生物信息学概念精选(九篇)

第1篇：生物信息学概念范文

1. 科学首先是概念性的

保罗•休伊特是物理教育中概念教学法的先驱，他曾经说过：“一个对物理缺乏概念性理解的物理专业学生解起物理问题来，就如同一个聋子在作曲或一个瞎子在作画。太多的物理专业学生正在他们没有一点感觉的问题的分析上兜圈子。”物理是揭示宏观世界普遍规律的科学，它的研究历史长于化学，学科理论也更系统，如果在学习物理时尚且存在这种感觉，那么对化学知识――普遍性与特殊性共存，错综复杂，在学习时更加会有掉进茫茫大海的感觉。休伊特建议：教师应该“先给学生提供完全是概念性物理的入门课程”。我觉得化学教学不妨也借用这个观点。

化学科学教学更应落实概念性，而非技巧性。虽说化学是研究组成世界的各种物质之间的变化和联系，但是和其他学科不同的是，化学主要是从分子、原子层面研究物质和自然现象。中学化学实验仅仅涉及探究宏观物质的变化，主要由于在教学中从分子、原子等微观世界层面研究的不可操作性。在科技尚不发达的时期，科学家也经历了利用假说、建立模型等方法发展化学概念。所以化学这门科学对学生来说充满了神秘感，能直接从生活中获得的前科学概念少之又少。

2. 科学概念与科学事实信息辨析

科学事实信息很容易被误解为科学概念。分析《化学1》中分散系及其分类。“把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。”“当分散剂是水或其他液体时，如果按照分散质粒子的大小来分类，可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。”分散系、分散剂、胶体、溶液、浊液这些不是真正的科学概念，因为它们本身不包含体现化学科研究思想和研究方向的信息，只是一些名词、短语，起到注解作用。要传递的科学概念是(1) 把混合物体系按照组成成分的状态进行分类研究。(2) 组成成分的状态相同的混合体系进一步按照组分的颗粒大小进行分类研究。

科学概念就是一种科学思想，决定一门科学的研究对象和研究方向。许许多多的科学概念组织和建立起一门学科体系。科学事实信息是科学家为了阐述一门学科的探究思想和发展思路，或者区分鉴别各种科学概念而形成的注脚，内容包括一些名词和短语。

3.化学教材中的科学概念缺失现象

3.1 初、高中化学教材存在弱化科学概念，突出化学事实信息现象

在人教版初中教材中，仅在第一单元，化学概念处于被强化的地位。人教版初中教材中分子概念的引出涉及到了科学概念。“为什么敞口容器中的水会逐渐减少？品红为什么能在水中扩散？这样的问题在很久以前就引起了一些学者的探究兴趣。他们提出物质都是由不连续的微小粒子组成的设想，并用以解释上述这类现象。”教材通过设问，巧妙回答了化学是研究什么现象的？科学家研究科学问题用到的方法有哪些？化学研究将向什么方向发展？

可是，尽管教材引入分子、原子这些概念时，已经涉及到了科学概念，但是教材并没有对它强化，有关科学概念的思考和问题不见踪影，极端地强调科学事实信息。看看课后“学完本课你应该知道”里的问题：1. 物质是由原子、分子等微小粒子构成的 2. 分子是保持物质化学性质的最小粒子 3. 原子是化学变化中的最小粒子；原子可以相互结合形成分子。涉及到科学概念的问题比例是0%。同样的现象在各种练习中重演，保持物质化学性质的最小粒子是什么？化学变化中的最小粒子是什么？诸如此类的问题充斥在练习册上。

3.2 教材中某些科学概念的引出并不“科学”

前面说过，化学是从微观世界研究宏观现象的科学。从这个角度讲，学生对某些化学问题的前科学概念少之又少，所以在教授这些问题时，首先应该着重解决“为什么学”的问题。可是教材在这方面重视不足，比如初中教材中离子概念就是“空投而下”的。“跟原子、分子一样，离子也是构成物质的一种粒子。”离子概念的提出背后有科学家当初对科学事实的观察、有众说纷纭的假说、有缜密的思考和精彩的论证等背景知识，而它的引出能否如此简单化？如果说以学生目前的知识不能理解那些假说和论证，那么可以把离子概念安排在稍后出现，顾此失彼也要权衡利弊，不能顾了“化学理论体系的相对完整”失去“科学理性的风采。”

4. 教学中存在科学概念缺失现象

4.1 教师缺乏辨别科学概念和科学事实信息的能力

把科学视为事实体系的人普遍很难区分概念和事实性信息。

有教师质疑小学苏教版《科学》教材中的一个问题“牙膏属于固体还是液体？”，他认为这个问题不值得探究，因为这个问题有不想让学生搞明白科学道理之嫌，其实持这种观点的人是把科学概念和科学事实信息混淆了。教材通过引导学生观察一些物质，引入一个科学概念：科学家通过独特的视角即物质的状态对物质分类。为了传递科学家的这种分类方式，不可避免地引入固体、液体这些名词。但是小学生认知水平是有限的，也许有些孩子就认为物质就是这样分的，把认识固定化、框架化。而在这时提出“牙膏属于固体还是液体？”的问题打破了原来的框架，冲击科学事实信息的绝对地位，从感性到理性，把科学事实提升到概念，把分类思想进一步显性化。

4.2 教师在教学中存在科学概念缺失原因

4.2.1 绝对优势的单纯评价手段

考试是对学生学习和教师教学评价的绝对优势的单纯手段，是使教师缺乏辨别科学概念和科学事实信息的意识的主要原因之一。受到考试引导的影响，化学定理、化学方程式、化学基本概念、化学名词、化学性质、物理性质等等，要记忆的信息太多了。即使要用到分析、抽象等思维，比如用物质的性质去排除（多见选择题）、去推理（多见于框图题）、去计算，毕竟还要以掌握这些科学事实信息为基础。正是由于考试时涉及到多种多样解题的技巧，教学程式也趋向过程简单化、学习结果化、应用技巧化。

第2篇：生物信息学概念范文

关键词： 信息技术 数学课堂 优化改革

科学技术的进步加快了现代教育信息化的发展进程，给小学数学课堂教学带来了新的活力。在新课程理念的指导下，我们必须改变教学模式，落实学生的主体地位，以数学思想为指导，合理运用信息技术整合课程资源，丰富信息量，优化教学方法，着力培养学生的创新能力，提高学生的数学素养。在数学教学中引入信息技术，既是信息时代的要求，又是创新教育的要求。教师运用现代信息技术对教学活动进行创造性设计，发挥信息技术辅助教学的特有功能，把信息技术和数学教学的学科特点结合起来，以其特有的声像同步、三维动画演示、模拟实物形成过程等特点直观展示教学过程，为学生创造富有动感的、具有吸引力的学习环境，使教学表现形式更形象化、多样化、视觉化，有利于强化数学计算的基本技能，揭示数学概念的形成与发展，数学思维的过程和实质，展示数学知识的形成过程。下面结合自己教学的一些案例从数学教学中的几个模块谈谈信息技术的运用对小学数学课堂的改革和优化。

一、信息技术对小学数学计算教学的影响

计算教学是数学教学的重要领域，是学生终身发展必备的知识之一，直接关系学生对数学基础知识与基本技能的掌握，关系学生观察、记忆、意志、思维等能力发展。然而计算本身是枯燥乏味的，小学生注意力集中时间很短，爱玩的天性使他们不能长时间认真练习。利用信息技术可以弥补以往计算教学中形式的单一性，提高计算教学的趣味性。

（一）信息技术对计算练习的改革。

口算能力提高不是一蹴而就的，持之以恒地坚持训练，才能使学生形成熟练的口算技能技巧，达到正确、迅速、灵活的口算目的。在以往教学中，教师总是拿着口算卡片两个班乱窜，效果却并不明显，利用信息技术，把口算题做成幻灯片，让学生带领就可以练习，这样既解放了教师，提高了练习量，又营造了宽松的氛围，使学生真正爱上口算练习，而且电子版的保存起来一劳永逸。信息技术的引入丰富了计算练习形式，教师可以利用信息技术把计算练习做成简单的小游戏，还可以根据学生的好胜心理，利用信息技术设计闯关练习、竞赛练习。

（二）信息技术对算理理解的优化。

在计算过程中，理解算理是计算正确的前提，学生计算错误的原因常常是算理在学习过程中没有理解到位。在计算教学中教师可以利用信息技术创设情境，引导学生结合情境理解算理，也可以设计对比练习，强化算理，还可以将某些法则编成顺口溜、儿歌，这样记忆更深刻，运用起来更方便。

