生命科学和生物工程篇1
一、引言
生命科学是研究生命活动的本质、生命特征和发展规律、生物之间以及生物与环境之间相互关系的科学。生命科学知识涉及农业、食品、健康、工程等各个方面，与人们的日常日常生活休戚相关，因此了解生命现象，了解生命科学的研究方法，普及生命科学的相关知识和发展前沿，是培养复合型人才的要求，是当今社会发展和进步的体现，也是高校基础教育和素质教育的发展趋势。早在20世纪80年代，麻省理工学院、哈佛大学等世界著名高校就相继把生物类课程列为全校各专业的基础必修课。进入90年代以后，浙江大学、上海交通大学等国内著名大学也陆续把生命科学导论程列为非生物学专业的选修或必修课程。贵州大学自2006年开始开设生命科学导论通识课，受到广大师生的一致好评。选修该课程的学生也逐年增长。该课程的开设和实施让学生切身体验到了生命科学知识的魅力，更好地培养了学生的学习兴趣。现将我校开设生命科学导论课程的进行如下总结和探讨。
二、科研教学相结合，以科研指导支持教学
教学与科研是高校工作的中心。长期的教学及科研实践表明，教学与科研紧密结合，有助于推动科研工作更深入地进行，同时，对教学工作也有很大的促进作用。在实际教学科研工作中，教师科研形成的成果，可结合所授课程相关的内容和重点问题运用于课堂授课，从而使教学内容翔实、有广度、有深度、有说服力和吸引力，进而提高教学水平。而反之，通过教学中的思考、总结和归纳过程，对教师的科研工作也会有所促进。例如，在生命科学导论课程第十三章“生命科学前沿”的教学中，第一节的内容“基因工程”涉及到基因工程的研究方法和步骤，转基因的应用及转基因安全性探讨等知识点。我们在讲授这部分内容时，就会结合科研实践，在知识点中穿插“基因克隆及功能研究”、“植物的转基因方法”、“生物反应器表达药用蛋白”、“外源基因清除技术”、“全球转基因作物的栽培和应用情况”以及我国对转基因的规范和管理条例等内容，使学生对这节内容的理解更加全面更加具体。在生命科学导论课程第八章“生命的调控系统”，第二节“激素调控”的教学中，也将科研实践中的“IPT基因功能研究”与细胞分裂素的教学内容结合，将“IaaM转基因无籽西瓜”的科研内容与“生长素的”生物功能相结合。使学生更好地理解上述2种植物激素的作用，并能够结合实践进行思考。
三、以课程小组的形式，定期开展教学研讨
生命科学导论课程涵盖、涉及的知识点非常广泛，其包含“植物学”、“动物学”、“生态学”、“生物信息学”、“基因工程”、“细胞生物学”等学科的内容。因此我校针对“生命科学导论”课程，专门成立教学研讨小组，由各个研究方向的教师提出各自研究方向前沿，不断补充和完善教学内容，并针对课程中出现的问题进行探讨。同时，通过安排定期或不定期的相互听课，可发现其他教师上课中的亮点，从而能够对照自身教学过程中的不足及时对教学内容和教学方法进行改进。
四、多媒体的运用
目前，多媒体教学的形式主要体现在采用PPT教学上，PPT教学具有图文并茂，便于讲解和记忆的特点，对于生物学知识接触较少的工科和文科专业的同学，可以更加形象地进行学习。同时，采用PPT进行授课，可以让学生将精力集中在听课而不是记笔记上，这对于提高教学的效果，方便后期查阅具有一定的作用。例如，在课程第八章“生命的调控系统”，第一节“信号转导与基因表达调控”的教学中，采用多媒体动画的形式，可以将其中的难点“大肠杆菌乳糖操纵子模型”的动态过程，直观地表现出来，便于学生更好地对这部分内容进行理解和掌握。此外，多媒体教学具有信息量大的特点，目前，国外媒体制作了许多生命科学方面，具有较强知识性的纪录片，比如：英国广播公司（BBC）制作的《植物私生活》、《种出一个地球》、《基因治疗》系列等，美国公共电视网（PBS）制作的《自然》系列等。在教学中，适当穿插播放纪录片的，能够更好地提升学生兴趣，拓展视野。
五、根据学生专业进行施教
贵州大学属于综合性大学，本科专业涉及理学、工学、农学、文学等，学生背景差异较大，因此针对不同专业，有针对性地安排教学内容非常必要。我们在“生命科学导论”的教学中，第一章“绪论”的“生命科学的诞生和发展”部分，各学科教学侧重点就有所不同。其中，理科主要侧重于遗传学如何从化学中分离出来；数学、物理学对DNA双螺旋发现的贡献等；工科组要侧重于显微镜、电镜等仪器的发明对生物学发展的促进，工业染色技术对细胞学的贡献等；同位素示踪技术、X-光射线衍射技术对遗传学的贡献等。农科主要侧重数学统计思想、生物遗传学在农业育种学上的应用等；植物生理生态学对农业栽培的指导作用等。而文科主要侧重孟德尔、达尔文的不同家庭出身对其生物学研究的影响，对其成就被认可的影响等。这样各专业学生就能在课程的学习中获得自己想要的信息，并能很好地调动同学的积极性。
六、结论
综上所述，在《生命科学导论》的教学中，适当引入多媒体形式的教学更有助于学生学习和理解生命科学知识、熟悉生命科学技术。多媒体的应用相较于传统的板书模式，可以帮助学生去更好地理解所需接受的知识，调动学生的学习积极性，提升教学质量。然而，凡事有利则有弊，过多地引入多媒体动画、影像等资源则容易使学生失掉重点，在学习理解上存在偏差。而教师如果过度地依赖于多媒体，则会导致无法进行正常的教学活动，丧失其本来在课堂上的主导地位，多媒体的应用就反而会带来了负面的效果。因此在使用多媒体教学的时候应该注意适度，教师应当及时地帮助学生进行归纳总结，从而保证教学质量，提高教学效率。
参考文献：
[1]白璐，田晓柱，冯虎元.兰州大学生命科学导论实验教学实践与探索[J].高校实验室工作研究，2015，（3）：31-33.
生命科学和生物工程篇2
1.人类文明和世界现代化的历史逻辑
从科技角度看，人类历史是一部创新史。工具制造革命使人区别于动物，人类进入原始文化发展时期。农业革命使人从食物采集者变为食物生产者，人类进入农业文明发展时期。工业革命使人从手工生产者变为机械化生产者，人类进入工业文明发展时期。知识革命使人从物质消费追求者变为精神消费追求者，人类进入知识文明发展时期。从农业文明向工业文明的转变是第一次现代化，从工业文明向知识文明的转变是第二次现代化。世界现代化的本质是人类文明的一种革命性和前沿性变化，是不断从传统文明向新型文明的历史性转变。文明发展的实质则是不断创新和满足人类层层递进的生活需求。
（1）人类文明进程具有周期性和加速性
首先，人类文明进程具有周期性。从人类诞生到21世纪末，人类文明进程的前沿过程分为四个时代，即工具时代、农业时代、工业时代和知识时代；每个时代都包括起步、发展、成熟和过渡四个阶段，形成一个发展周期。在农业时代，许多国家和民族的文明发展具有周期性和循环性，从起步、发展、成熟到衰落。人类文明是由许多要素组成的。有些文明要素的变化遵循进化论，如科技的发展等；有些文明要素的变化具有周期性，例如权力分配的变迁等。
其次，人类文明进程具有周期加速性。人类文明进程的发展周期在加速（缩短）：工具时代的发展周期约200多万年，农业时代约5000多年，工业时代约200多年，知识时代预计约100多年。有些文明要素的发展在加速，如生产力提高和科技进步的加速等。例如，世界平均的人均GDP的年均增长率，在公元1000-1700年期间约为0.05%，在公元1700-1950年期间约为0.5%，在1973-1998年期间约为1.33%；知识时代快于工业时代，工业时代快于农业时代。
其三，人类文明进程具有周期转移性。在人类历史上，文明发展方向发生了三次转变。在工具时代，采集、狩猎和社会化是人类发展的主导方向。在农业时代，种植、畜牧和满足生存需要成为文明发展的主导方向。在工业时代，工业、服务和满足物质生活需要是文明发展的主导方向。在知识时代，知识、信息和满足精神生活需要成为文明发展的主导方向。随着人类文明的发展方向的周期性转移，文明和现代化的主导产业、生活需求和科技需求也在周期性转变。
（2）世界现代化与科技革命是相互促进的
首先，世界现代化是18世纪以来的一个客观现象。关于现代化，迄今没有统一定义。一般而言，现代化是18世纪以来人类文明的一种前沿变化和国际竞争，它包括现代文明的形成、发展、转型和国际互动、文明要素的创新、选择、传播和退出，以及追赶、达到和保持世界先进水平的国际竞争和国际分化。在18世纪到21世纪期间，世界现代化的前沿过程可以分为两个阶段和六次浪潮，其中，第一次现代化是从农业经济和农业社会向工业经济和工业社会的转变，第二次现代化是从工业经济和工业社会向知识经济和知识社会的转变；六次浪潮分别是机械化、电气化、自动化、信息化、仿生化和体验化。
其次，科技革命是16世纪以来的一种历史现象。目前，关于科技革命也没有统一定义。在本文里，科技革命包括科学革命和技术革命，科学革命指引发人类生活观念深刻变化的科学巨变，技术革命指引发人类生产方式深刻变化的技术巨变。在过去500年里，大约发生了五次科技革命。
第三，科技革命与世界现代化是相互促进的。世界现代化的前四次浪潮和产业革命都是由科技革命所推动的。可以预计，第五次和第六次浪潮和产业革命将同样由新科技革命所推动。科技革命的重要发明和创新，不仅推动了产业革命，而且与经济周期紧密相关。科技革命和产业革命，既是世界现代化的一种表现形式，也是后者的重要组成部分。
2.人类发展和世界现代化的科技需求
人类发展和世界现代化的科技需求是全方位的，但只有部分需求可以引发科技革命。引发科技革命的科技需求，可以和需要从不同角度进行分析：一般而言，它与人类文明的前沿特征有关，与科技革命的判断标准有关。
（1）基于人类学的科技需求分析
人类从诞生起就生活在地球的自然环境里。人类的生存和发展离不开四个要素：物质、能源、信息和空间，当然人体是基础。关于这四个要素和人体自身的科技需求，可以作为讨论科技发展的一种历史逻辑和分析框架。
在农业时代，人类的主要科技需求是关于能源（粮食）和物质的科技，包括农学、天文学和实用技术等，关于信息、空间和人体的科技也有一定的发展。空间科技指与人类生存空间相关的科技。在工业时代，人类的科技需求是关于物质、能源、信息、空间和人体的科技，包括全部的现代科技。在知识时代，人类的科技需求包括绿色高科技、绿色能源、信息技术、航天运输和生命科学等。
工业时代的科技发展，根据技术特点大致可分为三个阶段：机械时代（18世纪开始）、电气时代（19世纪开始）和电子时代（20世纪40年代开始）。知识时代的科技发展，根据技术特点大致可分为三个时代：信息时代（20世纪70年代开始）、再生时代（21世纪20年代开始）和宇航时代（21世纪下半叶）。
如果说，18-20世纪的科技重点是改造自然和满足人类需求，那么，21世纪的科技重点将是改造人类自身和适应宇宙环境，适应宇航时代的需要。
（2）基于心理学的科技需求分析
关于人类行为心理的研究有许多理论，20世纪40年代美国心理学家马斯洛提出的“需求层次理论”有广泛的影响力。他把人的需求划分为五个层次：生理需要、安全需要、情感需要、尊重需要和自我实现的需要；其中，前四个层次的需要是基本需求，第五个层次的需要是发展需求（高级需求）；一般而言，当低一层次的需求满足后，高一层次的需求就会产生，但也有例外情况发生。
如果把人类抽象为一个“人”，可以用“需求层次理论”来分析它的科技需求。在农业时代，人类面临生存压力（粮食问题），它的需求属于基本需求，科技发展主要是天文学、数学、农学和医学等。在工业时代，人类面临不断增长的物质生活需要，它的需求属于基本需求，科技发展主要是与物质生产相关的科技，包括现代科技的各门科学。在知识时代，人类的物质生活已经非常丰富，面临的压力主要是生活质量和精神生活需要，它的需求属于高级需求，科技发展主要是与物质和文化生活质量相关的科技。精神需求还包括健康长寿和遨游太空等。
（3）基于科技革命标准的科技需求分析
科技革命是一个科技史学或科技哲学概念，迄今没有公认的判断标准。在学科史层次上，美国科学哲学家库恩认为，科学革命是一种科学范式的转变。在世界科技史层次上，目前比较多的学者认为，16世纪以来的科学革命有两次，它们显著改变了人类的生活观念；技术革命有三次或四次，它们显著改变了人类的生活和生产方式。概括地说，在世界科技史层次上，科技革命大致有三个判断标准：显著改变人类的生活观念、显著改变人类的生活和生产方式、社会影响人口覆盖率一般超过50%（估计数）；其中，科学革命需要满足第一个和第三个条件，技术革命需要满足第二个和第三个条件。
综合人类学、心理学和科技革命标准的相关分析，可以解释和理解16世纪以来的科技革命。16世纪和20世纪的两次科学革命，改变了人类对物质世界的认识，形成了新的世界观和方法论；工业时代的技术革命主要发生在物质、能源和电讯技术三个方面，并扩散到或涉及运输方面，主要满足人类物质生活的基本需要；知识时代的科技革命有可能主要发生在信息、生命和空间科技三个方面，并扩散到或涉及能源和物质科技方面，它将满足人类生活的高级需要，包括文化生活、健康长寿和太空生活的需要。
在21世纪，信息革命将实现知识和信息的无障碍获取，为满足人类的文化生活需要提供技术支持和根本保证；新生物学革命将为人类的健康长寿提供理论基础和技术支持，实现人类的再生和永生，基本满足太空生活对人体的生理要求；新物理学革命将改变人类的宇宙观，为宇宙航行提供新理论、新能源和新工具。在21世纪下半叶，地球可能难以满足人类发展的需要，开发太空和宇宙移民是一种可能选择。信息、生命和物理革命的成功，将使之成为一种可能。
二、第六次科技革命的机遇与挑战
21世纪大约有三次科技革命，即第五次科技革命（约1970-2020年）的下半部（信息革命后期）、第六次科技革命（约2020-2050年）和第七次科技革命（约2050-2100年）。这里重点讨论第六次科技革命。
关于21世纪的新科技革命和科技预测已经有大量研究。许多预测研究考虑了多种因素，但主要基于科技发展趋势。从人类文明和世界现代化的科技需求的角度进行分析，可以丰富和扩展我们对第六次科技革命的认识。这种从需求角度的预测分析，有可能反映第六次科技革命的一个侧面，而不能反映它的全部。关于前五次科技革命的历史回顾，可以为分析第六次科技革命提供一种借鉴。
1.第六次科技革命的方向和挑战
从人类文明和世界现代化的角度看，第六次科技革命将以生命科学为基础，融合信息科技和纳米科技，提供解决和满足人类精神生活需要的最新科技。从科学革命角度看，第六次科技革命有可能是新生物学革命；从技术革命角度看，第六次科技革命有可能是“再生革命”，包括仿生―创生―再生的三生技术革命。
