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生命科学与生物科学范文1
[关键词] 系统生物学；基因组学；蛋白质组学；计算生物学
[中图分类号] R34 [文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2008）09（b）-020-03
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。
[参考文献]
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生命科学与生物科学范文2
一、生物学科高考命题的特点
高考生物学科命题充分体现考试大纲的要求,以考查学科主干知识为主,重视能力和素质考查。从历年生物学高考的情况来看,高考命题以能力立意为主,试题的覆盖面较广,生物的新陈代谢、遗传和变异两章仍是考查的重点。
要求学生能应用学过的知识和专业术语,正确阐述基本的生物学现象、概念、方法和原理;理解、分析生物学中以图表、图解等表达的内容和意义,并能用图表等多种表达形式准确地描述生物学现象和实验结果;理解生物体的结构和功能、部分与整体及生物与环境的关系,并能运用所学的生物学知识解释和解决生物个体、环境和社会生活中的某些生物学问题;理解所学实验的实验内容,包括实验原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能;了解生命科学发展中的重大热点问题及其对科学和社会发展的影响和意义。
另外,生物科高考还适度体现“提高生物科学素养,面向全体学生,倡导探究性学习,注重与现实生活的联系”的学科理念。
二、生物学科高考备考策略
1.夯实“三基”,重视基(下转第237页)(上接第236页)础是生物学高考备考的根本策略。“三基”是指基本概念、基础知识和基本技能。只有基本概念清楚、基础知识系统完整、基本技能扎实熟练,学生的各种能力才能形成和发展。
2.培养能力,突出能力训练的策略是高考备考的制胜策略。培养和训练学生的科学思维方式和思维习惯,生物学知识包括知识本身和发现知识的过程。知识发现过程有利于激发学生学习积极性、启发学生创新思维,培养和训练学生科学思维方式和思维习惯。
3.指导学生善于发现问题,培养和训练学生发现问题的能力。紧密联系实际,重视实验分析和设计。目前高考非常重视实验原理、实验程序、实验现象、实验结论和实验设计等的考查。
4.优化课堂,追求课堂高效率的策略。课堂优化与否,课堂效率的高低,直接关系高考备考的成败。重视基础的策略和培养能力,突出能力训练策略都必须通过优化的课堂加以实施。
生命科学与生物科学范文3
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关键词 化学观 化学学科特色 生命活动 蛋白质 葡萄糖
1 教材分析和教学理念
苏教版《有机化学基础》专题五“生命活动的物质基础”是由2个单元组成的，重点介绍了糖类、油脂、氨基酸、蛋白质等物质，与人类的生命活动密切相关。由于这部分内容与生物学科交叉，如果教师没有作好处理，会让学生感觉有重复之嫌，故如何在这个章节中突显化学的研究手段、化学的思维方式、化学的关注焦点，从而体现化学学科的特色，揭示“化学观”，就显得格外重要。
在新课程背景下，专家和教师们都越来越关注“观念教学”。“化学观”是居于学科中心，具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。“观念教学”有利于培养学生深层理解力和学科素养，使现在的学生、未来的公民具备并长久地运用化学这一“科学工具”。专题五的教材内容充分体现了化学中的“元素观”“分类观”“变化观”和“实验研究观”，是教师进行化学观教育的有效知识载体和良好契机。
任何一个学科都有其独特的视角和关注焦点。如何利用专题五的教学展现化学学科特色，以区别于其他学科呢？这就需要教师在教学中应用化学研究手段和思维方式，将“化学实验”、“化学思维方法”和“化学语言”这3大特色融入到学生的学习和探究中。事实上，专题五是高中化学别能让学生感受化学学科特色的部分。正是与生物学科存在内容上的交叉，才有机会让学生认识到不同学科关注的焦点是不同的，从而学会对比整合，促成自身认知结构层次的提升。
