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生命科學與生物科學范文1
[關鍵詞] 系統生物學；基因組學；蛋白質組學；計算生物學
[中圖分類號] R34 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-7210（2008）09（b）-020-03
近代生物學研究主要是以分子生物學和細胞生物學研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止，還原論的研究已經取得了大量的成就，在細胞甚至在分子層次對生物體都有了很具體的了解，但對生物體整體的行為卻很難給出系統、圓滿的解釋。生物科學還停留在實驗科學的階段，沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現其功能行為，這實際上是還停留在牛頓力學思想體系的簡單系統的研究階段。但是生物體系統具有紛繁的復雜性[1，2]。盡管對一個復雜的生物系統來說，研究基因和蛋白質是非常重要的，而且它將是我們系統生物學的基礎，但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統的全部信息。這種研究結果只限于解釋生物系統的微觀或局部現象，并不能解釋系統整體整合功能的來源，不能充分揭示一個生物系統的信息，且忽略了系統中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學研究的發展。在這種現狀下，20世紀末人類基因組計劃完成后，生物學領域的科學家都在考慮一個問題：未來生物學研究的方向在哪里？為此學術界也不乏辯論。得出的共識是：生物學的發展未來主要面對如下問題：(1)如何弄清楚單一生物反應網絡，包括反應分子之間的關系、反應方式等；(2)如何研究生物反應網絡之間的關系，包括量化生物學反應及生物反應網絡；(3)如何利用計算機信息及生物工程技術進行生物反應，生物反應網絡，乃至器官及生物體的重建。
早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系統理論(general systems theory)，他在文章中指出生物體是一個開放系統，對其組成及生物學功能的深入研究最終需要借助于計算機和工程學等其他分支學科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood創立的系統生物學(systems biology)則是在以還原論為主流的現代生物學中反其道而行之，把這種以整體為研究對象的概念重新提出。他給系統生物學賦予了這樣的定義，系統生物學(systems biology)是研究一個生物系統中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質等)的構成，以及在特定條件下這些組分間的相互關系的學科。換言之，以往的實驗生物學僅關心基因和蛋白質的個案，而系統生物學則要研究所有的基因、所有的蛋白質、組分間的所有相互關系。顯然，系統生物學是以整體性研究為特征的一種大科學，是生物學領域革命性的方法論。以胡德的觀點，基因、蛋白質以及環境之間不同層次的交互作用共同架構了整個系統的完整功能。因此，用系統的方法來理解一個生物系統應當成為并正在成為生物學研究方法的主流。利用系統的方法對其進行解析，綜合分析觀察實驗的數據來進行系統分析。具體通過建立一定的數學模型，并利用其對真實生物系統進行預測來驗證模型的有效性，從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘，這正是生物學研究方法的關鍵所在。
1 系統生物學的主要研究內容
系統生物學主要研究實體系統(如生物個體、器官、組織和細胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動態分析、各種信號轉導途徑的相互作用、基因調控網絡以及疾病機制等[4，5]。
系統生物學的首要任務是對系統狀態和結構進行描述，即致力于對系統的分析與模式識別，包括對系統的元素與系統所處環境的定義，以及對系統元素之間的相互作用關系和環境與系統之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應中反應成分之間的量的關系，空間位置，時間次序，反應成分之間的因果關系，特別是反饋調節和變量控制等有關整個反應體系的問題等。其次要對系統的演化進行動態分析，包括對系統的穩態特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統的基本演化機制，使系統具有目標性和可操作性，使之按照我們所期望的方向演化，也有助于我們重新構建或修復系統，為組織工程學的組織設計提供指導。另外，系統科學對生物系統狀態的描述是分層次的，對不同層次進行的描述可能是完全不同的；系統科學對系統演化機制的分析更強調整體與局部的關系，要分析子系統之間的作用如何形成系統整體的表現、功能，而且對系統整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯系。
