生命科学与生物学

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生命科学与生物学范文第1篇

[关键词] 系统生物学；基因组学；蛋白质组学；计算生物学

近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止，还原论的研究已经取得了大量的成就，在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解，但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段，没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为，这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1，2]。尽管对一个复杂的生物系统来说，研究基因和蛋白质是非常重要的，而且它将是我们系统生物学的基础，但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象，并不能解释系统整体整合功能的来源，不能充分揭示一个生物系统的信息，且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用，限制了生物学研究的发展。在这种现状下，20世纪末人类基因组计划完成后，生物学领域的科学家都在考虑一个问题：未来生物学研究的方向在哪里？为此学术界也不乏辩论。得出的共识是：生物学的发展未来主要面对如下问题：(1)如何弄清楚单一生物反应网络，包括反应分子之间的关系、反应方式等；(2)如何研究生物反应网络之间的关系，包括量化生物学反应及生物反应网络；(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应，生物反应网络，乃至器官及生物体的重建。

早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系统理论(general systems theory)，他在文章中指出生物体是一个开放系统，对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood创立的系统生物学(systems biology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之，把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义，系统生物学(systems biology)是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。换言之，以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案，而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点，基因、蛋白质以及环境之间不同层次的交互作用共同架构了整个系统的完整功能。因此，用系统的方法来理解一个生物系统应当成为并正在成为生物学研究方法的主流。利用系统的方法对其进行解析，综合分析观察实验的数据来进行系统分析。具体通过建立一定的数学模型，并利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性，从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘，这正是生物学研究方法的关键所在。

1 系统生物学的主要研究内容

系统生物学主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等[4，5]。

系统生物学的首要任务是对系统状态和结构进行描述，即致力于对系统的分析与模式识别，包括对系统的元素与系统所处环境的定义，以及对系统元素之间的相互作用关系和环境与系统之间的相互作用的深入分析。具体如生物反应中反应成分之间的量的关系，空间位置，时间次序，反应成分之间的因果关系，特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。其次要对系统的演化进行动态分析，包括对系统的稳态特征、分岔行为、相图等的分析。掌握了系统的基本演化机制，使系统具有目标性和可操作性，使之按照我们所期望的方向演化，也有助于我们重新构建或修复系统，为组织工程学的组织设计提供指导。另外，系统科学对生物系统状态的描述是分层次的，对不同层次进行的描述可能是完全不同的；系统科学对系统演化机制的分析更强调整体与局部的关系，要分析子系统之间的作用如何形成系统整体的表现、功能，而且对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。

系统生物学的研究包括两方面的内容。首先是实验数据的取得，这主要包括提供生物数据的各种组学技术平台，其次是利用计算生物学建立生物模型。因此科学家把系统生物学分为“湿”的实验部分（实验室内的研究)和“干”的实验部分（计算机模拟和理论分析)。“湿”、“干”实验的完美整合才是真正的系统生物学。

系统生物学的技术平台主要为各种组学研究。这些高通量的组学实验构成了系统生物学的技术平台。提供建立模型所需的数据，并辨识出系统的结构。其中包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学计算生物学通过建模和理论探索。可以为生物系统的阐明和定量预测提供强有力的基础。计算生物学包括数据开采和模拟分析。数据开采是从各实验平台产生的大量数据和信息中抽取隐含其内的规律并形成假说。模拟分析是用计算机验证所形成的假说，并对拟进行的体内、体外生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。计算生物学涉及一些新的数学原理和运算规则，需要物理和数学来研究生物学的最基本的原理，也需要计算科学、信息学、工程学等进行生物工程重建和生物信息传递的研究。

2 系统生物学的研究思路及特点

系统生物学识别目标生物系统中的各种因素，然后构架一个系统模型，在其中赋予这个生物系统能动性。在此模型中研究细胞、组织、器官和生物体整体水平，研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学最大的特点即整合。这里的整合主要包括三重含义。首先，把系统内不同性质的构成要素(DNA、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究；其次，对于多细胞生物，系统生物学要实现从基因到细胞、到器官、到组织甚至是个体的各个层次的整合。第三，研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究，即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。而基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究，即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点，则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来，成为一种“三维”的研究[6]。

