生物信息學發展史

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生物信息學發展史范文第1篇

【關鍵詞】創新發展;培養;探究學習

新的課程標準特別強調學生對過程的體驗，主張讓學生在探究中發現物理規律，在創造和成功中學習物理思想，從而改變在傳統的應試教育中，教師運用“題海戰術”使學生掌握物理知識的誤區。因此，教師在教學活動過程中要充分重視對學生在探究活動中的過程與方法的指導，是物理教學成功的關鍵。

一、指導探究，培養學生探究興趣

在探究學習中完全放手、束縛太多都不現實，不僅不能實現教學目標，對后續課程的學習也有負面影響。探究性學習活動中，既需要學生的自主探究，也需要教師的必要指導，在互動中實現教學目標。例如，我在《探究平面鏡成像特點》的一節公開課中，最初是想完全開放，自主探究。即創設情景后，由學生觀察、討論、猜想平面鏡的成像特點，然后自行設計方案、小組實驗，檢驗自己的猜想是否成立，最終得出成像特點。但是，試教過程中，明顯感到實在太難駕馭，有的學生甚至對我的意圖也不完全明白，結果只好臨時調整教學策略，效果自然不理想。通過思考，認識到只有好的愿望、好的理念，不考慮學生的現狀，自然不會獲得理想的效果。上公開課時，根據初二學生的認知能力重新設計了方案，適當增加了教師的指導，針對同學們的猜想，分步實驗，逐個檢驗，及時交流，教師也成為研究主體中的一員，效果就理想多了。由于把學習過程還給了學生，沒有了教師的絕對權威，學生們依據自己的天性、智力水準，自然地在教師的引導下完成認知過程，他們的熱情自然高漲，從不同的角度思考、討論，設計不同的方案，選取不同的實驗用具，積極動手實驗，再思考、討論、交流，儼然一幅科學研究的情景。除了通常一些方法（如人舉左手，鏡中的像則舉右手等）外，學生在活動中又找到了幾種很有創意的方法。例如檢驗平面鏡成像和物體相對于鏡面是否對稱時，一學生在拿起點燃的蠟燭在鏡前移動，發現蠟燭傾斜（開始并不是有意的）時，鏡中像也發生了傾斜，但傾斜的方向與蠟燭正好相反，運用數學中軸對稱的知識，便得出物像相對于平面鏡對稱的結論;另一學生在實驗時，手中沒放下的火柴盒“幫了大忙”，他發現手中的火柴盒在蠟燭的左側時，火柴盒的像在蠟燭像的右側，調換一下位置，像也跟著變化，于是也得出了物像對稱的結論……顯然，同學們在課堂活動中已經成為了教學主體，他們為自己的發現（或稱為創新）而歡心，我想這樣的親歷的探究過程他們會終生難忘。探究教學活動是一種特殊的認知和實踐活動，教師和學生都是主體，也必須成為主體，他們各自通過自己的能動作用，履行各自的角色，并且和諧互動。只有這樣，探究教學活動才能順利展開。

二、注重探究性學習，有效組織實施過程

1.創設問題情境 對于探究性學習，首先是要提出所要探究的問題，提出的方式可以是教師提出或是學生自己提出，但要注意所提的問題必須能吸引學生的興趣，激發探究的熱情，并且要切合學生的實際，要有針對性，不能太空泛。

2.收集數據 實證是科學與其他知識的區別，因此解決所探究的問題，必須收集足夠的實證資料。根據不同的情況，收集數據過程可以有觀察實驗、查找資料、調查訪問等方式。在收集數據過程中要特別強調數據的真實性、可靠性，絕對不能因各種原因而弄虛作假，從而培養學生實事求是的科學態度。

3.分析與驗證 在這階段，要求學生用已有知識對收集來的數據進行分析交流，從而得出初步的探究結果，引出新的問題，引發新的思考，使探究的問題更深入，從而得出更加完美的解決方式。實踐是檢驗真理的唯一標準，對于所得出的結論是否正確，是否經得起考驗，還需要用事實來證明，這就需要設計實驗，對結論進行驗證，檢驗其真偽。

