发布时间:2023-10-09 15:04:54
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇生命科学领域的研究,期待它们能激发您的灵感。
因为人类或人最关心的是未来
生命科学作为生物学的分支学科意在通过分子遗传学研究生命的活动规律、本质、发育规律以及生物与生物、生物与环境之间的相互关系,其最终目的为治疗遗传疾病、提高农作物产量、保护环境以及改善人类生活。在地球人正努力使信息走向尽量对称的互联网时代,生命科学这一学科从以往的边缘逐渐走入人们的视野中心。
这种关注绝非偶然,事实上,它所研究的问题击中了人类从古至今最为关心的一个问题――如何延缓人类的衰老,如何抵御毁灭性的疾病的侵袭。可以说,生命科学从未离我们远去,只不过随着互联网信息的传播,今日它再一次显得已离我们前所未有的接近。
早在2013年,中科院关于年世界科技成果的评选中,十项就有四项都与生命科学有关,并且这一比例正在逐年增长。通过互联网,如今的生命科学研究者正在努力试图建立一种框架或系统,使更多领域的热心人士参与到生命科学的领域中。
每一次重大成果的出现,无不是为了让人类更好地在这个世界生活下去而出现的。上个世纪五十年代,DNA双螺旋结构模型建立,不仅使分子生物学成功建立成为生命科学领域的一个分支学科,而或是打开了“生命之谜”的大门。六十年代,人工合成牛胰岛素成功,向人工合成生命迈出了重要一步,为后来解决骨质增生、精神畸变、动脉粥样硬化等奠定了基础。七十年代,限制性内切酶、DNA分子杂交技术以及基因重组技术相继出现,为如今的现代生物技术的兴起创造了重要条件。八十年代,PCR技术发明,这种技术为后来诊断感染性疾病、癌症、遗传病等提供了解决方案,使人们远离疾病又多了一种可能。九十年代,克隆技术飞速发展,尤其是1997年克隆羊“多莉”的诞生,成为当年科技界的最热门话题,克隆技术的突破给器官移植的普及,癌症、糖尿病、恶性纤维化、修复脊髓神经组织等带来了新希望。
尽管目前生命科学的研究成果最重要也最广泛的指向在于医学,但也同样正越来越地被用于工业、农业、化学、环境保护等各个领域,剑走偏锋。生命科学每一项重要研究成果的出现都意味着某一种或多种疾病治愈的可能性多了一分,也同样意味着其它,因为人类或人最关心的是未来。
因为人最关心的是治愈我们的地球,谷歌就是其中之一
几乎所有的科学家都曾说,“未来十年生命科学行业会大热”。
2005年跨越十五个年头的“人类基因组计划”宣告结束,这项计划自1985年首次提出设想以来,作为生命科学领域可以说最为重要的一项工程之一,为该领域的突破做出了巨大贡献。从其目的上来说,“认识自身,了解生命起源”,不管从哪一个出发点来说,都切中目前及未来人类最为关心的本质问题。
在去年,著名的“小保方晴子学术造假”事件则引起人们除却基因之外对生命科学领域又一分支的关注,干细胞。如若小保方晴子的“STAP干细胞”为真,那将大大减少制备多能干细胞的成本,使大规模的开展器官再生、修复以及疾病治疗方面的临床试验成为可能。作用力等于反作用力,这也或是为何她在被证明为伪之后声名一落千丈且遭受诸多业内人士讨伐的要因。
关注这一领域的不仅仅只是生命科学领域的研究者们。作为一项全人类的事业与使命,近年来随着学术的不断开放,同商业结合的加强,有着越来越多的圈外人士相继投入到该领域的研究之中。谷歌就是其中之一。
今年1月底,谷歌旗下的Google X部门便放出消息,称将同美国一家制药公司结盟,共同研发对抗多样硬化症的药物。这对无数患有此病症的患者来说,无疑为他们的治愈又带来了一丝希望。此次合作,Google X旨在研究多样硬化症在不同病人身上的表现差异,以开发应对药物。而最近,谷歌显然在生命科学领域涉足更深,有消息称,Google X将开发一套早期癌症探测系统,据实验室科研人员介绍,他们希望通过获取光在经过不同皮肤是的反应数据,打造一款早期癌症检测器。虽然尚处于初级阶段,但我们有理由相信在不远的将来,我们将能够体验到不同于传统仅在饮食、生活习惯上的癌症预防。