第六次科技革命将上接第五次科技革命（信息革命），下接第七次科技革命（时空革命）。它的主体部分和带动部分将与这两次科技革命有关。有些内容是交叉的和跨学科的，依据观察角度不同可以归于不同的科技革命。
（1）第六次科技革命的特征和方向
首先，第六次科技革命的主要标志。前面讨论了科技革命的三个标准。能够满足三个标准的重大发现或发明，才有可能成为科技革命的标志性事件。
其次，第六次科技革命的主体部分（主要方向）。第六次科技革命是科学革命和技术革命的融合，并与信息革命和时空革命有部分交叉。它的主体部分涉及两类革命和多个学科，可以和需要分类讨论。
第六次科技革命的科学革命部分主要包括整合和思维生物学等。
整合和创生生物学。目前，自组织理论、协同学已经诞生，耦合理论、整合理论还在孕育之中。今天，我们正在揭开人体的全部遗传信息，我们已经认识了成千上万的生物体内的分子和细胞，以及各种组织和器官。如果把这些分子、细胞、组织、器官组装起来，能否“制造一个生命”？生物体与机器（技术）的多种组合，能否创造新的生命形式和新的物种？
思维和神经生物学。人脑是思维的载体，神经系统是思维的工厂，心灵是思维的动力源，它们都是如何工作的？人脑认知和创造性思维的机理，人脑信息加工、储存、提取和再现的机理等，非常有挑战性。对这些问题的认识，将改善人类的智慧，推进信息技术的革命性发展。
第六次科技革命的技术革命部分主要涉及再生、信息和纳米工程等。
生命和再生工程。对生命的操纵有违人类的现行伦理道德，但是，人类将逐渐具备操纵生命的能力。首先，操纵遗传物质，改变生物特性，制造新物种。其次，操纵神经系统，改变生物行为特征。其三，操纵生物节律，实施人工休眠和人工唤醒，改变生物的生命周期。其四，操纵生物细胞，实现体细胞无性繁殖（克隆）。其五，操纵组织器官，进行组织器官的体外培养，随时随意替换生物体的任何组织或器官。其六，操纵生物生殖，进行体外受孕、体外怀胎（人造子宫），实现体外生殖。其七，操纵生物性状，建立“生物工厂”，生产人类需要的产品，如干扰素等新药。其八，操纵生命形式，实现生物和机器的组合。再生工程包括细胞、组织、器官、躯体、人体和物种的仿生、创生和再生等。人造组织和器官如人造心脏、肺、胃、皮肤、骨头、血、血管和肢体等实现产业化生产。
信息和仿生工程。与第五次科技革命有交叉。人脑思维和动物信息处理的数字化模拟和仿真，实现信息和知识的无阻碍获取、现有信息传播渠道的整合等。开发以新原理为基础的计算技术，大幅度提高计算速度。模拟人脑的认知和思维原理，并行处理和整合各种类型的信号，逐步建立非线性推理功能（直觉），具有部分人类情感。开发新的网络技术，大幅度提高信息传输速度。“信息转换器”的发明，实现人脑与电脑之间的直接信息转换，人脑可以直接“知识充电”。“人格信息包”的发明，它包含人的全部人生信息、独立人格和自主意识，使人的“网络化生存”和网络虚拟人（网络人）成为可能，实现人的“网络化永生”。
纳米和仿生工程。纳米仿生材料、纳米仿生器官、纳米仿生设计和制造等。纳米工程指在分子或原子水平上逐个原子地操纵物质，在纳米尺度上进行设计、加工和制造等，包括纳米结构、纳米加工和制造、纳米材料、纳米器件和系统、纳米机械、纳米电子元件和设备等。纳米工程、信息工程和仿生工程的结合，不仅为我们开辟一个新领域，而且为人类开创一个新的工作平台。
生命科学、信息科学、纳米科学、仿生工程和机器人学的结合，信息转换器、人格信息包、两性智能人、人体再生和互联网的结合，人类将获得三种新的“生存形式”，即网络人、仿生人和再生人，实现某种意义的“人体永生”。
其三，第六次科技革命的扩展和带动部分，涉及两类革命和多个学科。
生命科学的相关学科。如发育生物学、细胞生物学、分子生物学、信息生物学、空间生物学、认知科学、心理学、生物医学、再生医学、分子和生态农业、生态学、仿生学和仿真学、生命和宇宙起源等。
材料科学和仿生材料。如果纳米技术继续发展，超微机器人组成的材料将会诞生，这种材料具有“智慧”，可以自我复制、自我组装等。
地球和环境科学。地球是人类的生活家园。人类关注的问题包括：地球还能存在多久？地球上的资源还能开发多久？全球变化将走向哪里？自然灾害能否预防？沙漠化和荒漠化可以控制吗？碳代谢的平衡和控制，低碳生活和非物质化，污染防治和生态现代化等。
绿色超级制造。随着信息工程的发展，电脑将具备人类的智能。绿色超级制造就是指利用超级电脑系统进行的环境友好的智能制造。它将与微加工和微制造技术结合，形成微器件、微设备、微工艺、微设计、微生产等的自动化。它将把人类从繁重的体力和脑力劳动中解放出来，创新和享受将成为人类的主要活动。
绿色超级运输。人类必将突破现有物理概念，发现新的物理概念，并运用新的物理原理，开发新的绿色运输工具，实现更快更安全和环境友好的新运输，最终突破光速的制约，实现宇宙旅行。新物理学革命将带来新能源和新运输工具，拉开第七次科技革命的序幕。
此外，空间科技、能源科技、海洋科技、国防科技、人工智能、机器人学、社会科学、行为科学、科技伦理学和现代化科学等，都会受到比较大的影响。
（2）第六次科技革命的主要挑战
首先，伦理挑战。人造生命、人造子宫、两性智能人和人体再生等一系列突破，将彻底改变人类对生命、家庭和性关系的认识，引发重大伦理争论。
其次，副作用。生命工程、再生工程和仿生工程的技术和成果，既可以促进文明发展和人类进化，也会产生许多新型武器和犯罪形式。
三、第六次科技革命的影响分析
科技革命是一种历史现象。关于科技革命的历史影响的分析，可以加深我们对第六次科技革命的理解。一般而言，科技革命必然改变人类的生活观念、生活方式和生产方式，改变科技结构和世界结构，影响文明进程和国家兴衰等。
1. 科技革命的历史影响
关于科技革命的历史影响，可以和需要多角度和多层次的分析。
首先，科技影响。科技革命产生了一系列的新理论、新技术和新方法，催生一批新学科，促进了科技结构的变化，影响了世界科学中心的转移。16世纪以来，世界科学中心先后从意大利、英国、法国、德国转移到美国。
其次，社会影响。科技革命为社会进步提供了新观念、新生活和新知识，如科学精神、科学方法和科学知识等。人类生活方式从机械化、电气化、自动化到信息化，从乡村生活、城市生活到国际化生活，从实体生活到网络生活等。
其三，经济影响。科技革命为经济发展提供了新技术和新手段，导致了新产品和新产业的不断涌现，产业结构、就业结构和世界经济重心随之变迁，而且与经济周期有较大关系。世界经济的主导产业从农业、工业、服务业到知识产业，先后出现工业超过农业、服务业超过工业、知识产业超过物质产业等现象。
其四，世界影响。科技革命既推动了世界现代化，也为国家现代化提供了战略机遇。抓住机遇的国家，能够保持世界先进水平或者后来居上；忽视或失去机遇的国家，一般表现平庸，甚至国际地位下降。
2. 第六次科技革命的预期影响
首先，对人类文明的预期影响。第六次科技革命是一次改变人类自身的科技革命，它将彻底改变人类的生活观念和生活模式，从学习、工作、家庭、性关系到寿命。例如，信息转换器的发明和普及，使人类从没完没了的学习压力中解放出来，学习成为“知识充电”，学校成为“心理培训所”，人类的知识和信息鸿沟将消失或减小。人类的生产方式和经济结构也将发生变化，当然科技结构的本身变化是必然的。如果它的预期目标能够实现，人类文明将进入“再生时代”。
其次，对世界现代化的预期影响。第六次科技革命将推动世界现代化的第五次浪潮。从科学角度看，第六次科技革命是一次新生物学革命；从技术角度看，它是一次“创生和再生革命”；从产业角度看，它是一次“仿生和再生革命”；从文明角度看，它是一次“再生和永生革命”。抓住科技机遇的国家，将获取巨大经济和社会利益。由于信息转换器的普及、知识和信息鸿沟的缩小，国际间的贫富差距有可能逐步缩小，人类社会趋向于国际公平。
四、第六次科技革命的对策分析
很多人认为，21世纪是中国复兴的世纪，是中国实现现代化的世纪。如果中国错失第六次科技革命的机遇，那么，中国复兴和现代化就可能落空。第六次科技革命，既是世界现代化的历史机遇，也是中国复兴的机遇和挑战。
目前，第五次科技革命（信息革命）尚没有结束，仍然存在一些机会。
第六次科技革命，涉及科学和技术的深刻变革，而且还没有发生，这为中国科技发展提供了难得机遇。第五次科技革命，中国是一个跟踪者，而且是一个没有取得优良成绩的跟踪者。现在，距离第六次科技革命还有一段时间。如果我们能够超前布局，抢占有利位置，有可能获得第六次科技革命的“第一棵蘑菇”和“第一个领头羊”，那么，我们有可能在新科技革命中创造一个中国奇迹。
首先，建立第六次科技革命的响应机制。如领导小组和咨询委员会等。
其次，组建中国高等科学研究院（China Institutes for Advanced Sciences）。借鉴美国普林斯顿高等研究院的经验，组建中国高等科学研究院，重点开展第六次科技革命的主要方向的先锋性、开拓性和前沿性的科学研究。启动阶段可以建设四个研究所：整合生物学研究所、信息和思维科学研究所、仿生工程研究所和再生工程研究所，分别开展生命合成、信息转换器、人格信息包、两性智能人、体外子宫、器官和人体再生等的开拓性研究，抢占新科技革命的制高点。
其三，组建中国战略技术研究院（China Institutes for Strategic Technology）。借鉴德国夫朗禾费学会的经验，以国家工程研究中心和技术类研究所为基础，组建中国战略技术研究院，开发和提供行业性关键共性技术，提高中国企业的技术水平和创新能力，为企业迎接第六次科技革命作好技术准备。
生命科学和生物工程篇3
思维和神经生物学：我们的知识都是思维的产物，但思维是怎样产生的？它的原理是什么？为什么有人记忆力好？为什么有人直觉思维强？为什么有人有艺术天赋？人脑是思维的载体，神经系统是思维的工厂，它们如何工作？对这些问题的认识，将改善人类的智慧，推进信息技术的革命性发展。
在技术方面，主要涉及再生、信息和纳米工程等。
生命和再生工程：对生命的操纵有违人类的现行伦理道德，但人类将逐渐具备操纵生命的能力——操纵遗传物质，改变生物特性，制造新物种；操纵神经系统，改变生物行为特征；操纵生物节律，实施人工休眠和人工唤醒，改变生物的生命周期；操纵生物细胞，实现体细胞无性繁殖即克隆；操纵组织器官，进行组织器官的体外培养，随时随意替换生物体的任何组织或器官；操纵生物生殖，进行体外受孕怀胎，实现体外生殖；操纵生物性状，建立“生物工厂”，生产人类需要的产品；操纵生命形式，实现生物和机器的组合。再生工程包括细胞、组织、器官、躯体、人体和物种的仿生、创生和再生等；人造组织和器官，如人造心脏、肺、胃、皮肤、骨头、血、血管和肢体等将实现产业化生产。
信息和仿生工程：人脑思维和动物信息处理的数字化模拟和仿真，实现信息和知识的无阻碍获取、现有信息传播渠道的整合等。开发以新原理为基础的计算技术，大幅度提高计算速度。模拟人脑的认知和思维原理，并行处理和整合各种类型的信号，逐步建立非线性推理功能即直觉，具有部分人类情感。开发新的网络技术，大幅度提高信息传输速度。“信息转换器”的发明，实现人脑与电脑之间的直接信息转换，人脑可以直接“知识充电”。“人格信息包”的发明，使人的“网络化生存”和网络虚拟人（网络人）成为可能，从而实现人的“网络化永生”。
纳米和仿生工程：纳米工程指在纳米尺度上进行设计、加工和制造等，包括纳米结构、纳米加工和制造、纳米材料、纳米器件和系统、纳米机械、纳米电子元件和设备等。纳米工程、信息工程和仿生工程的结合，为人类开创一个新的工作平台。
生命科学、信息科学、纳米科学、仿生工程和机器人学的结合，信息转换器、人格信息包、两性智能人、人体再生和互联网的结合，将使人类获得三种新的“生存形式”，即网络人、仿生人和再生人，实现某种意义的“人体永生”。
一石激起千层浪？
新的科技革命将产生巨大的带动力。
生命科学的相关学科：如对发育生物学、细胞生物学、分子生物学、信息生物学、空间生物学、认知科学、心理学、生物医学、再生医学、农业科学和生态农业、生态学、仿生学和仿真学、生命和宇宙起源等。
材料科学和仿生材料：各种材料，如功能材料、智能材料、传感材料、超导材料、纳米材料、仿生材料、生物材料等，将丰富材料家族。
地球和环境科学：地球还能存在多久？地球上的资源还能开发多久？全球变化将走向哪里？自然灾害能否预防？沙漠化和荒漠化可以控制吗？物质资源是有限的，环境变化是无限的，自然灾害是无情的。人类要在地球上长久生活下去，就必须认识地球，爱护地球，适应地球。
绿色超级制造：绿色超级制造是指利用超级电脑系统进行环境友好的智能制造。它可实现从市场调查、新产品开发、设计、进料、生产、包装、发货等全过程的自动化，彻底改变制造业的技术模式；并将与微加工和微制造技术结合，形成微器件、微设备、微工艺、微设计、微生产等自动化，从而把人类从繁重的体力和脑力劳动中解放出来，创新和享受将成为人类的主要活动。
绿色超级运输和新能源：人类必将突破现有物理概念，发现新的物理概念，运用新的物理原理，开发新的绿色运输工具，使人类能够“日行十万里”。新物理学革命将带来新能源和新运输工具，拉开第七次科技革命的序幕。
此外，空间科技、能源科技、海洋科技、国防科技、人工智能、机器人学、社会科学、行为科学、科技伦理学、复杂性科学和现代化科学等，都会受到比较大的影响。
人类会进入“再生时代”？
第六次科技革命，将彻底改变人类的生活观念和生活模式，从学习、工作、家庭、性关系到寿命。例如，信息转换器的发明和普及，将使人类从没完没了的学习压力中解放出来，学习成为“知识充电”，学校成为“心理培训所”，人类的知识和信息鸿沟将消失或减小。
生命科学和生物工程篇4
北京大学
在ARWU的学科领域排名中，北大在数学与自然科学（简称理科）、工程/技术与计算机科学（简称工科）、生命科学与农学（简称生命）、临床医学与药学（简称医科）和社会科学（简称社科）五大领域均未能进入100强，但在学科排名中北大的数学、化学、计算机和经济学/商学均位列76-100名，物理学科的排名也接近100名，实力毋容置疑。而在QSWUR的学科领域排名中，北大在艺术人文（第18名）、工程技术（第34名）、生命科学与医药（第24名）、自然科学（第17名）和社会科学/管理（第21名）均进入了50强，除工程技术外其余领域均为内地高校第一，展现了非常强大的综合实力。