系統生物學的研究包括兩方面的內容。首先是實驗數據的取得，這主要包括提供生物數據的各種組學技術平臺，其次是利用計算生物學建立生物模型。因此科學家把系統生物學分為“濕”的實驗部分（實驗室內的研究)和“干”的實驗部分（計算機模擬和理論分析)?！皾瘛?、“干”實驗的完美整合才是真正的系統生物學。
系統生物學的技術平臺主要為各種組學研究。這些高通量的組學實驗構成了系統生物學的技術平臺。提供建立模型所需的數據，并辨識出系統的結構。其中包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、相互作用組學和表型組學計算生物學通過建模和理論探索?？梢詾樯锵到y的闡明和定量預測提供強有力的基礎。計算生物學包括數據開采和模擬分析。數據開采是從各實驗平臺產生的大量數據和信息中抽取隱含其內的規律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說，并對擬進行的體內、體外生物學實驗進行預測，最終形成可用于各種生物學研究和預測的虛擬系統。計算生物學涉及一些新的數學原理和運算規則，需要物理和數學來研究生物學的最基本的原理，也需要計算科學、信息學、工程學等進行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。
2 系統生物學的研究思路及特點
系統生物學識別目標生物系統中的各種因素，然后構架一個系統模型，在其中賦予這個生物系統能動性。在此模型中研究細胞、組織、器官和生物體整體水平，研究結構和功能各異的各種分子及其相互作用，并通過計算生物學來定量描述和預測生物功能、表型和行為。系統生物學最大的特點即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先，把系統內不同性質的構成要素(DNA、mRNA、蛋白質、生物小分子等)整合在一起進行研究；其次，對于多細胞生物，系統生物學要實現從基因到細胞、到器官、到組織甚至是個體的各個層次的整合。第三，研究思路和方法的整合。經典的分子生物學研究是一種垂直型的研究，即采用多種手段研究個別的基因和蛋白質。而基因組學、蛋白質組學和其他各種“組學”則是水平型研究，即以單一的手段同時研究成千上萬個基因或蛋白質。而系統生物學的特點，則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來，成為一種“三維”的研究[6]。
3 系統生物學的研究方法
系統生物學最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統生物學的發展正是由于對生物系統的干擾手段不斷進步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下，即由外至里，主要指在系統內添加新的元素，觀察系統變化。例如，在系統中增加一個新的分子以阻斷某一反應通路。而從下到上，即由內到外，主要是改變系統內部結構的某些特征，從而改變整個系統，如利用基因敲除，改變在信號傳導通路中起重要作用的蛋白質的轉錄和翻譯水平[7]。
目前國際上系統生物學的研究方法根據所使用研究工具的不同可分為兩類：一類是實驗性方法，一類是數學建模方法。實驗性方法主要是通過進行控制性的反復實驗來理解系統[8，9]。首先明確要研究的系統以及所關注的系統現象或功能，鑒別系統中的所有主要元素，如DNA、mRNA、蛋白質等，并收集所有可用的實驗數據，建立一個描述性的初級模型(比如圖形的)，用以解釋系統是如何通過這些元素及其之間的相互作用實現自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下，干擾系統中的某個元素，由此得到這種干擾情況下系統各種層次水平的一些數據，同時收集系統狀態隨時變化的數據，整合這些數據并與初級模型進行比較，對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設來進行解釋，同時修正模型。再設計不同的干擾，重復上面的步驟，直到實驗數據與模型相一致為止。
數學建模[10，11]方法在根據系統內在機制對系統建立動力學模型，來定量描述系統各元素之間的相互作用，進而預測系統的動態演化結果。首先選定要研究的系統，確定描述系統狀態的主要變量，以及系統內部和外部環境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態變量之間的因果關系，以及變量之間的相互作用方式，建立狀態變量的動態演化模型。再利用數學工具對模型進行求解或者定性定量分析，充分挖掘數學模型所反映系統的動態演化性質，給出可能的演化結果，從而對系統行為進行預測。
4 當代系統生物學研究熱點
