[J].交通信息与安全.2009(01)

[3]咸大鹏.改进的医院信息系统的设计与实现[D].山东大学2009

[4]颜菲.现代网络教育信息系统的研究与实现[D].上海交通大学2009

[5]秦殿军,周立军.中小物流企业信息系统分析与设计[J].中国物流与采购.2008(19)

[6]蒋楠.基于财务会计概念框架的会计信息系统重构研究[D].厦门大学2008

[7]牛红霞.中小物流企业信息化建设研究[J].交通企业管理.2008(05)

[8]董耀华,谢宏,姜文博.基于RFID的物流运输管理系统的构建[J].电子设计应用.2007(07)

[9]彭江平,李赛娟.信息集成环境下会计业务流程的自动处理技术[J].财会月刊.2007(14)

[10]卢宏伟.第三方物流企业集成一体化信息平台体系的设计[J].中国管理信息化(综合版).2007(05)

[11]尹黎.四川职业技术学院评教信息系统的设计与实现[D].电子科技大学2011

[12]孔令波.制造业管理型信息系统评价体系的研究[D].昆明理工大学2006

[13]杨华.医疗保险定点医院信息系统的设计与实现[D].山东大学2008

[14]董继睿.高校就业信息系统的设计与实现[D].山东大学2008

[15]王涛,陈玉莲.运输管理信息系统的研究与设计[J].物流科技.2007(05)

[16]罗闻泉.第三方物流管理信息系统的分析与设计[J].邯郸职业技术学院学报.2006(02)

物流企业论文参考文献:

[1]滕旭达.东陵供电分公司ERP系统研究[D].东北大学2011

[2]乔保科.BG公司财务成本系统改造项目风险管理研究[D].东北大学2011

[3]熊岩.高职院校人才培养成本研究[D].东北大学2009

[4]王莹.武汉钢能电气有限公司客户关系管理系统开发[D].东北大学2011

[5]艾传美.跨省域中小物流企业管理信息系统设计与开发[D].东北大学2012

[6]李存磊.省内范围的中小物流企业管理信息系统设计与开发[D].东北大学2012

[7]高艺影.拌合企业ERP环境下成本管理系统建立与设计[D].东北大学2009

[8]杨秀云.基于价值链分析的投资决策方法研究[D].东北大学2010

[9]王维国.中小型连锁超市配送中心配送管理系统的设计研究[D].东北大学2008

[10]王沁.富宏集团ERP-财务供应链系统方案设计研究[D].东北大学2008

[11]郭静.基于XBRL的财务报表分析系统设计与开发[D].东北大学2007

[12]赵常生.基于C/S模式的会计模拟实验系统设计与开发[D].东北大学2011

物流企业论文参考文献:

[1]李苏剑.钢铁行业物流系统建设综述[J].物流技术与应用.2008(04)

[2]宋纪伟.中小企业销售物流模式选择分析[D].昆明理工大学2006

[3]韩影.春雨公司汽车销售物流模式改进研究[D].南京理工大学2011

[4]王福生.天脊集团销售物流系统的分析与改善研究[D].天津大学2008

[5]李立伟.制造业销售物流精益设计[D].北京工业大学2007

[6]许钢.宝钢销售物流管理及其信息系统构建研究[D].东北大学2008

[7]侍青发.浅论驰骋集团销售物流[D].内蒙古大学2007

[8]殷志宏.钢材销售物流市场主体功能定位研究[D].同济大学2008

[9]邴吉云.鞍山钢铁公司钢铁销售物流的优化与应用研究[D].吉林大学2009

生物信息学论文篇(6)

摘要:师范教育改革下高师院校课程的重新建设已成为重中之重。如何在改革的新背景下建构合适的课程体系,成为高师院校要解决的问题。本文立足于师范教育改革背景下的需求,针对《生物信息学》课程的特点和教学中存在的问题进行初步探讨,就其在教学方法的更新、教学标准的编写、考核方法的改进等方面提出了一些思考,希望通过不断的完善从而提高《生物信息学》课程的教学质量。

关键词:师范教育改革;生物学信息学;课程建设

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)21-0102-02

随着教育的发展,教师体制也不断发生改变,顺应发展的趋势,教师资格证的改革开始不断推进与完善。2012年《国家中长期教育改革和发展规划纲要》精神和教育部部署启动全国中小学和幼儿园教师资格证改革试点工作,2013年《中小学教师资格考试暂行办法》出台并规定:试点启动后入学的师范专业学生申请中小学教师资格应参加教师资格考试。2015年我国正式实施教师资格证国考制度,并实行五年一个周期的注册制度。教师资格证制度的变革是对高师院校实施教学改革的促进同时也是对师范生的挑战。改革制度下更要求提高教师的综合素质和学生能力的培养,而《生物信息学》所具备的专业性与前沿性正是师范教育对学生着重培养的方向与目标。

《生物信息学》是一门交叉学科,包含了对生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,运用数学、计算机科学和生物学的各种工具阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。随着大规模的基因组测序工作的开展,生物学数据获得了大量的积累,生物信息学悄然兴起并得以蓬勃发展。生物信息学使学生了解学科前沿和新技术进展,同时培养学生综合运用知识的能力。但目前多数院校只将其设为选修课程,重视程度很低,而且在教学内容、方法等方面存在一些问题。由于师范教育改革对师范生要求不断提高,课程的学法和内容也要与时俱进,怎样建构新的课程体系是高师院校需要解决的问题。