在教育部组织的国家重点学科评估中，北大有18个一级学科为国家重点学科：哲学、理论经济学、法学、政治学、社会学、中国语言文学、历史学、数学、物理学、化学、地理学、大气科学、生物学、力学、电子科学与技术、计算机科学与技术、口腔医学、药学。北大的师资力量也很雄厚，在这些重点学科中还有16名部级教学名师：赵敦华（哲学与宗教学）、蒋绍愚（中文）、陆俭明（中文）、温儒敏（中文）、阎步克（历史）、邓小南（历史）、高毅（历史）、姜伯驹（数学）、丘维声（数学）、张恭庆（数学）、王稼军（物理）、吴思诚（物理）、段连运（化学）、许崇任（生命科学）、祝学光（医学）、王杉（医学）。此外，还有北京市教学名师和校级教学名师，他们主讲的课程也多为精品课程。北大的部级精品课程有90门，其中数学科学学院（6门）、物理学院（9门）、信息科学技术学院（5门）、中国语言文学系（8门）和医学部（19门）较多。
优势学科：哲学、理论经济学、法学、政治学、社会学、中国语言文学、历史学、数学、物理学、化学、地理学、大气科学、生物学、力学、电子科学与技术、计算机科学与技术、口腔医学、药学
清华大学
众所周知，清华的工科是最强的，两个大学排行榜也印证了这一点。在ARWU的学科领域排名中，清华的工科进入了50强（第45名），而理科、生命、医科和社科均未进入百强。学科排名中，计算机学科也进入了学科排名50强（第46名），而数学、物理、化学和经济学/商学未进入百强。在QSWUR的学科领域排名中，清华的工程技术排名第十，是内地和香港这12所名校中唯一排在前十位的学科领域。在清华的21个一级重点学科中，清华工科独占16项，包括：机械工程、光学工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、电气工程、电子科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、建筑学、土木工程、水利工程、化学工程与技术、核科学与技术、生物医学工程、管理科学与工程。清华工科的部级教学名师也是最多的，共有11名，他们是：申永胜（精密仪器与机械学系）、华成英（自动化系）、孙宏斌（电机工程与应用电子技术系）、李俊峰（航天航空学院）、范钦珊（航天航空学院）、李俊峰（航天航空学院）、钱易（环境学院）、郝吉明（环境学院）、胡洪营（环境学院）、袁驷（土木工程系）、傅水根（基础工业训练中心）。清华的部级精品课程也有90门，工科课程占了一半以上（48门）。以如此强劲的实力，清华工科绝对是中国顶尖工程师的摇篮。
优势学科：上文所列的16个工科、数学、物理、化学、生命科学、工商管理、美术
复旦大学
根据ARWU的学科领域排名，复旦只有工科进入了世界百强（52-75名）。QSWUR的学科领域排名则显示，复旦的艺术人文（第49名）和社会科学/管理（第45名）进入了世界大学50强，工程技术（第98名）、生命科学与医药（第67名）、自然科学（第56名）均进入了世界百强，展现出较强的综合实力。复旦的一级国家重点学科有11个：哲学、理论经济学、中国语言文学、新闻传播学、数学、物理学、化学、生物学、电子科学与技术、基础医学、中西医结合。部级教学名师也基本上分布在这些重点学科，他们是：陈纪修（数学）、陆谷孙（外国语言文学）、袁志刚（经济学院）、范康年（化学）、陈思和（中文）、乔守怡（生命科学）、俞吾金（哲学）。复旦的部级精品课程有38门，也基本分布在这些重点学科中。
优势学科：哲学、理论经济学、中国语言文学、新闻传播学、数学、物理学、化学、生物学、电子科学与技术、基础医学、中西医结合
上海交通大学
与清华相似，上海交大的传统优势也是在工科。ARWU的学科领域排名中上海交大的工科进入了百强（52-75名），同时计算机学科也进入了学科排名的百强（51-75名）。QSWUR的排名中，工程技术排名第37位，在内地高校中仅次于清华和北大，而生命科学与医药（第124名）、自然科学（第114名）和社会科学/管理（第127名）位于百强之外，艺术人文则未上榜。当然，随着上海交大向高水平综合性大学的目标迈进，这些学科领域的发展后劲不容小视。上海交大9个一级国家重点学科全部与工科有关：力学、机械工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、控制科学与工程、计算机科学与技术、船舶与海洋工程、生物医学工程、管理科学与工程。部级教学名师的分布则较广泛：洪嘉振（建筑工程与力学）、郑树棠 （外国语言文学）、乐经良（数学）、孙麒麟（体育）、王如竹（机械与动力工程）、林志新（生命科学技术）、郭晓奎（医学）。上海交大的部级精品课程有20门。
优势学科：力学、机械工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、控制科学与工程、计算机科学与技术、船舶与海洋工程、生物医学工程、管理科学与工程
南京大学
南大在ARWU的学科领域排名中各领域均未进入百强，但化学学科进入了学科排名的百强（51-75名），高于北大的排名。QSWUR排名中南大较突出的领域是自然科学进入了百强，位列第85名，其余学科领域进入了前200名：艺术人文位列136名，工程技术位列163名、生命科学与医药位列193名，社会科学/管理位列131名。南大的一级国家重点学科有8个：中国语言文学、数学、物理、化学、天文学、地质学、生物学、计算机科学。部级教学名师有10位：范从来（商学院）、卢德馨（匡亚明学院）、王守仁（外国语学院）、桑新民（公共管理学院）、左玉辉（环境学院）、沈坤荣（商学院）、徐士进（地球科学与工程学院）、周晓虹（社会学院）、刘厚俊（经济学院）、李满春（地理与海洋科学学院）。南大的部级精品课程有56门。
优势学科：中国语言文学、数学、物理、化学、天文学、地质学、生物学、计算机科学、商学
中国科学技术大学
中科大的工科在ARWU的学科领域排名中也进入了百强（52-75名），而QSWUR的排名中，中科大的自然科学和工程技术表现突出，均进入了百强，分别位列第59名和第72名，而生命科学与医药则位列156名，而艺术人文与社会科学/管理均未上榜。中科大的一级国家重点学科有8个：数学、物理学、化学、地球物理学、生物学、科学技术史、力学、核科学与技术。部级教学名师则有7名：陈国良（计算机）、李尚志（数学）、史济怀（数学）、施蕴渝（生命科学）、程福臻（天文与应用物理） 、霍剑青（天文与应用物理）、向守平（天文与应用物理）。中科大的部级精品课程有13门。
优势学科：数学、物理学、化学、地球物理学、生物学、科学技术史、力学、核科学与技术
浙江大学
在ARWU的学科领域排名中，浙大的工科进入了百强（第52-75名），而学科排名中有两项进入百强：化学（76-100名）和计算机（51-75名）。QSWUR的排名也显示，浙大在工程技术领域表现突出，进入了百强（第68名），其余领域排名为：艺术人文199名、生命科学与医药206名、自然科学139名、社会科学/管理212名。浙大的一级国家重点学科有14个：数学、化学、机械工程、光学工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、电气工程、控制科学与工程、土木工程、生物医学工程、园艺学、农业资源利用、植物保护、 管理科学与工程。部级教学名师有10名：陆国栋（机械与能源学院）、林正炎（数学）、杨启帆（数学）、吴秀明（中文）、何莲珍（外语学院）、应义斌（生物系统工程与食品科学学院）、何勇（生物系统工程与食品科学学院）、吴敏（生命科学学院）、刘旭（光学）、朱军 （农学）。浙大的部级精品课程有64门。
优势学科：数学、化学、机械工程、光学工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、电气工程、控制科学与工程、土木工程、生物医学工程、园艺学、农业资源利用、植物保护、管理科学与工程
香港大学
在学科领域排名上，香港大学（简称港大） 在两大排行榜上的差异较大。在ARWU中，港大的各领域均未进入百强，仅在学科排名上有化学（51-75名）和计算机（76-100名）进入百强；而在QSWUR中，港大的艺术人文（第25名）、工程技术（45）、生命科学与医药（第28名）、自然科学（第46名）和社会科学/管理（第23名）均进入50强，是一所实力雄厚而均衡的名校。让人感到意外的是，虽然在QSWUR中以上领域的排名港大均低于北大，但总排名却是港大高于北大，这可能与港大的国际化程度很高有关。
由于香港地区院校不参与教育部组织的各种评估和评奖，因而没有如内地名校一样的国家重点学科等数据，只能根据以上学科领域排名及网络资料推荐优势学科。
优势学科：建筑、法律、医学、社会科学（包括心理学、社会学、政治与公共行政学、社会工作及社会行政学）、认知科学（心理学、计算机科学/人工智能、语言学、哲学及脑神经科学）、文学、化学、工程学（土木工程、土木工程/环境工程、计算机科学、计算器工程、电机工程、电子及通讯工程、讯息工程、工业工程及科技管理、后勤工程及物流管理、机械工程、机械工程/屋宇设备工程、医学工程）
香港中文大学
在ARWU的学科领域排名中，香港中文大学（简称中大）的工科进入了百强（76-100名），在学科排名中，中大有三个进入百强：数学（第50名）、化学（76-100名）、计算机（第30名，在12所名校中仅次于香港科技大学），优势突出。而在QSWUR的排名中，中大的五个学科领域均排名百强之列：艺术人文47名、工程技术82名、生命科学与医药60名、自然科学90名、社会科学/管理38名，同样是一所实力均衡而强劲的名校。
优势学科：数学、化学、计算机、中文、翻译学、新闻与传播、专业会计学、社会学、法律
香港科技大学
根据ARWU的学科领域排名，香港科技大学（简称科大）的工科排名第36名，为两地高校之冠，其社科排名52-75名，使科大成为十二名校中唯一有两大领域位列百强的；在学科排名中，计算机排名第21位，也是两地高校之冠，而经济学/商学也进入了50强（第45名）。QSWUR的排名中，科大的工程技术排名第22位，仅次于清华；生命科学与医药（第86名）、自然科学（第55名）、社会科学/管理（第43名）也实力强劲，艺术人文（第195名）则稍逊。因此可以说科大是一所工科优势比较突出的名校。
优势学科：工程学院、商业管理学院（工商管理）、理学院（数学、生物学）、人文社科学、会计、分子神经学
香港城市大学
在学科领域排名上，香港城市大学（简称城大）的工科在ARWU中也进入了50强（第42名），学科排名中则有两项进入50强：数学（52-75名）和计算机（第50名）。在QSWUR的排名中，城大的艺术人文与社会科学/管理展现较强实力，进入了百强，分别位列第79名和第72名，工程技术（第119名）和自然科学（第186名）也具有一定实力。
优势学科：商学、法学、创意媒体、数学、计算机、社会工作
香港理工大学
根据ARWU的学科领域排名，香港理工大学（简称理大）的工科进入了百强（52-75名），数学（76-100名）与计算机（51-75）进入了学科排名百强。在QSWUR中，理大在艺术人文（第172名）、工程技术（第91名）、生命科学与医药（第225名）、社会科学/管理（163名）等领域均具有一定的实力。
优势学科：酒店及旅游管理、辅助医疗（职业治疗、物理治疗、眼科视光学、放射学）、工程、物流
生命科学和生物工程篇5
“当白衣天使给你服用抗生素类药物，使你很快恢复了健康时，你得感谢微生物给你带来的福音，因为抗生素是微生物的‘奉献’。”最初是在微生物课本中看到这段文字的，它告诉我生物就在身边，生物与我们的学习和生活密不可分。其实细细想来，何止是微生物。在我们丰富多姿的大千世界中，生物的种类成千上万，甚至自诩聪明智慧如你我的人类不也是一种生物。
生物科学专业属于理学大类下的生物科学类，毕业授予理学学位。其专业课程包括：动物学、植物学、生物化学、分子生物学、遗传学、微生物学、细胞生物学、植物生理学、动物生理学等。生物科学之下也有不同的专业发展方向，如动物生理学（Animal Physiology）研究生物机体的正常功能活动及其产生机制，以人体和哺乳动物生理学原理为主要内容；生化及分子生物学（Biochemistry and Molecular Biology）主要研究生命现象的化学本质，它在分子水平探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的作用；遗传学（Genetics）主要研究生物的遗传和变异，研究内容包括遗传物质的结构、功能与变异，遗传物质的传递、遗传信息的表达与调控等诸多方面；微生物学（Microbiology）掌握微生物学的基本知识和基本理论，了解微生物在工业、农业、医药、环境保护等方面的实际应用以及微生物学在发展中的作用。
自然科学的前沿领域
生物科学既是一门具有悠久历史的学科，又是当今蓬勃发展的热门学科。在科技迅猛发展的21世纪，生物科学正从分子、细胞、个体和群体等不同层次上综合运用现代技术，系统地研究生命的奥秘。作为自然科学研究的前沿领域，生物科学正成为发展最快、应用前景最厂的学科之一，其研究成果为人类的健康与发展乃至整个世界的发展与变革带来了深远影响。本专业培养综合素质高、基础知识宽、创新能力强，具有相关农业知识的生命科学研究型人才。学生需要在大学期间加强生命科学的基础理论学习，及时了解学科的最新进展，注重科研训练和实践教育，大力培养科研素养和创新精神，熟练掌握现代生物科学研究的基本技能和技术。
生物科学专业有师范类与非师范类之分，而笔者所在学校的生物科学专业即为师范类。师范类生物科学专业旨在培养掌握生物科学的基本理论、基本知识、实验技能，能够在高等和中等学校从事教学和教学研究的教师、教学研究人员以及教育工作者。鉴于其与非师范专业不同的培养目标，在大学本科的实际教学中，师范类生物科学专业还会开设基础心理学、学校教育学和生物教学论等与教学有关的课程，以加强学生对教师这一职业的认知，从而为学生入职做好铺垫。除此之外，老师从重点讲解与举例方向性、差异性的拓展等方面，对于讲课内容也会有针对性的调整，以适应不同方向学生的发展需求。
“生科人”，就业需努力
与偏重实践的生物技术专业相比，生物科学的学习内容更重理论，因此，本专业很多学生在本科毕业后选择了读研继续深造。除此以外，生物科学专业的学生也有很多选择了从事教育行业。不过，生物科学专业的本科毕业生在求职过程中经常会有“高不成、低不就”之感。一方面，好的科研、企业单位是理想的择业对象，可是其要求自然也比较高，本科生的竞争优势不是很大；另一方面，基层单位就业容易，可是条件差，发展也不太理想。对于求职者来说，文凭其实只是一小方面，招聘单位对文凭作出规定，无非也是希望应聘者有更高的专业能力。所以说，专业知识强、能力过硬才是最重要的条件，在学习的过程中有意识地锻炼、提高自身的专业技能，也是增强竞争优势的方法。
