發布時間:2023-10-10 17:14:34
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇關于生命科學,期待它們能激發您的靈感。
分子生物學(Molecular Biology),是從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學,主要研究領域包括蛋白質體系、蛋白質-核酸體系(中心是分子遺傳學)和蛋白質-脂質體系(即生物膜)。研究內容包括各種生命過程。比如光合作用、發育的分子機制、神經活動的機理、癌的發生等。1953年沃森、克里克提出DNA分子的雙螺旋結構模型是分子生物學誕生的標志。
克隆
克隆是英文“Clone”的音譯,原意是指以幼苗或嫩枝插條,以無性繁殖或營養繁殖的方式培育植物。克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖,以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因的個體或種群。過程大致為:先將含有遺傳物質的供體細胞的核移植到去除了細胞核的卵細胞中,利用微電流刺激等使兩者融合為一體,然后促使這一新細胞分裂繁殖發育成胚胎。當胚胎發育到一定程度后,再植入動物子宮中使動物懷孕,便可產下與提供細胞核者基因相同的動物。這一過程中如果對供體細胞進行基因改造,那么無性繁殖的動物后代基因就會發生相同的變化。
轉基因技術
轉基因技術的理論基A來源于進化論衍生來的分子生物學。基因片段的來源可以是提取特定生物體基因組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段被轉入特定生物中,與其本身的基因組進行重組,再從重組體中進行數代的人工選育,從而獲得具有穩定表現特定的遺傳性狀的個體。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀,培育出新品種。1974年,科恩將金黃色葡萄球菌質粒上的抗青霉素基因轉到大腸桿菌體內,揭開了轉基因技術應用的序幕。
人類基因組計劃
這是一項跨國家跨學科的探索工程,人體2.5萬個基因的30億個堿基配對是研究的目標,美國、英國、法國、德國、日本和中國六國參與,最終目的是繪制出人類基因圖譜。這項計劃與曼哈頓計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃。從1985年啟動到2003年最終的序列圖繪制完成,該計劃的所有目標全部實現。中國科學家在1999年加入,承擔了1%的測序任務,并于2001年8月26日完成中國卷。
DNA雙螺旋結構
1952年,奧地利裔美國生物化學家查伽夫測定了DNA中4種堿基的含量,發現其中腺嘌呤與胸腺嘧啶的數量相等,鳥嘌呤與胞嘧啶的數量相等。這使科學家沃森和克里克立即想到4種堿基之間存在著兩兩對應的關系,形成了腺嘌呤與胸腺嘧啶配對、鳥嘌呤與胞嘧啶配對的概念。1953年2月,他們看到了富蘭克林在1951年11月拍攝的一張十分漂亮的DNA晶體X射線衍射照片,這一下激發了他們的靈感。他們不僅確認了DNA一定是螺旋結構,而且分析得出了螺旋參數。他們采用了富蘭克林和威爾金斯的判斷,并加以補充:磷酸根在螺旋的外側構成兩條多核苷酸鏈的骨架,方向相反;堿基在螺旋內側,兩兩對應。1953年2月28日,第一個DNA雙螺旋結構的分子模型終于誕生了。 雙螺旋模型的意義,不僅意味著探明了DNA分子的結構,更重要的是它還提示了DNA的復制機制:由于腺膘呤(A)總是與胸腺嘧啶(T)配對、鳥膘呤(G)總是與胞嘧啶(C)配對,這說明兩條鏈的堿基順序是彼此互補的,只要確定了其中一條鏈的堿基順序,另一條鏈的堿基順序也就確定了。因此,只需以其中的一條鏈為模版,即可合成復制出另一條鏈。
大事件BREAKING NEWS
生命科學在二十世紀獲得了突飛猛進的成就,從雙螺旋結構被發現,人類就開始逐步解開上帝的生命密碼,讓我們來看看這些關鍵的結點――