基因表達、基因轉換開關、信號轉導途徑，以及系統出現疾病的機制分析等四個方面是目前系統生物學研究的主要陣地。
基因組醫學(genomic medicine)是以人類基因組為基礎的生命科學和臨床醫學的革命。生命科學和臨床醫學結合，將人類基因組研究成果轉化應用到臨床實踐中，是后基因組時代最重要的研究方向之一。人類基因組計劃從完成和多種疾病相關的基因研究發現，迅速進入到蛋白質組學、染色體組和人類疾病基因的研究，通過單基因或復雜多基因疾病的相關基因研究和疾病易感因素分析，達到揭示基因與疾病的關系之目的；遺傳背景與環境因素綜合作用對疾病發生發展的影響；為疾病的診斷、預防和治療、預后和風險預測提供依據?；蚪M醫學將大大提高我們對健康和疾病狀態的分子基礎的認識，增強研制有效干預方法的能力。
后基因組(post-genome)的交叉學科研究是目前生命科學研究的前沿。交叉學科是一個新的研究領域，范圍非常廣闊，如基因組、蛋白質組、轉錄組等等，從而出現許多新的交叉學科。
細胞信號轉導(signal transduction)的研究是當前細胞生命活動研究的重要課題。細胞信號轉導蛋白質組學是功能蛋白質組學的重要組成部分。系統地研究多條信號轉導通路中蛋白質及蛋白質間相互關系及其作用規律，細胞信號轉導通路網絡化，其作用模式、通路、功能機制、調控多樣化，細胞信號轉導結構、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數疾病中起重要作用。對細胞信號轉導機制的了解，已成為創新藥物、防病治病的關鍵。細胞信號轉導不是一門單一學科，而是多種學科，如細胞學、生物化學、生物物理學和藥理學等多學科的交叉學科。
5 現階段系統生物學存在的問題
目前的系統生物學研究還只是初步使用動力學建模方法來定量描述系統的動態演化行為，這種方法對簡單巨系統是適用的，但是在運用到復雜適應性系統時就會表現出很多的局限性，有很多問題就不能解決。生物體系統的復雜程度超乎我們的想象，現階段不宜研究整個生物體系統，可以從研究“小系統”(生物體中具有一定功能、相對獨立的部分，將其看成一個“系統”)開始，當然如何正確地分析這個小系統本身也不是件易事。
5.1現有技術水平的限制
著眼于整體的系統生物學對技術、儀器的依賴性大大超過傳統的分子生物學。高通量、大規模的基因組及蛋白質組等的發展都是建立于新技術、新儀器出現基礎之上。就目前的技術水平來講，距系統生物學所要求達到的理想水平還相差很遠。由于技術發展的不均衡造成了系統中各個水平上的研究不均衡?；蚪M和基因表達方面的研究已經比較成熟，而在其他水平如蛋白質、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質在數量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調節分子，如何加強對低豐度蛋白的高通量研究，將是對蛋白質組應用前景的重要保障。同樣，如何研究系統內存在的非遺傳性分子即細胞中存在的成百上千的獨立的代謝底物及其他各種類型的大小分子，它們在基因表達、酶的構象形成等方面有著重要作用。建立適當的方法來系統檢測這些分子的變化是系統生物學能否發展的關鍵。
5.2分析水平的限制
系統的復雜性決定了全面分析的復雜性。人類基因組計劃的實施提供了龐大的信息資源，已讓人眼花繚亂，而對于較核苷酸復雜得多的蛋白質及代謝物等的分析將是更大的挑戰。如何系統而詳盡地為公共數據庫中的信息加上注解，對這些復雜數據進行儲存和分析將成為系統生物學發展的瓶頸。
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生命科學與生物科學范文2
一、生物學科高考命題的特點
高考生物學科命題充分體現考試大綱的要求,以考查學科主干知識為主,重視能力和素質考查。從歷年生物學高考的情況來看,高考命題以能力立意為主,試題的覆蓋面較廣,生物的新陳代謝、遺傳和變異兩章仍是考查的重點。
要求學生能應用學過的知識和專業術語,正確闡述基本的生物學現象、概念、方法和原理;理解、分析生物學中以圖表、圖解等表達的內容和意義,并能用圖表等多種表達形式準確地描述生物學現象和實驗結果;理解生物體的結構和功能、部分與整體及生物與環境的關系,并能運用所學的生物學知識解釋和解決生物個體、環境和社會生活中的某些生物學問題;理解所學實驗的實驗內容,包括實驗原理、方法和操作步驟,掌握相關的操作技能;了解生命科學發展中的重大熱點問題及其對科學和社會發展的影響和意義。
另外,生物科高考還適度體現“提高生物科學素養,面向全體學生,倡導探究性學習,注重與現實生活的聯系”的學科理念。
二、生物學科高考備考策略
1.夯實“三基”,重視基(下轉第237頁)(上接第236頁)礎是生物學高考備考的根本策略。“三基”是指基本概念、基礎知識和基本技能。只有基本概念清楚、基礎知識系統完整、基本技能扎實熟練,學生的各種能力才能形成和發展。
