如何创设高中生物教学情境

栏目:资讯发布:2023-09-27浏览:3收藏

如何创设高中生物教学情境,第1张

1 分析比较式问题情境的创设

提出问题,通过分析比较,认清事物之间的区别和联系,从而达到加深理解和巩固知识的效果例如,在教完伴性遗传后,教师同时投影两张典型的遗传病家谱图,分别属于常染色体隐性遗传病和伴X染色体隐性遗传病,让学生观察思考受思维定势的影响,许多学生会按后一种遗传方式进行分析,此时,教师应抓住学生的错误处,引导学生比较两种遗传方式的区别和联系,从子代女性患者这一角度分析突破,进而掌握两种方式的本质特点再如,出示有丝分裂后期和减数第二次分裂后期细胞图象,让学生识别由于两者都涉及到着丝点分裂和姐妹染色单体分开这一要素,学生难以区分这时教师应引导学生回忆染色体在有丝分裂过程中的变化特点和在减数分裂中的变化特点,尤其是减数第一次分裂后期中同源染色体的变化特点,使学生认识到是否有成对的同源染色体存在,是识别这两张细胞图的关键

2.渐进式问题情境的创设

问题过难,启而不发,问题过浅,窒息思维人的认识是渐进式的,创设渐进式问题情境,能激发绝大多数同学积极参与到学习过程中来例如,在免疫教学中提出这样一组问题:⑴简述噬菌体侵染细菌实验过程;⑵艾滋病毒与噬菌体在宿主细胞中的复制繁殖有何不同⑶艾滋病毒进入人体后,免疫系统如何应答⑷为什么艾滋病毒会导致患者丧失一切免疫功能⑸何大一发明的“鸡尾洒”疗法是目前治疗艾滋病的有效方法,其可能的作用机理是什么本题紧扣免疫基础知识,围绕艾滋病进行渐进式讨论,在讨论中不断地加深对免疫基础知识的理解,尽管对这一复杂问题,师生都难以作出准确的回答,但这样的讨论能极大地激发学生的兴趣,使学生有可能借助网络等对此作更深入的探讨

3.与生活生产实际相结合的问题情境的创设

知识是能力的基础和载体,与实践紧密结合的知识是牢固的基于基础知识和生活生产实际创设的问题情境,使学生感到亲切又有兴趣例如,在新陈代谢教学中,提出这样的问题:为什么采用晒干、冷冻、腌制等方法能长期保存食物这是个生活常识问题,但解释这个问题需要用新陈代谢的基础知识从多个角度来分析,其核心是环境对生物(尤其是微生物)代谢的影响再如温室无土栽培植物,该如何控制培养条件提高产量这个问题要求学生综合运用植物代谢知识进行讨论,既要考虑光照、温度、空气,又要考虑培养液的成分等通过这些问题的讨论,可使学生对光合作用、呼吸作用、矿质代谢等知识有比较系统的理解,提高了学生运用知识解释实际问题的能力

4图表式问题情境的创设

利用图、表来表达信息,这是自然科学中经常采用的一种方式培养学生从图、表中获取信息、加工信息并运用信息解释问题的能力,是生物教师的一个重要任务通过收集一些媒体、资料上的图、表,结合教材知识创设问题情境,也可以利用书上的现成图表来创设问题情境例如,利用书上现成的氮循环示意图提出问题:(1)、为什么氮是植物必需的大量矿质元素(2)、大豆和水稻主要通过什么方式获得氮元素(3)、生物固氮的机理是怎样的氮循环主要涉及到哪几类微生物它们的代谢类型是什么(4)、为什么疏松土壤能促进氮素的吸收,而板结的土壤会造成氮素的丢失(5)、植物体内有机氮是如何转变为动物体内有机氮的(6)、过多施用氮肥可能对环境造成什么影响本题涉及到固氮作用、硝化作用、分解作用、矿质代谢、蛋白质代谢等知识,综合程度较高,要求学生灵活运用所学知识来分析问题通过本题的讨论,使学生对氮循环过程有比较全面的了解,从而形成系统化的知识结构