1953年4月,雙螺旋結構被發現。年僅25歲的詹姆斯?沃森和37歲的弗朗西斯?克里克建立了DNA分子的雙螺旋結構模型,使得生命科學進入了分子生物學的時代。這算得上生物學上的革命性事件。
1965年9月,我國第一次使用人工方法合成了具有生物活性的牛胰島素。這對于我國生命科學的發展同樣是個革命性事件,它突破了有機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,分子生物學技術進入了迅速發展階段。
1985年,美國科學家凱利?穆利斯發明了聚合酶鏈反應,就是DNA擴增法,意味著PCR技術誕生。這使得基因技術向前邁進了一大步。
關鍵詞:上海中學;創新素養;生命科學
中圖分類號:G630 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)09-0280-03
上海中學是上海市教委直屬的寄宿制示范學校。創始于1865年的“龍門書院”。原為“江南四大名中”之一,現為上海市“四大名校”之一。2008年,上海中學獲上海市教委批準,率先在上海市開展“創新素養培育實驗項目”,并設立40人規模(占同年級學生人數10%)的科技實驗班,力圖以“聚焦志趣”為核心,探索出一條創新人才早期培育的新路。根據學校的特點,科技班可供選擇的專門課程有生命科學、物理、化學、計算機以及工程等五個方向。四年來,此方面的工作取得了有目共睹的實效。本文著重介紹在生命科學創新素養培養方面的一點體會。
一、課程設置
科技班學生,在4學期內必須基本完成高中三年的常規學業。在此基礎之上,每周安排1~2個下午的時間,進行科技創新素養方面的教育。具體的課程設置,分為三個模塊:基礎課程、專門課程和探究課程。所謂基礎課程,就是在中學常規課程學習的基礎之上,進行數學、物理、化學的雙語、雙課本教學。即安排一定時間,用英語講授相關的原版英文教材內容。叢實際效果來看,此舉不僅有利于學生對重要科學概念的理解,還有利于他們潛移默化地提高科技方面的英文素養。兩者相得益彰。所謂的專門課程,是供學生選擇的學科方向。學生在學習一個主要學科方向的同時,還可根據自己的需要,去旁聽別的學科方向的內容。這些專門課程,涉及生命科學、物理、化學、計算機以及工程等五個學科領域,由上海交大、復旦大學等高校和科研院所的專家、教授參與設計,并親臨講授。從難度上看,相當于或略高于國外大學預科水平。本方面課程的目的,重在給學生以知識鋪墊、方法指導、信息歸納、思維訓練和志向引導。從某種意義上來說,此專門課程,是中學生創新素養培育的搖籃。所謂探究課程,即為課題研究。第2學期啟動,第4學期結束,前后1年半的時間。一般根據學生自己的興趣,提出初步的研究目的、意義、題目。然后在老師的啟發和指導下,根據實驗條件、實驗所需要的時間等,作出必要的調整。尤其在可操作性方面,加以細致的考慮。在此基礎之上,安排合適的導師,對課題進行的全過程予以指導。讓學生在文獻查閱、實驗設計、開題報告撰寫、實驗操作、數據收集和處理以及論文或專利的撰寫等諸方面得到鍛煉和培養。有關此方面的工作體會,將由另文介紹。從近幾年的具體情況來看,高一入學新生對進入科技班越來越感興趣。這不僅是因為在科技班里多了一些實驗能力培養的機會,更加重要的是,科技班的課程設置及相關領域專家教授的講座,拓寬了學生的視野,為學生將來的人生歷程提供了潛移默化的有益的基礎。
二、興趣引導
毋庸諱言,在上海現行的“3+1”高考模式(“3”為數學、語文、英語,為必考課程;“1”為物理,或化學,或生物學,三者選其一)中,生物學在中學教學中所處的地位,尚不能與數學、物理、化學等相提并論,也不如語文、英語等課程那樣受到重視。但在所進行的4屆科技班的同學中,選擇生命科學作為專門方向的學生卻是最多的。每屆的40名學生中,都有12~13人,在所提供的5個方向中,選擇了生命科學領域的課題作為自己的研究內容。究其原因,興趣乃是主要的動因。在物理現象、化學現象和生命現象這地球上的3大自然現象中,生命現象是最為鮮活的,容易得到學生“天生的”關注。同時,由于教育的進步和信息的發達,學生對當今世界科技的了解,已經有了比較深刻的認知。