2.培養能力,突出能力訓練的策略是高考備考的制勝策略。培養和訓練學生的科學思維方式和思維習慣,生物學知識包括知識本身和發現知識的過程。知識發現過程有利于激發學生學習積極性、啟發學生創新思維,培養和訓練學生科學思維方式和思維習慣。
3.指導學生善于發現問題,培養和訓練學生發現問題的能力。緊密聯系實際,重視實驗分析和設計。目前高考非常重視實驗原理、實驗程序、實驗現象、實驗結論和實驗設計等的考查。
4.優化課堂,追求課堂高效率的策略。課堂優化與否,課堂效率的高低,直接關系高考備考的成敗。重視基礎的策略和培養能力,突出能力訓練策略都必須通過優化的課堂加以實施。
生命科學與生物科學范文3
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關鍵詞 化學觀 化學學科特色 生命活動 蛋白質 葡萄糖
1 教材分析和教學理念
蘇教版《有機化學基礎》專題五“生命活動的物質基礎”是由2個單元組成的，重點介紹了糖類、油脂、氨基酸、蛋白質等物質，與人類的生命活動密切相關。由于這部分內容與生物學科交叉，如果教師沒有作好處理，會讓學生感覺有重復之嫌，故如何在這個章節中突顯化學的研究手段、化學的思維方式、化學的關注焦點，從而體現化學學科的特色，揭示“化學觀”，就顯得格外重要。
在新課程背景下，專家和教師們都越來越關注“觀念教學”。“化學觀”是居于學科中心，具有超越課堂之外的持久價值和遷移價值的關鍵性概念、原理或方法?！坝^念教學”有利于培養學生深層理解力和學科素養，使現在的學生、未來的公民具備并長久地運用化學這一“科學工具”。專題五的教材內容充分體現了化學中的“元素觀”“分類觀”“變化觀”和“實驗研究觀”，是教師進行化學觀教育的有效知識載體和良好契機。
任何一個學科都有其獨特的視角和關注焦點。如何利用專題五的教學展現化學學科特色，以區別于其他學科呢？這就需要教師在教學中應用化學研究手段和思維方式，將“化學實驗”、“化學思維方法”和“化學語言”這3大特色融入到學生的學習和探究中。事實上，專題五是高中化學別能讓學生感受化學學科特色的部分。正是與生物學科存在內容上的交叉，才有機會讓學生認識到不同學科關注的焦點是不同的，從而學會對比整合，促成自身認知結構層次的提升。
學習化學有3個層次：宏觀現象、微觀結構和化學符號。專題五的教材內容安排了許多學生平時生活中熟悉的現象，學生可以通過閱讀教材認識到形形的宏觀現象，這是化學學習的第一層次。在這之后，教師應該引導學生思考如何由常見的生活現象轉入到背后微觀結構的變化，領悟“結構決定性質”的化學觀，再用特定的化學符號將這些過程進行表述，形成統一的化學專業語言，從而實現化學學習的3個層次。
基于上述觀點，筆者將“化學觀”教學融入到傳統的復習課堂中，讓“化學特色”成為復習課堂的方法主線，促成學生在復習課堂中實現學習化學的“3個層次”。
復習課的核心任務是讓學生建構知識網絡、提升知識的應用能力、掌握復習方法。筆者在教學設計時以生活現象為平臺，創設情境，以實驗為載體，挖掘理性思維，揭示微觀結構，以化學符號的表征為抓手，訓練化學語言能力，并以方法指導為重點，培養學習和解決問題的能力。整個教學過程，筆者從一瓶飲料出發，讓學生挖掘其中折射出的化學知識和化學思維，再深入到生命活動，讓學生體會到處處都存在化學語言和化學觀念，最后將觀察的視角拓寬到自然界乃至整個宇宙，發現化學原理依然滲透其中。在解決這些實際問題的過程中，提升學生的知識應用能力，掌握“分類法”、“結構決定性質”的學習方法，同時培養學生用化學的眼光去觀察生活、生命和整個自然界，感受“事物是普遍聯系”和“特性與共性是辯證統一”的哲學觀。于是，確定了課堂的教學框架：從化學視角看食品一從化學視角看生活一從化學視角看自然界，形成了本節課的教學流程。
2 教學流程
2.1 從化學視角看食品
首先由營養快線飲料的廣告（最營養的蛋白飲品+含維生素最豐富的果汁飲品=最營養的飲料、純正果汁與香濃牛奶的完美結合）和成分等圖片人手，激發學生的學習興趣，也引發了學生關于“飲料中究竟含有哪些營養成分”的疑問。接著，筆者展示一瓶營養快線，并將它緩緩倒入燒杯中。當看到飲料緩緩流出時，學生發出“哇塞”的叫聲。此時筆者提問：“你看到了什么？想到了什么？”學生說好稠，肯定很營養。筆者反問：“為什么稠就營養？”學生推測：應該富含蛋白質吧？筆者追問：“你的判斷依據是什么？”學生說：“感覺吧，雞蛋清就是黏稠的”。筆者贊許地微笑，繼而啟發學生：“你們能很好地結合生活經驗。那能否設計顯性的實驗證明自己的推斷呢？”學生開始議論，有的說用濃硝酸，有的說用雙縮脲試劑，還有的說可以用茚三酮試劑，甚至有說丁達爾效應的。筆者在肯定學生的答案之后，選擇了前面2種試劑進行演示驗證。在學生期待的目光下，飲料中的蛋白質得到了檢驗，學生也露出了滿意的笑容。筆者發問：“大家知道為什么蛋白質溶液是黏稠的嗎？”學生再次陷入了思考?！捌匠４蠹铱吹顾?，會出現這種現象嗎？”學生搖頭?！澳隳軓奈⒂^的結構解釋蛋白質和水傾倒出的不同現象嗎？”有學生說因為蛋白質是高分子，也有學生說蛋白質溶液是膠體，還有說是不是蛋白質分子有黏性的原因。此時，教師需要鼓勵學生的大膽想象?！暗鞍踪|不僅是大分子，而且還是長條狀的分子。它在水中的粒子直徑在1～100 nm范圍內，故形成膠體。而許多膠體在加熱過程中，黏度會增強，形成膠狀物質。”學生恍然大悟。