5以实验信息为背景的问题情境的创设

高中生物课程的目标之一是要求学生初步学会生物学实验方法,能够提出问题,作出假设,设计实验,分析或解释实验中产生的现象或数据,得出合理的结论例如,测定小球藻的光合作用强度,取大小相等的小瓶10只,其中5只为透明的白瓶,5只为不透光的黑瓶,分别放入等量的小球藻和水,在晴天中午,以1对黑白瓶为1组分别置于同一水体不同水深处,1小时后同时取出,将测得的各瓶中的O2、CO2含量绘制成图表启发学生思考:(1)、本实验的目的和原理是什么(2)、本实验的设计思想是什么哪些地方还不严密(3)、分析并解释实验结果本题一定程度地体现了生物学实验思想,能很好的启迪学生的思维在讨论中领会实验设计思想,进一步理解光合作用和呼吸作用的实质,认识到实际测得的瓶中O2、CO2含量变化是光合量与呼吸量之差尽管实验设计了对照,但还是有不完善处,比如未预先测定初始状态时小瓶中的O2、CO2含量等总的说来,通过本题的研究,不仅使学生对教材知识有了更直观、更深刻的认识,而且有利于培养学生的科学思维能力

6以当代生物科学前沿或成果为背景的问题情境的创设

当代生物科学的飞速发展为人类的未来展现了美好的前景选取一些生物科学的前沿成果创设问题情境,能使学生更好的认识到生命科学的价值,树立为生命科学奋斗的远大理想例如,收集并提供有关人类基因组计划的一些信息,提出下列问题:⑴人的单倍体基因组由哪24条双链DNA组成为什么是这24条,而不是46条或23条⑵这24条DNA上约有30亿对碱基,估计有4万个基因左右,基因的碱基对数目估计不超过全部碱基对的1-5%,试问平均每个基因最多含多少个碱基对(以4万个基因和占全部碱基对的5%为标准计算)⑶真核生物基因的基本结构包括哪两部分编码区的特点是什么非编码区有什么作用⑷克隆人的理论基础是什么为什么细胞具有全能性你赞成克隆人吗⑸人类基因组计划有何理论意义和实践意义在学生初步具备同源染色体、中心法则、克隆等基础知识的前提下,提供这一组热点、焦点问题供学生讨论,能有效地激发学生的热情在讨论中不断加深对基础知识的理解,认识到科学工作的复杂性和艰苦性,并逐步形成正确的世界观

7以生物学史为背景的问题情境的创设

生物学史中的一些重大事件尤其是诺贝尔奖获得者的成果,是创设问题情境的良好素材例如,在确定人类二倍体染色体数(2N=46)的过程中,科学家综合利用了多种技术,据此,设计问题如下:(1)为什么选用人胚胎细胞进行培养,而不是其他体细胞(2)什么叫原代培养为什么在原代培养后要用胰酶处理(3)用秋水仙素处理细胞的目的是什么(4)用低渗溶液和染色液处理细胞的目的是什么(5)如何进行染色体组型的分析对这些问题进行深入讨论,一方面有利于培养学生的科学精神,另一方面还可以巩固对有丝分裂、细胞培养等知识的掌握

8.以学生反馈信息为基础的问题情境的创设

学生在学习中会碰到各种困难,提出各种问题,教师应该注意积累、加工这些信息,便于在教学中适时地创设问题情境例如,针对学生细菌、酵母菌不分这个问题,教师可同时出示细菌、酵母菌模式图,让学生观察比较,最后得出有无明显的细胞核是其最本质的区别蓝藻是原核生物,无叶绿体,它是否能进行光合作用这也是学生感到困惑的问题,教师可结合蓝藻细胞图解指出,排列成同心圆的类囊体膜上含有色素,能够进行光合作用,释放的O2,为早期需氧型生物的出现奠定了基础再如:学生会将C3途径和C4途径看作是各自独立的两个光合作用过程,没有认识到这种途径只是指固定CO2的途径如果教师将光合作用过程图(高中生物第一册)和C4植物光合作用特点示意图(高中生物选修本)同时投影出来,引导学生积极思考,既要区别C3、C4途径在空间上的相对隔离,了解两种酶与CO2亲和力的差异,又要注意两者的联系,这样学生就容易理解C4途径起着“CO2泵”的作用,从而认识到兼有C3、C4途径的C4植物,其光合强度比只有C3途径的C3植物高得多的原因

在启发式教学中创设好的问题,能有效地激发学生的兴趣,有利于培养学生比较、判断、推理、分析、综合等思维能力,初步形成思维的独特性、新颖性等创造性思维品质和创新思维习惯,应该注意的是,问题情境的创设,必须与教材内容紧密结合,不宜过于加深拓宽,否则会加重学生的负担,不利于教学

 婚前检查可以检查是否有遗传病,而且婚前检查还可以检查两个人的血缘关系,因为我国的法律规定近亲是不可以结婚的,所以如果两个人有血缘关系就不可以结婚,那么婚前检查如果有问题怎么办

婚前检查如果有问题怎么办?