3 系统生物学的研究方法

系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的发展正是由于对生物系统的干扰手段不断进步促成的。干涉主要分为从上到下(top-down)或从下到上(bottom-up)两种。从上到下，即由外至里，主要指在系统内添加新的元素，观察系统变化。例如，在系统中增加一个新的分子以阻断某一反应通路。而从下到上，即由内到外，主要是改变系统内部结构的某些特征，从而改变整个系统，如利用基因敲除，改变在信号传导通路中起重要作用的蛋白质的转录和翻译水平[7]。

目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类：一类是实验性方法，一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统[8，9]。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能，鉴别系统中的所有主要元素，如DNA、mRNA、蛋白质等，并收集所有可用的实验数据，建立一个描述性的初级模型(比如图形的)，用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下，干扰系统中的某个元素，由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据，同时收集系统状态随时变化的数据，整合这些数据并与初级模型进行比较，对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释，同时修正模型。再设计不同的干扰，重复上面的步骤，直到实验数据与模型相一致为止。

数学建模[10，11]方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型，来定量描述系统各元素之间的相互作用，进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统，确定描述系统状态的主要变量，以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系，以及变量之间的相互作用方式，建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析，充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质，给出可能的演化结果，从而对系统行为进行预测。

4 当代系统生物学研究热点

基因表达、基因转换开关、信号转导途径，以及系统出现疾病的机制分析等四个方面是目前系统生物学研究的主要阵地。

基因组医学(genomic medicine)是以人类基因组为基础的生命科学和临床医学的革命。生命科学和临床医学结合，将人类基因组研究成果转化应用到临床实践中，是后基因组时代最重要的研究方向之一。人类基因组计划从完成和多种疾病相关的基因研究发现，迅速进入到蛋白质组学、染色体组和人类疾病基因的研究，通过单基因或复杂多基因疾病的相关基因研究和疾病易感因素分析，达到揭示基因与疾病的关系之目的；遗传背景与环境因素综合作用对疾病发生发展的影响；为疾病的诊断、预防和治疗、预后和风险预测提供依据。基因组医学将大大提高我们对健康和疾病状态的分子基础的认识，增强研制有效干预方法的能力。

后基因组(post-genome)的交叉学科研究是目前生命科学研究的前沿。交叉学科是一个新的研究领域，范围非常广阔，如基因组、蛋白质组、转录组等等，从而出现许多新的交叉学科。

细胞信号转导(signal transduction)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题。细胞信号转导蛋白质组学是功能蛋白质组学的重要组成部分。系统地研究多条信号转导通路中蛋白质及蛋白质间相互关系及其作用规律，细胞信号转导通路网络化，其作用模式、通路、功能机制、调控多样化，细胞信号转导结构、功能、途径的异常在癌症、心血管疾病、糖尿病和大多数疾病中起重要作用。对细胞信号转导机制的了解，已成为创新药物、防病治病的关键。细胞信号转导不是一门单一学科，而是多种学科，如细胞学、生物化学、生物物理学和药理学等多学科的交叉学科。

5 现阶段系统生物学存在的问题

目前的系统生物学研究还只是初步使用动力学建模方法来定量描述系统的动态演化行为，这种方法对简单巨系统是适用的，但是在运用到复杂适应性系统时就会表现出很多的局限性，有很多问题就不能解决。生物体系统的复杂程度超乎我们的想象，现阶段不宜研究整个生物体系统，可以从研究“小系统”(生物体中具有一定功能、相对独立的部分，将其看成一个“系统”)开始，当然如何正确地分析这个小系统本身也不是件易事。

5.1现有技术水平的限制

着眼于整体的系统生物学对技术、仪器的依赖性大大超过传统的分子生物学。高通量、大规模的基因组及蛋白质组等的发展都是建立于新技术、新仪器出现基础之上。就目前的技术水平来讲，距系统生物学所要求达到的理想水平还相差很远。由于技术发展的不均衡造成了系统中各个水平上的研究不均衡。基因组和基因表达方面的研究已经比较成熟，而在其他水平如蛋白质、小分子代谢物等的研究仍处于起步阶段。各种蛋白质在数量上的巨大差异是全面分析低丰度蛋白质的一大障碍。而低丰度蛋白往往是最重要的生物调节分子，如何加强对低丰度蛋白的高通量研究，将是对蛋白质组应用前景的重要保障。同样，如何研究系统内存在的非遗传性分子即细胞中存在的成百上千的独立的代谢底物及其他各种类型的大小分子，它们在基因表达、酶的构象形成等方面有着重要作用。建立适当的方法来系统检测这些分子的变化是系统生物学能否发展的关键。

