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生物科学的发展对生物课程内容的影响 (续) |
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3.应用方面 当今生命科学研究的另一个特点是基础研究与应用的结合。生命科学本身就与医学、农学有着不可分割的联系，它既是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水，为理论研究提出重大的研究课题。科学的目的在于认识世界，技术的目的在于利用、改造和保护自然，造福人类。生命科学要转化为生产力，为人类造福，必须与技术相结合，才能在生产上发挥巨大作用。于是在20世纪70年代，随着分子生物学的进步，与工程技术相结合，开辟了生物工程(也叫生物技术，biotechnology)新领域。例如，基因重组技术、PCR技术、DNA和蛋白质序列分析技术、分子杂交技术、细胞和组织培养技术、细胞融合技术、核移植技术等，促进了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程、组织工程、胚胎工程等工程的诞生和发展，已在工业、农业和医疗卫生等方面得到了广泛应用，并取得许多突破性进展。目前，生命科学基础研究的成果到实现产业化的距离比以往大大缩短，某些细胞因子从基因的发现到生物工程产品的开发，只需1～2年的时间，因此，有些科学家预言：人类将走向生物经济的时代。 21世纪，生命科学技术对社会影响最大的领域，将在保护人类健康、促进农业生产发展、恢复生态环境等方面做出不可估量的贡献。 (1)医疗保健方面 人类基因组计划的完成以及后基因组时代研究的进展，将为提高人类的健康水平做出重大贡献。有人说，人类基因组计划的完成是21世纪医学革命的里程碑。首先，在疾病的诊断上，过去是从病人的症状推断可能发生的疾病，21世纪可望对人类大部分疾病实现基因水平的诊断，再辅助以先进的医疗器械，便可以准确无误地诊断病因，使患者得到及时治疗。在治疗方面，现在主要依靠药物治疗，未来的疾病治疗是以基因治疗(genetherapy)为主，即把人的正常基因导入病人体内，使它代替异常致病基因，从而达到治疗目的。随着人类基因组计划的完成可提供的正常基因越来越多，因而像遗传病、恶性肿瘤、艾滋病、心血管病等都将成为可治之病。关于人的衰老原因也会从根本上得到阐明，以后将有相应的措施和对策，使大部分人活到100岁以上，实现延年益寿的梦想。今后医疗发展的一个明显趋势是更加注意预防医学和日常保健，这将会使重大疾病的突发率大大减少。所以当前应特别重视防止世界性的流性病(如艾滋病、疯牛病、埃博拉病毒病、革登热病等)的入侵，确保人类生命的安全。 随着对生命活动的调节机制、病理及免疫机制、神经活动机制等的深入了解，人们越来越感到人的整体性的重要，对健康的概念已扩大到身、心两方面，目前认为一个人只有身体健康、心理健康、社会适应性良好和道德健康四个方面都健全，才算是真正的健康。现代医学模式，即生物—心理—社会—医学的模式，正在取代传统的生物—医学模式。这种整体医学的观点，不仅对医学，而且对整个生命科学的发展都将起到重要指导作用。 根据人类生存和社会发展的需要，新课程内容标准将“健康的生活”单列一个主题，这是一个社会公民必备的科学素养。 (2)农业方面 未来的生物技术将彻底改变农业面貌。转基因技术将引导一场农业革命。转基因技术能使动植物具有它原来没有的全新的特性，达到改良食品特性、扩充食品内容、使粮食更有利于人体健康的目的，并可以预测丰收，提高水的利用率以及减少农药、化肥的使用，等等。随着基因工程的进展，转基因产品已进入商业耕作阶段。据预测。在21世纪初，转基因产品将占领很大市场。 另外，农业基因组学在水稻基因组研究上已有所突破。它的基因组可以给小麦、玉米、高粱、谷子等提供同源基因，这一成果将为解决人类21世纪面临的粮食问题作出重要贡献。 当然，转基因动植物的应用需慎重，要看是否对人类身体有影响，对自然界是否有危害。但一般认为，新世纪的粮食增产将有50%是靠基因工程创造的。基因工程在农业上大有可为。 (3)环保方面 环境生物技术将是21世纪人们关注的重要领域。生物技术在环境治理方面可以发挥不可替代的作用。它的最大特点是可以根据环境治理的需要，设计、构建比天然微生物净化环境的能力强和效率高得多的工程微生物(“超级工程菌”)，它可以处理“三废”，还能从废弃物中“变废为宝”，提取有用物质。此外，在保护生物多样性方面，克隆技术、生殖工程等可以拯救珍稀濒危动植物，而这些均是化学、物理等环境治理手段无法比拟的。 (4)工业方面 生物工程的发展不仅影响食品、药物工业的生产，而且还会产生许多新兴产业，除发酵工程、酶工程外，还可将细菌、哺乳动物或植物作为生产药物的“工厂”，如“土豆工厂”、“奶牛工厂”、“细胞工厂”等，开辟新的产业。 仿生学的发展，模拟“蛙眼”、“电子耳”、“电子鼻”模拟器官、人造瓣膜、人工喉、人造关节等已在医学上广泛应用。生物传感器是另一个热门课题。