物理模型论文篇(1)
二、系统建模
(一)功能模型开发软件的初期阶段,需求分析人员与用户经过反复地沟通,了解用户详细的需求,并且对需求的规格定义达成共识,落实到具体的文档形式。UML技术中的用例模型-Use管理二一四•十二企业管理Case(用例***)为解决建模问题提供了标准的可视化表示法和面向对象的建模语言。用例模型描述了系统的整体功能需求,使开发人员站在软件使用人员的角度,从系统宏观上理解系统的功能。以确保在后期开发中,真实系统不会偏离用户的需求。用例***主要是刻画整个系统功能和环境约束,它由一组用例、执行者、执行者与用例间的关系以及用例间的关系组成。一个用例就是系统一个功能单元。根据用户需求,确定系统的边界,中煤平朔劳保物资发放系统的外部执行者可分成四个角色(Actors):系统管理员、卡务管理人员、采购计划管理人员、仓库管理人员,然后根据角色的使用功能确定用例。系统管理员是系统的全局角色,除执行基础数据管理以及其他角色的管理模块之外,还负责系统权限设置、系统数据备份和恢复、系统相关参数设置等。行***单位设置用例是企业内部按照等级划分和按照不同职责划分的各级部门基本信息的增加、删除和修改功能。工种设置用例是企业按生产劳动性质来划分的种类基本信息的增加、删除和修改。岗位设置用例是企业内部在特定的时间段内,由特定的人或小组所担负某项任务的组织基本信息的增加、删除和修改。员工岗位任职设置用例是在具体的岗位中指派特定的员工基本信息的增加、删除和修改。用例***同时划分了清晰的系统权限。岗位权限设置用例说明系统的权限由岗位来划分,不同的员工登录系统后,会根据其岗位权限来确定系统的使用权限。基础数据用例***如***1所示。卡务管理人员是在信息卡逐步代替手工单据、票据的制作、保管下应运而生的一类角色。卡务管理人员负责系统软件与卡信息的交互,即读取芯片卡内信息录入软件或将系统数据设置到芯片卡中。单位资金账户和员工资金账户是系统为企业内部开设的虚拟钱包,作为部门或员工领取劳保品的一种电子货币形式。单位资金往来明细和员工资金往来明细中记录了资金的存入和消费。采购计划管理员角色因物资的需求计划而设立。工矿企业的工种科目种类繁多、岗位职务分类复杂;员工领取劳保品的标准各不相同;并且物资类别丰富多样等诸多原因加大了制定物资需求计划的难度。物资类别用例和物资标准品种用例是采购计划管理员对物资的分类管理和别名管理。供应标准是企业根据一定的原则为员工领取劳保用品所指定的发放标准。供应标准明细用例和供应标准品种用例进一步说明了发放标准中的详细信息。采购计划管理员在设置特定的时间段内,根据员工的供应标准和供应标准明细生成领料计划及领料计划明细。采购计划用例***如***3所示。仓库管理人员负责入库、盘点、调库、发放,以及实时查看仓库库存和库存变动情况。系统管理员可以增设仓库信息,指派相应的仓库管理员。仓库管理员接收供货商的物资,执行入库操作。仓库管理员可以对仓库执行调库操作。可以实时查看库存情况,盘点库存的盈亏。在物资发放上仓库人员采取按计划发放和零售发放两种方式。库存、发放管理用例***如***4所示。用例描述模板描述了角色和系统交互的事件流。卡务管理员资金账户明细管理,包括添加、修改、删除三个用例描述。添加员工资金账户明细的用例描述,如表1所示。
(二)静态模型Class框***(类***)是UML建模中的一个基本要素,类***用于描述系统中类的静态结构,描述了类、接口、协作以及它们之间的关系。主要内容包括类、接口、协作、依赖(一个类使用另一个类)、泛化(一个类是另一个类的特殊化)、实现(一个类是另一个类的实现)和关联关系(彼此之间存在联系)。类的组成包括类的名称、类的属性和方法。***5和***6表示了基础数据类***和采购计划管理的类***,以及类之间的关联。行***单位是企业内部划分的主管部门,可以根据上下级别划分成二级行***单位和三级行***单位等;工种是根据劳动管理需要,以企业的专业分工和劳动组织基本状况为依据进行的划分;岗位是企业根据具体的劳动强度、劳动环境和技术要求而进行的划分,比如:同样是司机,对于170吨重型卡车司机和普通司机的技术要求是不同的,同时样是管钳工,对于井上管钳工和井下管钳工的作业环境、安全要求是大不相同的。不同的岗位就决定了福利、奖励的差异。供应标准及供应标准明细是企业为员工发放福利所制定的供应标准。供应标准依据是员工的岗位制定,企业还可以根据行***单位、工种、岗位供应类别及员工岗位任职来制定供应标准,这样就要求系统设计适应需求的变动。领料计划是由计划管理员定期制定的,包括计划的起始和结束时间,领料计划明细是根据领料记录信息与供应标准计算得出,包括物品的使用起始时间,使用结束时间,可领数量等。***7表示了卡务管理的类***。卡作为卡务管理中的核心部分,包含了卡的基本信息和卡的设置参数,以及卡的类型。卡的类型有两种:单位卡和个人卡。单位卡用于单位资金账户的操作,因此每个行***单位至少具备一个单位资金账户,单位资金账户明细反映了单位资金账户的上账记录和消费记录。个人卡用于员工资金账户的操作,每位员工至少具备一个员工资金账户,员工资金账户明细反映了员工资金账户的上账记录和消费记录。***8表示了库存、发放管理的类***。入库单、入库单明细反映了仓库库存的入库操作,出库单出库明细反映了仓库库存的出库操作,仓库库存反映了当前库存的实时情况。根据需求在实际发放中分为两种发放形式,一种是计划发放形式,另一种是零售形式。领料单反映了员工在某一阶段内的领料状态,领料单明细反映了某一阶段内该员工可以领用的物品及数量,领料记录反映了已经领用的信息。销售单销售明细反映了零售方式的员工领用情况。
(三)动态模型Sequence(顺序***),描述的是参与者与对象之间的时间交互顺序。顺序***是对用例***的细化和扩展。参与者通过软件完成一项特定的功能,需要与相关的类产生交互,所有参与类都要产生自己的实例,并提供相应的方法,对象调用其他类的方法是按照时间顺序排序的,在***上是以从左到右的方向显示,同时每一次调用都要有反馈消息。***9表示了采购计划管理员生成某阶段的领用计划用例的系统工作顺序***。其中生成领用计划的是采购计划管理员。它首先向领料计划类对象发送生成计划消息,领料计划类对象通过调用自己的方法检查当前的计划是否已经生成,如果未生成,领料计划类对象会调用行***单位类的方法获取相关的行***单位信息,行***单位类对象调用岗位类方法获得相关的岗位信息,岗位类对象调用供应标准类的方法获得相关的供应标准信息;岗位类对象调用员工岗位任职类的方法获取相关的员工岗位任职,员工岗位任职类对象调用员工的方法获取员工的信息。根据供应标准信息为每个员工生成领用计划。
物理模型论文篇(2)
一 制定综合能源规划是促进社会可持续发展的当务之急 为贯彻执行“十一五”节能减排的目标,建设能源节约型和环境友好型社会,实现经济的可持续发展,我国各省市自治区及县镇地方***府、各类型开发区及新型园区的建设部门开始把制定能源规划作为制定经济社会发展规划的重要组成部分。 传统的能源规划是以满足能源供求关系为基本出发点、以化石能源资源为物质基础、核心内容是电力、热力、燃气等各行业制定的专项规划。这种方法已不能适应当前经济体制和社会发展的需求,制定以科学的理念和新型的物理数学模型为基础,最大限度地节约资源、减低有害物排放、促进社会经济可持续发展的综合能源规划已经提到重要的地位。 由于20世纪后期可持续发展概念的提出,特别是我国改革开放的不断深化和市场经济体制的逐步完善,编制“十五”、“十一五”期间能源规划的总体思路及方法在不断改进和发展,体现在能源规划与社会经济发展规划的协调关系,从简单的能源配套到社会经济规划的基础支撑;从自上而下的计划到加强市场引导;从资源开发的被动增长到终端能源的高效利用;从规划与管理脱节到规划-管理-反馈的实效目标。然而,由于能源管理体制的制约及电力、热力、燃气等行业长期形成的***经营的管理模式,致使国内在制定综合能源规划方面至今停留在探索阶段,尚未在规划行业得到共识,没有在制定市***规划、区域发展规划和能源规划中作为必要的环节并形成行业规范。规划部门的有些人仍然抱着传统规划的理念和方法,在一些市区县级的能源规划中仍然把专项规划作为制定规划的基点,违背能源综合利用的原则,不认识在专项规划前制定综合能源规划的必要性,甚至成为阻力。任何新思想新事物的形成、发展、传播、和应用都需要一个过程,如何缩短这个过程正是摆在各级***府领导、规划主管部门面前的责任。 制定综合能源规划的技术关键首先在于建立科学的物理模型与数学模型。 物理模型反映规划的目标、功能、范围、和方法。国外工业发达国家编制复杂能源规划的历史较早,从20世纪70年代开始,由于石油危机的冲击,主要石油进口国为了能源供应的安全研制了预测供应和需求的能源供求模型;80年代中期世界环境温度变暖,控制温室气体排放成为全球关注的焦点,相应发展了能源与环境结合的能源-环境模型;90年代以后,随着世界范围能源需求的急剧增长和经济可持续发展概念的提出,研究和发展了多目标的能源-经济-环境-技术综合性模型。目前国际尚未有对能源模型有统一的分类方法,除了上述按目标与功能的分类外还可按规划的范围分类,有全球能源模型、国家能源模型、区域能源模型、和部门能源模型。也可按建模的方法分类,有自上而下、自下而上、及混合模型。本文介绍的物理模型与上诉分类意义上的模型不同,是更深层的技术性模型,从本质上规定了制定规划的基本原理、组成要素、总体结构、建模方法。由于这种模型反映了综合能源规划的物理内涵和基本特征,从而具有普遍的实用意义,适用于编制不同时空与地域范围的综合能源规划,大到国家、省市县地区,小到有限范围的园区规划。本文介绍的数学模型是在物理模型的基础上实现量化过程的数学方法,隶属于系统分析和数学规划范畴,其基本结构是以数据库为中心,以能源预测、能源平衡、能源优化一体化的三元模型。 二 综合能源规划物理模型 制定综合能源规划的目的在于规避以专项规划为基点的诸多弊病,最大限度地节约资源、减低有害物排放、获得最佳经济效益与社会效益,促进经济的可持续发展。其性质和作用决定了综合能源规划物理模型的组成要素为一些遵从能源生产、转化、分配、利用过程的自然规律、利于能源的综合利用、有最佳节能减排效果的能源新技术所组成。对于新开发的区域制定综合能源规划与对老区域已有能源系统的综合能源规划需要采用不同的模型。, 新开发区域综合能源规划 应该采用完全新的理念,尽可能应用成熟的能源新技术,这些新技术既是有***意义的子模型,又相互融合,通过能流网络有机结合成一个完整的能源模型系统。***示如下: 1 分布式能源技术子模型:
物理模型论文篇(3)
关键词:中医理论;中医病证动物模型;思考
中***分类号:R2-03 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2007)05-0994-02
在中药复方配伍规律的研究中,采用动物模型观察有关指标,是常用的方法,然而病证结合动物模型、有效组分或有效成分的属性、对疾病或证候发生的关键环节的认识以及方剂整体效应的评价等四大问题,却是困扰中药复方配伍规律研究和亟待解决的问题,本文仅就病证动物模型和中医理论的关系,谈一些自己不成熟的想法。
1中医理论与中医理论模型