5.2分析水平的限制

系统的复杂性决定了全面分析的复杂性。人类基因组计划的实施提供了庞大的信息资源，已让人眼花缭乱，而对于较核苷酸复杂得多的蛋白质及代谢物等的分析将是更大的挑战。如何系统而详尽地为公共数据库中的信息加上注解，对这些复杂数据进行储存和分析将成为系统生物学发展的瓶颈。

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生命科学与生物学范文第2篇

关键词：物理教学；渗透；生命教育

《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出：“针对新形势下青少年成长的特点，加强学生的心理健康教育，培养学生坚忍不拔的意志、艰苦奋斗的精神，增强青少年适应社会生存的能力。”心理健康教育是全面开展素质教育的基础，也是开展生命教育的脉络。初中物理课堂教学中对学生进行生命教育，使他们关注生命成长，认识生命、珍惜生命和热爱生命，并实现对生命价值深层理解和对生命意义的追寻迫切而必要。

一、通过物理学史进行生命价值教育

物理学史集中地体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。在初中物理教学中结合教材讲述物理学史，展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，用物理学家在探究过程中的欢乐、困惑、惊奇、哲理、捍卫真理而献身的壮举等感染学生，促进学生体验生命价值。例如，哥白尼为“日心说”而抗争、阿基米德在浴盘里发现了浮力定律、牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力、瓦特因发现烧水壶的壶盖被沸腾的开水所掀动而发明了蒸汽机等。在初中物理课堂教学中，与这些伟大科学家对话时，感受物理学家的精神世界与生命价值的追求，就是对学生进行贴切的生命教育。

二、活用物理教材开展安全意识教育

安全与生命紧密相连，物理与安全紧密相连。在初中课堂教学中进行安全教育，就可以“润物细无声”地将生命教育在物理学科中进行渗透。

例如，在教学“声现象中的次声波”时，除了讲解大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸等，都伴有次声波的产生以外。我还和学生共同讨论发生地震时如何处理和自我营救，使学生了解地震时就近躲避，震后迅速撤离到安全的地方是应急防护的较好方法。在操场或室外时，可原地不动蹲下，双手保护头部，注意避开高大建筑物或危险物。如果在地震中不幸被困在废墟下面，也可以利用固体能传声的知识，敲打水管等固体物求救。对于台风和海啸发生时的自救也可以学生之间进行讨论，或者让学生课后上网查询，利用课下时间进行交流。在这一过程中，不仅使学生学到了物理知识，同时也学会了安全自救的方法。

在学习“光的传播”“透镜”“光的折射”等知识时，还可以使学生明白“潭清疑水浅”的物理道理，到野外玩耍时，切不可贸然到水中嬉戏，知道在没有火源的情况下，利用凸透镜对光线的会聚作用，将干燥的柴草点燃，从而进行自救；并且教育学生不可以随处丢弃透明饮料瓶，防止透明饮料瓶进水后具有凸透镜的功能，引发森林火灾等。

三、关注学习过程，注重思维品质教育

物理是建立在实验基础上的科学，在初中物理课堂教学中通过物理科学探究、第二课堂的开辟以及学生对日常生活中物理现象的观察与思考，可以培养学生的科学实验素养、理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真、一丝不苟的科学态度，主动研究的探索精神和创造性的发现、思考和解决新的实际问题的能力，从而提高学生的思维品质，进而促进学生生命质量的提高。

