高中生物科学史

高中生物科学史（精选9篇）

高中生物科学史篇1

P11必修11665年，英国虎克显微镜观察木栓组织他即使细胞的发现者，也是命名者。P1019世纪30年代，德国植物学家施来登和动物学家施旺建立了细胞学说。内内容容自自己己背背P111858年，德国魏尔肖总结出:细胞通过分裂产生新细胞。他的名言：所以的细胞都来源于先前存在的细胞 P6519世纪末欧文顿膜是由脂质组成的。P6520世纪，两位荷兰科学家实验材料：红细胞结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。P661959年，罗伯特森电镜下结论：所有生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。P671970年，科学家方法;荧光标记法结论：细胞膜具有流动性。P621972年，桑格和尼克森提出的“流动镶嵌模型”。*** P81美国萨姆纳从富含脲酶的刀豆提取脲酶证明：脲酶是蛋白质。P8220世纪80年代，美国切赫和奥特曼发现结论：少数RNA也有生物催化功能。P1011771年，英国普利斯特利结论：植物可以更新空气。（更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气）。P1011779年，荷兰英格豪斯结论：植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。P1011845年，德国梅耶结论：植物进行光合作用同时，把光能转换成化学能储存起来。P1021864年，德国植物萨克斯实验：叶片一半照光，一半遮光。证明：光合作用的产物还有淀粉。P1021939年，美国鲁宾和卡门方法：同位素示踪法实验：一组标记H218O,另一组标C18O2,证明：光合作用生成的氧气来自于水。P10220世纪40年代，美国卡尔文方法：同位素标记法（标记14

CO2）证明：CO2中的C在光合作用中转化成有机物中的C的途径: 14144 C1C6（卡尔文循环）P1001880年，美国恩格尔曼实验：水绵和好氧细菌暗反应过程证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。P101865年，孟德尔澳国人实验:豌豆杂交实验方法：假说—演绎法提出：基因的分离定律和基因的自由组合定律。P书无摩尔根实验：果蝇杂交实验提出：遗传的第三大定律：基因的连锁互换定律。P121909年，丹麦约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起名“基因”。并提出表现型基因型的概念P271903年，美国遗传学家萨顿方法：类比推理法推论：基因在染色体上。P28美国摩尔根方法：假说—演绎法实验：白眼雄果蝇和红眼果蝇杂交实验摩尔根第一个把一个特定的基因（控制眼色基因）和一条特定染色体（X染色体）联系起来，从而证明了基因在染色体上，后又证明：基因在染色体上呈线性排列 P421928年，英国格里菲斯实验：肺炎双球菌转化实验方法：对照结论：杀死的S菌具有转化因子，这种转化因子使R菌转化为有毒的S菌。P431944年美国艾弗里及其同事方法：把DNA 蛋白质多糖等分开单独地直接的观察各自的作用。实验：肺炎双球菌转化实验结论：DNA是遗传物质，蛋白质多糖等不是遗传物质。P441952年，赫尔希和蔡斯实验：噬菌体侵染细菌实验方法：同位素标记法结论：DNA是遗传物质 P471953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建：DNA双螺旋结构模型P 3318世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿第1个发现了色盲症，也是第一个被发现的色盲症患者。P110法国拉马克提出：用进废退学说和获得性遗传P11119世纪英国达尔文《物种起源》为划时代的著作以自然选择学说为核心 P8法国生理学家贝尔纳推测：内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。P8美国生理学家坎农提出：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各个器官、系统分工合作、协调统一而实现的。P9目前普遍认为：神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的机制。高中生物科学史高中生物科学史

（更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气）。

P1011779年，荷兰英格豪斯结论：植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。P1011845年，德国梅耶结论：植物进行光合作用同时，把光能转换成化学能储存起来。P1021864年，德国植物萨克斯实验：叶片一半照光，一半遮光。证明：光合作用的产物还有淀粉。

P1021939年，美国鲁宾和卡门方法：同位素示踪法实验：一组标记H218O,另一组标C18O2,证明：光合作用生成的氧气来自于水。

P10220世纪40年代，美国卡尔文方法：同位素标记法（标记14CO2）

证明：CO2中的C在光合作用中转化成有机物中的C的途径: 1414 C1 4C6（卡尔文循环）

P1001880年，美国恩格尔曼实验：水绵和好氧细菌暗反应过程

证明：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。P101865年，孟德尔澳国人实验:豌豆杂交实验方法：假说—演绎法