 一、身体状况如何,这涉及到个人隐私。当然是通知你个人了。

 各地的婚检,方式方法也各有不同,有的是到医院检查,有的是直接在民政局内检查,大致流程:挂号 —— 到婚检分诊科室排队等候 —— 提取尿样 —— 抽血、化验 —— 胸透 ——身高、体重、生殖器等的检查 —— 听婚检保健科、婚姻前咨询 —— 领取婚检结果。e69da5e6ba90e79fa5e9819331333366303130二、有的地方,除了常规血液检查是否有传染病外,还检查HIV等。

 现在的婚检是遵循平等自愿的原则进行,检查结果只通知本人,但民政局有检查结果的底根,如果申请者患有不适合结婚的情形,民政局婚姻登记部门也不会准予结婚的。

 事实上,某些地方,对婚检只是走个形式,当场检查,很快结束,检查完毕,当场颁布结婚证。这种婚检就是走个过场,不是为了新人好,而只是为了套取政府的配套资金。

 婚检是指结婚前对男女双方进行常规体格检查和生殖器检查,以便发现疾病,保证婚后的婚姻幸福。婚前检查对于男女双方都有着重大意义。婚前检查的内容包括询问病史和体格检查两大部分。

 婚检简介

 婚前医学检查项目包括询问病史,体格检查,常规辅助检查和其他特殊检查。

 进行必要的性教育,优生学、宣传以及对避孕方法的选择、计划生育的安排作必要的指导,检查女性生殖器官时应做肛门腹壁双合诊,婚前检查是一次严肃认真的社会卫生保健工作,不能草率了事。

 如需做阴道检查,须征得本人或家属同意后进行。除处女膜发育异常外,严禁对其完整性进行描述。对可疑发育异常者,应慎重诊断。

 常规辅助检查应进行胸部透视,血常规、尿常规、梅毒筛查,血转氨酶和乙肝表面抗原检测、女性阴道分泌物滴虫、霉菌检查。

 其他特殊检查,如乙型肝炎血清学标志检测、淋病、艾滋病、支原体和衣原体检查、精液常规、B型超声、乳腺、染色体检查等,应根据需要或自愿原则确定。

 婚检是为了待婚男女婚后能有一个健康的宝宝。但是很多年轻男女却不知道婚检内容是什么。婚前检查是一次全面系统的健康检查,重点是遗传病方面的调查和生殖器官的检查。下面松江妇科医院上海博大医院妇科医生就跟女性朋友说说婚检的内容有什么 。

 婚检作用

 健康:通过婚检,可以发现一些异常情况和疾病,从而达到及早诊断、积极矫治的目的,如在体检中发现有对结婚或生育会产生暂时或永久影响的疾病,可在医生的指导下做出对双方和下一代健康都有利的决定和安排。

 怀孕:正确掌握受孕的时机和避孕方法,并指导实行有效的措施,掌握科学的技巧。对要求生育者,可帮助其提高计划受孕的成功率。对准备避孕者,可使之减少计划外怀孕和人工流产,为保护妇女健康提供保证。

 优生:通过家族史的询问、家系的调查、家谱的分析,结合体检所得,医生可对某些遗传缺陷做出明确的诊断,并根据其传递规律,推算出“影响下一代优生”的风险程度,从而帮助结婚双方制定婚育决策。

男性婚前检查有哪些项目?

 男性婚前检查有哪些项目男性婚前检查项目包括询问病史、体格检查、生殖器检查和辅助检查。具体男性婚前项目有:

 (1)询问男子病史:询问病情,询问家族病史等。

 (2)全身检查:体检主要是从上到下检查身体,看看身体是否健康。除定期体检项目外,还特别或特别肥胖的人注意观察其身高、体重、肢体长短、脂肪分布情况,以帮助诊断某些遗传性疾病或内分泌失调。检查还包括面部特征、心脏、肺、肝、脾、骨、肌肉紧张、肢体活动等方面的检查。

 (3)外阴检查:主要了解是否对结婚和分娩疾病有影响,如包茎、阴茎硬结、尿道、垂体、睾丸发育不良、精索静脉曲张、隐睾、鞘膜积液等。如果难以区分性别与生殖器和第二性征,可以使用染色体核型分析,激素分析等来确定性别和性发育不良的类型。

 (4)辅助检查常规:常规验血项目、尿常规、乙肝表面抗原,快速转氨酶和梅毒初筛的快速血浆反应素环状卡片试验。这些必检项目可以帮助医生判断你们是否有常见的传染病或性传播疾病。