一、课程教学现状

1.师资力量薄弱。生物信息学不仅对教师专业知识要求高,同时也需要有计算机理论基础的教师来授课。但目前教授生物信息学课程的教师大多都为其他生物学课程的教师,这些教师往往缺乏专业的生物信息学分析软件操作训练和计算机基础,不能将各学科更好融合。

2.教学方法滞后。生物信息学是一门交叉学科,但教师在教学过程依旧采用传统教学方法,计算机辅助教学不常见,这种授课方式不仅效果欠佳也没有发挥此学科的优势。而且在教学过程中不注重培养学生对生物信息学的重要性的认识,所以学生认为该课程只是理论学科,认识不到其对实践操作能力的重要和生物数据分析的意义。

3.实践教学不足。受传统的教学观念影响,教师在教学过程中只注重理论教学忽视实践教学,导致学生所学的理论知识与实践脱节。因为生物信息学对于网络高度依赖,但由于受学时限制,课堂教学的内容有限,实践教学课时数较少,内容也比较简单,缺乏完善的实践教学过程,学生也缺乏实际动手操作的能力。

4.考评方案简单。生物信息学的考核重点是学生对生物信息基本概念的理解,软件操作的掌握程度及生物数据分析解释的能力。但一些学校的考试形式还全部是理论知识,缺少实际操作能力的检验,这种考评办法的评价效能差,而且不能体现学科的特点。

二、课程体系建设优化

1.提高教师素质。教师是教学的核心资源,其知识水平和操作技能都会影响教学的效果。提高教师素质首先要对任课教师开展《生物信息学课程教学改革和实践》专题讲座,其次鼓励教师通过查阅相关文献,了解课程的特点及发展,组织大家进行讨论,再次,也要积极组织教师参加科研活动,提高科研新能力,在科研过程中进一步了解本学科的前沿内容。

2.编写教学标准。如今的教师专业化不只是强调教师要有扎实的理论知识,更要有实践能力。所以生物信息学的课程建设改革要组织新的教学内容,合理安排理论学时特别是实验学时。课程标准对生物信息学的研究内容、现状和发展前景做具体的介绍,主要对生物信息学的基本概念和基本方法进行讲解,重点是分析软件的操作方法和生物学数据库的使用方法的讲解。

3.改进教学方法。师范教育改革意味着对师范生各方面要求的逐渐提高,学生不能只被动接受知识,所以教师在教学中要利用多媒体辅助进行直观教学,演示生物学数据库的浏览与检索,软件的使用,基因序列的检索、基因阅读框架的找寻、序列比对、进化树的构建等操作。教师也可以提供课件和DNASTAR、DNAMAN、MEGA、BIOEDIT等软件安装程序及使用手册等扩大学生的自学空间,使学生的被动学习变为主动学习,也符合师范教育对学生创造能力、应用能力的培养。

4.教学科研结合。生物信息学教学强调能力的培养,且学科的交叉性也能使学生将所学知识与之结合。教师可以鼓励学生参与相关课题研究,学校也可以提供机会让学生参与到创新创业性研究的科研项目中,这样的学习方式可以激发学生对科研的兴趣,巩固课程中所学到的知识,使学生掌握生物信息学课程的实践技能,也更好的体现对师范生创新能力培养。

5.优化理论课结构。师范教育提倡以学生为主体的授课方式,所以课堂可以采取不同的学习方式如小组合作或学生讲述等以此丰富理论课的教学模式。教师可以提出问题由小组成员讨论研究学习,课堂也可以以自讲的方式进行学习,学生通过查阅资料了解学科在临床医学、药物产业等方面的应用以及在后基因组时代的主要研究内容等,不仅掌握了前沿知识同时也锻炼教师技能,对于师范教育培养有很好的促进作用。

6.加强实验课建设。师范教育在强调师范生理论知识的同时更注重实际的操作能力,所以实验教学起着越来越重要的作用,在学习中通过生物数据库的使用,可以提高学生处理生物信息的能力。生物学数据库均可以通过网络提供数据检索服务,学生可以根据理论知识进行相应的实际操作。学院可以进一步开放实验室,为学生创造动手操作的自学实验环境。

7.改革考核方法。考试是检测教学效果的方法,也是促进学生学习的有力手段。如何考核需要制定详细的评价指标体系。生物信息学的考核改革是在基础考核之上增加了小组答辩和论文成绩。小组答辩以生物信息学在疾病研究中的应用为拟设计命题,培养学生协作收集整理相关文献并展示其整合分析结果的能力。论文以蛋白质生物信息学分析在药物靶点挖掘和药物设计中的应用为题。最后根据论文结构完整性和内容独创性、条理逻辑性和学术水平进行评分。

三、课程体系构建的进一步设想

进一步利用网络学习平台慕课扩展生物信息学的理论深度与新技术发展,学生可以进一步接触并利用云计算等技术对大数据进行处理,或基于手机客户端让学生随时可以查询及学习,这样的构建既是生物信息学课程建设的发展,也是培养学生能力的体现。生物信息学课程建设改革对学生综合运用知识的能力起到了促进作用,也加强了理论联系实践的操作能力。生物信息学能够培养学生全面掌握生物学知识,对今后选择生物学科领域的工作有推动作用,也是师范生成为合格人民教师的理论基础。

参考文献:

[1]蓝秋燕.教师资格证“国考”下师范类教学法课程变革的探讨[J].高教论坛,2014,(3).