“那么，組成蛋白質高分子的基本單元是什么？為什么它們能形成高分子？能否用電子式表示出這些基本單元的官能團？”此時學生迅速回憶氨基酸的特有結構?！盃I養快線的廠商標明飲料中含有一種氨基酸，叫做半胱氨酸。大家能寫出半胱氨酸形成二肽的方程式嗎？”學生根據提供的鍵線式練習氨基酸的脫水反應，進而體會到氨基酸縮聚成多肽的原理?！鞍被岷偷鞍踪|是非常重要的營養物質，是生命組成的物質基礎。所以市場上有氨基酸口服液、蛋白粉等物質。大家在平常的飲食中需要適當攝入這些物質”。
“飲料主要成分中還標明有糖類，其中含有葡萄糖。大家認為該如何證實產品的這一說法呢？”學生馬上想到用銀氨溶液或新制氫氧化銅溶液。筆者取用了前面加入雙縮脲試劑（檢驗蛋白質）的營養快線進行加熱，結果出現了磚紅色沉淀。由此，學生理解了生物中的雙縮脲和化學中的新制氫氧化銅溶液在成分上是基本相同的。之后，筆者要求學生書寫出現磚紅色沉淀的化學方程式，再根據葡萄糖的結構列舉它還可能進行的反應。在學生交流校對后，筆者投影工業中葡萄糖制備銀鏡、葡萄糖作電鍍的還原劑、葡萄糖成酯作食品添加劑、葡萄糖檢驗方法在醫院中的特殊作用等圖片讓學生感受葡萄糖在生活生產中的應用。
針對營養快線中的2種主要成分，筆者又設計了“如何分離營養快線中的糖類和蛋白質”的問題讓學生對2者性質進行區別。學生提出了鹽析、滲析、結晶和調節pH等方法。筆者再追問“根據這2種物質的性質，該如何保存飲料”的現實問題。學生提到了要避光避熱防止蛋白質變性、密封防止葡萄糖被氧化。筆者及時展示營養快線上“低溫、避光、密封”和“開蓋后需冷藏，清當天內飲完”等標簽讓學生感受化學知識的意義。至此，學生從化學的視角分析了營養快線的成分，認識到飲料中蘊含的化學知識。這樣，筆者再讓學生總結蛋白質、氨基酸和葡萄糖的性質也就水到渠成了。
教學意圖：利用熟悉的飲料所含成分的檢驗并表征過程中的變化，意在突出“微粒觀”、“變化觀”和“實驗研究”等化學觀的教育，體現“結構決定性質”，“宏觀與微觀聯系”的學習方法，并訓練化學語言，在關注“雙基”的同時，促進學生化學思維的培養。
2.2 從化學視角看生命活動
在這一環節，筆者由“為什么廣告商還不忘宣傳營養快線中的維生素、無機鹽和脂肪呢？”的問題引入。學生馬上聯系到這些物質在生命活動中的重要作用。于是，筆者進入到本專題的核心知識：（1）完成生命活動需要哪些物質？為什么稱它們是生命活動的物質基礎？（2）這些物質在生命活動中都發生了哪些化學反應？筆者讓學生閱讀教材并回答上述問題，解釋營養快線中添加這些成分的原因。這時候學生閱讀教材的心理就發生了變化，因為此時學生需要主動尋求知識解決他們遇到的實際問題。在結合油脂可以水解生成營養物質、可以水解制備肥皂，并且許多食品中都含有氫化油、單甘酯、雙甘酯等添加劑后，學生認識到油脂不僅是重要的營養物質，還起著改善食品味道的重要作用。隨即，筆者要求學生書寫油脂的通式和水解反應式以加深對油脂應用的理解。通過這2個環節的學習，學生認識到每種營養物質在人體中都有特定作用，無論哪種營養成分不均衡都會引起生理疾病，于是學生學會用化學的眼光看待生命活動，感悟到化學能讓我們的生活更美好。
為了讓學生科學看待食品和生命活動，筆者在此還設計了2個實際問題：（1）如今，人們呼吁健康飲食，提倡低熱量的食品，于是大面積地出現了“零脂肪”的飲料或其他食品，大家認為這些廣告可信嗎？為什么？（2）娃哈哈公司“用營養快線代替早餐”的廣告以說明飲料的營養價值。請大家展開討論“營養快線能否代替早餐”？
教學意圖：通過2個核心問題引導學生整理歸納本章節主要知識內容，自主建構知識網絡，促進融會貫通，再呈現生活中的2個實際問題，讓學生學會運用化學知識，培養理論聯系實際的能力。
2.3 從化學視角看自然
在完成上述2個環節后，筆者讓學生思考：學了專題五，你認為該專題與前面專題有哪些聯系？你在學習本專題時都應用了哪些已學知識？學生提到了“分類”、“結構決定性質”的思想方法。筆者一進行小結強化，并提出問題：在本專題中還涉及到了立體異構的知識，葡萄糖是D型，氨基酸是L型。我們的宇宙是否就存在這樣的對稱性呢？于是讓學生閱讀相關資料，提出宇宙中是否存在“有智慧的右旋氨基酸生命”的質疑，也引出了科學家們的困惑：宇宙中是否存在著一種奇特的普適性的對稱規律？課堂最后鼓勵學生今后繼續運用科學知識的武器去探索自然之謎。
教學意圖：透過化學視角看自然才能讓學生感知化學無所不在，領悟化學的學科魅力。那么，如何才能解決自然界中許許多多的化學問題呢？掌握化學方法才是根本。這就需要學生學會學習，這也是復習課中非常重要的一項教學任務，正是本節課設置這一環節的目的所在。
3 教學反思
生命科學與生物科學范文4
一、通過介紹現代生物科技成果，培養生命科學意識