二、信息技术对概念教学的改革和优化

概念教学是小学数学教学的重要内容之一，一般可以分为定义型概念、描述型概念和感知型概念等三种情况。在小学数学概念教学中，由于思维的具体形象性与概念抽象性之间的矛盾，学生往往不易掌握。因此，概念教学成为教学中的一大难关。信息技术把文本、图形、图像、视频、动画和声音等多种媒体信息结合在一起，可以丰富学生的感性认识，展示概念形成过程，提示概念本质，有利于学生理解概念、掌握概念。

（一）利用信息技术创设情境，感知概念。

在概念学习中，由于学生知识水平和接触的事物极其有限，学习起来有一定的困难，学生很难快速掌握概念的本质属性。信息技术生动形象、声形并茂，能创设有效情境，使学生在具体情境中感知概念，并乐在其中。如教学体积概念时，我先通过多媒体展示，观察一个铅笔盒和一块黑板擦，问谁大？紧接着让学生观察两个棱长不同的方木块，问哪个大？通过比较，学生初步获得物体大小的感性认识，在这个基础上，通过进一步演示引导学生发现概念的本质属性。学生从这一直观具体的事例中获得物体占据空间的感性认识，在这个基础上较自然地理解“物体所占有空间的大小叫做物体的体积”这一概念。

（二）利用信息技术直观演示，理解概念。

学生的年龄较小，缺乏知识和经验，直观思维还处于主导地位，不容易理解教材中一些较深的理论知识或抽象的概念，充分利用多媒体教学提供的直观现象，把认识的对象由抽象变为具体，有利于学生对事物进行分析综合，从具体形象中抽象出事物的本质属性。如《认识分数》这节课中，为了让学生体会分数的产生源于实际需要，我首先利用多媒体播放唐僧师徒四人在太阳下行走，遇到一个农民，买一个西瓜，四个人分着吃，让学生在熟悉的情境中感悟分数的存在。为帮助学生突破认知上的难点，课件演示月饼被平均分成两块，学生自然说出“每块月饼是这个月饼的一半”，我紧跟着说“也就是它的二分之一”。课件还演示了西瓜被平均分成四份等的动画，学生对分数的认识一步一步加深，真正理解了分数的概念。

信息技术的使用给课堂带来许多精彩，提高课堂教学效益，但信息技术的作用不能完全代替原有教学手段，它的价值在于实现原有教学手段难以达到甚至达不到的效果，所以一定要把握好信息技术使用的度，注意时机和时间，注意为学生提供充分的观察比较、分析综合、归纳概括的机会。不要脱离数学教学孤立地使用信息技术，使“教师跟着课件走，学生跟着鼠标走，教学跟着电脑走”，这就违背了课程整合的初衷。

把信息技术引入小学数学课堂时，我们要注意“四适”，即设计适当、应用适时、信息适量、目标适切。而“适”的标准则应该充分考虑：创设的情境，激发兴趣，解决重点、难点问题，知识的建构与拓展，情感的激励等。

参考文献：

[1]解绪娣.如何真正构建高效的小学数学课堂[J].数学学习与研究，2015（12）.

第3篇：生物信息学概念范文

梁战平先生指出：“英语的Information是一个连续体的概念，由事实(Fact)，数据(Data)，信息(Information)，知识(Knowledge)，情报、智能(Intelligence)五个要素构成‘信息链’(Information Chain)，信息的上游面向物理属性，信息的下游面向认知属性。”[1]我们认为，信息链中的数据、信息、知识、智能、情报，构成了信息科学群的研究基础，因此，对这些基本概念的界定和理解十分重要。

数据：是载荷或记录信息的按照一定规则排列组合的物理符号。它可以是数字、文字、图像，也可以是声音或计算机代码[2]。数据本身不具有语义内涵，只有通过对数据背景和规则的解读才能获取信息。

信息：信息有多个层次的定义，从信息哲学的角度，有本体论层次的信息定义和认识论层次的信息定义。某事物的本体论层次信息，就是该事物运动的状态和状态变化方式的自我显示[3]。认识论层次的信息，是指主体所感知或表述的关于该事物的运动状态及其变化方式的形式、含义和效用，其中形式因素的信息部分称为“语法信息”，含义因素的信息部分称为“语义信息”，效用因素的信息部分称为“语用信息”，把同时包含语法、语义、语用信息的认识论信息称为“全信息”[4]。在信息链中，信息＝数据＋背景[5]，即信息是数据被赋予现实意义后在信息媒介上的映射。

知识：从认知哲学的层面看，知识是事物运动状态和状态变化的规律[6]。从信息链角度看，知识是对信息加工、吸收、提取、评价的结果[7]。信息转换成知识的条件是信息和实践结合，并经过人类大脑的思维、整理、评价和实践检验，可用“信息＋经验＝知识”[8]来表达。由于知识是与实践经验相联系的信息，因此，知识有显性和隐性知识之分。

智能：信息链中的智能和情报被视为同一概念，我们认为情报和智能是既有区别又有联系的两个概念，在此我们首先解释智能概念：智能是解决问题的一种能力和方略，是在一定的环境下针对特定的问题和目的而有效地获得信息、处理信息形成知识和策略、利用策略来解决问题，从而成功地达到目的的能力[9]。智能是被目的所激活的知识，是知识在一定条件下的运动方式。

从以上数据、信息、知识、智能的基本概念出发，可以认为数据是信息的原材料，其外延涵盖范围最广；信息是知识的上位概念，信息的外延大于知识；知识来源于信息，知识是智能策略的上位概念，知识的趋向是要成为人们决策的智能方法。数据、信息、知识、智能之间存在包含关系，如图1所示：

附图

图1　数据、信息、知识、智能概念关系示意图

在信息链中，数据、信息、知识、智能策略之间还存在一种层递关系，表现为数据在一定的背景和规则下，通过解读，转换为可接受的信息；信息只有结合人的实践经验，通过学习、评价、筛选才能上升为知识；而知识被目的激活后才能成为智能策略，如图2所示：

附图

图2　数据、信息、知识、智能层递关系示意图

2　情报术语及其与信息链的关系

学科术语的成熟与稳定，反映了该学科发展的完善程度。在情报学领域，情报是最基本的术语，同时也是争议最大的术语，其争议不仅反映在术语的词语表达上，同时也反映在其概念界定上。情报学的这种术语不稳定表现，说明了该学科的发展还不够完善。

2.1　情报的概念诠释

关于情报的概念，国内外学者们主要是从数据、信息、知识、智能等角度来定义的。

(1)从数据角度定义的情报概念。如美国乔治亚工业学院的斯拉麦卡教授认为“情报就是有用的数据或被认为有用的数据”[10]；情报决策学派的代表人物——美国俄亥俄州立大学的约维茨提出“情报是对决策来说具有价值的数据资料”[11]；学者罗爵认为“情报是消除不确定性保证高效行为的数据”[12]。

(2)从信息角度定义的情报概念。如维克利认为“情报是有意发出的改变接受者知识结构的信息内容”[13]；刘植惠提出“情报是能解决问题的社会信息”[14]。

(3)从知识角度定义的情报概念。如英国著名的情报学家布鲁克斯认为：“情报是使人原有知识结构发生变化的那部分知识”[15]；国内情报学家严怡民教授提出：“情报是作为交流传递对象的知识”[16]。

(4)从信息角度定义的情报概念。如勃拉特、霍肖夫斯基等人认为“情报是发生在人脑中的智能过程的表现”[17]；其它类似的观点还有：“情报就是逻辑的、推理的表达本领；情报就是形成、修改和使用的智力模型”[18]，等等。

上述四类定义情报的角度，都只侧重了情报的某一方面的特性，但从这四个角度的情报定义可以看出，情报与数据、信息、知识、智能有密切联系。基于这样的认识，我们认为：情报是针对一定的主体对象被激活了的有用的信息或知识。

