发布时间:2023-10-10 17:14:34
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篇关于生命科学,期待它们能激发您的灵感。
分子生物学(Molecular Biology),是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学,主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系(中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。研究内容包括各种生命过程。比如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。1953年沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型是分子生物学诞生的标志。
克隆
克隆是英文“Clone”的音译,原意是指以幼苗或嫩枝插条,以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因的个体或种群。过程大致为:先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中,利用微电流刺激等使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎。当胚胎发育到一定程度后,再植入动物子宫中使动物怀孕,便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造,那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。
转基因技术
转基因技术的理论基A来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因,也可以是人工合成指定序列的DN段。DN段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。1974年,科恩将金黄色葡萄球菌质粒上的抗青霉素基因转到大肠杆菌体内,揭开了转基因技术应用的序幕。
人类基因组计划
这是一项跨国家跨学科的探索工程,人体2.5万个基因的30亿个碱基配对是研究的目标,美国、英国、法国、德国、日本和中国六国参与,最终目的是绘制出人类基因图谱。这项计划与曼哈顿计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。从1985年启动到2003年最终的序列图绘制完成,该计划的所有目标全部实现。中国科学家在1999年加入,承担了1%的测序任务,并于2001年8月26日完成中国卷。
DNA双螺旋结构
1952年,奥地利裔美国生物化学家查伽夫测定了DNA中4种碱基的含量,发现其中腺嘌呤与胸腺嘧啶的数量相等,鸟嘌呤与胞嘧啶的数量相等。这使科学家沃森和克里克立即想到4种碱基之间存在着两两对应的关系,形成了腺嘌呤与胸腺嘧啶配对、鸟嘌呤与胞嘧啶配对的概念。1953年2月,他们看到了富兰克林在1951年11月拍摄的一张十分漂亮的DNA晶体X射线衍射照片,这一下激发了他们的灵感。他们不仅确认了DNA一定是螺旋结构,而且分析得出了螺旋参数。他们采用了富兰克林和威尔金斯的判断,并加以补充:磷酸根在螺旋的外侧构成两条多核苷酸链的骨架,方向相反;碱基在螺旋内侧,两两对应。1953年2月28日,第一个DNA双螺旋结构的分子模型终于诞生了。 双螺旋模型的意义,不仅意味着探明了DNA分子的结构,更重要的是它还提示了DNA的复制机制:由于腺膘呤(A)总是与胸腺嘧啶(T)配对、鸟膘呤(G)总是与胞嘧啶(C)配对,这说明两条链的碱基顺序是彼此互补的,只要确定了其中一条链的碱基顺序,另一条链的碱基顺序也就确定了。因此,只需以其中的一条链为模版,即可合成复制出另一条链。
大事件BREAKING NEWS
