美国加利福尼亚大学旧金山分校生物物理与生物化学系  Bruce Alberts教授

 

    编者按：2017年美国心脏协会（AHA）科学年会上，来自美国加利福尼亚大学旧金山分校生物物理与生物化学系的国际著名生物学家Bruce Alberts教授受邀作Lasker演讲报告，他对年轻科学家的培养提出了自己的见解。现场，《国际循环》记者特邀Bruce Alberts教授进行了深度专访。

 

    年轻的科学家怎样获得更好的科学教育

 

    Alberts教授：科学对世界发展发挥着非常重要的作用，也是科学保持健康的关键问题。我真正学到的科学知识，大部分来源于自己的研究，从1978年至今，我已编写12本细胞生物学教科书。教科书每隔几年就要修改一次，如果对细胞生物学教学或是细胞生物学教科书编写感兴趣，就必须花时间来阅读，并思考该领域的进展。在我的经历中，真正触动我的是我们对细胞的了解有多少，而其中最重要的（也是未被大多数人认可的）是对细胞的真正了解又有多少。我们最多工作是收集数据——基因组序列，每一种蛋白质和RNA分子，必须弄清楚是怎么回事。正如所了解，人脑是由数以万亿计的细胞互相作用形成的一个网络结构，关键问题是如何工作。细胞是复杂的化学系统，即使知道所有的组成部分，也不可能把它们放在一起解释存在的问题。一个活细胞是如何实现神奇的自我复制功能，我认为这是全球最惊奇的事情。

 

    需要强调，我们要对生命的基本原理有更多的研究。这次参会的科学家和医生主要关注的是现有已知科学知识的应用，大多数人可能没有充分意识到，深入了解细胞的奥秘以更有效的做他们希望的事情的重要性。我演讲中解释了所述的真正不明白之处——虽然知道很多，但并不明白其机制，因为它太复杂了。我常激励科学家，至少我要向美国的科学家施加压力，要求他们发表论文，有效收集数据，但并不鼓励能有重大发现。如果想要有一个伟大的发现，需要做一些别人没有做过的事情，因探索的是一个未知的新领域，将很多年都发不了论文。可遗憾的是，我们已花费了大量的资金在进行研究，其中有10个，20个或100个实验室也在做同样的事情。当我们撰写一本关于细胞基本属性的教科书时，会发现所有这些重要的问题比大多数人的工作要困难。所以，我不激励科学家去做这些事情。在这次AHA大会的演讲中，我提出美国如何从年轻科学家那里开始获得更好的科学教育，并在这个过程中给予他们更好地支持，更快地获得更多的发现。从长远来看，可帮助那些在通过所了解的生物学知识努力改善人类健康的研究者。

 

    改善科学教育的过程中存在哪些问题

 

    Alberts教授：我们把科学教育看作是科学家们众多发现中的一个事实，然后通过考试来衡量这些信息是否被记住。现在我们认识到，这不是创造公民所需的方法，我们需要解决问题，自己思考，会利用证据作出判断的公民。希望每个成年人都能独立思考，寻找证据，用逻辑思维辨别真假。在美国的历史上，因为人们不重视证据，发生了很多可怕疯狂的事情。今天的非理性思维比过去危险得多，因为我们拥有各种各样的武器，甚至可导致国家之间的误解。所以，需要能理性思考，解决问题的公民。我认为科学教育正确做法应从幼儿开始，反复锻炼其对自然世界的好奇能力，并使其尝试自己解决问题。我们要给他们经验指导，进行适当的科学调查，使其不仅能解决科学问题，而且能解决自己的生活问题。

 

    另外，需要提高科学教育的形象，把科学教育不仅作为是成为科学家的一种方法，而且要作为一种更合理的社会思维方式，从而更好地保护自己，创造出所需要的理性社会。虽然，我们知道如何去做，但仍做得不够。只是让学生记住一堆事实，知道内质网的功能，细胞核的功能，这不是我的科学教育标准。科学教育需重新定位，重新定义为教学生如何科学思考。这是一个积极的学习过程，需要亲身去实践，而不是听别人的。老师更像是解决问题的教练，将学生分组，然后解决与年龄相称的问题。科学家需更多地关注并帮助老师，采用不同的方式教学。AHA会议上的许多同行都是大学教授，这一切都始于他们如何教学，为所有低级别的教师树立榜样。如果只是通过讲课，而不让学生解决问题，只注重运用记忆事实的方式来教学，那将不能在改变科学教育定义的基础上进一步推动科学思维模式发展。要想更好地进行教学，需要大家共同努力，帮助不同层次的教师进行教学，并给予支持。

 

    “科学探究”的教学方式如何实现

 

    Alberts教授：作为大学教授，应该关注过去10~20年中科学教育研究的发现。大多数学生在课堂上学得并不好，只是被动地坐在教室听讲，如果能在讲课中适当添加一些能让学生主动学习的教学将大有益处。如向学生提出一个很多人不理解的概念问题，对答案进行投票，然后互相讨论他们的答案，进行再次投票。我们从科学研究中得知，这样的策略极大地增加了学生的学习兴趣，改变了他们对教育的看法。教育不应是为了考试而单纯去记忆，而是关于教会学生如何成为一个能解决问题的、有想法的人。教授的使命是明确的，在他们的教学中要引入主动学习。此外，还要为低级别的教师提供资源和支持，同时也要改变自己。要学习科学家一样的思考方式，在部分教学过程中还必须向大家展示科学如何发挥作用的。

 

    生物化学和分子生物学领域进展概览

 

    Alberts教授：生物学领域最大的进展是认识到，绝大多数的生物体都是复杂的，要真正的理解它，需要新的途径和方法，需要计算机科学家或数学家与生物学家合作，也需要更聪明的生物学家来深入地思考这个问题。在我的一个演讲中曾提到，几年前，科学家们设计了一个巧妙的方法来选择活细胞为了生长和存活所需要的最少基因数量。他们通过运用一种非常原始的细菌——支原体（这是目前所知道的最简单的活细胞之一）来做到这一点，不断的移除基因，直到其不能维持生命为止。他们发现这个细菌需要大约470个基因才能存活。关于这个最简单的生物，我们只知道470个基因中的140个，而这140个基因，我们却并不了解它们的作用。因此，即使是最简单的细胞，我们也知之甚少，需要更多的人对140个未知的基因进行基础研究。

 

    仅仅想通过收集更多的数据，不深入研究人体组织和细胞如何工作等这些基本问题其实是一个疯狂又天真想法。然而，我们似乎只根据发表的论文数量以及研究者收集的数据来评判科学家。太多的科学家在朝着错误的方向努力，并没有解决存在的主要问题。1983年在撰写教科书时，我和其他几位作者在书的序言中提到：我们确信随着科学的发展和认识的提高，难以置信的谜题终将会变得更简单。现在，我们不再相信这一点了。在我们的大脑中，人类的意识是数以万亿的突触通过一些神奇的方式相互作用产生。这同样适用于单个细胞，一个细胞或多或少具有思考和决策的能力。如果没有复杂的细胞“决定”，就不能发展成为一个有机体，因此，数十亿个细胞可共同起作用。细胞内部有难以置信的复杂计算过程，如果没有这些细胞，我们将无法存在。

 

 

 

    Bruce Alberts教授，国际著名生物化学家，美国加利福尼亚大学旧金山分校科学教育生物化学和生物物理学院校长，他对改善科学教育有坚定的信念。2014年被奥巴马总统授予国家科学奖章，2016年获拉斯克-科什兰医学科学特别成就奖。Alberts担任Science杂志主编（2009~2013年），美国三大科学特使（2009~2011年）之一。