1.1中医理论 中医理论是一个覆盖广泛的内容,是把古代的哲学观、道德观、自然常识观应用于人体,并通过长期的观察总结,而形成的系统化、条理化,可重复化的理论,是从宏观、整体上,认识人的生长壮老已,是对外部环境,七情六***,饮食劳倦等诸多因素作用于人体而产生的病理变化的观察总结,是有其成熟的诊断、***、康复、***方法和***手段等复杂内容的理论体系,其内容的核心是为诊治疾病服务的。
1.2中医理论模型 由于中医的长期发展是以小生产方式的形式向前缓慢递进的,使得中医理论的发展出现了不同的分支,如“六经辨证”、金元四大家、“卫气营血辨证”、“三焦辨证”,但这些不同的分支理论体系,都是源于《黄帝内经》这一中医理论模型,所以说,历代中医名家所创立的各种中医学派,都可以称之为是《内经》的理论模型下的子模型。这些理论模型早已得到了人体实际模型的数以亿计人次的检验和后世医家的不断完善,可谓是放之四海而皆准的真理了。
2中医实验动物模型和中医瘸证动物模型
2.1中医实验动物模型 中医方***特点,决定了它所揭示的是宏观层次规律,抽象程度较高,使中医药理论难以量化和精确表达。从现代医学的发展得到启示:研究方法和思维方式的改变,往往会使这门学科进入新的领域。中医实验动物模型的应运而生,正是产生于上个世纪的中西结合时期,经过40年的努力,已能用数百种方法建立数十类中医实验动物模型。
在中医的发展史当中,也不乏应用动物做实验的记载,唐・陈藏器《本草拾遗》冲记载用“黍米及糯饲小猫、犬,令脚屈伸不能行”,明・李时珍《本草纲目》中有用马观察糯米致脚气的实验,用曼陀罗花作的人体实验。古人的动物或人体实验,是对中医药理论和临床的一种粗浅的实证化认识,说明古代医家们也认识到了动物实验的重要性。而现代中医实验动物模型则较前人进步得多,如脾气虚证候的动物模型是以中医饮食不节,过食五味,损伤脾胃理论为指导,以9种方法,8批实验,筛选出偏食酒、醋为造模诱发因素,用Wistar大鼠、英国三色短毛豚鼠和SD大鼠,使之出现脾气虚证。实验结果表明,偏食脾气虚证动物模型,出现摄食量减少,大便异常、腹胀、自发活动次数减少、体重减轻,体温下降等类同人类脾气虚的表现,与对照组比较,差异明显。继而用反证***的方法,来判断模型是否成立:偏食脾虚动物模型,用四君子汤反证***,病变得以纠正,与自然恢复组动物(动物造模后让其自然恢复,不用药物***)比较有明显差异,提示模型复健***成功。可见中医实验动物模型来源于中医理论的指导,而反过来,其对中医理论也进行了印证。
2.2中医病证动物模型 中医病证动物模型即中医疾病和证型相结合的动物模型,它要求在中医药理论指导下,从病因病机病证等诸多方面模拟人体所生疾病和证型,能为中医科研所通用的实验动物模型。如胸痹血瘀证动物模型的制作:将心电***检查为正常的大鼠80只,随机分为正常对照组(N)、模型组(A1)、及药物组B、C、D、E、F、G,共8组,每组10只。试验前1周开始,正常组和模型组用生理盐水灌胃,其余用相应药物按人体等效剂量的10倍溶于生理盐水中灌胃,每日1次,每次3mL,末次灌胃60min内试验。用20%乌拉坦按1.2/kg体重腹腔注射麻醉动物,仰卧固定。分离左颈外静脉备用,分离右颈总动脉,逆行插管人左心室,记录心功能指标Lvsp和±dp/dtmax,同时记录Ⅱ导联心电***。通过颈外静脉正常组注入生理盐水,其余注入高分子右旋糖酐和垂体后叶素以造成胸痹血瘀证模型。记录药后15s、30s、lmin、2min、5min的Ⅱ导联心电***和5min心功能。然而仔细分析此“病证动物模型”似更趋向于心肌缺血的病理模型。是否能真正反映中医的胸痹心血瘀阻呢?建立病证动物模型最根本的是要满足或最大努力地贴近中医的发病机理,或其中的某一环节,而要涉及到证侯的疾病模型就更是有困难,这也深深影响了方剂配伍的实验基础研究。
3中医辨病辨证施治体系
早在《伤寒杂病论》中,其理论体系就始终体现了病和证相结合,《伤寒论》阐述外感病提及约40个病名,《金匮要略》研究杂病提及16个病种,无论是在《伤寒论》还是在《金匮要略》中,大部分条文都是病、证并提,方药合出的,如“肺痈,喘不得卧,葶苈大枣泻肺汤主之……”等,每个篇章的名称也都以“病证”并提,如“辨太阳病脉证并治”等。《千金方》与《外台秘要》在专病专证专方方面较之仲景更有所发展,如治瘿用羊靥(羊甲状腺)、海藻、昆布方,治消渴用地黄、黄连,治痢用苦参,治肝热抽风用龙胆草,治夜盲用羊肝等。宋金元时期医家由对疾病具体特性的研究转为领悟思辨,以不变应万变的辨证施治思维方式占了上风。明清时期由博返约,是辨证施治的鼎盛时期。岳美中曾说:“病者本也,体也;证者标也,象也;有病始有证,辨证方能识病,识病后可以施治”。金寿山也指出:“能辨证而不识病,可谓只见树木不见森林,在诊断上缺乏全面观点,在***上会毫无原则地随证变法;当然只识病而不辨证,也就是只见森林不见树木”(《金匮诠释》)。说明病证结合,辨病与辨证施治互参自来就是中医诊疗体系的核心。
4建立中医病证动物模型的意义
从历史的角度来看中医,她是以人体为研究对象,对用药的称谓是由“毒药”上升为“本草”,又单方上升为复方,再到方剂,是在无数医家不断总结经验教训的基础之上而形成了中医药理论。如今若再象“神农尝百草之滋味……,一日而遇七十毒”(《淮南子・修务训》)的以身试药,
那是不相时宜的,所以中医学的发展只有与时俱进,引入现代科学,才能有所发展,建立中医的疾病和证型相结合的动物模型就是适应这一发展的需要。“在中药复方配伍规律研究的试验过程中,很难用现代生物医学的试验指标对方剂单纯干预证侯进行疗效评价,因此,采用病证结合动物模型的研究方式是可行的方法”。
建立中医疾病证候动物模型的研究体系,对中医学的发展无疑具有重大意义。医学研究中进行动物实验的主要目的是为了解决人类防病治病的问题,模拟中医病证动物模型的目的也是一样的。一种新的诊疗方案的创立,一个新药品种的问世,在应用于人体之前,必须要进行前期的动物实验,一个新的中医学说的猜想或假说,一个针对某一疾病,某一证型研制的新复方,都应该得到中医病证动物模型的验证,这是检查新方法、新手段,新疗法的客观标准,具有极强的说服力,也是能使中医得到国际学术界承认的一种途径。现代中医病证动物模型的建立,是对古代粗浅动物实验的发展,是对中药复方配伍规律的完善,是对方剂配伍规律的物质基础研究的推进,可减少中医临床的随意性,使得中医临床辨病施治和辨证施治有证可循,这将成为中医理论与现代科技结合的一个突破口,为中医方药和临床研究提供了广阔的前景。
物理模型论文篇(4)
综观20世纪的易学与医学研究,可以说走过了一条“之”字形的道路。20世纪初,唐宗海写成了医易学专著《医易通说》(1915年上海千顷堂印本),目的在于“为医学探源,为易学引绪”,唐氏是最早提出“中西医汇通”的医学家,本书从一个特定层面论证了中医并非不科学,在医易相关方面着重论述了人身八卦理论及其生理、病理、诊断、***原理,既是对前代医易研究的总结,又开创了20世纪医易研究的新路。近代大医恽铁樵是反对“废医存药”、捍卫中医的主将,主张以中医本身学说为主加以改革,他在《群经见智录》中论述了医与易的关系,认为“《易》理不明,《内经》总不了了”,“《内经》与《易经》则其源同也”。可以说,20世纪前半叶,“医易同源”、“医易会通”是医家的共识。
然而,50年代以后,“医易”研究趋于低潮,尤其是十年“***”时期,《易经》和中医“阴阳五行”都被打入封建迷信的行列,医易研究成为禁区。
80年代以来,医易研究逐渐趋热,到90年代初达到高潮。在短短的十几年中,研究“医易”的著作出版了十几本,①有关“医易”的专门学术会议开了八九次,②论文竟高达数百篇之多。在医与易关系如“医易同源”、“医源于易”上,大部分研究者是持肯定态度的,也有一些研究者提出相反的意见,认为“医学理论与《易》无关”。③“《易经》、《易传》都不是中医学的直接理论渊源,自《易经》产生后直到隋唐以前,在此长达一千六百多年的时间内,它对医学几无影响”。④“将医理放入《周易》之中,认为医生必须通晓《周易》,是从明末才开始的思潮,是一部分医家的认识和主张”。⑤由上述可见两派在对待隋唐以后“医易会通”这一点上是一致的,分歧的焦点是在隋唐以前,尤其是《黄帝内经》与《周易》有没有关系的问题上,肯定派承认两者有密切关系,《周易》对《内经》有影响;否定派不承认两者之间有关系。本人是持肯定态度的,并从实践操作层面、文字载体层面、思维方式层面对《周易》对《内经》作了详尽的探讨⑥,此不重复。近20年的医易研究应该说取得了不少成绩,但也不能不看到不少研究还处在低层面地比附、无根据地猜想、想当然的拔高和低水平地重复之中。对深层面的理论本质、思维方式的研究还远远不够。
本文旨在探讨易与医的共同的思维方式、思维模型,并从中探讨中医学的理论本质及其未来发展方向。
一、“象”思维方法与“象”思维模型
考察《内经》与《周易》在思维方式上是否一致,不但是判断易学与中医学有无关系的重要依据,而且是探讨易学与中医学理论本质的必由之路。笔者认为《内经》与《周易》都是采用了“象数思维方式”,因“象数”的“数”实质上也是一种特殊的“象”,因此“象数思维方式” 实质上就是“象”思维方式。
“象”思维方式的特点是:以取象(包括运数)为思维方法,以阴阳“卦象”为思维出发点和思维模型,以具有转换性能的“象数”、“义理”两种信息系统为思维的形式和内涵,以外延界限模糊的“象”(或称“类”)概念对指谓对象及其发展趋势作动态的、整体的把握和综合的、多值的判断。
1. “象”思维方法
所谓“象”思维方法即取象(包括运数)的方法,是《周易》的基本方法。从本质上说,“象”思维方法是一种模型思维方法。中医采用据“象”归类、取“象”比类的整体、动态思维方法。所谓“象”指直观可察的形象,即客观事物的外在表现。以《周易》为代表的取象思维方法,就是在思维过程中以“象”为工具,以认识、领悟、模拟客体为目的的方法。取“象”是为了归类或类比,它的理论基础是视世界万物为有机的整体。取象比类即将动态属性、功能关系、行为方式相同相近或相互感应的“象”归为同类,按照这个原则可以类推世界万事万物。
中医即采用这种方法,有学者称之为“唯象”的方法。中医在分析人的生理功能结构时,将人体脏腑、器官、生理部位和情志活动与外界的声音、颜色、季节、气候、方位、味道等按功能属性分门别类地归属在一起。《素问 五脏生成篇》:“五脏之象,可以类推。”如心脏,其基本功能是主神明,主血脉,宇宙万物中的赤色、徵音、火、夏、热、南方、苦味、七数、羊、黍、荧惑星等均可归属于心。五脏均以此类推。这种取象的范围可不断扩展,只要功能关系、动态属性相同,就可无限地类推、类比。如果客体实体与之发生矛盾,那么也只能让位于功能属性。中医有一个“左肝右肺”的命题,历来争议很大。肝在人体实体中的位置应该在右边,这什么说“左肝”呢?其实这是从功能、动态属性上说的,肝有上升、条达的功能,故与春天、东方等归为一类,东方即左边。同时这个方位又是“象”模型的方位。
中医在对疾病的认识上,也是据象类比的。中医重“证”不重“病”。将各种病症表现归结为“证”。如眩晕欲扑、手足抽搐、震颤等病症,都具有动摇的特征,与善动的风相同,故可归为“风证”。中医“同属异治,异病同治”的原则,就是根据动态功能之“象”类比为“证”而制定的。因此,有些病的病因症状相同,却分属不同的“证”;有些病的病因症状不同,却归为同一“证”。关键在于是否有相同的病机,而不是取决于症状或病因。例如慢性腹腔、脱肛、子宫下垂这三种不同的疾病,其症状(象)不尽相同,发病的原因也不同,但它们的病机(动态功能)都有可能属于“中气下陷”,故可归为同一“证”,都可采用补中益气汤法***。