当前的初中物理学习中学生较为缺乏批判、质疑的意识，通过初中物理课堂教学中物理科学探究实验的开展与有意识的引领，能有效地培养学生批判、质疑意识，提高学生思维品质。例如，在“牛顿第一定律”教学中，让学生先感受用力推桌子，桌子运动，停止施力，物体停止运动，从而让学生分析力与运动的关系，引出亚里士多德的观点――力是维持物体运动的原因。教学时进一步引导学生，“这个权威人士的观点一定正确吗？”学生讨论，寻找生活中的实例进行质疑。再通过伽利略的理想实验亚里士多德的观点。通过简单的事例，使学生认识到不能迷信权威，有效地培养学生批判、质疑意识。

很多与学生联系密切的课题，如“研究学校所在地区水污染问题”“调查学校电能消耗情况，并对节约用电提出合理化的建议”“研究拔河取胜的诀窍中那些与物理有关”“温室效应”等，都可以用来作为科学探究的对象，在这些实践活动中能有效地培育学生发现问题、提出问题、假设猜想、实验验证、分析推理、实验反思等能力，从而有效提高学生思维品质，提升学生生命质量。

从生产到生活，物理无处不在，建立在生命教育视野下的初中物理课堂教学充满着“生命灵动”，更具“生命气息”，从而提高学生生命意识，促进学生提升生命品质，推动学生创造生命精彩。

参考文献：

生命科学与生物学范文第3篇

关键词：废水；一体化污水处理；二氧化氯；硝化―反硝化

Design and construction of sewage disposal system in life science building

Gu Tiejun， Sun Bo， Shi Yuhua， Zhao Xinghong， Meng Xiangyu， Zhang Xizhen

Jilin University， Changchun， 130012， China

Abstract： Analyses the component of the waste-water discharge from life-science building and tests out the component which may bring the bad enviroment effect. Based on the relevant requirement， we designed and then developed Sewage Disposal System in Life Sciences building in Jilin University， and laid down the administration of environmental protection， ensuring the sewage disposal up to the standard.

Key words： waste-water； sewage disposal integration； chlorine dioxide； nitration-denitrification

我国规定，城市特种废水未经处理不得直接排入市政排水管网[1]。我校生命科学楼产生的废水主要为浓缩、层析、离心废水，清洗器具、设备废水及生活污水等，这些废水可能会含有最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等，如果不经处理直接排入城市污水管网，可能会造成环境污染[2]。为保护水系，不污染周边环境，使实验室污水经二次处理后达到国家规定的污水排放标准[3]，我们研制了针对我校生命科学楼污水排放治理的污水处理系统。

1 污水处理系统设计的依据

艾滋病疫苗国家工程实验室所进行的疫苗研究项目均为基因重组与载体疫苗，没有复制性，无病毒存在，实验所使用的废液等都经过灭菌柜灭菌处理并且用水稀释后再排往污水站进行污水处理，故不存在病毒污染环境的风险。经环保部门检测证明，实验室在工艺生产过程、废物排放过程、消毒方式等方面均无病毒外泄，不产生生物污染。根据《吉林大学艾滋病疫苗国家工程实验室环评报告书》的要求，长春市环境监测站对所排废水进行了监测，生命科学楼所排废水种类主要为浓缩、层析、离心废水，清洗器具、设备废水及生活污水等，日排水量为50吨，污水排放形式为间断、不定时的集中排放。由于本工程污水中含有部分生活污水，大型悬浮物较多，为防止提升水泵堵塞，并起到减轻后续设施处理压力的作用，在前期处理中必须采用全自动机械格栅。为达到防止二次污染、噪声低、基本无异味、不影响周边环境的目标，我们决定采用地埋式一体化污水处理设备来建设污水处理系统。该设备性能可靠、污水处理效果好、能耗低，并且节约空间，不占地表面积，日常管理和检修维护简单方便。投资费用少，运行成本低，节省日常开支[4]。生命科学楼排出的污水经过该系统处理后直接排入接纳水体，经长春市南部污水处理厂处理后排入市政污水管道，经检测，污水达到了国家GB8978-1996《污水综合排放标准》要求。