2.2　情报与信息链的关系

第4篇：生物信息学概念范文

【关键词】自主论/还原论/生命现象/解释/遗传信息

【正文】

1．目的性解释或功能解释的方式是概念自主性的逻辑延伸

如果承认生物学理论具有自主性，那么理论自主性的根本在于概念的自主性，即存在所谓不能用物理——化学术语进行描述和定义的概念。生物学理论自主性的另一表现——理论体系的目的性解释或功能解释方式，是概念自主性的逻辑延伸。另一方面，生物学理论中仅存在自主性概念并不必然导致目的性解释或功能解释，例如，孟德尔遗传学、公里化处理后的群体遗传学和进化论的演绎体系(1),其中所有的概念都没有与物理——化学发生关联，都是自主的，只有在一个体系中，例如，以分子生物学为主体的现代生物学，存在自主性概念的同时，又存在物理——化学的术语和概念，并且，二者都处于解释起点的位置，才必然导致目的性解释或功能解释的理论结构，这种结构成为融合自主性概念与物理——化学概念为一体的方案。就现代分子生物学来说，其中的物理——化学概念所描述的是生命现象中的分子及其行为，而自主性概念所描述和推演的是我们宏观经验的生命现象本身，这二者之间，从概念的构造和体系的建立的过程来说，分属两套逻辑体系，因而它们之间没有逻辑演绎的导出关系(2)，同时，由于生命现象的复杂性（即使假定把它描述成所谓的因果反馈网络是可行的方案），难于形成一个由前者到后者的历史演化的因果决定性的理论描述，剩下来将二者结合在一个理论中的唯一方案就是目的性解释或功能性解释的方式。由此形成的体系中，自主性概念（如遗传信息）处于核心地位，物理——化学的术语和概念（如dna，蛋白质）是附属的。现代还原论（或称分支论，企图将生物学作为物理科学的一个分支）对生物学理论的目的性解释或功能解释方式的一切责难，以及将其变换为演绎解释方式的企图，如果不首先化解概念的自主性问题，将是徒劳的。

从生物学理论的客观构建过程来说，这些“自主性概念”是直接从生命现象中认定的，因而也是无机世界所没有的。在自主论看来，无论站在什么角度或立场上，“自主性概念”是理论中不可再分解的最基本，最原始的元素，是解说其它现象的起点；而在还原论看来，从物理——化学的立场或从无机界与生命界的关系的角度来看，“自主性概念”是复合的，应由物理——化学的术语和概念复合而成，因而它们就不应是理论中最基本的元素。我们顺着还原论的思路思考下去，还原，就是最终由物理学中的概念逻辑地演绎“自主性概念”的内涵。物理学中所有概念都终究归结为可感知、可操作的三个量纲：质量、空间、时间。物理科学内部的还原都是这种归结：对热质的否定并把热现象归结为能、温度归结为分子的平均动能，从化学到量子力学等等，著名的“熵”，则以热量与温度的关系来表示，在申农创立了信息论之后，人们便千方百计地寻找“信息”与物理学的关系，勉强将其与“熵”联系起来。从有限的意义上说，分子生物学还原了经典遗传学，将基因还原为dna和“遗传信息”，而“遗传信息”如何进一步归结为物理学的量纲呢？“遗传信息”是一系列生命过程的整体赋予dna等生物大分子行为以生物学意义的概念，也就是说在解释的逻辑次序上整体在先，元素在后，这是“遗传信息”这一概念的自主性的来源。因此，分子生物学的还原仅是有限意义上的还原，甚至不能说是还原，因为它仅仅是以一个自主性概念（遗传信息）解说了另一个自主性概念（基因），而“遗传信息”已成为现代生物学的研究范式或纲领的核心。因此，现代分子生物学并没有给还原论以支持，而且具有反作用，因为，如果说经典遗传学是一个演绎体系因而在这一点符合还原论的要求，那么分子生物学由于“自主性概念”与物理——化学概念的混合而具有了目的性解释和功能解释框架的特征，这成为生物学理论自主性的表现特征之一。

现代自主论正是从分子生物学的这些自主性特征出发，声明了自己的原则和立场。

2．现代自主论的原则及其本体论基础

从活生生的生命现象中直接认定一些概念，从而它们独立于无机界，有别于物理——化学语言，使建立在这样的概念之上的理论具有自主性，最极端的例子是本世纪初的生理学家杜里舒（h·driesch）将“活力”概念科学化和理论化，使它成为逻辑解释的起点；孟德尔到摩尔根所构造的经典遗传学中的“基因”，也是直接以生命现象以及从中所获得的数据为根据认定的有别于物理——化学的概念。本世纪六十年代，分子遗传学将“基因”用dna分子片段代替，使人们一度认为生物学的自主性是一种虚幻的认识，迟早会消失的。但是，并非dna分子片段唯一地代替了基因，而是dna分子与“遗传信息”二者一起来解释基因。“遗传信息”又是直接来源于生命现象的概念，仅就这一点来说，分子生物学仍然具有自主性。这是现代生物学自主论的根据。

现代自主论的主要论点是生物学完全有根据形成自主的概念，“自主”意味着不能由物理——化学术语来分解或描述或定义。为了区别于分子生物学诞生之前的生机论或活力论，现代自主论提出以下原则：将生物学能否还原为物理科学与能否用物质原因阐释生命现象严格区分为两个问题。(3)这个原则所要强调的是，物理——化学并不是对物质世界的唯一表述方式，关于生命有机体自身的物质原因的表述（生物学理论）则是另一种关于物质世界的理论表述方式，二者之间不存在逻辑蕴涵或逻辑导出关系。生物学还原为物理科学，其严格意义是以物理——化学的概念和定律来解释生命现象，从而推演生物学理论。仅从概念的层次来说，完全用物理——化学的术语描述或定义生物学概念，已经非常苛刻而至今远未做到。现代自主论“用物质的原因阐释生命现象”则宽松得多，实际上，分子生物学就是这样，以生命大分子组成，再加上遗传信息、复制、转录、翻译以及选择、稳定等诸多生物学独有的自主性概念，成功地阐释了从功能到进化的许多生命现象和活动。这是一个非常实际的原则，既可以摆脱科学史上令人厌恶的“活力”纠缠，又没有象还原论那样自套枷锁。

虽然如此，如果深究这一原则，则存在以下问题：

第一，现代自主论所称的具有自主性的生物学概念的认知来源无疑仍是对生命现象的直接认定，因此，在还原论或分支论那里应该是纯粹的解释对象的生命现象，在此成为认知和解释的起点。至少在这一点上与“活力”概念是相同的；

第二，现代自主论的本意是，生命现象中的物质运动方式为无机界所没有，因而对这些运动方式、关系等可形成独立于或自主于描述无机界物质运动方式的物理——化学的术语、概念乃至规律、理论，作为解说生命现象的前提。这种主张或可与当下的生命现象或“功能生物学”(4)相谐调，但与科学界的一个基本承诺（也是一个从未被证实过的预设）相抵触：生命来自于无机界。这意味着生命现象中的运动方式与无机界的运动方式有—个逻辑与历史相统一的关系，描述它们的理论也应有一个统一的逻辑关系，因而自主性不应该是必然的。

第三，在解释上，“物质的原因”中的“物质”是指生命体组成，主要是生物大分子，因此在现代自主论看来，分子生物学在具有了自主性的同时，又具有了物质性。而具体体现这种主张的分子生物学必然是自主性概念与物理——化学的术语和概念相“混合”的理论，其中，直接以生命现象作为实在性基础的自主性概念占有主导地位，是理论的核心。“遗传信息”规定了未来的蓝图，成为生物大分子所有行为的目的性基础与源泉，(5)它以生物大分子自身的逻辑内涵所没有包容的、因而是外在的东西，来赋予生物大分子行为以生物学意义。这就使得dna等生物大分子成为遗传信息等概念的附庸，导致了目的性解释或功能解释方式(2)。这实际上仅仅一半是物质的，而另一半却仍旧是“生机”的。这样，与其说是解释生命现象，不如说是在阐释生命形式下的分子及行为。这样的理论之所以被人们接受，其原因之一是人们接受了“生命来自于无机界”这个科学界中最基本的承诺之一，它已成为一种指导思想，给人们带来了希望：迟早有一天我们可以使理论上的从无机到生命的逻辑与历史上的从无机到生命的演化过程统一起来。因此，现代自主论的原则尽管与现代生物学相一致，但是，它却与这样一个重大的承诺不谐调。

第四，由此，我们可以做这样的一个回顾：生机论以从生命现象中认定的概念作为解释的起点，可简略称为“以‘生命’解释生命”；还原论则基于近现代科学精神的要求，以描述无机界的概念为起点来解释生命现象（即“以‘物质’解释生命”）；而现代自主论的原则和主张，在分子生物学的具体体现中，却付出了这样的代价：以自主性概念为核心规范了物理——化学的术语和概念，以此为解释起点，但所解释的并非是生命现象本身，而是分子的行为（尽管是生命形式之下的）——自主性的那部分所解释的是生物大分子的（物质的）行为（即“以‘生命’解释物质”），“物质原因”那部分所解释的也仍是物质，而非生命。

以上几点，既是现代分子生物学理论体系中存在的哲学疑难，又是现代自主论的主张所存在的问题。现代自主论的原则是以现代生物学为其合理性依据的，它之所以坚持这一原则，一方面是由于现代分子生物学的内容的确如此，另一方面又企图把这一原则固定为今后理论生物学构建的指导性原则。这不由得使人想起了二千多年前亚里士多德的技巧，他不满意柏拉图在灵魂（生命）与肉体（物质）之间设置的鸿沟，企图找出生命过程与物理过程的密切联系，同时又要界说生命过程以表明与物理过程的区别，他构造了“形式因”和“目的因”的概念来解决这一问题：一件东西赖以构成的原料或物质并没有告诉我们它是什么，但赋予它以形式或目的，我们就可以根据它能做什么来说明它。