義務教育階段生物學課程不僅介紹生物學研究的主要內容，還突出生物科學發展過程中取得的豐碩成果。在生物教學中，通過了解這些生物學知識，培養學生熱愛生命科學的意識。如，在“生物與生物學”的開篇之際，了解轉基因遺傳工程、試管嬰兒、人類基因組計劃等生命科學的前沿知識。我國科學家通過將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因轉入棉花植株，培育成抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉。人類基因組計劃完成了全部基因及其在染色體上的位置測定，破解了人類遺傳和生老病死之謎。在教學中利用現代信息技術了解這些知識，不僅能激發學生的興趣，開闊學生的視野，還能使學生感悟到生命科學的重要性，幫助他們樹立熱愛生命的科學意識。
二、實施科學探究，培養科學探究素養
科學探究是探索生命王國奧秘的重要途徑。在生物教學中，通過主動參與、積極思考、動手實踐的科學探究活動，可以培養學生的科學探究技能。
1.引導學生自主探究
課程改革的核心就是要改變學生的學習方式，也就是變被動學習為自主探究。在生物教學中，教師要引導學生積極主動地進行探究，提高學習效率。比如，在調查環境污染對生物影響時，教師可以引導學生自己動手嘗試探究“酸雨對種子萌發的影響”，學生通過配置不同濃度的“酸雨”，跟蹤記錄種子萌發的過程，得出不同濃度的酸雨對種子萌發影響的結論。在這個探究過程中，學生積極主動參與探究活動，為今后繼續探究學習奠定基礎。
2.體驗科學探究的過程
科學探究的過程包括：提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論。如，在學習環境對生物的影響時，讓學生設計“探究光對鼠婦生活的影響”，通過課前尋找鼠婦，引導學生觀察它的生活環境，發現問題，提出問題：光會影響鼠婦的生活嗎？作出假設：“光對鼠婦生活是否有影響？”然后設計探究的方案，包括實驗步驟和對照實驗的設計，完成探究實驗并得出結論。通過體驗探究過程，認識實驗中的對照組和實驗組，嘗試設計對照實驗，建立科學的實驗思想，促進探究技能的提高。
3.重視生物學實驗
生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，在動手完成實驗的過程中，不僅能加強學生對生物學概念的理解，還能培養學生的觀察能力，實驗能力、數據分析處理能力、實驗設計能力。學生通過設計實驗方案、選配儀器、實施實驗、分析結果、得出結論等探究過程，不僅感受到實驗帶來的快樂，而且科學探究能力得到了培養。
三、利用生物科學發現史，培養科學的思維方式
通過學習科學家的科學研究過程來培養學生科學的思維方法，從而提高學生的生物科學素養。例如，在學習巴斯德進行科學探究的過程時，先讓學生閱讀“探究過程”，然后提出如下問題：（1）為什么要把肉湯煮沸？引導學生思考回答，明白科學家這樣處理的目的，認識到實驗成敗的關鍵因素。（2）巴斯德在設計實驗步驟時，為什么要用兩個燒瓶做實驗？學生分析討論理解設計對照實驗在實驗中的重要性，學會設計對照實驗的方法。（3）為什么巴斯德在四年后打破鵝頸瓶后肉湯很快變質了？明白實驗的嚴謹性。通過學習巴斯德的探究過程，掌握科學的探究方法，養成良好的思維習慣，發展終身學習的能力。
四、關注科學、技術、社會，培養科學的態度
當今社會，科學技術發展日新月異，生物科學、技術和社會關系密切。在教學中滲透科學、技術和社會相互關系的教育，及時關注和參與生物科學技術有關的社會問題的討論和決策，培養學生對自然和社會的責任感。了解“科學家的故事”，了解“生命科學的發展歷程”，了解“現代生物學新技術”等等。目的是讓學生學習科學家刻苦鉆研、堅持不懈、實事求是的科學態度，形成良好的科學品質，促進學生情感、態度和價值觀的健康發展。例如，學習孟德爾豌豆雜交試驗得出生物的遺傳規律，感悟到平時只要細心觀察、
認真思索、勇于實驗，就有可能發現自然界的奧秘，使學生心靈產生極大的震撼，使學生受到科學方法和科學精神的熏陶，對培養學生的科學態度意義重大。
生物科學的不斷發展更新，需要具備生物科學素養的人共同努力和不斷探索。因此，在日常生物教學中，教師要充分利用生物課堂教學，促進學生生物科學素養的形成、發展和提高。
參考文獻：
生命科學與生物科學范文5
關鍵詞：化學 生命科學 生物科學
中圖分類號：O-31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0164-02
眾所周知，化學是自然科學的基礎，它貫穿于人類活動與環境的相互作用之中，與能源、材料、環境和人類生活緊密相連。隨著現代科學技術的發展，化學又滲透到與人類健康密切聯系的生命科學領域，而成為21世紀最富有拓展力和生命力的科學領域之一[1]。因此，化學又被稱為是生命科學的語言。
1 化學在傳統學科中的地位
化學被稱為“中心科學”，在“數理化天地生”六門傳統科學中的占據重要地位。什么是“化學”呢？化學是自然科學的一種，是在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律，創造新物質的科學。