 现在每个人都主张使用益生菌,所以即使强制婚前检查被取消,许多人在结婚之前也会进行体格检查。由于免费婚前检查项目非常简单,大多数人选择自费进行婚前检查。婚前检查费用多少

 1、婚前检查费用200-300元,不一样的地区收费不一样。婚检费用主要用于婚前检查,或在当地婚检非定点医院,婚前检查项目按相应费用收取。

 2、免费婚检:免费婚检适用于当地指定男女的婚前检查。免费婚前检查的前提条件是对当事人进行婚前检查,将有关情况告知男女社区中心领取“免费婚检医学检查登记证”,并到指定医院就诊卡可免费婚前。免费结婚检查通常需要在结婚登记前三个月内或结婚登记后一个月内进行。

江西文化·鱼米之乡,物美资丰—江西物产资源·植物家谱各辈济济欢聚一堂

为回归线所横贯的地区多为荒漠带,然而到了东亚地区却是世界最大的常绿阔叶森林地带。江西正处于此带中部,成为典型的中亚热带植物王国。如果翻开整个植物界家谱,其中上下各“辈”的植物都在江西欢聚一堂。据认为:以江西为代表的我国亚热带地区乃是世界植物的起源中心之一。江西的植物展示着植物的进化史和大家庭。江西有苔藓植物百余种,蕨类植物四百七十种,其中福建观音座莲、金毛狗和华南紫萁都是一二亿年前产生的蕨类植物种,如今仍在井岗山欣欣向荣,生机盎然;种子植物四千种,其中水稻的祖先、育种的良材野生稻仍生长在东乡县东源乡,为北纬28°14′,而在全世界分布的最北点却是25°,日本学者等纷纷来赣,也就为了一睹东乡县野生稻的尊容。在低等植物中,仅大型真菌就有三四百种。木本植物中的乔木,有四百余种,槭属树种,整个欧洲才有三种,江西则为四十四种。我国特有的六十四属木本植物,江西就有十九属。

江西森林覆盖率达331%,形成一个绿色基因库。全省保留有珍贵、稀有、濒危树种一百五十余种。在井冈山尚分布有多处稀有植物群落,由于井冈山崎岖的地形和多样的环境为各种植物的生存和繁衍创造了宽舒的环境,因而成为天赐的避难所、惬意的乐土。井冈山仅高等植物就有三千种。实用植物中,淀粉植物有四百种,纤维植物二百种,单宁植物一百种,药用植物四百余种,还有一百多种野生观赏植物。近年来在井冈山最先发现和命名的植物,有井冈寒竹、井冈葡萄、井冈猕猴桃、井冈山槠、井冈花斑竹和井冈绣线梅等。珍贵、稀有植物如蕈树、半枫荷、香果树、钟萼木、青钱柳、红豆杉、白豆杉、天目紫茎等,都是我国明文规定保护的树种。井冈山亦是杜鹃花的世界。四五月间,如火如荼的映山红,散发着富贵气的闹羊花,白可欺雪的江西杜鹃,粉若桃花的鹿角杜鹃,花簇娇美、灿若云锦的云锦杜鹃,形成“十里杜鹃林”,花可悦目,香可袭人,实足让人留连!

九连山也是江西亚热带植物的摇篮、东亚植物的发源地、古老的植物的温床。这里共有高等植物二千六百多种,有中生代遗留下来的裸子植物残遗种类。保护区内的红豆杉,可形成千年林龄的小片原始林。珍贵稀有树种半枫荷和观光木,既有小苗,也有大树。同时温暖湿润的气候,使一些热带性植物也在此繁衍生长,如树形如伞的幌伞枫,原产于东京湾的东京白克木,还有阿丁枫、爪馥木、天料木、白桂木、莺爪花、鹅掌柴等。九连山最上面是阳性的高大乔木层,其次是灌木层,最下面是蕨类植物,有六十多种,性喜荫湿,生于林下。各层之间有藤萝缠绕攀缘,加以贯穿沟通。

处于福建、江西两省交界的武夷山,是世界闻名的生物模式标本产地,被誉为“研究世界两栖、爬行动物的钥匙”,而山上的植物也非常特异。那里有千余亩我国唯一残存的稀有林——柳杉林,最大的树龄为三百年;往上,在一千五百至一千九百米的山坡,可见三千亩铁杉林。它们均是亚热带针叶林的天然宝库。在海拔两千米的云端,洁白芬芳、高雅得令人忘俗的天女花,分外受人青睐。这是国家重点保护的木兰科观赏植物,仅散生于辽宁、黄山和江西三清山,而且不食陆地人间烟火,引种下山则不能存活,而在武夷山却成片分布。