中医以“象”建构了天人相合相应、人的各部分之间相合相应的理论体系,取象可以不断扩展,没有范围限制。这种“象”已超出了具体的物象、事象,已经从客观事物的形象中超越出来,而成为功能、关系、动态之“象”。由静态之“象”到动态之“象”,使得无序的世界有序化,使得人体与宇宙的关系有序化。
所谓运数思维,就是以“数”为思维工具来把握客观世界。值得一提的是,运数之“数”实质上就是“象”,它并不偏向于定量,而是偏向于定性。《素问·金匮真言论》将五脏中肝、心、脾、肺、肾与八、七、五、九、六相配,这是依五行生成数***(即后世所谓的“河***”)中的成数配五脏,木的成数为八,火的成数为七,土的成数为十,金的成数为九,水的成数为六。中医理论中“五”脏、“六腑”、“十二“经脉、奇经”八“脉、”“十二”经别、“三”阴“三”阳、“五”运“六”气、“五”轮“八”廓、“六”***“七”情、“三”部“九”候、“八”纲辨证、“八”法、“四”气“五”味、“五”腧穴、“八”会穴、灵龟“八”法、飞腾“八”法,等等,均是运数思维的体现,其数字虽带有量的规定,但主要是为了表性,“数”与其说成“数”不如说成“象”,同时也是为了满足象数思维模式的需要。在后世的了展中,中医理论大量吸收了天文、历法、卦爻的知识和框架,扩大取象范围。《灵枢·阴阳系日月》将十二经脉与十二月相配,《素问·阴阳别论》:“人有四经十二顺(从),四经应四时,十二顺(从)应十二月,十二月应十二脉。”杨上善进一步解释:“四经,谓四时经脉也。十二顺,谓六阴爻、六阳爻相顺也。肝心肺肾四脉应四时之气,十二爻应十二月。”《黄帝内经太素·阴阳杂说》在诊断辨证学说中,无论是脉诊、舌诊、眼诊、尺肤诊、都有遵循全息的八卦结构规律,依此规律可取象比类。《伤寒论·伤寒例》提出外感病决病法,直接以四时、八节、二十四气、七十二候观测外感病,以乾坤阴阳爻的消长取象比类说明一年四时阴阳变化规律及外感病发病规律。而运气学说、子午流注则是将天文历法之“象”与人体生理、病理综合研究的代表,是“天人合一”思想的具体体现。
2、“象”思维模型
“象”思维方法是和“象”思维模型分不开的。 “象”实际上就是一种思维“模型”。所谓“模型”,是人们按照某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的描述,用物质或思维的形式对原型进行模拟所形成的特定样态,模型可以分为物质模型与思维模型两大类。《周易》“象”模型是一种思维模型,而不是物质模型。 “象”模型导源于《周易》经传及其其他先秦经典,由汉后“易学”总其成。“象”模型是中医思维所采用的理论模型。作为一种思维范式,“象”模型具有程式化、固定化、符号化的特点。 “象”模型主要有卦爻模型、阴阳模型、易数模型、五行模型、干支模型等。
(1) 卦爻模型:《周易》用卦爻作为思维模型,卦爻最基本的符号是阳爻—和阴爻--,阴阳爻的三次组合构成八卦(23=8),阴阳爻的六次组合构成六十四卦(26=64),六十四卦也可看成是八卦的两两相重构成(82=64)。六十四卦是《周易》的基础模型,这个模型不仅包含六十四卦的卦象符号,而且包括它的排列次序。卦爻辞及《易传》则可看成是对这个模型的文字解说或内涵阐发。阴阳卦爻既有生成论意义,也有结构论意义,是象数思维的基点。其余六十二卦可看成是乾坤二卦的交合与展开。六十四卦是宇宙生命变化规律的完整的符号系统,也是理想的“象”(符号)模型。
中医有关生命的藏象模型有多种,其中就有一种是八卦藏象。如《灵枢·九宫八风篇》直接将九宫八卦与脏腑配合,以九宫八卦占盘作为观察天象、地象及人体、医学的工具,将八卦、八方虚风与病变部位有机对应,以文王八卦作为代表符号,表示方位(空间),显示季节物候(时间)变化特征。后世基本依据这种配属关系。不过《黄帝内经》中这种藏象模型并不占主要地位,除此篇以外,《黄帝内经》几乎没有直接运用卦爻模型的记载。
(2)阴阳模型:“阴阳”模型从实质上看正是卦爻模型的文字形式。虽然“阴阳”的概念《周易》经文中并没有出现,而是首见于《国语·周语上》,时为西周末年,然而阴阳的观念则至迟在殷、周时期已相当成熟,当时成书的《易经》(《周易》经文)的卦爻符号、卦名等已说明这一点。而《易传》则毫无疑问是先秦“阴阳”哲学的集大成者。
《黄帝内经》虽然不是主要采用卦爻模型,但却采用阴阳思维模型。在《内经》中,无论是作为生理学、病理学基础的藏象学说、经络学说,还是作为诊断学、***学基础的四诊、八纲、证候、本标、正邪等学说,均是阴阳思维模型的运用。中医说到底就是“法于阴阳,和于术数”(《黄帝内经素问·上古天真论》)。中医以“阴阳”模型阐释人天关系与人体生命结构功能。中医认为人体和宇宙万物一样充满“阴阳”对立统一关系,“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始,神明之府也。”(《素问·阴阳应象大论》)中医认为人体组织结构符合“阴阳”模型:上部、头面、体表、背部、四肢外侧为阳,下部、腰腹、体内、腹部、四肢内侧为阴;六腑为阳,五脏为阴;手足三阳为阳,手足三阴为阴;气为阳,血、津为阴。五脏按部位、功能又可分阴分阳,每一脏腑又分阴分阳。可层层划分。中医运用“阴阳”以阐释人体生理功能,人体病理变化、疾病的诊断辨证、***原则以及药物的性能等等。阴阳的对立制约、互根互用、消长平衡及相互转化用以阐释人体生命现象的基本矛盾和生命活动的客观规律以及人体与自然相应的整体联系。阴阳模型是中医的最基本模型。在此基础上,进一步发展为三阴三阳。三阴三阳用以阐释经络,手足分别配以太阴、阳明、少阴、太阳、厥阴、少阳,共十二经脉,三阴三阳有开合枢的序次和功能。三阴三阳还指伤寒热病邪侵入经络以后的传变次第、地球公转形成的气候周期(主气)、日月星等天体运动变化形成的气候周期(客气)。《内经》中还有四阴阳说,《灵枢·阴阳系日月篇》将心、肺、肝、肾分别称为“阳中之太阴”、“阳中之少阴”、“阴中之少阳”、“阴中之太阳”。加上脾为“阴中之至阴”,该模型又与五行模型相通。
(3)易数模型:《周易》以及后世易学还构建了“易数”模型,如爻数、天地数、大衍数、河***数、洛书数、五行生成数等,笔者认为这些数并不是表示数量的,而是表示功能属性的,实际上就是一种特殊的“象”,属于“象”模型范畴。
《内经》已开始用易数模型解释人体生理、病理现象。《内经》依据易“数”模型建构了中医生理、病理、诊疗理论体系。如以“八”、“七”为周期论述男女生长的节律,以五行生成数与九宫数论证五脏学说,以天地之至数了论述三部九候、九窍、九脏、九针,以六位数论述三阴三阳……如上文所言《素问·金匮真言论》中“八、七、五、九、六”配属五脏,乃是河***中五行之成数。“左肝右腑”除上文所述是取动态、功能之“象”,同时还是遵循后天八卦模式中的方位规律,并不是指形体上的解剖位置。十二经络的形成也与卦爻模型有关。马王堆汉墓帛书记载的经脉还只有十一条(见《阴阳十一脉灸经》、《足臂十一脉灸经》),并且还没有完整的“手足”“阴阳”的名称。从马王堆帛书到《内经》,从十一脉发展到十二脉,《周易》六爻模型起了一定作用。运气学说更是遵循河洛卦爻模型,《素问·五常***大论》除“五运平气之纪所应”之数为河***生成数外,还将五脏病变与洛书九宫数相联系。
(4)五行模型:“五行”模型虽然在通行本《周易》中没有出现,而是最早出现于《尚书》中的《甘誓》篇与《洪范》篇,但帛书本《周易》已言“五行”,更重要的是汉以后讲“五行”的主要是易学家,“五行”成为汉以后易学的基本内容。
中医把五行作为人体与事物的归类及相互联系的模型,体现人体的功能分类及生克乘侮、亢害承制的变化规律,并用以解释人体生理、病理现象,用以说明诊断、辨证和***原则。《黄帝内经》将“五行”模型与“阴阳”模型相结合,共同构成阐释生命现象和规律的理想模型。在五行模型中,五行与五脏的配属为中心,五行是个纽带,将器官(五官)、形体(五体)、情志(五志)、声音(五声)以及方位(五方)、季节(五时)、颜色(五色)、味道(五味)、生化(五化)等纳入其中,以此说明人与自然的统一性、人本身的整体性。五行的生克乘侮是事物联系、人体功能活动联系的法则。五行相生、相克说明脏腑之间资生与制约的联系,五脏中每一脏都具有生我、我生、克我、我克的生理联系,这种联系把五脏构成一个有机的整体。病菌理上相生表主母及子、子病犯母的传变过程,相克代表相乘(相克太过为病)与相侮(反克为害)的传变过程。五行模型还广泛地用于诊断、***等方面。五行模型是中医最基本模型,它与阴阳模型互为补充、互为印证。
(5)干支模型:天干、地支也同样不是最早出现于《周易》,而是甲骨文,但汉以后易学家将干支纳入易学,从而成为象数易学的重要内容。
中医学特别重视时间,从某种意义上说,中医学就是时间医学。因此作为表示时间、历法的天干、地支,在中医学中得到了广泛的运用,从藏象、经络、脉象、证象等生理病理学说,到运气、针灸、处方、用药等诊断***学说,无不有对干支的运用。
总之,卦爻、阴阳、易数、五行、干支是“象”思维的子模型,从属于“象”模型的大范畴。各级“象”模型其实是同源、同质而且同构的关系,只是有的偏于表示数理(如易数河洛模型),有的偏向于表示关系(如五行模型),有的偏于表示方位和时间(如八卦模型),有的偏于表示分类(如阴阳模型),把它们综合起来可称为“象”统一模型。
“象”模型是中华传统思维方式的基本模型,决定了中华文化的面貌和走向,也深深影响着中国传统医学科学的理论建构,成为中国传统科学文化的本质要素。象数模型是与象数方法紧密联系在一起的,象数方法也是《黄帝内经》建构中医理论体系的基本方法。《黄帝内经》采用取象运数的方法,创立了藏象、脉象、证象以及治则治法学说。后世如《伤寒论》、《千金方》、《素问》王冰注、金元四大家、孙一奎《医易绪余》、张介宾《类经***翼》、邵同珍《医易一理》、何梦瑶《医碥》、唐宗海《医易通说》等都直接或间接运用或发展了这个模型。尤其是隋唐以后,医学家自觉地引易入医,最明显的表现则是采用了卦爻、阴阳、易数、五行、干支等“象”思维模型。
二、从“象”思维的特征看中医学的本质及其走向
1.“象”思维的特征
“象”思维方式的特征主要表现在以下方面⑦:
(1)重整体、类比,轻个体、分析。中医不但将人本身各部分之间看成一个整体,而且将人与自然看成一个整体。这就是所谓的“人身小宇宙,宇宙大人身。”在这个理论基础上采用类比、类推的方法,将人体各部分与外界各事物融为一体。对人体各部分不作个体的、深入的分析,对人与外界事物为什么“合一”、怎样“合一”不进行具体的分析,只重视在模型范式上的归类“合一”。中医对疾病的认识也体现这一特点。如“龋齿”,甲骨文中已有文字记载,说明“虫”是病原、病因,后来从整体上考察,认为胃热、虚火是其病因。
(2)重动态、功能,轻实体、结构。中医类比之“象”是动态、功能之“象”。中医很多概念只代表功能,不一定非有实体结构。《灵枢·阴阳系日月》说:“阴阳者,有名而无形。”“阴阳”已从“日月”的实体意义抽象为动态范畴,是泛指,指事物的共性,而不是指具体事物的形体。中医“脏腑”概念绝非指生理解剖意义上的实体结构,而是指功能相同、时空节律形态具有同步性、全息性和一组动态结构。“左肝右肺”绝非指肝在左边,肺在右边,而是指“左”与“肝”具有上升的阳性功能,“右”与“肺”具有下降的阴性功能。“左”与“右”的动态功能由太极象数模型的规定性所决定。
