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生物学思维 初中生物学思维导图 生物学思维导图 什么是生物学思维 物理生物学 细胞的物理生物学 生物学中的物理模型 物理学与生物学统一【专家解说】： 生物学与物理学和化学的关系密切自然科学是研究自然界的物质结构、形态、性质和运动规律的科学，数学、物理学、化学、生物学、天文学和地质学等，属于自然科学的基础理论科学范畴。从研究内容看，物理学主要研究物质的机械运动、电磁运动和原子运动等最基本运动形式，化学主要是研究物质的分解与化合等较高级运动形式，生物学则是研究生命活动和延续等物质运动的最高级形式，因此，生物学与物理学和化学的关系极为密切。此外，生命界的发生和发展与宇宙和地球的演变密不可分，所以生物学与地质太空学也有着密切联系。事实上，自然界是一个统一的整体，有关自然的知识具有普遍的适用性，如原子和分子。尤其是某些概念和原理在学科间互相应用的现象随处出现，如系统与反馈、物质与能量、空间与时间、结构与功能、动态与平衡等概念。仅以物质与能量这个概念而言，无论是原子、分子、细胞、生物体乃至生态系统，都是自然界存在的不同的物质运动形式，物质的机械运动、电磁运动和原子运动分别以机械能、电能和核能为动力，物质的分解反应和化合反应以其化学能的转换为动力，生命物质的新陈代谢活动则是以ATP提供的能量为动力。在任何一个非生命物质系统或生命物质系统中，能量总是伴随着物质变化而转换，但是，不论能量形式发生怎样的转换，其系统内的能量总和始终保持不变，这就是能量守恒定律。不同学科间存在的这种科学概念和原理的统一性表明，这些学科的科学思想和方法具有一致性，即用唯物辩证的自然观作指导来观察和研究自然。正因为自然科学各个学科的科学思想和方法是一致的，所以，生物学家与物理学家和化学家思考问题的方式和进行科学探究的过程也是统一的。例如，他们把未知的具体问题作为探索科学奥秘的重要对象，将观察和实验作为科学探究的基本方法，许多有效的工具也在不同学科中共同使用等。在科学探索的过程中，他们十分尊重事实、注重证据和关注价值因素，把研究成果的社会应用置于科学探索的过程中。他们通过观察发现和提出问题；根据已有的学识和经验，经过深思熟虑而作出假设；通过查阅各种信息资料，对假设的逻辑含义进行推断；精心设计调研或实验方案，找出和控制可变因素；反复实验并收集、分析和解读数据，运用逻辑和证据作出答案或解释；利用各种图表等建立模型，用于交流得出的科学结论，并对不同的观点或批评意见作出反应，等等。此外，在自然科学领域中，不同学科知识相互渗透的现象极为普遍。仅以人体生理学基础知识而言，许多生理现象或本质是用物理学知识加以解释的。例如，用流体力学的压强解释血压的生成及影响因素，用热的传导、对流和辐射解释皮肤调节体温的散热方式，用渗透和弥散解释水和胆固醇等的吸收，用扩散解释肺换气和组织换气，用凸透镜的成像原理解释眼球的折光成像，用动作电位解释神经传导等。同样，细胞内发生的一系列高度有序的化学反应是用化学知识解释的。例如，用糖类、蛋白质和脂类化学知识阐述糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢，用酶学知识阐述细胞代谢的特征，用核酸化学阐明遗传信息的编制、传递和表达，用ATP与ADP相互转化的反应机制解释生命活动的能源供应。总之，生物学与物理学和化学有着极为密切的关系。2 生物学与数学、信息科学和技术科学协同发展数学是研究现实世界的空间形式和数量关系的科学，数学分析、数理统计和数理逻辑是生命科学研究的重要工具和方法。纵观生命科学发展的历史，数学对生命科学研究和发展的重要作用是不言而喻的。