[2]林玉生,汪磊,久梅.谈教师资格证国考框架下的高师心理学教学改革[J].辽宁师专学报(社会科学版),2016,(3).

[3]赵屹,谷瑞升,杜生明.生物信息学研究现状及发展优势[J].医学信息学杂志,2012,33(5).

[4]于啸,孙红敏.计算机专业设置生物信息学课程的建设与实践[J].计算机教育,2010,(14).

[5]汤丽华.浅谈大学本科生物信息学课程建设与教学[J].高校讲坛,2010,(17).

[6]陶嫦立.关于提高生物类专业《生物信息学》教学的一些建议[J].教育教学论坛,2016,(32).

[7]石春海,肖建富,吴建国.构建优质教学体系 促进《遗传学》精品教育[J].遗传学教学,2013,35(1).

[8]王彬,韩赞平,张泽民,等.《遗传学》课程建设的实践与思考[J].洛阳师范学院学报,2008,(5).

[9]吴建盛,李政辉,张悦.强化创新型开放性实验 促进生物信息学课程建设[J].信息通信,2013,(6).

收稿日期:2016-11-21

生物信息学论文篇(7)

本文认为,超循环理论是系统科学从有机整体论走向生成整体论的开始,超循环,分形与混沌揭示的是世界生成演化的规律。生成规律本质上是信息规律,生成的“单元”是信息载体,生成过程是两种相反相成力量或趋势相互作用,并形成反馈和多层次回环,层层涌现的过程。本文提出以“复元论”或“归源论”超越“还原论”,认为超循环理论揭示了超稳定系统生成的内在机制,生成的逻辑除了形式逻辑,还需借助辨证与类比推理。本文认为更重要的是,超循环理论第一次将价值引入了科学,证明选择价值是生成进化得以实现的必然性依据,第一次展示了内涵价值的世界图景,为人类建构基于信息的生成论科学开辟了方向。沿此方向发展的科学不仅需要新的研究方法,新的数学,而且需要新的方法论和形而上学基础。在科学的这一发展中,中国传统文化与科学当可提供重要的启示与资源。

关键词:自选择 自组织 生成 信息 载体 “复元论” 价值

贝塔朗菲创立系统论的初衷本是要开创一种机体论的新科学,但由于仍然不能超越构成论 —— 即整体由部分构成的预设,其后的发展几乎仍然向着制造“更复杂的机器”前进,以致许多人认为系统科学并非科学革命,因为它并未逃脱机械的逻辑和“还原论”的“如来佛”掌心。在这个意义上,笔者认为,系统科学后又一轮重大突破是从超循环理论开始的,超循环直接探究生命发生的奥秘,终于冲破了机械论的遮蔽,揭示了生成的逻辑及由之生长起来的整体的规律。由此,它不仅推动了系统科学从有机整体论走向生成整体论,而且展示出内涵价值的自然界生成演化的世界图景,为人类建构基于信息、内涵价值的新科学提供了重要启示。

一、自选择与自组织——整体生成的内在机制

艾根于20世纪70年代提出超循环理论,与达尔文进化论不同,超循环研究的不是宏观个体的物种进化规律,而是分子水平上微观整体——“拟种”*的进化规律。根据超循环理论,作为“拟种”的一个自复制单元(即一个催化剂)不仅能催化生成一个类似的循环,这些循环还会耦合成一个更大的循环,这更大的循环又能进一步成为新的更大循环的单元而催生出更高层次的循环。超循环即指二级或二级以上的催化循环系统。如此类推,理论上可生成无穷层次自相嵌套的循环生长系统。

根据超循环机制,从无生命到生命的进化实质上是一种生成的过程,即生命发生及其完成的过程。这是系统在远离平衡条件下,从不稳定到重建新的整体稳定的过程。与构成性整体不同,生成不是从实体到实体,从部分到整体的既成“原子”之组合,而是信息不断选择和组织质料(信息载体),而质料不断生灭的过程,由此生成的整体在原则上不仅不可逆转,也是不可还原的(或不具有经典意义上的可还原性)。为明确整体生成与构成的差别,笔者将超循环机制或过程概括为自选择、自组织与自稳定三个主要阶段:

1、自选择:即具有进化优势的突变体作为偶然涨落而出现,并通过自复制实现自我选择。这种自复制机制相当于“正反馈”放大作用。通过自复制,信息选择质料,功能相似的突变体越“生”越多,它们逐渐聚集起来,使进化信息得以积累。

这里,突变体的出现及其自复制作为总体现象乃发生于远离平衡的不稳定状态下,或者说,突变体的发生和生长本身就是一种远离平衡态下打破系统原有稳定的行为。

2、自组织:经选择生成的突变体通过自组织进行功能整合。选择出来的众多突变体经相互竞争、相互协同,功能慢慢耦合起来,并在此过程中逐渐建立起负反馈机制,最终生成总体稳定的封闭环。显然,若干自复制单元组成的总体的功能整合,必然要求在所有成员中建立催化联系,这样,突变体通过自组织成为一个整体,从而作为更大循环功能整合的单元进入更高层次的进化过程。