(3)重直觉、体悟,轻实证、量化。直觉体悟是中国传统的认知方法,中医对人体生理、病理的认识体现了这一特点。脏象、经络学说主要是通过直觉体悟感知的。脏腑的生理结构与人体实际解剖部位并不相同,说明不是由实证方法得出的。经络主要是循经感传的认知固化的产物。中医在诊断、辨证上更体现了这一特点。望闻问切四诊是一套由表知里的诊断方法,通过对脏器经络的功能性变化的感知,把握疾病发生病因、病变机理。与西医运用仪器、直接从病变部位摄取体质方面的信息来把握病变机理的实证、量化方法有所不同。中医诊断辨证有高明与低劣、正确与错误的差异,主要取决于认知主体----医生认知、感悟能力的高低,中医尚缺乏一套具有量化规定性的诊断标准。
(4)重程式、循环,轻创造、求异。中医理论体系从本质上说是一种程式化的体系。从生理学说看,早期是从解剖实体形态出发认识脏腑的,如古文《尚书》、《吕氏春秋·十二纪》、《礼记·月令》均认为脾属木、肺属火、心属土、肝属金、肾属水(参见孔颖达《礼记正义疏》),而今文《尚书》和《内经》则从功能出发,确定了肝木、脾土、心火、肺金、肾水的模式,并一直沿用下来,成为中医生理的最基本框架。经络的定型同样也是程式化的产物。中医诊断、辨证也可以说是程式化的,如面部诊、寸口脉诊、尺肤诊、舌诊等,其与内脏相对应的部位排布均是依准后天八卦结构规律,笔者提出一维和二维的八卦全息结构模式。再如八纲辨证,六经辨证,主要是遵循阴阳模式。注重程式、模型,注重循环往复,必将导致创造性、求异性的缺乏,几千年来中医的理论基本没有突破。
总之,以象数为思维模型、以取象运数为思维方法,注重天人的整体性、全息性,注重生命的功能性、关系性、超形态性、时序性,注重认知方法的直觉、体悟、程式、循环,是中医学理论的本质。⑧
2. 中西医学思维方式的差别与优劣比较
(1)中医学与西医学思维方式的差别。关于中西医学思维方式的差别,学术界有“元气论”与“原子论”、“整体论”与“还原论”、“系统论”与“分析论”、“功能论”与“结构论”等观点,笔者认为中医学与西医学思维方式的本质差别是“模型论”与“原型论”的差别。⑨中医学和中国传统生命科学采用的是“模型论”思维方式,即从功能模型、关系虚体出发,建构人体生命系统;西医和现代生命科学是“原型论”思维方式,即从解剖原型、物质实 体出发建构人体生命系统。
西医学采用“原型论”的思维方式,遵从“原子论”和“二元对立”的哲 学传统,采用分析、实验还原的方法认识人体生命。西方传统认为原子是世界本原,有限、有形的原子构成物质及其运动,运动的根源在原子的外部,原子与原子之间是间断的、虚空的,要认识“原子”,必须采用分析、还原的方法,由此发展出十七世纪以机械自然观为背景的西文近代实证科学。在对生命的认识上,由古希腊四体液学说,到19世纪30年代德国科学家发现细胞,并逐渐发展为以细胞学说为基础的近代生理学、病理学、诊断学和***法,直到进入当代分子生物学,医学从细胞水平进入分子水平。统观这个过程,其实都是在运用分析、实验、还原的方法,探求构成物质、生命的最基本元素、基本结构功能,这就是“原型”。西医解剖学、生理学、病理学、***学等均从人体“原型”出发,以阐明人体的形态结构、生理功能、病理变化、疾病***为目的,解剖学、生理学是西医的理论基础。西医学和现代生命科学从物质结构层面将人体生命还原成分子生物结构,并可望在近几年内提前完成人类基因组计划。可以说西医学和现代生命科学在人体生命“原型”的研究方面所取得的成就是无可替代的。
中医学采用的是“模型论”思维方式,遵从“元气论”和“天人合一”的哲学传统,在“象”模 型支配下,采用横向、有机整合的方法认知生命。中国则形成并遵从“元气论”的传统。从《周易》、道家到中医无不讲“气”。“气”是世界本源,“气化”运动是事物发展变化的源泉,这种运动是“气”内部的相互作用。“气”是连续不断、流动有序的,是介于有形有状的粒子与无形无状的虚空的中间状态,可双向转换。中医在对待人的生命时,即从“气”入手,“气”既是生命的最小物质又是生理动态能。“气”的生命体现必然导致整体性、功能性、直觉性、程式化的方***。“气”是中医学的最基本模型,“气”也是一种“象”。如上所述,气-阴阳-五行-象数模型是中医学的思维模型。《黄帝内经》遵循这个思维模型,一开始就没有走向机械、分析之路。《黄帝内经》将人看成一个有机的、开放的系统,而不看成是个不断分割的机体。在人体这个系统中人体小时空对应天地大时空,对应天时、物候、方位及万事万物,这种对应是由象数模型决定的。因此人体和整个宇宙在中医看来都是很容易把握的,只要用这个模型去推测、比拟就可以了。中医所谓的“模型”与科学所谓的“模型”内涵不尽相同,科学“模型”分为思维模型与物质模型,对此笔者已另文论述。就中医学“模型”与现代科学“模型”的区别而言,主要表现在以下三方面:一是现代科学的“模型”是定量化的,包括了数学模型,能从一定的基本概念和数量关系出发进行推理和演算,对有关问题和现象作出定量的回答和解释 ;而中医学的“模型”是定性化的,五行并不表量而是表性,不是作为数量的依据,而是提供定性的参考性推论。二是现代科学的模型是一种纯科学模型,不包含社会***治、哲学文化等非科学因素;中医学模型则带有浓厚的人文色彩,中医模型方法包含哲学的、主观的、体悟式的方法。三是目的不同,现代科学的模型方法是以自然或人的“ 原型”为目的,最终是要揭示自然或人体的实体本质、物质结构及其功 能、规律,关注的是“原型”;而中医学关注的是“模型 ”, “原型”往往服从于“模型”,“藏象”即是一种典型的模型,对藏象模型的构建成为中医人体生命科学的目的 。“模型”只是现代科学、现代医学的研究手段,并不是研究的目的和思维方式,而“原型”才是其研究目的和思维方式。
(2)中西医思维方式的优劣。中医和西医在思维方式上各有优劣,主要体现在以下方面:
在生命观上,中医的优势主要体现在生命的精神层面、功能层面、整体层面、动态层面,体现在对生命复杂现象的直觉观测、灵性感悟、整体把握上。与之相比,西医则在生命的 物质 层面、结构层面、个体层面、静态层面,以及对生命现象的知性观测、数理分析、微观把握上占有优势。
在疾病观上,中医的优势体现在未病养生的预防观念、辨“证”求“本”的诊断方法 、发掘正气潜能、自稳自组自调节的***原则上。西医的优势 在于对病因病理病位的物质性指标的精确把握,对疾病病灶的定位、定量的准确消除上。
在医学模式上,西医主要采用生物医学模式,而中医则是一种综合性的、大生态、大生命 的医学模式,以五行—五脏模型而言,它既包含有文化社会的因素,又包含有自然科学的 因素;既反映了人体五脏之间不可分割的复杂关系,又反映了人体内“藏”与自然万物外“ 象”的对应关系。自从1977年恩格尔(G.L.Engel)提出超越生物医学模式的生物—心理—社会医学模式,中西医都面临着如何实现医学模式转变的任务,而在这 点上中医学因其比较重视整体和综合,因此在这个转变中有着一定的优势和机遇。
在思维方法上,西医采用纵向的、机械的、还原分析的方法,导致对人的认识从器官、组织、细胞到DNA、RNA,注重生命微观的纵深探讨,在形态、结构、细节上达到相当的高度,占有相当的优势。中医采用横向的、有机的、整合的方法,从整体、宏观、动态、联系上认知生命,是中医的强项。
3. 中医学的未来发展
在中医的未来发展战略问题上,目前有“传统派”与“现代派”之争。笔者属于“传统派”。笔者认为“现代派”提出的最响亮的口号 “中医现代化”实际上已构成一个悖论,我称之为“中医现代化悖论” ⑩,这个“悖论”可描述为“中医要实现不改变其非现代科学形态的现代科学化”。也就是说所谓的“现代化”在相当多的人看来就是要“现代科学化”(其实“现代化”的含义远非这么简单),而中医学是一种传统科学,不是现代科学,要“现代科学化”就是丢弃自己的特色;而不现代化,在现代科学技术面前又难以保持自己的特色。如何既保持自己的特色(传统科学形态)又实现“现代科学化”,无疑构成了一个“悖论”,自从笔者提出这一“悖论”以来,已引起业内、业外人士的较大注意,并引发了一场中医存亡世纪大论争。如何走出这个“悖论”的怪圈?的确需要我们好好研究,而首先应当解决的当然就是中医理论模型问题。
就“象”思维模型而言,我是持 “修补” 观点的。医易“象”模型是古人仰观天文、俯察地理、中通人事逐步摸索出来的,是对天地人(三才)运动规律的一种形象、模糊的***示,它是建立在以天道推及人道、天道即是人道(天人合一)的认 识基础上的,它原本关注的是天道的动态功能。这个模型对天地包括人的运动大规律是基本适合的,它揭示了在对立面的相互作用下呈现盛衰消长、周而复始的运动变化的根本规律。中医即用它来建构五脏生命模型,应该说通过二千多年的医疗实践,五行—五脏模型还是基本能 够反映人体的功能特征和生命运行规律的。《黄帝内经》采用“象”思维方式,以横向、有机、整合的方法认知生命,这无疑是生命科学的大方向,但也不能不看到中医“象”思维模型并不能完全精确地、数量化地反映人体各个脏器实体的所有生理结构功能、病理变化,不能不看到中医不重量化、不重分析的思维取向导致对生理病理的细节认识不清,诊断辨证的较大“艺术性”、“模糊性”,理论框架的万能化甚至僵化,造成了中医发展的缓慢,造成了中医与现代科学的隔阂,可见象数的思维方式给中医带来的正负面影响都是巨大的。
一切模型都来源于实践,随着实践的发展,模型也在流动、变化、更新之中。医易“象”模型也不例外。由于生命世界的高度复杂性,借助于一种或几种模型往往不能详尽地、精确地反映原型的结构、属性和行为。以阴阳-五行为代表的“象”模型是一个先验的、不能变更(“不易”)的模型,它好比一个一开始就设计得过于完美的大框子,后来的东西只能分门别类、按部就班去填入这个大框子。以这个模型去 限定活生生的、变化莫测的人体生命原型,无疑是不完备,也是不可能的。正确的态度应该是对这一思维模型与人体生命原型进行双向研究,抛弃错误,修正不足,逐步寻找到一种合理的、逐步逼近原型的模型,当然这就不能不借助于多学科的尤其是现代科学的新成果、新手段,这种借鉴的目的不是去验证中医、衡量中医,更不是去否定中医、改造中医,而是在更高层面上修正、补充、发展中医。
现代中医所面临的关键问题,应该在真正认清“象”思维的前提下,继续把握宏观、整体、动态认知生命的大方向前提下,致力于研究怎样弥补微观、分析、形态方面先天不足的问题。具体地说就是继承整体性,强化分析性;继承动态功能性,强化形态结构性;继承主观性、直观性,强化客观性、逻辑性;继承求同性,强化求异性。中医的重点应放在后者,相对地说,西医的重点应放在前者。在思维方式的层面使中西医达到一种最佳配置上调节,实现形而上意义上的中西医结合,这无疑是中医发展的走向,也是实现中医现代化的前提。
注 释:
① 邹伟俊主编《医易新探》(1986年,内部版),邹学熹《中国医易学》(1989年,四川科技版),杨力《周易与中医学》(1989年,北京科技版),黄自元《中国医学与周易原理》(1989年,中国医药科技版),麻福昌《易经与传统医学》(1989年,贵州人民版),李浚川、萧汉明主编《医易会通精义》(1991年人民卫生版),何少初《古代名医解周易》(1991年,中国医药科技版),孟庆云《周易文化与中医学》(1995年,福建科技版),张其成主编《易医文化与应用》(1995年,华夏版),张其成《易学与中医》(1999年,中国书店版)等。