2 污水处理系统安装地点的选择

在地点的选择上，我们综合考察我院周边环境，为了不影响院内美观，合理利用场地，减少占地面积，同时，考虑因地制宜，尽量减少工程量，降低成本等因素，污水处理系统的最终安装地点选择在生命科学楼楼前草坪的地下，总占地面积约为40 m2，地面不设任何建筑物，所有构筑物、工艺设备，包括水泵、风机、二氧化氯发生器、自控系统等均建在地下。排水口靠近市政排水管道与排水井，尽量减少排水管道及电缆的铺设长度。污水处理系统的室外机采用地埋式，施工后恢复地面草坪，不影响周边环境的协调美观，室内机安装在距离草坪最近的楼内。

3 污水处理工艺的选择及其特点

综合考虑污水水质、水量及污水处理系统建设场地周边情况等因素，处理工艺选用地埋式一体化生活污水处理设备，即WSZ-H/O。该设备采用先进的生物处理工艺，集去除BOD5，CODCr，NH3-N于一身，是目前最高效的污水处理设备[5-8]。具备如下优点：（1）设备可埋入地表以下，不影响周边环境，不占用地表面积，不盖厂房，不需采暖保温。（2）钢结构涂料防腐，防腐寿命可达12年。（3）采用推流式生物接触氧化，对水质适应性强，不会产生污泥膨胀，能提高水中的DO。（4）产生污泥量少。（5）设备在风机间设置了新型的吸音材料，噪音低，减轻了对周围环境的影响。（6）采取全地埋式，当恶臭气体溶解于土壤层的水分中时，由于土壤表面的吸附作用及化学反应转入土壤中，最终被其中的微生物分解达到脱臭的目的。（7）采用配套自动电气控制系统，设备可靠性高，故平时无需专人管理，只需每月或每季度进行维护与保养。

4 消毒方式的选择

废水消毒的目的是杀灭其中的各种致病菌。常用的消毒工艺有氯消毒（如氯气、二氧化氯、次氯酸钠）、氧化剂消毒（如臭氧、过氧乙酸）、辐射消毒（如紫外线、γ射线）。二氧化氯消毒是目前国内普遍采用的成熟技术[5]，具有安全、可靠、消毒效果稳定、持续消毒能力强的特点。本项目根据废水处理工艺对消毒效果的要求，采用运行管理方便、杀菌效果良好的二氧化氯消毒方法。

5 工艺流程

生命科学楼产生的实验室污水及生活污水流入格栅调节池，在此主要去除较大的固形物，防止提升水泵堵塞，并起到减轻后续设施处理压力的作用。同时调节水量，平衡各时段水质。污水泵将调节池内的水提入水解酸化池（H池），利用兼性菌的水解酸化作用使废水中的大分子有机物降解为易被好氧微生物降解的小分子有机物，然后流入接触氧化池（O池），利用好氧微生物的生化作用去除水中大量有机污染物质，并利用硝化―反硝化去除污水中的氨氮，处理水流入斜管沉淀池，进行泥水分离后流入消毒池，与投加的ClO2充分混合，消毒后达标排放。系统产生的栅渣运至校区固体垃圾堆放处与固形垃圾一并处理。系统产生的污泥，一部分回流至水解酸化池补充生物量，另一部分定期安排市政罐车外运处理。污水处理设备安装及工艺流程如图1所示。

图1

6 水质检测

经污水处理系统处理过的水质完全符合《污水综合排放标准》的要求。处理前综合污水水质（依据环评），COD≤2 000 mg/L，BOD≤800mg/L，SS≤220 mg/L，pH为6～9，氨氮≤90 mg/L，大肠杆菌群数>24 000个/升。处理后，COD≤500 mg/L，BOD≤300 mg/L，SS≤400 mg/L，pH为6～9，大肠杆菌群数≤5 000个/升，完全符合《污水综合排放标准》中三级标准，具体检测指标见表1。

表1 主要污染物去除情况

7 污水处理系统的管理

为保证污水系统正常运行，学院制订了一系列针对污水处理系统运行的管理制度，如《环境保护管理制度》《污水站工作人员管理制度》《废水排放管理制度》《污水站安全操作规程》等。由于该污水处理系统采用配套自动电气控制系统，设备可靠性好，平时无需专人管理，管理人员由学院指派技术人员兼任。按照安全操作规程要求，管理人员需定时巡视污水站运行情况，按时添加药品，详细记录设备运行情况，并按规定对设备进行维护与保养，定期将系统产生的栅渣运至学校的固体垃圾堆放处与固形垃圾一并处理。系统产生的污泥一部分回流至水解酸化池补充生物量，剩余污泥由学校定期安排市政罐车外运处理。