三、依托現有的物理實驗教學，拓展學生的探究性思維

物理實驗是科學家科學研究過程的濃縮和再現，是學生體驗科學發現過程的重要手段，更是學生思維發展的有效途徑。中學物理是一門以實驗為載體的基礎學科，實驗法是學習物理的基本方法。在教學過程中，讓學生積極參與、開展探究性實驗是提高教學效果的基礎。常言道：“聽一遍不如看一遍，看一遍不如做一遍。”這是中學物理實驗教學的一大特點。物理課堂中的探究實驗是學生主動獲取物理科學知識、體驗科學過程、領悟科學方法的重要學習活動。教師在教學過程中，要善于以課堂實驗為依托，重視過程教學，加強引導，注意情境的創設，在實驗過程中促進學生知識、技能、思想、情感的同步提高。例如，在學習電磁場內容時，電磁場線可以采用幾種方法進行模擬：如用自制的驗電羽接感應起電機，還可以采用花生油與碎大米的混合物作為電介質，放入到裝有電極的平底玻璃容器中，使電極帶電，這樣可以使介質邊界處切向分量的連續條件得到滿足。經過演示，使學生明白變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，與此同時電場也能夠在周圍空間產生磁場。用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向。在這個求證過程中，可以培養學生科學探究與創新的能力。

四、多媒體教學，豐富探究模式

生物信息學發展史范文第2篇

關鍵詞 信息科學；信息技術課程；基礎教育

中圖分類號：G423 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2013）03-0016-03

Basic Framework of Information Science and Hierarchical Structure of Information Technology Curriculum//Wang Rongliang

Abstract This paper examined the history of the development of information science in the past 100 years， and analyzed the basic framework of the disciplines of information science. Information science is composed of Theoretical Informatics and Applied Informatics. We described the relationship between Tool Information Science and Field Information Science in the Applied Informatics. We described three-level frame about tools， information and people， and explained the core content of information science curriculum.

Key words information science； information technology curriculum； basic education

在基礎教育信息類課程中，信息技術課程是從計算機課程發展而來的年輕課程，僅10余年歷史；上溯到計算機課程，也只有近30年歷史。作為一門年輕課程，學什么、教什么，一直在探索與實踐。本文從信息科學發展視角討論信息科學學科的基本框架和中小學信息技術課程的核心內容。

1 信息科學發展歷史考察

信息科學就是研究信息問題及其規律的科學。信息科學是以信息為主要研究對象，以闡明信息過程的機制和規律為主要研究內容，以擴展人的信息功能特別是其中的智力功能為主要研究目標的一門科學[1]。

在信息科學的發展史中，香農（C.E.Shannon）于1948年發表《關于通信的數學理論》是現代信息科學開端的標志性事件。盡管“信息”一詞早已有之，但人們開展系統研究是從20世紀20年代開始的，當時為實現訊號通信而發現效益與可靠性之間存在一種理論上的極限，電訊通信的實踐促使相關數學理論的發展。1928年，哈特萊（R.V.L.Hartley）提出有可能用信號數的對數來作為信息的度量，信息是可測的，可以用數學方法對信息從數量上加以測度。香農以“信源—信道—信宿”為模型，提出信息傳輸和度量的數學描述，也有力地支持了通信技術的發展。當然，香農的信息論是狹義的信息論，只考慮了信息的形式與消除不確定性的范圍；只涉及統計信息與信息傳遞，不考慮信息的含義與價值；不分析模糊現象與非統計信息；未揭示更廣泛更重要的其他信息過程的原理和規律[2]。信息論有待進一步發展。

與香農狹義信息論幾乎同步發展的計算機技術，因其對數據處理具有高速、自動等特征，能夠有效地完成信息的傳輸、存儲、加工、控制等功能，成為信息處理工具。至20世紀50年代，計算機開始應用于科研、軍事以及社會生產生活等各領域，信息學研究也涉及多方面的應用領域。典型的應用有：20世紀50年代DNA發現后，以計算機技術為手段和工具，同時采用數學、統計學的模型、模擬研究方法開展研究，促進生物信息學高速發展；60年代，計算機在文獻檢索方面閃露曙光，極大地刺激了圖書館學的發展；70年代出現了以醫學信息為主要研究對象，以醫學信息的運動規律及其應用方法為主要研究內容，以計算機為主要研究工具，以擴展醫務工作者的信息功能為主要研究目標的醫學信息學。