從能源、環境、農業、醫藥等方面,生命科學即將顯示出來的積極作用,已經初見端倪。在這樣的背景下,及時引導和培養學生對于生命科學的興趣,就顯得十分重要。我們請工作在生命科學第一線的大學國家級教學名師和中科院院士等專家、學者,來系統介紹或專題講解生命科學的發展前沿。內容涉及藥物基因組學、現代生物技術對科學與社會的影響、遺傳與疾病、微生物分子生態學進展、植物開花分子機理研究進展、納米生物學、生物醫學信號處理及識別、生物醫學等。這些充滿現實感和前瞻性的演講,鼓勵和鞏固了學生對生命科學的自發性興趣,并引導學生更好地認識生命科學的未來。在引導學生興趣的過程中,中學本身生物學教師的作用,是根本性的基礎。一方面,由于學生相關知識儲備不足、各重要知識點之間缺乏貫通的能力,中學生物學教師要起到打基礎、穿針引線、幫助學生建立知識框架的作用;另一方面,大學教師對中學生知識結構、心理特點、學習能力等缺乏充分了解,中學生物學教師在創新素養培育中,要起到輔導員和導師的雙重作用。因此,在創新素養的培養中,中學教師要起到主體作用。
三、思維拓展
很多人都有這樣的經驗:學前兒童向大人提問題不厭其煩、小學生舉手回答問題最為踴躍、初中生與高中生舉手頻率下降、本科生舉手寥寥無幾、研究生非點名不答。造成這種現象的原因,與其說是興趣的下降,倒不如說是思維的逐次禁錮。在生命科學創新素養的培養實踐中,我們發現,有的學生對生命科學的興趣,其實只是局限在生命科學領域里面很小的一部分,甚至只是一個問題。這提示我們,在學生思維的拓展方面要下功夫。我們在教學當中有個例子:將禽流感病毒感染正常細胞的圖片放給學生看,問他們,這屬于什么科學技術領域?在經過一番討論之后,大致能夠歸納出:關于病毒本身的研究,屬于生命科學領域;關于雞鴨得了相關的病,屬于農業領域;關于疾病傳染到人體了,是醫學的領域;人染了病需要藥物來治療,則是藥學了。也許,這個例子不一定嚴密,但可以啟發學生打破固有思維,尤其是“專業”思維的束縛,拓展他們的思想空間,初步引導他們建立學科交叉的概念。事實上,在中學階段的創新實踐中,學生選擇生命科學方向的內容,并不意味著將來就攻讀生命科學方面的學士、碩士、博士,乃至選擇生命科學作為既定的人生目標。在2年的科技創新過程中,學生感悟到:數學、物理、化學、語文、英語、計算機科學等領域的知識和能力,在完成課題的過程中,俱不可缺。這對打基礎階段的高中生來說,應該是一個非常好的人生體驗。目前,高考依然是高校選拔學生的主要依據。我國高校有600多個專業,中學生以及他們的家長要對這些專業詳加了解,幾乎是不可能的。市場的杠桿作用,人們無法撼動。但我們可以做些力所能及的工作,拓寬思維,培育和提高中學生的創新素養,使其具有更好的認知力和創新力。
一、創設情境,引出科學概念
情境創設最重要的任務是聚焦問題,是要讓學生明確本節課的主要任務,或者是需要解決的主要問題,或者是需要構建哪些科學概念,以便學生集中精力思考問題,為下一個教學環節做好準備。在進行生命科學領域的教學時,教師應充分發揮情境教育的作用。在科學課堂教學中,我們要努力找準學生的原有知識的起點,根據學生掌握的知識,建立與新知識之間的聯系,來創設情境,讓學生把原有的知識、經驗遷移到新問題中,使學生有機會在情境中能運用原有的知識來提出新問題并把問題解決,不僅使學生體會到知識之間存在著一種相互聯系、不可分割的邏輯關系,都是有源可尋的,而不是孤立存在的,而且也有利于激發學生對新知識的主動探求。例如,教學《動物的卵》:一進課堂首先組織學生觀看視頻。“小動物是從哪里來的呢?”這個問題情境,不僅充分暴露了學生的前概念,激發了學生主動探究的欲望而且也引出了本節課的科學概念——動物的卵。這樣的教學設計簡潔而有內容可挖,自然而符合學生的認知需求。
二、有效觀察,構建科學概念
前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基曾經說過:“觀察是智慧的源泉,是知識理解和技藝掌握之母。”在“生命世界”教材內容的教學中,引導學生通過有序的觀察、通過抓住特征的觀察、通過有比較的觀察、通過有思維的觀察、通過有記錄的觀察,來構建生命世界領域中的科學概念。在此,僅以《動物的卵》一課的教學來談談筆者是如何引導學生進行有效地觀察動物的卵,幫助學生建構科學概念的。