② 1986年12月南京“医易研讨会”,1989年10月贵阳“医易相关研究国际学术讨论会”,1990年11月泰安“国际周易与中医学思想研讨会”,1991年12月福州“海峡两岸医易学术研讨会”,1993年11月贵阳“国际周易与传统医学文化研讨会”,1995年3月南京“国际易医学术研讨会”,1996年10月“国际中医与周易学术研讨会”,1998年10月北京“国际传统医学与传统文化(周易)研讨会”等。
③ 廖育群:《岐黄医道》,辽宁教育出版社,1991年。
④ 薛公忱:《略评“医易同源”及“医源于易”》,载《南京中医药大学学报》1995年第2期。
⑤ 李申:《周易与中医关系略论》,载《易医文化与应用》,华夏出版社,1995年。
⑥ 张其成:《易学与中医》(第2版),中国书店出版社,2001年1月;
张其成:《论周易与内经的关系》,《国际易学研究》第6集,华夏出版社,2000年11月。
⑦ 张其成:《论中医思维及其走向》,载《中国中医基础医学杂志》1996第4期。
物理模型论文篇(5)
中***分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)16-4154-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.020
随着社会的发展、经济的增长及人民生活水平的提高,人民对水资源的要求也越来越高,科学地评价水质显得尤为重要,常用的水质评价方法有综合指数法、因子分析法、层次分析法、人工神经网络法、污染损失率法、集对分析法、模糊综合评判法以及物元分析法等。水环境质量的好坏是一个模糊概念,各水质等级是模糊集合,评价标准界限的明显量化将会遗漏一些有用信息,甚至会导致错误的结论,若以单项指标对水质进行评价,其评价结果常常具有矛盾性、不确定性和不相容性。物元分析理论是一种主要研究和处理不相容问题的方法,它可以将复杂的问题抽象为形象化的模型,并应用这些模型研究基本理论,提出相应的应用方法。本研究以广西省水质评价为例,说明物元模型理论在水环境质量评价中的应用。
1 物元模型理论
1.1 物元的定义
物元理论是在20世纪80年代由中国的蔡文教授创立,是主要研究和处理不相容问题的方法,贯穿自然科学和社会科学的横断学科,将物元分析与可拓集合相结合,广泛应用于新产品构思与设计、优化决策、控制、识别与评价等领域,在理论和实践方面发挥了重要作用。物元可拓法将评价指标体系及其特征值作为物元,通过评价级别和实测数据,得到经典域、节域及关联度,从而建立定量综合评价方法。以有序三元组R=(Q,c,v)作为描述事物的基本单元,称为物元。其中,Q表示事物;c表示Q的特征;v表示Q关于c所取得的量值。假设水质R有多个特征,以n个特征c1,c2,…cn和相应的量值v1,v2,…vn描述,则表示为:
3 讨论
在运用物元分析方法进行水质评价过程中,物元理论通俗易懂,计算方法简便。物元模型中,关联函数可取负值,分辨能力强,能全面分析判别待评价对象属于某一级别的程度,从而提供更为丰富的信息,使判断更加准确,为环境决策提供较为可靠的科学依据,并为该领域的评价方法提供了新的思路。但在应用该方法时,经典域、节域量值范围的确定、关联函数的选取等问题都有待进一步研究探讨。
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物理模型论文篇(6)
【中***分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)05-0214-01
1. 引言
生物信息学是融合生命科学与数理科学的一门新兴学科[1]。1995年在人类基因组计划第一个五年总结报告中对生物信息学的定义是: “它是一门研究包括生物信息的获取、处理、存储、分发、分析和解释等在内的所有方面,并综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量数据所蕴含的生物学意义的新兴的交叉学科。”随着人类基因组计划的完成,生物信息学的研究进入了后基因组时代,它已广泛的渗透到生物、医药、农业、环境等各个相关研究领域中,成为生命科学和自然科学的重大前沿领域之一。目前,国内很多高等院校已经开设了生物信息学本科专业。
数学建模是一门综合多门学科知识,集应用与能力培养为一体,有利于培养学生的创造意识和应用实践能力的学科[2]。生物信息学专业的本科生在学习完基本的数理知识以及生物信息学专业基础课后,通过数学建模课程的学习,能够使学生综合运用所学的知识解决实际问题,实现了从理论学习到实践应用的跨越;使学生深刻体会到理论指导实践,实践进一步检验和完善理论的过程。本文对数学建模在医学院校生物信息学专业的开展及具体的教学进行了实践探索,目的是培养学生的建模思维和创新能力,为学生综合运用所学知识解决实际问题以及今后的科研打下良好的基础。
2. 教学实践与探索
在医学院校生物信息学专业的数学建模教学中,我们旨在通过体现学科特点的模型的学习以及实践活动培养学生的建模思维、实际动手能力与创新能力。
2.1 精选模型,体现学科特点
在数学建模的教学中,我们主要通过学习已有的数学模型来完成整个课程的学习,包括问题的分析、模型的假设、模型的建立、模型的求解与分析以及后续的模型检验与应用等。因此如何选择适当的模型成为教学中的首要问题。
在选择数学模型时,除了注重模型需具有简洁性和趣味性[3]以外,我们特别选择了能够体现医学院校生物信息学专业特点的模型,与学生所学的专业紧密结合。如DNA序列分类模型、人类癌症基因预测模型、人类疾病网络模型等。此外,在选择这些模型时注意建立的模型具有阶梯性,即由浅入深,由简到繁,以符合学生的逻辑思维。对于给定的实际问题,我们首先想到的是最简单的模型,然后分析模型的局限性及产生的原因,进而寻找策略改进模型,如此形成一种阶梯式的建模过程,最终使得建立的模型越来越接近实际问题,达到完善的地步。例如,对于DNA序列分类模型(2000年全国大学生数学建模竞赛试题),我们可以先后构建特征密码子概率分布判别模型、***论最小生成树模型以及向量空间直观判别模型,这三个模型体现了模型逐步升级的过程。
2.2 逐步引导,培养学生建模思维
数学建模需要综合运用多学科知识,这对于刚刚接触建模的学生来说是比较困难的,需要逐步引导他们,培养建模思维。我们主要借助于具有阶梯性的数学模型、多媒体教学,通过讲解和讨论穿插的教学模式来引导学生。
仍以DNA序列分类模型为例,对于给定的已知类别的序列和待分类的人工序列(序列较短)及自然序列(序列较长),首先想到的是从已知类别中提取特征,用特征对未知序列进行分类。通过讨论,大部分学生很自然的想到选取序列中ATGC四个碱基的含量作为特征,但是这个特征很粗,结果发现很多序列用这个特征无法分类。接下来学生想到用密码子,对64个密码子进行分析提取特征,结果显示此种特征对人工序列得到较好的分类效果,但不适用于自然序列。随后基于上面的结果,进一步应用***论中的最小生成树模型解决问题,发现分类效果较好。此外,在讨论中,有学生也提到了应用“与已知类别特征相近的物质归到一类”的思想,运用二维向量夹角余弦进行分类,结果表明分类效果优于前两种方法。在学习模型的过程中,我们边讲解边引导学生思考问题,讨论问题,并结合多媒体演示,环环相扣,这样的学习方式往往引人入胜,充分调动了学生学习的积极性,培养了学生的建模思维。
2.3 教研结合,培养学生动手能力与创新能力
理论用于指导实践,没有实践的理论是空洞的。在学习完别人建立的模型之后,我们要求学生自己动手解决实际问题,建立模型,正所谓的“依葫芦画瓢”。我们本着寓研于教,教研结合的思想,将科研中遇到的一些实际问题融入教学中,充分发挥学生的想象力与创造力。我们精选具有生物信息学专业特点、体现学科前沿的两个实际问题作为建模试题,让学生三人一组以论文形式完成。如我们选取了给药方案(较简单)和人类癌症miRNA预测(较复杂)两个实际问题作为建模试题。较简单的问题让学生利用实验课的时间进行完成,较复杂的问题以作业形式让学生利用课余时间完成,并将两次建模的成绩作为学生本门课程的最后成绩。
这种考核方式不仅培养了学生动手能力与创新能力,而且让他们体会到之前所学习的专业基础课的意义所在。此外,学生们对科研问题创造性的思维往往超乎我们的想象,为我们生物信息专业的发展注入新的力量,也为学生后续从事相关领域的研究工作打下坚实的基础。
3. 小结
笔者根据自己在医学院校生物信息学专业数学建模课程的教学实践,提出了几点可行性的措施。本着寓研于教,教研结合的思想,通过精选体现学科特点的模型,采取讲解和讨论穿插的教学模式逐步培养学生的建模思维,利用建模试题培养学生实际动手能力与创新能力,取得了较好的教学效果。随着生物信息学以及相关学科的不断发展,生物信息专业的数学建模课程将更加富有挑战性,我们将根据科学发展以及学生的反馈意见不断修订教学内容,丰富教学方法,提高生物信息学专业数学建模课程的教学质量,真正培养学生分析问题、解决问题的能力。
参考文献:
物理模型论文篇(7)
中***分类号:B842.5文献标识码:A文章编号:1003-5184(2012)06-0508-06
1引言
归纳推理是指从个别性前提推出一般性结论的推理。归纳推理的结论不是确定正确的,具有或然性。归纳推理是日常生活中的一项基本认知能力,也是心理学研究需要解释的重要部分。涉及归纳推理的主题有很多,例如类比推理、归类、判断和决策、因果推理等,文章主要介绍对属性归纳(property induction)的模拟。个体观察少数客体具有某一属性,推论多数或全体客体也具有此属性的过程,就是属性归纳的过程。
可见,属性归纳研究的基本形式是:Pi,…,PnC(属性)。其中Pi是第i个前提,C是结论,属性指的是推理中使用的特征属性(Sakamoto et al.,2007;Kemp & Tenenbaum,2009)。
第32卷第6期邢强等基于概率的归纳推理模型心理学探新2012年在属性归纳研究中,所使用的属性一般都是空白属性(blank property)。当使用动物进行归纳推理时,空白属性是人们都没有听说过的生物性属性,例如,“具有酶X132”(Kemp & Tenenbaum,2009)。属性影响论证的力度,主要体现在两个方面:第一,归纳背景(inductive context)不变而使用不同的属性进行推理可以改变论证力度。例如,由兔子向老虎归纳,属性有24条染色体就比属性多于20条染色体的力度弱。因为有24条染色体的可能性要小于多于20条染色体。第二,改变属性通常会改变归纳背景。例如,将属性具有籽骨从羚羊推论到狮子的力度要弱于属性巴贝斯焦虫病,因为巴贝斯焦虫病听起来像疟疾之类的传染病。研究者也提出,当前提和结论的类别改变时,相同的属性会激活不同的归纳背景。Rosch(1978)认为即使没有背景的时候人们也会假设一个默认的背景。也就是说虽然使用的是空白属性,但它们仍然会激活一些默认的背景知识。由此可见,归纳推理离不开背景知识。
