当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。它既是探讨问题进行学术研究的一种手段，又是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。它包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。该页是小编为家人们收集整理的生物科学专业毕业论文（精选8篇），希望可以帮助到有需要的朋友。
一、正在出现的技术
Klingler(Lncytepharmaceuticals,PaloAlto,CA,USA)强调基因组学正推动制药业进入信息时代。随着不断增加的序列、表达和作图数据的产生，描述和开发这些数据的信息工具变得对实现基因组研究的任务至关重要。他谈到了Incytepharmaceuticals对大规模基因组数据和生物信息学的贡献。
Lipshutz(Affymetrix,Santaclara,CA,USA)描述了一种利用DNA探针阵列进行基因组研究的方法，其原理是通过更有效有作图、表达检测和多态性筛选方法，可以实现对人类基因组的测序。光介导的化学合成法被应用于制造小型化的高密度寡核苷酸探针的阵列，这种通过软件包件设计的寡核苷酸探针阵列可用于多态性筛查、基因分型和表达检测。然后这些阵列就可以直接用于并行DNA杂交分析，以获得序列、表达和基因分型信息。Milosavljevic(CuraGen,Branford,CT,USA)介绍了一种新的基于专用定量表达分析方法的基因表达检测系统，以及一种发现基因的系统GeneScape。为了有效地抽样表达，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的发生和冗余程度。他在酵母差异基因表达的大规模研究中对该技术的性能进行了验证，并论述了技术在基因的表达、生物学功能以及疾病的基础研究中的应用。
二、基因的功能分析
Overton(UniversityofPennsylvaniaSchoolofMedicine,Philadelphia,PA,USA)论述了人类基因组计划的下一阶段的任务——基因组水平的基因功能分析。这一阶段产生的数据的分析、管理和可视性将毫无疑问地比第一阶段更为复杂。他介绍了一种用于脊椎动物造血系统红系发生的功能分析的原型系统E-poDB，它包括了用于集成数据资源的Kleisli系统和建立internet或intranet上视觉化工具的bioWidget图形用户界面。EpoDB有可能指导实验人员发现不可能用传统实验方法得到的红系发育的新的药物靶，制药业所感兴趣的是全新的药物靶，EpoDB提供了这样一个机会，这可能是它最令人激动的地方。
Sali(Rockefelleruniversity,NewYork,NY,USA)讨论了同源蛋白质结构模建。比较蛋白质模建（comparativeproteinmodeling）也称为同源模建（homologymodeling），即利用实验确定的蛋白质结构为模式（模型）来预测另一种具有相似氨基酸序列的蛋白质（靶）的构象。此方法现在已经具有了足够的精确性，并且被认为效果良好，因为蛋白质序列的一个微小变化通常仅仅导致其三维结构的细微改变。
Babbitt(UniversityofCalifornia,SanFrancisco,CA,USA)讨论了通过数据库搜索来识别远缘蛋白质的方法。对蛋白质超家族的结构和功能的相互依赖性的理解，要求了解自然所塑造的一个特定结构模板的隐含限制。蛋白质结构之间的最有趣的关系经常在分歧的序列中得以表现，因而区分得分低（low-scoring）但生物学关系显著的序列与得分高而生物学关系较不显著的序列是重要的。Babbit证明了通过使用BLAST检索，可以在数据库搜索所得的低得分区识别远缘关系（distantrelationship）。Levitt(Stanforduniveersity,PaloAlto,CA,USA)讨论了蛋白质结构预测和一种仅从序列数据对功能自动模建的方法。基因功能取决于基因编码的蛋白质的三级结构，但数据库中蛋白质序列的数目每18个月翻一番。为了确定这些序列的功能，结构必须确定。同源模建和从头折叠（abinitiofolding）方法是两种现有的互为补充的蛋白质结构预测方法；同源模建是通过片段匹配（segmentmatching）来完成的，计算机程弃SegMod就是基于同源模建方法的。
三、新的数据工具
Letovsky(JohnshopkinsUniversity,Baltimore,MD,USA)介绍了GDB数据库，它由每条人类染色体的许多不同图谱组成，包括细胞遗传学、遗传学、放射杂交和序列标签位点（STS）的内容，以及由不同研究者用同种方法得到的图谱。就位置查询而言，如果不论其类型（type）和来源（source），或者是否它们正好包含用以批定感兴趣的区域的标志（markers），能够搜索所有图谱是有用的。为此目的，该数据库使用了一种公用坐标系统（commoncoordinatesystem）来排列这些图谱。数据库还提供了一张高分辨率的和与其他图谱共享许多标志的图谱作为标准。共享标志的标之间的对应性容许同等于所有其它图谱的标准图谱的分配。
Markowitz(LawrenceberkeleyLaboratory,Berkeley,CA,USA)讨论了分布式数据库与局部管理的关系，以及用基于工具的方法开发分子生物学数据库（MDBs）的问题。许多方案当前正在促进搜索多种不同来源MDBs的数据，包括建立数据仓库；这要求对各种MDBs的组合有一种全局观，并从成员MDBs中装填数据入中心数据库。这些方案的主要问题是开发整体视图（globalviews），构建巨大的数据仓库并使集成的数据库与不断发展中的成员MDBs同步化的复杂性。Markowitz还讨论了对象协议模型（objectprotocolmodel,OPM），并介绍了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者关系MDBs的OPM视图；将MDBs作成一个数据库目录，提供MDB名称、定位、主题、获取信息和MDB间链接等信息；说明、处理和解释多数据库查询。Karp(SRIinternational,MenloPark,CA,USA)解释了Ocelot,一种能满足管理生物学信息需求的面向对象知识陈述系统（一种面向对象系统的人工智能版）。Ocelot支持略图展开（schemaevolution）并采用一种新的最优化并行控制机制（同时进行多项访问数据的过程），其略图驱动图形编辑器提供了交互式浏览和编辑功能，其注释系统支持数据库开发者之间的结构通讯。
Riley(MarinebiologicalLaboratory,WoodsHole,MA,USA)在讨论大肠杆菌蛋白质的功能同时，特别提到了GPEC数据库，它包括了由实验确定的所有E.coli基因的功能的信息。该数据库中最大比例的蛋白质是酶，其次则为转运和调控蛋白。
Candlin(PEappliedBiosystems,FosterCity,CA,USA)介绍了一种新的存储直接来自ABⅠPrismdNA测序仪的数据的关系数据库系统BioLIMS。该系统可以与其它测序仪的数据集成，并可方便地与其它软件包自动调用，为测序仪与序列数据的集成提供了一种开放的、可扩展的生物信息学平台。
Glynais(NetGenics,Cleveland,OH,USA)认为生物信息学中最关键的问题之一是软件工具和数据库缺乏灵活性。但是，软件技术的发展已得到了其它领域如金融业和制造业的发展经验的借鉴，可以使来自不同软件商的运行于各种硬件系统的软件共同工作。这种系统的国际标准是CORBA，一种由250多个主要软件和硬件公司共同合作开发的软件体系。联合使用CORBA和Java可以开发各种通过一个公用用户界面访问任何种类的数据或软件工具的网络应用软件，也包括生物信息学应用软件。Overton不同意Glynias的这种想法，他强调说CORBA仅对软件集成有用，不兼容的数据库软件可能是计算生物学所面临的最困难问题，一些制药公司和数据库仓库最近资助了一项用OCRBA链接不同的数据库的计划[2,3]。
四、制药先导的发现
Burgess(Sturcturalbioinformatics,SanDiego,CA,USA)讨论了填补基因组学和药物设计之间鸿沟的蛋白质结构中的计算问题。在缺乏主要疾病基因或药物靶的精确描述数据的情况下，药物设计者们不得不采用大规模表达蛋白质筛选方法；而结构生物信息学则采用一种更为实用有效的计算方法直接从序列数据中确定靶蛋白质的活性位点的精细结构特征，它利用一种集成专家系统从现实的或虚拟的化学文库中进行迅速的计算筛选，可以达到一个很大的规模。
Elliston(Genelogic,Columbia,MD,USA)讨论了治疗药物开发中发现新的分子靶的过程，着重讨论了基因发现方法。他认为，随着日益临近的人类基因组测序的完成，几乎全部基因的特征将在序列水平得到揭示。但是，对基因的认识将有赖于更多的信息而不仅仅是序列，需要考虑的第一类信息是转录表达水平信息，而Genelogic公司的GeneExpress就是一个由mRNA表达谱、转录因子位点、新基因和表达序列标签组成的数据库。
Liebman(Vysis,Downessgrove,IL,USA)介绍了Vysis公司开发的计算和实验方法，这些主法不仅用于管理序列数据，而且被用于以下用途：分析临床数据库和自然—突变数据库；开发新的算法以建立功能同源性（区别于序列同源性）模拟生物学通路以进行风险评估；药物设计的靶评估；联系复杂的通路特性以便识别副作用；开发疾病发展的定性模型并解释临床后果。
随着发现的新基因的日益增多，这个问题显得格外重要：基因的功能是什么？Escobedo(Chirontechnologies,Emeryville,CA,USA)提出了这个问题的一种方法：将分泌蛋白质的基因的功能克隆与筛选这些克隆（可能的药物靶）结合起来。在这种方法中，在微粒体cDNA文库池中进行体外翻译避免了劳动密集的克隆、表达和纯化步聚，对文库池中的翻译产物在细胞水平进行筛选，测试其在细胞增殖和分化中的作用。例如，在用这种方法识别的111个克隆中，56个属于已知的分泌蛋白质，25个为膜相关蛋白，另外30个功能未知，可能是新的蛋白质。一种相似的方法在转移到小鼠模型系统中的基因传导载体中构建分泌蛋白质的cDNA文库来克隆特定的功能基因。
