通識課生命科學基礎的結課內容反思

趙東旭 張永謙 慶宏

[關鍵詞]生命科學基礎;相似性;社會屬性

近20年來，生命科學及技術所取得的巨大成就，使得生命科學類基礎課程逐漸成為大學的通識類課程，清華大學、上海交通大學、北京航空航天大學等高校率先較大范圍普及該課程，不同高校的一線教師也都呈獻了各自的建設經驗。北京理工大學（以下簡稱“我?！保┥栽鐣r候把該課程作為本科車輛工程、信息工程專業(yè)的必修課，目前已擴展到其他理工科專業(yè)，年上課人數(shù)近2000名。筆者參與了該通識課程的教學和教研工作，時常反思，本課程結課時，通過本課程的講授，難道僅僅是向學生傳授一定的生命科學知識嗎？既然是生命科學類課程，是否在認識生命的自然屬性之外，還應該認識生命的社會屬性和哲學意義？該課程的學習對其他課程的學習或講授有無借鑒意義？對這些問題，本文進行了梳理并將分析的結果應用到本課程的教學過程，引起了學生的共鳴?，F(xiàn)呈獻給大家，以供交流。

一、對生命特征的認識

（一）組成成分的化學性與復雜性

無論是高級生命體還是單細胞生命體，其組成成分是一樣的，本質上均是由化學分子構成，生命體的構建源于化學，更重要的是高于化學。生命的復雜性是其最典型的特征，這種復雜性表現(xiàn)在多個方面。首先是組成成分復雜，既包括數(shù)量和種類眾多的有機分子，也包括一定量的無機離子。在有機分子中，包括以糖類、蛋白質、核酸和脂類、上述成分之間的聚合物為主的生物大分子以及數(shù)量龐大的生物小分子，如核苷酸及其衍生物、單糖、寡糖及其衍生物、氨基酸、多肽及其衍生物、小分子脂類及其衍生物等。其次是結構復雜。對于生物大分子而言，既有線性結構（一級結構），也有高級結構（包括二級結構、三級結構甚至四級結構）;從形態(tài)建成看，既有單細胞層面的完整生命體、多細胞層面的簡單生命體，也有諸如哺乳動物抑或是以最高智力——人為代表的最高級生命體。再次是功能復雜性。這是其最基本的屬性，任何組成生命體的成分或結構，都是維持現(xiàn)有生命體得以穩(wěn)定延續(xù)、應對環(huán)境脅迫所必需的;生命體的每種分子、亞細胞結構、細胞、組織、器官、系統(tǒng)的功能是不同的。

（二）生命體的構建過程具有耗散結構特征

從生命的誕生至生命延續(xù)期間，生命體愈來愈精細，時間或以小時計，或以數(shù)年甚至千年計，該過程是以同化作用占主導地位，呈現(xiàn)熵增狀態(tài)。此時，細胞或生命的生長過程似乎與經典的熱力學第二定律在理論上發(fā)生了沖突。但是隨著時空的持續(xù)，生命體與周邊環(huán)境的能量、物質、信息交換逐漸降低，便呈現(xiàn)負熵狀態(tài)，生命體逐漸解體，整體上看又符合熱力學第二定律。也就是說，生命體實際上呈現(xiàn)出一種有序的耗散結構的狀態(tài)。其在宏觀上是有序的，是一種處于運動變化中的“活”結構。同種分子間或異種分子間、同種細胞或組織問的自組裝過程受到環(huán)境條件的制約，在一定的條件范圍內（通過攝取一定的能量或物質）逐漸變化并保持一定的（暫時）穩(wěn)態(tài)，當條件（亦包括時間）變化到一定程度時，攝取的能量或物質不足以保持現(xiàn)有的結構（耗散結構）時，結構（生命）即告解體。

（三）動態(tài)平衡

生命體一直處于動態(tài)平衡過程，該平衡的維持依賴于同化作用與異化作用之間的平衡、依賴于生命體內精密調控系統(tǒng)與各組織有機配合的平衡、依賴于新產物的產生及貯存與廢棄物的回收及再利用之間的平衡、依賴于疾病與預防及干預機制之間的平衡、依賴于傳統(tǒng)（遺傳）與突變之間的平衡等。平衡的機制是存在于細胞內、細胞間、組織間、器官與系統(tǒng)之間的由長期進化所形成的不同層次的自組織能力。