生命科学在二十世纪获得了突飞猛进的成就,从双螺旋结构被发现,人类就开始逐步解开上帝的生命密码,让我们来看看这些关键的结点――
1953年4月,双螺旋结构被发现。年仅25岁的詹姆斯・沃森和37岁的弗朗西斯・克里克建立了DNA分子的双螺旋结构模型,使得生命科学进入了分子生物学的时代。这算得上生物学上的革命性事件。
1965年9月,我国第一次使用人工方法合成了具有生物活性的牛胰岛素。这对于我国生命科学的发展同样是个革命性事件,它突破了有机物分子和生物大分子的界限,使得人工合成生命有了可能。
1970年到1980年,分子生物学技术进入了迅速发展阶段。
1985年,美国科学家凯利・穆利斯发明了聚合酶链反应,就是DNA扩增法,意味着PCR技术诞生。这使得基因技术向前迈进了一大步。
关键词:上海中学;创新素养;生命科学
中图分类号:G630 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0280-03
上海中学是上海市教委直属的寄宿制示范学校。创始于1865年的“龙门书院”。原为“江南四大名中”之一,现为上海市“四大名校”之一。2008年,上海中学获上海市教委批准,率先在上海市开展“创新素养培育实验项目”,并设立40人规模(占同年级学生人数10%)的科技实验班,力图以“聚焦志趣”为核心,探索出一条创新人才早期培育的新路。根据学校的特点,科技班可供选择的专门课程有生命科学、物理、化学、计算机以及工程等五个方向。四年来,此方面的工作取得了有目共睹的实效。本文着重介绍在生命科学创新素养培养方面的一点体会。
一、课程设置
科技班学生,在4学期内必须基本完成高中三年的常规学业。在此基础之上,每周安排1~2个下午的时间,进行科技创新素养方面的教育。具体的课程设置,分为三个模块:基础课程、专门课程和探究课程。所谓基础课程,就是在中学常规课程学习的基础之上,进行数学、物理、化学的双语、双课本教学。即安排一定时间,用英语讲授相关的原版英文教材内容。丛实际效果来看,此举不仅有利于学生对重要科学概念的理解,还有利于他们潜移默化地提高科技方面的英文素养。两者相得益彰。所谓的专门课程,是供学生选择的学科方向。学生在学习一个主要学科方向的同时,还可根据自己的需要,去旁听别的学科方向的内容。这些专门课程,涉及生命科学、物理、化学、计算机以及工程等五个学科领域,由上海交大、复旦大学等高校和科研院所的专家、教授参与设计,并亲临讲授。从难度上看,相当于或略高于国外大学预科水平。本方面课程的目的,重在给学生以知识铺垫、方法指导、信息归纳、思维训练和志向引导。从某种意义上来说,此专门课程,是中学生创新素养培育的摇篮。所谓探究课程,即为课题研究。第2学期启动,第4学期结束,前后1年半的时间。一般根据学生自己的兴趣,提出初步的研究目的、意义、题目。然后在老师的启发和指导下,根据实验条件、实验所需要的时间等,作出必要的调整。尤其在可操作性方面,加以细致的考虑。在此基础之上,安排合适的导师,对课题进行的全过程予以指导。让学生在文献查阅、实验设计、开题报告撰写、实验操作、数据收集和处理以及论文或专利的撰写等诸方面得到锻炼和培养。有关此方面的工作体会,将由另文介绍。从近几年的具体情况来看,高一入学新生对进入科技班越来越感兴趣。这不仅是因为在科技班里多了一些实验能力培养的机会,更加重要的是,科技班的课程设置及相关领域专家教授的讲座,拓宽了学生的视野,为学生将来的人生历程提供了潜移默化的有益的基础。
二、兴趣引导
毋庸讳言,在上海现行的“3+1”高考模式(“3”为数学、语文、英语,为必考课程;“1”为物理,或化学,或生物学,三者选其一)中,生物学在中学教学中所处的地位,尚不能与数学、物理、化学等相提并论,也不如语文、英语等课程那样受到重视。但在所进行的4届科技班的同学中,选择生命科学作为专门方向的学生却是最多的。每届的40名学生中,都有12~13人,在所提供的5个方向中,选择了生命科学领域的课题作为自己的研究内容。究其原因,兴趣乃是主要的动因。在物理现象、化学现象和生命现象这地球上的3大自然现象中,生命现象是最为鲜活的,容易得到学生“天生的”关注。