进一步的问题是本体论问题。现代自主论的优势在于现代生物学理论的形态和内容确以一些自主的概念作为理论根基的，但它的本体论基础却不令人信服：“生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种体系中的因果关系是复杂的，其中，生命整体行为对部分的制约是无机界所没有的。”(3)在此，存在着这样的悖论：因果关系是对现代生物学自主性的否定，而这里却以因果关系（尽管是复杂的，但仍是因果关系）作为自主性的本体论基础——前文分析了“一个理论体系中自主性概念与物理——化学概念同存并列作为解释的最基本元素，必然导致目的性解释或功能解释的方式”，它的逆否命题便是“非目的性解释（演绎的或因果关系的）体系不允许两种概念混合并列为解释的起点”，只能由一方还原另一方。那么，理论出现了“自主性”，到底是由于生命现象太复杂、纯粹以无机界为起点因果地或演绎地解释生命现象太困难而采取的权宜之计；还是由于存在着无机界所没有的“制约”，因而生命现象在本体上具有“自主性”（自主于无机界、确切地说自主于物理——化学的运动机制），使生物学也具有了“自主性”？接下来就发生这样的重大问题：本体上的自主性是什么？它与“活力”“生命力”的本质区别是什么？现代自主论可以争辩：生物学理论的自主性并不等同于生命现象具有自主性。但是，“整体对部分的制约”等诸如此类的现象如果在本体上不是自主的，而是与无机界有演化机制的因果关联，又为何不能为物理——化学（包括未来的物理科学）所描述？除非承认“科学的认识方法是有限的和不完备的”以及进一步承认“人的认知能力是极为有限的”这样令人气馁的命题，这又回到了“太困难而采取的权宜之计”上来。

因此，现代还原论固执地坚持以下两点与现代自主论的原则以及生物学理论现实作对：第一，生命必须纯粹地作为解释对象，而不能在解释之先从生命现象中预设某些概念作为解释的起点，如果生物学理论中有这样的概念，则它应被分解为物理——化学的语言；由此，第二，用演绎的解释方式转换由于存在自主性概念而采用的目的性解释或功能解释方式。坚持以上两点，也即将生命现象作为纯粹的解释对象而从无机界来演绎，就意味着用“物质的原因解释生命”与“生物学还原”是同一个问题。由于这种理想主义的固执，还原论所遭遇的困境甚于现代自主论。

3．现代还原论的困境

还原论的致命之处，主要不在于它反对现代自主论的原则，而在于反对现实的生物学理论的形式和内容去追求一种不太切合实际的理想。对生物学理论中的目的性解释和功能解释的诸多责难及演绎还原的要求所依赖的合理性依据——解释预言的检验是经验上可操作的，已随着现代生物学的成功而烟消云散，因为目的性解释或功能解释方式同样在试验上可检验。面对现代生物学的成功，以及还原所难以克服的诸多困难，再加上现代自主论强有力的批判和否定，现代还原论发现，剩下来可依赖的唯一合理性是哲学意义上的依据，即“生命来自于无机界”这一预设性和承诺性命题，我们不应“以‘生命’解释生命”，也不应“以‘生命’解释物质”，合理的“解释矢量”的方向应是“以‘物质’解释生命现象”。在这里，“生命现象”是一个很不具体的抽象概念，实际上可具体为被“约束”或“规范”的物质行为表现和“约束”或“规范”机制本身，这是真正的解释对象，也是理论自主性的实在性基础。因而，对于还原论来说，追究“基因”或“遗传信息”的起源和分子进化机制已成为其最后的坚守阵地，并且，当代自组织理论和超循环理论的盛行，似乎为还原论带来了令人振奋的希望。

迈尔曾将生物学理论划分为功能生物学与进化生物学，(4)在功能生物学中，基因所携带的遗传信息是生物学一切功能和目的的基础和源泉，只要突破这一点，即能够用物理——化学的语言演绎地描述形成遗传信息的分子进化机制，那么，还原论至少在原则上取得了胜利。但是，通过以下分析，这种希望似乎又是水中之月。

前面说过，“自主性概念”之所以“自主”，是由于它直接对应于生命现象或认定“生命的实在”，它反映了生命特有的本质，因此，它作为理论的起点，不必给予也不可能进行物理——化学的描述。还原论否认存在生命的特质，把所谓“自主性概念”或直接来自生命现象的概念看成是“复合性”的，可分解为诸多物理——化学的术语和概念，与此相应的试验上可操作性依据是生物化学对生命有机体的组成还原。但是，组成上的还原虽然可作为生命与无机界密切联系的依据，但也没有否定现代自主论的“用物质的原因解释生命不等于还原”的命题及所坚持的原则。否定“自主性概念”的充分条件不仅仅是把它看成“复合性”的，而且要以物理——化学的术语和概念逻辑地导出它的内涵。如果只满足于组成上的还原，结果只能是以“自主性概念”为核心来赋予生物大分子及其行为以生命意义(2)。与逻辑导出相对应的试验依据不是组成上的分解还原，而是与逻辑导出同向的试验可操作性，说白了，就是由无机要素合成生命，哪怕是最简单的生命现象。例如，对于超循环论来说，就是生物大分子超循环耦合能否在试验条件下发生，这涉及到“生命来自无机界”这一命题由哲学化向具体的科学化的过渡，关系到还原论在科学上能否真正站稳。但是：

第一，由无机到生命，经历了漫长时间，并且，生命的产生和演化是在十分优越的条件下选择了唯一快捷的途径而发生的。以人类的有限生命和历史是否有能力进行这种操作呢？这就象大海里的沙子，原则上是有限的，如果想数清楚有多少粒，则在实践上是一个无限的问题。退一步说，仅理论上的操作，即以物理——化学诸要素，通过在无机背景下取得的参数，进行自组织理论的非线性过程计算，来描述无机与生命之间的逻辑关系，这种非线性理论的计算操作也同样是事实上的无限复杂。这种原则上的有限而实践上的无限，直接冲击还原论的哲学基础：决定论。只有决定论成立，由无机到生命的逻辑演绎方式才是理论上可操作的，才具有进行预测和试验上可操作的价值和意义；决定论的前提又是自然有限论，而无限性就意味着不确定性，也就意味着逻辑演绎的理论之路是不通畅的、实践之路是不可操作的。

第二，自组织理论本身的结论——非线性过程的不可逆性，使这种操作不可能。从无机到生命的历史过程，其中有许多偶然性或随机因素起了决定作用并已作为“信息”储存于生物大分子的结构中。由于偶然性或随机因素的不可重复，使时间不可反演，因而整个过程无法进行重复操作。

第三，自组织理论和超循环论的非线性动力学过程的不确定性，使从无机到生命的演绎过程不可能。在此，应对“因果决定论”与“演绎解释方式”作出区分，一般来说，这二者被合二为一地用来与目的性解释或功能解释方式相对立，但它们之间是有区别的。因果决定论是用来表述定律或原理的方式，而演绎解释的方式是解释体系乃至理论体系的构成框架，即因果决定论形式的定律或原理是作为演绎框架的解释前提而出现的。这就可以提出这样的问题：否定了因果决定论的自组织理论的非线性过程的定律、原理是否可以作为从无机到生命演绎解释框架的解释前提呢？按照还原论解释的要求，如果中间环节有不确定因素，将阻碍这种演绎解释的逻辑通道的畅通。只有解释前提的因果决定论形式才与整体的演绎解释框架相谐调。尽管自组织理论及超循环论这一新物理科学曾经被讨论的热火朝天，由于它在分子自组织领域内就已经在逻辑上不确定了，因而，至今为止它对生物学的影响只限于描述性地说说而已，至多提供一个框架式的思想启示。

4．结语

还原论所遭遇的困境，是由于坚守着理想主义的科学信仰而不顾生物学现实。但是，无论是同情还原论而提出的带有折衷性的整体还原，还是反对还原论的自主论，在其构建生物学理论的建议中，只要还主张保存直接来自于生命现象的术语和概念，并且不可被物理——化学的术语和概念、也即描述无机世界的术语和概念所代替，都是在认识论上允许预先设定生命现象作为解释的起点，从而在本体论上承诺了存在着一种生命特质，也就有违于“从无机到生命的历史走向和逻辑走向相一致”这一基本的科学承诺。