8 结束语

生物类实验室产生的废水等污染物，一般可进行酸碱中和、混凝沉淀、次氯酸钠氧化处理后排放；一些特殊的废弃化学试剂等需集中存放，并根据性质进行回收[9-12]或进行特殊处理；对于大肠杆菌等非致病微生物也应进行相应的消毒处理，再排入下水管道。因此，加强环保认识，合理地对所排放的污染物进行处理，建设一个工艺先进、操作简便的污水处理系统，对实验安全及环境保护都具有重要的现实意义。

参考文献

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生命科学与生物学范文第4篇

关键词：人才培养；非生物类专业；通才教育；生命科学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0121-02

生命科学是研究生物体及其活动规律的科学，在农业可持续发展、能源开发、人类健康、生态平衡等领域发挥着重要的作用。生命科学发展极为迅速，不仅学科门类多，知识更新快，而且与其他学科的关系也越来越密切，是一门辐射和结合能力非常强的学科，与社会发展和人类生活息息相关。因而，掌握现代生命科学知识是新时期高素质、创新型、复合型人才知识结构中的重要组成部分，应该积极推进高校非生物类专业学生的生命科学素质教育，普及生命科学知识，完善学生的知识结构，培养复合型人才。

一、非生物类专业生物学教学情况

生物通识教育课程不但使学生拓宽知识面，完善知识结构，培养科学的思维能力，而且能使学生发现学科之间的交叉点，为今后的跨学科学习、研究奠定基础，从而促进科学更好、更快的发展。因此，在高校非生物类专业开设生物学课程是新时期高等教育发展的需要，是历史的必然。很多学校的教学实践表明，在高校非生物类专业开设生命物学课程是可行的，学生普遍对生命科学课程求知欲望高，学习热情大[1，2]。目前，国内外很多高校都对非生物类专业开设了生物学素质教育课程。美国是最早在非生物学专业中开设生物学课程的国家之一，哈佛大学对全校理科开设的25门自然科学公选课中，生物学基础课有10门，占40%，包括《进化生物学》《生命史》《人类有机体》《分子生物学与生命结构》《从DNA到大脑》《生殖生物学》《人类适应能力生理学》等，而美国其他大学和欧洲许多大学开设生物学课程的比重与哈佛大学基本相同[3]。在国内，很多综合性大学、理工科大学、师范院校及农业院校等高校也为非生物类专业学生开设了一门或数门生物学课程，这些课程设置丰富，既有必修课程，也有选修课程，受到理、工、文科学生极大的欢迎。根据对北京大学、清华大学、复旦大学等十几所院校的了解，很多学校对非生物类专业学生开设了《生命科学导论》《生态学》《生物技术概论》《生物伦理学》《人类遗传学》《疾病与健康》《环境保护》《基因工程》《微生物与人类健康》等生物学课程。我们学校结合实际情况，根据非生物类专业不同学科的需要和不同的知识基础，也开设了不同层次水平的生物学选修课程，既有《生命科学导论》《植物组织培养》《人体常见病发病机理与防治》等通识性生物学教育课程，又有侧重提高身心素质的生物学教育课程，如《人类遗传学》《食品与营养》《插花艺术》等，同时还开设了适合交叉学科特殊需要的课程，如《生物伦理学》《神经生物学》等，这些生物学课程深受学生的欢迎，经常有学生选不上课的情况。在教学中，我们充分体现学校非生物类专业生物教学的特色，制订具体的教学要求。通过生物学课程的学习，使非生物专业学生掌握生命科学与技术的基础知识，了解生命科学的主要领域、发展趋势以及与其他学科的联系，完善学生的知识结构，培养科学的思维能力，提高学生的综合素质，增强学生的环境保护和身心健康意识。