1.有序的觀察。觀察要有一定的順序,這個順序要根據所觀察的對象來決定。一般是,先整體,后局部;先外形,后內部。教師可以指導學生先從整體來觀察這些蛋的形狀都是橢圓形的,它們都有殼,再從個體上來觀察它們的顏色各不相同,大小也不同等。接著指導學生從外部到內部進行觀察。蛋殼——蛋殼膜——氣孔——氣室——蛋白——蛋黃——胚進行有順序地觀察。
2.抓住特征的觀察。觀察時每種物體都具有各自的許多特征,因此觀察時要隨時指導學生抓住觀察對象的主要特征。教師要引導學生抓住事物的各種特征來進行有效地觀察。首先是觀察雞蛋的外部特征,用了肉眼和借助工具兩種觀察方法,重點引導觀察氣孔;解剖一個熟雞蛋來觀察雞蛋的內部構造,重點觀察氣室;解剖一個生雞蛋重點讓學生觀察胚,因為熟雞蛋難以發現胚等等。
3.有比較的觀察。對多種物體進行觀察時一定要進行比較,更能突出它的特征。教師引導學生通過一組鳥類的卵進行有比較的觀察,從它們的相同點進行觀察,然后引導學生從它們的不同點進行觀察,讓學生充分感受到即使是同一類的動物,它們的卵也存在很大的差異,學生很容易就明白了動物多樣性的特點。
4.有思維的觀察。觀察是一種具有思維活動的高級形式的知覺活動。只有感官的觀察,沒有思考,不可能獲得規律性的認識。因此,教師一定要指導學生不僅用感官和工具去“觀察”,更要用腦去“觀察”,不要只停留在學生“看到什么”、“是什么”等而要多問幾個“為什么”,使觀察具有探索性。教師引導學生觀察的同時再與自己已有的知識和生活經驗聯系起來,讓學生大膽推測雞蛋各個部分對胚胎發育有什么作用。
5.觀察要有記錄。沒有記錄的觀察是蒼白無力的。因此,在觀察的同時要及時記錄,并對觀察到的現象和結果進行分析。教師指導學生認真觀察的同時教會學生對觀察到的現象和結果認真填寫記錄卡,然后引導學生一起分析探究記錄卡,使學生在有限的觀察時間內收獲最多的科學概念。
三、媒體教學,拓展科學概念
生命科學是研究生命的發生、發展、衰亡全過程的一門科學。這里說的生命專指人的生命,其研究目的是科學地揭示出人的生命過程的自然規律,以便采取有效的、相應的措施保護和完善人的生命。
二、采取什么措施保護和完善人的生命呢?
在中國,我們的祖先很早就為此指明了方向,《周易》首先提出“避險保生”的概念,老子在《道德經》中首先推出“攝生”一詞,繼而莊子又進一步把保護和完善人的生命的措施定名為“養生”。簡單說“養生”就是養護生命之意。
三、老子在《道德經》第50章第一句就說“出生入死”,兩千多年來,眾多學者紛雜解讀,我認為趙本山說的最為簡潔和精確,他說人一出生就是死亡的倒計時。這都明確了養生工作者的工作任務,即讓其服務對象“入”和“倒計時”的時間愈長愈好,“入”和“倒計時”的路程愈遠愈好。換句話說,就是讓人們的生存期達到自然法則的極限。
四、生命路線圖
人的生命是怎樣運行的呢?人一出生就按著個體發育的方式進化演進的。這就有如牛頓看見的蘋果,只能向一個方向行進,沒有回頭路。在這條路上,如果不出意外,即沒有外部害命現象發生,也沒有疾病出現,人是可以活到生命的極限的。但這種情況,現實中較少。一般說來,許多人在生命的旅途上,某一階段或多或少會遇到危害生命的現象發生,如意外的災禍和疾病的出現。在未出現這些情況之前,可稱為保生階段,即保護生命階段。有了傷害和疾病就必須到醫療機構救治,這一階段,可稱為救生階段,即救護生命的階段。多數人治愈后,還要在人生的旅途上繼續前行,這一階段,可稱為維生階段,即維護生命階段。保生、救生、維生合起來統稱養生,即養護生命之意。上述觀點,可稱為“養生三段論”。
五、對藥膳的解讀,在這里,我不敢班門弄斧,但是“藥食同源”的古訓,會讓我們相信“藥食同功”。在五千年的中華輝煌史中,食治、食療、食補、食養是一脈相承的。如果把這四個稱謂中的最后一字拿出來,重新組合,即成為“治療補養”一詞,這大概就是藥膳的功能吧。我不相信這是巧合,而是先人們給我們傳遞下來的古代“科研”信息。