Marr(1982)指出理解信息加工过程的三个水平,分别是计算理论(computational theory)、表征和算法(representation and algorithm)与硬件实现(hardware implementation)。计算模拟方法处于第二层次,是认知心理学研究的一个重要手段。贝叶斯概率是一个条件概率,它计算的是在一个事件已经发生的条件下,另一个与之相关的事件也发生的条件概率。它模拟归纳推理时就是将前提看做证据,来修正对结论概率的看法。贝叶斯方法在模拟归纳推理中知识的作用时具有一定的优越性。贝叶斯概率从引入归纳推理到现在,已经发展了几个方法来模拟先验知识的作用,文章将对之做一介绍和评价。
2基于记忆的贝叶斯模型
2.1模型的基本形式
为了能够将知识结合到归纳推理中来,Heit(1998)使用贝叶斯分析来模拟归纳推理。此模型基于3个假设。第一,评定归纳论证的力度就是评定属性的范围,属性的范围指的是哪些类别具有属性而哪些类别不具有属性。第二,在学习新的属性时,人们会有一系列关于属性的范围的假设。人们假定新属性像已知属性一样已经分布好了。第三,归纳论证中的前提可以被看做证据,它们被用来加强或者减弱对属性的假设。归纳的目标就是要对属性的范围做一个良好的估计,这个目标可以通过使用贝叶斯理论对假设做修正来实现。
对于使用贝叶斯推理来模拟归纳推理,Heit考虑了两个问题:先验是如何产生的?先验的精确值是否重要?对于先验产生的问题,Heit认为先验的产生主要是基于记忆的,在归纳论证时,先验由大脑中的已知属性决定。对新特征的先验信念可能是通过某些基于已知属性的可得启发式方法来获得。在推理动物的新属性时,人们会从记忆中提取熟悉动物的属性。因此,Heit的模型被称作基于记忆的归纳推理。Heit认为先验的值不一定要非常精确。
2.2贝叶斯模型对归纳现象的解释
贝叶斯模型可以解释很多现象。在解释相似性效应时,相似的动物更有可能具有属性是因为新属性被认为与熟悉属性有相同的分布。例如,属性从牛泛化到羊的可能性较大,因为许多已知属性对两个类别来说都是共享的。而属性从牛泛化到老鼠的可能性就小一些,因为先验知识表明这两种动物有较少的共同属性。在解释典型性时,此模型认为关于典型类别的先验信念可能表明它和其他类别共享许多属性,因此典型类别的新属性能更好地泛化到其它类别。
2.3基于记忆的贝叶斯模型的评价
贝叶斯解释具有很大的灵活性,它不仅能解释对基于相似性效应的预测,也能解释相似性不促进归纳的现象。这个简单的模型还为各种现象之间提供了一个连接。人们不愿意将德国短毛猎犬的属性投射到其它狗身上,因为他们有德国短毛猎犬在其它方面很特殊的先验信念。贝叶斯模型遇到的一个主要批评就是它过度依赖于先验信念分布的假设。Heit虽然将贝叶斯模型引入到归纳推理,但是他没有为先验的产生提出一个合适的方法。而且贝叶斯模型只是一种计算模型,只说明了输入和输出的正确函数关系,没有说明归纳推理在心理上的算法实现过程。此外,由于基于记忆的贝叶斯模型实质上是基于特征分布相似性的,没有考虑特征之间联系强度知识对归纳推理的影响,所以它不能预测关联强度效应(尹静,王墨耘,2009)。
3相似性覆盖模型及相似性概率模型
3.1相似性覆盖模型
由于这个模型将相似性和覆盖有效的结合起来,所以它能够很好地解释归纳推理现象,特别是将多个前提的信息整合起来。虽然这个模型包含了类别和相似性的信息,能够模拟对空白属性的推理,但是它不能够扩展到非空白属性和熟悉属性的预测,也就是不能解释背景知识效应。
3.2相似性概率模型基本原理
针对相似性覆盖模型受到的批评,为了能够解释先验知识的影响,Blok等(2007)提出相似性概率模型(SimProb model)。这个模型将相似性评定与先验概率结合起来。模型的目标就是要预测结论的条件概率,在给出前提的情况下,结论的条件概率可以通过一个代数函数计算出来(Weber,in press)。拿单前提的论证来说,狐狸具有夜视能力推出狼具有夜视能力的可能性是多大。为了预测结论的条件概率,给出前提,只需要知道“狐狸具有夜视能力和狼具有夜视能力”的先验概率,以及狐狸和狼的相似性就可以预测结论的条件概率。
3.3两种相似性表征知识模型的比较
SCM有一些优点,它可以对一般的生物属性进行准确的预测,它使用一个带最小自由参数的简单等式来预测许多不同的判断。但SCM模型也有局限,首先,它只使用成对相似性的形式来表示领域知识,因此当归纳的背景知识不能以这种形式来表示的时候,SCM就不能解释了。其次,SCM缺乏数学基础,它的预测的准确性取决于模型数学形式的武断选择(Tenenbaum et al.,2007)。SimProb模型是相似性覆盖模型的改进,这两个模型都能很好地解释归纳推理的部分现象,并且SimProb模型还将先验知识对推理的影响计算在内。此模型不用计算任何自由参数,只需要被试的先验概率和相似性评定。因此,这个模型的优点之一就是形式和检验的简单化。另外一个优点是这个模型很容易将理论扩展到解决反向的和混合的证据。但是它也有局限,首先,它还是使用相似性来解释推理。使用相似性来解释归纳推理的力度很久以前就受到了质疑。相似性怎样代表关联性呢?任何物体都可以是相似的,这取决于比较的维度。其次,这个模型没有提供先验概率来源的解释,它的先验只是一些条件性的。再次,这个模型并没有解释推理的过程,它的结果只是与推理过程的输出相似。
4结构统计模型
4.1模型的基本原理
归纳推理的结构统计模型(structured statistical models of inductive reasoning)使用贝叶斯公式作为核心的推理过程,并且使用一个专门的框架来模拟先验知识的获得。先验的获得主要取决于两种背景知识:一种是关于领域内类别之间关系的知识,另一种是这些关系是如何决定属性分配的知识。类别之间的关系是使用结构S来获得的,例如,树形结构可以获得类别之间的分类关系,多维空间能获得临近关系,曲线***可以获得指向关系等。关于属性是如何分布在这些结构上的知识通过定义在这个结构上的随机过程T来获得。扩散过程(Diffusion process)获取了属性是平滑的分布在潜在结构上的设想。漂移过程(Drift process)获取了在潜在结构一端的类别比另一端更可能具有某属性。传递过程(Transmission process)获取了疾病可能是从食物网的下层向上层传播的思想。通过将结构和随机过程结合起来,可以获得不同的知识,从而在各种知识背景下解释归纳推理。将这个框架得出的先验概率的值代入贝叶斯公式,就可以得出给定前提条件下的后验概率。
4.2用模型模拟实际的推理
不同的背景知识需要使用不同的结构来表征,结构统计模型将表征知识的结构和决定属性分配的随机过程相结合模拟了四种推理:归类推理(taxonomic reasoning),空间推理(spatial reasoning),阈限推理(threshold reasoning)和因果推理(casual reasoning)。
4.2.1归类推理
此模型在模拟默认生物背景时,使用的是归类推理,它由树形结构(tree structure)和扩散过程组成的。使用树形结构主要是因为生物知识都是通过树形结构表征的,物种处在不同的枝杈上,树上距离近的物种具有相似属性的可能性更大。即使是在树上距离较远的物种也可以共享一个属性,因此,属性应该是平滑的分布在树枝上,这种分布使用漂移过程来实现。
空间推理模型适合对某些隐含维度的生物属性进行推理,如重量或者大小。归类模型仅对生物知识的模拟效果较好,而空间模型仅能较好地模拟空间知识。这表明不同的归纳背景需要不同的先验分布,恰当的结构先验能使贝叶斯结构框架对依赖于背景的人类推理作出解释。
归类模型和空间模型虽然使用了不同的结构,但是它们都可以看成是对相似性的表征。两个模型所使用的漂移过程也是与基于相似性的途径相一致的,因为它假定结构中距离近的类别具有相似的属性。虽然基于相似性的推理在心理学研究中是一个热点,但是有些归纳推理使用相似性很难解释。
4.2.3阈限推理
在给出信息之前,维度上具有较高数值的类别更有可能具有新的属性。当观察到类别具有某个属性时,阈限发生转变。阈限模型仅对从高向低推理时有距离效应。从低到高推理时有一个反距离效应:随着前提和结论距离的增加,论证的强度增加。漂移过程没有像扩散过程一样导致对单前提论证的对称性预测。
4.2.4因果推理
Shafto等(2008)使用基于理论的贝叶斯推理模拟了因果传递属性的归纳推理。结构获取的是一组生物之间捕食关系的知识,这种知识被表示为食物网或者指向***形。随机过程表示的是疾病是如何在食物网上传播的知识,传递过程获取了疾病是从食物网的下层向上层传播的思想,处在食物网上层的生物更有可能得病,被捕食者更有可能将疾病传播给捕食者。
传递过程有两个参数。b表示背景比率(background rate),t表示传播概率(transmission probability)。第一个参数获取的是生物从食物网外部感染疾病的知识。对于食物网上任何物种,以偏差b投硬币来决定物种是否因为外部原因产生疾病。第二个参数获取疾病能从被捕食者传递向捕食者的知识。对***形上的每条边,以偏差t投硬币来决定这条边是否被激活。模型规定,与生病动物相联系的那条边被激活的动物一定得病。
这个模型满足了两个直觉理论。第一,在食物网上相联系的物种比没有直接联系的物种更有可能共享某个属性。第二,属性覆盖是不对称的,捕食的动物有更多的几率共享被捕食动物的属性,反之则不然。
4.3对结构统计模型的评价
概率推理的贝叶斯结构为理解人类归纳问题提供了一个综合的方法(Griffiths et al.,2008)。Kemp所提出的不仅仅是一个单一的归纳推理模型,而是一个模型结构,这个结构可以用来构建许多特殊的模型。通过不同的组合可以获得各种基础的知识,在某些情况下,使用结构来计算会很简单(Kemp et al.,2010)。结构统计模型结合了两类研究者的观点。一类是基于理论的途径,这类研究者认为归纳推理通常都是源自直觉理论或者是丰富而系统的概念知识,在归纳推理时不同的属性会激活不同的直觉理论,这类研究者很少尝试将直觉理论形式化,所以不能精确地解释这些理论是如何应用于归纳推理的。另一类是基于相似性或者说基于统计的途径。他们总是给出一个正式的模型,但是对知识作用的解释有很大的局限性。结构统计模型结合了这两种传统研究者的优点。由于结构统计模型所使用的贝叶斯推理是一个一般领域的推理,也受到和Heit的贝叶斯模型相同的批评,即过度依赖于先验。但在模拟归纳推理时,对先验知识的敏感却成为一个明显的优点(Kemp & Tenenbaum,2009)。虽然结构和随机过程的组合可以产生各种知识,但人类可以根据少量的观察产生许多结构,而结构又会决定不同的关系,由于背景知识的复杂性,结构统计模型产生先验知识的结构可能不能获取最合适的知识。为了获得背景知识,需要发展一个比***形结构表征和贝叶斯神经网络更加丰富和抽象的表征方法(Griffiths & Tenenbaum,2009)。
物理模型论文篇(8)
对高中学生一个问题的回答统计:
问题:当你听到“大象”这个词时,首先在头脑中出现的是()。
A.汉语词汇:大象
B.英语词汇:elephant
C.大象的***像
回答者中近95%选择的是C.大象的***像。这虽然是对一个与物理无关问题的回答,但它激发我们这样一个启发和推断:物理知识是否是在我们头脑中是先成像再应用的?物理学习中的记忆与再现、判断与推理、应用与迁移是通过模型与***景这样一个媒介来完成的?