其实早在去年年底,便有关于谷歌对疾病进行早期预防的消息流出。据有关报道称,谷歌正在开发一种新技术,将能够监测疾病的纳米颗粒与腕带是传感器结合,通过纳米颗粒进入人体血液之后探测出人体生化指标的轻微变化,作为对疾病的早期预警系统。这将为癌症的预防提供重要数据及指标。
作为一家将人类关怀作为己任的公司来说,谷歌做的显然已超出了他的职责范围。我们可以看到,自去年以来,谷歌在生命科学领域做出了许多新尝试,包括研究为糖尿病患者提供血糖监测的隐形眼镜,收购制造帕金森症防抖勺的Lift Labs以及对研发抗衰老产品的calico公司和提供个人基因监测试剂盒的23andMe公司入股,这些都可以看做是谷歌对生命科学领域投入的关注与支持。
这也是如今生命科学研究的一大方向,即越来越多的相关研究与开发传统实验室走向同大公司的合作,这在一方面能够提高世人对这一领域的关注与热情,另一方面,也为研究提供了更好的环境以及更多的资金投入,同时使艳绝产生的新成果能够更有效率的转为商用,为生命科学更好的落地找到了基础。
纵观近几年的合作趋势我们可以发现,越是在其他领域有着技术优势的大公司,对生命科学领域的合作便表现得越是热情,这固然是其公司本身的实力与眼光所决定的,更反映出生命科学这一并不新鲜的领域在未来的市场无限广阔。不仅是考虑到市场,因为人最关心的是治愈我们的地球。
因为人们不仅关心未来,更关心的是如何改变世界,如何创造未来,微软就是其中之一
施一公在一次演讲中说,“生命科学将从科学与艺术、制药、干细胞三个方面改造世界”,从如今的趋势上来看或确为如此。
目前,处于生命科学领域前沿的科技有,基于基因疗法的各类病症预警,通过干细胞进行器官再生移植的研究,各类生物、免疫、抗体、蛋白疫苗的开发,总体上在医疗与健康方面的成果是突出的。但是在未来,它也将在其他方面改变我们的世界。
生命科学的逐渐崛起也引发了一个全新的经济领域诞生,即生物经济,在这种经济模式下, 高效、快速而又环保、绿色的经济增长模式得到了彻底的实施,面对“21世纪是生命科学的世纪”这样的乐观前景,生物经济必将在未来成为一种主导经济,从对实验室中的理念进行投资,到开展行业内并购,仅生物制药行业便累积了巨额财富,这些财富,在未来将成为撬动世界进程的一股不可忽视的力量。
再如农业方面,早年袁隆平的“杂交水稻”可谓是中国近几年来生命科学领域的一大进步,成功地解决了中国众多人口的吃饭问题。关于去年有关“转基因”即“非转基因”的争论,也将随着相关领域的研究深入,最终找到合理的解释。也许在未来,借助生命科学技术的进步,我们的生活将不再担忧奶粉中是否添加过三聚氰胺,购买的肉类是否经过非正常处理,鸭蛋中是否添加过苏丹红等染色剂,不再怀疑自己的餐桌、饭店、超市,因为有了生命科学的力量,我们对食品安全的恐惧将烟消云散。
当然,从目前的现状上来看,生命科学领域研究有两大趋势:一是研究领域不断升入,体系越来越庞大,研究周期变长,这使得分工更加细致,研究者之间配合增加,这也就很好的说明了为何如今的生命科学研究有越来越的多跨界与融合出现,周期的变长,必将伴随着投入资金的增多与商业转化的迫切,同大公司合作,则必将大大缩短这其中耗费的精力;二是其研究对象及问题同经济社会之间的关联越来越紧密,更多的从原先关注的医疗健康领域延伸到农业生产、居住环境等方面。譬如在环境保护方面,解决环境污染问题主要有三种渠道,物理法、化学法、生物法,其中生物法醉着近几年生物技术的进步,正成为污水处理、大气净化、环境检测等方面的首选方法,对有可降解能力的特殊细菌的培养及利用基因技术对他们的改造,使处理污染的成本及不良影响降到了最低,在未来,生物治污法必将得到普及,通过生命科学使世界变得更为美好正逐渐成为现实。