神经网络的仿生学和生物力学等方面的研究已取得一定进展，有人预计21世纪人工智能机器人将代替人类做许多事情，直接把生物系统过程连接到技术系统中去研究，是今后仿生学的主要发展方向。 目前科学家们还利用生物分子计算机研制开发出某些“生物芯片”，利用这种生物芯片制成的计算机是当今各代计算机远不能相比的，生物技术在工业上的应用前景也非常广阔。 (5)生物技术的发展带来的负面影响和伦理等问题 科学技术是一种强大的生产力，也是一种巨大的社会历史现象。科学技术的发展是人类文明的重要标志。新的科学技术成果在社会生活中推广运用，常常引起一些新的道德和伦理等问题。任何一个科学理论的出现和技术的诞生均是一把双刃剑。生物技术的发展也不例外，必须考虑到对社会、人类和生态的影响，制定一系列法律和规章制度，并用科学的态度来发展生物技术，使它真正服务于人民，造福于人类。 综观以上生物科学技术的发展，21世纪生物技术将成为一种常规的支撑性技术，从而彻底改变人类的生产、生活的面貌，并进而引起社会结构和社会生活的变革。今后，生物学新观念、新技术、新产品将涌入每一个人的家庭和生活，所以生物学教育应加强生物技术的教育，体现STS的教育思想。在新课程内容标准中设置“生物技术”主题是非常必要的，体现了新时代的特征。 二、对生物学课程内容更新的建议 21世纪已进入信息社会和知识经济的时代，生命科学一日千里地向前发展。当今生命科学的特点是多学科交叉、多种新技术应用所形成的全方位的研究体系。面对生命科学迅猛发展的严峻形势，生物学课程内容要不断更新，以赶上时代的步伐。根据生命科学的发展特点和趋势，建议今后编写新教材和教学中注意以下几点。 1.在学术观点上应不断变化 在生物学的观点上，过去强调生态观和生物进化观，这是十分必要的。另外，当今生命科学研究的特征是整体的综合研究，生物体本身就是一个大系统(生命系统)，因此还应树立整体性的观点。学习生物圈的知识必须从整个地球的高度来认识“人与生物圈”的关系，才能真正理解生物圈的重要意义；在研究细胞内的各种结构的功能时，必须注意到它们之间的关系才能对整个细胞功能作出全面的分析；对生物体的各种生理活动的研究也必须从整体的联系和相互作用来认识才能真正理解生命活动的本质；要了解某个基因的作用，只有搞清整个基因组的结构和功能后才能彻底认识清楚。因此，在教材和教学中应处理好部分与整体的关系。其次，应树立动态的观点。生命的特征就是物质运动的高级形式。生物体本身不是静止的，而是无时无刻地在运动、发展和变化的。生物体的结构包括组成生物的大分子也不是静止的；而是处于相对静止的动态变化之中。因此，在教材和教学中要处理好静态与动态之间的关系。第三，应建立信息的观点。生物体的生命活动不仅有结构和功能的要素，还有信息要素。生物体是一个开放动态系统，要不断接受外界环境中的各种信息，在体内不断传递各种信息，以便产生适应环境的各种应答反应；生物体的上下代之间也有信息传递。因此，在教材和教学中应渗透信息的观点，全面认识生命活动的本质。 2.在知识内容上要不断更新 随着科学的发展，科学大厦的基础也在发生变化。前已述及，现代生物学已进入分子生物学的时代，生物科学众多分支学科的研究都深入到分子水平，使得人们对生物学原理和规律的认识，越来越接近生命的本质。因此，生物科学的基础正在发生转移：从生物的形态结构和分类更多地转向分子生物学和细胞学。中学生物课程的基础知识也应当从分子生物学的角度重新审视中学生物学课程的内容。当然，基础知识的更新要适度。因为科学虽不断地发展，但作为科学的基础知识是相对稳定的，学科的内容也具有相对稳定性和历史的继承性。因此，课程内容的改革要谨慎从事，既要反映生命科学发展的新进展，又要符合社会要求和学生的认知规律。在更新基础知识方面，根据人民教育出版社在这方面的研究成果，提出以下建议。 (1)适当删减动植物形态结构等描述性内容。考虑到义务教育的培养目标，初中阶段关于人体的结构和生理等内容不宜做过多删减，而动物的结构和生理的内容有不少与人体部分重复，可以做较大幅度的精减。这方面已在新课程内容标准上有所体现。 (2)根据初、高中学生的认知特点，在初、高中生物学课程中不同程度地增加细胞生物学和分子生物学的内容。考虑到学科之间的衔接，关于原子和分子的化学基础知识也应当纳入初中生物学课程。在高中课程中，应适当增加细胞作为一个复杂系统具有整体性、动态性和自组织等特点内容，分子生物学的内容不仅在遗传部分讲授，而且在分类、进化、生命活动的调节等方面渗透讲述分子生物学的观点、证据和方法。 (3)适当增加生态学内容，重视协调人类和自然的关系已成为理科教育的重要特征。初中生物学课程可多从生物圈的角度讲述生命现象。高中阶段可增加生物圈的演化、人类活动对生物圈的影响等内容。这些内容对于学生正确认识人和自然的关系，建立可持续发展的观点具有重要意义。 (4)适当增加生物技术的内容，渗透“科学、技术、社会”的教育。在选择基础知识的同时，根据初、高中的不同情况，应适当增加生物技术的内容，同时也应选择一些与生物学相关的社会热点问题和人类所面临的共同难题，以便使学生通过学习增加社会责任感和为祖国作贡献的思想情感。 |
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