（四）演化或進化

盡管演化與進化的英文是一個詞即“Evolution”，但實際上也或多或少地有一定的區(qū)別?！斑M化”暗含后者有更好、更復雜或更能適應環(huán)境的意思，更主要的是有更貼近人類主觀想法的因素。若從純生物學的角度看，單細胞生命才是最高級的生命，不但能完全自養(yǎng)，而且能完整遺傳、變異、分裂產生相同的個體，而所謂的高級生命體的細胞則很難在自然的情況下復制或孕育出新的完整個體，比較多的情況是產生愈傷組織或腫瘤組織。變異和突變是演化與進化的根本原因。演化與進化的結果不但使個體或群體適應了環(huán)境，而且其影響甚至改造了環(huán)境，如食草動物的過分生長必然導致食物的匱乏、個別人或群體智力的超長發(fā)育促使科學/技術（包括古代農耕技術、醫(yī)藥技術及現(xiàn)代的科學技術）的巨大進步等，例子很多，不再贅述。

二、對生命的社會屬性的認識

生命的構建過程不同于非生命物質形態(tài)的構建過程，在一些重要過程存在有一定的意識特點，也就是說體現(xiàn)出一定的社會性，下面對其進行分析。

（一）生命過程或現(xiàn)象具有同人類社會現(xiàn)象相似的地方

如前所述，生命由復雜的有機分子和無機離子及水所構成，其生長、繁殖、疾病與預防、適應與突變等幾乎都是在諸如人類的無“意識”指導下所進行的。深入分析、比較可知，一些生命現(xiàn)象也有與社會過程或現(xiàn)象相似之處，比如在高等植物中存在頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，在社會現(xiàn)實中有近似的馬太效應;在生命體的形態(tài)建成過程中普遍存在有細胞凋亡現(xiàn)象，在象棋比賽或戰(zhàn)爭時期有“丟車保帥”等情況。除此之外，其他的例子還包括：1.生命的構建過程與社會建設的過程有很多類似的地方;2.個體生命發(fā)展周期與不同社會階段的發(fā)展規(guī)律之間是相似的;3.生命體的形態(tài)建成過程與社會小事件引發(fā)大事件現(xiàn)象是類似的，均體現(xiàn)蝴蝶效應;4.疾病一免疫與社會上的惡性事件及社會綜合治理之間是相似的;5.細胞自噬（autophagy）與社會建設過程中的廢棄物的回收與再利用之間是類似的。下面就其中三個例子進行簡要分析。

生命的構建過程與社會建設的過程之間的類似之處比較。生命從誕生到最后的消亡，期間發(fā)生不計其數(shù)的生化反應，其生化本質可以歸結為：1.具有代謝（催化）和生長的能力;2.具有自我復制的能力;3.遺傳與突變;4.分工不同。從微觀上看，不同的生物分子、細胞器和細胞有不同的分工;從宏觀上看，不同的組織、器官有不同的分工。對應的社會建設的特征有1.如同生物分子通過特定方式構成細胞乃至復雜生命一樣，多個個體構成社會的各類不同的小集體、大單位;大單位進一步成為街道、市區(qū)、省市乃至國家、全世界。在此過程中，人類在不斷地完成鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)、城市的建設（同化作用），又不斷地“破壞”已有的設施（異化作用）。2.雖然新的家庭在不斷產生，而且新組建的家庭或來自不同地區(qū)、不同省市甚至不同國家，盡管不同時期會有不同時期的特征，但其基本組成、生活要素、習慣等都會與前輩非常相似。3.在社會建設的過程中，基本的產業(yè)在任何階段都會以不同形式存在，比如建筑、紡織、餐飲、住宿等，同時也會根據(jù)思想、技術等的巨大跳躍或進步而產生新的行業(yè)，如蒸汽機的出現(xiàn)、青霉素的發(fā)現(xiàn)及抗生素產業(yè)、電子信息技術的發(fā)展導致的新型銷售模式網購、電商等，呈現(xiàn)出遺傳與突變的特征。4.整個社會的構成分為若干大類，有管理部門、服務部門、不同類別的生產行業(yè)，各司其職，使社會處于良性、有規(guī)律的運轉狀態(tài)。

生命體的形態(tài)建成過程與社會小事件引發(fā)大事件現(xiàn)象之間的比較。生命的構建過程始于受精卵的分裂和細胞分化，最終是從一個受精卵發(fā)育成完整的胚胎，完成形態(tài)建成，呈現(xiàn)出不同的組織、器官等。逆向看，器官的形成源于組織的不同，組織的不同源于干細胞的分化，而干細胞的分化源于受精卵最初的幾次分裂，也就是說，受精卵早期分裂所造成的細胞間的極小差異使得細胞問的發(fā)展路徑完全不同，呈現(xiàn)出“差之毫厘，謬以千里”的局面。較近的研究結果也肯定了這一推斷，四細胞胚甚至兩細胞胚的細胞間已呈現(xiàn)出差異。這種現(xiàn)象與現(xiàn)實社會生活中某一看似很小的事件引發(fā)大事件甚至是惡性事件的情況很類似，新聞媒體常有報道。如陜西省安監(jiān)局原局長楊達才因在處理交通事故現(xiàn)場一個不合時宜的“微笑”，經過“看客”的多次搜索、發(fā)酵成“表哥”、紀檢部門介入，最后楊因受賄等罪名被判刑14年，此類現(xiàn)象不勝枚舉。