3、自稳定:在高度关联的组织中,由突变体组织成的循环逐步地自我稳定。突变体能够在新的稳定序中复制、保存、转换、传送进化信息,经过因果的多重反馈循环、自我选择和组织,在新的稳定序中,系统的整体功能不断完善,信息不断积累,并层层转换传送,形成具有“长程相干”的多层回环,最终使系统整体得以稳定生长,实现向高度有序的宏观组织进化。

艾根指出:催化超循环的作用,不仅是选择,更重要的是它的这种整合功能,由此它才能推动系统迅速越过不稳定点,建立新的整体稳定,它同时满足三个条件:

①为保存信息而竞争。②允许不同单元竞争协同,自己组织起来。③建立某种稳定的共存。

我们看到:正是在超循环这样的生成系统中,携带进化信息的突变体不断被创生并自己组织起来,并通过竞争和筛选联结在一起,从而使每一个体的优势都能够被所有成员加以利用,成为一种整体性的协同进化。艾根指出:这就是一切系统能在没有“外部选择者”的情况下,自己有选择地组织自己,完成进化的奥秘。

笔者认为,生成整体的不可还原性正是由以上超循环的生成机制所决定的,或者说,是超循环过程的必然结果。与构成性整体不同,超循环起源于某种达尔文拟种的突变体分布中,它是从自复制单元出发的,这种自复制单元不是还原论意义上的“原子”、“分子”,它从一开始就是整体,不是部分,更重要的,它是信息载体,具有某种排列序,而非单纯物质。信息(而非形式)赋予质料方为载体,载体离开信息即成死物。

特别值得注意的是,超循环机制的关键是自选择和自组织。这种自选择和自组织乃是信息对质料的选择和组织。载体所携带的信息将指导生成发育的全过程。这里,信息是主动的,质料是被动的。信息规定了选择和组织的基本法则和标准,根据这一法则,质料与能量不断被选择、组织和协调。由此,超循环生成的过程必然是一远离平衡的过程,即与外界不断进行物质、能量、信息交换的过程,在此过程中,只有信息相对稳定,而作为信息载体的质料则是不断生灭的。

正如艾根所说:信息是生物学的典型性质,信息的物质载体(核酸分子),同别的化学物质一样不稳定。…… 但蕴含在核酸分子中的遗传信息却是稳定的,经过自我复制而生生不息,大约3、5到4万亿年前,即核酸开始贮存和传递信息,连续地改变信息,并以修改过的形式转录信息的时候,贮存在我们基因中的信息原理上就被产生。在这些过程期间,材料载体仅有有限的生命,只有非材质的信息幸存。[1]

因此,笔者认为:生成规律本质上是信息规律,是信息选择、组织物质和能量的规律。生成的过程是从整体到整体,而不是从部分到整体的过程,从根本上说,生成是信息的创生、保存、传送、翻译和转换,而不是物质的运动,也不仅是能量的传递与转换,或者说后者只是表面现象。

二、 “复源论”—— 关于生成的方法论原则

根据超循环机制,我们可以逻辑地推出:

1、超循环生成的系统原则上是不可还原的。因为一个通过超循环机制生成的整体,不仅相同层次各单元间具有功能耦合的非线性反馈关系,而且不同层次间亦存在不可割断的功能偶联和信息回环关系。这里,被生成者反过来生成自己的生成者,回环即指不同层次间对自我进行组织、生产的反馈整体。显然,与构成系统不同,生成整体在小尺度与大尺度之间存在“长程相干”的“强相互作用。” 由于生成过程中贯彻始终及一切层次的信息规律之一致性和时间绵延性,决定了生成的整体不仅不可逆转,也是不可还原的。此外,根据超循环生长机制,可以推出一切生成系统必然具有蝴蝶效应。因为微观尺度上的微小变化——如基因变异必然会被放大为宏观的整体突变。

2、超循环生成的系统必然是超稳定系统。由于通过自复制自组织生成的每一部分(如突变体)都携带着某种整体信息。因此,一旦系统的物质结构被破坏,乃至毁灭的情况下,只要信息尚存,其每一部分或“单元”皆有可能成为“种子”或“生成元”,被破坏的系统便可能通过超循环机制再次生长起来,重新修复系统。但注意:可修复决不意味着原系统可逆或可还原。这里,修复是再生,是信息对质料的重新选择和组织,修复的系统乃由新的载体实现,它虽与原系统结构相同,但却具有完全不同的质料。

笔者认为,超循环理论揭示了超稳定现象的内在机制或原因。可以推测,经由超循环机制生成的系统,只有在信息本身被破坏,或其生长信息不能再适应环境变化时,才面临真正的灭绝或淘汰。同时,也只有在信息“进化”时,系统才可能有真正的进化。总之,在宇宙长期的进化过程中,“经常性再生的无序则是对组织有序不断进行再生建构的必要部分。”“一切存在。一切生命,它们都靠不平衡和不稳定得以长存。”[2] 而系统进化的差别在于这种不平衡、不稳定表现的方式,因为系统突变的类型是多种多样的。

3、超循环是一种层层涌现的整体性生长过程。如果说,涌现是(emerge)是一个“无中生有”产生新秩序的过程,或“可变结构的受限生成过程”那么,涌现本身就是一种生成现象。注意到哈肯曾将序参量称为“信息子”,并指出序参量的功能乃是作为宏观信息的信源,向子系统发出如何组织和行动的命令。[3] 那么,一旦组织成整体的循环作为“单元”在宏观层次上出现,它就相当于一个序参量。“涌现”使生成过程充满不稳定的突变点,这是超循环论与“自然界无飞跃”的达尔文渐变进化论之又一显著差异。