二、非生物类专业生物学教学需关注的问题

1.根据不同专业调整教学内容。面向全校非生物类专业开设的生物学课程具有教学对象多、课程内容广、课时有限等特点，因此教学目标是向非生物类专业学生介绍生命科学的基础知识、前沿知识和热点问题，使学生了解当前生命科学的新成果、新进展，提高学生的生命科学素养，为培养高素质跨学科的复合型人才奠定基础。在我们学校，选修生物学课程的学生集中在一起上课，由于学生水平参差不齐、对生物学知识的需求也不同，非生物类各个专业一起上课的教学效果并不理想。因此，为了达到更好的教学效果，需要对教学内容做相应的调整，应根据不同专业的学生选择不同的教学内容。理工类学生的生物学知识基础较好，教学内容应侧重学科交叉意识的培养，重点介绍生命科学的一些新成就和新进展的前沿知识，争取对学生跨学科创新思维起到一定的科学启迪作用。文史类学生的生物学基础知识较差，教学内容应侧重现代生命科学基础知识以及生命科学技术发展与人类社会进步的密切关系，使学生认识人类自身，分析现代生命科学可能带来的社会和伦理问题，增强社会责任感，提高身心素质。艺体类学生的生物学基础知识更差，教学内容应侧重生物之间的和谐与统一，使学生体会到生物与生物之间的和谐美，生物与环境之间的和谐统一美，使学生在学习专业知识时观察更加细致、动作更加规范、演唱更有感情[4]。

2.加强教学实践环节。生命科学是实践性非常强的自然学科，有些内容仅通过课堂介绍，学生会感觉枯燥，且不容易理解，而实践课程有利于巩固学生课堂上学到的理论知识，提高学生学习的积极性和主动性，对于培养学生的科学素质也具有非常重要的意义。同时，让学生走出课堂有利于加深非生物类专业学生对生命科学世界的了解[5]。比如在讲到郁郁葱葱的植物世界时，让学生到校园内认真观察自己所能看到的植物，总结植物的形态、特征、作用及与人类生产活动的关系，不仅能加强学生的观察能力、分析能力，还能让学生在“再发现”知识中得到喜悦，培养了学生的学习兴趣[6]。或者，在教学过程中，组织学生参观生物标本馆、生物园地等基地，可以开拓学生的视野，加深学生对理论知识的理解。虽然教学实践活动在生物学课程教学中具有很重要的作用，但生物学实验也占有极其重要的位置，它不仅能培养学生的观察能力、思维能力、动手能力和总结能力，还能培养学生的创新精神和实践能力。在选课的学生中，60%以上的学生希望能动手做实验。但是，非生物类专业本科生，特别是文科专业的学生在中学阶段未接触过实验，且选课的学生较多，一般在200人左右。这些问题给非生物类专业学生生命科学实验课的开设带来了不便，如何合理地安排教学实践内容，需要进一步的探索。

总之，生命科学的发展对社会和人类生活产生了极其重要的影响，为了普及现代生命科学知识，生物学类课程作为非生物类专业学生的生物通识教育课程正在很多高校开设。但是，非生物类专业生物学课程的教学对象量大面广、基础知识参差不齐，如何使非生物类专业生物学课程的教学日趋完善，是我们必须面临的一个问题，需要在今后的生物学课程教学中不断地改革和实践。

参考文献：

[1]张万海.高师院校非生物专业开设生命科学课程的思考与实践[J].渭南师范学院学报，2005，（5）：72-74.

[2]朱振元.现代生物学导论教学改革的初步探索[J].中国轻工教育，2007，（2）：56-57.

[3]黄诗笺，寿天德，田清涞，等.非生物类专业生物学基础课教改研究[J].中国大学教学，2000，（2）：41-44.

[4]王玉芳.开设《现代生命科学导论》公选课的探讨[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2008，（3）：20-21.

[5]向波，龙德清，王锋尖.关于我校《生命科学导论》公选课的探讨[J].郧阳师范高等专科学校学报，2009，（3）：67-68.

[6]张春.在《生命科学导论》教学中开展素质教育[J].毕节师范高等专科学校学报，2005，23（1）：63-65.