人們在解決信息處理的“個性”應用時，也開始研究對一切信息現象、對每一門信息學科都適用的公共理論，以通用于解決每一個具體領域的信息理論問題，成為信息科學的基礎和核心。1959年，美國賓夕法尼亞大學莫爾電子工程學院首次提出“信息科學”的概念，用來代表一組計算機方面的課程，計算機走進課堂，并用來解決各領域內各種具體的信息處理問題。這一概念既包含了信息理論，也包含了信息技術。

20世紀80年代，在香農信息論的基礎上，美國哈佛大學的雷斯尼科夫（L.H.Resnikoff）和我國北京郵電大學的鐘義信教授等學者先后創立了自己的信息科學理論，分別在模糊信息、概率與非概率信息、語法信息、語義信息、語用信息等方面做了大量的工作。隨著信息技術的進步，人工智能問題被突出，人類嘗試用電子裝置去完成人腦的某些信息處理、認識和思維過程，人的因素引入到信息理論研究之中，使得信息問題的研究更加普遍化和復雜化。

信息論的另一創始人維納（N.Wiener）在20世紀40年代就提出了超越狹義信息論的經典命題：“信息既不是物質，也不是能量，信息就是信息。”第一次將信息論映射在哲學上。20世紀80年代以后，鄔焜教授等學者開展對信息哲學的研究，從而使信息的知識體系形成一個龐大的學科群，包含了信息科學和信息哲學兩個大的類別。

考察信息科學發展歷程，可以發現，現代信息科學主要經歷了以下過程：信息通信、信息工具、多領域信息應用、信息理論、信息哲學。其中，各過程也是交替發展。

2 信息科學框架分析

歸納信息科學的發展歷程，可以把信息科學分為兩大部門：理論信息學和應用信息學。理論信息學是對一切信息現象、對每一門信息學科都適用的公共理論，它能用于解決每一個具體領域的信息理論問題，是信息科學的基礎和核心。

在應用信息學中，信息科學幾乎涉及所有的學科應用領域，所以也可以把這些具體領域的應用統稱為領域信息學。隨著應用的拓展，領域信息學也在不斷擴容。同時，計算機科學、控制理論和通信理論地位特殊，因為這些學科是以信息處理為研究目標的，同時又在其他學科領域中得到應用，使相應的學科信息化、智能化。因為三個學科具有信息處理工具屬性，可歸為工具信息學范疇，所以應用信息學可分為領域信息學和工具信息學（圖1），工具信息學與領域信息學中每個領域有交叉。

縱觀完整的信息科學體系，由信息哲學、理論信息學、應用信息學三部分組成其學科群，按學科抽象程序的高低和發展的先后順序，形成如圖2所示知識體系層。

分析信息科學基本框架，可能得出下面的結論。

結論1：應用信息學是在理論信息學之前發展起來的信息學科，它主要是信息技術及其在特定領域中的具體應用的知識體系。信息理論學是信息科學的理論核心，是回答“為什么”的問題，往往是抽象的，而信息技術與相關應用都屬于應用領域，是回答“怎么樣”或“如何做”的問題，通常是具象的。應用信息學的發展需要理論信息學的指導和支持，并促進了理論信息學的發展。研究信息科學領域的學者非常清楚理論信息學和應用信息學的關系，以及信息科學與計算機技術、通信技術的關系。在高校院系設置中，基于一般理論和方法研究的信息學專業并不設立在信息學院，而信息學院下設的計算機系、通信系等都屬于應用信息學特別是工具信息學的范疇。在基礎教育中，因從計算機課程到信息技術課程的演變過程，造成相關人員認為計算機技術就是信息科技的誤解。