拥有生物科学专业国家特色专业院校名单：北京大学、北京师范大学、河北师范大学、山西师范大学、内蒙古大学、东北师范大学、复旦大学、厦门大学、西南大学、海南师范大学、宁夏大学、福建农林大学、中国海洋大学、山东师范大学，鲁东大学、河南师范大学、湖南师范失学、中山大学、西华师范大学、山西大学、上海海洋大学、南京师范大学、浙江大学、湖北大学、四川大学、延安大学、南京大学、兰州大学等。
水产养殖学：“水产”不水 邹林虎
主干课程：生物学、环境科学、水产学
水产养殖，不只是养殖水产
2008年，伴随着5·12地震带来的恐慌，我秉烛夜读，取得最终的胜利。像中国健儿在奥运赛场上勇夺金牌一样，那年，我收到了西北农林科技大学（编者注：作者本科就读于西北农林科技大学，后考入中国科学院大学攻读硕士学位）水产养殖学专业的录取通知书。残奥会开幕了，我的大学生涯也拉开了序幕。
也许很多同学会问，水产养殖学专业是教养鱼呢还是养虾呢？那你就对水产养殖学专业的理解太狭隘了。水产养殖学专业旨在培养学生具有生物学、水产动植物养殖及水产动植物疾病诊断、防治的基本理论知识和实验、实践的基本技能，能从事水生动植物资源综合开发利用与保护、经济动植物的增养殖、疾病防治及相关领域的科研、教学、技术服务及经营管理等工作。主要学习生物科学、水域生态学、水环境科学、水生生物技术以及水产动物生产、水产品加工与贸易和水生资源开发和利用等方面的基本知识。通过四年大学的专业学习，水产养殖学专业的学生需要具备水产经济动植物生产、水产饲料生产、水生生物病害检测与控制、水域环境监测、水产资源开发、水产品加工等方面的基本能力。
与“水产品”打交道的专业
在此之后，鱼类增养殖学、海水贝类增养殖学、水产动物病害学、水产动物营养与饲料等专业课程也粉墨登场。大三、开始，本专业的课程涉及到更多方面，如动物遗传学、水产动物育种学、水环境化学、养殖水域生态学、分子生物学、水产品加工工艺学等。不过，随着学习的逐渐深入，我们也越来越觉得这些课似乎和水产养殖学专业没多大关系。
将近一年的实验室生活，我们才开始真正明白国家设立水产养殖学专业并不仅仅是为了培养渔民，更是为了解决水产养殖上的难题。比如养殖品种的培育、营养优化、病害防治、产业链整合等。同时，水产养殖学是生命学科的一个分支，它所学习的内容如生物化学、细胞生物学等在生命科学中也是通用的。
水产养殖学专业课程的学习其实有很多趣味，比如水生观赏动物养殖学的理论学习让我们了解了水生观赏动物养殖在国民经济中的地位和水生观赏动物的主要种类。实践中，我们在水族市场调研各种水生观赏动物的市价，在海洋世界里参观名贵品种和水族器材，并且在学院的资金支持下，进行水族箱的设计比赛。
守卫水域世界
四年的时间转瞬即逝，我们这个小家庭的成员也将奔向祖国各地开始新的生活了。他们的归宿如何呢？有的同学进入各大高校继续读研深造，有的同学在科研机构、高等院校、企事业单位的水生生物生产、水产动物营养与饲料加工、水生生物资源保护与开发、水域生态环境监测与保护及相关领域从事教学与科研、产品开发、市场营销和技术推广等工作，大家分布在祖国的各个角落。当然。水产养殖学专业的学生也可以选择自主创业，比如培育像七彩神仙鱼、金龙鱼、银龙鱼等名贵品种。大家都明白，物以稀为贵，之所以名贵不仅因为这些品种的外观光彩照人，更因为目前还没有完善的人工繁殖技术，这就需要更多的水产养殖学专业的学子发挥专业所长。
拥有水产养殖学专业国家特色专业院校名单：中国海洋大学、宁波大学、天津农学院，大连水产学院、华中农业大学、海南大学、广东海洋大学、上海海洋大学、淮海工学院、集美大学。
生物工程：生命通往应用的桥梁 李佳丽
主干课程：生物学、化学工程与技术
生物与工程的契合
生物工程是以生命科学为基础，利用生物体系（组织、细胞及其组分）和工程原理，提供商品性和社会的综合性科学技术体系。广泛应用于功能食品开发、生物制药、农产品综合利用等领域，促进传统产业的改造和新兴产业的形成。生物工程是加强技术创新、发展高科技、实现产业化的基础，是从实验室研究通向大规模生产的桥梁。在这一科技下，生物工程专业应运而生。
生物工程专业通过掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论，培养出具备生命科学基本理论和系统的生物技术基本理论、基本技能，掌握生物与化学实验基本技能，从而能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在医药、食品、农、林、牧、渔、环保等领域的生产企业及事业、行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的应用型高素质人才。
实验室与社会接轨
学习生物工程要求理论与实践的交替，包括不同领域的实验操作。比如：无机及分析化学实验、有机实验、生物化学实验、酶工程实验等。让学生尽可能掌握实验的基本操作和认识化学反应。在四年的大学生涯中，学生将会接触到如下课程：无机及分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、微生物学、生化分离、基因工程、分子生物学、细胞生物学、细胞工程、微生物工程、发育生物学、酶工程、遗传学、化学基础实验、生物工程基础及专业实验等。
生物工程属于综合交叉发展学科，且与应用有紧密的结合，国外很多著名大学都很注重其发展，相比国内该专业的现状，出国深造对于以后发展更有利。生物工程专业的毕业生可以在医药、食品、环保、商检等部门中从事生物产品的技术开发、工程设计、生产管理及产品性能检测分析等工作及教学部门的研究与教学工作。
理性对待专业前景
如今，生物工程的应用领域越来越广泛，涵盖了农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料、动植物、净化等各个领域。它对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生了巨大的影响，并为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景，生物工程专业也将日益壮大。
不过，本专业本科生直接从事科研方面工作的可能性不大，根据笔者经历，本专业大部分同学选择继续读研，直接就业的同学较少。原因是生物工程专业本科四年的学习不足以满足社会对于专业人才的需求，因此，大家希望能继续提升自己的知识储备与专业能力，掌握更多先进的专业技术。并且，生物工程专业各高校的教学水平与师资水平参差不齐，如果有意愿就读该专业的，大家一定要谨慎选择院校。
拥有生物工程专业国家特色专业院校名单：中国农业大学、南京工业大学、江南大学、上海交通大学、北京化工大学、华东理工大学、西北农林科技大学、华中农业大学、重庆大学、北方民族大学、天津科技大学、大连大学、浙江工业大学、大连工业大学、大连理工大学、沈阳药科大学、江西农业大学、湖北工业大学、华南理工大学、贵阳学院、湖南科技学院、大连民族学院、淮阴工学院、宜春学院、山东轻工业学院、四川理工学院、合肥学院、石家庄学院。
动物科学：畜牧人的摇篮 杜拜伦
主干课程：生物学、动物遗传育种学、动物营养与饲料学
向未来新兴产业转变
动物科学专业是生命科学的重要分支。它的基本任务是在认识和掌握动物遗传变异、生长发育、消化繁殖等生命规律的基础上，为人类提供质优量多的动物产品。动物科学旨在满足人们日益增长的高档肉类饮食需求，主要进行动物营养与饲料、饲料资源开发、饲料配方与饲料工艺设计，以及饲料鱼饲养企业管理的研究。通过对大量的动物实验和畜禽生产实践，将了解兔子、禽类、牛、猪、羊的动物生理特点和生活习性，并学习对其进行饲养管理、帮助他们繁殖后代等的科学方法。
随着动物基因组计划的全面启动和阶段成果的取得，动物科学已深入到基因层面认识动物的遗传、发育、繁殖和代谢的调控规律。分子与细胞工程技术已逐步成为畜禽新品种培育、良种快速扩繁、动物营养饲料的重要手段。动物科学专业除面向传统的优质畜禽产品生产外，从事动物生物技术新兴产业将是其未来最具发展潜力的重要方向。
掌握核心技术
顾名思义，动物科学专业学习的课程也与动物密不可分，大学四年需要学习动物解剖学、动物组织胚胎学、动物生理学、动物生物化学、畜牧微生物学、动物遗传学、动物营养学、饲料学、生物统计学、饲料分析技术、动物繁殖学、动物环境卫生与畜舍建筑学、畜牧生产系统、动物育种学、群体遗传学、数量遗传学、细胞遗传学、生化遗传学、分子遗传学、配合饲料工艺原理与技术、企业管理学、反刍动物营养、猪营养、家禽营养、鱼虾动物营养等。动物科学专业学生在毕业时需要具备丰厚的生命科学、动物生理生化、饲料工程、环境工程科学等基础，掌握动物产品高效安全生产与质量控制、动物生长发育规律、营养调控等理论与技术，成为能够从事动物科学教学与科研工作，胜任动物遗传资源开发与利用、特色动物产品开发、生态农业建设的科研与管理，从事高新技术研究与推广的高级专业人才。作为新一代“畜牧人”，在目前食品安全问题严峻的背景下，我们的目标不仅仅是数量的提升，更是质量的提升。我们的研究对象也从最初的陆生动物扩展到目前的水生动物。
发展中的“潜力股”
随着科技的进步，动物科学的研究领域在范围上已从传统的畜牧业扩展到了水产动物、珍禽异兽、伴侣动物、观赏动物的饲养、育种繁殖、产品加工等各个领域；在研究深度上已从动物整体水平、细胞水平和亚细胞水平深入到分子水平，使得人们可以在基因水平上认识动物遗传、发育、繁殖、代谢的规律。克隆动物、转基因动物的成功育成表明，动物科学是21世纪生命科学中最富有挑战性和最具发展潜力的领域之一。
生命科学和生物工程篇6
生命科学与我们的生活密切相关，其本质是研究生命现象、揭示生命活动规律和生命本质的科学。它的研究对象既可以是组成生命现象的生物大分子，也可以是生物个体本身，甚至可以是生态系统和生物圈，生命科学的飞速发展对人类的日常生活和社会的发展建设均产生了巨大的影响[1]。目前人类面临的一系列重大问题，如人口膨胀、食物短缺、能源危机、环境污染及疾病危害，等等，这些问题的解决很大程度上将依赖于生命科学和生物技术的进步与发展。因此生命科学被誉为21世纪最活跃的学科之一，自然科学的前沿学科[2]。生命科学素养也是大学生综合素质的一个重要组成部分[1，3]。目前，越来越多的高校开始为全校的各个专业的大学生开设生物类的课程，包括世界一流的大学，如麻省理工学院，就将生物导论等生物学基础课程开放给全校[2]。通过在大学课程中普及生命科学知识，增强生命科学素养是提高大学生综合科学素质的手段之一。《生命科学导论》是高等院校面向全校各类专业，尤其是非生物科学类专业学生开设的基础课程。由于生命科学涉及面广、内容丰富，而且发展十分迅速，不断增加新的内容，同时学生的专业差异均进一步加大了生命科学导论的教学难度。随着多媒体技术的日益发展和成熟，在现代教学中，多媒体技术教学手段的应用已成为教学改革和发展的热点[4]。运用多媒体技术，通过PowerPoint、动画、视频等多种多媒体形式和生命科学相关的专业知识进行结合。将原先大量复杂的知识更形象地呈现在学生面前，与传统的板书教学相比，具有图文并茂，便于讲解和记忆的优点，可以更大程度地的活跃学生的学习情绪，激发学生的学习兴趣，增强课程的教学效果，促进课程教学发展。
一、多媒体在《生命科学导论》课程中的应用
生命科学导论课程涉及了植物学、动物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学及现代、生物技术等众多的学科和内容，涵盖的信息容量大、知识更新速度快、综合性强[3]。作为一门全校通识类的选修课程，《生命科学导论》所面向的是全校不同专业的学生，不同专业学生对生物学的知识具有不同的实际需求，教学过程中需要兼顾不同专业学生之间的基础差异性，因此在授课时针对不同专业的学生提供不同深度的教学内容。目前的多媒体教学的最主要方式体现在PPT教学，与传统的板书教学相比，PPT具有图文并茂，便于讲解和记忆的优点，对于生物专业知识接触较少的工科和文科专业的学生在学习非专业知识时也可以节省很多精力[5]。采用PPT进行授课，可以将学生的精力集中在听课而非记笔记上，提高了教学的效果，同时也方便学生在后期随时进行查阅和回忆之前的课程内容。对于有一定生物基础知识的农科和理科学生，具有一定生命科学相关基础的学生，应当适当地增加一些知识的深度，需要对基础的知识点进行讲解的基础上引入一些新的技术和研究，激发学生对于生命科学领域进一步进行探索和了解的欲望。然而，PPT的平面图像对于一些较为抽象和复杂的技术原理无法很好的进行展现，可能会增加学生的学习负担，丧失学习兴趣。教学动画在国外生物方面的课程中已有不错的发展，许多优秀的教材中附带有大量的与教学内容相关的动画，同时一些研究者也渐渐开始在论文中利用动画或者影像来更为直观地表述自己的结论，或是将制作的动画或影像连接到自身的主页上，帮助其他研究者进行了解[4]。在常规的平面图像中，筛选、引用和制作生命科学导论相关的教学动画可以帮助学生更好地了解和吸纳教学内容，提高教学质量。此外，目前国内外媒体制作了许多精美的纪录片，比如中央电视台制作发行的《森林之歌》系列、英国广播公司（BBC）制作的《生命》系列、美国公共电视网（PBS）制作的《自然》系列等，这些纪录片或介绍了自然生态的伟大，或展现了生命的神奇，或介绍了快速发展的新兴技术，均可以与专题内容相结合。通过观看纪录片，学生可以更直观地去了解新的研究进展，提升学生的兴趣，拓展学生的视野。
二、多媒体在教学中应用的优势