综上所述,超循环理论不仅揭示了从无生命到生命的机制,揭示了达尔文进化论的前提,更重要的是揭示了系统整体或群体生成演化的普遍规律,为我们研究自然界生成进化及一切生成性组织现象奠定了新的科学基础。它本身蕴含着一种新的科学研究方法与方法论原则。笔者以下试提出以生成论为基础的“复元论” 或“归源论”,以图超越以构成论为基础的还原论:

首先,探索世界生成演化的科学方法应建立在信息及生成论的基础上,肯定生成整体原则上的不可还原性。尽管它也需从某种“单元”出发,但它所需观察和研究的是如何从这种“单元”生长为新的整体之过程,而非将整体静态分解为基本物质实体。因此,它是一种动态的过程研究,而不是静态的结构研究。

其次,作为新的科学方法之基础或逻辑起点的“单元”是整体,不是部分;它本身亦是生成进化的产物或过程。“种子”或“生成元”是信息载体,而非“死物”原子,区分二者的关键在于:1、是以信息为基础还是以质料为基础,前者具有复杂性,因为它携带或蕴藏着整体生成信息, 2、是生成整体的信息源,还是构成整体的“本原”。信息源是“时间最初”,而非“空间最小”,更非层次最低。3、关键是破译和掌握载体所携带的信息及其生成法则,还是分析物体的运动或物质成分。如果说整体是“质”,部分是量,那么,生成整体论的方法乃是“以质还质”,而不是“以量控质”的。

进而,如果科学必遵循某种因果律,那么,由此出发可以开出两条路:一条是遵循构成因果律,还原到最小物质实体,这是众所周知的传统还原论的研究方法;另一条则是遵循生成因果律,复归(恢复、回归)到最初生命之“信源”或“生成元”,笔者将后者称为“复元论” 或“归源论”,以区别于还原论。迄今,此二者分别引领了科学发展的两大主流,以前者为范导,科学找到的是分子、原子、基本粒子、夸克及由之构成的世界;以后者为范导,科学发现的则是宇宙大爆炸奇点、奇怪吸引子、各种信息载体或“生成元”——基因、细胞、胚胎、种子及由之生成的世界。

笔者认为,“复元论”和还原论展示的是两种不同的世界图景,研究“生成”抑或“构成”需要两种不同的科学方法论。也可以说,两者对“分”有着完全不同的理解。显然,对于一颗“种子”,我们不能同时既观察其内部结构,又观察其生成过程,为全面理解和探索世界生成演化的规律,“复元论”与还原论这两种不同的科学方法应是互斥互补的。在一定情况下,“复元论”可将还原论作为静态的特例包容在内。

三、辩证与类比——生成进化的逻辑与数学

透过超循环机制,我们进一步看到,以信息为基础的生命性活动,从一开始就涵有与物质构成及机械运动不同的逻辑。

艾根的研究表明:在进化过程中,必须具备三个条件才能充当信息载体,那就是:代谢作用,自复制与阈值范围内的突变。与这些条件对应的正是载体实现或完成进化的三种必要能力:即保持系统远离平衡态——与外界交换的能力,积累和保存信息的能力以及自我否定、自我革新或超越的能力。

显然,这些条件从一开始就已将两种相反相成的因素统一在信息载体之中。为进一步研究遗传的保守性与变异的革新性的关系,艾根提出了最大信息量的阈值关系。该关系表明,复制错误是进化的必要条件,在这个意义上可以说“错误导致进化”,但复制错误是有限定的,当突变率处于某种阈值时,进化最快,但突变率不能超过阈值。否则,只要一次错误突变,就会使进化过程中积累起来的信息丧失殆尽。这里,误差阈保证了内稳定性的需要,但它也限定了拟种进化的能力,规定了生成进化只能是“遗传变异”。

从自选择、自组织过程看,进化信息诞生于不稳定,却完成于稳定。可以说,生命起源于两种相反相成力量的相遇和作用。或者说,自选择、自组织、自稳定本身就是平衡与不平衡,稳定与不稳定,正反馈与负反馈两种相反相成的过程。生成意味着:“在起源、生存和常态上,时间之存在都以复杂的方式(即在对立中合作的方式)在自己体内包含了反组织活动的形式,也就是说,它把解体的基本因素统合为组织的基本因素。”[4] 如果我们将这种相反相成的力量或因素归结为生与灭两种作用或过程,那么,一切生成系统都必然内涵生与灭两种循环。由此,笔者认为:生成进化,特别是生命的逻辑必然需要能涵容互补、互含、互根或互生关系的辩证思维。显然,在超循环理论等非线性科学观念与方法论中,蕴涵着当代辨证逻辑深化发展的重要契机。