同时,由于教育的进步和信息的发达,学生对当今世界科技的了解,已经有了比较深刻的认知。从能源、环境、农业、医药等方面,生命科学即将显示出来的积极作用,已经初见端倪。在这样的背景下,及时引导和培养学生对于生命科学的兴趣,就显得十分重要。我们请工作在生命科学第一线的大学国家级教学名师和中科院院士等专家、学者,来系统介绍或专题讲解生命科学的发展前沿。内容涉及药物基因组学、现代生物技术对科学与社会的影响、遗传与疾病、微生物分子生态学进展、植物开花分子机理研究进展、纳米生物学、生物医学信号处理及识别、生物医学等。这些充满现实感和前瞻性的演讲,鼓励和巩固了学生对生命科学的自发性兴趣,并引导学生更好地认识生命科学的未来。在引导学生兴趣的过程中,中学本身生物学教师的作用,是根本性的基础。一方面,由于学生相关知识储备不足、各重要知识点之间缺乏贯通的能力,中学生物学教师要起到打基础、穿针引线、帮助学生建立知识框架的作用;另一方面,大学教师对中学生知识结构、心理特点、学习能力等缺乏充分了解,中学生物学教师在创新素养培育中,要起到辅导员和导师的双重作用。因此,在创新素养的培养中,中学教师要起到主体作用。
三、思维拓展
很多人都有这样的经验:学前儿童向大人提问题不厌其烦、小学生举手回答问题最为踊跃、初中生与高中生举手频率下降、本科生举手寥寥无几、研究生非点名不答。造成这种现象的原因,与其说是兴趣的下降,倒不如说是思维的逐次禁锢。在生命科学创新素养的培养实践中,我们发现,有的学生对生命科学的兴趣,其实只是局限在生命科学领域里面很小的一部分,甚至只是一个问题。这提示我们,在学生思维的拓展方面要下功夫。我们在教学当中有个例子:将禽流感病毒感染正常细胞的图片放给学生看,问他们,这属于什么科学技术领域?在经过一番讨论之后,大致能够归纳出:关于病毒本身的研究,属于生命科学领域;关于鸡鸭得了相关的病,属于农业领域;关于疾病传染到人体了,是医学的领域;人染了病需要药物来治疗,则是药学了。也许,这个例子不一定严密,但可以启发学生打破固有思维,尤其是“专业”思维的束缚,拓展他们的思想空间,初步引导他们建立学科交叉的概念。事实上,在中学阶段的创新实践中,学生选择生命科学方向的内容,并不意味着将来就攻读生命科学方面的学士、硕士、博士,乃至选择生命科学作为既定的人生目标。在2年的科技创新过程中,学生感悟到:数学、物理、化学、语文、英语、计算机科学等领域的知识和能力,在完成课题的过程中,俱不可缺。这对打基础阶段的高中生来说,应该是一个非常好的人生体验。目前,高考依然是高校选拔学生的主要依据。我国高校有600多个专业,中学生以及他们的家长要对这些专业详加了解,几乎是不可能的。市场的杠杆作用,人们无法撼动。但我们可以做些力所能及的工作,拓宽思维,培育和提高中学生的创新素养,使其具有更好的认知力和创新力。
一、创设情境,引出科学概念
情境创设最重要的任务是聚焦问题,是要让学生明确本节课的主要任务,或者是需要解决的主要问题,或者是需要构建哪些科学概念,以便学生集中精力思考问题,为下一个教学环节做好准备。在进行生命科学领域的教学时,教师应充分发挥情境教育的作用。在科学课堂教学中,我们要努力找准学生的原有知识的起点,根据学生掌握的知识,建立与新知识之间的联系,来创设情境,让学生把原有的知识、经验迁移到新问题中,使学生有机会在情境中能运用原有的知识来提出新问题并把问题解决,不仅使学生体会到知识之间存在着一种相互联系、不可分割的逻辑关系,都是有源可寻的,而不是孤立存在的,而且也有利于激发学生对新知识的主动探求。例如,教学《动物的卵》:一进课堂首先组织学生观看视频。“小动物是从哪里来的呢?”这个问题情境,不仅充分暴露了学生的前概念,激发了学生主动探究的欲望而且也引出了本节课的科学概念——动物的卵。这样的教学设计简洁而有内容可挖,自然而符合学生的认知需求。
二、有效观察,构建科学概念
前苏联教育家苏霍姆林斯基曾经说过:“观察是智慧的源泉,是知识理解和技艺掌握之母。”在“生命世界”教材内容的教学中,引导学生通过有序的观察、通过抓住特征的观察、通过有比较的观察、通过有思维的观察、通过有记录的观察,来构建生命世界领域中的科学概念。在此,仅以《动物的卵》一课的教学来谈谈笔者是如何引导学生进行有效地观察动物的卵,帮助学生建构科学概念的。