关键字:生命科学;生物现状
我国是一个生物资源大国,有着丰富的动植物和微生物资源和广阔的市场需求,同时我国还是一个人口大国,这就为生物技术产业的发展提供了必须的条件。以医药行业为例,最近一些年,恶性肿瘤、心脑血管疾病等高发病都严重威胁着我们正常的生活水平,影响着老年人的生活质量,而这些病目前还没有有效的治疗手段。因此,在医学领域的基因治疗、肝细胞治疗和生物芯片等治疗技术就显得尤为重要。
经过我国多年的不懈努力,我们在生命科学和生物技术领域已经取得了一定的工作基础。从1965年我国在世界上首次人工合成牛胰岛素到参与国际人类基因组计划;从基因工程药物和疫苗的研制生产,在生物制药领域我们取得了颇为丰硕的成果。另外,生物技术的研发,对于农业生产和环境保护也具有相当的作用。比如水稻的杂交技术解决了世界关注的粮食难题。所以,总体来说,我国目前在生命科学和生物技术领域是有一定影响力的,而且多年的累积,也让我们有了冲击国际前沿的实力和技术。
一、我国在发展生命科学和生物技术的现状分析
我国生命科学起源于医药和农业的方面。在上个世纪50年代前后我国成立了生物化学、细胞生物学以及神经科学等研究机构。70年代的时候,我们已经具备了相对比较完整的现代生命科学和生物技术的科研体系。截止目前为止,我国已经形成了四足鼎立的局面,代表着生物技术和生命科学研究的四大基地已经形成规模:北京基地(着眼于农业和环境的研究),上海基地(人口和健康的研究),西南基地(生物多样性研究),武汉基地(水生生物和病毒学研究)。
现阶段我国优先发展的生命科学领域内容包括基因组和蛋白质组学,重大疾病相关基因的识别和克隆,分子生物学和生物花絮额,细胞学和发育生物学等等。在国际上,我国的科学家也承担了1%的人类基因组的测序,而且我国在发展中国家唯一一个加入人类基因组测序的国家,这也从侧面反映出我国在生命科学领域的实力。科学家克隆了功能新基因的全长cDNA有800多条,已经申请了一批国内外专利。
近年来,我国在生命科学领域的生物化学和神经生物学等方面取得了比较突出的科研成果。受生物科学发展的带动,生物技术也取得了长远的进步,比如,在医药生物领域,我国的基因工程药物已经有近二十种上市的产品,有二十多中种药物已经进入一、二期临床使用,处于临床试验的也有近四十种。产品的市场占有率也显著提高。
目前在国际上销量最大的医药品种,前十位当中我们能够自主研发生产八种,这说明我国的生物科技药物已经具备了自主研发的能力。在农业方面,植物基因工程的研究和杂交水稻的研究以及农业微生物基因工程研究方面,也都取得了可喜的研究成果,在很大程度上推进了我国甚至是全世界农业技术的前进。
生命科学和生物技术发展在我国虽然取得了很大的成就,但是改变不了的一点是我国的基本国情。我国是一个拥有13亿人口的大国,所以,在人口和健康领域、农业生产发展领域都面临着巨大的挑战。一些危害人类健康的疾病都已经成为社会关注的重点。农业发展在效益和质量上和发达国家也还有一定的差距,所以,这些问题都反映了我国现代生物技术产业都还处于相对较早的阶段,都需要我们向更高层次发展。
二、生命科学和生物技术发展的相应对策
要提高生命科学和生物技术的发展,我们就必须树立把握机遇的意识,要认识到这两者将对我们今后的生活产生什么样的影响和作用。生命科学和生物技术的发展关系民生,关系国家根本利益,甚至有时候能左右一个国家在国际竞争中的主动权,所以,我们必须充分认识到我们自身的优势和不足,明确我们今后生命科学和生物技术发展的重点。