Ffuchs(Glaxowellcome,ResearchTrianglePark,NC,USA)讨论了生物信息学更为广义的影响：它不仅影响到新药物靶基的发现，还对改善药物开发的临床前期和临床期的现状极具重要性。众所周知，涉汲数以千计病人的临床试验（可能是药物开发最为花钱的部分）的设计不论多么仔细，也不能为正确的药物选择正确的病人。而在基因组水平划分病人群体的方法可以大大改善发现新药的效率。Fuchs介绍了一种将病人的基因型和表型标志结合起来以改善临床前期和临床期药物开发过程的系统GeneticinformationSystem.他强调将遗传学和生物信息学数据同化学、生物化学、药理学和医学数据连接起来的集成信息管理和分析方法是极其重要的。
Green(HumanGenomeSciences,Rockville,MD,USA)介绍了他的测序工作中采用的数据管理工具。基于EST的测序方法所面临的挑战是，在对几百个cDNA克复测序之后，产生的数据堆积如山。由于大多数人类基因都是用这种方法发现并在么有数据库中分类编排的，面临的识别开放读框、重叠序列的重叠图谱、组织特异表达和低丰度mRNA基因的任务是令人生畏的。HumangenomeSciences公司开发了一些可用户化数据库工具，在同一个数据库中可包括以下功能：WWW上访问和检索数据，序列拼接，临视潜在药物靶基因的研究进展等。这些能够管理多项任务——从注释基因序列到成功开发基因产物进入药物发现的流程——的软件工具，极其可望从一种基于基因组知识的药物发现方法中得到新的药物靶。
Summer-Smith(Base4bioinformatics,Mississauga,Ontario,Canada)描述了一种相关的策略。药物发现阶段中所要求的软件工具的任务是多样化的，要能注释基因，并阐明它的生理和病理功能及其商业潜质。对这样多种来源的信息的集成与分析，在派生的、项目取向的数据库（project-specificdatabase,PSD）中可以很好完成。由于项目贯穿于发现到开发全过程，其间又不断加入背景的成员，PSD在项目的管理与发展中成为一种关键性的资源。
按照Smith(Bostonuniversity,Boston,MA,USA)的观点[2]，我们并不需要更快捷的计算机或更多的计算机科学家，而是需要更的生物学家和生物化学家来解释序列的功能。这对有些软件或硬件专家来说是个打击，但生物学系统的复杂性是令人生畏的，并且对基因功能的认识可能需要生物学方法和计算方法的结合。探索基因的功能很可能要花费生物学家们数十年的时间，本次会议表明没有任何单一的方法可以得出一个答案；但是，将计算生物学同大规模筛先结合起来识别一种化学靶物（hit）是一种产生化学工具来探索基因功能的方法，这些化学工具接下来就可以用作理解基因功能的“探针”。这种方法在Butt(GeneTranscriptionTechnologies,Philadelphia,PA,USA)的描述中，既是一种检查基因功能的简单方法，也是为潜在的药物靶发现化学先导物的简单方法，他描述了一种可以在酵母中重建人类基因功能的酵母大规模筛选系统。在此系统中，可以迅捷地在一个化学文库中发现配基。这种技术的重要特征是它不仅仅是发现一种药物靶的配基的筛板（screen），相反，由于该系统的高速度，它也是发现先导靶基因的一种筛板。过去，世界上的制药公司通常在某一时间内仅能对有限数目（约20多个）的药物靶基因进行工作，鉴于此，我们需要根本不同的方法如基因组学来打开通向“新”生物学的通路。由于机器人和合成化学的进步，药物发现中最关键的问题不再是得到一种先导化合物（leadcompound），而是得到导向靶基因。此次会议为从计算和实验方法中发展出的新生物学迈出很好的一步。
1LimHA,BatttR.TIBTECH,1998;16(3)):104
生物学的两个最重要、最基本的观点是生物进化观点和生态学观点，虽然书中的每章每节的具体内容不同 ，也没有明确的辩证唯物主义方面的具体论述，但若细细的分析，用唯物辩证法的思想方法去透视，我们就会 发现，事物的矛盾法则，才是这些内容中最根本、最本质的东西。
事实上，在自然界的万千生物中，不论它是植物还是动物，不论它是水生还是陆生，也不论它是低等的单 细胞植物还是高等的多细胞动物，它们的生长、发展过程，总是伴随着自始至终的矛盾运动。因为生命的过程 ，就是矛盾运动的过程。正如恩格斯所说的：“如果简单机械的移动本身包含着矛盾，那么物质的更高的运动 形式，特别是有机生命及其发展，就更加包含着矛盾……生命首先就在于：生物在每一个瞬间是它自身，但却 又是别的什么。所以生命也是存在于物体和过程本身中的不断地自行产生并自行解决的矛盾，这一矛盾一停止 ，生命亦即停止……”
既然唯物辩证法所揭示的问题是生命发展过程中最根本最本质的东西。那么，在生物教学中，教师有计划 、有目的地把辩证唯物主义和教材有机地结合起来就显得十分重要，这不但有助于学生对书本内容的理解，有 助于提高教学质量，而且对学生今后的发展将会产生深远的影响。
在生物教学中，对学生进行辩证唯物主义观点的教育，我认为主要应以三个基本观点为基础。
一、运动和发展的观点。矛盾是简单的运动形式的基础，更是复杂的运动形式的基础。矛盾存在于一切事 物的发展过程中，而每一事物的发展过程中也必然存在着自始至终的矛盾运动。因此，我们认识物质，就是认 识它的运动形式、认识它自始至终的矛盾运动过程。例如多细胞动物是由一个受精卵逐渐发育成为一个个体的 ，在整个发育过程中，始终伴随着吐故和纳新的矛盾运动。卵细胞的发育，正是在这样一系列的矛盾运动过程 中完成的。单个生物如此，整个生物界和整个自然界也都不例外。
二、普遍联系的观点。
一切过程中矛盾着的诸方面，不但有互相排斥、互相斗争、互相对立的一面，同时又有互相联系、互相依 存、互相制约的一面。生物体内各个器官系统之间，在结构和功能上是互相依存又互相制约的。在不同的生物 个体之间，也是关系密切的。如寄生虫同寄主之间的关系，寄生虫若是离开了寄主就无法生存。再如，海葵与 寄居蟹共同生活，寄居蟹依靠海葵的保护，海葵则依靠寄居蟹的活动获得了更多的捕食机会。
三、矛盾是发展的动力的观点。
事物发展的根本原因，不是在事物的外部，而是在事物的内部，在于事物内部的矛盾性并因此而引起了事 物的运动和发展。自然界的变化，主要是由于自然界内部矛盾所引起的结果。植物和动物的单纯的增长，数量 的发展，主要则是因为生物在生长发育过程中充满了矛盾，并由这些矛盾的存在和斗争推动了生物体的生长发 育，其中同化作用和异化作用就是很重要的一对矛盾。这一对矛盾的存在和斗争，才是推动生物生长发育的主 要动力。同样，在生物与自然界中，也充满了矛盾和矛盾斗争。例如，位于印度洋南部的克尔格伦岛，岛上经 常刮大风，高大的树木完全不能生长，只有那些发生了矮小变异的植株才能生存，这一矛盾斗争的结果，最后 使这个岛上出现了贴着地面蔓生的植物。
1联系生活，激发兴趣，培养分析问题的能力
“兴趣是最好的老师”。在教学中，教师如何激发学生的学习兴趣，培养其对医学微生物学的兴趣和热爱，是学好医学微生物学的动力源泉。在对教学工作的不断探索和改革中我们发现，首次的绪论课会给学生带来先入为主的影响，关系到学生对教师及课程的评价，直接影响学生对课程的学习积极性和主观能动性。通过绪论课可以启发学生的学习动机，激发他们的学习兴趣。同时，在绪论课上可以设置一些问题(如人体自身肠道中的微生物与机体组织之间存在怎样的相互作用？微生物的耐药性是怎么产生的，我们应该怎样解决耐药现象日益严重这一问题？曾经一度被控制的传染病又开始死灰复燃，原因是什么，我们应该如何应对？)，在后续的授课过程中逐渐揭开谜底。这样带着问题开展学习，可以较好地启发学生的学习积极性，让学生主动开启微生物知识的大门。近年来由病原微生物引起的传染病严重威胁着人类的健康，大量的新闻报道使学生对这些病原微生物有了一些粗浅的认识，将这些内容加入课堂教学内容中不仅可以增强学生学习的兴趣，使内容变得更加生动，而且使学生充分认识到微生物原来距离我们如此之近，使理论知识找到实际落脚点。比如2010年8月，美国鸡蛋因受沙门氏菌污染从而导致至少1300人受到沙门氏菌的感染。2011年，德国下萨克森州的豆芽被肠出血性大肠杆菌EHEC污染，从而造成22人因生食豆芽死亡，2200人住院治疗。此外，还有近来流行的H7N9病毒、埃博拉病毒等。我们通过这些公共卫生事件的引入，讲解相关病原微生物的生物学性状、致病性及免疫性、微生物学检查法及防治原则，使学生有强烈的探索欲望，有效提高了课堂学习效率。
2灵活多样，结合临床，增强学生的主观能动性
教学方法的选择应根据不同的认知对象、不同的学科、同一学科的不同内容从而选择不同的方法，但不管采取何种教学方法，关键在于把课上活，充分调动学生参与教学的积极性。因而根据教学内容的不同，我们采取了多种教学方法。如对于细菌的形态和结构这一章节内容，采用直观的多媒体教学可以让学生形象地看到各种细菌的形态、基本结构及特殊结构；在细菌各论部分，选取部分教学单元由学生自主教学。教师事先根据教学目的、教学内容提出授课提纲、学习重点及难点并确定人员分组。小组成员细致分工、相互协作，在课后完成资料素材收集及教学课件的准备。在此期间，教师与学生进行充分沟通，及时为学生排疑解惑，引导学生在教学大纲的框架下安排课堂讲授内容，并传授讲课技巧及注意事项。同时设计《学生自主学习实践评价标准》，由学生从教学内容安排、课件制作、语言表达等多方面互相进行评议、分析和总结，教师最后进行点评总结。这种教学方式一方面活跃了课堂气氛，加深学生对所学知识的理解，增强了学生的团队意识，另一方面也可以让教师在与学生的互动中、从学生独特的视角中发现许多平时不会思索的问题；在学习引起人类疾病的常见病毒这一部分内容时，采取专题讨论方式进行学习。专题讨论式学习由教师提出专题，分组学生在本专题内提出应深入讨论的问题，查资料，作综述，课堂进行讨论。例如“人类免疫缺陷病毒”的讨论式教学，学生提出一系列问题，如HIV－1感染的分子机制及免疫反应、T细胞功能受损的疾病、HIV疫苗的研究等，经过讨论，不仅全面完成了教学内容，而且为学生提供了一次“综述训练”的机会，教学效果令人满意。此外，作为一门与临床学科关系十分紧密的基础课程，我们在教学过程中十分注重微生物学知识的临床应用，采用PBL教学法将临床病例分析引入课堂讨论教学，由病引入菌，菌中解析病，菌病结合，解除病菌。如此，在整个讲授过程中就将病原微生物的生物学特性、致病物质与致病机制、检查及防治原则讲解清楚。
3反映前沿，开阔视野，培养学生创新能力