“民以食為天”,更使我們激動不已,因為我們據此知道了藥膳在“養生”的大家族中,是任何兄弟姐妹所代替不了的!我們看到在養生三段論中,藥膳根據人的不同時期的不同需求,在每一段中都發揮著獨特的作用。
六、藥膳是中國養生學中一株驕人的奇葩。而中國養生學,又是生命科學的研究成果。
七、試論中國養生學的定義
中國養生學是在中國古代獨特的哲學思想指導下,研究人類生命規律,探討如何增進人體健康,對抗過早衰敗,達到人的壽命的自然極限的一門科學。它的基本任務是:正確揭示人類生命規律、宇宙自然規律、自然界與人的關系,找出危害人類健康與生命的各種內外因素,為人類從事健康與長壽的活動提供正確的理論與方法。
八、我們說藥膳屬于養生學的范疇,而養生學屬于文化的范疇,那么文化的定義又是什么呢?我想應該這樣概括:文化是人類為了自身生存,所從事的一切活動精神升華的總和。
九、淺談保健品的功能
關鍵詞 :生命、美麗、學會欣賞、懂得生命責任
生命,每個人只有一次,而生命教育卻是一個永恒的主題。我們要重視生命教育,珍愛生命價值,要讓有限的生命閃爍出無限的火花,是時代賦予教育工作者的歷史使命。
一、學科生命教育的滲透
語文教學中生命教育的滲透是由語文學科的性質所決定的。因為語文學科的教學內容中蘊含著豐富的生命教育內容,其本身就是一本無聲而有色的“生命的教科書”。語文,因它的文字鮮活、生動而感人,因它的形象、生活化而育人。例如:《珍貴的教科書》這篇課文,記敘了戰爭年代延安小學的師生在艱難困苦的環境中堅持學習的故事。為了保護教科書,張指導員獻出了寶貴的生命,體現了革命先輩為了下一代的成長,他們可以可以拋頭顱、灑熱血,甚至可以以生命為代價,來換取祖國下一代的未來。全文以“珍貴”為核心,突出表現張指導員英勇獻身的精神。寫缺書,暗示“珍貴”,寫取書,點出“珍貴”,寫護書,突出“珍貴”,寫囑咐,強調“珍貴”。教科書對于現在的學生來說,是再熟悉不過的東西,它原本與生命沒有任何關系。因此,學生理解教科書的珍貴是教學重點,更是教學難點。教學中,讓學生從聯系重點詞句來理解教科書的珍貴入手,找出最能突出教科書珍貴的句子,有感情地朗讀,聯系課文內容討論、交流,說說自己的理解,再通過對“渴望”、“盼望”、“希望”的對比理解,來感悟教科書的珍貴。教師重點講解張指導員取書、護書經過當中的重點句子,幫助學生理解張指導員在生命垂微時的囑托,在生命的最后時刻,張指導員想的是什么?學生對教科書如此珍貴便應印而解。教師就是要結合教學內容,聯系生活實際,在教育教學中對學生進行認識生命、珍惜生命、敬畏生命、欣賞生命教育,讓學生在接受教育中體會生命的可貴與價值,在現實生活中感受生命的寶貴與美麗。
二、閱讀教學中的解疑
語文教材里有許多文質兼美的文章,我們要引領學生細細品味,真情觸摸這些人物的心靈,使學生的生命不斷得到滋潤。例如《地震中的父與子》中描寫的是一位父親冒著生命危險,抱著堅定信念,不顧勸阻,歷盡艱辛,歷經38小時的挖掘,終于在廢墟中救出兒子和他的小伙伴們。漫長的38小時集中體現了父親的堅忍不拔、決不放棄,再現了7歲孩子對生命的熱愛,對求生的渴望,也讓我們看到生命的風景線。課堂上,我主要是通過大量的讀和帶有針對性的問題, “7歲的孩子當生命遇到危險時怎么想的,怎么做的?”和“父親38小時的挖掘說明什么?”等,讓學生在閱讀中思考,在回答問題中理解文章內容,體會文章表達的思想感情。再如《平分生命》這篇課文,生動地講述了發生在一對相依為命的兄妹之間的感人故事。由于妹妹身患重病,需要輸血。哥哥在認為輸血后會失去生命的情況下,毅然決然地為妹妹獻血。 而當得知輸血并不會產生他所想象的可怕后果時,他又決定獻一半血給妹妹,并與妹妹平分生命。課文高度贊揚了哥哥的無私、真誠,他甚至可以用自己鮮活的生命去換取人間最可貴的愛。教學中,為了加深對課文內容的理解,我注重從描寫哥哥動作、神態、語言等語句的理解,幫助學生感受哥哥的無私、果敢、真誠。同時,結合提出的問題“哥哥最后的決定為什么會讓所有的人震驚?”、你怎樣理解“平分生命”的含義?“課文的主題意在告訴我們什么?”等問題,讓學生從字里行間去感受生命的跳動,生命價值的升華,在于生命需要呵護,生命需要奉獻。
三、精讀教材體會文章內涵