位于宜丰县境内的官山自然保护区保存着中亚热带北部完整的森林生态系统,与九连山、井冈山遥相呼应。有常绿阔叶林、落叶阔叶林,并分布有国内独一无二的观赏树种穗花杉林,另有野胡桃、鹅掌楸、银鹊树、木莲、杜仲、楠木、香榧、黄樟、檀梨等珍贵树种。

江西毛竹面积达七百万亩以上,蓄积量为76亿,占全国总量的25%;年产量为一千七百万株,奉新县号称“毛竹之乡”。江西玉兰片和铅山竹制宣纸都是国内外颇富声誉的传统产品。

江西油茶资源十分丰富,据统计有二十三种。油茶是江西主要食用油作物之一,含不饱和脂肪酸高达百分之九十左右,长期食用可控制人体血清内胆固醇不会增高,对它科学加工,扩大出口,能换取大量外汇。

江西还是樟树故乡和分布中心,也是全国樟油化工生产的重要基地。江西樟脑厂是1950年在吉安市建立的我国第一个樟脑厂。我国南方十一个省(区)生产的樟油全部调入江西加工,年加工量最高可达一千六百吨。樟树四季常青,芳香迷人,能净化、美化环境,江西人也以樟命名自己的城镇、乡村,甚至选择樟树为“省树”。

江西的药材素享盛名。共有一千五百多种药用植物,仅井冈山一处就有九百种,江西的枳壳、薄荷、荆芥、香薷、栀子、抚芎等地道药材已久负盛名。在森林下面生长的百两金、千层塔、五味子、石苇、钩藤、贯众都是著名的中药材,海金沙可以清凉败火,七叶一枝花是治疗蛇伤的特效药材,阳性树枫香和��木止血效用不亚于云南白药,何首乌可使人返老还童,薯蓣及泰和县车前子是避孕药材。1985年发现的植物新品种是极好的营养品种和中药材,可与人参媲美,而无人参副作用;在医药上对肝癌细胞有明显的抑制作用。

我有那么多的想法,如果那些比我更敏锐的人有一天深入其中,把他们绝妙的见解同我的努力结合起来,这些想法或许有些用处。

——莱布尼茨

(一)

德国的莱布尼茨(GWIeibnlz,公元1646~1716年),是一位当之无愧的“万能大师”。

数学和哲学,是莱布尼茨显示其杰出天才的诸多领域之一。他在法律、管理、历史、文学、逻辑等方面都作出过卓越贡献,因其在这些领域显赫的成就,人们永远纪念他。用“全才”这个词形容莱布尼茨,可以说并不夸张。

1646年7月1日,莱布尼茨出生于德国莱比锡。他的祖父以上三代人均曾在萨克森政府供职;他的父亲是莱比锡大学的伦理学教授。莱布尼茨的少年时代是在官宦家庭以及浓厚的学术气氛中度过的。

莱布尼茨在6岁时失去父亲,但他父亲对历史的钟爱已经感染了他。虽然考进莱比锡学校,但他主要是靠在父亲的藏书室里阅读自学的。8岁时他开始学习拉丁文,12岁时学希腊文,从而广博地阅读了许多古典的历史、文学和哲学方面的书籍。

13岁时,莱布尼茨对中学的逻辑学课程特别感兴趣,不顾老师的劝阻,他试图改进亚里士多德的哲学范畴。

1661年,15岁的莱布尼茨进入莱比锡大学学习法律专业。他跟上了标准的二年级人文学科的课程,其中包括哲学、修辞学、文学、历史、数学、拉丁文、希腊文和希伯莱文。1663年,17岁的莱布尼茨因其一篇出色的哲学论文《论个体原则方面的形而上学争论——关于“作为整体的有机体”的学说》,获得学士学位。

莱布尼茨需在更高一级的学院,如神学院、法律学院或医学院学习才能拿到博士学位。他选择了法学。但是,法律并没有占据他全部的时间,他还广泛地阅读哲学,学习数学。例如他曾利用暑期到耶拿听韦尔的数学讲座,接触了新毕达哥拉斯主义——认为数是宇宙的基本实在,以及一些别的“异端”思想。

1666年,20岁的莱布尼茨已经为取得法学博士学位做了充分的准备,但是莱比锡的教员们拒绝授予他学位。他们公开的借口是他太年轻,不够成熟,实际上是因为嫉妒而恼怒——当时莱布尼茨掌握的法律知识,远比他们那些人的知识加在一起还要多!