在教学过程中，既要将教材中最基本、最核心的理论知识传授给学生，为学生自主学习打下坚实的基础，同时要补充一些开拓性、时代性和应用性较强的学科前沿内容。如微生物的耐药性这一章节，我们为学生播放与耐药机制相关的视频和短片，引导学生就微生物耐药机制的产生及防控进行积极的讨论，鼓励学生查阅耐药机制最新的高质量学术论文并就学习心得进行讨论交流，取得了良好的效果。此外，在授课过程中结合教研室老师的科研方向，为学生讲授该领域的研究进展，如人体微生态学与免疫性疾病的相关性研究进展、新出现的传染病病原体、流行性感冒病毒的研究进展等教材中鲜有介绍的前沿动态，从而启迪学生思维，拓宽学生的知识面。同时鼓励学生积极参与教师的科研课题，通过进行科学实验研究进一步激发学生学习微生物学的兴趣及爱好，培养学生发现问题、解决问题的能力和创新能力，全面提高学生综合素质。
传统教学内容往往与企事业的实际需求有所偏差，为了让学生在今后的工作实践中能实际应用所学知识技能，我们首先对相关行业的企事业单位进行调研，并根据调研结果对教学内容进行了相关调整，将教学内容分为基础部分和专业部分。基础部分为必须讲授的微生物基础知识及实验技能训练，它们包括：微生物在自然界中的分布；微生物的分类、形态、构造及功能；微生物的营养和培养基；微生物代谢、控制和培养；显微技术、微生物大小测定及计数、无菌操作技术。专业部分为微生物在特定专业领域的应用知识及实验方法：由于我院教学对象为制药工程专业的学生，因此设定了微生物育种与保藏、微生物的扩大培养、发酵工艺优化等专业相关知识技能的训练。同样的，若对于环境工程专业的学生，应该讲授一些与环境相关的知识，比如环境因素对微生物的影响，微生物与环境修复以及微生物与环境检测等。对于食品工程专业的学生，则应该讲授的实验内容包括：食品中微生物的检测、食品在自然发酵和酸败过程中微生物的作用等内容。
二“、理论实验一体化”整合教学内容
微生物学是一门实验性和应用性很强的学科，微生物学实验是该门课程的重要组成部分，实验课的设置目的是使学生对微生物学的认识从理性上升为感性，在充分理解、掌握理论知识的基础上，提高学生们的操作技能。微生物学教学传统的教学模式是理论教学与实验教学分段进行，即理论讲授到一定的阶段后进入到实验教学中。这种教学模式优点是能突出理论知识的系统性和完整性，并对后续的实验教学起到较好的理论指导作用。但这种这种重理论系统完整性，而轻实践技能的培养模式，已不能更好地满足当今社会对高职院校人才的具有良好的实践能力的要求。我们将实验技术及相关理论知识按相关性原则进行了一体化整合，在满足实用、可接受深度原则的前提下，对一些对学生将来相关工作技能形成相关性不大的专业理论大胆舍弃，采取边实验边讲授对应理论知识的教学策略，具体安排见表1。整合后的教学实践利于同学们将理论知识与实践技能有机结合起来，使同学们既可以理解这些知识技能具体的应用，又会对理论知识有具象化的理解。微生物学是以实验为基础的科学，它的概念和规律是通过实验来形成的，微生物学实验是对课程理论的验证与升华，将实验教学与相应的理论内容结合，可以有效地提高微生物学教学效果。
三、以学生为主体，安排独立设计综合应用实验
传统的微生物教学内容安排彼此孤立，缺乏连贯性，造成学生的基本知识不扎实，基本技能训练少，基本技能掌握不牢固；再加上设计实验少，没有研究实验，学生的综合能力得不到有效的锻炼和培养，学生缺乏学习兴趣。因此在教学内容中加入了两个综合应用实验，要求学生分组独立设计完成，以达到学以致用的效果。每组学生自行查阅文献、进行独立设计、自行实验。在实验过程中，定期组织全班性的交流汇报，以便教师可以及时监督实验进度，对学生实验过程中出现的问题给出解决的建议；学生最后以论文的形式进行总结报告。学生不但通过设计完成工作任务融会贯通了相关的实验技术和理论知识，而且会提高实际工作能力。例如：学生在遇到问题时，需通过网络或图书馆查阅相关文献资料，学生的分析及自学能力得到提高。在实验计划实施过程中，不同学生可能面临并解决不同的问题，学生独立运用已有知识技能解决实际问题的能力增强、思维能力得以锻炼。实验中所需的材料的制作（例如无菌器材的准备、培养基的配置等）及实验操作均由学生自己完成，学生动手能力得到充分锻炼。实验以小组为单位完成，实验自始至终需要团队每名成员的参与，成员之间必须通力合作，确保实验顺利完成，培养了学生的团队工作意识。
需要指出的是，由于调动了学习兴趣和积极性，学生并没有因为需要课下花较多的精力来查找资料、设计实验、培养微生物，而产生怨言。学生不记名问卷调查结果也对这种改革后的教学方式表示欢迎。若要“以实际应用为导向、理论实验一体化教学、以学生为主体”的教学模式得以实施，需要系统性制订实验管理规范，全方位开放仪器设备与实验室时间，为实验教学提供制度保障。要求学生必须严格执行进出实验室登记、仪器设备使用登记、实验记录登记等规定，以便及时掌握实验室开放现状和仪器设备使用现状。同时，应该完善成绩评定制度。除传统的理论试卷考试和实验报告评定实验成绩外，将基础部分的操作技能考核、综合部分的实验设计及结果汇报表现均纳入最终的成绩评定。改变了以往学生死记硬背应付理论考试、抄袭结果应付实验考核的现状，促使学生能够认真练习，认真思考所学的知识技能。
一、“自然”对“意义”的遮蔽
人生活在两重世界中，即自然本体世界与自由的意义或价值世界，人的本性到底是从人的自然世界去找寻还是应该从人的意义世界去找寻，这在哲学上一直是争执不下的问题。在伦理学中也长期存在着关于自然和意义（或价值、精神）的争论，当代生物伦理学的出现，同这些争论是分不开的。关于这个问题，主要有三种有代表性的回答：一种观点认为人的理性和精神是人之为人的关键，人的自然属性和欲望是理性限制和统治的对象。所以应从人的精神合理性本质出发，通过对人的感性肉体欲望的抑制来尽量限制感官的要求，如人的激情、冲动、欲望、需要等，以达到理性战胜感性的要求，从而实现人的道德理想、价值和德行。这一观点是建立在灵魂统治身体这一认识基础之上的。这种哲学伦理学传统从苏格拉底、柏拉图开始，后经过斯多葛学派和基督教伦理学的拓展，一直到康德的以实践理性为基础的道义伦理学的传统，他们都主张从人的理性本质出发来设定道德规范。第二种观点与之相对，它从人的自然本性出发，把人的自然需求当作人的本质，它充分肯定人的感望的正当合理性，把人的精神和理性看作满足感求的手段和工具，因此把寻求快乐幸福作为人的价值理想和人追求的最高目标，他们甚至把一切能够带来快乐和幸福的东西称之为“善”。这种学派从伊壁鸠鲁的快乐主义后经文艺复兴时期对人的感性需求的高扬一直到近代的功利主义。另外一种观点以尼采为代表，他认为身体和灵魂，人的自然与精神是人的有机体中同样有根据的、对抗的力量，他们相互挑战并激发出最高的成就。他把人的身体称为“伟大的理性”，并试图由此理解精神性的东西在自然中就有其根源，他从自然中获得其生命冲力。尼采为此援引达尔文的自然选择理论。他看到这种自然进化的过程不仅仅是通过自然进化的选择和适应机制来规定的，而且在本质上也是通过这种由自然进化而来的精神形式所规定的。他试图借用黑格尔的辩证法思想来整合达尔文的进化论，把生命体的进化作为一种身体和精神的辩证法加以理解。在这种辩证法中，自然和理性不是相互压迫，而是相互挑战。随着尼采的影响日益增长以及现代自然科学的迅猛发展，建立在上帝创造基础上的古典的人类图景终于实现了向建立在进化论基础上的进化生物学纲领的转变。这场转变从根本上说就是在对伦理学的讨论中引入了生物学，试图从生物的角度对伦理学的有关问题做出说明。建立在生物学基础上的人性论和人类图景直接构成了生物伦理学讨论道德问题的基础和出发点。这种理论对伦理学提出的一个难题是：怎样找寻人的意义和自由？既然人是彻头彻尾的的“生物人”，人是自然进化的结果，并且继续处在进化之中，他并没有作为“创化的王冠”而达到终极状态。这样人作为自然的出生不再可以被当作神圣生物的肖像，并由此也不再具有自由人格，而是被理解为从纯粹的偶然事件中演化而来的，那么，人的意义世界只有通过自身生产创造才能产生。它只有通过行动赋予它的生命以一种价值。但是，倘若他只是进化的产物，其因果机制可能完全支配着他，以至于自由只是一种纯粹的幻想。生物伦理学不仅颠覆了传统伦理学的基础和人类图景，并且在这个过程中，它还彻底埋没了人的精神和意义世界。[5]（P379-380）事实上，人与一般动物不同，人不仅具有生物性，是自然世界的一部分；人还具有社会性、反思性和创造性，在自然世界的基础上，他还能创造一个意义世界、价值世界。在意义世界中，人能按照自己的愿望，使自身从本能和现实环境中超越出来，通过自身创造性的实践活动打破生命本能和现实规定性的关系束缚，使自己的存在获得开放的、应然的和生成的性质，意义的存在是人之为人的根本，诚如赫舍尔所说，“人的存在从来不是纯粹的存在；他总是牵涉到意义。意义的向度（dimension）是做人所固有的，正如空间的向度对于恒星和石头来说是固有的一样”[6]（P46）。如果没有意义，人只是一个客观的、有限的存在，是“一条在卵石和土地上蠕动的虫”，或是“一个在无边无际的浩渺宇宙中盲目浮游的生物”[7]（P18），如果人只是生物性的生命，则与禽兽昆虫并没有本质的差异，那么这种存在不足以贵称为人的生命。只有不同于动物属性的意义世界的构建才能凸显人性的尊严。生活在意义世界中，追求价值是人不同于动物的独特的生活方式。动物是单一自然性的存在，而人具有二重化的存在结构，生活在“双向度世界”充满张力的否定性结构中。一方面，人是自然的一部分，在其身上始终禀赋“物性”，但另一方面，人的意义向度又要自身从这种自然中超越出来，做一个“真正的人”，意义意味着超越，不寻求意义的生物人只是一个“未完成的人”。正如当代政治理论家米歇尔•诺威克所说：“人是地球上唯一不盲目、本能地遵循他们自己本性规律的动物，而是愿意自由地选择遵循本性规律。只有人感到自由地做、或不做他们应当作的事情的乐趣”[8]（P22）人无时无刻不为超越自身生存的动物性、有限性、偶然性和受动性的愿望所驱使，无时无刻不在内心激荡着一种趋向自由的力量、热情和憧憬，在此意义上，马克思说人“不仅仅是自然存在物，而且是人的自然存在物，也就是说，是为自身而存在着的存在物，因而是类存在物”[9]（P169）。人的这种自我超越，自我创造，永远向未来敞开的本性就集结在“意义”这一概念之中，这也是人的独特的价值本性所在，在这种意义世界中，人可以在有限中达到无限，在必然中把握自由，人“虽然充满劳绩，但还诗意地安居于大地之上”[10]（P91），在这种意义世界中人获得终极价值依托，获得自身安身立命的基础。人拒绝接受既定的“事实”，他总是生活在“远乡”，生活在“未来”的牵引之中，正是这种对理想和自由世界的绝对指向性，变成了人类超拔自身的强大动力，引导人走上了不断解放自身的历程，意义成为人存在的基础和本性，成如赫舍尔所说“正是意义照亮了人的存在”[11]（P48），正是意义和价值对人的这种特殊功用，千百年来的文人学者一直致力于对意义世界的构建。意义不是一种客观实存，“意义意味着一种不能被归结为物质关系或不能被感觉器官感觉到的状态”[12]（P50），它要求人类克服自身所固有的生物性倾向，它是人类对实存和定在的超越。生物伦理学把人看作一个纯粹生物性的存在，他们从一种生物性的人类图景出发，把人的社会属性、人的意义的存在和与此相关的价值禀赋都从其考虑中剔除掉了，把人的自然生物性看作是人的道德价值的来源和基础。似乎自然的存在涵盖了人的全部存在状态，意义世界在道德的行为方式中没有留下什么痕迹，它以人的自然本体世界性完全遮蔽了人的自由的意义世界。事实上，人的生物性非但不是作为价值的源泉和根基，相反它是被超越和扬弃的对象。包括道德在内的人的意义世界不是从人的生物属性中产生的，而是由人类超越本体的主观价值赋予的。