結論2：信息科學是研究信息領域中信息的個性特征和運動變化的特殊規律，以及貫穿一切信息領域的信息共性和共同規律。工具信息學的發展促進領域信息學的發展，并形成應用信息學。領域信息學涉及生產、生活各方面，并不斷拓展。因此，信息科學技術已不再是與數、理、化、天、地、生平行的一門學科，不再是主要以研究信息獲取、存儲、處理為主的一門單獨的學科，而是更加強調與社會、健康、能源、材料等其他領域的緊密聯系，它的外延涉及各個學科[3]。

結論3：工具信息學所研究的是信息在機械中的存在、傳輸、變換、行為及處理規律，工具即處理信息的機械。在工具信息學中，通信只是控制和計算的基礎，目的是控制，信息過程的核心是計算。通信機械的主要目的在于信息的傳輸和再現，計算機技術的主要目的在于信息的處理和再生。同時，具備通用性和智能化的計算機，可以依據通信理論和控制理論，實現信息的通信和控制。顯而易見，在三個學科中，計算機科學處于核心地位。

3 信息技術課程的內容層次架構

基礎教育的信息類課程是以培養學生在信息社會中自如地獲取、加工、管理、表達、交流信息的能力為主要目標的，應該在信息科學基本框架下結合學生的認知特點和實際需求構建相應課程。源于信息科學的信息技術，恰好能夠有效地實現信息的獲取、加工、管理、表達和交流。

根據學生認知特點和解決實際問題的需要以及結論1可知，在具體的應用信息學和抽象的理論信息學之間，信息技術課程除了涉及少量的、必須的信息科學基礎知識以外，應聚焦應用信息學。

根據結論2可知，由于領域信息學種類繁多，且需要相關專業知識背景，信息技術課程宜聚焦具有通用屬性的工具信息學，并以學生學習生活作為領域應用背景。工具或信息處理機械是信息技術課程的關注重點。

根據結論3，所謂工具是指實施信息通信、計算和控制的電子裝置及其相關規則和程序，計算機和網絡是典型的、通用的信息通信、計算和控制工具，也是信息技術課程的學習對象和載體。

由此，信息技術課程主要是圍繞人、信息、工具三者的關系展開（圖3），信息是研究的對象，人是主體，可以處理信息，工具位于人與信息之間，在一定程度和范圍內幫助和替代人處理信息。信息技術課程可以圍繞以下三個層次展開教學：人是如何處理信息的；人是如何運用工具處理信息的；工具是如何處理信息的。

第一層次，“人是如何處理信息的”反映了人與信息的最基本關系，也是信息技術課程需要解決的根本問題。該層次屬于人類信息學范疇。人類信息學是研究信息在人類社會成員之間傳遞、傳播和交流規律，人類信息學所關注的信息是迄今為止所有類型信息中人們使用得最多的一種，涵蓋了信息的一切原始含義[4]。信息技術課程只能涉及其中一小部分，由于人們處于信息社會龐雜的信息包圍之中，信息技術課程要求學生掌握信息處理的一般方法以后，更主要的是解決第二層次“人是如何運用工具處理信息的”，以提高信息處理的效率和質量。

第二層次反映了人用工具高效處理信息的基本技能以及有效使用工具的意識。目前，國內以信息素養培養為課程目標的信息技術課程主要就是反映了第二層次的學習要求。

站在認識論的視角理解信息，人作為主體處理信息，具有一定智能的工具也能處理信息。第三層次，“工具是如何處理信息的”反映了工具信息學的學科思想和方法論。在信息技術課程中體現第三層次的教學要求有三方面的好處：其一，其學科思想可以遷移至其他應用；其二，有利于應對信息技術的飛速發展；其三，為將來從事信息技術專業發展的學生提供基礎。當然，第三層次的深度值得探索。

4 結語

信息技術作為一門新興課程，探索其課程的核心內容是有意義的。本文從信息科學的發展歷程構建信息科學的基本框架，并以此為基礎提出信息技術課程的內容層次結構。從三層次內容結構，可以推導信息技術課程的核心內容：