在现代生物学面前，还原论成为固执地坚守理想和信仰的牺牲者而在所不惜，自主论由于切合生物学理论的现实而取得了优势，并以能够指导未来生物学理论的构建为最大的价值所在。但是，笔者认为，一门学科，特别是具有哲学色彩的学科，其意义和价值不应仅仅依赖于其他学科，更不能以其可否“指导”自然科学的发展为其价值标准。逻辑实证主义起始的现代科学哲学的历史已证明这种“指导”是虚妄和徒劳的，科学往往自我发展而不听命于哲学家的“指导”。在这方面，还原论也并不是无可厚非。无论是还原论还是自主论，它们的目的都是企图指导生物学理论按照它们指定的框架来运行，结果使我们处于这样一个悖论之中：如果信守“生命来自无机界”这一命题，则应否定“不能用描述无机界物质运动的概念、规律即物理科学进行还原”；而坚持还原论，则遇到操作上包括不确定性对演绎过程的否定的阻碍。这是否值得我们反思一下过于功利主义倾向的行为，以修正我们对科学的哲学探讨的目的？科学哲学的真正意义和价值在于自身，在于对科学及其与自然的关系的理解，在于它自身体系的建立，这个体系体现了人类的心智对完美的追求和向往。这一点，特别是在一个人欲横流的社会里，是极为可贵和重要的。

【参考文献】

(1)rosenberg.a.(1985).the structure of biological science．(cambridge：cambridge university press）．

(2)郭垒：“生物学自主性与物理科学的理论构建”，《自然辩证法研究》，1995年第3期。

(3)董国安、吕国辉：“生物学自主性与广义还原”，《自然辩证法研究》，1996年第3期。

第5篇：生物信息学概念范文

（一）学好生物学概念是学生学好生物学的最为关键的一步

生物学是一门自然科学，其科学性、严密性较强，并且有一定的实用性。但由于多种原因，生物学没有像其他学科一样受到重视，所以学生对生物学存在肤浅的认识，认为生物就是一门记忆和背诵的学科，并且传统教育也强调对事实信息的记忆和背诵，要达到深层次的理解程度仅仅依靠大量的事实记忆是远远不够的，必然要涉及对概念原理的抽象和概括。重要概念对学生学习的影响主要包括以下三个方面：重要概念会对学生以后的学习起到一个支撑作用； 学生在理解这个世界和解决问题的过程中，更多地需要用到对重要科学概念和原理的理解，在理解的基础上运用，而不是靠记住的一两件孤立的和零散的事实； 如果学生依靠自己头脑中的重要概念构建起一个知识框架的话，那么这样一个知识框架可以比较长时间地留在学生的头脑之中。有了这个框架，学生更好地把一些事实性知识有条理地储存在这个知识框架中，知识就不是零散和孤立的，而更有逻辑性和条理性。

（二）加强重要概念的内涵教学，它对教学的深度和广度起到重要作用

在新《课程标准》中明确提出用描述概念内涵的方式来传递概念可以更好地针对学生的年龄特点和认知能力来确定概念教学的深度和广度，以期切实达到预期的教学效果，并为后续学习打下基础，实现重要概念的螺旋式发展。在初中生物学概念教学中，既要揭示其实质，又要符合学生的接受能力。例如，DNA是主要的遗传物质。基因是包含遗传信息的DN段，它们位于细胞中的染色体上，是《标准》的第七个一级主题：生物的生殖、发育和遗传中的重要概念。投影的二级主题为生物的遗传和变异。具体内容说明DNA是主要的遗传物质、描述染色体、DNA和基因的关系。

生物的生殖、发育和遗传是生命的基本特征。植物、动物和人通过生殖和遗传维持种族的延续。人的生殖、发育和遗传的基本知识对于学生认识自我、健康地生活和认同优生优育等具有重要作用。学习动植物的生殖、发育和遗传的基本知识以及遗传育种在生产实践中应用的知识，有助于学生认识生物科学在生活、生产和社会发展中的作用。

遗传和变异是生物界中普遍存在的现象，遗传信息的传递、表达和改变是遗传和变异的实质。“DNA是主要的遗传物质和基因是包含遗传信息的DN段，它们位于细胞中的染色体上”。学生学习“遗传性状是由基因控制的，基因携带的遗传信息是可以改变的”具体内容有染色体存在于细胞核中，由DNA和蛋白质组成、有遗传作用的是DNA。DNA是主要的遗传物质，基因是DNA分子上有遗传效应的片段，每个基因携带某种特定的遗传信息、基因通过指导蛋白质的合成来表达遗传信息等。教学的主要任务是使学生形成有关遗传物质的概念，从而构建以生物体、细胞、染色体、DNA、基因、蛋白质和性状等为主的概念体系。

染色体存在于细胞核中，是一种容易被碱性染料染成深色的物质。染色体由DNA和蛋白质组成，其中有遗传作用的是DNA。每一种生物细胞内的染色体的形态和数目都是一定的。DNA（脱氧核糖核苷酸）是主要的遗传物质，大多数生物的遗传物质是DNA，少部分生物的遗传物质是RNA，所以DAN是主要的遗传物质。基因是有遗传效应的DN段，位于染色体上。

（三）关注重要概念可以纠正教学误区

学生知道了某个名词术语绝不意味着就理解了这个概念，在生物学教学中教师将注意力过分集中在概念的替身―名词或术语上而不是对概念的理解上，学生同样把注意力集中在概念的记忆上，认为众多科学概念是“死的知识”，而不是把注意力集中于去提出和解答有关真实世界中与生物学有关问题上，从而陷入了误区。《标准》认为：“在教学过程中，教师还必须注意到学生头脑中已有的概念，特别是那些与科学概念相抵触的错误概念，课堂教学活动要帮助学生消除错误概念，建立科学概念。”

这就要求在教学中选择恰当的方法如：概念的再现、复述、问答、练习等加深理解，合理构建知识框架。如在学习“多细胞生物体的组成”中，使学生复述相关概念，通过归纳、比较，以此构建知识框架。

细胞――分裂――分化――组织――器官――植物体

细胞――分裂――分化――组织――器官――系统――人体

第6篇：生物信息学概念范文

一、加涅信息加工学习理论简述

加涅将人类学习与计算机对信息的处理进行比拟，将学习行为分为若干加工阶段，假定人脑中的某些内部结构并有与这些结构相应的信息处理过程。下图是其模型的一种形式。在这个模型中，表示了信息从一个结构到另一个结构的完整流程：来自环境的刺激信息从感受器到感觉登记器，经过瞬时登记之后进入短时记忆。短时记忆的容量极其有限，进入短时记忆的信息，如果不复述，会很快遗忘。

当信息由短时记忆进入长时记忆时，信息便要进入编码过程。编码是指用各种方法将进入长时记忆的信息进行组织。经过编码的信息可以长时间保持。保留在长时记忆系统中的信息可能通过提取再回到短时记忆，由短时记忆直接通向反应器，也可以直接从长时记忆进入反应发生器，引起反应器的活动，最终引起反应。

加涅的信息加工过程除了有关信息处理的过程外，还有一个控制过程，这就是“执行控制”和“预期”。控制过程影响着注意和选择性知觉，决定哪些信息从感觉登记器进入短时记忆，如何进行编码和采用何种提取策略。“预期”是指学习动机，表现在学习过程中对达到学习目标的期望。“执行控制”和“预期”可以激化和改变信息流的加工，可以影响到信息加工的所有阶段，所以，加涅将它们单独进行排列。

二、信息加工学习理论在化学教学中的应用策略

加涅认为最典型的学习模式是信息加工模式。学习与记忆的信息加工过程是密切联系在一起的，学习是学生与环境之间相互作用的结果。他根据信息加工模式，揭示了学习的各个内部加工阶段，并把这些阶段与教学过程的各个阶段对应起来。

可以看到，学生的学习过程环环相扣，是一个连锁反应，因此，教师的教学应按照学生学习所处的不同阶段，给予相应的教学策略。

1.化学信息的“序化”加工策略

信息加工学习理论吸取了系统论的有序性原理，认为任何系统都是由若干相互联系、相互作用的要素构成的。系统的结构，即各个要素排列、组合的顺序、层次，决定着系统的功能，如果各要素排列有序、组合最佳、结构严密，就能获得系统的最优效果。因此，在化学学习过程中，教师要指导学生将化学知识信息按一定的逻辑联系组织起来，使其成为具有一定结构的、井然有序的知识整体。

化学学科具有综合性、实用性的特点，其知识包罗万象，知识点繁多而分散，学生往往感到难学，教师应设法帮助学生按照化学学科知识的内在联系，对它们进行组合建构，形成知识体系。要尽可能地将化学知识按一定的线索进行归类、整理，使零散的、孤立的知识变为彼此间相互联系的整体，形成一个系统化、结构化的知识网络结构。如，在复习“铁”的知识时可出示如下结构图。（上页）