学习化学有3个层次：宏观现象、微观结构和化学符号。专题五的教材内容安排了许多学生平时生活中熟悉的现象，学生可以通过阅读教材认识到形形的宏观现象，这是化学学习的第一层次。在这之后，教师应该引导学生思考如何由常见的生活现象转入到背后微观结构的变化，领悟“结构决定性质”的化学观，再用特定的化学符号将这些过程进行表述，形成统一的化学专业语言，从而实现化学学习的3个层次。
基于上述观点，笔者将“化学观”教学融入到传统的复习课堂中，让“化学特色”成为复习课堂的方法主线，促成学生在复习课堂中实现学习化学的“3个层次”。
复习课的核心任务是让学生建构知识网络、提升知识的应用能力、掌握复习方法。笔者在教学设计时以生活现象为平台，创设情境，以实验为载体，挖掘理性思维，揭示微观结构，以化学符号的表征为抓手，训练化学语言能力，并以方法指导为重点，培养学习和解决问题的能力。整个教学过程，笔者从一瓶饮料出发，让学生挖掘其中折射出的化学知识和化学思维，再深入到生命活动，让学生体会到处处都存在化学语言和化学观念，最后将观察的视角拓宽到自然界乃至整个宇宙，发现化学原理依然渗透其中。在解决这些实际问题的过程中，提升学生的知识应用能力，掌握“分类法”、“结构决定性质”的学习方法，同时培养学生用化学的眼光去观察生活、生命和整个自然界，感受“事物是普遍联系”和“特性与共性是辩证统一”的哲学观。于是，确定了课堂的教学框架：从化学视角看食品一从化学视角看生活一从化学视角看自然界，形成了本节课的教学流程。
2 教学流程
2.1 从化学视角看食品
首先由营养快线饮料的广告（最营养的蛋白饮品+含维生素最丰富的果汁饮品=最营养的饮料、纯正果汁与香浓牛奶的完美结合）和成分等图片人手，激发学生的学习兴趣，也引发了学生关于“饮料中究竟含有哪些营养成分”的疑问。接着，笔者展示一瓶营养快线，并将它缓缓倒入烧杯中。当看到饮料缓缓流出时，学生发出“哇塞”的叫声。此时笔者提问：“你看到了什么？想到了什么？”学生说好稠，肯定很营养。笔者反问：“为什么稠就营养？”学生推测：应该富含蛋白质吧？笔者追问：“你的判断依据是什么？”学生说：“感觉吧，鸡蛋清就是黏稠的”。笔者赞许地微笑，继而启发学生：“你们能很好地结合生活经验。那能否设计显性的实验证明自己的推断呢？”学生开始议论，有的说用浓硝酸，有的说用双缩脲试剂，还有的说可以用茚三酮试剂，甚至有说丁达尔效应的。笔者在肯定学生的答案之后，选择了前面2种试剂进行演示验证。在学生期待的目光下，饮料中的蛋白质得到了检验，学生也露出了满意的笑容。笔者发问：“大家知道为什么蛋白质溶液是黏稠的吗？”学生再次陷入了思考。“平常大家看倒水，会出现这种现象吗？”学生摇头。“你能从微观的结构解释蛋白质和水倾倒出的不同现象吗？”有学生说因为蛋白质是高分子，也有学生说蛋白质溶液是胶体，还有说是不是蛋白质分子有黏性的原因。此时，教师需要鼓励学生的大胆想象。“蛋白质不仅是大分子，而且还是长条状的分子。它在水中的粒子直径在1～100 nm范围内，故形成胶体。而许多胶体在加热过程中，黏度会增强，形成胶状物质。”学生恍然大悟。
“那么，组成蛋白质高分子的基本单元是什么？为什么它们能形成高分子？能否用电子式表示出这些基本单元的官能团？”此时学生迅速回忆氨基酸的特有结构。“营养快线的厂商标明饮料中含有一种氨基酸，叫做半胱氨酸。大家能写出半胱氨酸形成二肽的方程式吗？”学生根据提供的键线式练习氨基酸的脱水反应，进而体会到氨基酸缩聚成多肽的原理。“氨基酸和蛋白质是非常重要的营养物质，是生命组成的物质基础。所以市场上有氨基酸口服液、蛋白粉等物质。大家在平常的饮食中需要适当摄入这些物质”。