其次,对于不可还原的生成整体,量的守恒律不再适用。但以遗传变异为基础的进化,在其不同进化阶段或不同层次间必然具有某种相似性。由此,以质的相似性为基础的“类比逻辑”亦日益引人关注。令人鼓舞的是,随后分形理论的创立为超循环的生成提供了相应的数学形式。分形通过简单的几何变换法则的重复,或方程迭代,或直接应用迭代方程,揭示了超循环生长的普遍规律,并可以利用多媒体计算机技术,生动而形象地展示出具有非线性自催化特征的生长过程。值得注意的是,生长的整体性表现在变换并非是一部分一部分完成的,而是每变换一次,所有相应部位便一起变换,也就是说,所有相关部位是同时生长的。这里,我们看到贯穿所有层次的信息或规律的一致性与自相似性,这决定了生成性整体必然会“牵一发而动全身”,这是与构成性整体的又一明显差异。此外,如果说一个方程代表一个系统,解方程意味着对系统的静态分析,那么,迭代方程便意味着系统整体随时间的演化。注意到迭代将反馈回环表现为数学上的递归,而递归在逻辑上则意味着自生产或再生的过程,由此可以说,分形提供了关于生成的逻辑基础和数学形式,

混沌学作为生成动力学深刻地揭示了自然生成的普遍规律。我们知道,混沌的关键在找到奇怪吸引子,而奇怪吸引子具有分形特征。需要强调的是,这种分形所表示的既非物质结构,亦非运动轨迹,而恰恰是信息传输的通道——即信息从小尺度传向大尺度的通路。混沌学通过各个不同学科,以各种不同方式证明了,生命性的发生与完成实质上是信息的创生、储存、传送与转换,这种独特的信息活动方式和生成发展规律,不仅决定了系统生长的基本形态,而且决定了系统整体生成进化的基本道路。笔者以为:奇怪吸引子的涡流正是一种超循环的螺旋,它源于稳定与不稳定两种作用的相遇,它生成旋涡,又每时每刻孕育着旋涡得以再生的组织,并由此维系着整体的动态稳定,正是这种涡流的形式“不仅是发生学性质的,总体性质的,也是生成性的。”[5] 而进化的限度与超循环生成的非线性、反馈与回环特性,决定了分叉、S形,螺旋与网络才是生成性系统的基本形态。 进一步追问下去,辩证的逻辑亦可能找到合适的数学表达吗?“一阴一阳之谓道”,其中蕴含的是某种二进制推演方法。那么,从目前的二进制数学中有可能发展出更复杂的能涵容互含、互生辩证关系的数学吗?

迄今,从不同角度研究生成进化的数学尚有突变论、拓扑学、群论等,而复杂网络方面的研究更令人关注,或许,其进展可望为艾根提出的超循环化学反应网络及其数学处理方法带来新的发现。

总之,超循环所开创的研究世界生成进化的科学方向,需要新的时空观(另文详论),以及与之相应的因果描述与时空描述,它的发展正有待逻辑与数学方面的新的突破。

四、价值与“一旦——永恒”——生成进化的必然性依据

西方经典科学的理论和方法论体系,基于主客二分,以追求客观性为主旨,将价值排除在科学的殿堂之外,而超循环理论对科学发展最重要、最深刻的启示在于:它第一次将价值引入了科学。并根据选择价值,证明了生成进化是大自然的一种非决定,但不可避免的必然趋势,为科学建构以信息为基础、内涵价值的生成论研究纲领提供了重要的依据和启示。

作为科学,超循环理论必须证明生成进化实现的可能性或普遍必然性。艾根指出:在分子进化中,信息如果不能保持到被读出,它就没有价值。而信息只有通过选择,才可能获得价值(语义)。超循环机制表明:系统自选择、自组织的过程就是信息创生、保存、传递和转换的过程,这一切都是通过信息载体来实现的,与普通物质不同,可以说,信息载体是集信息、物质、能量“三位一体”的整体。而要证明生成进化的必然性,就必须确定载体实现或完成进化信息所赋使命的能力或性质。

由此,艾根引入了选择价值,他指出:对选择有决定意义的是选择价值,为了定量刻划选择价值,艾根根据载体必备的三个条件,建立了选择进化方程,并以具有最大选择价值的函数来表征在选择约束下幸存的系统,该函数包括三个价值参数,即速率参数:包括生成速率参数——表征信息复制的速度;分解速率参数——表征信息寿命长短,以及品质参数——表征信息转移的精确性。显然,它们是对载体在有限的寿命内保存、表达并准确转移信息的能力或“素质”的度量。对于最优选择,要求价值参数尽可能大,三者的组合则决定选择价值。

根据选择价值和选择原理,艾根规定了进化的选择原则 —一简言之,即携带最大信息量的载体,具有最高选择价值。 由此,进化便意味着提高选择价值和利用更大的信息量。而自选择、自组织便都成为由价值引导的合目的性的行为,其目的就是生成本身。

选择价值的至关重要性在于:它让“上帝的骰子灌了铅”! 艾根证明了:选择价值使超循环具有一种特殊的“once—— forever” 即 “一旦——永恒”发展趋势,它使得超循环虽然根源于随机性,而且在生成过程中还会包含大量随机事件,但只要条件具备,超循环组织的出现就会是不可避免的。因为,只要自然选择有了偏好,它就可能超越统计平均值,从而保证具有选择优势的突变体只要一旦出生,就会继续生长,并最终将微观的不确定性通过不可避免的放大过程在宏观上映射出来。这样,通过超循环的进化不但在原则上不可避免,而且在现实的时间间隔内也是完全可能的。艾根指出:这种“一旦——永恒”之势乃是大自然的一种统计必然性。一种非决定,但不可避免的规律。