要切实加强基础性研究,将基因组学、蛋白质组学等学科及其相关的新理论、新方法的放到首要的位置来抓。其次,我们花大力气来研发更新农业技术平台,改造传统农业的生态格局,促进新兴产业的发展,实现多元化经营和生产。对于先进的科技成果,我们要积极推进其应用和转化,要通过培育一批生物技术企业来提高我们的国际竞争能力。
要尽一切可能,切实加强生物资源的保护和开发利用,健全法律和法规体系,推动生命科学和生物技术发展的具体措施。1,通过保护知识产权来实现专利战略,只有这样我们才能在产业发展和国际竞争中掌控主动权,2,加速生命科学和生物技术的产业化进程,改造传统产业,使其和国际接轨,最大限度地提高其效益。3,培养行业的龙头企业,使他们在市场开发和经营方面都能够顺风顺水。4,大力发展生命科学和生物技术的同时,还要建立和完善生物安全评价保障制度,将对其保障不是一纸空文。既要让生命科学和生物科技给经济发展和人们生活带来好处,同时也要在关注生物安全方面所引起的新问题。5,通过加强和国际发达国家质检的合作和交流,开拓我们在国际市场上的合作渠道和发展空间,以此实现和世界先进技术共同发展的目的,最终造福于民。
参考文献:
[1]李学勇. 把握生命科学和生物技术发展的战略机遇. 中国软科学,2003, 3: 124.
[2]陈竺. 世纪之交的生命科学与中国生命科学界. 生命科学, 1996,8: 123.
[3]许智宏. 关于21世纪的生命科学. 河南大学学报, 2001, 41: 127.
关键词:化学 生命科学 生物科学
中图分类号:O-31 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(c)-0164-02
众所周知,化学是自然科学的基础,它贯穿于人类活动与环境的相互作用之中,与能源、材料、环境和人类生活紧密相连。随着现代科学技术的发展,化学又渗透到与人类健康密切联系的生命科学领域,而成为21世纪最富有拓展力和生命力的科学领域之一[1]。因此,化学又被称为是生命科学的语言。
1 化学在传统学科中的地位
化学被称为“中心科学”,在“数理化天地生”六门传统科学中的占据重要地位。什么是“化学”呢?化学是自然科学的一种,是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律,创造新物质的科学。
化学不仅是重要的基础科学之一,也是一门以实验为基础的科学。化学作为基础学科在自身快速的发展的同时,也推动了其他学科和技术的发展。例如,核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平,建立了分子生物学;对地球、月球和其他星体的化学成分的分析,得出了元素存在的规律,发现了星际空间有简单化合物的存在,为天体演化和现代宇宙学提供了实验资源,还丰富了自然辩证法的内容。在新物质的创新性研究中,要想得到精确的物质结构必须进行精准的化学实验。在我国古代,道家为寻求长生不老药炼制“不老仙丹”,甚至希望能“点石成金”,这些听起来似乎有些不可思议,但从理论上来讲,他们却成了研究物质化学变化的先驱。前人所用的研究方法即是“实验”法,只是限于当时科学和技术的发展水平,对物质组成的了解和实验技术的掌握尚不足,导致这些开创性的研究工作成为后人的“笑谈”。随着科技和人类认知的发展,作为我国四大发明的“火药”被发明。据记载,“火药”是炼丹的副产品。此外,陶器和玻璃的发明与制作都是古人在长期的生产活动中,利用化学反应进行的实践活动。著名化学家拉瓦锡,早在200多年前就用定量试验的方法测定了空气成分。这些在客观上为化学学科的建立积累了研究基础。
2 生命科学的研究范畴及发展前景