多媒体的应用在《生命科学导论》的教学中具有很大的优势。随着科技的发展，越来越多的课堂脱离了原先的板书模式，授课模式逐渐由文字化走向图像化，而图像化也开始脱离原先静态的模式，走向动态。例如，在进行动物免疫系统的介绍时，仅用文字配合图片的讲解的时候，对于有一定生物学基础的学生来说或许较易于接受，但是对于一些文科类的学生，较多专业信息的涌入和单一的过程示意图很容易使他们失去学习的兴趣，而如果将各类免疫细胞，如T细胞、白细胞、巨噬细胞等免疫细胞用卡通的形象描述出来，表述成为人体内的士兵，将免疫细胞对病原体进行防御的过程用动画表述出来。短短的几分钟的动画就可以将原先枯燥乏味的原理化虚为实，帮助学生对于人体的免疫系统有了一个简单的了解。鲁迅先生曾说：“用活动电影来教学生，一定比教员的讲义好，将来恐怕要变成这样的。”在《生命科学导论》的教学中，纪录片的应用也是如此，特别是在生态环境方面的介绍中，由于课堂的局限性，许多学生对于生态环境的接触仅仅限制在了书本上的介绍，在对“生命多样性”一章进行讲解之时，文字和数据大段地标示出了目前生物多样性所面临的严重威胁，对于不少学生来说，因为没有切身的体会，很难感受到这些数据的冲击性。由于生态环境问题的日益严重，许多国家都制作了精美的纪录片向公众展示保护环境的重要性，对于学生来说，在进行教学的时候适当地引入这些纪录片比单纯的罗列数字更能够让他们理解环境保护的意义。例如《最孤独的动物》这部纪录片，表述了包括孤独乔治在内的若干种已灭绝或濒临灭绝的生物的困境，这些生物的日常生活、生存环境以及那些为保护他们而努力的生物学家的工作都通过摄像机直观地展现在了学生面前。引发他们的思考和对环境保护的意识。此外，生命科学作为21世纪的领军学科之一，其发展日新月异，通过书本进行知识传播的更新频率有限，学生无法通过书本的学习了解到新兴研究的发展。多媒体则不同，新的信息影响可以通过网络和电视平台进行传播，将其适当地引入到课堂中，不仅丰富了学生的知识储备，也扩展了教学内容。
三、多媒体在教学应用中的弊端
虽然多媒体在教学中的应用优势明显，但是仍然存在一些不足。首先是幻灯片、动画等影像的使用，其原始目的是使学生能够将精力集中在听课而非记笔记上面，但是也会导致部分学生上课不认真，在课堂上不去记录笔记和听课，下课后直接拷贝课件，这反而失去了学习的积极性。其次，过多地引入动画和视频有可能分散学生的注意力，让学生有一种走马观花的感觉，相较于文字，影像固然更能够吸引学生的注意力，然而学生会存在抓不住重点，难以对影片中的专业知识点进行归纳总结的状况。导致无法达到教学目的，教学质量反而下降的情况[4]。同时，引入影像进行教学有可能会使学生忽视了教师的主导地位[6]。在课堂上，教师的主要工作是引导学生去理解和吸纳新的知识信息，多媒体作为一个辅助工具，应该起到帮助学生理解、掌握知识的目的，但是并不应该取代教师的作用。若是教师过于依赖于多媒体的帮助，反而会丧失了其在课堂中的主导地位，导致无法正常地与学生进行交流，从而致使无法完成教学目标。
四、结论
综上所述，在进行《生命科学导论》的教学中，适当地引入多媒体形式的教学更有助于学生学习和理解生命科学知识以及熟悉生命科学技术。相较于传统的板书模式，多媒体的应用可以帮助学生更好地理解所需接受的知识，调动学生的学习积极性，提升教学质量。然而，凡事有利则有弊，过多地引入多媒体动画、影像等资源则容易使学生失掉重点，在学习理解上存在偏差。而教师如果过度地依赖于多媒体，则会导致无法进行正常的教学活动，丧失其在课堂上原有的主导地位，多媒体的应用反而会带来负面的效果。因此在使用多媒体教学的时候应该遵循适度原则，教师应当及时地帮助学生进行归纳总结，从而保证教学质量，提高教学效率。
参考文献：
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[3]陈阿琴，陶贤继，刘其根，等.关于生命科学导论课程教学改革的思考[J].教育教学论坛，2013，（06）：42-3.
[4]厉建中，胡振林，邱磊，等.多媒体在专业课《基因工程药学》教学中的应用[J].陕西教育（高教版），2009，（10）：333.
生命科学和生物工程篇7
纵观世界一流大学跨学科组织建设与管理，具有以下共性特点:①政府、学校宏观政策的支持是跨学科组织发展的保障基石。如美国国家科学院协会2004年发表了《促进交叉学科研究》报告;哈佛大学就曾明文对该校跨学科动议项目的政策扶持作了规定。②组织结构与管理合理，强调多学科组织的强强联合、优势互补的组织合作，如MIT与哈佛大学共同合作的“哈佛－MIT健康科学技术学部”。③注重跨学科研究和教育的协同发展，如美国的HST就是主要通过研究影响疾病与保健的基础原理，开发新的药物与仪器，致力于培养医师-科学家，通过跨领域合作改善人类健康。④提供跨学科研究经费，如美国国立卫生研究院(NIH)作为美国联邦政府最大的生物医学研究机构，强调对多学科、跨学科和多机构联合的医学研究项目的资助，如2007年就给9个科学研究联合体提供了2．1亿美元的研究经费［7］。⑤多样化的激励措施，重视奖金发放和提供实践机会等。
2我国大学生物医学跨学科组织建设与发展
我国学科交叉研究萌生于20世纪50年代，而80年代初召开“首届交叉科学学术讨论会”，基本就被认定为我国跨学科研究的全面展开。到20世纪90年代，我国大学关于跨学科研究的建制开始引人关注。特别是我国“985”二期工程，为突出重大科学问题和现实问题引导，凝聚了不同学科背景的研究者开展跨学科研究，着力建设了一批创新平台。目前“985工程”科技创新平台与基地是我国大学跨学科研究的重要组织形式，其中就包括大批生物学与医学创新平台的实体机构。2000年，北京大学成立了生物医学跨学科研究中心。多年来，该中心将基础科学、技术应用和临床科学的前沿研究结合在一起，形成了以单细胞原位实时微纳米检测与表征研究，数字化诊疗仪器技术研究，医学信号与图像分析研究，大气压低温等离子体生物学效应及医学应用研究等四大主要研究方向，建立了跨学科的实验室和研究平台，组织了30余个跨学科研究项目，取得了系列跨学科研究成果［8］。
同时，该中心注重各有关学科优势互补、相互合作，对来自生命科学、物理化学、基础医学等基础学科，以及来自电子学、计算机技术、生物医学工程、临床医学等众多应用和工程学科的研究生，开展生物医学工程跨学科前沿领域的研究和人才培养，形成了新的学科生长点，培养出了具有交叉学科背景的新型人才。2006年，北京大学成立了前沿交叉学科研究院。生物医学跨学科研究中心至此成为前沿交叉学科研究院的研究中心之一。2010年，基于系统生物学的研究现状、发展趋势及其广阔的应用前景和重大的现实意义，北京大学建立了系统生物医学研究所。该研究所注重复杂系统的研究和学科交叉，并且与环境因素相结合，主要针对重大疾病，如肿瘤、心脑血管疾病、代谢性疾病等研究领域作为重点和突破点进行系统生物学研究［9］。2004年，清华大学顺应跨学科研究趋势，改革科研体制，通过将分散于全校各院系的有关生命科学、医学及相关的工程学科统一组织和协调起来，重点支持和建立了包括“清华大学生命科学与医学研究院”在内的若干研究所(或研究平台)，加强和促进生命科学与医学的发展及其与其它工程学科间的交叉合作［10］。
同年，复旦大学组建生物医学研究院。作为国家“985工程”二期建设的科技创新平台，目前研究院以“转化医学”为目标，形成了包括疾病系统生物学、出生缺陷与发育生物学、疾病发生的分子机制、创新药物和结构生物学等主要研究方向和研究团队，建设了功能蛋白质组学、基因组学、癌症研究、心血管研究、分子与细胞生物学、药物与结构以及公共技术平台等10个技术平台，建立了基础科学与临床需求的紧密联系，为重大科研项目的实施和跨学科合作研究工作的开展提供了有力支撑［11］。此外，研究院重点把学校所属上海医学院、生命科学学院、化学系、药学院、公共卫生学院及相关附属医院等院系等有机地穿插在一起，在疾病蛋白质组学、化学生物学、生物化学与分子生物学、肿瘤学、干细胞生物学、分子药理学等专业培养研究生，开展跨学科研究生教育。2000年，上海交通大学成立“Bio-X生命科学研究基地”。2005年，与神经生物与人类造化学研究室重组成立“Bio-X生命科学研究中心”(现改为研究院)，是继美国斯坦福大学后的世界第二个、中国第一个Bio-X研究中心［12］。2007年，学校又成立了系统生物医学研究中心。
该中心是集生物、医学、物理、工程、数学、信息、计算等不同学科，集研究、教育、开发及服务于一体的生物医学研究与开发的公共技术平台。中心立足于以系统生物学的方法为基础，致力于在生物整体水平、细胞和发育生物学以及单细胞分析领域开展多学科交叉融合的系统生物医学研究。同年，随着原上海第二医科大学的并入，上海交通大学成立了Med-X研究院。Med-X研究院主要依托学校临床医学学科和理工科优势，涉及生物医学工程、生物学、影像医学与核医学、材料科学与工程四个研究领域，以解决临床医学问题为目标导向，进行前沿性医学科学研究，开发高尖端领先性医疗技术产品，构建国际化、多学科交融、多资源共享、多方位服务的开放式医学应用研究平台，建立医疗技术产品研发－技术转化－临床应用体系［13］。
3我国大学生物医学跨学科组织建设困境与借鉴
生命科学和生物工程篇8
生物工程；人工生命；组织工程；人工组织；人工器官
0引言
从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统，是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性，以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。
1材料技术型生物医学工程
此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织，其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来，亦或是增强人体某一部分功能的材料，因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应，确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势，即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料，应确保其具备良好的生物相容特点；亲水特性；性；预防组织粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果，使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种：
（1）无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性，同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。
（2）金属生物材料。①毒性较低，弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料，如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。
（3）生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。
2组织工程与人工组织
目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤，而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面：
（1）自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复，例如，对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。
（2）异体移植。例如，某患者在遭遇意外事故时，家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题，同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大，供体不足情况十分显著。
（3）人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况，但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显，绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官，也就是进行结构组织，代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想，而已经走进了现实生活当中，可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。当前，组织工程研究的主要内容即为：适宜的母体细胞来源；能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质；可应用在促进细胞组织再生长的因子；以及组织间的相容性。开展组织工程通常会应用以下三种策略：
（1）细胞以及生物材料的杂化体系，例如由小块活体组织将特异细胞分离出来，通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中，在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内；伴随着组织缺损部位的重新构建，聚合物将会逐渐降解并消失。
（2）仅具备生物降解材料体系，借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构，在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构，并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷，其孔隙架构与人体骨架构极为接近，可被应用在骨组织工程支架中。
（3）细胞体系，经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。
3结束语
总之，从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法，来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物，也就是人工组织，因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。
参考文献：
[1]杨国为,陈国江,涂序彦等.广义人工生命的科学基础(Ⅱ)--生物工程基础[J].计算机工程与应用,2013(09).
