第十九篇  眼睛與仿生學(xué)

王谷巖

一、作者簡介

王谷巖，1940年11月生，河北省唐山市人。

1965年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系生物物理專業(yè)。

1968年4月至今，在中國科學(xué)院生物物理研究所從事科研工作，曾任學(xué)術(shù)委員會委員、科研處處長、政策與（學(xué)科發(fā)展）戰(zhàn)略研究室主任。中國科學(xué)院生物物理研究所研究員，生物物理學(xué)家，國家載人航天工程“神舟”飛船空間生命科學(xué)實驗質(zhì)量管理員，著名生物學(xué)家貝時璋院士的助手，細胞重建研究組成員，科普作家。

主要著作有《20世紀生命科學(xué)進展》、《生命大揭秘》、《了解生命》、《探索生物電》等。

二、仿生學(xué)簡介

“仿生學(xué)”這個名詞是1960年9月13日斯蒂爾在美國召開的第一次仿生學(xué)討論會上提出的。距今2300多年前墨子和他的300弟子，花了三年時間，造了一只“會飛的木鳥”，同時間希臘阿奇卡也制成一只“機械鴿子”。東漢時，張衡制成一架能飛數(shù)里的“木雕”。大約一千九百多年前西漢京都長安有人用大鳥翮制兩翼綁在雙臂上能飛（滑翔）幾百步?！怨啪陀性S多中外人士模仿鳥類飛行試制飛行器，但都不成功。原因在于不了解鳥類的形態(tài)構(gòu)造和生理機能適于飛行的科學(xué)原理；又不了解人不具備飛行的生理條件，人要上天，必須依靠機械動力才可能。一直到了公元1903年美國賴特兄弟發(fā)明了飛機，人類從此實現(xiàn)了幾千年來夢寐以求的飛上天空的愿望。

　　人類飛上天空的例子，說明了仿生學(xué)的誕生有它的漫長歷史，但必須在科學(xué)發(fā)達的前提下才能誕生。仿生學(xué)是一門新興不久的科學(xué)，是生物學(xué)，數(shù)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)邊緣的一門嶄新學(xué)科。它首先是根據(jù)生產(chǎn)實際提出的技術(shù)問題，去研究生物系統(tǒng)某一方面的結(jié)構(gòu)和功能特性──生物原型研究。然后，將研究所得生物資料進行數(shù)學(xué)分析，抽象出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立數(shù)學(xué)模型。從中取得對工程技術(shù)所需的資料，用于工程技術(shù)。在工程科學(xué)的進一步發(fā)展中，人們需要向生物界尋找啟發(fā)和進行模擬是很自然的，這種努力有廣闊的前景?！堆劬εc仿生學(xué)》就是一篇介紹有關(guān)“仿生學(xué)”的科學(xué)知識的說明文。

三、課文結(jié)構(gòu)分析

課文可分為三部分。

　第一部分為前三個自然段，分別講的是(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學(xué)，第一部分講的是“研究視覺仿生的意義”。

第二部分則探討了研究視覺仿生的成果，又可以分為兩層，第一層講單眼的構(gòu)造與功能，從文章的第四自然段到第九自然段分別講了人眼、蛙眼、鷹眼；第二層則分別以象鼻蟲、蜜蜂、蜻蜓和蒼蠅為例講了復(fù)眼的構(gòu)造與功能，從第十自然段到第十四自然段。

文章的第三部分為最后二段，說明了仿生學(xué)的定義，任務(wù)、研究范圍和發(fā)展重點。

　　第一部分：研究視覺仿生的意義（(1)─(3)）（總）

　　第二部分：研究視覺仿生的成果（(4)—(14)）（分）

　　第三部分：仿生學(xué)的定義、任務(wù)、研究范圍和發(fā)展重點（(15)──(16)）（總）

四、說明順序分析

　　由于仿生學(xué)是一門新興科學(xué)，人們一般對它都比較陌生，所以作者不是先在科學(xué)定義上作文章，而是先介紹人們最熟悉，印象最深的人的眼睛，及其在仿生學(xué)中的意義，然后再說明一些動物的眼睛及其構(gòu)造和功能。就眼的構(gòu)造來說，一般眼的構(gòu)造比復(fù)眼簡單，所以作者先從一般眼睛談起，然后再介紹復(fù)眼的構(gòu)造及其在仿生學(xué)中的意義。

　　本文的說明順序是由一般到特殊，由簡單到復(fù)雜。這樣的說明順序既便于讀者理解，又符合人們的認識規(guī)律，因此顯得合情合理。

　　說明文的基本結(jié)構(gòu)有“總──分──總”“總──分”、“分──總”三種形式。就文章的主體部分來說，由于層次之間的關(guān)系不同，常見的有“縱式結(jié)構(gòu)”（層進關(guān)系），“橫式結(jié)構(gòu)”（并列關(guān)系）和“縱、橫合式結(jié)構(gòu)”。全文共十六個自然段，其段落大意可分別概括為：(1)眼的重要(2)眼的功能(3)眼睛與仿生學(xué)(4)人眼的仿生價值之一(5)人眼的仿生價值之二(6)蛙與蛙眼(7)蛙眼的特點(8)蛙眼的仿生價值(9)鷹眼的仿生價值(10)復(fù)眼的啟示(11)象鼻蟲與仿生學(xué)(12)蜂眼的特點(13)蜜蜂與仿生學(xué)(14)蜻蜓和蒼蠅與仿生學(xué)(15)仿生學(xué)的定義及研究任務(wù)(16)仿生學(xué)的研究范圍，類別和發(fā)展重點。