細胞自噬與社會活動中廢棄物回收之間的相似性比較。細胞自噬是保證自身的生存和延續(xù)而不是徹底消滅，細胞自噬也是形態(tài)建成過程中必然發(fā)生的現(xiàn)象。細胞自噬不同于細胞凋亡。細胞自噬現(xiàn)象，反映了細胞內的“循環(huán)經濟”。在現(xiàn)實生活中，有許多與細胞自噬相似的活動，如汽車回收公司對廢舊汽車解體后的利用，金屬可用于冶煉鐵、鋁等，塑料制品用于再生;其他諸如丟棄的紙箱、各種塑料瓶、板、盆等，廢棄建筑物拆解下來的金屬、木材等都屬于回收再用的范疇等。同細胞內的“循環(huán)經濟”一樣，現(xiàn)代社會提倡的綠色經濟、循環(huán)經濟是符合自然界生存規(guī)律的。

（二）生命現(xiàn)象與社會現(xiàn)象呈現(xiàn)相似性的哲學思考

雖然不能根據(jù)上文對非意識或非思想主導的生命現(xiàn)象的運行規(guī)律與人類意識主導的社會活動之間存在的幾個相似之處來斷定二者之間有必然的聯(lián)系或天然的關系，那么，如何從哲學角度理解這種相似性？下面對生命現(xiàn)象和社會現(xiàn)象之間的一些共同特征進行分析。

首先，復雜性。如上文所述，人類社會和生命物質均呈現(xiàn)復雜結構。無論是單個生物大分子、超分子、細胞、生命個體及無意識的群體等，還是社會現(xiàn)象都是一個復雜的結構。其次，受動性。生命現(xiàn)象和社會現(xiàn)象的產生都是受動的，即被動的。比如，頂端優(yōu)勢是源于根部運送大量的生長類激素到頂端并富集，進而導致高頻次的細胞分裂;馬太效應則源于社會資源的廣泛“青睞”。細胞凋亡是受到整體發(fā)展需求信號的刺激，局部的細胞開始死亡;部分單位數(shù)量或社會活動頻次的降低或減少則是受到政府部門的要求所致。再次，有機性。生命從生命的最小形態(tài)——病毒算起，每個生命體都是一個有機體，社會更是一個有機體，相互間一直在物質、能量、信息傳遞之間找尋平衡。正如馬克思所說：“個體是社會存在物。因此，他的生命表現(xiàn)，即使不采取共同的、同他人一起完成的生命表現(xiàn)這種直接形式，也是社會生活的表現(xiàn)和確證?！币簿褪钦f，馬克思從社會的、歷史的、現(xiàn)實的角度論述了社會現(xiàn)象與人的本質之間的關系，而不是從生物學的角度，而且馬克思特別強調社會有機體的概念。最后，相關性。不同的生命現(xiàn)象之間具有密切的相關性特征，生命體的生長、形態(tài)建成、自噬等均是基因在特定時間和空間有序表達、相關生物成分之間發(fā)生相互作用的結果。細胞生長和分化的結果可以導致形態(tài)建成，在此過程中亦伴隨著細胞凋亡甚至細胞自噬現(xiàn)象的出現(xiàn)，亦會引起頂端優(yōu)勢、腫瘤或其他疾病產生的現(xiàn)象。同樣，不同社會現(xiàn)象之間也是密切相關的，比如在社會構建過程中，都是在人的意識主導下發(fā)生的，各過程遠離平衡點時即出現(xiàn)馬太效應，甚至極端事件、“丟車保帥”現(xiàn)象的發(fā)生。而且，在生命現(xiàn)象發(fā)生過程中，不僅各現(xiàn)象之間有密切關聯(lián)，而且這些現(xiàn)象的發(fā)生與外部條件也密切相關，有時還是在外界條件的誘發(fā)下發(fā)生的。如日照長短的變化誘發(fā)短日照開花的形態(tài)建成過程、營養(yǎng)供給不足時的細胞自噬過程等;對應的社會現(xiàn)象則是，氣候的變化促使原始居住場所和現(xiàn)代房屋的逐漸構建，社會供給不足時，個人和單位會減少能源、物品的消耗甚至對廢舊物品開始再利用，或是提高已有物品的循環(huán)使用次數(shù)等。