1.有序的观察。观察要有一定的顺序,这个顺序要根据所观察的对象来决定。一般是,先整体,后局部;先外形,后内部。教师可以指导学生先从整体来观察这些蛋的形状都是椭圆形的,它们都有壳,再从个体上来观察它们的颜色各不相同,大小也不同等。接着指导学生从外部到内部进行观察。蛋壳——蛋壳膜——气孔——气室——蛋白——蛋黄——胚进行有顺序地观察。
2.抓住特征的观察。观察时每种物体都具有各自的许多特征,因此观察时要随时指导学生抓住观察对象的主要特征。教师要引导学生抓住事物的各种特征来进行有效地观察。首先是观察鸡蛋的外部特征,用了肉眼和借助工具两种观察方法,重点引导观察气孔;解剖一个熟鸡蛋来观察鸡蛋的内部构造,重点观察气室;解剖一个生鸡蛋重点让学生观察胚,因为熟鸡蛋难以发现胚等等。
3.有比较的观察。对多种物体进行观察时一定要进行比较,更能突出它的特征。教师引导学生通过一组鸟类的卵进行有比较的观察,从它们的相同点进行观察,然后引导学生从它们的不同点进行观察,让学生充分感受到即使是同一类的动物,它们的卵也存在很大的差异,学生很容易就明白了动物多样性的特点。
4.有思维的观察。观察是一种具有思维活动的高级形式的知觉活动。只有感官的观察,没有思考,不可能获得规律性的认识。因此,教师一定要指导学生不仅用感官和工具去“观察”,更要用脑去“观察”,不要只停留在学生“看到什么”、“是什么”等而要多问几个“为什么”,使观察具有探索性。教师引导学生观察的同时再与自己已有的知识和生活经验联系起来,让学生大胆推测鸡蛋各个部分对胚胎发育有什么作用。
5.观察要有记录。没有记录的观察是苍白无力的。因此,在观察的同时要及时记录,并对观察到的现象和结果进行分析。教师指导学生认真观察的同时教会学生对观察到的现象和结果认真填写记录卡,然后引导学生一起分析探究记录卡,使学生在有限的观察时间内收获最多的科学概念。
三、媒体教学,拓展科学概念
生命科学是研究生命的发生、发展、衰亡全过程的一门科学。这里说的生命专指人的生命,其研究目的是科学地揭示出人的生命过程的自然规律,以便采取有效的、相应的措施保护和完善人的生命。
二、采取什么措施保护和完善人的生命呢?
在中国,我们的祖先很早就为此指明了方向,《周易》首先提出“避险保生”的概念,老子在《道德经》中首先推出“摄生”一词,继而庄子又进一步把保护和完善人的生命的措施定名为“养生”。简单说“养生”就是养护生命之意。
三、老子在《道德经》第50章第一句就说“出生入死”,两千多年来,众多学者纷杂解读,我认为赵本山说的最为简洁和精确,他说人一出生就是死亡的倒计时。这都明确了养生工作者的工作任务,即让其服务对象“入”和“倒计时”的时间愈长愈好,“入”和“倒计时”的路程愈远愈好。换句话说,就是让人们的生存期达到自然法则的极限。
四、生命路线图
人的生命是怎样运行的呢?人一出生就按着个体发育的方式进化演进的。这就有如牛顿看见的苹果,只能向一个方向行进,没有回头路。在这条路上,如果不出意外,即没有外部害命现象发生,也没有疾病出现,人是可以活到生命的极限的。但这种情况,现实中较少。一般说来,许多人在生命的旅途上,某一阶段或多或少会遇到危害生命的现象发生,如意外的灾祸和疾病的出现。在未出现这些情况之前,可称为保生阶段,即保护生命阶段。有了伤害和疾病就必须到医疗机构救治,这一阶段,可称为救生阶段,即救护生命的阶段。多数人治愈后,还要在人生的旅途上继续前行,这一阶段,可称为维生阶段,即维护生命阶段。保生、救生、维生合起来统称养生,即养护生命之意。上述观点,可称为“养生三段论”。
五、对药膳的解读,在这里,我不敢班门弄斧,但是“药食同源”的古训,会让我们相信“药食同功”。在五千年的中华辉煌史中,食治、食疗、食补、食养是一脉相承的。如果把这四个称谓中的最后一字拿出来,重新组合,即成为“治疗补养”一词,这大概就是药膳的功能吧。我不相信这是巧合,而是先人们给我们传递下来的古代“科研”信息。