生命科学和生物工程篇9
南京市中华中学“生命・生活・生态教育”课程基地是2012年被省教育厅批准建设的普通高中课程基地建设项目，经过两年多的建设，已初步取得了成效。作为南京百年老校，学校有着深厚的校园文化积淀，本课程基地力图传承和发扬学校的“用爱温暖人”的文化，以促进学生可持续发展为教育目标，引导学生认识生命、珍惜生命、敬畏生命，科学生活、健康生活，维护生态环境、建设生态文明，实现课程基地的教育教学功能，并使之成为中华中学的新名片。
一、课程基地建设的构思
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》的工作方针指出：“关心每个学生，促进每个学生主动地、生动活泼地发展，尊重教育规律和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育。”《江苏省中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》鼓励学校根据高中教育性质任务、学生发展要求和教学现状，形成自身文化和教育特色。高中教育是基础教育的重要组成部分，以培养学生的基础学力、学科兴趣和人文情怀为主。2011年，我校高中部整体搬迁到新校区，成为全日制寄宿制高中后，在学生中推行了以自主学习、自行管理、自我教育、自信成长为主要内容的“四自”管理模式。“四自”管理模式是以“学生为本”育人理念为基础的。我们认为，以学生为本，首先要以学生的生命、生活为本;而健康的生命、高质量的生活需要良好生态环境的支撑。基于此，我们建设了“生命・生活・生态教育”课程基地。“生命・生活・生态教育”课程基地建设的具体构思见下页图。
1.课程基地的内涵
高中阶段是学生身体发育、心智成长以及人生观、世界观、价值观形成的重要阶段，学校要从各方面关注学生的发展，我校课程基地力图从生命教育、生活教育、生态教育三方面开展教育。
所谓生命教育就是要让学生感悟到生命的有限性、唯一性，从而思考个体生命的存在价值，并在人生实践中实现其生命价值;就是要帮助学生树立起积极、健康、正确的生命观，教会学生接受与认识生命的意义，尊重与珍惜生命的价值，热爱与发展每个人独特的生命，并将自己的生命融入社会之中。珍惜生命、敬畏生命，才可能培养起坚定的理想信念，才可能以博大的胸怀和坚韧的毅力去实现个体的生命价值，为社会创造幸福。
陶行知先生强调，生活教育以人的全面发展为基本目的，同时根据社会生活的发展与教育对象的不同规定了具体培养目标，其核心就是启发儿童、青年、人民大众改造社会生活的觉悟，手脑结合的实践创造能力，并藉此去改造生活，创造新的人生，创造新的中国、新的世界。
生态教育是“人类为了实现可持续发展和创建生态文明社会的需要，而将生态学思想、理念、原理、原则与方法融入现代全民性教育的生态学过程”，学校教育是生态教育非常重要的载体。
通过对生命教育、生活教育和生态教育实质的认识，我们认识到生命教育是基础，有了生命，才能考虑生活质量;生活质量又要有良好的生态环境为基础。在学校进行生命教育、生活教育、生态教育，引导学生认识生命，珍惜生命，科学生活，健康快乐生活，手脑结合改造生活，形成良好的教育生态环境，加强生态文明建设，这对于高中学生的成长是非常重要和必要的。
2.课程基地建设的基础
为适应教育发展需要，2011年，中华中学高中部搬迁到河西新城，与现代化的奥体中心、金陵图书馆新馆、美丽多姿的绿博园相邻。校园环境优雅，文化气息浓郁，设施条件一流，学校在办学条件上已处于南京市公办高中领先水平，是理想的学习场所。数字化、生态化校园为“生命・生活・生态教育”课程基地的建设提供了良好的环境。家园式都市寄宿制特色在中华校园里格外鲜明。以生为本的办学理念、全方位服务的寄宿制管理制度为开展“生命・生活・生态教育”课程基地的研究提供了坚实的基础。
中华中学现有教职工220人，高级教师占60%，有全国及省劳动模范、全国模范教师、全国优秀教师、享受政府特殊津贴专家、江苏省名教师、特级教师、教授级高级教师、江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象、中青年科学技术带头人、省优秀教育工作者、南京市学科带头人等共34人。特别值得一提的是，学校的生物教研组多次被评为“南京市先进教研组”，有江苏省特级教师、市学科带头人、市优秀青年教师、校优秀青年教师;组内有苏教版生物教科书和教学指南的编委和作者;涌现出一批先进典型：全国模范教师、市劳模、市巾帼标兵、市普通高中教学先进个人。实力雄厚的生物师资队伍为“生命・生活・生态教育”课程基地提供了强有力的人力和智力支撑。
3.基地建设的保障
为开展“生命・生活・生态教育”课程基地建设，学校成立毕泳慈校长任组长，宋辉副校长、李兵副校长任副组长，多处室主任作为组员的课程基地领导小组，还成立课程基地工作小组，工作小组由教务处主任李朝军任组长，生物教研组九位教师及信息中心的一位教师为组员。学校高度重视工作推进，阶段工作要求以学校文件形式下发，分解基地工作任务表，责任到人。在课程基地领导小组的统一指挥下，学校教务处、总务处、信息中心、德育处、团委各部门积极支持和配合，按照实施方案，由课程基地工作小组具体落实课程基地的硬件建设和软件建设。
二、课程基地建设的内容
1.课程基地的理念与文化建设
（1）课程基地的核心理念。“生命・生活・生态教育”课程基地的核心理念是引导学生认识生命、珍爱生命、敬畏生命，科学生活、健康生活、快乐生活，了解生态、保护生态、宣传环保。
（2）课程基地的学科文化。“生命・生活・生态教育”课程基地建设主要依托生物学科来开展，生物学科文化建设是课程基地建设的重要内容。学科文化是学科在形成和发展过程中所积累的语言、价值标准、伦理规范、思维与行为方式等的总和。我校生物学科文化核心是追求人与自然的和谐发展，通过课程基地建设努力营造良好的教育教学环境，努力加强生物学科文化的开发。
2.课程基地的硬件建设
“生命・生活・生态教育”课程基地的硬件建设包括“一馆三园四室”，共投资600多万，现已全部完成建设任务并投入使用。“一馆三园四室”是学生进行多种生物实验，探索生命奥秘，合作学习，动手实践的场所，激发了学生学习生物学的兴趣，满足了部分学生对生物科学的求知欲。
（1）一馆――生命科学馆。该馆以尊重生命、尊重自然，保护和促进人与自然的和谐发展为主题，以贴近教学、贴近自然、贴近实际为要求，着力为学生营造良好的自然科学教育环境。生命科学馆以生命的起源和进化为主线，以化石、标本、模型、生态场景、灯箱图文、声、光、电等形式，展示了生物的多样性和生态环境的多样性，实现知识性、系统性、趣味性和艺术性的统一。学生能够在馆中感受和学习，逐步形成了解生命、关爱生命、敬畏生命的情感态度。高一年级的研究性学习活动，高二、高三年级物理生物班的学习和复习教学活动都可以在该馆开展。每周二中午，该馆对学校师生开放，由师生担任解说员。2014年，生物学骨干教师部级培训班的全体学员及外市多个学校前来参观学习。
（2）三园――水生植物园、阴生植物园、四季花卉园。学校在不影响校园整体绿化设计的基础上，建设了三个生态园。水生植物园有南京的水八鲜、水稻、茭白等，阴生植物园有蕨等植物，四季花卉园植物种类更多，一年四季都有鲜花开放。建设“三园”主要是为了帮助学生学习生态系统知识，同时也为师生认识多种植物提供资源。学校利用“三园”资源，组织学生研究性学习小组辨认植物，给植物挂牌，对学校的名木古树进行编号立牌。
（3）四室――植物组培实验室、生物数码实验室、生物机能实验室、环境与生命实验室。植物组织培养实验室按标准组培实验室配备，分为准备室、缓冲室、无菌操作室、植物培养室。实验室有超净工作台4台，可供16位同学同时进行实验操作;有智能光照培养架6台，可供全年级学生做组培苗的培养实验。实验室自建成以来，已经进行了多次实验，目前高二、高三年级选修生物的学生都在其中做过植物组培实验和细菌接种实验，成功培养了大量的组培苗。生物数码实验室的每张实验桌都配备了电脑和显示屏，能够实现人机对话、师生对话、生生合作学习等，有效改进了教师的授课方式和学生的学习方式。生物必修1的两个实验、寒假科技周学生的课题研究，都利用实验室来开展。生物机能实验室有人体十八项生理机能测定的仪器九套，每张实验桌上还有虚拟实验室软件，可以做多个虚拟解剖实验。目前，利用实验室开展过本校生物教师培训、南京市直属学校青年教师培训，以及本校高一研究性学习。环境与生命实验室有水质检测、空气检测、食品检测、噪音检测等多种设备，主要供研究性学习和校本课程教学使用。
3.课程基地的课程建设
“生命・生活・生态教育”课程基地的课程建设包括国家课程建设、校本课程建设和活动课程建设。通过课程建设，努力提高课程基地设施的利用率，实现课程基地的教育教学功能，形成具有特色的教学环境，达成课程基地的育人目标。
（1）国家课程的校本化实施。尝试在生命科学馆进行生物必修2生物进化内容的学习，在生命科学馆和生态园进行生物必修2生态系统的学习，在植物组培实验室进行植物组培实验和细菌平板划线接种实验。由于建成时间较短，目前只在部分班级在课程基地开展教学活动，准备在下一学年扩大实验班级和教学内容，争取全校各年级都在课程基地进行生物国家课程必修和选修内容的教学。
（2）校本课程开发与实施。我们已经编制了《生活中的生物学》《生命・生活・生态》两本校本教材，并开设了相关的校本课程;编制了生物必修1、必修2、选修1、选修3四本高中生物教材的导学笔记，并已经在相应年级使用。此外，我们还计划准备编制《中华中学校园植物志》。
（3）活动课程设计与开展。在组织我校学生参加南京市中小学科技创新“星光计划”活动中，我们利用课程基地的特色实验室和生态园，组织学生进行实验和研究性学习，如开展为校园植物挂牌、为校园古树编号、建古树名木保护牌、进行牛奶成分的鉴定、常绿植物冬季不落叶机理的探究、生命科学馆中动植物标本的资料搜索等活动。
三、课程基地建设的成果
1.学生层面
课程基地开展的各种活动，激发了学生对生命、生活、生态的浓厚兴趣，学生广泛涉猎生物学课外知识，体验了生物实验以及生活化实验的乐趣，利用身边的废旧物品制作生物学模型，掌握了生活常识，避开了一些生活误区，初步懂得良好生活方式的重要性。课程基地对学生的职业规划也产生了较大影响：高一下学期学生高考选科，选生物占理科绝大多数;全年级有一半以上学生选修生物;在高考志愿填报时，生物、医学等相关专业成为学生的热门选择。参加生物奥赛人数及获省一等奖的人数也大大增加。
2011年，时任江苏省教育厅副厅长胡金波指出，“体验实践是课程基地的重要特征，也是高中学习方式转变的要求”[1]。我校的学生亲身参与“四自”管理和“生命・生活・生态教育”，学习方式转变呈现新的形态：由原来的被动式听课，单纯地背诵记忆，逐步转变为主动思考，自主提出问题，合作探究问题，学生的分析归纳能力也有所提高。例如，在生物实验中，学生做出了与教材上不同的实验结果时，教师不急于给出答案，而是让学生之间相互比较实验结果，引导有关学生回顾自己的实验步骤，分析产生不同实验结果的原因。再如，在给校园植物挂牌时，有的学生发现同种植物在叶片形态上、花的形态上呈现差异，教师引导学生自主检索资料，尝试分析推测其产生变异的生理因素和环境因素。我们今后进一步加强学生的体验实践活动，引导学生转变学习方式，进一步帮助学生实现自主学习、自我发展。
2.教师层面
通过“生命・生活・生态教育”课程基地建设，教师在改变教学方式，注重引导学生自主学习、合作学习，启发学生自己提出探究课题。例如，在“常绿植物冬季不落叶机理”的探究活动中，就是由学生自己提出问题，经过争论，最后确定的课题。利用e学习的有关设备，学生到学校附近的绿博园拍摄、搜集资料、归纳制作汇报材料、上传照片和汇报材料、交流和讨论;教师下发反馈作业，利用平台统计学生作业情况，及时进行指导。利用生物虚拟实验室开展学习活动，使学生在不解剖生物实体的情况下，学会解剖方法，了解生物体的内部结构，得到从文字和图片中难以得到的真实体验。教师通过组织教学活动，逐渐转变自己在教学中的角色，转变了教学方式。
在每个实验室建成后，我们都先组织教师培训，请公司的技术人员对实验室仪器的使用进行详细说明，教师提问并实际操作，然后带领学生进行实验，由此来促进教师的成长。杨克俊老师带领学生利用实验室进行牛奶成分的鉴定实验，并将实验过程发表在生物学核心期刊《生物学教学》杂志上。张鸿亮、李可祥、丁文婷老师带领学生进行“常绿植物冬季不落叶机理的探究”活动，张鸿亮将实验过程整理加工，撰写成文章，在生物学核心期刊《生物学教学》杂志上发表。生物组教师通过参加课程基地活动，在专业上都有不同程度的发展。
学校其他学科的老师纷纷到生命科学馆参观，在校园中遇到不认识的植物，用手机拍摄照片，通过QQ或微信请教生物教师。我们每周二中午开放生命科学馆，生物老师轮流值班，为参观的老师和学生讲解，生物老师每人负责编写生命科学馆一个厅的解说词。目前，已设立了专门讲解员，每位生物老师都能胜任讲解工作。
我们多次在课程基地开展教研活动，包括实验培训、科技周活动、南京市教育局直属学校青年教师培训、南京市生物高中青年教师赛课、南京市初中生物教师基本功大赛等活动。2014年，生物学骨干教师部级培训班在我校进行一天的培训活动。《现代快报》小记者、省内多所中学领导和老师、美国Grinnell College的教授和Grinnell-Newburg High School的校长到校参观课程基地。课程基地的辐射作用已经初步呈现。