提出：基因的分离定律和基因的自由组合定律。

P书无摩尔根实验：果蝇杂交实验提出：遗传的第三大定律：基因的连锁互换定律。P121909年，丹麦约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起名“基因”。并提出表现型基因型的概念P271903年，美国遗传学家萨顿方法：类比推理法推论：基因在染色体上。P28美国摩尔根方法：假说—演绎法实验：白眼雄果蝇和红眼果蝇杂交实验

摩尔根第一个把一个特定的基因（控制眼色基因）和一条特定染色体（X染色体）联系起来，从而证明了基因在染色体上，后又证明：基因在染色体上呈线性排列

P421928年，英国格里菲斯实验：肺炎双球菌转化实验方法：对照

结论：杀死的S菌具有转化因子，这种转化因子使R菌转化为有毒的S菌。

P431944年美国艾弗里及其同事方法：把DNA 蛋白质多糖等分开单独地直接的观察各自的作

用。实验：肺炎双球菌转化实验结论：DNA是遗传物质，蛋白质多糖等不是遗传物质。P441952年，赫尔希和蔡斯实验：噬菌体侵染细菌实验方法：同位素标记法

结论：DNA是遗传物质 P471953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克构建：DNA双螺旋结构模型P 3318世纪英国著名的化学家和物理学家道尔顿

第1个发现了色盲症，也是第一个被发现的色盲症患者。

P110法国拉马克提出：用进废退学说和获得性遗传P11119世纪英国达尔文《物种起源》为划时代的著作以自然选择学说为核心 P8法国生理学家贝尔纳推测：内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节。P8美国生理学家坎农提出：内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各个器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

高中生物科学史篇2

一、生物学史可以激发和培养学生的学习兴趣。

新教材大大增加了生物学史方面的内容,使新教材内容更加丰富多彩,大大激发了学生的学习兴趣。例如,在讲授色盲遗传时,新教材上介绍了世界上第一个发现色盲的人和第一个被发现是色盲的人是同一个人———道尔顿,这大大引起了学生的学习兴趣,激起了学生的注意力,在教学时就轻松地突破了这一难点,收到了事半功倍的效果。另外,如青霉素的发现、进化论的提出、沃森和克里克创立的DNA分子的双螺旋结构模型、我国科学家人工合成结晶牛胰岛素的成功、“多莉”羊的克隆成功和人类基因组计划的提出等,它们的背后都有一个感人的故事,教学中以故事作导入或在枯燥的理论学习中插入一个感人的故事,不仅能加深学生对知识的理解,而且能激发学生的学习兴趣,调节大脑和解除疲劳,极大提高学生的学习效率。

二、生物学史可以培养学生认真观察生活和从生活中发现问题的科学习惯。

例如,新教材在讲述生物进化时,在对达尔文做简单介绍时指出:在18世纪到19世纪,上帝创造世界、上帝造人的思想占着统治地位,达尔文一开始也是一个虔诚的神的信徒,是“神创论”的坚定维护者和宣传者。但是,在有幸随英国勘探船“贝格尔”号做了8年环球考察过程中,他发现很多自然现象和科学事实与“神创论”的思想是不相符合的,甚至是背道而驰的。于是,他对“神创论”思想产生了怀疑,通过自己的观察和悉心研究,逐渐地形成了生物进化的观点,并在1859年发表了《物种起源》一书,系统地阐述了生物进化的观点,后被马克思认为是19世纪三大自然科学发现之一。生物书通过这一科学史的介绍,使学生深深地认识到,很多重大的科学现象,就是从身边发现的,从生活中发现的,而它的发现更需要我们对生活的热爱和深入地观察与思考;使学生充分地认识到从生活中可以学到书本上学不到的东西,养成良好的学习习惯。