1）人處理信息的一般方法。由于人們關于信息處理的一般知識與技能的習得是漸進的、多渠道的，信息技術課程對這部分內容并不具有獨占性，也很難像數學、物理課程一樣系統論述。

2）常用信息處理工具使用方法。這是信息技術課程的主體學習內容，也是信息社會的公民應該具備的基本技能。由于信息技術的飛速發展，這部分學習內容最不穩定，這也是信息技術課程的困惑所在。

3）信息技術工具的工作原理。通過對原理的追求可以接近信息技術學科的核心，這是信息技術課程中這部分內容學習的價值所在。盡管信息技術操作學習是低門檻的，但原理學習是高起點的，這就要求合理選擇學習內容，使其既適合學生學習，又體現學科思想。

信息技術作為一門發展迅速的學科，探索其相對穩定的教育價值是必須的。例如，算法思維作為一種解決問題的過程性思維方式，就是信息技術的最基本的思維方式[5]；在信息技術課程中，相比算法思維，工程思維有兩個特點：其一，更具有普遍性，涉及信息技術課程中更多的學習領域；其二，更關注技術和工具，強調用信息技術工具有效地解決問題[6]。算法思維和工程思維都是從“信息技術工具的工作原理”視角體現信息技術課程的教育價值。關于從信息技術課程三層次學習內容演繹學科思維和方法論，還有待進一步研究。

近年來，信息科學在當代基礎科學和復雜性科學的發展中扮演了十分重要的角色，這是因為信息科學的概念和方法為現代科學的發展提供了一個新的科學范式、一套新的研究方法，并成為現代科學發展的現實邏輯[7]。在信息科學中，無論是為信息建模提供的方法和工具，還是更深層次的虛擬現實方法，都會對傳統研究領域的方法論產生影響。從信息科學視角探索信息技術課程的學科思維和教育價值是很有必要的，盡管對信息在各學科領域進化過程中，以及在人類社會的進化過程中所起的作用需要一個更完整的了解，但有理由相信，人們對信息科學乃至信息技術的了解和掌握的需求越來越大，也更需對信息技術教育開展深入研究。

參考文獻

[1]鐘義信.信息科學與信息論[J].通信學報，1990（1）：45-51.

[2]黃小寒.從信息本質到信息哲學[J].自然辯證法研究，2001（3）：15-19.

[3]李國杰.信息科學技術的長期發展趨勢和我國的戰略取向[J].中國科學，2010（1）：128-138.

[4]閆學杉.關于21世紀信息科學發展的一些見解[J].科技導報，1999（8）：3-6.

[5]王榮良.信息技術課程中算法學習的價值探索[J].中國電化教育，2008（8）：79-81.

生物信息學發展史范文第3篇

我國自解放以來一直用“科技”一詞來涵蓋科學與技術兩個方面，包括在國務院下屬部門中專管科學與技術的“科技部”以及許多單位中的“科技處”等等。毫無疑問，自然科學與技術有非常密切的關系；但是，也必須指出科學與技術雖然關系密切卻又區別明顯，在許多問題上還真不能混為一談。幾乎在所有情況下使用“科技”一詞把科學和技術合二為一，也許是我國的創造。鄒承魯在1999年應《Science》編輯部邀請而寫的“ScienceinChina”一文中，談到了我國當前有把科學與技術混為一談的傾向，而“科技”一詞就是混同科學與技術所創造的專用術語。李醒民同志在“科學無禁區”一文中（見《科學時報》2002年7月19日B3版）提到，這個詞是有“中國特色”的。我們同意李醒民同志的意見，在我們多年國際科學活動中，也許除前蘇聯外，還很少見過別的國家有類似的提法。