生命科学与生物学范文第5篇

一、通过介绍现代生物科技成果，培养生命科学意识

义务教育阶段生物学课程不仅介绍生物学研究的主要内容，还突出生物科学发展过程中取得的丰硕成果。在生物教学中，通过了解这些生物学知识，培养学生热爱生命科学的意识。如，在“生物与生物学”的开篇之际，了解转基因遗传工程、试管婴儿、人类基因组计划等生命科学的前沿知识。我国科学家通过将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因转入棉花植株，培育成抗棉铃虫的转基因抗虫棉。人类基因组计划完成了全部基因及其在染色体上的位置测定，破解了人类遗传和生老病死之谜。在教学中利用现代信息技术了解这些知识，不仅能激发学生的兴趣，开阔学生的视野，还能使学生感悟到生命科学的重要性，帮助他们树立热爱生命的科学意识。

二、实施科学探究，培养科学探究素养

科学探究是探索生命王国奥秘的重要途径。在生物教学中，通过主动参与、积极思考、动手实践的科学探究活动，可以培养学生的科学探究技能。

1.引导学生自主探究

课程改革的核心就是要改变学生的学习方式，也就是变被动学习为自主探究。在生物教学中，教师要引导学生积极主动地进行探究，提高学习效率。比如，在调查环境污染对生物影响时，教师可以引导学生自己动手尝试探究“酸雨对种子萌发的影响”，学生通过配置不同浓度的“酸雨”，跟踪记录种子萌发的过程，得出不同浓度的酸雨对种子萌发影响的结论。在这个探究过程中，学生积极主动参与探究活动，为今后继续探究学习奠定基础。

2.体验科学探究的过程

科学探究的过程包括：提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论。如，在学习环境对生物的影响时，让学生设计“探究光对鼠妇生活的影响”，通过课前寻找鼠妇，引导学生观察它的生活环境，发现问题，提出问题：光会影响鼠妇的生活吗？作出假设：“光对鼠妇生活是否有影响？”然后设计探究的方案，包括实验步骤和对照实验的设计，完成探究实验并得出结论。通过体验探究过程，认识实验中的对照组和实验组，尝试设计对照实验，建立科学的实验思想，促进探究技能的提高。

3.重视生物学实验

生物学是一门以实验为基础的自然学科，在动手完成实验的过程中，不仅能加强学生对生物学概念的理解，还能培养学生的观察能力，实验能力、数据分析处理能力、实验设计能力。学生通过设计实验方案、选配仪器、实施实验、分析结果、得出结论等探究过程，不仅感受到实验带来的快乐，而且科学探究能力得到了培养。

三、利用生物科学发现史，培养科学的思维方式

通过学习科学家的科学研究过程来培养学生科学的思维方法，从而提高学生的生物科学素养。例如，在学习巴斯德进行科学探究的过程时，先让学生阅读“探究过程”，然后提出如下问题：（1）为什么要把肉汤煮沸？引导学生思考回答，明白科学家这样处理的目的，认识到实验成败的关键因素。（2）巴斯德在设计实验步骤时，为什么要用两个烧瓶做实验？学生分析讨论理解设计对照实验在实验中的重要性，学会设计对照实验的方法。（3）为什么巴斯德在四年后打破鹅颈瓶后肉汤很快变质了？明白实验的严谨性。通过学习巴斯德的探究过程，掌握科学的探究方法，养成良好的思维习惯，发展终身学习的能力。

四、关注科学、技术、社会，培养科学的态度

当今社会，科学技术发展日新月异，生物科学、技术和社会关系密切。在教学中渗透科学、技术和社会相互关系的教育，及时关注和参与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策，培养学生对自然和社会的责任感。了解“科学家的故事”，了解“生命科学的发展历程”，了解“现代生物学新技术”等等。目的是让学生学习科学家刻苦钻研、坚持不懈、实事求是的科学态度，形成良好的科学品质，促进学生情感、态度和价值观的健康发展。例如，学习孟德尔豌豆杂交试验得出生物的遗传规律，感悟到平时只要细心观察、

认真思索、勇于实验，就有可能发现自然界的奥秘，使学生心灵产生极大的震撼，使学生受到科学方法和科学精神的熏陶，对培养学生的科学态度意义重大。

生物科学的不断发展更新，需要具备生物科学素养的人共同努力和不断探索。因此，在日常生物教学中，教师要充分利用生物课堂教学，促进学生生物科学素养的形成、发展和提高。

参考文献：