2l世纪是信息与生命科学的时代。那么,何为生命科学呢?生命科学是研究生命现象及其规律的科学。虽然至今学界对于生命的概念仍未有清楚的认识,但基本上,生命具有与化学成分同一性的特征,具备严整有序的结构,能够自我新陈代谢并产生应激性和运动等特征[2]。
就生命科学的起源而言,它并不是近代才产生的。在人类出现文明的初期,生命与非生命的差异就被人类认识到,并开始对生物进行观察、描述,留下了大量的材料。17世纪以前,由于科学技术水平的限制以及神学对人们思想的禁锢,古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。到18世纪,伴随自然科学的发展,生物学的积累已经达到了一定程度,对生物进行分门别类的研究成为主要课题。19世纪,随着物理学和化学的发展,新技术被不断应用于生物研究,使生物学由描述性的学科发展成为实验性的学科。1838―1839年,德国植物学家施莱登和动物学家施旺分别通过对植物和动物细胞的研究,提出了细胞学说。这一学说的提出,使生命科学的研究由宏观水平深入到微观水平,对于揭示生命运动规律起到了不可估量的积极作用。1865年,遗传学的奠基人孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律,标志着遗传学的诞生。20世纪初,美国遗传学家摩尔根在基因概念的基础上,进一步提出了基因定位于染色的基因学说,生物学的发展出现了质的飞跃。
到20世纪后半叶,生命科学在分子生物学领域取得了前所未有的突破。具体表现在学科分支细化和深化,各近代学科间的交叉加强,从而产生了一系列的边缘学科。如研究基因及其表达的分子遗传学,研究生物大分子的结构与功能、生物体内化学变化的生物化学等等。20世纪70年代以后,生物工程、克隆技术、PCR技术构成了现代生物技术的核心。
3 化学对生命科学的贡献
3.1 化学学科分类及研究内容
按照学科分类,现代化学包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学与高分子化学等五门学科。
无机化学研究的是除碳氢化合物之外的一切物质;有机化学研究的是所有的碳化合物;物理化学是应用物理的原理、方法研究化学的现象以便用数学的语言定量地描述化学的有关信息;分析化学是定性确定各种物质的组成、结构以及定量表示物质组分的含量;高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的学科,包括各种聚合反应理论,新的聚合和改性方法、高分子基团反应等。
3.2 化学对生命科学的贡献
3.2.1 无机化学与对生命科学的贡献
早期化学领域的研究无不是以无机化学为基础的。如法国的拉瓦锡、英国的玻意尔和道尔顿、俄国的门捷列夫等,他们的研究都是以无机物质的变化、反应和性质为研究对象的。20世纪发展起来的各化学理论也是从研究无机物质的结构和价键开始的。无机化学在自身发展的同时,与其他学科的交叉与融合进一步加强。无机化学与生命科学交叉使人们不仅仅关注技术配合物与生物大分子相互作用及其模拟,而且从活性分子、活体细胞和组织等多个层次研究无机物质与生命体相互作用的分子机理,热力学和动力学平衡、代谢过程,同时,更加关注生物启发的无机智能材料在生物体自修复、生物信息响应和传导及生物免疫体系构筑中应用的研究[3]。
3.2.2有机化学对生命科学的贡献
有机化学学科是现代科学技术的重要基础学科,并已渗透到生命科学领域。有机化学在揭示物质结构的本质的同时,促进了生命科学等相关学科和边缘学科的发展,同时,生命科学又为有机化学的发展提供了丰富的研究内容。生物的多样性使有机化学的研究充满了活力,有机分子的生物功能也充分反映了两学科之间的同源和紧密联系。20世纪60年代,我国科学家在世界上首次合成了具有生物活性的蛋白质―― 牛胰岛素,随后80年代又合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸,这是在揭示生物体生命过程的化学本质上取得的重大成就。