二“、物”对“人”的消解
人和物是两种不同的存在，物受单纯的自然法则的支配，它的运行直接为自然律所支配，动物之所以如此行动，并不是因为他们在人类生活中看到了一种必须无条件加以维护的善，而是因为它们不可能采取别的行动：他们的行动是自然规定好了的；人的存在不是完全有自然法则支配的，道德法则或“法”而不是自然法则构成人存在的法则，它现实地体现为人类所缔造的超越本体世界的意义世界。人的理性本质是意志自由，他不为一切定在所束缚，突破自然法则而使自然委质于意志，缔造自由世界是人不同于物的特性所在。康德口中传颂的名言：“两样东西，我对他们越是坚持不断地思考，越是有更新更大的讶异和敬畏充满了我的心灵，这就是在我头上星斗森罗的天空和在我心中的道德规律”[13]（P16），也从侧面我们揭示了二者的不同，在康德看来，自然规律主要对物起作用，而对人起作用的规律是道德规律，但从自然规律来看，“那数不清的世界把我当作一个动物，而消灭了我的重要性，这个动物被暂时赋予了生命，谁也不知道什么时候，又把构成自身的质料归还给所居住的行星，这行星不过是苍茫宇宙中的一粒灰尘。”[14]（P16-17）。而从道德规律来看“它无限地提高了我作为一个理智东西的价值。道德规律向我展示一个独立于动物性，以至独立于整个感性世界的生活。道德规律向我昭示，人的存在使命决不受这个生命和条件的限制，它将伸向无限。有理性东西的一切行动都必须以道德规律为基础，正如全部现象都以自然为基础一样”[15]（P17）。虽然人在一定意义上人也必须尊重客观规律，人作为现实的存在，自然本体构成其不可或缺的前提，但正如赫舍尔所说，人在本质上不是一个纯粹客观的存在，他的本质是意志自由。人不甘为自然定在所束缚，不是被动地接受客观规律的支配，而是通过实践理性在自然基础之上缔造一个自由的意义世界，实现对现实客观定在的超越。人的自然性虽然是人存在的基础，但是它相对于人的本质而言是不自由，是人存在的有限性，是应被扬弃和否定的对象。伦理道德就是这样一种对人的自然定在进行扬弃的基本形式，它通过自由意志对自然感性的扬弃使人摆脱物的奴役和束缚，使人超越自己的客观定在而获得解放，获得自由。这正是人与物相区别的本质所在。卡西尔曾经说过，“我们绝不可能用探测物理事物的本性的方法来发现人的本性。物理事物可以根据它们的客观属性来描述，但是人却只能根据他的意识来描述和定义。[16]（P8）生物伦理学好象不了解这一点，它从生物学的意义人去认识和定义人，把人看作是受自然法则趋势和奴役的纯粹客观的存在，完全抹杀和漠视人的能动性和创造性，把人看作与一般动物无异的有机组织，在他们看来，人是遵循自然法则即自然机械作用的因果律，是由本体层面的自然机械规律所主宰和支配的存在。生物伦理学也承认伦理道德的存在，但在他们那里，道德不再是人的自由意志的主观价值赋予，而完全成了人的生物机体的一种生理机能（生命伦理学），或是由人的遗传基因决定的（进化伦理学），并且断定人的一切道德责任、道德行为都是由生物学因素决定的，在这里，人的自由意志再也没有任何立足之地，人完全成了生物学因素的奴隶，所有的道德行为都被还原为“自然”，道德规律变成了纯粹的生物学规律，而不再是处在实践理性基础之上的自由规律，既然人的一切行为都是由生理规律所支配，人就是完全委身于自然的存在。这样生物伦理学完全混淆了人与动物的不同存在方式，与动物一样，人成为自然法则的载体和呈现者，在他们的视野中，真正意义上的人消失了，人完全被降低到动物的层次，这时毋宁说人就是一般的物。既然人是由无法抗拒的客观规律决定的生物性的存在，他的行为必然没有丝毫背离和偏差地遵循既定的客观规律，他永远无法挣脱自然法则的束缚而获得自由，人作为完全由生物规律所决定的客观定在，也不可能拥有任何意志自由，这样也不必为自己的任何行为负责。对意志自由的否认，就意味着对道德责任的消解。道德责任是以责任主体的自由为前提的。如果人的一切都是被某种客观的无法抗拒的因素决定的，自身没有任何选择的余地和空间，那么它就无需为自己的行为负责，这样个体就取得了道德的豁免权，再谈论道德责任就变得毫无意义了。而生物伦理学的错误正在于它在一种决定论的基础上讨论人的道德和道德责任，他恰恰是把人的道德责任置于被客观因素决定的生物基础上，这样一种立论基础和自然主义思考方法，从一开始就彰显了其实践的虚妄性，并且注定它在理论上也不可能有任何建树而只不过是为学界徒增一些聒噪罢了。
作者：高月兰
1.1改革教学方法
教学方法是连接教师和学生之间教与学的桥梁，直接影响学生对知识的获取效率。因此，综合考虑课程特点、学生需求及教材内容，选择合适的教学方法对于培养学生至关重要。首先，将传统教学和多媒体有机结合，对于提高生物学教学质量非常重要［5］。传统教学方法对知识的展示更条理，也可以随时将教师心中所想准确地表达出来。但是传统教学方法传递的信息量少、缺乏动态感。生物的微观性、多样性和运动性决定了多媒体的使用能通过高清晰度的图片提高教学效果，还可以通过动画设计使文字和图片按不同要求出现，使讲授技巧化，激发学生的听课兴趣。例如讲到根和茎的初生结构和次生结构时，在黑板上用不同颜色的粉笔将表皮、皮层和中柱从外到内通过边绘图边讲解层层深入，先让学生对结构组成掌握之后再通过多媒体展示不同类型植物根和茎的结构图。这样能使学生对这部分重要内容有更深入的了解和记忆。再如讲到遗传与变异部分的DNA复制时，通过播放动画的方式演示PCR操作及DNA的复制过程，既可以加深学生对DNA半保留复制的理解，使学生轻松掌握前导链、冈崎片段、DNA连接酶等在复制过程中的作用，又能对现代常用的PCR实验技术有一个直观的印象。其次，对学生发现问题、解决问题能力的开发，是当前教学和培养高素质人才的重要目标。因此，认识学生在教学中的主体地位及其主观能动性的发挥是教学方法改革的另一个重要方面。普通生物学的教学中，除了讲解基础的生物学知识外，对于与自身密切相关的，学生感兴趣的方面，可以以作业的形式让学生分组查阅资料并分享给大家，这样既加深了他们对知识的理解，又能锻炼获取信息的能力，同时通过分享可以知道自己查阅资料的方法有哪些需要改进。例如，讲到人类起源时，对于起源地在哪里可以让学生查阅相关资料和最近研究进展，然后对于不同的起源为什么存在争议进行分析。这样学生不仅对于不同起源地印象深刻，还可以了解当前用于物种起源和进化分析的分子生物学方法以及系统进化论的基本理论。
1.2利用网络资源
随着网络化在课堂内外的普及，对各种知识的获取更加方便快捷。为了更好的展示生物学新的研究成果，可以在课堂教学中以图片、动画或者视频的形式适当穿插一些最新研究成果，如讲到人体消化系统时，以视频的形式为学生展示常见的胃炎、胃溃疡的罪魁祸首———幽门螺杆菌，以及2005年诺贝尔生理学或医学奖得主巴里·马歇尔以自己为实验对象亲自吞下幽门螺杆菌培养液并最终获得研究成果的危险经历。除了为学生展示网络上报道的最新研究成果，教他们如何从海量网络信息中快速准确地锁定自己需要和感兴趣的生物学资料也很重要。在第一堂课绪论的讲解中可以为学生提供各种生物学相关的学习网站，如发表最新研究成果的国际顶尖杂志Nature（http:///）、Science（http:///）和Cell（http:///）；包罗各种生物信息的中国生物信息网（http:///）、绿谷生物网（http:///）等和具有科普性质的中国动物学科普网（http:///）、中国数字植物标本馆（http://.com/cms/）和化石网（http:///）等，以及各种网络数据库和文献数据库等网络资源。在涉及到相关知识点时，在课堂上向学生快速演示搜索方法，为学生提供获取相关专业知识的有效“捷径”。
1.3培养学生认知策略
人的智力至少由3个主要因素组成：大脑机能+认知策略+学科知识。其中，大脑机能主要由遗传决定；学科知识以记忆为基础，表现为知识记忆的多与少。认知策略是指人的认知能力，在行为上表现为“知道如何去做”，这种能力一旦获得便能受益终生［4］。因此，在教学中，我们通过学生分组查阅资料和演讲的方式提高学生的认知能力，不仅能巩固和加深学生对课堂知识的理解；培养学生查阅文献、分析归纳和团队合作的能力；还可以进一步培养师范学生讲解和传授知识的能力。在课堂上我们对大约60个学生进行分组———题目探讨———文献查阅———课堂演讲———评分几个环节实现对学生认知策略的培养。分组：由学习委员负责将所有同学分成4人一组，多出来的同学则分到已经分好的组里；题目探讨：限定在当前生物学研究前沿及生物学与物理学交叉学科的研究热点问题上，如基因工程对人类的影响、试管婴儿、物理学与脑科学、纳米生物学等。学生可根据要求通过查阅资料拟定自己团队感兴趣的题目。这个过程可以极大地开阔学生视野，丰富对相关研究方向的认识。题目确定后，队员讨论并写出提纲。文献查阅：学生紧紧围绕确定的题目和提纲检索文献，文献资料准备充分之后根据提纲制作幻灯片（约10-15分钟的演讲），这样可以很好的锻炼学生分析归纳和逻辑思维的能力。课堂演讲：为了锻炼所有同学的授课能力，每个同学都要充当“教师”的角色。学生需要提前做好准备，包括上台之后第一句讲什么，如何吸引其他同学的注意力，不同幻灯片之间如何巧妙的衔接，自己口头需要补充什么知识，如何提高其他同学的兴趣等。评分：演讲结束后由同学提问评分和教师综合评价并对演讲内容、演讲效果和幻灯片制作等给出改进建议。课堂演讲的方法可以使学生变被动学习为主动学习，激发学生的好奇心和求知欲，引导他们积极的思维和探索，给学生机会表现他们的创造性，使他们能积极投入教学活动，主动学习生物学的知识和技能，从而实现有效的教与学［6］。