经过结构化组织的材料往往给人一种形象直观、简明扼要的感觉，有利于一目了然地把握知识之间的复杂关系或内在联系。通过对结构图的解读，使杂乱的知识有序化，实现信息的“序化”加工，这样，学生学习时就会感到条理分明，而且记忆持久。

2.化学信息的“编码”加工策略

教育家布鲁纳认为，学生有意义的学习本质就是建立编码系统，可以使知识“增值”，收到举一反三的效果。编码是一个涉及觉察信息、从信息中提取一种或多种分类特征，并对此形成相应的记忆痕迹的过程。在化学学习过程中，信息编码是至关重要的。通过这种信息加工手段，可以使零乱的化学信息组合成有内在联系的有序的认知结构，既有利于学生的理解，也有助于信息的贮存和提取。

化学事实性知识内容相对庞杂，但是它们并非是一些孤立的知识点的简单堆砌，相反，它们之间存在着一定的内在联系。这种联系主要体现在三个方面：一是事实性知识与理论性知识联系密切，是理论性知识的具体体现，如，物质的性质是由其结构决定的，并和它们在周期表中的位置密切相关。二是事实性知识与学生已有的知识经验相联系，这里的已有知识经验既包括学生从书本上获得的已有知识，又包括学生的日常生活经验。三是事实性知识之间存在着相互联系，它体现在物质的性质、存在、制法、用途之间是相互制约的，物质的性质在很大程度上决定其存在、制法、用途等，还体现在同一类型的物质往往具有某些相似的性质，如，酸、碱、盐都具有某些通性等。在学习中要紧紧抓住这些内在联系，帮助学生对繁杂的信息进行编码。

信息编码的方式对以后提取该信息的能力有很大影响。如果我们知觉有误，或分类特征不清，或形成的记忆痕迹与客观事物相差很远，那么，我们在提取信息时就会感到困难。所以，学习者必须具备一些信息加工的方法，以使学习获得的知识容易记住，并将其迁移到学习者今后遇到的各种新的学习情境中去。

3.化学信息的“重组”加工策略

化学学习过程实质上是学生对化学认知结构的建构与重组的过程，这种认知结构主要是由化学教学知识体系的结构转化而来的。为帮助学生建立良好的化学认知结构，一方面，要对化学素材进行改造、加工，革新化学知识呈现的方式和程序，将教材“静态”知识动态化，文字知识图像化，抽象知识具体化，努力使课本知识由“储存”状态转化为“输出”状态；另一方面，重视设法引发学生的认知冲突，所谓认知冲突，就是原有认知结构与新知识间无法包容的矛盾。它是帮助学生对化学知识信息进行重组的一种重要方式。如，氧化还原反应的学习，这个概念从初中到高中经历了从得氧失氧的角度从化合价升降的角度从电子得失的角度从氧化还原反应方程式配平的角度从有机化学得氢、失氢，得氧、失氧的角度从电化学的角度等六个阶段进行学习。初中从得氧失氧的角度介绍氧化还原反应是考虑到初中学生刚刚学习化学，对化学的理解是肤浅的，而且学生的心理发展水平尚不太高，难以从本质上把握事物，所以只是从形式上先让学生对氧化还原反应有个大致的了解。到了高中，学生的心理发展水平已有所提高，他们已经开始理性地认识客观世界，所以教材在编写上先是从氧化还原反应都必须表现出来的特征――化合价升降的角度，使学生认识氧化还原反应，接着让学生联系初中已有知识(化合价及其变化的本质原因)推测出氧化还原的本质(电子的转移)。在有机化学中，从得氢、失氢，得氧、失氧的角度学习氧化还原反应，是对氧化还原反应在有机化学中的拓展，使氧化还原反应的内容更为丰富。从电化学的角度介绍氧化还原反应，实质上是氧化还原反应在电化学领域中的体现和应用，可以使学生对氧化还原反应存在的普遍性和它的重要价值有了更为全新的认识。可以说每一阶段对氧化还原反应的学习都是这个概念更为深入的发展和不断的完善，使得学生对氧化还原反应的认识更为深刻、更为丰富。

4.化学信息的“同化”加工策略

同化加工是指学生用认知结构中原有的适当观念来解释、固定新学习的知识，使新学习的化学知识纳入原有的认知体系中。运用概念同化策略，一般经历三个环节：①寻找并激活认知结构中与新概念学习相关的已有概念。这是概念同化的前提，通过将新概念与已有概念建立联系，初步理解新概念的涵义；②将新概念与原有概念进行精确类比。这个过程包含了对新旧概念的各方面之间的比较，既要找出两者的相同之处，又要认识到其差异，毕竟它们不完全相同。这是在新旧概念之间建立联系的过程，是概念同化策略的关键；③将相关的概念融会贯通，使新概念以适当的方式纳入认知结构之中，形成系统的概念网络体系，便于记忆和运用。

概念同化策略能够较精确地将新旧概念联系起来，使学习者运用已有的概念去掌握新概念。在概念同化过程中，学习者是否具有与新概念学习相关的适当概念，以及这些概念的清晰性和稳定性是影响概念同化的重要因素。如果学生在学习新知识时，他的认知结构中具备了同化所学新知识的观念，我们就说学生具备了知识的准备。在化学教学中，要精心选择能引起学生共鸣、能动学生的生活经验的课程内容，为后面学习建立“桥梁”，使学生的学习过程“平易化”，降低新学内容的难度，促进概念的同化。

如，学生在学习“离子平衡”概念之前，已经学习了“化学平衡”的有关知识。因此，对离子平衡的学习就不必先让学生去观察有关的实验现象或收集有关的事实，而是可以采取“概念同化”的策略进行学习。

首先，回忆以前学习过的“化学平衡”的知识，将离子平衡与化学平衡建立起联系，初步理解离子平衡的涵义。其次，将离子平衡与化学平衡进行精确类比，找出两者之间的关联点（即异同点）。它们的相同点在于都具有“平衡”的一般特征，平衡移动原理对两者都适用等。两者的区别在于建立平衡的本质不同（离子平衡是由弱电解质的部分电离所引起的），影响平衡的外部因素不完全相同等。通过这样一个比较过程，能够对新旧概念关键特征的把握，有利于准确应用概念。最后，在明确了两者的异同点之后，通过对化学平衡和离子平衡的分析，将相关的概念（如，电离平衡、盐类水解平衡、难溶电解质的溶解平衡等）从不同侧面联系下来，形成概念的整体结构，使“平衡”的概念体系进一步扩大。

5.化学信息的“迁移”加工策略

对化学信息进行迁移加工的能力是各种信息加工能力中最为重要的能力。学会对化学信息的迁移加工，不仅能广泛地调动学生思维的积极性和主动性，提高思维的灵活性和变通性，强化对所学知识进行清晰、稳定的工作记忆，而且能提高学生解决实际问题的能力，对学生的终身发展有益。利用好迁移，学生学习起来轻松、愉快，否则学生就感到化学知识抽象、难懂、难记，从而逐渐失去兴趣。

化学知识的迁移有两方面的涵义：一是将概括性的知识具体化，缩减对新知识的认识过程；二是充分调动已有的概念、原理、规则及至方法、态度，通过认识的重组，形成一些适于解决复杂化学问题的新的规则或策略。前者可以看作是“理解性”的应用，后者则是“综合性”的应用。

一般“理解性应用”可以通过图式或概括化来实现。如，学生形成的卤族化合物知识的图式可以应用于氧族元素和氮族元素的学习，碱金属元素化合物知识的图式可以应用于碱土金属元素的学习等。“综合性应用”的例子也很多，学生在学习中解决综合性化学问题的过程、化学实验设计、科学探究活动等，都是通过知识的重组来解决复杂化学问题的。任何一个化学问题解决的过程都离不开知识的“综合性应用”。学习者在解决化学问题时，往往先通过对复杂问题中概念的辨析和条件分析，明确解决问题的途径指向，并“检索”得到有关的原理、公式和其他辅助知识，为快速而准确地求出问题的最终结果做好准备，该“检索”的过程就是知识迁移的过程。

信息迁移是一个信息的获取、加工、转换处理的过程，利用好信息迁移对于培养科学思维方法，培养创新思维和创新能力都是非常重要的。要完成好信息的“迁移”，就要在平时的学习中多注意加强思维训练，特别是求异思维和发散思维，多问几个为什么，寻找不同的途径解答问题等。