于是,莱布尼茨转到纽伦堡郊外的阿尔特多夫大学,递交了他早已准备好的博士论文,并顺利通过答辩,被正式授予博士学位。阿尔特多夫大学还提供他一个教授的职位,他谢绝了。他说他另有志向——他要改变过学院式生活的初衷,而决定更多地投身到外面的世界中去。

1666年是牛顿创造奇迹的一年——发明了微积分和发现了万有引力;这一年也是莱布尼茨作出伟大创举的一年——在他自称为“中学生习作”的《论组合术》一书中,这个20岁的年轻人,试图创造一种普遍的方法,其间一切论证的正确性都能够归结为某种计算。同时,这也是一种世界通用的语言或文字,其间的符号甚至词语会导致推理,而除了那些事实以外的谬误,只能是计算中的错误。

形成和发明这种语言或数学符号是很困难的,但不借助任何字典看懂这种语言却是很容易的事情。这是莱布尼茨在20岁时所做的“万能符号”之梦——其时为17世纪60年代,而它的发扬光大则是两个世纪之后的事——19世纪40年代格拉斯曼的“符号逻辑”。

莱布尼茨的思想是超越时代的!

(二)

1667年,21岁的莱布尼茨在德国纽伦堡加入一个炼金术士团体任秘书。通过这个团体,他结识了政界人物博因堡男爵,男爵将他推荐给迈因茨选帝侯,担任其法律顾问的助手,后来,莱布尼茨很快被提拔到上诉法院陪审法官的职位,从而登上政治舞台。

莱布尼茨试图重新编纂法规,希望通过使用少数几个基本法律概念,定义所有的法律概念;从很少的一套自然、正义且不容置疑的原则中,演绎出所有的具体法规,从而把法规整理好。他想把自然法规结为一个体系,为此他发表了《法学教学新法》。

1669年,通过阅读英国皇家学会《会刊》,莱布尼茨了解到荷兰物理学家惠更斯,正在与别人讨论有关“碰撞”问题,促使他开始思考力和能量等自然科学问题。

1671年莱布尼茨写出《物理学新假说》一书,包括献给英国皇家学会的“具体运动原理”和献给巴黎科学院的“抽象运动原理”。

从1671年开始,莱布尼茨利用外交活动广泛开展同外界的联系,而通信为其获取外界情况、与别人进行思想交流的主要方式。从这年开始,他与英国皇家学会秘书奥顿伯格和巴黎科学院的著名学者们进行书信往来长达数十年之久。

1671~1672年,莱布尼茨受迈因茨选帝侯之托,着手准备制止法国进攻德国的计划。1672年,他作为一名外交官出使巴黎,拟游说法国国王路易十四放弃进攻,却始终未能与法王见面,这次外交活动以失败告终。

但是,在1672~1676年留居巴黎期间,即将步入“而立之年”的莱布尼茨,开始了自己的学术生涯。当时巴黎是欧洲的科学文化中心。莱布尼茨学习法语,结识了科学界、哲学界许多著名人士,使他的思想和行动开始越出德国走向世界。

例如,1673年1月,为了促使英国和荷兰之间和解,他前往伦敦斡旋未果,但他趁机与英国学术界知名学者建立了联系,见到了已通信3年的奥顿伯格,结识了胡克、玻意耳等人。1673年3月他回到巴黎,4月即被推荐为英国皇家学会会员。又如,1676年10月,他在荷兰见到了列文虎克。列文虎克使用显微镜第一次观察了细菌、原生动物和精子,这些对莱布尼茨的哲学思想曾产生影响。莱布尼茨对自然科学日益感兴趣。他一生中的许多科学成就和科学思想,都是在这一时期获得和萌发的。

早在1671~1672年间,莱布尼茨就着手设计和创造一种机械计算机——能够进行加、减、乘、除及开方运算。1673年他到伦敦,随身携带的木制计算机引起了人们的极大兴趣,他自己也为这一发明深感自豪。

1674年,莱布尼茨在生物学家马略特的帮助下,制成一架计算机,并将之呈交巴黎科学院验收,后来他还当众做演示。莱布尼茨设计的这种新型计算机,其用于加法和减法的固定部分,沿用的是帕斯卡加法器,但乘法器和除法器,特别是两排齿轮(被乘数轮和乘数轮)则是莱布尼茨首创的。这架计算机中的许多装置后来成为技术的标准,那些齿轮被称为“莱布尼茨轮”。