2普通生物学优化教学内容
2.1提高丰富性
不论是要培养生物学老师，还是要培养跨学科人才，都要求培养对象具备丰富的生物学知识。这就要求生物学概念和理论的讲解要涉及很多学科和生活的各个方面，同时，又不能像对待生物专业学生那样要求他们，应创造一个相对轻松、易学易懂易操作的学习氛围，使学生有兴趣能完成学分并有所收获。要在有限的学时内提高教学内容的丰富性，就需要在课堂内巩固和掌握基本概念、基本原理的基础上，通过举例来加深学生对知识的掌握，扩宽知识面。如讲到生物学研究方法时，不仅仅要将达尔文探索生物进化的方法介绍给学生，同时，达尔文的生平、发现生物进化论过程中承受的社会舆论压力等，也要呈现给学生，这样学生不仅知道了研究生物学需要有观察、提问、假说、预测和验证几个要素，更重要的是明白了生物学研究过程中应该具备的基本素养和对自身研究成果自信与坚持的重要性。
2.2增加深入性
台州学院物理师范专业77%（2004年-2013年台州学院招生计划数据）的学生为浙江省省内招生，他们高中所用的生物学教材基本都是浙江科学技术出版社出版的，该教材与我们选用陈阅增编写的《普通生物学》内容编排基本一致，这样学生在上课时容易上手。但是照搬书本的内容讲解必然不能激发学生学习的热情。因此，内容讲解时，在简明扼要地对中学生物学知识复习的同时，对关键概念和重要规律进行深入地解释说明，在原来基础上有所突破。如在生命的化学基础一章，讲到糖的结构时，学生都知道单糖的两种同分异构体，但是对于形成同分异构体的旋光异构现象并不清楚，在这里可以结合物理学知识进行更细致地介绍；再如讲到显微镜的发明对于生物学的重要意义时，进一步介绍显微镜的分辨率是如何计算的，以及物镜和目镜的选择，不仅丰富学生的理论知识和对交叉学科的理解，在观察动植物切片时能更清晰地了解和更熟练地使用显微镜。
2.3突出前沿性
生物学涵盖面广，每天都会有新的科研成果面世。新的发现会不断的补充甚至颠覆人们已知的生物学规律，这就要求对知识的讲解要有新颖性，与科学发展前沿相结合。在教学中一方面要时刻关注生物学期刊论文和网站，将新的研究成果及时地补充到课程的相关内容中［7］，例如历年诺贝尔奖获得者、国际顶尖杂志Nature和Science等对生物学相关内容的发现，比如讲到细胞器的结构和功能时，可以结合2013年诺贝尔生理学或医学奖讲述囊泡在细胞物质运输中如何通过完美和精确的发挥作用来控制生物体内的信号传导、荷尔蒙的释放以及对免疫系统等的影响。另一方面，科教相结合使得教学不会变为无源之水，每位教师对自己研究的方向都是最为熟悉的，因此将与自身研究内容相关的最近科研成果结合到教学内容的讲解中能使教学更流畅更丰富更新颖。如讲到共生真菌时，以Science上的一篇最近研究为例，结合图表讲述丛枝菌根真菌与植物共生的互惠互利关系，并且植物会将更多的糖类“奖励”给供给植物较多磷元素的真菌。2.4体现生动性爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”。尤其对于选修课，如果只是照本宣科，学生会失去听课的动力而去玩手机甚至跟周围同学窃窃私语。内容讲解的生动性对于吸引学生注意力和提高学生学习兴趣非常重要。首先，使用道具+解说的方式来形象介绍相关知识，如讲到人体骨骼的时候，除了在幻灯片上以图片展示，借用人体解剖实验室的骨骼模型，可以更直观地展示人体各部分的骨骼组成，另外还有人脑及人体脏器模型的应用使学生不仅知道这些器官的功能，还能知道它们之间的相对位置，这样也会对自己身体有充分的了解。另外，在讲授课本知识的时候要与生活实际相结合［8］，如讲到血红蛋白的作用时，通过举例：北方农村冬天取暖大都是用煤炉，由于气温低，晚上都是门窗紧闭，但是当出现逆温天气，风力小或对煤炉操作不当时，由于煤炭燃烧不充分，大量CO进入室内空气中，CO无色无味的特性使人入睡着后无法察觉，很容易酿成全家CO中毒的悲剧。通常CO中毒发生在晚上且生还几率很小，北方每个县每年都有几十到上百人死于CO中毒。讲到基因工程时，解释市场上买到的番茄存放很久都是硬邦邦不甜不酸不坏，是由于人为将一种具有抑制乙烯（诱导果实成熟的植物激素）形成作用的基因转入番茄，使得转基因番茄的乙烯生成减少，成熟过程变慢从而耐储存；讲到蛋白质三级结构的稳定性时，列举女孩子烫发过程中用药剂处理的原理是将维持头发原来形状的二硫键（硫键可以维持蛋白质三级结构的稳定）打断，再在相近距离形成新的二硫键，从而形成新的发型。
3提高教师素质
教师素质对于学生的身心发展和知识获取具有直接影响。尤其对于师范专业的学生，教师的一言一行都会成为他们心目中与将来的自己进行比较的对象。教师良好的素质和修养会成为学生默默学习的榜样，而教师懒散的教学风格不仅会降低教学质量，也会为学生成长带来负面影响。笔者认为至少应从以下两个方面入手提高教师素质：
首先，师德是教育的保障。“学高为师，身正为范”，教师的言行举止对于学生人生观、价值观的树立具有潜移默化的作用［9］。将教师的道德规范和准则内化［10］，做到“育人先做人”，授课教师高尚的人格品质和诲人不倦的精神不仅能在无形中影响和感化学生，也能成为学生今后步入讲堂的榜样。有一些年轻教师，为了拉近与学生之间的距离，在课堂上会聊一些与课程无关的内容，并不时表达出自己对身边事物比较偏激的理解和想法。这样不仅会影响学生对知识的学习，一部分学生可能会认为课堂可以很随意，这样会严重影响他们今后对工作的态度；还有一部分学生思想会受影响，对一些事物的想法和看法也会变得比较偏激。学生大部分时间都在学校度过，对社会了解不多，思想相对单纯。因此，以严谨负责的态度对待每一堂课和用正面积极的思想引导学生对于他们正确人生观价值观的树立非常重要。
其次，树立终身学习的观念。“要教给学生一杯水，教师就要有一桶水”，尤其对于年轻教师，通常研究的领域只是生物学的很小一个方面，而《普通生物学》却几乎涉及生物学和日常生活中的方方面面，教学初期对课程内容不可能都耳熟能详，这就需要：1）不断更新教育观念、调整知识结构，从自身科研的小范围跳出来，学习和了解生物学的方方面面。请教和跟随有经验的《动物学》、《植物学》和《微生物学》等课程教师听课是对提升自身授课水平和扩展知识面方便有效的途径；2）反复熟悉教材，不断搜集素材。对一些重要的与日常生活紧密相关的生物学知识，首先通过搜集和阅读材料内化为自己的知识，再以简洁生动的形式呈现给学生。搜集素材需要花费大量的时间，因此在平时生活或学习中需要随时关注与课程内容有关的方面，遇到合适的内容可以随时记下来添加到课程教案的实例中。3）通过学校提供的教师培训机会，与其它高校教师交流并积累经验，不断提高授课水平。在学习的同时对自己处理问题的方法进行思考和改进，并在自己的教学中不断补充和完善；4）认真听取学生意见并及时做出调整。不同班级学生的生物学基础和学习氛围不同，因此，提前了解并针对不同班级学生做出调整对于课堂教学效果具有重要影响。只有对自身不断地完善和提升才能提高教学质量，在授课中对内容的讲解才能游刃有余。
4完善评价体系
学生选修《普通生物学》课程的目的除了获得相应学分，更重要的是了解生物界的概貌和普遍规律，掌握与生活紧密相关的生物学知识。台州学院物理师范专业该课程设置了4个学分，因此如何客观地评价学生的学习效果非常重要。常见的考核方式主要为考试或撰写课程论文，但是单独通过考试只能反映学生对某些知识点的记忆和掌握程度，并不能体现学生获取知识、综合分析和传播知识的能力；课程论文也只能反映学生对某个生物学问题的认识、分析和综合的能力。而较好的学生评价体系不仅能客观准确地衡量学生对这门课的掌握程度，还能促进学生综合素质的培养和提高学生学习积极性。因此，从培养学生分析和解决问题、团队合作以及实践操作能力等多方面出发，对课程的考核应实现“多元化”，可以尝试从平时成绩（20%）、理论（50%）和实践（30%）三方面综合评价：
平时成绩由出勤（10%）和课堂回答问题（10%）组成。本科高年级学生比起低年级出勤率低，学生对选修课的重视程度不够，通过出勤的考核对他们可以起到一定的约束作用；在课堂上，通过提问的方式可以直接了解学生对知识的掌握程度，对于教师教学进度的调整和教学方法的完善起着重要作用［7］；理论考核包括文献翻译和期末考试，文献翻译（10%）要求从Nature，Science或者Cell杂志选择一篇与生物学紧密相关的文章，阅读全文并上交摘要和图表说明的中英文翻译，期末通过闭卷考试的形式（40%）考核学生对生物学基础知识、基本原理和基本规律的掌握情况以及对一些生物学热点问题的理解；实践部分由课堂演讲（10%）、实践操作（10%）及报告撰写（10%）三个方面综合评价。实践操作主要考查学生在实验过程中对内容的熟悉程度，实际动手能力；报告撰写主要考查学生对实验原理的熟悉程度、实验步骤的条理性以及对实验数据和结果的分析能力。
随着生物学相关研究的飞速发展与生物物理学研究的深入，对物理师范专业《普通生物学》的教学改革势在必行。但是，在改革的过程中不能太追求教学方法的新颖性，而应更注重自身教学经验的积累［11］。教学改革也不能单单从教师的角度考虑，不同的教师对于教学改革方向的理解或多或少会存在差异。学生对于教学改革的期望在教学改革中也起着关键作用，如果新的教学方法使学生产生厌烦和畏难情绪，那么这种改革方法就需要调整。
摘要 生物芯片是便携式生物化学 分析 器的核心技术。通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。采用生物芯片可进行生命 科学 和医学中所涉及的各种生物化学反应，从而达到对基因、抗原和活体细胞等进行测试分析的目的。生物芯片 发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统(micro total analytical system)或称缩微芯片实验室(laboratory on a chip)。生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。本文阐述了生物芯片技术在加工制备、功能和 应用 方面的近期 研究 进展。
关键词：生物芯片，缩微芯片实验室，疾病诊断，基因表达