（三）正確認識生命存在的意義

1.個體的存在都是有意義的。暫且不論個體都是社會不可或缺的組成單元，至少是父母愛的結果，其對于家庭是相當重要的。若從人生豪情上看，則是“天生我材必有用”。從進化的角度看，每個人都是生命體進化數(shù)十億年的結果，都有“驕傲”的資本。2.尊重生命。雖然高校學生也是眾多人群中的一個，但其成長過程與一般的由于條件原因所致的自由式成長的人群還是有較大區(qū)別的。比如有較大比例的大學生在其成長過程中，其全家甚至全家族成員有長時間的經濟方面、精神方面的付出，學校教師和教輔人員的付出，以期培養(yǎng)出對社會、對家庭有用的人才，或者說要掌握一定的知識、技術或其他能力，至少是能使自己獨立地生存下來，并且其對社會的貢獻要高于一般從業(yè)人員，這既是發(fā)揮自己已有潛力，也是眾人幫助的較好體現(xiàn)。因此，要自覺克服怠學及其他嚴重自殘甚至自殺行為。植物的地上部分表現(xiàn)出較強的趨光性是為了爭取捕獲更多的陽光用于自身的同化作用，地下部分表現(xiàn)出較強的趨水性、趨化性，是以為了汲取更多的水分或養(yǎng)分，這也是為了自身生存的需要。動物方面更不用說，趨利避害是其本能，生存是第一要務。螻蟻尚且“偷生”，何況人乎？同我們應該尊重自己生命的重要性一樣，我們也應該尊重他人的生命，不應該肆意損害、危及、剝奪他人的生命，這一點也是人類區(qū)別于其他任何動物的顯著標識。3.人生成長的道路是曲折的。生命進化數(shù)十億年才從單細胞進化出人類，期間曾經稱霸一方的恐龍永遠沉寂在地球中，即便是早期的智人也并非在“走出非洲”后就能完整生存下來，也就是說，生命的進化并非史詩般壯美，實際上充滿著荊棘與殘酷。我們現(xiàn)在的生活困難或學習困難，相對于生命進化的艱巨來說幾乎是可以忽略的。這一點正是我們應該銘刻在心的。

三、生命的社會屬性對其他課程的“教”與“學”的借鑒意義

前面列舉并簡要分析了生命現(xiàn)象與社會現(xiàn)象之間的幾個相似之處，那么作為教研人員如何理解其科學意義并將其應用于教學中？我們認為至少包括以下幾點。1.理解這一點可以更深一步體會馬克思主義的哲學觀。用馬克思主義的哲學觀來理解生命的本質，這也是目前本科教學過程將馬克思主義觀點融人專業(yè)課教學的基本要求。2.理解社會科學與自然科學之間有互通之處，二者之間并非存在天然“鴻溝”。3.可以在理解基礎生命科學與社會科學具有相似性的基礎上，進而找出生命科學課程之間的共性問題或現(xiàn)象，并嘗試探索不同學科之間的相互關系。4.交叉學科/領域有重要的發(fā)展前景。未來科學或技術發(fā)展的4大領域有信息科學、材料科學、能源技術和生命科學，諸多大學把生命科學基礎作為通識課，這既符合科學發(fā)展的趨勢，也是人工智能或深度學習這一交叉領域所必須接受或借鑒的。所有的創(chuàng)新呈現(xiàn)理念創(chuàng)新，而理念創(chuàng)新多半來自于學科交叉和交流，因此本文所呈現(xiàn)的理念不但是對純生物學知識的凝練和升華，也是對自然科學和社會科學相交叉的一種思考。作為教師要理解“從課程交叉、學科交叉中提升教學理念、增強對課程理解”的教學方式、教研方式。當然，作為學生，若能站在教師的層面理解上述內容，是目前比較流行的“翻轉課堂”“對分課堂”等新式教學模式、學習模式的具體體現(xiàn)，也是會有較大收獲的，此所謂“位置決定高度、高度決定見識”。

四、結語

目前，國家和各高校對本科教學工作重要性的認識趨同，這就是“一流的大學必須有、也應該有一流的本科教育”。在進行本科教育方面，如何做好教育部部長陳寶生所提出的“四個回歸”，即“回歸常識、回歸本分、回歸初心和回歸夢想”是值得一線教師重視的，畢竟教授好一門課僅是起到一個點的作用，如何探索課程之間的關系并進行有機分配、整合將會是人才培養(yǎng)模式和體制改革的重要內容。作為必選課程之一的生命科學類課程已從幕后走向前臺、從最初的校內選修課成為目前的校內必修的公選課，在教研方面，對不同的學科或不同的專業(yè)，是進行普適性教學還是有針對性的教學？如何開展有針對性的教學？這些問題也應該引起一線教師的思考。

雖然本文內容主要是基于對大學通識課生命科學基礎的反思，所反思的內容也是基于已有的課程知識和相關課程知識，并不是就某一領域的知識進行深層次解讀，考慮到在高中課程安排上也有生命科學類課程，因此本文內容對于高中學生的學習和學習引領也具有一定的參考價值，畢竟“自學很重要，但引領更重要”。