2002年***颁布的中学《物理教学大纲》明确指出:“在物理教学过程中,应该通过概念的形成、规律的得出,模型的建立、知识的应用及培养学生的分析、概括、抽象、推理、想象等思维能力。”因此物理模型在中学物理教学中的重要意义在于:学生通过对物理模型的认识,可以使抽象、复杂的物理问题形象化、具体化,便于学生对物理知识的学习。同时,物理模型的建立过程,使学生认识到处理问题时,要抓住事物的主要矛盾,从而树立起正确的辩证唯物主义的认识论。
物理模型教学的作用主要表现为以下几点。
1.课程改革的需要
课改的一对矛盾是丰富的教学内容与减少的教学时间的矛盾,新教材加强了点面结合,点上主干知识明确,基础知识基本规律一个都不少,面上增加了许多联系生产生活的实际问题和高新科技内容。一改旧教材高度抽象理想化的情景与问题,使物理知识更贴近实际,学生学习物理倍感亲切。同时丰富了课程形式,引入了研究性学习、探索性活动课等。如何让学生在较少的课时内掌握更丰富的物理知识,物理模型的教学不失为一种有效方法。抓物理模型的教学,将最基础最典型的物理知识、物理问题介绍给学生,并通过建立物理模型,将研究方法也展示给学生,引导学生思考、感悟以至升华。
2.高考改革的需要
高考改革总趋势是由知识立意转为能力立意,试题内容源于生产生活实际,许多试题的主干知识,就是最新的前沿科技成果,如诺贝尔奖,宇宙演化等。这些知识在题干中都以大量文字叙述,形成“信息给予题”这种新题型。这样的试题,本着高起点低落点,重能力淡知识,要求学生能从大量文字中,摄取有效信息,然后转换成物理模型,从而解决问题,建模能力得到空前的重视和展示。如果缺乏这种能力,面对这洋洋洒洒几百个字的题目,学生抓不住有效信息,建立不起恰当的模型,解题就无从谈起。
例(2009年普通高等学校招生全国统一考试.理科综合能力测试,第19题):天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍,质量是地球的25倍,已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时,3.知识迁移创新学习的需要
物理模型来源于实践,形成理论,又反作用于实践,具有前瞻性。物理模型作为物理基本知识单元,是掌握基本物理知识的基础,也是组成综合问题的基础。创新学习,从某种意义上讲,就是要打破原有的知识结构,对原有知识进行重新组合。重组的过程就是知识迁移的过程,就是同化的过程。在学习过程中,我们要不断发现原有物理模型的缺陷,在同化原有知识结构的同时,打破这个平衡,使之顺应新模式,建立新的物理模型。
建构主义学习理论认为,知识不完全是通过教师传授获得的,而是学习者在一定的情境下通过意义建构的方式获得的;现代认知心理学认为,长时记忆中的信息不能提取或提取失败的原因是失去了有助于回忆的编码线索,或者在贮存时没有适当编码。物理模型教学正是应用这些原理,利用物理模型解决知识的建构和编码组织工作。注重模型建立的过程,强调模型的立体面,旨在提高学生的科学素质。
可见建立物理模型既是深入学习的基础,又是深入学习的条件。因此掌握好物理模型,培养建立物理模型的能力,就能学活知识。
参考文献:
[1]钱学森.论科学技术[J].科学通讯,1957.4.
物理模型论文篇(9)
1 中药药理动物模型的概念
中药药理动物模型是指在中药药理研究中建立的具有人类病证表现的动物实验对象和相关材料,它包括人类疾病动物模型、人类证候动物模型、人类病证动物模型三部分的内容,它既是实验动物学的范畴,又是中药药理实验方法学的核心。
2 中药药理动物模型的作用
2.1 中药药理动物模型是中药药理学的基石 中药药理学是以中医药理论为指导,用现代科学方法,研究中药对机体的作用和作用机理、以及体内过程,从而阐明其防治疾病原理的科学。它包括中药药性药理、中药实验药理、中药临床药理三部分的内容。而中药药理动物模型在中药药性药理、中药实验药理、中药临床药理的研究中均发挥着重要作用。
2.1.1 中药药理动物模型是中药药性药理的研究手段 中药药性药理包括四气、五味、归经、升降浮沉、补泻、毒性等方面的药理研究,而中药药理动物模型是中药药性药理的研究手段。如梁氏用温热药建立热证动物模型,再用寒性中药龙胆草、黄连、黄柏、银花、连翘、石膏***,观察中药寒凉药性的药理学基础;用寒凉药建立寒证动物模型,再用热性中药附子、干姜、肉桂、***参、黄芪、白术***,观察中药温热药性的药理学基础[2]。又贲氏应用血虚肝脾损伤动物模型,研究中药当归、熟地、川芎、白芍的归经药理[3]。
2.1.2 中药药理动物模型是中药实验药理的研究基础 中药实验药理是中药药理的研究核心,中药实验药理主要是应用实验动物、器官、组织、细胞研究中药功效的药理作用,揭示中药功效的现代内涵。中药功效是中医辨证论治体系在药学中的体现,对中药功效的揭示,必须以中医证的研究为基础;而中药药理证候动物模型是中医证在实验研究中的载体,故中药药理动物模型是中药实验药理的研究基础。如研究补气药人参、白术、茯苓、甘草组成的四君子汤对小肠推进运动的影响,结果四君子汤能抑制正常动物离体器官小肠的运动[4],对正常在体动物小肠推进运动无明显影响[5];但能增加脾虚动物小肠推进运动[5,6]后者与临床实际相符,与补气药健脾益气功效相符,是健脾益气功效在肠功能中的体现。这个例子说明,建立和使用中药药理动物模型,才能真正揭示中药的功效,丰富中药实验药理的内容。
2.1.3 中药药理动物模型是中药临床药理的桥梁 中药临床药理学研究方兴未艾,但学科有待建立。由于正常动物的结构形态、功能代谢与人类的病理状态相差甚远,故必须应用中药药理动物模型来连接中药实验药理与临床药理的研究,为中药临床药理的有效性和安全性评价奠定基础。
2.2 中药药理动物模型是中医药现代化的突破口 中医药的学术发展相当缓慢,其原因就是缺乏实验研究体系,缺乏与现代自然科学的沟通与融合,忽视基础理论的研究,未建立起自己的科研规范、指标体系和方***,致使其理论研究对实践缺乏推动作用,与世界医学缺乏共同语言。而中药药理动物模型就是在中医药理论指导下,应用现代科学方法,以实验动物、器官、组织、细胞为研究对象,建立的具有人类病证表现的实验模型。弥补了中医药研究的不足,成为中医药理论与现代科学的中介部分。故中药药理动物模型的研究与发展,必将促进中医药的现代化。
2.3 中药药理动物模型是实验动物学发展的新领域 中医以系统-综合医学模式为特征,坚持功能主义的原则和 视角来研究人体。在中医药理论指导下对中药药理动物模型生物学特征的认识,将弥补现代以形态结构为原则进行研究的不足,建立新的指标体系,丰富实验动物生理学、实验动物医学和比较医学的内容。而中药药理动物模型的研制与增加,又将丰富实验动物病理学和动物实验技术的内容,对实验动物疾病的病理过程和实验操作技术进行重新认识。故中药药理动物模型的建立与深入研究,将成为实验动物学发展的新领域。
2.4 中药药理动物模型是中药新药有效性评价的工具 中药新药有效性评价,可用正常动物观察药物对生理状态下各种生理、生化、形态等方面的影响,以判断新药的疗效。但生理状态与病理状态有本质的区别,对药物的反应常有质的不同。有些药物对正常动物无药效作用,而对中药药理动物模型则有***作用,如清热药对发热动物有降温作用,而对正常动物体温则无影响。因此,仅用正常动物不能全面准确地评价新药有效性,必须选用中药药理动物模型,观察新药对病理状态的影响,才能更准确地评价其有效性。故中药药理动物模型是中药新药有效性评价的工具。
3 中药药理动物模型的现状
中药药理动物模型自唐·陈藏器《本草拾遗》首次记载用精米喂猫、犬造成脚气病模型以来,中药药理动物模型已初具规模,分为中药药理疾病动物模型、中药药理证候动物模型、中药药理病证动物模型三类。
3.1 中药药理疾病动物模型 中药药理疾病动物模型分为诱发性疾病动物模型和自发性疾病动物模型。诱发性疾病动物模型是研究者通过使用物理、化学、生物等因素作用于动物,造成动物组织、器官或全身一定的损害,出现某些人类疾病的功能、代谢或形态结构方面的改变。如发热动物模型、四氧嘧啶糖尿病(消渴)动物模型、肥胖症动物模型等。自发性疾病动物模型是指实验动物未经任何有意识的人工处理,在自然情况下,发生染色体畸变、基因突变,并通过定向培育而保留下来的疾病模型,如无胸腺裸鼠、重症肌无力小鼠、青光眼兔、高血压大鼠、肥胖症小鼠等。
3.2 中药药理证候动物模型 中药药理证候动物模型,自60年代邝安建立第一个类“阳虚”动物模型[7]以来,已用200多种方法,复制建立了肾虚证、脾虚证、肺虚证、心虚证、血瘀证、血虚证、肝郁证、寒证、热证、痹证、里实证、厥脱证、温阻证、温病等证候动物模型。中药药理证候动物模型是指在中医药理论指导下,在动物身上复制的中医药证候,是中药药理动物模型独具一格的有别于人类疾病动物模型的方法。而中药药理证候动物模型的研究还远远不能满足中药药理学发展的需要,急待增加研究投入,提高研究水平。
3.3 中药药理病证动物模型 中药药理病证动物模型包括两方面的内容。一是用现代医学的人类疾病动物模型与中医证候动物模型嫁接,建立病证结合动物模型。如高脂性疾病血瘀证动物模型、失血性贫血血虚证动物模型、感染性休克厥脱证动物模型等。把现代医学的辨病论治与中医学的辨证论治结合起来,中西汇通。另一种是在中医药病证理论指导下,建立中医病证结合动物模型[8]。这方面的工作急待开展,以深化中药药理模型的研究,纠正证候动物模型难于深化、不好应用的不足。
4 中药药理动物模型的发展方向
中药药理动物模型在今后一个时期内,主要是应总结分析中药药理动物模型的理论,加大中药药理证候动物模型和中药药理病证动物模型的研制,建立中药药理动物模型的科研规范、研究体系,为中药新药研制和开发、中药药理研究、中医药学术发展、中西医合流提供坚实的实验基础,也将为我国实验动物学的发展增添新的内容。