人类基因组计划的目标是在2005年完成对30亿个人体基因组DNA碱基的序列测定，现在通过使用更高级的毛细管阵列测序仪和商业操作，使该计划有望提前完成。因此，人们现已开始利用人类基因组计划中所发现的已知基因对其功能进行研究，亦即把已知基因的序列与功能联系在一起的功能基因组学研究。另外，与疾病相关的研究已从研究疾病的起因向探索发病机理方面转移，并从疾病诊断向疾病易感性研究转移。由于所有上述这些研究都与DNA结构、病理和生理等因素密切相关，因此许多国家现已开始考虑在后基因组时期，研究人员是否能用有效的硬体技术来对如此庞大的DNA信息以及蛋白质信息加以利用。为此，先后已有多种解决方案问世，如DNA的质谱分析法[1]、荧光单分子分析法[2]、阵列式毛细管电泳[3]、杂交分析[4]等。但到 目前 为止，在对DNA和蛋白质进行分析的各种技术中，发展最快和应用前景最好看的技术当数以生物芯片技术为基础的亲和结合分析、毛细管电泳分析法[5]和质谱分析法。此外，在此基础上，通过与采用生物芯片技术和样品制备 方法 (芯片细胞分离技术[6]和生化反应方法(如芯片免疫分析[7]和芯片核酸扩增[8])相结合，许多研究机构和 工业 界都已开始构建所谓的缩微芯片实验室。建立缩微芯片实验室的最终目的是将生命科学研究中的许多不连续的分析过程，如样品制备，化学反应和分离检测等，通过采用象集成电路制作过程中的半导体光刻加工那样的缩微技术，将其移植到芯片中并使其连续化和微型化。这些当年将数间房屋大小的分离元件 计算 机缩微成现在只有书本大小的笔记本式计算机有异曲同工之效。用这些生物芯片所制作的具有不同用途的生化分析仪具有下述一些主要优点，即分析全过程自动化、生产成本低、防污染(芯片系一次性使用)、分析速度可获得成千上万倍的提高、同时，所需样品及化学药品的量可获得成百上千倍的减少、极高的多样品处理能力、仪器体积小、重量轻、便于携带。这类仪器的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。因此，它已广为各国学术界和工业界所瞩目[9]。
1 、生物芯片的微加工制备
生物芯片的加工借用的是微 电子 工业和其他加工工业中比较成熟的一些微细加工(microfabrication)工艺(如：光学掩模光刻技术、反应离子刻蚀、微注入模塑和聚合膜浇注法)，在玻璃、塑料、硅片等基底材料上加工出用于生物样品分离、反应的微米尺寸的微结构，如过滤器、反应室、微泵、微阀门等微结构。然后在微结构上施加必要的表面化学处理，再在微结构上进行所需的生物化学反应和分析。
生物芯片中目前发展最快的要算亲和结合芯片(包括DNA和蛋白质微阵列芯片)。它的加工除了用到一些微加工工艺以外，还需要使用机器人技术。现在有四种比较典型的亲和结合芯片加工方法。一种是Affymetrix公司开发出的光学光刻法与光化学合成法相结合的光引导原位合成法[10]。第二种方法是Incyte pharmaceutical公司所采用的化学喷射法，它的原理是将事先合成好的寡核苷酸探针喷射到芯片上指定的位置来制作DNA芯片的。第三种是斯坦福大学所使用的接触式点涂法。该方法的实现是通过使用高速精密机械手所带的移液头与玻璃芯片表面接触而将探针定位点滴到芯片上的[11]。第四种方法是通过使用四支分别装有A、T、G、C核苷的压电喷头在芯片上作原位DNA探针合成的[12]。
2、 生物芯片举例
生物芯片是缩小了的生物化学分析器，通过芯片上微加工获得的微米结构和生物化学处理结合，便可将成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。采用芯片可进行生命科学和医学中所涉及的各种生物化学反应，以达到对基因、抗原和活体细胞等进行测试分析的目的。通过分析可得到大量具有生物学、医学意义的信息。生物化学反应和分析过程通常包括三个步骤：
1、样品制备；
2、生物化学反应；
3、检测和数据分析处理。将其中一个步骤或几个步骤微型化集成到一块芯片上就能获得具有特殊功能的生物芯片，例如用于样品制备的细胞过滤器芯片和介电电泳芯片、用于基因突变检测和基因表达的DNA微阵列芯片和用于药物筛选的高通量微米反应池芯片等。现在，世界各国的科学家们正致力于将生化分析的全过程通过不同芯片的使用最后达到全部功能的集成，以实现所谓的微型全分析系统或缩微芯片实验室。使用缩微芯片实验室，人们可以在一个封闭的系统内以很短的时间完成从原始样品到获取所需分析结果的全套操作。
样品制备芯片
针对DNA分析，其制备过程通常要经过细胞分离、破胞、脱蛋白等多方面的工作，最后得到纯度足够高的待检DNA。目前在细胞分离方法上较突出的有过滤分离(根据生物颗粒的尺寸差异进行分离)和介电电泳分离(利用在芯片上所施加的高频非均匀电场使不同的细胞内诱导出偶电极，导致细胞受不同的介电力作用，而从样品中分离出来)等；芯片中的破胞方法有芯片升温破胞、变压脉冲破胞，以及化学破胞等。在捕获DNA方面，CephEid公司应用湿法蚀刻和反应离子蚀刻/等离子蚀刻等工艺在硅片上加工出含有5000个高200微米直径20微米的具有细柱式结构的DNA萃取芯片，专门用于DNA的萃取[13]。
生物化学反应芯片
由于目前所用检测仪器的灵敏度还不够√★√高，因此从样品中提取的DNA在标记和应用前仍需用PCR这样的扩增复制技术复制几十万乃至上百万个相同的DN段。
目前，在芯片中进行核酸扩增反应获得成功的有宾夕法尼亚大学研究小组[8，14]，美国劳伦斯-利物摩国家实验室[15]和Perkin-Elmer公司[16]。宾夕法尼亚大学研究小组所做的扩增反应都是在硅-玻璃芯片中进行的，芯片的外部加热和冷却采用的是计算机控制的帕尔帖电-热器。在对芯片表面进行惰性处理后，亦即在硅片表面生长一层2000埃的氧化硅之后，他们成功地在硅-玻璃芯片中完成了一系列不同的核酸扩增反应，例如RT-PCR、LCR、多重PCR和DOP-PCR。由劳伦斯-利物摩国家实验室加工的硅芯片所采用的加热方式是芯片内置的薄膜多晶硅加热套，其升降温的速度很快。Perkin-Elmer公司的PCR反应则是在塑料芯片上完成的。伦敦帝国理工大学的研究者研制了一种样品可在不同温度的恒温区间内连续流动的PCR芯片[17]。上述所有工作都是用事先提纯了的DNA或RNA作为扩增反应的底物来完成的。为了将样品制备和扩增反应集成为一体，宾夕法尼亚大学研究小组最近成功地在坝式微过滤芯片中直接对分离所得的人白细胞通过升温方式胞解后所释放的DNA进行了扩增，这是世界上首例将样品制备和扩增反应集成为一体的研究成果[14]。
检测芯片
毛细管电泳芯片
芯片毛细管电泳是1983年由杜邦公司的Pace开发出来的[18]。随后，瑞士的Ciba-GEIgy公司和加拿大的Alberta大学合作利用玻璃芯片毛细管电泳完成了对寡核苷酸的分离[19]。首次用芯片毛阵列电泳检测DNA突变和对DNA进行测序的是由加利福尼亚大学伯格利分校Mathies领导的研究小组完成的[20,21]。通过在芯片上加上高压直流电，他们在近两分钟的时间内便完成了从118bp到1353bp的许多DN段的快速分离。此外，Mathies的小组与劳伦斯-利物摩国家实验室Nothrup的研究小组合作，报道了首例将核酸扩增反应与芯片毛细管电泳集成为一体所作的多重PCR检测工作[22]。宾夕法尼亚大学Wilding的小组与Ramsey的小组一道用芯片毛细管电泳对芯片中扩增得到的用于杜鑫-贝克肌萎缩诊断的多条DN段进行分离也获得了成功[14]。其他用 芯片毛细管电泳检测突变的外国公司和学术机构有Perkin-Elmer公司、Caliper technologies公司、Aclara biosciences公司和麻省理工等。
DNA突变检测芯片
dNA之所以能进行杂交是因为核苷A和T、G和C可同时以氢键结合互补成对。许多经典的分子生物学方法如桑格DNA测序法和PCR等都是以此为基础的。最近出现的几项技术，如用光刻掩膜技术作光引导原位DNA合成[23]、电子杂交技术[24]、高灵敏度激光扫描荧光检测技术[25]等，使以杂交为基础的应用有了长足的改善。最近的一些 英文 权威刊物对应用芯片杂交技术检测突变作了报道。Hacia等人采用由96000个寡核苷酸探针所组成的杂交芯片，完成了对遗传性乳腺癌和卵巢肿瘤基因BRCA1中外显子上的24个异合突变(单核苷突变多态性)的检测。他们通过引入参照信号和被检测信号之间的色差分析使得杂交的特异性和检测灵敏度获得了提高[26]。另外，Kozal等人用高密度HIV寡核苷酸探针芯片对HIV病株的多态性作了分析[27]。Cronin等人用固化有428个探针的芯片对导致肺部囊性纤维化的突变基因进行了检测[28]。用生物芯片作杂交突变检测的美国公司有贝克曼仪器公司、Abbot laboratory、Affymetrix、Nanogen、Sarnoff、Genometrix、Vysis、Hyseq、Molecular dynamics等；英美学术机构有宾夕法尼亚大学、贝勒医学院、牛津大学、Whitehead institute for Biomedical Research，海军研究室，Argonne国家实验室等。
通过杂交分析DNA的另一应用技术是重复测序。那么，重复测序是怎么工作的呢？首先，人们将长度为8-20个核苷的探针合成并固定到指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上。当含有与探针序列互补的DNA被置于联有探针的芯片之后，固化探针就会通过与其序列互补的DN段杂交而结合[10]。通过使用带有计算机的荧光检测系统对“棋盘”每个格子上的荧光强弱及根据每个格子上已知探针的序列进行分析与组合就可得知样品DNA所含有的碱基序列。最近美国的Science杂志对应用芯片杂交技术测序作了报道。Chee等人在一块固化有135000个寡核苷酸探针(每个探针长度为25个核苷)的硅芯片上对长度为的整个人线粒体DNA作了序列重复测定。每个探针之间的空间间隔为35微米。测序精度为99%。另外Hacia还报道了一种微测序分析法(minisequencing-based assays)为检测所有可能的碱基序列变化提供了强有力的手段。此方法中需要将不同颜色荧光染料标记的四种ddNTP，加入到引物的酶促反应中，微阵列上固化的寡核苷酸用作酶促反应的引物，靶序列作为模板，可检测到靶序列上的碱基变化。用生物芯片从事杂交测序的美国公司有Affymetrix和Hyseq[29]。
用作基因表达分析的DNA芯片