科學與技術密切相關

科學僅指自然科學。科學和技術同樣以自然界為對象，但嚴格的說，自然科學研究的目的是為了認識自然，包括認識自然界發生的各種現象，剖析自然界存在的所有物質，揭示主宰自然現象的內在規律和相互聯系。大至宇宙中的日月星辰，小至組成一切物質的基本粒子，都是科學認識的對象。不僅要認識其宏觀和外觀，還要認識其內部各個層次上的精細結構，運動特點及運動規律。而技術側重將我們對自然界的認識去利用自然，向自然索取，改造自然以適應人類越來越復雜、越來越高標準的生活的需要。李醒民同志指出：技術的發明和使用比科學的歷史久遠得多，某些技術即使在今天也完全可以脫離科學自主發展。但是時至今日，技術上的進步，總體來說基于科學的發展，科學上的每一個重大突破，不僅都將在一定時間內導致影響人類生活的新技術的出現，還必定極大地豐富我們進一步認識自然的技術手段；新技術的發展又促使我們認識自然的實驗手段不斷增加、不斷提高，從而推動科學的進一步發展。

在20世紀最偉大的科學發現中，原子核結構和DNA結構的闡明無疑都是名列前茅的。19世紀末放射性元素的發現，表明元素是可變的。20世紀初，用重粒子轟擊破碎原子核弄清了原子核是由質子和中子構成的。這些方面的突破，影響了整個物理科學的發展。生命科學領域也同樣如此。生物學不僅研究自然界里所有的生物體，還要研究生命活動的各種表現形式，構成生物體的所有物質，以及這些物質在生命活動中所起的作用，揭示出生命活動的本質和規律。構成生物體的物質，最重要的是蛋白質和核酸。生命活動主要由蛋白質承擔，而生物體的遺傳則以核酸為基礎，或者說遺傳信息的世代相傳是依靠DNA分子的自我復制。1953年DNA分子雙股螺旋結構的發現和闡明從根本上說明了這個問題。由于構成DNA分子的四種核苷酸之間有嚴格的兩兩配對關系，根據雙股螺旋DNA分子的一個單股為模板合成另一個單股必然形成另一個和原來的DNA分子完全相同的雙股DNA分子，生物體的遺傳就是這樣實現的。這一發現改變了整個生物學的面貌，使生物學進入了嶄新的分子生物學時代。

無論是原子核結構還是DNA分子的雙股螺旋結構的闡明，都是科學家研究自然所得到的重大認識，屬于科學研究的范疇。而且在一段歷史時間內，并沒有與技術有直接的關系。但是這兩件在科學發展史上產生了劃時代突破作用的發現，很快激發技術上的突飛猛進。正因為對于原子內部結構有了深入的科學認識，才有可能利用原子核分裂所釋放的巨大能量為人類活動服務，發展成為今天的核能工業。而根據對DNA作為遺傳物質基礎的認識，在農牧業上培育和改良物種，在醫學上有效地預防和治療大量疑難疾病，在工業上建立全新的基因工程產業。以上這些在技術上的發展，已經對人類生活產生了巨大的影響。實際上我們今天所享用的改變了人類生活方式的所有重要技術成果，幾乎無一例外，全部都來源于科學發展史上的重大突破。

如果把技術分為實驗技術和生產技術兩個方面，上面說的是科學發展對生產技術產生的巨大影響。在另一方面我們也不能不看到實驗技術對科學發展的巨大推動作用。沒有加速器的技術，就不能進行許多重要核物理研究的實驗。沒有X－射線衍射技術，就無法測得DNA的雙股螺旋結構。這兩項屬于20世紀最偉大的科學突破，就無法實現。如果我們縱觀一個世紀以來的諾貝爾獎的歷史就可以看到，以實驗技術上的成果而得獎的，特別是在物理獎和化學獎方面，占有相當大的比例。包括2002年得獎的在質譜和核磁共振方面的貢獻。 轉貼于 　科學與技術的本質差異