三、加涅信息加工学习理论对化学教学的启示

1.激发学习动机，明确教学目标

利用新奇（或有冲突、难以置信的）事件、故事、图片、问题及化学实验引起学生的兴趣；明确当前学习任务的意义；提出教学目标，将教学目标与个人目标联系起来，指出成功达标的要求。但若采用探究学习方法，则可暂时不指明教学目标。

2.聚焦学习内容，提炼关键信息

采用摘要、提纲或图示等方式预览课本的内容与要求，运用提问、前测、先行组织者和类比等回忆原有知识，复习相关的概念或原理。用黑体字、色彩对比和简笔画等手段来突出关键属性；简化较复杂的程序和情境，展示一步一步的操作程序，评估程序应用的正确程度；学生用恰当的方式重组知识；将复杂的问题简单化，将主问题分解为子问题；利用讨论、角色扮演、模拟、讲解结合展示等方式说明道理。

3.进行信息编码，有效储存信息

采用分析说明和叙述的结构、识别范式、归类和分块、框架结构图示、概念匹配图示、精细加工等方法组织信息；运用图像、想像、隐喻等联系信息。

储存信息的方法包括：形成网络、概念图、类比、复诵、记忆术（如，编码、位置法、关键词、押韵、故事等）和其他各种图示；提供引导性问题和提示；运用记住每一个步骤的方法；监督问题解决过程是否成功；用不同方式表现问题；用书面或其他方式来储存信息；在某一任务中恰当运用策略的关键属性；提示成功运用策略的线索；对认知的过程进行出声思考，同时监控运用策略的效果。

4.提供不同情境，进行提取反馈

间隔一定时间布置不同作业以对信息进行回忆、再认；要求学生解释类别，给出实例；识别概念应用的情境，确定规则是否得到了正确应用；明确在哪一种情境或任务下运用什么样的策略才是恰当的，并说明其理由；对未曾遇见的不同难度和不同情境下的实例作出辨识；分散练习和集中练习、整体练习和部分练习等都要统筹考虑。

教师通过练习进行反馈和补救，让学生知道自己的知识和技能掌握程度如何，以及后续应该怎么做；认识到所学知识如何运用，明确澄清学习的需求，考虑所要求的学习结果与教学目标的一致性。

第7篇：生物信息学概念范文

现代教育正在走向科学化与多元化，在课堂教学中运用信息技术工具辅助教学是新时期课堂教学完善的必然方向。小学数学所面对的教学对象具有理解能力不足、课堂控制力差等特点，信息技术工具能起到简化理解、带动兴趣的作用。

一、教学形象化，开启学习兴趣

数学学习的兴趣要从源头开启，年龄越小优势越大。在这过程中，信息技术工具的声光影像等效果能够带给学生形象化的教学课堂，能够激起学生的好奇心，让其轻松投入对数学的认识和探索。

1．创设情境，提升学习欲望

情境法是数学教学中常用的教学手段，能让学生形成课堂参与感，与课堂融为一体，利用多媒体创设情境有助于学生体验学科乐趣。例如，在学习“认识钟表”时，笔者就利用多媒体课件——“动物们的一天”进行了情境导入：从钟表指向早上七点的动物早餐时间开始，可喜的画面，滴答的钟声让学生的注意力很容易被吸引。通过动物们一天的作息时间展示，学生对时针、分针的概念产生了兴趣，并能够形象直观地体验知识点，形成自己的理解。这样贴近学生心理认知的教学形式让学生觉得眼前一亮，很自然地避开了厌学情绪。

2．善用影音，活跃课堂氛围

信息技术在课堂教学中的运用，教师主要利用的就是它的影音效果能够为课堂带来活跃的氛围，有利于学生发现数学的乐趣。在笔者的教学经验中，有这样印象较深的一课——长度单位。为了让学生轻松了解厘米和米的具体概念和意义，笔者制作了一段小动画，由各种动物的自我介绍组成。比如长颈鹿出场的时候说：“我是动物王国最高的动物，我的身高可是能达到足足5米哟。”而最小的鸟类蜂鸟则带给学生身长0．5厘米的信息。有学生说：“5米不是有两层楼那么高吗？”也有学生感叹：“0．5厘米还没有指甲长呢。”信息技术工具让课堂教学不再沉闷，让学生能够快乐学习。

二、概念立体化，突破学习难点

数学学科充斥着难以消化的单调概念，它们成为学生跨进数学大门的第一个路障。怎样才能让学生在灵活掌握数学概念的起点上走稳脚步，突破难点？仍然得靠信息技术的灵活运用，让死记硬背变成立体记忆。“角的初步认识”是比较典型的应用内容，教师可以利用现代流行的触摸设备来完成多种图形，比如长方形、圆形等。教师在触摸设备上手绘图形讲解概念，并且请学生将不同的形状区分填色表示出角的区域，这样学生由单纯地听概念转变到亲手参与展示概念，不但能够有一个可对比的视觉效果，还能立体实践，将思维从模糊的文字概念中跳脱出来。教师还可以进一步引导学生进行折一折的巩固训练，在清晰、直观的动手练习引导下，学生能赶走畏难情绪，成功简化学习难点。

三、实践新颖化，锻炼创新思维

数学的学习需要实践与思维的完善。以往教学中的枯燥习题不利于学生思维的发散创新，更达不到知识巩固的课堂基本要求，而信息技术手段是变被动为主动，是为学生创造新鲜感的有利工具。

1．图文互动，引导想象力

丰富的想象力是数学创新思维的翅膀，图文结合的教学能够引导学生释放出自己潜在的想象力，确立正确的思考方向。例如，在“观察物体”一课中，笔者选择在电脑教室完成教学，目的是让每个学生都能借助信息技术来学习，而且互联网的环境能让学生更自由地互动。以从不同位置观察物体得到的视觉效果不一样为重点，笔者将多媒体课件联网到每位学生的电脑，展示出平放和竖立的饼干盒，打开与合上的镜子等几组图片。配合文字学生可以更具体地观察图片，融汇知识，比如“它的形状完全改变了”、“你还能想象它的其他角度吗？”图文互动能帮助学生串联知识点，联网操作让学生的实践过程变得更迅捷。

2．信息收集，培养探究意识

任何学科的实践都要从收集信息开始，对于提倡培养探究意识的现代数学教育来说，信息能够简化概念，提炼思维，引导探究。网络资源搜索是完成信息收集的最便利途径。比如教学“小数的初步认识”时，教师可以利用互联网搜索小数的图片来引入概念，学生能了解到生活周边各种类型的小数呈现状态，比如超市的货品价格、车站的儿童身高刻度标示等。教师也应鼓励学生学会利用互联网收集信息，同时还要让学生带着问题去完成，比如：“小数应该怎样读？”“小数常用什么单位？”每个问题都是关联递进的，结合收集到的有效信息，学生的思维也形成清晰的层次，这就是创新思维不可缺少的探究意识。

第8篇：生物信息学概念范文

论文摘要：研究概念的生成，有其理论价值和实用价值。概念的生成也可通过元素组合的方式产生，这是一门新兴的学科，是科学研究的工具。

一

概念是人类抽象思维的元素，是人类文明的基石，是人类进步为脚印。一部人类的智能史也就是概念的发展史:由无到有，由少到多扩由简单到复杂。今天概念已形成一个庞大无比的系统，而且还正在扩大化、复杂化。那么，人类的概念是怎样产生的呢?毛泽东在《实践论》中说:“社会实践的继续，使人们在实践中引起感觉和印象的东西反复了多次，于是在人们的脑子里生起了一个认识过程中的突变(即飞跃)产生了概念。概念这东西已经不是事物的现象!不是事物的各个片面，不是它们的外部联系，而是抓着了事物的本质，事物的全体，事物的内部的联系了。概念同感觉，不但是数量上的差别，而且有了性质上的差别。循此继进，使用判断和推理方法，就可以产生出合乎论理的结论来。”(《毛泽东选集》卷一262页)这是概念的最早的最基本的生成形式。但这并不是概念的唯一的生成形式。

科学的假设当然也是概念，但科学假设的提出，并不一定是严格遵循“感性认识的反复一一飞跃一一概念”的路线的，而科学的假设可能是事物的本质，事物的全体，事物的内部联系，假如它们被证实了的话;但也可能并不是这么回事，假如没有被证实的话，但它依然是概念呀!在现在的信息时代里，研究概念生成的多种多样的形式和途径，这是既有理论价值又有实用价值的，它有利于开发人们大脑的潜能，培养创造性思维，促进人类知识的革命。

二

概念也可以通过元素组合的方式产生。那些最基本的最简单的概念，可以称之为元素，也就是复杂概念或复合概念的区别性特征。如:

这时我们可以排列如下矩阵:

在我们的矩阵中，便出现了16个复合概念。其中第3号内涵是:

这便是电视。一个复合概念的构成元素的总和，即它的区别性特征的总和，‘便是它的内涵。而其中的第4号概念是:

这便是电视电话，有图象的电话。而第1号和第2号概念则是全新的过去不的东西:

第1场新概念可以叫做“全息电视”，第2号概念可以叫做“全息电视电话”。在我们的短阵中，有许多概念所反映的现象是过去没有的，这又有两种情况，一种是过去没有，但今后会有，因为它是合理的，可能的，如这里的第1和第名号新概念;第二种是现在过去没有，将来恐怕也永远不会有，因为这种排列组合是不合理的，不可能的，如这个矩阵中的第13号和第14号概念:

因为无图象、无声音同全息是矛盾的，所以是虚假的概念，不可能找到或制造出它所指代的对象来的。再如我们有如下的基本元素:

同样可以排成如下矩阵：

也同样可以得到16新概念，即i6种新的概念所反映的多功能用品，如:

通过元素的排列组合来生成新概念比在感性认识的多次反复的基础上飞跃而产生概念。当然具有多快好省的特征。第一是“多”，可以产生一大批一大批概念。第二是“快”，很迅速地产生新的概念。第三是好，它提供的是一组概念，一群概念，一个概念场，让你在一个概念场中来检查概念，比较概念，选择最佳的最适用的概念。第四是才‘省”，这样产生概念，目标明确，避免了许多无效劳动。所以这种元素组合式概念生成法是值得也应该提倡的。当然这种方法得以前一个概念的基本生成法为基础，而且也应当受到经验的事实来检验。在人类的知识极其贫困的时代，这种元素组合式概念生成法是很难大显身手的。在今天知识更新的信息时代里，这种概念生成法有了大显身子、英雄用武之地了，时代的进步和发展也迫切需要这种概念生成法了。

三

元素组合式概念生成法可以作为科学研究的工具，也可以作为创建新学科的手段。在这横向联系的科学向综合边缘方向发展的时代里，通过学科的排列组合，便可以得到许多潜在的科学部分，并使之转化为显科学，如:

社会语言学——语言社会学

心理语言学——语言心理学

生物语言学——语言生物学

声学语言学——语言声学

化学语言学——语言化学

地理语言学——语言地理学

地质语言学——语言地质学

数学语言学——语言数学

哲学语言学——语言哲学

逻辑语言学——语言逻样学

符号语言学——语言符号学

历史语言学——语言历史学

法律语言学——语言法律学

美学活言学——语言美学

信息语言学——语言信息学

控制语言学—语言控制学

医学语言学——语言医学

系统语言学——语言系统学

这些新概念所反映的对象有的已经成了新兴的学科，有的不久也可以成为新兴的学科，当然有的将永远是一个虚假的概念。但是当我们以语言学为一方，以其他学科为一方，进行排列组合之后，得出了我们的新概念新学科的名单，这便是我们把握语言学进一步发展的一个类似门捷列夫元素周期表的草案，它帮助我们选择主攻方向，帮助我们预测语言学的下一步发展，当语言学中一个个新兴学科出现的时候，我们不会目瞪口呆，不知所措，而会镇定自如，轻松愉快地接受它，品评它。

在我们的语言学研究中，一些最基本的元素，一些初始的概念，最基本的对立，最重要的区别性特征，如:

它们的排列组合可以生成许多复杂的新概念，其中有不少是有用的概念，还等待我们去开发。

元素组合式概念生成法在现代科学研究中，是十分重要的。我们应当把它运用到基础教育中去，启发中小学生早期掌握元素组合式概念生成法，这对他们掌握丰富复杂的概念有益，让他们感觉到这些仿佛早就存在于他们的大脑中了，不过是老师唤醒了这些复杂的概念罢了，这样他们的学习不但轻松而且愉快。

因此，我们决不把元素组合式概念生成论神秘化。它虽然是新捉出来的东西，但早就存在了，早就被许多人不知不觉地运用了。我们不过是主张把它自觉化，模式化，普及化。这样才能适应提高全民族文化素质的需要，才能适应高科技友展的信息时代的需妥。当然元素组合式的概念生成论还得以溉念的分解为基础。所谓概念的分解包括，一是复杂概念分解为简单概念，二是简单概念分解为一些区别性特征。应该是先有分解后有综合。

第9篇：生物信息学概念范文

2.利用探究探究教学是指在教师引导下，学生主动参与到发现问题，寻找答案的过程中，以培养学生解决问题能力的教学活动。以探究的方式讲授核心概念，可以将抽象的知识以实验的过程让学生感知，因此被众多教师用于课堂教学。《标准》提出“倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导主动参与探究过程，逐步培养学生获取新知识、分析和解决问题、交流与合作等能力，培养创新精神和实践能力。““以核心概念”基因”为例，利用探究教学策略的设计如下：①提出探究问题：基因是否等于DNA？②推理与设计分析：一个DNA分子就是一个基因吗？③取证：通过对资料数据分析出全部基因的碱基对数>DNA分子的碱基对数，得出结论：基因只是DNA的片段。④解释证据：海蜇的绿色荧光蛋白基因转到小鼠体内，发现小鼠能发光，证明海蜇的发光基因不仅传给小鼠，而且能表现出来，起到控制小鼠的特定性状的作用，即具有了特定的“效应”。因此就顺利地从DNA水平上给基因下一个完整的定义：基因是有遗传效应的DN段。

3.通过比喻或模型比喻或模型法可以让抽象问题更易理解和直观化。如核心概念“染色体组”可以用扑克牌的类比法来讲授；核心概念“减数分裂”可用模型法讲授，用橡皮泥反映染色体的形态变化，用红绿分别代表来自父方和母方的一对同源染色体，模拟减数分裂过程中各时期染色体的行为。又如，在讲述DNA分子的结构时，教师将DNA分子的平面结构比喻成梯子，磷酸和脱氧核糖交替排列构成了梯子的扶手，碱基间构成的氢键就是梯子的踏板，这样可很好地加深学生对DNA组成的认识。

4.采用概念图概念图是用来组织和表征知识的工具，它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。一个完整概念图的完成需要经过以下几个步骤：①选取一个知识领域；②确定关键概念和概念等级；③初步拟定概念图的纵向分层和横向分支；④建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系；⑤在以后的学习中不断修改和完善。理想的概念图的具有以下几个特征：①概念间具有明确包容关系的层次结构；②概念间的内在逻辑关系可以用适当的词或词组标注出来；③）不同层级概念间的纵横联系清楚、明确，并形成一些交叉点：纵向联系说明概念间的包容与被包容的关系；横向联系可以说明处于概念图中同一层级水平的概念间的有意义联系；而交叉关系则说明处于不同层级概念间的联系。故而，在概念图中的概念是不能被单独表征的。如在核心概念“染色体”的教学中和学生一起构建如下的概念图：

图1核心概念“染色体”的概念图5.借助现代信息技术辅助手段现代信息技术在辅助教学上的主要手段有网络技术、通信技术、虚拟现实技术、多媒体技术等。在教学过程中，教师使用最广泛的是多媒体技术，它是以计算机为基础，以交互方式处理、传输和管理文本、图形、图像、视频、动画和声音等运载信息的媒体技术。此项技术具有声、图、文并茂，形成多种感官刺激，有利于对知识的记忆和保持；渲染理想的教学环境等优点。如在讲授“细胞增殖”、“减数分裂”、“神经调节”等抽象、复杂知识时，教师可以用动画来演示这些过程性知识。

在新课程理念下以“提高高中学生的生物科学素养”为根本任务的《标准》指导下，借助于生物科学史去建构概念，有效展示了概念的发展过程，学生在这样的教学中学习的不仅仅是条条框框的生物学知识，更重要的是得到了科学方法的训练，落实了“知识、能力、情感态度价值观”的三维目标。采用实验探究进行概念学习，就是通过学生自主设计实验后在教师指导下实验，通过学生的亲自实践不仅可利用科学事实建构科学概念，同时能发挥学生的主动性，要让学生积极地思考，积极地参与学习活动，提高学生对生物学的学习兴趣。通过比喻或模型、信息技术辅助学概念，都是属于借助一定手段使抽象概念直观化。概念图的运用是进一步训练学生建立概念、理解概念的方法。

生命科学中的“规律、原理和方法”都是借助于有关生物学概念,才得以表述。而概念是人脑对现实的对象和现象的一般特征和本质特征的反映。因此，在生物学教学中学生准确、深刻地理解、掌握概念，不仅是学好生物学的前提,也是发展学生智力和逻辑思维能力的必要条件。因此，生物教师要重视概念教学，运用有效的策略帮助学生正确理解和运用概念，进而运用生物学原理、规律解决生产、生活实践中的有关生物学问题。