三、生物科学史可以培养学生科学的思维方法和严密的逻辑推理能力。

例如,新教材在讲述生长素的发现时,重点地介绍了学生熟知的三位科学家:达尔文、温特和郭葛,以及他们发现生长素过程中所设计的巧妙实验。其实验过程大致如下:(1)用两株带胚鞘尖端的燕麦幼苗,一株在光下生长,另一株在黑暗处生长。(2)切去尖端,重复上述实验,结果发现,植株既不生长又不弯曲。实验做到这里,通过(1)(2)对比,科学家就推测:可能是尖端产生了某种物质,是这种物质引起植物的生长和弯曲。为了验证推测是否正确,科学家紧接着设计了如下的巧妙实验:(3)将放在胚芽鞘尖端的琼脂块儿放置在切去尖端的燕麦幼苗顶端的一侧,一段时间后,它恢复了生长,并弯向了放置琼脂块儿的另一侧。而将没有放置过胚芽鞘尖端的琼脂块儿作为对照,重复该步实验,则植株既不生长又不弯曲。这一巧妙的设计,科学地、严密地证明了胚芽鞘尖端确实能够产生促使植物生长的物质,并为最终发现生长素奠定了基础。

这一科学史的讲述,使学生充分地认识到了科学的思维方法和严密的逻辑推理能力在自然科学中的地位和作用,并能够使学生在以后的学习中自觉地运用这些科学的方法来观察和分析解决遇到的实际问题。

四、生物科学史可以很好地培养学生用辩证的、发展的眼光来看问题的能力。

例如,新教材第三章“生物的新陈代谢”中增设了酶的发现的教学要点,分别解释了五位科学家所作的贡献和相关的科学实验。通过大量的科学实验和研究使科学家们普遍地认为酶的化学本质都是蛋白质。但是,历史的快车进入20世纪80年代以后,美国科学家切赫和奥特曼发现少数生物的某些RNA也具有催化功能,从而使人们普遍认识到我们以前对酶的本质的认识是片面的。因此,在新教材中,对酶的定义由原来的“酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的蛋白质”改为“酶是活细胞产生的具有催化能力的一类特殊的有机物”。通过这一科学史的教学,不仅使学生深深地认识到科学家对酶的本质的认识是在不断深入和不断修正的,而且使学生认识到随着科学的发展,还会有新的种类的酶被发现,使学生牢固树立用辩证的、发展的眼光来看问题的思想。

五、生物学史可以培养学生的爱国主义情感和集体荣誉感。

新教材在很多地方提到了我国科学工作者在生物学领域所取得的重大成就,使学生充分地认识到了我们国家在生物学领域已经走在世界的先进行列,有很多重大的科学成就甚至是独领风骚,大大激发了学生的爱国主义情感和集体荣誉感。例如,1965年我国科学工作者首次人工合成结晶牛胰岛素,1982年首次人工合成酵母丙氨酸转运RNA;素有“世界杂交水稻之父”之称的袁隆平院士及其合作者创立的水稻二系杂交法令世界刮目相看。而此时,他正向水稻的一系杂交最后获得成功而不懈地努力着;在人类基因组计划研究中,我国承担了1%的研究计划,是加入该计划中唯一一个发展中的国家。它不仅打破了发达国家在该高科技领域的垄断,而且使世界充分地认识到了中国,大大提升了中国的国际地位和在国际中的影响力。

高中生物科学史篇3

关键词:科学史教育生物教学生物科学素养

中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:1673-9795(2012)01(c)-0049-01

生物科学史是生物科学发生和发展的历史,揭示了生物科学理论的发展是一个动态过程,具有很高的科学教育价值;同时介绍了科学家的生平事迹、奋斗历程、曲折经历和成败得失,具有一定的人文教育价值。《高中生物课程标准》中强调要注重生物科学史的学习,将知识传授、能力培养和情意发展三方面教育融合起来。本文举例说明了人教版生物教材科学史的部分内容,分析在高中生物教学中引入生物科学史教育的策略和意义。

1 人教版生物教材中生物科学史举例

1.1 必修一第5章第4节《能量之源—光与光合作用》

在光合作用的探究历程中分别介绍了五位科学家所做的工作。1771年英国科学家普里斯特利发现植物的光合作用能更新空气;德国科学家萨克斯在1864年证明绿叶在光合作用中有淀粉的合成;美国科学家鲁宾和卡门1939年进一步证明光合作用释放的氧来自水而不是二氧化碳;随后美国科学家爱卡尔文用放射性同位素探明了光合作用的反应过程。光合作用历经300余年的艰苦探索才终于呈现在世人面前。