莱布尼茨充分认识到计算机的重要性,指出:“这是十分有价值的。把计算交给机器去做,可以使优秀人才从繁重的计算中解脱出来。”他还预言:“我所说的关于该机器的建造和未来的应用,将来一定会更完善,并且,我相信对于将来能见到它的人,会看得更清楚。”

(三)

1676年底,30岁的莱布尼茨离开在此已经生活了5年的法国巴黎,转道英国伦敦回到德国汉诺威,担任不伦瑞克公爵府的法律顾问兼图书馆馆长。从此,他以汉诺威为永久居住地达40年,直至1716年70岁时去世。

在汉诺威定居后,莱布尼茨广泛地研究了哲学和各种科学与技术问题。他的哲学思想逐渐走向成熟。同时,他也从事多方面的学术文化和社会政治活动。不久他就成为宫庭议员,在社会上开始声名显赫,生活也由此而富裕。

1682年,莱布尼茨与门克创办拉丁文科学杂志《教师学报》(又译做《学术记事》)。他的数学、哲学文章大都刊登在该杂志上。

1679年3月15日,莱布尼茨题为“二进位算术”的论文,对二进位制进行了相当充分的讨论,并与十进位制进行了充分的比较。他不仅完整地解决了二进制的表示问题,而且给出了正确的二进位制加法与乘法规则。

16年后,1695年5月,鲁道夫·奥古斯特大公在与莱布尼茨的一次谈话中,对他的二进位制非常感兴趣,认为“一切数都可以由0与1创造出来”这一点,为基督教《圣经》所讲的创世纪提供了依据。莱布尼茨利用大公的这一想法争取人们关注他的二进位制。1697年,他在致大公的信中,将他设计的象征二进位制的纪念章图案当作新年礼品奉献给大公。纪念章的正面是大公图像,背面是象征创世纪的故事——水面上笼罩着一片黑暗,顶部太阳光芒四射,中间排列着二进位制和十进位制数字对照表,两侧是加法与乘法的实例。

1701年,莱布尼茨将自己关于二进位制的论文送交法国巴黎科学院,但要求暂时不要发表。两年后,他将修改补充后的论文再次给巴黎科学院,并要求公开发表,于是,在1703年,二进位制公之于众。

莱布尼茨发明了十进制的计算机,又发明了二进制,但他却没有把二进位制用于计算机,这是因为在当时的条件下,一个二进位制的机器会增加技术上的困难。只有随着现代技术的发展,人们才得以将二者有效地结合起来。那种认为莱布尼茨是为计算机而发明二进制的说法,是违背历史事实的。

(四)

1684年,38岁的莱布尼茨在他创办的《教师学报》上第一次发表他的微分学论文,比牛顿的《自然哲学的数学原理》(1687年)早了3年时间,这使得该文成为世界上最早公开出版的微积分文献。

莱布尼茨的微分学论文全文仅6页纸,但题目却很长,一般简译为《一种求极大极小和切线的新方法》,其中含有现代微分符号和基本微分法则,给出极值的条件dy=0及拐点的条件d2y=0等重要结果。

1686年,40岁的莱布尼茨又在同一杂志上第一次发表他的积分学论文《深奥的几何与不可分量和无限的分析》,同样首次在印刷品中出现沿用至今的积分符号。在这篇论文中,他还用积分表示了超越曲线的例子,如∫a2±x2dx 。

1年以后,即1687年,44岁的牛顿发表了科学巨著《自然哲学的数学原理》,首次公布了他的微积分方法——流数法,在此处,牛顿加有这样一段评注:

“10年前,我在给学问渊博的数学家莱布尼茨的信中曾指出:我发现了一种方法,可用以求极大值与极小值、作切线及解决其他类似的问题,而且这种方法也适用于无理数。这位名人回信说他也发现了类似的方法,并把他的方法写给我看了。他的方法与我的大同小异,除了用语、符号、算式和量的产生方式外,没有实质性区别。”

莱布尼茨也高度评价牛顿的数学成就。1701年,在柏林王宫的一次宴会上,当普鲁士王后问到对牛顿的评价时,莱布尼茨说:

“纵观有史以来的全部数学,牛顿做了一多半的工作。”