“民以食为天”,更使我们激动不已,因为我们据此知道了药膳在“养生”的大家族中,是任何兄弟姐妹所代替不了的!我们看到在养生三段论中,药膳根据人的不同时期的不同需求,在每一段中都发挥着独特的作用。
六、药膳是中国养生学中一株骄人的奇葩。而中国养生学,又是生命科学的研究成果。
七、试论中国养生学的定义
中国养生学是在中国古代独特的哲学思想指导下,研究人类生命规律,探讨如何增进人体健康,对抗过早衰败,达到人的寿命的自然极限的一门科学。它的基本任务是:正确揭示人类生命规律、宇宙自然规律、自然界与人的关系,找出危害人类健康与生命的各种内外因素,为人类从事健康与长寿的活动提供正确的理论与方法。
八、我们说药膳属于养生学的范畴,而养生学属于文化的范畴,那么文化的定义又是什么呢?我想应该这样概括:文化是人类为了自身生存,所从事的一切活动精神升华的总和。
九、浅谈保健品的功能
关键词 :生命、美丽、学会欣赏、懂得生命责任
生命,每个人只有一次,而生命教育却是一个永恒的主题。我们要重视生命教育,珍爱生命价值,要让有限的生命闪烁出无限的火花,是时代赋予教育工作者的历史使命。
一、学科生命教育的渗透
语文教学中生命教育的渗透是由语文学科的性质所决定的。因为语文学科的教学内容中蕴含着丰富的生命教育内容,其本身就是一本无声而有色的“生命的教科书”。语文,因它的文字鲜活、生动而感人,因它的形象、生活化而育人。例如:《珍贵的教科书》这篇课文,记叙了战争年代延安小学的师生在艰难困苦的环境中坚持学习的故事。为了保护教科书,张指导员献出了宝贵的生命,体现了革命先辈为了下一代的成长,他们可以可以抛头颅、洒热血,甚至可以以生命为代价,来换取祖国下一代的未来。全文以“珍贵”为核心,突出表现张指导员英勇献身的精神。写缺书,暗示“珍贵”,写取书,点出“珍贵”,写护书,突出“珍贵”,写嘱咐,强调“珍贵”。教科书对于现在的学生来说,是再熟悉不过的东西,它原本与生命没有任何关系。因此,学生理解教科书的珍贵是教学重点,更是教学难点。教学中,让学生从联系重点词句来理解教科书的珍贵入手,找出最能突出教科书珍贵的句子,有感情地朗读,联系课文内容讨论、交流,说说自己的理解,再通过对“渴望”、“盼望”、“希望”的对比理解,来感悟教科书的珍贵。教师重点讲解张指导员取书、护书经过当中的重点句子,帮助学生理解张指导员在生命垂微时的嘱托,在生命的最后时刻,张指导员想的是什么?学生对教科书如此珍贵便应印而解。教师就是要结合教学内容,联系生活实际,在教育教学中对学生进行认识生命、珍惜生命、敬畏生命、欣赏生命教育,让学生在接受教育中体会生命的可贵与价值,在现实生活中感受生命的宝贵与美丽。
二、阅读教学中的解疑
语文教材里有许多文质兼美的文章,我们要引领学生细细品味,真情触摸这些人物的心灵,使学生的生命不断得到滋润。例如《地震中的父与子》中描写的是一位父亲冒着生命危险,抱着坚定信念,不顾劝阻,历尽艰辛,历经38小时的挖掘,终于在废墟中救出儿子和他的小伙伴们。漫长的38小时集中体现了父亲的坚忍不拔、决不放弃,再现了7岁孩子对生命的热爱,对求生的渴望,也让我们看到生命的风景线。课堂上,我主要是通过大量的读和带有针对性的问题, “7岁的孩子当生命遇到危险时怎么想的,怎么做的?”和“父亲38小时的挖掘说明什么?”等,让学生在阅读中思考,在回答问题中理解文章内容,体会文章表达的思想感情。再如《平分生命》这篇课文,生动地讲述了发生在一对相依为命的兄妹之间的感人故事。由于妹妹身患重病,需要输血。哥哥在认为输血后会失去生命的情况下,毅然决然地为妹妹献血。 而当得知输血并不会产生他所想象的可怕后果时,他又决定献一半血给妹妹,并与妹妹平分生命。课文高度赞扬了哥哥的无私、真诚,他甚至可以用自己鲜活的生命去换取人间最可贵的爱。教学中,为了加深对课文内容的理解,我注重从描写哥哥动作、神态、语言等语句的理解,帮助学生感受哥哥的无私、果敢、真诚。同时,结合提出的问题“哥哥最后的决定为什么会让所有的人震惊?”、你怎样理解“平分生命”的含义?“课文的主题意在告诉我们什么?”等问题,让学生从字里行间去感受生命的跳动,生命价值的升华,在于生命需要呵护,生命需要奉献。
三、精读教材体会文章内涵