参考文献
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4 黄树明,等.中医杂志,1988;(9)∶60
5 彭 成,等.中药药理与临床,1995;11(5)∶6
物理模型论文篇(10)
中***分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2012)O8-0122-01
一、研究现状
我国的结构模型试验起步于20世纪50年代,随着我国建设事业的发展而逐步发展起来。改革开放以来,我国国民经济建设的大规模开展,有力地推动了结构模型试验的发展。目前全国主要的土木类高校和研究院所均建有结构实验室,大部分可以开展一般的结构模型试验。随着高层建筑、大跨度桥梁、悬索结构、原子能反应堆、海洋平台、航天工程和地下交通工程等的全面开展,结构模型试验的技术和装备也有了很大的提高。各种非线性结构模型试验全面开展。大型现代化的风洞实验室、地震振动台、火灾模型实验室相继建成并投人使用,大大推动了工程结构理论和技术的进步,也使结构模型试验本身的理论和技术得到了发展。在国外,结构模型试验的广泛应用与发展。其中1947年葡萄牙建立了里斯本国家土木工程研究所,进行了许多小尺寸模型试验;l951年意大利建立了贝加莫结构模型试验所,多进行大尺寸的模型试验;此外,美、英、法、德国和日本也都先后建立了大型结构实验室,为模型材料的研制、试验技术的开发、试验设备的研制更新做出了很大贡献。20世纪80年代开始,前苏联、东欧一些国家及我国均相继开展了结构模型试验。至20世纪60年代中期出现了地质力学模型研究,使地下结构及基础结构模型试验获得了较快的发展。
二、相似理论
1.基本概念
相似理论是说明自然界和工程中各相似现象相似原理的学说,是研究自然现象中个性与共性,或特殊与一般的关系以及内部矛盾与外部条件之间的关系的理论。在结构模型试验研究中,只有模型和原型保持相似,才能由模型试验结果推算出原型结构的相应结果。
相似理论从现象发生和发展的内部规律性(数理方程)和外部条件(定解条件)出发,以这些数理方程所固有的在量纲上的齐次性以及数理方程的正确性不受测量单位制选择的影响等为大前提,通过线性变换等数学演绎手段而得到了自己的结论。相似理论的特点是高度的抽象性与宽广的应用性相结合,相似理论的内容并不多,甚至不被当作一个单独的学科。相似理论是试验的理论,用以指导试验的根本布局问题,它为模拟试验提供指导,尺度的缩小或放太,参数的提高或降低,介质性能的改变等,目的在于以最低的成本和在最短的运转周期内摸清所研究模型的内部规律性。相似理论在现代科技中的最主要价值在于它指导模型试验上。尽管相似理论本身是一个比较严密的数理逻辑体系,但是,一旦进入实际的应用课题,在很多情况下,不可能是很精确的。因为相似理论所处理的问题通常是极其复杂的。
相似理论中的三个定理赖以存在的基础为:
(1)现象相似的定义;
(2)自然界中存在的现象所涉及到的各物理量的变化受制于主宰这种现象的各个客观规律,它们不能任意变化;
(3)现象中所涉及的各物理量的大小是客观存在的,与所采用的测量单位无关。
接下来,在这里简介几个基本概念。
(1)相似及相似常数
如果原型和模型相对应的各点及在时间上对应的各瞬间的一切物理量成比例,则两个系统相似。相似常数(也称为相似比、比尺、模拟比、相似系数等)是模型物理量同原型物理量之比。主要有几何相似比、应力、应变、位移、弹性模量、泊松比、边界应力、体积力、材料密度、容重相似比等。在这些相似常数中,长度、时间、力所对应的相似常数称为基本相似常数。
(2)相似指标及相似判据
模型和原型中的相似常数之间的关系式称为相似指标。若两者相似,则相似指标为1。由相似指标导出的无量纲量群称为相似判据。
相似定理有3个,分别表述如下:
相似第一定理:两个相似的系统,单值条件相同,其相似判据的数值也相同。
相似第二定理:当一现象由n个物理量的函数关系来表示,且这些物理量中含有m种基本量纲时,则能得到(n-m)个相似判据。
相似第三定理:凡具有同一特性的现象,当单值条件(系统的几何性质、介质的物理性质、起始条件和边界条件等)彼此相似,且由单值条件的物理量所组成的相似判据在数值上相等时,则这些现象必定相似。
2.量纲分析
当还不知道系统的物理量间的函数关系,但已知影响该系统的物理量时,可用量纲分析法模拟该系统。量纲分析法的最重要作用是用其确定相似判据。量纲分析法的规律有以下几条:①2个物理量相等,不仅要求其数值相同,也要求它们的量纲相同;②2个同量纲参数的比值是无量纲参数;③在1个物理过程中,若有n个物理参数,m个基本量纲,则可组成(n-m)个***的无量纲参数组合。④在1个物理方程式中,等式两边的量纲必须相同,这个物理方程的量纲均衡性是量纲分析的基础。
三、模型和原型的相似要求
模型和原型的相似要求分别是:①几何相似。对于三向应力状态下的结构模型,各方向的几何尺寸应保持相似;而对于二向应力状态,则只需要求平面尺寸保持几何相似,厚度就不一定要求几何相似。②边界条件相似。模型和原型的支承条件、支承位置等均应保持相同或相似。③物理参数相似。模型与原型的荷载性质、大小等都应满足相应的相似要求,而作用方向则应完全相同。④时间相似。在动力模型试验中,随时间变化的过程,每一刻都对应着某些物理量,因此必须保持时间比例不变的关系。⑤初始条件相似。在常温的静态应力试验时,只要求几何相似,边界条件和荷载相似;而在动应力和温度应力下的模型试验,则主要要求初始条件和时间的相似。
物理模型论文篇(11)
素质教育要求高中物理教学应该达到如下目标:学生应能自主建立知识架构;培养学生应用物理知识的能力;引导学生针对具体问题的解决进行迁移和创新。在这些要求下,引入模型教学意义重大。由此本文对物理模型类型和应用策略进行了研究。
一、常见的三种物理模型分析
1.对象模型
对象模型是根据所要研究的对象,舍弃非本质的、次要的因素,抓住主要的、本质的因素,从而建立起容易分析和研究的,并且能够反映研究对象主要特征的简单模型。主要的对象模型有弹簧振子、质点、点电荷、单摆、理想气体等。每个模型又都有质量、尺寸、形状、热容量、导电性等特征,在不同的分析模型中,应用不同的特征进行模型的构建。
2.过程模型
过程模型是研究物体变化过程的模型,根据研究物体的性质和问题的需要,将很多复杂因素进行转变,找出主要因素,去掉次要因素,从而揭示事物变化的本质,建立成理想模型。如质点模型中的匀变速、匀加速、自由落体、简谐运动、完全弹性碰撞等;热力学中的等容、等压、绝热变化等,将对象模型化,再将过程模型化,是解决问题的几个步骤。
3.理论模型
理论模型一般以假说的形式展现在人们面前。基于观察、分析、实验的基础,将需要研究的物理客体或者研究对象在结构上、作用力方面、运动规律方面等进行简化的描述。如卢瑟福的原子结构模型就是经过原子结构模型建立以及不断地修正之后得出的。
二、高中物理建模教学实施策略
1.基于知识结构的形成建立模型
物理模型是物理知识网络中的结点,也是构成物理知识体系的基本元素。一般的高中物理模型包括对象模型、过程模型、理论模型这三种。抓住这三个模型体系,就抓住了高中物理模型的主干和纽带。而学习和应用物理模型,有利于学生形成物理知识网络,掌握网络结构,有利于学生对知识进行迁移。
如,关于力与运动的关系,可以建立以下一些模型:如质点模型、力的模型、匀变速直线运动模型等。将这些模型深入理解,可以进行广泛迁移和应用,从而进一步将物理知识系统化和概括化,并促进学生对物理知识的真正理解,也便于学生更好地掌握和运用物理知识,形成知识结构体系。平抛运动模型可以迁移到电场中的带电粒子偏转问题。学生在学习了旧知识后对新知识可以进行有效迁移,从而使知识网络的结点相互连通,最后完成对物理知识网络体系的构建。
2.基于科学方法的掌握建立模型
物理模型可以说是一种分析问题的方法,建立模型可以有效地将抽象转变为具体,将复杂转变为简单,将理论转变为应用,从实际问题分析出模型。物理模型有利于学生具体问题具体分析,并形成一种科学的物理分析方法。平时学习中常见的物理模型有小车、小球、单摆、弹簧、质点等。在实际生活中对具体的物体分析时,也需要有一种转化思想,运用理想化的模型方法,将物理理论应用于实际问题的分析中。
如,质点、理想气体、理想流体、纯电阻等,以及简谐运动、光的直线传播、自由落体运动模型等,都是运用了理想化的模型分析方法,研究、分析和解决一般问题。这对实际生活中解决问题的方法提供了借鉴。理想化的方法是突出主要矛盾,作用很小的方面可以忽略不计。如,电子在电场中的运动,理想化的情境是不考虑重力的,因为重力与电场力相比很弱。再如,高温、低压下不容易液化的氧气、氢气、氮气、氦气等被当作理想气体来处理,误差很小。处理真实气体时,加上分子占有的体积和分子间的相互作用力这两个方面,修正理想状态方程,就可以得出比较符合实际的结果。
3.基于STS教育理念渗透建立模型
STS教育理念与新课改理念不谋而合。STS强调将科学、技术、社会融为一体,并且注重面向全体、面向公众;强调技术、科学对于社会生产的作用,对于人们生活的有效促进;重视科学与发明创造,强化创新理念,并关注科技发展对于社会的影响后果。
如,电场的加速模型可以拓展到实际生活中电视机显像管、电子显微镜内的高压产生的加速电场对电子具有加速作用的模型。在电视机显像管内,被加热的灯丝射出来的电子,经过2~3万伏加速电压的作用,以极大的动能射到了荧光屏上,从而激发荧光粉发出光来。其理论基础是动能定理,物理模型是电场加速模型,实际应用是电视机显像管。这一“理论―模型―应用”的学习模式,渗透了STS教育理念,也使得学生对物理知识产生了浓厚的兴趣。