20世纪后半期,复杂生命现象的研究进入分子水平。从DNA的双螺旋结构到人类基因组计划,有机化学的理论和方法在生命科学的发展中起了重要作用。美国著名生物化学家、诺贝尔生理学和医学奖获得者阿瑟・科恩伯格指出:“现今分子生物学的成就其实属于化学”,“生命实际上是一个化学过程”,“人类的形态和行为就如同它的起源,它与环境的相互作用和它的命运一样,都是由一系列各负其责的化学反应来决定的”。可见,有机化学在生命科学的发展过程中起着非常积极的作用。
3.2.3 生物化学对生命科学的贡献
19世纪以来,化学理论和技术介入到生物学领域,建立起“生物化学”这一新学科。生物化学是的主要任务是了解生物的化学组成和它们的化学活动。生物化学从早期对生物总体组成的研究,进展到对生物的各种组织和细胞成分的精确分析,使得生物学研究逐渐从宏观的描述水平深入到微观的分子水平,极大地促进了生物科学的发展。
生命科学基础研究中最活跃的前沿包括:生物化学和分子生物学、细胞生物学、发育生物学、神经生物学、免疫学、生态学。由这些前沿引伸出的核心问题的探索包括:生命的起源,物种和生态系统的进化,遗传发育及其在基因组和表观基因组层面的调控、蛋白质的分类、结构与功能、细胞信号转导行为与脑的认知等[4],这些核心问题都包含着急待解决的化学问题。生命科学和生物技术的研究与开发也成为了当今世界最为活跃的科技领域。
4 结语
生命活动的基础是生物体内物质分子运动,有学者认为可以“把生命理解成化学”。虽然,生命过程不能简单地还原为简单的化学过程,但研究生命过程的化学机理,从分子层次上来了解生命问题的本质,揭示生命运动的规律,将会对人类认识生命提供基础。作为本科学生,不仅要学习化学知识与技能,更重要的是通过学习过程训练科学方法和思维,培养科学精神和品德。
参考文献
[1] 杜琳珑,冯定坤,韦建前.生命科学与诺贝尔化学奖[J]. 黔南民族师范学院学报,2006(3):72-74.
[2] 谢放.中外文化发展历程[M].吉林:长春出版社,2013.
关键词:生命科学史. 教育价值
新课程高中生物教材生命科学史的教育蕴涵的教育价值是非常丰富的,对于实施新课改的目标具有独特的作用。细想起来,生命科学史至少包括以下几方面的作用,下面笔者就谈谈自己的粗浅的认识。
一、生命科学史是一部思想史话,处处闪烁着人类高尚精神的光芒。生命科学史,它揭示了人们思考和解决生命科学的思想历程,它或多或少地打上时代的思想,时代的烙印。例如,罗伯特.胡克是第一位用显微镜观察和描述细胞结构的学者,他不但将观察到的软木每个中空的“小室”称为细胞(cell),而且描述了植物活细胞中的物质。罗伯特.胡克在生物学领域的研究成果具有传奇性,也给予科学家们一定的启发。在细胞概念的教学中以罗伯特.胡克的事迹导入教学过程,很容易激发学生的学习兴趣。列文.胡克是自学成才的典范,他充满活力的一生及其研究成果令人钦佩和赞叹,人们称道他的事迹之余,也在学习科学家的顽强拼搏、不断进取精神。施旺和施莱登是细胞学说的首创者,他们不仅初步阐明细胞的概念,而且开创了细胞学说的新纪元,促进了生命科学的发展进程。通过这些生命科学史的学习,学生一定会惊叹于人类高尚的精神,有助于学生认识科学理论的形成是科学发展的必然,又对科学发展进程产生深远而又有决定性的影响。微耳是19 世纪的一位才艺俱佳的学者,文艺界和社会活动的杰出人物,他创立了细胞病理学并提出"细胞来自于细胞"的观点,从而修正和完善了细胞学说。微耳和他的事迹有助于学生领悟科学家们的博学多才、严瑾求实和为科学而献身的精神。