3.学校层面
“生命・生活・生态教育”课程基地促进了学校的学生“四自”管理目标的实现，为寄宿制学校管理提供了帮助，成为了老中华的一张新名片，形成了中华中学的又一特色，提升了学校多样化、特色化办学的品位，目前已经有了一定的影响力。
综上所述，我校的“生命・生活・生态”课程基地做出了一些探索，取得了一些成绩，但距离既定目标还有差距，我们将继续丰富课程基地的内涵，加大研究和实践力度。课程基地不是一个简单的生物学科知识的学习场域，要有其“意义和价值”;必须以动态、发展的眼光，从文化的角度来审视学科教学，时刻关注学科知识对学生发展的价值，赋予学科知识以文化力量和意义关怀，达成学科知识与人的精神契合，彰显学科知识深层的文化魅力[2]，为培养高素质劳动者、专门人才和创新性人才作出贡献。
生命科学和生物工程篇10
生命科学与我们的生活密切相关，其本质是研究生命现象、揭示生命活动规律和生命本质的科学。它的研究对象既可以是组成生命现象的生物大分子，也可以是生物个体本身，甚至可以是生态系统和生物圈，生命科学的飞速发展对人类的日常生活和社会的发展建设均产生了巨大的影响[1]。目前人类面临的一系列重大问题，如人口膨胀、食物短缺、能源危机、环境污染及疾病危害，等等，这些问题的解决很大程度上将依赖于生命科学和生物技术的进步与发展。因此生命科学被誉为21世纪最活跃的学科之一，自然科学的前沿学科[2]。生命科学素养也是大学生综合素质的一个重要组成部分[1，3]。目前，越来越多的高校开始为全校的各个专业的大学生开设生物类的课程，包括世界一流的大学，如麻省理工学院，就将生物导论等生物学基础课程开放给全校[2]。通过在大学课程中普及生命科学知识，增强生命科学素养是提高大学生综合科学素质的手段之一。《生命科学导论》是高等院校面向全校各类专业，尤其是非生物科学类专业学生开设的基础课程。由于生命科学涉及面广、内容丰富，而且发展十分迅速，不断增加新的内容，同时学生的专业差异均进一步加大了生命科学导论的教学难度。随着多媒体技术的日益发展和成熟，在现代教学中，多媒体技术教学手段的应用已成为教学改革和发展的热点[4]。运用多媒体技术，通过PowerPoint、动画、视频等多种多媒体形式和生命科学相关的专业知识进行结合。将原先大量复杂的知识更形象地呈现在学生面前，与传统的板书教学相比，具有图文并茂，便于讲解和记忆的优点，可以更大程度地的活跃学生的学习情绪，激发学生的学习兴趣，增强课程的教学效果，促进课程教学发展。
一、多媒体在《生命科学导论》课程中的应用
生命科学导论课程涉及了植物学、动物学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学及现代、生物技术等众多的学科和内容，涵盖的信息容量大、知识更新速度快、综合性强[3]。作为一门全校通识类的选修课程，《生命科学导论》所面向的是全校不同专业的学生，不同专业学生对生物学的知识具有不同的实际需求，教学过程中需要兼顾不同专业学生之间的基础差异性，因此在授课时针对不同专业的学生提供不同深度的教学内容。目前的多媒体教学的最主要方式体现在PPT教学，与传统的板书教学相比，PPT具有图文并茂，便于讲解和记忆的优点，对于生物专业知识接触较少的工科和文科专业的学生在学习非专业知识时也可以节省很多精力[5]。采用PPT进行授课，可以将学生的精力集中在听课而非记笔记上，提高了教学的效果，同时也方便学生在后期随时进行查阅和回忆之前的课程内容。对于有一定生物基础知识的农科和理科学生，具有一定生命科学相关基础的学生，应当适当地增加一些知识的深度，需要对基础的知识点进行讲解的基础上引入一些新的技术和研究，激发学生对于生命科学领域进一步进行探索和了解的欲望。然而，PPT的平面图像对于一些较为抽象和复杂的技术原理无法很好的进行展现，可能会增加学生的学习负担，丧失学习兴趣。教学动画在国外生物方面的课程中已有不错的发展，许多优秀的教材中附带有大量的与教学内容相关的动画，同时一些研究者也渐渐开始在论文中利用动画或者影像来更为直观地表述自己的结论，或是将制作的动画或影像连接到自身的主页上，帮助其他研究者进行了解[4]。在常规的平面图像中，筛选、引用和制作生命科学导论相关的教学动画可以帮助学生更好地了解和吸纳教学内容，提高教学质量。此外，目前国内外媒体制作了许多精美的纪录片，比如中央电视台制作发行的《森林之歌》系列、英国广播公司（BBC）制作的《生命》系列、美国公共电视网（PBS）制作的《自然》系列等，这些纪录片或介绍了自然生态的伟大，或展现了生命的神奇，或介绍了快速发展的新兴技术，均可以与专题内容相结合。通过观看纪录片，学生可以更直观地去了解新的研究进展，提升学生的兴趣，拓展学生的视野。
二、多媒体在教学中应用的优势
多媒体的应用在《生命科学导论》的教学中具有很大的优势。随着科技的发展，越来越多的课堂脱离了原先的板书模式，授课模式逐渐由文字化走向图像化，而图像化也开始脱离原先静态的模式，走向动态。例如，在进行动物免疫系统的介绍时，仅用文字配合图片的讲解的时候，对于有一定生物学基础的学生来说或许较易于接受，但是对于一些文科类的学生，较多专业信息的涌入和单一的过程示意图很容易使他们失去学习的兴趣，而如果将各类免疫细胞，如T细胞、白细胞、巨噬细胞等免疫细胞用卡通的形象描述出来，表述成为人体内的士兵，将免疫细胞对病原体进行防御的过程用动画表述出来。短短的几分钟的动画就可以将原先枯燥乏味的原理化虚为实，帮助学生对于人体的免疫系统有了一个简单的了解。鲁迅先生曾说：“用活动电影来教学生，一定比教员的讲义好，将来恐怕要变成这样的。”在《生命科学导论》的教学中，纪录片的应用也是如此，特别是在生态环境方面的介绍中，由于课堂的局限性，许多学生对于生态环境的接触仅仅限制在了书本上的介绍，在对“生命多样性”一章进行讲解之时，文字和数据大段地标示出了目前生物多样性所面临的严重威胁，对于不少学生来说，因为没有切身的体会，很难感受到这些数据的冲击性。由于生态环境问题的日益严重，许多国家都制作了精美的纪录片向公众展示保护环境的重要性，对于学生来说，在进行教学的时候适当地引入这些纪录片比单纯的罗列数字更能够让他们理解环境保护的意义。例如《最孤独的动物》这部纪录片，表述了包括孤独乔治在内的若干种已灭绝或濒临灭绝的生物的困境，这些生物的日常生活、生存环境以及那些为保护他们而努力的生物学家的工作都通过摄像机直观地展现在了学生面前。引发他们的思考和对环境保护的意识。此外，生命科学作为21世纪的领军学科之一，其发展日新月异，通过书本进行知识传播的更新频率有限，学生无法通过书本的学习了解到新兴研究的发展。多媒体则不同，新的信息影响可以通过网络和电视平台进行传播，将其适当地引入到课堂中，不仅丰富了学生的知识储备，也扩展了教学内容。
三、多媒体在教学应用中的弊端
虽然多媒体在教学中的应用优势明显，但是仍然存在一些不足。首先是幻灯片、动画等影像的使用，其原始目的是使学生能够将精力集中在听课而非记笔记上面，但是也会导致部分学生上课不认真，在课堂上不去记录笔记和听课，下课后直接拷贝课件，这反而失去了学习的积极性。其次，过多地引入动画和视频有可能分散学生的注意力，让学生有一种走马观花的感觉，相较于文字，影像固然更能够吸引学生的注意力，然而学生会存在抓不住重点，难以对影片中的专业知识点进行归纳总结的状况。导致无法达到教学目的，教学质量反而下降的情况[4]。同时，引入影像进行教学有可能会使学生忽视了教师的主导地位[6]。在课堂上，教师的主要工作是引导学生去理解和吸纳新的知识信息，多媒体作为一个辅助工具，应该起到帮助学生理解、掌握知识的目的，但是并不应该取代教师的作用。若是教师过于依赖于多媒体的帮助，反而会丧失了其在课堂中的主导地位，导致无法正常地与学生进行交流，从而致使无法完成教学目标。
四、结论
综上所述，在进行《生命科学导论》的教学中，适当地引入多媒体形式的教学更有助于学生学习和理解生命科学知识以及熟悉生命科学技术。相较于传统的板书模式，多媒体的应用可以帮助学生更好地理解所需接受的知识，调动学生的学习积极性，提升教学质量。然而，凡事有利则有弊，过多地引入多媒体动画、影像等资源则容易使学生失掉重点，在学习理解上存在偏差。而教师如果过度地依赖于多媒体，则会导致无法进行正常的教学活动，丧失其在课堂上原有的主导地位，多媒体的应用反而会带来负面的效果。因此在使用多媒体教学的时候应该遵循适度原则，教师应当及时地帮助学生进行归纳总结，从而保证教学质量，提高教学效率。
参考文献：
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[3]陈阿琴，陶贤继，刘其根，等.关于生命科学导论课程教学改革的思考[J].教育教学论坛，2013，（06）：42-3.
生命科学和生物工程篇11
一般认为，“人工生命”、“人工智能”和“人造生命”是三个分别从计算机科学领域、智能研究和基因工程领域提出的概念。20世纪90年代未，中科院曾邦哲提出人工生物系统（artificial biosystem）的工程生物系统概念，用以整合计算机领域和遗传工程领域的两个概念。概念上的整合一方面体现了“人工生命”与“人造生命”两者之间的承接性，另一方面也预示着“人工生命”发展与生物学理论发展之间的密切关联。诚如“人工生命是具有自然生命现象的人造系统”[1]，那么进入微观领域，生命规律的探索与对生命分子的操作使得“人工生命”具有了反身性。这种反身性恰恰体现了“人工生命”研究并不在于使人“非人化”［2］，使生命也成为技术的对象，而是包含了一定生命认识的特殊生命活动。那么，剖析人类基因组计划的推进过程，就可能找到“人工生命”概念演进背后内在思想动因，从而为洞悉生命科学发展趋势提供一条线索。
一、“人工生命”阶段：肯定物理主义
在人体细胞核内，质量只有0.0000005毫克，宽度仅为0.02微米的DNA包含着大约30亿个碱基排列。科学家相信人类DNA序列是人类生命的决定因素，人类生命活动中发生一切事情都与这一序列息息相关。［3］除了特殊情况之外，DNA中含有的庞大信息能够被一字不差地复制，然后传给后代。要想获得这些信息，就需要测定DNA序列的碱基序列，这也是人类基因组计划的核心工作。那么，测序工作则成为“人工生命”的一个阶段，对生命信息传递过程的模拟也就构成了“人工生命”研究的起点。
基于人类全部24条染色体中3×109个碱基具有固定性的化学关系即A-T、G-C，于是DNA碱基序列的测定工作实际上可以被描述为科学家接受生命分子信号的过程。应用申农所建立的一般信息系统模型，在一定的指令下进行信号传递成为“人工生命”的最初目标。强人工生命观念将“生命系统的演化作为一个可以从任何特殊媒介物中抽象出来的过程”(John Von Neumann)。以抢占计算机存储的方式，生命演化过程被计算机程序模拟出来。人们相信，如果生命遵循既定的程序，那么只要编写好程序，生命就能进行准确的信号传递，也就实现了“人工生命”。首先试图为生命编写程序的是生物学家林登迈尔。20世纪60年代中期，林登迈尔为红海藻、青苔等植物的生长发育建立模型，提出了一种被称为“L-系统”的形态发生系统，又被称为“繁殖（发生）算法”。在编写好的程序下，生命系统转化为信号系统。生命信号模型以量化或模型化的方式来展示生命的属性。这意味着：“如果具有冯•诺伊曼式的自我复制能力或繁殖的能力，那么这个实体就是有生命的。”［4］
冯•诺伊曼所证明的自我繁殖的生命信号系统应和了人们对微观生命分子世界的物理主义观点，其实质是将诸如细胞这样一个具有新陈代谢功能的生命单元放在既定的关系下。尽管将生命活动视为一种生命信号传递颠覆了传统的生命物质实体论，却仍然将生命置于某种固定关系下，意味着其也不可能跳出物理主义的决定论框架。一方面，“人工生命”研究进行了生命信号传递模，并在计算机领域中建立虚拟生命系统；另一方面，人们在质疑申农的一般信息模型的同时也开始质疑“人工生命”。针对申农的一般信息模型，有学者认为：“申农通讯信息系统模型具有两方面的重大缺陷：一是该模型未能注意信息系统的一般反馈性机制；二是该模型描述的还仅仅是信息接收系统。”［5］可见，申农的一般信息模型不具有反馈性机制或不能够自创生。于是，这样一种生命的信息论观点，即“在生命运动之中物质实体-载体是流动的，组织形式-信息才是稳定保持的”［6］，表明“人工生命”所模拟的对象是在既定关系之下的生命信号的传递过程。
面对人类基因组计划这样巨大的基因工程项目，测定了组成人类DNA的约30亿个碱基中85%的碱基序列只是完成了所谓工作草图。获得的基因草图只是为给基因命名、分析基因创造了条件，需要进一步找到能够提供信息的标记基因，进行基因追踪，但寻找基因的工作却相当复杂。一般信息模型不可能作为模拟这一活动的基础。
二、“人工智能”阶段：怀疑物理主义
一般认为，人类共有5万~10万个基因，如果某个基因发生了变异或者产生缺陷，必然会引起机能上的障碍。根据变异的DNA标记基因来确定另外一个基因的位置，这样就可以将其位置制成详细的地图，通过检查DNA序列来识别基因突变。学者们以DNA标记为基础的DNA基因图谱寻找致病基因。在一阶段，“人工生命”模拟的对象是寻找基因，而寻找基因的关键则体现为对信息的识别。人类基因组计划在此阶段的工作可以反映“人工智能”的研究。