“饮料主要成分中还标明有糖类，其中含有葡萄糖。大家认为该如何证实产品的这一说法呢？”学生马上想到用银氨溶液或新制氢氧化铜溶液。笔者取用了前面加入双缩脲试剂（检验蛋白质）的营养快线进行加热，结果出现了砖红色沉淀。由此，学生理解了生物中的双缩脲和化学中的新制氢氧化铜溶液在成分上是基本相同的。之后，笔者要求学生书写出现砖红色沉淀的化学方程式，再根据葡萄糖的结构列举它还可能进行的反应。在学生交流校对后，笔者投影工业中葡萄糖制备银镜、葡萄糖作电镀的还原剂、葡萄糖成酯作食品添加剂、葡萄糖检验方法在医院中的特殊作用等图片让学生感受葡萄糖在生活生产中的应用。
针对营养快线中的2种主要成分，笔者又设计了“如何分离营养快线中的糖类和蛋白质”的问题让学生对2者性质进行区别。学生提出了盐析、渗析、结晶和调节pH等方法。笔者再追问“根据这2种物质的性质，该如何保存饮料”的现实问题。学生提到了要避光避热防止蛋白质变性、密封防止葡萄糖被氧化。笔者及时展示营养快线上“低温、避光、密封”和“开盖后需冷藏，清当天内饮完”等标签让学生感受化学知识的意义。至此，学生从化学的视角分析了营养快线的成分，认识到饮料中蕴含的化学知识。这样，笔者再让学生总结蛋白质、氨基酸和葡萄糖的性质也就水到渠成了。
教学意图：利用熟悉的饮料所含成分的检验并表征过程中的变化，意在突出“微粒观”、“变化观”和“实验研究”等化学观的教育，体现“结构决定性质”，“宏观与微观联系”的学习方法，并训练化学语言，在关注“双基”的同时，促进学生化学思维的培养。
2.2 从化学视角看生命活动
在这一环节，笔者由“为什么广告商还不忘宣传营养快线中的维生素、无机盐和脂肪呢？”的问题引入。学生马上联系到这些物质在生命活动中的重要作用。于是，笔者进入到本专题的核心知识：（1）完成生命活动需要哪些物质？为什么称它们是生命活动的物质基础？（2）这些物质在生命活动中都发生了哪些化学反应？笔者让学生阅读教材并回答上述问题，解释营养快线中添加这些成分的原因。这时候学生阅读教材的心理就发生了变化，因为此时学生需要主动寻求知识解决他们遇到的实际问题。在结合油脂可以水解生成营养物质、可以水解制备肥皂，并且许多食品中都含有氢化油、单甘酯、双甘酯等添加剂后，学生认识到油脂不仅是重要的营养物质，还起着改善食品味道的重要作用。随即，笔者要求学生书写油脂的通式和水解反应式以加深对油脂应用的理解。通过这2个环节的学习，学生认识到每种营养物质在人体中都有特定作用，无论哪种营养成分不均衡都会引起生理疾病，于是学生学会用化学的眼光看待生命活动，感悟到化学能让我们的生活更美好。
为了让学生科学看待食品和生命活动，笔者在此还设计了2个实际问题：（1）如今，人们呼吁健康饮食，提倡低热量的食品，于是大面积地出现了“零脂肪”的饮料或其他食品，大家认为这些广告可信吗？为什么？（2）娃哈哈公司“用营养快线代替早餐”的广告以说明饮料的营养价值。请大家展开讨论“营养快线能否代替早餐”？
教学意图：通过2个核心问题引导学生整理归纳本章节主要知识内容，自主建构知识网络，促进融会贯通，再呈现生活中的2个实际问题，让学生学会运用化学知识，培养理论联系实际的能力。
2.3 从化学视角看自然
在完成上述2个环节后，笔者让学生思考：学了专题五，你认为该专题与前面专题有哪些联系？你在学习本专题时都应用了哪些已学知识？学生提到了“分类”、“结构决定性质”的思想方法。笔者一进行小结强化，并提出问题：在本专题中还涉及到了立体异构的知识，葡萄糖是D型，氨基酸是L型。我们的宇宙是否就存在这样的对称性呢？于是让学生阅读相关资料，提出宇宙中是否存在“有智慧的右旋氨基酸生命”的质疑，也引出了科学家们的困惑：宇宙中是否存在着一种奇特的普适性的对称规律？课堂最后鼓励学生今后继续运用科学知识的武器去探索自然之谜。
教学意图：透过化学视角看自然才能让学生感知化学无所不在，领悟化学的学科魅力。那么，如何才能解决自然界中许许多多的化学问题呢？掌握化学方法才是根本。这就需要学生学会学习，这也是复习课中非常重要的一项教学任务，正是本节课设置这一环节的目的所在。
3 教学反思
生命科学与生物科学范文4
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：
生命科学与生物科学范文5
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.