二、生命科学史是一部探究史、科学过程史。每一个知识点的产生不,无不前人探索的艰辛。例如,对于对于光合作用的发现史就是一个典型的例证。古希腊的哲学家亚里士多德提出,土壤是构成植物体的原材料,1642年,范.海尔蒙特通过柳树称重实验了亚里士多德的观点,他认为:光合作用需要水。迄今为止科学家对光合作用的研究已经有了360多年的历史。初中新教材的教学在于形成光合作用的概念,以揭示柳树生长之谜为线索,通过实验引导学生探索光合作用的原料、产物和条件,实际上是重复了普利特斯利、英格豪斯、谢尼伯和萨克斯等科学家的研究的经典实验。高中阶段的教学在于阐明光合作用的氧化-还原过程,可分为光反应和暗反应两个阶段。因此将瓦伯格、卢宾、卡门、卡尔文、阿尔农、派克等科学家的研究史料整合到教学内容之中,不仅有助于理解光合作用这个知识点的来龙去脉,而且有助于从其中一些典型事件中可以学习到前人的探究方法,并且深受启迪,获益非浅。
三、生命科学史揭示了自然科学的实质。自然科学的实质可以归纳为以下特征:定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中不断完善和发展。
1、定量化是将生命科学同数学有机地结合在一起。孟德尔就是利用数学统计方法对实验数据进行统计,才发现基因分离规律和自由组合规律。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行方差的统计分析,才能将遗传引起的变异与环境中变异分开,精确的定量化使生命科学如鱼得水,如日中天。
2、观察、实验是生命科学基础。通过观察来研究事物,特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。19世纪70、80年代萨克斯领导的植物学派对生物学中的实验方法的应用起了特别重要的作用。19世纪80年代,鲁(1850-1924)将实验方法引入胚胎学领域。并扩展到生物学其他领域,最后扩展到进化论中。到了20世纪30 年代,大多数生物学领域,除了生物学中的系统分类学,都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。
3、生命科学史显示了知识产生的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里提出了染色体学说,即遗传因子可能在染色体上。但是,当时无证据证明。直到1910年,摩尔根通过一系列实验方法发现控制果蝇眼色的基因在位于性染色体上,才验证了萨顿和鲍维里的假说。
关键词:教学范式 医学院校 生命科学
中图分类号:G642.0
文献标识码:C
1 教学范式研究概况
“范式”概念由美国科学哲学家库恩于《科学革命的结构》一书中提出,指常规科学所赖以运作的理论基础和实践规范,体现了科学共同体对研究特定领域或学科内共同关注的问题或理论的本质所持的共同信念、看法或观点。此后,范式概念得到广泛流传,对社会科学产生很大影响。在教学领域,教育研究者也不断引入这一概念,旨在形成对本领域理论研究的共识。教学范式反映着教育研究者在教学领域所持的信念或观点等,具体表现在教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等多个方面。