尽管早在1956年，美国的麦卡锡就提出“人工智能”(artificial intelligence)概念，但直到20世纪80年代末，人们才将“人工智能”作为“人工生命”的一种形式。“人工智能”阶段需要计算机能够准确识别信息。对于智能的研究涉及诸如意识（consciouness）、自我（self）、心灵（mind）、无意识（unconscious mind）等问题。对此，之前将生命作为信号系统的一般信息模型显然无法发挥作用。面对信息的识别和反馈机制等一系列问题，人们试图将信息学、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学各学科整合，并在计算机领域实践，甚至在机器人、经济政治决策、控制系统、仿真系统中应用。然而，这种学科上的整合并没有使人们找到合适的模型来取代之前的信号模型用以描述识别信息过程所具有的非线性特征。
对此，一部分学者试图通过重新定义“人工智能”概念，区分出强“人工智能”和弱“人工智能”的方式来解决问题。弱“人工智能”用模拟识别信息后所表现出的行为来反推对信息的识别，也就是让机器的行为看起来就像是人所表现出的智能行为一样。而强“人工智能”则将识别信息的功能强加于计算机，如约翰•罗杰斯•希尔勒（John Rogers Searle）就计算机和其他信息处理机器的工作形式提出“计算机不仅是用来研究人的思维的一种工具；相反，只要运行适当的程序，计算机本身就是有思维的”［7］。无论是强“人工智能”还是弱“人工智能”，都将“人工智能”划分为四类：机器“像人一样思考”、 “像人一样行动”、“理性地思考”和“理性地行动”。但是，这两种观点都没有进一步对任何一种类型进行模型化。这就表明尽管在观念上人们已经不再将生命系统作为信号系统，但其仍成为“人工生命”模拟的对象。
1999年，获得了诺贝尔生理学或医学奖的布洛贝尔创立了著名的“蛋白质的命运”假说，即关于新生成的蛋白质去向的“信号假说”。他认为细胞内存在某种信号，这种信号决定了新生成的蛋白质的去向。这意味着每个蛋白质都能够获得向某个地方移动的信息，就像邮编一样，可以让蛋白质找到准确位置。也就是说，由十几个氨基酸组成的“信号肽”使得蛋白质能够识别信息，并在某种程度上具有了主动性。这种主动性与物理主义的决定论观点发生了冲突。
弄清各种基因各自会生成何种蛋白质成为需找基因的重要环节，因为如果知道了信号肽的基因，就可以知道周围的基因是决定何种蛋白质的基因。“信号肽”的发现大大推进了人类基因计划，然而，“人工智能”研究中并没有明确给出一个可以超越一般信息模型的新模型。
三、“人造生命”阶段：突破物理主义
在识别了基因信息之后，就需要对基因突变作出解释。人们已经发现，致命的基因突变由于地域特征和环境不同，其结果也会各不相同。这就意味着，人们在对待人类基因时必须考虑环境的因素：一方面，环境可能使基因突变形成恶性基因，另一方面则也能促使发生有益的突变，从而形成更为适应环境的基因整体。从后者来看，环境如何引发新基因整体的形成就成为对基因与环境之间关系所进行的解释，这也就成为人类基因组计划的后期工作，此阶段的“人工生命”研究也将面临更为深入的问题。
“对基因整体性的认识大体有两类。一类是在分子遗传学坚信基因独立性存在的前提下，根据不同功能种类的基因间的协同关系诠释基因系统的整体存在。而今，这一方向已在原核生物领域取得辉煌的成果；另一类是在关注物种(种群)的发育和进化并结合分子生物学的基础上，探究基因的整体存在，即基因集成、基因组织单元及其关系的研究。目前，这一方向已受到综合进化论者及其他一些生物学者的高度重视。”［8］后者恰恰体现了环境对基因的作用。“人造生命”的提出则将这种作用的意义凸显出来。从其他生命体中提取基因建立新染色体的操作，实际上就是将特定基因从已有的环境中分离开来，再将提取的基因染色体放入新的环境之中，即嵌入已经被剔除了遗传密码的细胞中，这样染色体在新环境中形成新的基因组织，控制这个细胞，发育变成新的生命体。2010年5月20日，美国私立科研机构克雷格•文特尔研究所宣布：世界首例人造生命――完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生，并将“人造生命”起名为“辛西娅”。这项具有里程碑意义的实验表明：新的生命体可以在实验室里“被创造”，而不是一定要通过“进化”来完成。“辛西娅”的产生在一定意义上证明了可以通过人工环境能够实现对基因的作用。
“人造生命”为“人工生命”提出了更深层次的问题。“人工生命”概念不同于传统生命观和科学观。“传统生物学用分析方法研究生命。通过分析，解剖现有生命的物种、生物体、器官、细胞、细胞器，即通过分析现有生命的最小部件来理解生命。人工生命用综合方法研究生命，在人工系统中对简单的零件进行组合，使其产生类同生命的行为，力图在计算机或其他媒体中合成生命。”［9］“人造生命”则进一步模拟生命整体功能如何形成。这也改变了对生命的认识，从“如吾所说的生命（lifeasweknowit）”转变为“如其所能的生命（lifeasitcouldbe）”［10］。生命作为各个功能叠加的物理主义观念被打破，取而代之的是一种功能整体性观念。
“人造生命”已有的成果在一定程度上揭示了环境对基因整体功能的作用机制，如果能够找到体现这种机制的模型，就将推动生命科学的发展。事实上，人类基因组计划都是建立在DNA分子序列的符号化前提下的。没有这种符号操作，人们就不可能应用计算机来获得、识别并整合生命信息。而这一符号学思路恰恰应和了美国著名的科学家、认知心理学家、人工智能学家西蒙（Simon Blackurn）的理论。西蒙的“物理符号系统假设”进一步阐释了这一思路。“物理符号系统假设”强调“所研究的对象是一个具体的物质系统，如计算机的构造系统、人的神经系统、大脑的神经元等。所谓符号就是模式，如任何一个模式，只要它能和其他模式相区别，他就是一个符号。”［11］“物理符号系统假设”从信息论模型进入了符号学模型。“人工生命”从对“生命表现出的行为的功能模拟”转向对“生命内在创造机制的功能模拟”。
这种符号学模型提示，在经常变化的环境作用下，微观生命分子形成了不同的功能整体，具有内在的适应性意义。人们在无法支配环境的情况下支配基因，就可能造成有害的影响。从“人工生命”、“人工智能”到“人造生命”的概念演进，可以得出承认生命本身具有内在意义，具有一定的主动性将成为未来生命科学理论发展的一种趋势。
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［8］董华，李恒灵.基因整体实在论[J].科学技术与辩证法，1997(6)：31-34.
生命科学和生物工程篇12
近年来，在成人药学课程体系改革中出现了一个亮点，即生命科学导论正在进入专业课程中。引入该课程的目的是让学员掌握生命科学的基本知识、规律，并启发和鼓励他们从不同的角度对生命现象进行思考和探索，同时引导他们用生命科学的整体观去理解中医中药的理论，去探索西医西药的知识。针对成人药学本科教育对象的特殊性，笔者结合该课程的学科特点，从改进课堂教学方法，优化课程讲解内容，把握教学的深度和广度等方面对生命科学导论的课堂教学改革进行了探讨。
1、成人药学本科教育的现状
成人药学本科教育对象的特殊性，决定其学习内容、学习方式、学习过程有着特殊性。首先，成人药学本科教育的生源多为高中或大专水平的各个药厂或相关企业部门的在职工作人员，其学习具有明显的功利性，主要目的是针对自己工作实践中的欠缺，甚至是迫于国家对工作人员层次的硬性规定。对他们而言，重视的是所学知识的实用性而不是学术性，注重技能而不注重知识。其次，成人药学本科教育中专业课程设置较多，而接受教育的学员年龄、层次、学习经历各不相同，其理解力、记忆力和专业技能都差异很大，且受工作、家庭等方面的影响，有效学习时间很难保证。因此，把握成人药学本科教育的现状，不断优化教学内容及方法是搞好药学本科成人教育的前提。
2、改进课堂教学方法，以多媒体教学为主
生命科学导论内容多、课时少，而成人学员又具有机械记忆力弱、理解力差的特点。因此在教学方法上以多媒体教学为主，以便高效的展示课堂内容，解决信息量大，课时少带来的问题。同时，利用电脑模拟生命的宏观或微观过程，克服抽象内容教学难的问题。如生物进化、光合作用等内容，配合动画进行讲解变静为动，变抽象为直观，易于学员理解和记忆。给学员播放有代表性的实验教学录像片段如DNA重组技术、蛋白质合成过程等，弥补了成人本科教育无实验课时的不利条件。与传统教学方法相比，多媒体教学图文声像随意组合、灵活多变的，为学习者创设了良好的学习情景。借助于多媒体缩短了讲授时间，同时使教学形式活泼生动，教学内容更为形象直观，让学员在理解的基础上印象深刻，激发学员的创造性思维，具有良好的教学效果。
3、优化课程讲解内容，突出生命科学内在规律
我院开设的生命科学导论课程以高崇明教授编著的《生命科学导论》为参考教材。依据教师对生命科学的理解，把介绍生命科学的基本概念、原理、研究方法、应用作为重点，强调生命科学对人类发展的影响。课程分为五大板块：1)绪论，讲述学习生命科学的意义，总体介绍生命科学在社会发展中的地位，了解生命科学发展的脉络。2)介绍生命的物质基础，从生命的化学基础延伸到到生命活动的基本单位，然后扩展到生命活动能量的获得和释放，简述细胞周期和调控及细胞的信号传递。3)生命的延续，重点讲述生物遗传发育的分子基础，从分子水平上阐述生物的奥秘，使学生掌握必要的分子、细胞和遗传基础知识。4)生物的进化，从动物、植物、微生物等不同类群上描述生物界的整体面貌，重点讲述生命的起源和主要的进化学学说，培养学生的唯物主义思想。5)生态学原理，重点提出要重视生态环境即人与自然的和谐发展，重点介绍生态学的基本规律和相关概念。
4、把握教学的深度和广度。与实际紧密相连
本课程的教学对象为非生物学专业的成人教育本科生，为了使学员“听得懂、能理解”，教师必须严格把握授课内容的深度和广度。授课深度上，要把基本的原理、规律等概念作为重点，但不是简单的灌输，尽量与类似的事件相联系。如在讲授“DNA的复制”相关内容时，笔者除了用Flash描述DNA的复制，还把这一现象与细菌的分裂、动物的生殖相联系，提高学生学习的兴趣。授课广度上，要与生产实际紧密相连。在讲授现代分子生物学技术时，介绍分子生物学基本概念及在生产上的应用，尤其是在现酵制药领域中，利用现代基因工程技术进行优良菌种的选育等与广大学员日常工作环节紧密相关的技术内容进行系统阐述。同时介绍生命科学近年内出现的若干热点和发展前沿，如人类基因组计划、禽流感、口蹄疫等；在讲授生态学原理时，和学生一起分析极端天气的原因、太湖污染的原因等。
5、结语
哈佛大学的教育计划中就有这样一句“毕业生应该受到广博教育并应在专门的学科方面得到一定的培训”。而成人教育的非正规性决定了它可以依据社会发展的需求与变革，依据社会成员个人教育需求的变化，及时地调整自己的办学方向、教育计划及教学体制，优化教学方法，增加新的教学内容，将最新的知识信息以快捷的方式传授给成人。因此，生命科学导论进入成人药学专业课程表是恰逢其时，对于指导成人药学教学、培养21世纪合格的创新型药学人才，意义重大。
参考文献：
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高等函授学报：哲学社会科学版，2006，19(2)：4－6
[3]李菡，杨国栋，冯火斤生命科学导论课程教学方法的探索[J]
生命科学和生物工程篇13
在我们中学所学的生物教材中,其实很多内容都是涉及到生命科学的。像课本中所提到生命的起源于发展,是有关动物学、植物学等方面的;像课本中有关细胞形态与组织构成的相关内容,是有关细胞学与组织学的;像课本中有关生物与环境的关系中讲到的生物种群、群落与生态系统,是有关种群生物学、生物环境学的;又如课本中提到的生物分子之间的相关反应,是有关分子生物学和生物化学的[3]……可以说,我们中学阶段的所学的生物知识,点点滴滴中都渗透着了生命科学的有关内容。生命科学是现代社会人类的一次跨学科领域的一项伟大成就,那么如何将这项伟大的成就通过简明易懂的方式展示给普通大众呢？我想联系生活,联系实际无疑是一种最佳途径。我们常说转基因工程、转基因食品,那么什么是转基因呢？其实也就是通过人工手段进行的基因的重组。自从转基因工程面向大众,应用生产生活中后,对其的利弊讨论就一直不断,近日来,人们对转基因大豆食用油就产生了深深的质疑。有人说转基因增加了致癌风险,还以山东地区患癌率较少为证,指出当地人食用更多的是花生油,而转基因花生较少,故而发病率少。但以饶毅博士为代表的另一些人则指出,转基因作物在原则上是安全的。通过对社会时事的了解,我们就可以以转基因食品为突破口,进一步进行转基因的相关学习,进一步认识基因工程,认识生命科学。同时我们也可以结合课本中有关基因的知识进行纵深拓展,就像课本中所提的克隆技术,试管技术,其实也是与基因有关的,但二者之间的区别也是不容忽视的。由点到面,从横向和纵向两个角度进行探讨也将更有利于学生对生命科学的认识与学习。但通过上例,我们也应该有一个认识,那就是生命科学在为人类提供了方便,带来众多益处的同时,也为我们带来了新的困扰,这就要求我们从正反两个角度辩证的去看待生命科学。[4]