化學不僅是重要的基礎科學之一，也是一門以實驗為基礎的科學?；瘜W作為基礎學科在自身快速的發展的同時，也推動了其他學科和技術的發展。例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學;對地球、月球和其他星體的化學成分的分析，得出了元素存在的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，為天體演化和現代宇宙學提供了實驗資源，還豐富了自然辯證法的內容。在新物質的創新性研究中，要想得到精確的物質結構必須進行精準的化學實驗。在我國古代，道家為尋求長生不老藥煉制“不老仙丹”，甚至希望能“點石成金”，這些聽起來似乎有些不可思議，但從理論上來講，他們卻成了研究物質化學變化的先驅。前人所用的研究方法即是“實驗”法，只是限于當時科學和技術的發展水平，對物質組成的了解和實驗技術的掌握尚不足，導致這些開創性的研究工作成為后人的“笑談”。隨著科技和人類認知的發展，作為我國四大發明的“火藥”被發明。據記載，“火藥”是煉丹的副產品。此外，陶器和玻璃的發明與制作都是古人在長期的生產活動中，利用化學反應進行的實踐活動。著名化學家拉瓦錫，早在200多年前就用定量試驗的方法測定了空氣成分。這些在客觀上為化學學科的建立積累了研究基礎。
2 生命科學的研究范疇及發展前景
2l世紀是信息與生命科學的時代。那么，何為生命科學呢？生命科學是研究生命現象及其規律的科學。雖然至今學界對于生命的概念仍未有清楚的認識，但基本上，生命具有與化學成分同一性的特征，具備嚴整有序的結構，能夠自我新陳代謝并產生應激性和運動等特征[2]。
就生命科學的起源而言，它并不是近代才產生的。在人類出現文明的初期，生命與非生命的差異就被人類認識到，并開始對生物進行觀察、描述，留下了大量的材料。17世紀以前，由于科學技術水平的限制以及神學對人們思想的禁錮，古老的生物學始終停留在觀察和描述階段。到18世紀，伴隨自然科學的發展，生物學的積累已經達到了一定程度，對生物進行分門別類的研究成為主要課題。19世紀，隨著物理學和化學的發展，新技術被不斷應用于生物研究，使生物學由描述性的學科發展成為實驗性的學科。1838―1839年，德國植物學家施萊登和動物學家施旺分別通過對植物和動物細胞的研究，提出了細胞學說。這一學說的提出，使生命科學的研究由宏觀水平深入到微觀水平，對于揭示生命運動規律起到了不可估量的積極作用。1865年，遺傳學的奠基人孟德爾發現了生物性狀遺傳的兩個基本定律，標志著遺傳學的誕生。20世紀初，美國遺傳學家摩爾根在基因概念的基礎上，進一步提出了基因定位于染色的基因學說，生物學的發展出現了質的飛躍。
到20世紀后半葉，生命科學在分子生物學領域取得了前所未有的突破。具體表現在學科分支細化和深化，各近代學科間的交叉加強，從而產生了一系列的邊緣學科。如研究基因及其表達的分子遺傳學，研究生物大分子的結構與功能、生物體內化學變化的生物化學等等。20世紀70年代以后，生物工程、克隆技術、PCR技術構成了現代生物技術的核心。
3 化學對生命科學的貢獻
3.1 化學學科分類及研究內容
按照學科分類，現代化學包括無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學等五門學科。
無機化學研究的是除碳氫化合物之外的一切物質;有機化學研究的是所有的碳化合物;物理化學是應用物理的原理、方法研究化學的現象以便用數學的語言定量地描述化學的有關信息;分析化學是定性確定各種物質的組成、結構以及定量表示物質組分的含量;高分子化學是研究高分子化合物合成和反應的學科，包括各種聚合反應理論，新的聚合和改性方法、高分子基團反應等。
3.2 化學對生命科學的貢獻
3.2.1 無機化學與對生命科學的貢獻
早期化學領域的研究無不是以無機化學為基礎的。如法國的拉瓦錫、英國的玻意爾和道爾頓、俄國的門捷列夫等，他們的研究都是以無機物質的變化、反應和性質為研究對象的。20世紀發展起來的各化學理論也是從研究無機物質的結構和價鍵開始的。無機化學在自身發展的同時，與其他學科的交叉與融合進一步加強。無機化學與生命科學交叉使人們不僅僅關注技術配合物與生物大分子相互作用及其模擬，而且從活性分子、活體細胞和組織等多個層次研究無機物質與生命體相互作用的分子機理，熱力學和動力學平衡、代謝過程，同時，更加關注生物啟發的無機智能材料在生物體自修復、生物信息響應和傳導及生物免疫體系構筑中應用的研究[3]。
3.2.2有機化學對生命科學的貢獻
有機化學學科是現代科學技術的重要基礎學科，并已滲透到生命科學領域。有機化學在揭示物質結構的本質的同時，促進了生命科學等相關學科和邊緣學科的發展，同時，生命科學又為有機化學的發展提供了豐富的研究內容。生物的多樣性使有機化學的研究充滿了活力，有機分子的生物功能也充分反映了兩學科之間的同源和緊密聯系。20世紀60年代，我國科學家在世界上首次合成了具有生物活性的蛋白質―― 牛胰島素，隨后80年代又合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸，這是在揭示生物體生命過程的化學本質上取得的重大成就。