雖然科學和技術如此密切相關，但二者畢竟有所不同，而且有本質的差異。科學以認識自然、探索未知為目的。雖然自然科學的發展有其內在的規律，但是卻有它的不可預見性。具體的發展途徑，哪一項突破在什么時間在哪個實驗室出現，一般來說是不可預見的。科學發展史上的許多重大突破，以百年來的諾貝爾獎獲得者為例，相當大的一部分是獲獎者從本人的興趣出發而進行工作的，有的甚至是工作中偶然的發現，是原先完全沒有預料的事情。而按照預定的計劃，組織安排而最終獲得突破的反而只是極少數。好像還沒有哪一位諾貝爾獎獲得者是通過有目的的預先組織，精心安排、刻意培養而產生的。而技術是以對自然界的認識為根據，利用得到的認識來改造自然為人類服務。由于它有了科學的根據，就可以樹立目標，因此總體來說是可預見的，也是可以根據人們的需要和現實的可能，包括人力、資金和技術條件進行規劃的。

建國初期所進行的“科學規劃”（實際上是否應該說是“技術規劃”）得到了巨大的成功。原子彈爆炸了，火箭上天了，半導體工業建立起來了。但是這些技術成就，畢竟都是國際上已經實現了的，因此也是可以規劃的，可以指日實現的。然而當時在科學方面的學科規劃呢，由于不像技術方面那樣有硬指標可供檢查，就有些說不清楚了。當然我國的科學在解放以后取得了巨大的進展，但是國際上的科學家也不是在原地踏步，與建國初期相比，我們現在和國際上科學先進國家的差距是縮小了，還是擴大了，這可能是一個見仁見智的問題了。

這一事實至少從一個方面說明了科學是難以進行規劃的。20世紀50年代的學科規劃只不過是規劃了應該在哪些方面進行工作。回想半個世紀以來科學發展的現實，有許多重要發展是當時沒有預見到的，例如這幾十年來出現了許多新興的分支學科。如果我們不注意這些新發展而完全按照當時的學科規劃進行工作，我們就會蒙受很大的損失，就不會有今天的局面。1978年DNA雙螺旋結構建立25周年之際，英國《自然》雜志記者采訪克里克教授，要他預測到20世紀末生物學可能取得的成就。克里克回答說科學發展是不可預測的，過去的預言家大多是以失敗而告終。他只是說，“我們現在見到的生物學問題，到20世紀末都可以解決，但是那時又會有新的問題出現。”現在看來他的預言也沒有完全實現，例如癌癥問題，當時在美國還是屬于有一定程度組織安排并限期解決的問題，到現在仍然沒有解決。克里克教授也是一位失敗的預言家。

技術上的發展在一定程度上是可以預見的，也完全是可以規劃的。特別是國際上已經實現的技術，我們做一個具體的規劃，安排一定的力量，經過努力在一定時間內完成是可以做到的。我國在20世紀50年代所制定的科學規劃中有關技術部分，都屬于這種情況。80年代在四位院士倡議下制定的發展高技術規劃，也屬于同樣性質，在總體上也同樣順利實現了。但是要實現國際上還從未實現過的技術，特別是那些包含科學上尚未解決的問題的技術，就很難預見何時可以實現了，例如核聚變能量利用問題。雖然時見全世界媒體的炒作，迄今也無法斷言何時可以實現。

在這個意義上說，科學發展難以預見，因此也難以規劃。我們可以做的也無非是和半個世紀以前一樣，勾劃出各個學科中的主攻方向而已。但是如前所說，科學發展有一定的不可預見性，我們現在看見的主攻方向是根據當前的科學發展態勢所認定的重要方向，若干年后整個科學發生變化，重要方向也會隨之變化。如果我們硬性規定什么可以做什么不可以做，就必然失去機會。我們認定的主攻方向也必須隨時修正以適應形勢的變化。試想20世紀90年代初，人類基因組全序列的測定還沒有提上日程時，我們如果在當時制定規劃，在生物學領域內我們能夠預見到蛋白質組學，能夠預見到生物信息學嗎？