生命科学与生物科学范文6
1.信息蕴涵在试题中的文字中
2.信息蕴涵在图解、表格中
图表能将复杂问题简单化,抽象问题直观化,能调动学生多种感官参与学习活动,从而提高学习兴趣,促进学生形象思维的发展,起到语言文字所不能起到的作用。
3.信息蕴涵在社会科技热点中
考试大纲要求考生关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展,但只是要求对“重大”进展予以“关注”。至于什么是重大进展,没有明确界定,但至少应该几乎是家喻户晓的、全社会都能加以关注的内容,同时又是学生能够接受的,又与中学教材内容有联系的内容。
因此,“获取信息的能力”具体表现为考生通过对题干的阅读,迅速且准确地获取与试题问题相关信息的能力。需要考生从试题给出的文字、图表中捕获与解决问题相关的有效信息,然后与所学知识相结合,从而解决相关问题。
历年来的高考大纲(理综生物)的能力要求第三部分都是“获取信息的能力”,老教材要求:(1)会鉴别、选择试题给出的相关生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关生物学问题。(2)关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展。
新课程要求(1)能从课外材料中获取相关的生物学信息,并能运用这些信息,结合所学知识解决相关生物学问题。(2)关注对科学、技术和社会发展有重大影响和意义的生物学新进展以及生物学发展史上的重要事件。
1.从传播媒体中自主获取生物学科的前沿知识
在实际教学中,可以引导学生通过课外各种媒体关注生命科学研究的最新动态的报道,来了解生命科学的新进展。如报刊、杂志以及互联网、电视节目、广播新闻、图书馆、新华书店等。
2.从生活实际中自主获取生物学科的日常知识
生命学科知识具有很强的实用性,我们日常生活中处处都能接触到,只是有的学生视而不见,没有给予它们更多的关注。在教学中,我鼓励同学关心生活、关心身边小事,善于发现问题并予以重视,尝试把生产生活实际与教材中生命科学知识相联系,从中获取相应信息。
3.从社会热点中自主获取生物科学的相应知识
生命学科不仅与生活实际有着广泛联系,还与许多社会事件、社会问题密切相关。在教学中,根据知识点,有机地与相关社会热点、事件相联系,拓展知识,使学生对某一热点问题有较全面的认识,从而获取生物科学的相应知识。
4.尝试改编、整理或命制生物学情景习(考)题
生物学情景题是指以一些经典实验或当前的社会热点问题为背景命制而成的试题,要求学生运用所学知识分析、解释甚至解决材料中的问题。
实践成效:
1.增强了学生课外获取信息的意识
许多学生从原来只看课外传播媒体中的文体新闻、娱乐节目到现在有意识的关注生命科学的报道和资料,有的同学说:现在看报纸、杂志、上网、陪父母逛超市买东西,都要留意有关生命学科的相关知识,产品介绍、说明、成分。这说明学生已有意识开始关注获取课外的信息。
2.增强了学生关注生活、关注健康、关注社会的责任感和情感,激发学习兴趣