近代以来,建立在主客二分基础上的西方科学,一直将价值中立奉为最基本的原则与信念。笔者认为,超循环理论作为科学革命的最深刻之意义在于:它第一次将价值引入了我们对自然的基本理解之中,科学地证明了自然界的进化乃源于有价值的选择,并将事实的生成与价值的实现统一在自然进化的同一过程之中。科学的建构基于人们对自然的认识。超循环的提出为人类建构某种价值内在的科学带来了希望。至此,贝塔朗菲所提出的科学转向亦终于有了进一步明确的内涵:那就是:从构成论转向生成论;从探究物质实体转向解读信息载体;从还原论转向“复元论”;从机械的逻辑转向生命的逻辑;从价值中立转向价值内在。显然,沿此方向发展的科学,与目前科学的基础是矛盾的,它需要新的自然哲学或形而上学为其开路。

值得注意的是,10年前,朱葆伟在《机体与价值》[6] 一文中已以超循环理论为案例,深入讨论了科学世界图景中的价值学蕴涵及其意义,并提出了一系列令人深思的哲学问题,本文仅从建构未来科学的角度出发,引述如下(有删改):

1、假定价值在人和人类社会形成之前有一个自然的起源并由此与我们的生命存在形式密切相关是否合理?

2、宇宙中是否有一种“可以追溯到被理性所发现,但仍然是根源于自然的普遍的善的原则”?或是否可能概括出一条适用于整个宇宙进化的标准或价值倾向,以此作为“普遍的善”?并进而成为所有自然系统和人类社会共同遵循的普遍规范?

3、用机体乃至生命的隐喻取代机器的隐喻,把生命有机体看作理解世界的模型和代表水平对自然界来说是否更为本质?

4、生命活动有着与机械运动不同的逻辑,通过与超循环类似的“活动-实践的逻辑”,我们能否找到认知与价值统一之路?建构某种价值内涵的科学?

“光明来自东方,法则来自西方。”[7] 正是对这些问题的思考和追问,笔者蓦然回首,转向中国文化。

五、“天地之大德曰生”——探索内涵价值的科学

中国古代的自然哲学与科学,恰恰是一种以价值为基础的整体论与生成论,它对我们今天与未来试图建构内涵价值的科学,将提供重要的形而上学基础与智慧启迪。

追根寻源,亚里斯多德从‘存在’(‘to be’)的探究开始,创立了“四因说”,他以形式加诸质料成为一物,外部动力推动物体运动以恢复其自然位置来理解存在及过程。实质上,这是一种机械论或构成论的制造原则,由此出发奠定了西方近代科学之方法论基础。

而牟宗三先生指出:“中国人了解‘存在’不从‘to be’(是什么)讲,中国人从‘生之谓性’的‘生’讲存在。” [8] 笔者发现,中国古代亦有关于存在的“四因说”,那就是老子道德经中所深刻揭示的:“道生之,德畜之,物形之,势成之。”(五十二)[9] 这是一种生成论“四因说”。

老子以道、德、物、势为万物生成的四大原因。其中,“道生之”:道为生命之本源,所谓“大哉乾元,万物资始”,乾道变化,代表宇宙生命的创始,或原始动因;“德畜之”:德为生命之载体,所谓“至哉坤元,万物资生”,坤德载物,可谓保存生命,使生命得以诞生之质料。一开始,“道”“德”便为生命创造之源,或者说,万物生成皆源于内涵价值的“乾”“坤”;“物形之”:物使生命有形,须注意,中国人以“气”为物质基础,生成是“气”从无形到有形的过程,气一旦凝聚成物,自然有形;故形与物不分开讲。“势成之”:生命既已诞生,便必有自然而然生长之势,以实现和最终完成自身之生命,“长之育之,亭之毒之,养之复之。……是谓玄德”,(五十二)这种自然而然的生长本身就是自然本体的道德目的。

根据老子之四因说,显然存在一个人类诞生以前,根源于自然的普遍之善的创造性原则,“天地之大德曰生” (系辞下,一),整个宇宙的价值倾向就是“生”,而这种本然的价值乃是今天我们与万物得以生成的根本依据。

显然,老子的生成论四因说与亚氏构成论的四因说是大异其趣的。从现代科学的角度,我们可将老子四因说中的“之”理解为信息,以此解释超循环理论,则“道”可释为信息创生,“德”可释为信息载体,“物”释为突变体,“势”恰为“一旦——永恒”。

循此新径,我们可以进一步探究中国文化与哲学中对变化及其规律的理解。

“生生之谓易”,[10] 易经中讲变易即指生成,如果说自然有选择,那么其偏好就是“好生”。“生”就是宇宙价值,“一阴一阳之谓道,继之者善也,成之者性也。”(系辞上,五)继承生成之根本法则,维护万物之“生生不已”就是天地之大德。

就生成过程看,周易讲“易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦。”(系辞上,十一)老子讲:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”(四十二)这里,道为无,为终极因,而太极即宇宙万物生成之起点或“信源”。值得注意的是,太极一开始便是将阴阳两种相反相成力量或趋势统一为“一”的整体,太极图生动表达了阴与阳互含、互根、互生的动态关系。故“万物得一以生,”(三十九)太极既为生成万物之本源,又为万物生成之普遍规律而内在于万物之中。万物通过气,使对立的因素和谐共存:“万物负阴而抱阳,冲气以为和。”(四十二)