随着人类基因组计划的顺序进行，越来越多的能够表达的人基因序列以及引发疾病和能预测疾病的各种突变正在为人们逐渐认识。为了能够同时对多个可能的遗传突变进行搜寻、加快功能基因组学研究的进程，人们现已把越来越多的注意力放到了能同时提供有关多个基因及其序列信息的所谓并行分子遗传学分析(parallel molecular genetic analysis)方法上。功能基因组学所研究的是在特定组织中、发育的不同阶段或者是疾病的不同时期基因的表达情况。因此它的要求是要能在同一时刻获得多个分子遗传学分析的结果。譬如，许多疾病引发基因可能会有数以百计的与表征有关的特定突变，因而，要求能有同时筛检这些突变的有效方法。另外，任何一个细胞中都会有上千个基因在表达。而细胞间基因表达的差异往往能反应出这些细胞是发育正常还是在朝恶性肿瘤细胞方向发展。采用芯片技术利用杂交对基因表达进行分析的好处是它能用很少的细胞物质便能提供有关多基因差异表达的信息，从而给疾病诊断和药物筛选提供前所未有的信息量[30]。Lockhart等人采用固化有65000个不同序列的长度为20个核苷的探针芯片，定量地分析了一个小鼠T细胞线中整个RNA群体内21个各不相同的信使RNA。这些专门设计的探针能与114个已知的小鼠基因杂交。分析发现 在诱发生成细胞分裂后，另外有20个信使RNA的表达也发生了改变。检测结果表明该系统对RNA的检出率为1:300000，对信使RNA的定量基准为1:300[32]。Wang等人在研究表鬼臼毒素吡喃葡糖苷(etoposide)诱导的细胞程序性死亡时，利用DNA芯片技术，制备了一次可检测6591种人细胞信使RNA的寡聚核苷酸微阵列，检测到诱导后的细胞内有62种信使RNA的量发生了变化。通过挑选12个与诱导作用有关的基因作进一步研究，它们发现了2个新的p53靶基因[33]。DeRisi等人将一个恶性肿瘤细胞线中得到的870个不同的cDNA探针通过机械手“刷印”至载玻片上以观察癌基因的表达情况。在比较两个标有不同荧光标记的细胞信使RNA群的杂交结果之后，他们对引入正常人染色体后肿瘤基因受到抑制的细胞中的基因表达结果进行了分析[34]。另外，Shoemaker等人报道了一种利用生物芯片来确定许多新近发现的酶母基因的生物功能的所谓分子条形编码技术。这种技术的好处是它能让我们以并行的方式定量地分析很复杂的核酸混合物[35]。Lueking等人最近采用蛋白质微阵列技术，把作为探针的蛋白质高密度地固定在聚双氟乙烯膜(polyvinylidene difluoride)上，并检测到了10pg的微量蛋白质测试样。对92个人cDNA克隆片段表达的产物进行检测，用单克隆技术作平行分析，证实了假阳性的的检出率低。由于蛋白质微阵列技术不受限于抗原-抗体系统，故能为高效筛选基因表达产物及研究受体-配体的相互作用提供一条新的有效途径[36]。
缩微芯片实验室
生物芯片 发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个 分析 过程集成化以获得所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室。1998年6月，Nanogen公司的程京博士和他的同事们首次报道了用芯片实验室所实现的从样品制备到反应结果显示的全部分析过程。他们用这个装置从混有大肠杆菌的血液中成功地分离出了细菌，在高压脉冲破胞之后用蛋白酶K孵化脱蛋白，制得纯化的DNA，最后用另一块 电子 增强的DNA杂交芯片分析证实提取物是大肠杆菌的DNA。这是向缩微实验室迈进的一个成功的突破[37]。 目前 ，含有加热器、微泵微阀、微流量控制器、电子化学和电子发光探测器的芯片已经研制出来了，而且，也出现了将样品制备、化学反应和分析检测部分结合的芯片(例如，样品制备和PCR[38];竞争免疫测定和毛细管电泳分离[39])。相信不久的将来，包含所有步骤的缩微芯片实验室将不断涌现。
3 、结尾
经过近十年的不懈努力，生物芯片技术发展至今已经开始对生命 科学 研究的许多领域带来冲击甚至革命。以美国为首的西方发达国家在该领域已经取得了令人眩目的成就。到现在，从样品制备、化学反应到检测的三个步骤已获得了部分集成，三个部分的全部集成已初现端倪。 中国 在这方面尚未起步，如果各方面重视，投入一定的人力和物力，相信不久的将来在该领域中我们也会占有一席之地的。
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在同一性理论之后的功能主义认为，心理状态，即特定种类的功能状态，而“功能”即心理状态与外部行为之间的因果联系。黑箱功能主义因为把大脑仅仅视为一个能够做出刺激—反应的黑箱而没有深入研究大脑的内部结构，使得这一观点并不深入。而计算机功能主义则利用人工智能等新兴学科的成果，通过模拟大脑运行的方式来研究心灵，其主要观点是：心灵跟大脑的关系就像程序与硬件之间的关系。塞尔对此提出了著名的“中文屋论证”来批判计算机功能主义，他主张大脑天生不是一台计算机，因为计算机只是根据程序的句法学来操作的，而人的心灵是根据语法学来运行的，计算机只是把计算性质的解释指派给了大脑而已。此外，还存在同属于唯物主义，显得较为另类的版本：消除唯物主义(eliminativematerialism)和异常一元论(anomalousmonism)。正如保尔．丘奇兰德所说，“纯粹的还原论和纯粹的取消主义是关于心的问题的各种解决方案的两个极端”。消除唯物主义主张心理状态并不存在，人们所具有的信念、欲望等心理状态都是关于民间心理学(folkpsychology)的理论术语，它所提出的主张和在此基础上的假设都是错的，就像科学史上的燃素说一样，这样的理论迟早要被科学心理学理论所取代。而在异常一元论看来，在心理－物理之间根本上不存在严格的、有决定论性质的因果法则，由此得出了所有心灵事件都是物理事件的结论，从而也消除了心灵。而在心身问题内部，塞尔认为还存在我们继承的来自笛卡尔传统术语体系中隐含的四个错误假设，这些假设构成了心与物的冲突得不到解决的根源。因此，我们要在物理世界中为心灵定位，就必须对这四个假设进行质疑。所谓心理与物理之间的区别，即认为“心理的”(mental)和“物理的”(physical)包含了各自互不相容的本体论范畴：如果某事物是心理的，那么在这个方面它就不能是物理的；如果某事物是物理的，那么在这个方面它就不能是心理的。也就是说，心理的事物和物理的事物是相互排斥的，正是这个假设使得心物二元对立。一般认为，一种现象如果能够还原为另一种现象，那么这种还原的概念是清楚明白和无歧义的，即如果能够把诸A还原为诸B，那么诸A除了是诸B之外什么也不是。而在意识与脑的关系上，如果意识能够被还原为脑过程，那么意识就不过是脑过程。但是，这种对还原的片面理解往往消除了意识的存在。人们通常把因果关系狭隘地理解为在时间中被编序的、彼此离散事件之间的关系，在这种关系中原因先于结果而产生，而且“因果关系的特殊事例必定例示了一个普遍的因果法则”。然而，照此理解的话，如果脑事件能够引起心智事件，那么就会产生两个彼此分离的事件———脑神经过程和意识，而这似乎与人们熟知的常识是不相符的。人们理解的“同一性”含义也像还原概念一样被认为是当然的，即每一事物与自身的同一似乎是显而易见的，如晨星与暮星、水与H2O分子的同一性就是透明的。但是，如果心智状态与脑的神经生理学状态也以这种方式相同一的话，那么我们就存在两难境地：要么否认心智与脑神经状态的同一性，要么否认心灵的存在。
二、生物学自然主义意识理论的主要观点
生物学自然主义(biologicalnaturalism)的目标是在自然界中为意识找到位置，塞尔认为对意识的定位必须符合“科学的”世界观，而“物质的原子理论”以及“生物进化论”这两大目前证据确凿、不容置疑的理论在很大程度上构建了现代世界观，我们对此承认而不会怀疑。因此，在对意识进行自然化的理解中，生物自然主义就建立在这两大理论之上。第一，为了使生物学自然主义能够被接受，塞尔提醒我们应该忘记心身问题的讨论历史，而关注基本的物理事实。在塞尔看来，心灵的首要的和最根本的特征是意识性，他不仅给这种特征下了一个定义，而且依据生物进化论对意识在自然中是如何产生的作出了解释：这个词(意识性)意指那些知觉的或清醒的状态，它们一般在我们早晨从沉睡中醒来时开始、并在整个一天继续这种状态，直到我们再次入睡。心智现象是由脑中的神经生理过程而引起的，并且他们本身就是脑的特征……心智现象和过程如消化、有丝分裂、减数分裂或者酶的分泌一样，都是我们生物自然历史中的一部分。。第二，在塞尔看来，意识虽然有其物质性的一面，但同时也蕴含四个高阶的重要特征：定性特征、主观性、统一性和意向性，这使得意识不能在本体论上被还原为低阶神经生物学基础。所谓定性特征(qualitativeness)，即意识都具有“它感觉起来像什么”(what－it－feels－like)的特征，有哲学家用“qualia”(一般翻译为“感受质”)来表示这种性质，比如说感觉到疼痛和品尝冰激凌的状态就有着不同的感受。所谓主观性(subjectiv-ity)，即意识状态在必须通过人或者动物的主观感受到时才存在，在这个意义上，意识具有第一人称本体论的地位。所谓意识的统一场，即意识能够把触觉、视觉等感觉作为单一的、统一的意识场中的一部分而被经验到，即“规范的、非病因学(non-pathological)种类的意识是通过一个统一的结构而涌向我们的”。所谓意识的意向性(intentional-ity)，即意识能够关于、指称客体或者事件的能力。
在塞尔看来，很多有意识的状态都是有意向性的，然而并非所有的意识都有意向性，也不是所有的意向性都是有意识的。既然意识具有自身的独特特征，但是意识拥有神经生物学基础的事实也是不可忽视的，那么，意识的这些独特特征是如何在物质世界中存在且不与之相矛盾呢？塞尔用生物学自然主义的四个核心论题进行了描述。在他看来，二元论与唯物主义一元论虽然有错误，但是同时也含有合理因素，因此，塞尔所采取的策略就是在吸取各自正确方面的同时否定其错误方面，从而建构出生物学自然主义意识理论。具体来说，这一理论包含意识的实在性、因果还原性质、系统突现性质和因果效力四个主要论题。意识的实在性，即意识作为实在世界中的真实现象，它有着自身的独特性质，我们不可以通过消除性还原、本体论还原而表明其不存在或者是别的什么东西，否则就会消除意识。意识的因果还原性质，即意识状态完全是由脑中较低层次的神经生物学过程引起的，“意识状态在因果上可以还原为神经生物学进程”。意识的系统突现性质(emergentproperty)，即意识是大脑的宏观特征，意识状态是脑系统在脑中的实现，而在微观层次的单个神经元则不具有意识，通过微观的神经元组织才使得脑系统的各部分有意识。意识的因果效力，即意识的实在性使得它可以像物理事物一样作为原因而起作用，例如，我相信天会下雨而使我出门的时候带上雨伞。对于意识状态的这种特征，塞尔也称之为“心理因果性”(MentalCausation)或“意向因果性”(IntentionalCausation)。通过对以上四个论题的阐述，塞尔揭示了意识的实存依据，为意识找到了在自然界中的位置。在塞尔看来，意识具有实在性，表现为在本体论上不能够被还原为第三人称现象，它有神经生物学基础，通过突现的方式产生，而且能够以因果的方式发生作用。然而，仅仅指出意识是自然的一部分，而没有从细节上分析上述意识的特征和性质是如何不与物质世界的特征和规律相冲突的，这与唯物主义一元论的某些主张相比没有什么不同之处。