20世紀后半期，復雜生命現象的研究進入分子水平。從DNA的雙螺旋結構到人類基因組計劃，有機化學的理論和方法在生命科學的發展中起了重要作用。美國著名生物化學家、諾貝爾生理學和醫學獎獲得者阿瑟?科恩伯格指出：“現今分子生物學的成就其實屬于化學”，“生命實際上是一個化學過程”，“人類的形態和行為就如同它的起源，它與環境的相互作用和它的命運一樣，都是由一系列各負其責的化學反應來決定的”?？梢?，有機化學在生命科學的發展過程中起著非常積極的作用。
3.2.3 生物化學對生命科學的貢獻
19世紀以來，化學理論和技術介入到生物學領域，建立起“生物化學”這一新學科。生物化學是的主要任務是了解生物的化學組成和它們的化學活動。生物化學從早期對生物總體組成的研究，進展到對生物的各種組織和細胞成分的精確分析，使得生物學研究逐漸從宏觀的描述水平深入到微觀的分子水平，極大地促進了生物科學的發展。
生命科學基礎研究中最活躍的前沿包括：生物化學和分子生物學、細胞生物學、發育生物學、神經生物學、免疫學、生態學。由這些前沿引伸出的核心問題的探索包括：生命的起源，物種和生態系統的進化，遺傳發育及其在基因組和表觀基因組層面的調控、蛋白質的分類、結構與功能、細胞信號轉導行為與腦的認知等[4]，這些核心問題都包含著急待解決的化學問題。生命科學和生物技術的研究與開發也成為了當今世界最為活躍的科技領域。
4 結語
生命活動的基礎是生物體內物質分子運動，有學者認為可以“把生命理解成化學”。雖然，生命過程不能簡單地還原為簡單的化學過程，但研究生命過程的化學機理，從分子層次上來了解生命問題的本質，揭示生命運動的規律，將會對人類認識生命提供基礎。作為本科學生，不僅要學習化學知識與技能，更重要的是通過學習過程訓練科學方法和思維，培養科學精神和品德。
參考文獻
[1] 杜琳瓏，馮定坤，韋建前.生命科學與諾貝爾化學獎[J]. 黔南民族師范學院學報，2006（3）：72-74.
[2] 謝放.中外文化發展歷程[M].吉林：長春出版社，2013.
生命科學與生物科學范文6
1.信息蘊涵在試題中的文字中
2.信息蘊涵在圖解、表格中
圖表能將復雜問題簡單化,抽象問題直觀化,能調動學生多種感官參與學習活動,從而提高學習興趣,促進學生形象思維的發展,起到語言文字所不能起到的作用。
3.信息蘊涵在社會科技熱點中
考試大綱要求考生關注對科學、技術和社會發展有重大影響和意義的生物學新進展,但只是要求對“重大”進展予以“關注”。至于什么是重大進展,沒有明確界定,但至少應該幾乎是家喻戶曉的、全社會都能加以關注的內容,同時又是學生能夠接受的,又與中學教材內容有聯系的內容。
因此,“獲取信息的能力”具體表現為考生通過對題干的閱讀,迅速且準確地獲取與試題問題相關信息的能力。需要考生從試題給出的文字、圖表中捕獲與解決問題相關的有效信息,然后與所學知識相結合,從而解決相關問題。
歷年來的高考大綱(理綜生物)的能力要求第三部分都是“獲取信息的能力”,老教材要求:(1)會鑒別、選擇試題給出的相關生物學信息,并能運用這些信息,結合所學知識解決相關生物學問題。(2)關注對科學、技術和社會發展有重大影響和意義的生物學新進展。
新課程要求(1)能從課外材料中獲取相關的生物學信息,并能運用這些信息,結合所學知識解決相關生物學問題。(2)關注對科學、技術和社會發展有重大影響和意義的生物學新進展以及生物學發展史上的重要事件。
1.從傳播媒體中自主獲取生物學科的前沿知識
在實際教學中,可以引導學生通過課外各種媒體關注生命科學研究的最新動態的報道,來了解生命科學的新進展。如報刊、雜志以及互聯網、電視節目、廣播新聞、圖書館、新華書店等。
2.從生活實際中自主獲取生物學科的日常知識
生命學科知識具有很強的實用性,我們日常生活中處處都能接觸到,只是有的學生視而不見,沒有給予它們更多的關注。在教學中,我鼓勵同學關心生活、關心身邊小事,善于發現問題并予以重視,嘗試把生產生活實際與教材中生命科學知識相聯系,從中獲取相應信息。
3.從社會熱點中自主獲取生物科學的相應知識
生命學科不僅與生活實際有著廣泛聯系,還與許多社會事件、社會問題密切相關。在教學中,根據知識點,有機地與相關社會熱點、事件相聯系,拓展知識,使學生對某一熱點問題有較全面的認識,從而獲取生物科學的相應知識。
4.嘗試改編、整理或命制生物學情景習(考)題
生物學情景題是指以一些經典實驗或當前的社會熱點問題為背景命制而成的試題,要求學生運用所學知識分析、解釋甚至解決材料中的問題。
實踐成效:
1.增強了學生課外獲取信息的意識
許多學生從原來只看課外傳播媒體中的文體新聞、娛樂節目到現在有意識的關注生命科學的報道和資料,有的同學說:現在看報紙、雜志、上網、陪父母逛超市買東西,都要留意有關生命學科的相關知識,產品介紹、說明、成分。這說明學生已有意識開始關注獲取課外的信息。
2.增強了學生關注生活、關注健康、關注社會的責任感和情感,激發學習興趣