以認識自然為目標的科學研究特別是基礎研究由于探索性強，結果一般難以事先預見，原創性強的技術研究也是如此。因此除可以明確總體研究方向外，常常難以事先設定具體的研究目標，難以事先規定進度，或強求完成的日期。毋庸置疑，自然科學史中眾多重大突破都是自由探索的結果。從物理學上牛頓力學的建立，電的發現和電學基本定律的建立；化學上門捷列夫周期律的建立；生物學上細胞的發現，孟得爾遺傳定律的建立等，都是自由探索的結果，這些都已經在實際應用中產生了眾所周知的巨大影響。類似的例子實在是舉不勝舉。在20世紀內所有諾貝爾獎獲獎人中絕大部分都是由于在基礎研究領域中的自由探索而獲獎的。20世紀一百項重大事件中名列前茅的，像青霉素、半導體和DNA雙螺旋結構的發現，曾分別獲1945年、1956年和1962年諾貝爾獎，這些也都是少數科學家自由探索的結果。而它們在實際應用上的巨大影響已經深入到我們每個人的生活中。近年來獲諾貝爾獎的基礎研究成果，如超導現象和新高溫超導體的發現，膽固醇代謝調節，癌基因的發現等，仍然是少數科學家自由探索的結果，這些發現必將對21世紀人類文明產生巨大影響。

科學與技術的不可預見性

我們不是完全否定規劃的重要性，而只是指出科學和部分含有原始性創新的技術都有相當程度的不可預見性。我們在制定規劃時務必充分認識這一特征，規劃可以一方面指出方向，而在另一方面也必須同時鼓勵自由探索，不要在科學上設立禁區，并且在規劃中留有充分的余地，以便在形勢發展時可以隨時修訂。

當前在我國科學界流行的追趕國際科學發展熱點，體現在對設定項目的高強度支持，這對我國科學努力追蹤和趕上世界發展潮流是重要的。但同時也必須看到，設定熱點項目的多數已經是全世界科學家辛勤工作了多年，有的項目年數已在萬篇以上，超過我國全年發表全部SCI論文總數，要在這些國際上已經充分開放的領域中有所突破的可能性就微乎其微了。當然這決不是說我們不應該進入熱點領域，熱點領域的研究往往對科學發展有重要作用，進入熱點領域，在熱點領域內進行工作以積蓄力量，對發展我國科學還是有重要作用的，我只是想強調在熱點領域內取得突破的艱巨性可能更大一些。我還想強調的是我們必須看到自然科學的發展有一定的不可預見性，因此既要重視熱點領域，又要鼓勵在那些目前雖還不是熱點卻有廣闊發展前景的基礎研究領域中去進行自由探索，對自由探索中已經取得有意義進展的項目，不僅不能予以限制，還要給以鼓勵和支持。二者的關鍵都在于有自己創新的學術思想，這樣才能在根本上有所創新和取得重大突破。沒有自己原創性的學術思想，不僅進行自由探索寸步難行，進入熱點領域也只能永遠模仿或重復前人的工作，最多也不過為前人成果錦上添花而已。

科學和原創性技術的發展需要長期積累。自然科學的發展經常是波浪式前進的。在一段平穩發展的時期之后，會出現一件重大突破性貢獻而給有關領域帶來一個飛速發展的時期，引起大量在有關領域工作者的密切關注，并涌入這一領域工作，造成一哄而起的局面，形成科學中的熱點，這在國際上也是常有的事。當然我們應該看到，一些熱點領域對于科學長遠發展有其內在的重要性。因此，對于一個國家的科學發展而言，從全面布局考慮，安排適當力量去追蹤熱點是必要的。但是我們又必須認識到，在一件突破性貢獻發表之后，一些較為重要的后繼性工作，往往已經在同一研究集體，或有密切關系的研究集體中醞釀已久或者已經在積極進行，并且在一個不太長的時期內就會陸續發表。外來者，即使急起緊跟，也已經落后了一個位相，在多數情況下，只能拾取一些殘羹剩飯而已。

在另一方面，我們也必須看到，突破性進展常常不是一個偶然事件，而是經過長期艱苦努力，大量工作積累的結果。不用說佩魯茲和肯特魯關于蛋白質晶體結構分析的工作是經過長期努力才開花結果的，就是沃森和克里克關于DNA雙螺旋結構的重大突破，看似突然，實際上如果沒有劍橋關于X－射線衍射研究幾十年的積累和威爾金森等人長期關于DNA衍射數據的收集，這一突破也不可能從天而降。