但是,由于瑞士数学家法蒂奥德迪耶于1699年向皇家学会递交一篇论文,其中肯定牛顿是微积分的第一发明者,而莱布尼茨可能是剽窃,这就引发了英国和欧洲大陆之间一场旷日持久的关于微积分的优先权之争。出于狭隘的民族偏见,英国数学家迟迟不肯接受莱布尼茨优良的符号系统,拘泥于牛顿的流数术,因而在微积分学之后的进展中相对地落后了。而欧洲大陆的数学家很快就接受了莱布尼茨的优越符号,在伯努利家族、欧拉、达朗贝尔、拉格朗日、拉普拉斯等人的努力下很快取得了丰硕成果,引导了近代数学的发展。

1700年前后,莱布尼茨热衷于组织科研团体的工作。从1695年起,他就一直为在柏林建立科学院而四处奔波,为此1698年他亲往柏林;1700年,莱布尼茨应召做柏林普鲁士王后的家庭教师,这时他建立科学院的宿愿终于实现,并且成为柏林科学院的首任院长。其后10多年间,他又奔走于奥地利、俄国,鼓吹建立科学院,这些主张在他生前未果,但后来维也纳科学院、彼得堡科学院先后建立起来。传说莱布尼茨还曾写信,建议康熙皇帝在北京建立科学院。

不过,莱希尼茨为他的雇主也花费了不少时间和精力,如为不伦瑞克家族追寻和编写家谱,以证明这个家族对欧洲王权有继承的权利,但这个家族在通婚史上的混乱不堪,以至于万能的莱布尼茨也无法使它“天衣无缝”。在为此项工作的调查过程中,莱布尼茨经常坐在颠簸透风、格格作响的破旧马车里,忽此忽彼地奔跑在17世纪欧洲的牛车道上。然而,他竟能在这样的环境中连续不断地思考、阅读,甚至写作。他遗留下来的学术著作手稿,纸张大小不一,质量不等,但却闪烁着智慧的光辉。

(五)

莱布尼茨是名副其实的“万能大师”。在化学方面,1677年他写成了《磷发现史》;在物理学方面,除1671年的《物理学新假说》外,他的学术成果还有1684年关于材料力学的论文《固体受力的新分析证明》、1686年在力的量度方面的论文《关于笛卡儿和其他人在自然定律方面的显著错误的简短证明》;在地质学方面,他于1693年出版了《原始地球》一书等。

在生命的最后20多年间,莱布尼茨把兴趣转向了哲学,并以此作为主要精神寄托。他同他的弟子沃尔夫所创立的莱布尼茨-沃尔夫体系,极大地影响了德国哲学的发展。

莱布尼茨在哲学史上,与亚里士多德齐名。他提出的“单子论”,是唯心主义唯理论的主要代表之一,其中含有一些辩证法的因素,如认为单子是一与多的统一,单子是本身具有能动性的实体。他把真理分为必然真理和偶然真理,既承认必然性又承认偶然性。他的哲学著作《形而上学谈话》、《人类理智新论》、《神正论》、《单子论》、《以理性为基础的自然和神恩的原则》等,是欧洲哲学两大派别——经验主义与理性主义对峙中,理性主义的重要代表。费尔巴哈曾说:“近代哲学领域继笛卡儿和斯宾诺莎之后,内容最为丰富的哲学乃是莱布尼茨。”莱布尼茨开创了德国的自然哲学,他影响了康德、黑格尔乃至20世纪的罗素。

同牛顿一样,莱布尼茨终生未婚。同牛顿不同的是,莱布尼茨从未在大学执教,他平时也从不进教堂,他于1716年11月14日70岁时,因痛风和胆结石去世,教士以此为借口不予理睬,宫庭也不过问,无人前往吊 。与牛顿死后厚葬于威斯敏斯特大教堂形成鲜明对照,莱布尼茨下葬于一个无名墓地,仅仅是他的私人秘书和带着铁锹的工人前往。不过,他死后七八十年,人们于1793年在汉诺威为他建立了纪念碑;于1883年在莱比锡的一个教堂附近为他竖起了一座立式个人雕像;1983年,人们在汉诺威照原样重修了被毁于第二次世界大战的“莱布尼茨故居”供后人瞻仰。

莱布尼茨那样地认真思考他发表过的文章和尚未发表手稿中所有的问题,对常人来说,似乎不可思议。

据说,作为一个对骨相学家和解剖学家感兴趣的研究题目,莱布尼茨的头颅骨曾被掘出测量过,人们发现其竟然比正常成人的头颅骨要小。虽然不知这一说法可靠与否,但这或许有些道理。

(摘自大众科技报 王渝生)

参考资料:

http://wwwcombinatoricsnetcn/readings/wannenghtm

作者\杨晨

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