就生成之最基本法则:“一阴一阳之谓道”,或“反者道之动”(四十)显然遵循辩证的逻辑,中国人讲孤阴不生,独阳不长,笔者认为,这一法则是人类最早提出的具有信息内涵的生成法则,[11] 此不详论。有趣的是,中西科学皆推崇简单性,而西方科学的简单性指逻辑或形式之简单,而中国则指“易知”“易从”,西方以简单性为美,中国却以简单性为善,所谓“易简之善配至德”。

“以通神明之德”,“以类万物之情”(系辞下,二),中国的认识论是沿着以价值为本的实践(践履)与直观的“感应论”路线发展的。“外师造化,内得心源”,首先强调的是人内心之“德“与天地之”“德”的相通、相应,实以价值取向统摄认知取向,并大量采用了类比推演的方法。

综上所述,中国文化开不出西方近代机械论式的科学,由此可说易经“阻碍”了近代西方式科学在中国之诞生;但易经却哺育了中国古代独特的源于价值的生成论式的科学。

机体乃至生命的隐喻与机器的隐喻,作为理解和解释世界的模型,何者更合理?更本质?这一问题牵涉到中西科学的又一重大区别,进而,西方科学之隐喻与中国传统文化与科学之隐喻,是否有研究层次上的差异?自然之“真”是否可有不同层次?如果有,怎样认识世界才能更本质或更合理?

众所周知 ,近代以来,西方科学以最基本、最低层次的物质和机械运动为隐喻,将机器作为理解世界的模型。而中国传统文化与科学则以宇宙进化之最高产物——人为隐喻,将人的生命作为理解世界的模型。它们基于两种不同的宇宙论、本体论以及认识论、方法论原则,千秋功罪,谁人评说?

如果我们将所谓“真”分为不同层次,西方近代科学所讲之自然,乃人所认识之自然,故其“真”乃为感性与概念之“真”,主要依靠实验与形式逻辑。但20世纪后,其真理性已不断受到质疑。问题在于,低层次的“真“对更高层次之真”往往是“瞎”的,机械的隐喻及其模型显然有其局限性和片面性。目前,以之解释生命现象已显困难,解释人类社会则更有危险,故以基本物质或机械为理解世界之模型,若试图覆盖一切,必导致生态危机和道德危机,目前已引发了整个西方文化的危机。

而中国传统文化所讲自然,乃自然而然之“物之在其自己”,自然不仅是善的,而且“天地有大美而不言”,(庄子知北游)此为真善美统一之本体。实乃人之最高境界或理想。中国文化与科学以人之生命为隐喻,将人体作为理解世界之模型,所谓“天地万物,犹一人之身也”(《吕氏春秋有始》)。其形式逻辑不发达,主要依靠辩证与类比推理。值得注意的是:以人为隐喻或模型,必最全面而具有最大包容性。因为人是宇宙进化序列中最高、最全面者。荀子说:“水火有气而无生;草木有生而无知;禽兽有知而无义;人有气,有生,有知亦且有义,故最为天下贵也。”[12] 邵雍说:“举凡动植之偏,莫若其(人)气质秉受之全也”“万物于人一身,反观莫不全备。”[13] 由此我们可以理解为何周易“近取诸身,远取诸物”,而能“范围天地之化而不过,曲成万物而不遗”(系辞上,五)“以言乎天地之间则备矣。”(系辞上,六)笔者以为,“生成论”与“人之隐喻”才是中国文化具有包容性和持久性的根本原因。但其弊或在于,一旦由此“据高临下”蔑视、忽略甚至取代最基本之物质需求与知性框架的建构,则必因缺少基本层面的支撑,最终导致虚伪而带来文化衰落。

与以上两者不同,超循环理论是介于无生命与有生命之间的理论。应该说它是一种以原始生命为隐喻,将生命发生及生成过程作为理解世界的模型。沿此方向发展的人类未来科学,有可能综合中西文化与科学之长,开辟出既内涵价值又有实证基础的科学之路吗?

总之,对以上三种不同的隐喻与模型值得作进一步的深入比较研究。

笔者以为,科学的发展亦遵循生成演化之规律,未来科学的发展必将继承当今科学发展的成果,同时吸收中国整体论、生成论的自然哲学,并将这种哲学转化为现代型的关于世界生成演化的科学。而中国文化只有在对世界文明及科学作出自己贡献的过程中,才能证明自身的价值和意义,获得现代生命,走出自己的创新之路。

[1] 参见艾根 (M.Eigen ): 《相跃——生命的未来基础》潘涛译 引自《走向混沌》 新学科研究第一辑

北京、上海 1995年 P123-4

[2] 莫兰(Edgar. Morin):《方法:天然之天性》吴泓渺 冯学俊译 北京大学出版社 2002年 P227、226

[3] 参见李曙华:《从系统论到混沌学》广西师范大学出版社 2002年 P164

[4] 同[2],P227

[5] 同[2],P186

[6] 参见朱葆伟:《机体与价值》 《自然哲学》1994年第一期 P151-179

[7] [美]乔治。萨顿:《科学的生命》 刘珺珺译 商务印书馆 1987年版 第143页

[8] 页牟宗三:《四因说演讲录》上海古籍出版社 1998年 P2

[9] 老子引文,皆引自《老子道德经》辜正坤译 北京大学出版社 1995年, 以下同

[10] 易经引文皆引自《周易》 马恒君注释 华夏出版社 2001年,以下同

[11] 参见李曙华:《非线性科学视野中的易经》 《系统辩证学学报》 2002年第4期 P16-17