本质上,教学范式的建立或转变是由知识观的发展变化所决定的,因为知识观是科学教学的认识论基础。由传统的客观主义知识观所决定的“知识授受式”教学范式,强调教学的作用是将关于客观世界的可靠知识正确无误地传递给学生,学生最终应从所传递的知识中获得相同的理解。然而,20世纪以来,人类社会的知识观念和知识状况发生了深刻变化,经历从传统客观主义知识观向当代建构主义知识观的重大转型。以建构主义为代表的诸多新生论,认为理解是在个人经验的基础上建构的,因而知识不是通过教师传授得到,而是学习者在与情景的交互作用过程中自行建构的。因此,这种知识观的转型必然要求科学教学范式的转变与重建。
西方教育家们基于一定的教学范式,通过反复的实验与研究,获得了有关课堂教学过程的多类系统理论和模式。在我国,范式概念也受到关注,教育研究者从多方面进行了教学范式研究,如研究性教学范式、课程范式的转型、教育技术的范式转换等等。然而目前,关于教学范式的研究大多较为笼统,甚少能见到反映某一类课程特点的教学范式研究,尤其是医学院校生命科学类课程教学范式的相关探讨与改革。
2 医学院校生命科学类课程教学现状
现代生命科学从蛋白质、核酸等生物分子水平探讨生命现象及其规律,涵盖多门分支学科,其科学原理与相关技术对于现代医药学的学习与研究具有不可忽视的作用,这也是广大医学院校开设基础生命科学类课程的目的所在。我们教研室负责全校各医药相关专业的生命科学类课程理论及实验教学,包括分子生物学、细胞生物学、医学遗传学、生物技术、基因工程等等。我们在长期教学实践中发现,随着近年来医学院校基础生命科学类课程门类的增加、课程内容与结构的不断变化,我校各医药专业的学生在学习基础生命科学类课程时,诸如重视程度不够、缺乏兴趣、学习基础薄弱、学习方法与手段单一、所学原理不能灵活运用等多种问题也逐渐显现。这显然与当前沿用的传统“授受式”教学范式有关。因此,有必要对医学院校生命科学类课程的教学范式进行现状分析,发掘问题所在,依据这类课程的特点以及不同学生的专业特色,建设合适的教学范式,提高教学有效性,以更好适应现代社会对医药人才培养的要求。
3 医学院校生命科学类课程教学范式改革的实践
结合生命科学类课程的特点与教学实践中积累的经验,我们从以下方面进行了探索,以建立新型建构主义科学教学范式:
第一,从教学大纲、教学方法、评价体系以及课外学习平台和资源角度出发,对当前教学范式现状进行分析;第二,通过深入的文献研究及兄弟院校实地考察交流,对国内外教学范式进行比较研究;第三,基于调研结果,进行多方面教学改革:①依据不同专业对不同分支课程的具体需求,修改生命科学类课程的教学大纲;②改变教学理念,深入转变教学方法。要变知识传授为科学探究,注重学生的自主性与参与性,建立探究式课堂;③改变评价体系,变终结性为过程性;④进行网络教学平台建设,并运用现代信息手段,建立轻松自由的课外辅导和答疑制度。
以我校中西医结合七年制专业分子生物学课程为例:我们一是针对学生专业背景,修改了原来较为笼统的教学大纲,删减其中艰深的纯理论部分,以普及分子生物学基本知识、突出其在医药学领域中的应用为目的;二是课堂理论教学中不仅靠老师讲授,也以提问、学生试讲部分课程内容、结合自身专业背景自选主题分组做PPT并各组互相提问评分、写小论文等多种形式丰富课堂教学方法,提高学生的兴趣与参与感;三是采用多元化的成绩评价体系,除了保留期末考核外,也与多形式的课堂教学方法相对应,将课堂专注度与活跃度、试讲表现、PPT制作水平、小论文、实验积极度和动手能力等作为平时和期中考核纳入评价体系,多方位全面、公正地评价学生的综合成绩;四是做好网络教学平台建设,完成了分子生物学教学信息化项目,给学生提供更丰富多彩的课外资源;最后,我们还通过微信、QQ、E-mail等随时与学生保持联系,给予学生更多学习和生活上的关心和帮助。经过这些改革探索,我们发现学生学习分子生物学的兴趣和热情有了明显提高,课堂气氛更加活跃,教学效果显著优于以往,最后的综合成绩评定更能反映出学生的多方面能力,公允度和学生的认可度也有所进步。