三、生物学自然主义意识理论解决心身问题的路径
塞尔把心身问题分为哲学部分和科学部分来加以解决。在他看来，较为容易的哲学部分主要解决意识与其他心理现象的关系、意识与大脑的关系是什么的问题，通过对心身问题背后隐含假设的清理，他把答案归结为两大原则“首先，意识甚至所有的心理现象都是在大脑中由较低层面的神经生物学过程引起的；第二，意识与其它心理现象都是大脑较高层次的特征”。而对于较为困难的科学部分，塞尔则认为主要任务就是从细节上解释意识在大脑中是如何运行的，如果能够解决这个问题，则将是目前时代最重要的科学发现。因此，总体看来，生物学自然主义解决心身难题的路径主要有：对传统概念的重新分析和定义———拒斥概念二元论、对两种不同形式还原概念的区分；建构意识的因果—层级模型；构建“意识科学”，把意识问题的解决在经验上诉诸神经生物学。塞尔认为，传统二元论和唯物论都预设了“概念二元论”(conceptualdualism)。这一理论假定“心理”和“物理”有严格的区别：“物理的”意味着“非心理的”，“心理的”意味着“非物理的”，从而导致唯物论与二元论一样也是不融贯的，“因此唯物论在某个意义上是二元论的最美的花朵”。
由于这种观点使心、物对立，心身问题难以解决，因此必须拒斥这一理论，把意识看作大脑系统的高阶生物特征。塞尔主张，心灵的定性特征、主观性和具有意向性，与物理性质的：能在空间中定位、在空间中延续、可以通过微观物理学进行因果解释，包括作为一个因果封闭系统而发挥作用是相容的，而且意识的这三个特征“在特定的时间段里定位于大脑之中，并可以通过较低层次的进程加以因果解释，还能够以因果方式发挥作用”。这必须区分两种不同形式的还原。第一，区分因果还原(causalreduction)和本体论还原(ontologicalreduction)。因果还原指的是当某事物A的行为在因果上能够通过事物B的行为来说明，而且除了B具有这种因果能力之外，A并不具有这种能力，那么，就可以说某种A现象就在因果方面被还原成了B种类的现象；本体论还原指的是当某事物A表明只不过就是事物B时，那么某种现象A在本体论上就被还原成了B种类的现象。塞尔认为，对于意识现象而言，我们不可以对之进行本体论还原，因为“拥有意识这个概念的关键就在于抓住该现象的第一人称的主观性特征，而如果我们通过第三人称的客观化话语方式来重新界定意识的话，那么我们就会失去该要点”。因此，我们只能从因果的角度将意识还原为大脑的神经生理活动。第二，区分消除性还原(eliminativereduction)和非消除性还原。消除性还原区分了表象与实在，意在表明被还原的现象根本不存在。而对于非消除式还原来说，其适用的对象不能是已经实存的东西，例如固体性本来就是物体分子行为产生的，人们不可能把这种实存特征消除。在塞尔看来，意识不能作消除性还原，因为对于意识而言，意识在产生它的本体论意义上是实存的，而且在认识论上也是不容怀疑的，不能作“现象—实在”的区分，意识作为一种表象就是实在。心身问题的重要方面就是心身因果作用的问题，塞尔在解决这个问题的过程中同时建立了意识的因果—层级模型。在他看来，世界是由原子等物理粒子构成的事实，使得许多大系统的特征可以依据小系统的行为从因果关系上得到解释，这种因果解释有两种：一是“从左到右”，即从宏观到宏观或者从微观到微观解释，也就是用宏观现象来解释宏观现象，或者用微观现象来解释微观现象；二是“从下到上”，即从微观到宏观的解释，也就是用微观现象来解释宏观现象。意识与脑的神经过程之间的关系就符合以上的因果解释，即在因果上，具有第一人称本体论的意识可以还原为第三人称基质(神经生物学基础)，而不会导致对意识的消除。因为相对于脑神经过程来说，意识是较高层次的特征，属于宏观现象，但是由于其物理实现在脑系统之中，使得脑神经过程是较低层次的特征，属于微观现象。例如，当某人说“举起我的胳膊”的时候，通过这一有意识的决定(行动中的意向)导致他的胳膊被举起(宏观现象)。
而在微观方面，他身体中的神经元激发导致了身体的生理学变化，从而也使得胳膊被举起。对此，塞尔指出，这是一种同时性的因果关系，从“较低层次的微观现象导致了较高层次上的宏观特征意义上讲，这一因果关系可以说是自下而上的”。为了展示这种意识的发挥因果作用的层级模式，塞尔把这种关系表示为如图。从哲学上解决了意识与大脑的关系之后，塞尔还注意到必须从细节上解释意识在脑中是如何运行的。为此，他把对这一问题的解决诉诸于科学，即从神经生物学的角度来探讨意识如何产生、意向性之谜等问题。他把在经验上研究意识的路数分为两大阵营：一个是“积木路径”(building－blockapproach)，另一个是“统一场路径”(unified－fieldapproach)，这两大路径有着各自不同的主张。“积木路径”把整个意识场处理为积木式的、或多或少彼此独立的意识单元；而“统一场路径”所研究的最初目标不是诸如红色的体验之类的东西，而是研究定性的、具有统一的主观性特征的整个意识场；对于这两大路径，塞尔认为“统一场路径”比“积木路径”更有可能成功解决意识问题。
四、对生物学自然主义意识理论的反驳和回应
塞尔的生物自然主义理论一经提出，就面临了诸多争议和反驳。第一，这一理论对意识和意向性的理解都不同于宽泛意义上的自然主义，也与主流自然主义有所不同。因为这一理论虽然被冠以“自然主义”的旗号，但塞尔本人对“自然”等范畴进行改造，坚决否定占主流、主导地位的计算机功能主义等具有还原性质的自然主义，对以往哲学家一概持批评的态度。塞尔认为，意识已经是自然的一部分，心智事件和过程就像生物的消化、有丝分裂、成熟分裂、酶分泌一样。因此，有学者称这一理论为自然主义的“异类”或者“异端”。第二，针对生物自然主义意识理论四个论题本身，有以下四个方面的反驳和质疑：这四个论题单独看来是成立的，但是如果同时坚持它们的话就会存在矛盾。例如，生物自然主义一方面强调意识具有实在性，另一方面认为意识在因果上可以还原为脑状态，从而似乎可以推出意识状态与大脑状态具有同一性，这明显成了塞尔批评过的心脑同一性理论。塞尔虽然反对任何形式的二元论和唯物主义一元论，但实际上生物自然主义还是一种二元论。塞尔强调，意识是脑的一种生物、空间属性，并且意识具有主观性，这似乎蕴含了在脑自身之中存在着公共的客观属性(任何神经外科医生都可以通过开颅手术而窥探到);而在这个意义上，又存在只能由持有它们的主体才能观察到的、非客观的主观的属性。这样，塞尔又重新作出了经典二元论的相同划分：主观/客观、第一人称和第三人称，即一种“生物－性质二元论”。塞尔在意识是否能够还原问题上的态度也前后矛盾。塞尔一方面强调意识具有第一人称本体论的特征，使得意识不适合还原，而在另一方面他又表明意识具有神经生理基础，在因果上能够还原为神经生理基质，因而与自己矛盾了。
心理状态所具有的因果效力会导致“原因的过剩决定”(causal－overdetermination)并且隐含了在微观物理层面的因果封闭性的失效。也就是说，如果心理状态可以产生因果效力的话，那么拿起水杯喝水的行为就有两个原因：一个是喝水的欲望，另一个是身体中发生的生理变化。这违背了物理领域的因果封闭性原则。除此之外，塞尔自己也对生物学自然主义意识理论遭受到的反驳进行了归纳和分析：对意识的解释不可能既是唯物主义的，又是二元论的，也不可能既包含了这两种理论也避免了这两种理论；生物自然主义不能避免副现象主义的指责，即物理宇宙满足因果封闭性原则，意识必须还原为物质才能对物理宇宙产生因果效应；对于意识能否还原问题上是矛盾的；生物学自然主义仍然是二元论，即认为意识在因果上可以还原为脑状态，则存在的是作为原因的脑过程和作为结果的意识，这就是二元论。然而，针对以上的责难，生物学自然主义都可以提出有理由的回应。第一，塞尔的这一理论不应该看作是二元论以及传统意义上的严格还原论唯物主义，他的这一理论应该被看作是一种非传统意义上的非还原唯物主义。因为他承认物质世界的第一性以及原子论、生物进化论，使得他的这一理论保证了基本的科学性。与此同时，他坚持自己改造过的“自然主义”，肯定意识本来就是自然的生物现象，且在承认意识具有实在性、第一人称本体论地位等特征的同时，把意识纳入进化论框架内，从神经生物学角度为意识提供因果解释，从而也避免了二元论，被认为是比传统的、极端的唯物主义更有建设性的立场，以此回应了他关于意识能否还原的立场是矛盾的指责。第二，针对生物学自然主义看起来像性质二元论以及会导致副现象主义的责难，塞尔在其文章《为什么我不是一个二元论者》中专门予以反驳，他认为由于存在两个局限，即“我们对脑如何运作的无知，以及接受传统的词汇表，使得人们发现性质二元论颇具魅力”。性质二元论认为，任何有意识的动物都具有心智的和物理的两类性质，但性质二元论者同时也怀疑意识是否能够起因果作用？如果能够起作用的话，则似乎存在心智的、物理的两类性质，且会导致因果的多重决定；而如果不能够的话，则说明意识必然是副现象的。塞尔指出，正是把心理－物理看作不同的存在论范畴，才会出现物理事物的因果封闭性问题和副现象主义问题。他所讲的“意识”并非是神经生物学基础之外或之上的东西，而是神经元系统所能够处于的状态，就像液体和固体乃是水能够处于的状态一样。而相反，由于受到传统“心理”“物理”二分的词汇表的影响，性质二元论把意识当作在脑的神经生物学特征之外存在的、截然不同的特征。塞尔认为，实际上即使宇宙在因果上是封闭的且是“物理的”，也并不意味着“物理的”和“心智的”是相互对立的，如活塞的固体性质可以用分子行为来说明一样，意识完全可以通过神经元行为来说明，“意识有着某种属于其自身的生命，能够影响物质世界”。除此之外，塞尔还指出我们对还原本性的理解也是错误的。他认为，由意识不能在本体论上还原为其神经元基础，不能推出意识不是物理世界的一部分，因为“因果还原并不必然地意味着本体论还原，虽然就像在液体性、固体性、颜色这些情况中那样，当我们做出因果还原时，我们往往典型地倾向于做出本体论还原”。所以，塞尔主张意识在本体论上的不可还原性质并没有给予它神秘的形而上学地位。