1.2 必修二第3章第1节《DNA是主要的遗传物质》

介绍了对遗传物质的探究历程。1928年英国科学家格里菲斯的肺炎双球菌的转化实验推断出S型细菌中有一种转化因子;1944年美国科学家艾弗里通过提纯和鉴定证明了DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质;1952年赫尔希和蔡斯用放射性同位素和噬菌体最终确立了DNA是遗传物质;后来通过烟草花叶病毒的实验科学家修正了遗传物质的范围把RNA也列入其中。DNA的发现过程有着严谨的实验方法和推论过程,肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌实验具有非常好的智育价值。

1.3 必修三第3章第1节《植物生长素的发现》

介绍发现生长素长达54年的艰苦探索。首先达尔文在19世纪末提出胚芽鞘尖端会产生某种刺激;詹森于1910年证明这种刺激可以透过琼脂片传递给下部;1914年拜尔证明了尖端产生的刺激在下端分布不均造成了胚芽鞘的弯曲生长;1928年温特证明这种刺激是化学物质;1946年科学家才从高等植物中提取出生长素吲哚乙酸。这节教学内容突出了科学发现中逻辑推理的思维法,对培养学生的科研能力和思维能力都大有好处。

2 在高中生物教学中引入生物科学史教育的策略

2.1 作为导入新课的引子,激发学生学习兴趣

兴趣是学生学习的内在动力,趣味横生的科学逸事、舌枪唇箭的科学论争、催人泪下的科学事迹、鬼斧神工的科学方法、意蕴丛丛的科学疑案等都能充分激起学生的好奇心,集中学生注意力,为课堂学习做好心理铺垫。如在学习《ATP的主要来源—细胞呼吸》之前介绍拉瓦锡等人对呼吸作用的研究,既激发了学生的求知欲,又为新知识的引入做了背景材料的铺垫。如伴性遗传的学习可以插入红绿色盲发现的小故事,或者讲述英国皇室血友病的例子,激发学生的学习兴趣,让学生积极主动的参与到课堂学习中去寻求答案。

2.2 作为课程探究的支架,引导学生主动探究

生物科学史一般要经历提出问题、做出假设、设计实验、实施实验、推论总结等过程。学习生物科学史能使学生理解科学的本质和科学研究的方法,让学生亲身体会科学家是如何发现问题并解决问题的,培养学生勇于质疑大胆探究的科学态度和思维品质。如在学习《DNA是主要的遗传物质》时,让学生循着科学家的方法提出假设设计实验,同时渗透单一变量、同位素追踪等实验方式,引导学生一步步的验证假设、设计排除实验。如在学习光合作用的发现时,引导学生大胆猜想,再用排除法一步步推论直到得到正确结论。

2.3 作为补充阅读的材料,加深学生记忆理解

人教版新课程教材“科学史话”、“资料分析”、“科学前沿”等栏目有很多科学史知识,也可向学生推荐与科学史相关的课外读物和网页作为扩展性的阅读材料,引导学生养成课外阅读的好习惯,巩固新知识。如在学完细胞膜后,不知学生查阅2003年两位诺贝尔奖得主对通道蛋白的研究资料,让学生接触科学的前沿。在学完遗传学知识后,让学生以生物科学史的顺序为线索,从孟德尔发现两个遗传定律,到摩尔根证明基因在染色体上,再到沃森和克里克发现DNA双螺旋结构模型等,引导学生循着人类认识基因之路回顾遗传学知识体系,整理知识脉络,加深对遗传学知识的系统掌握。

2.4 作为课外活动的迁移,培养学生探究精神

教师可以引導学生开展基于生物科学史的各项课外活动,包括探究性实验、专题讲座、知识竞赛、辩论赛等。如引导学生课后自行搜集生物进化理论发展相关材料撰写研究综述,或让学生搜集有关干细胞研究进展资料进行克隆技术方面的辩论。通过资料搜寻,学生可联系社会生活实际,继续探讨所学知识在现实生活中的应用和最新发展状况,深化生物学基础知识,提高学生解决问题的能力,实现知识与能力的迁移。

3 在高中生物教学中引入生物科学史教育的意义

3.1 利用科学史的趣味性,激发学生学习兴趣

生物科学史大多具有故事性,如孟德尔发现豌豆的遗传规律、达尔文提出进化论等,每项科学成果的背后都有一个感人的故事。教学中以故事作导入或在枯燥的学习中插入有趣的故事,能激发学习兴趣,减少大脑疲劳,提高课堂效率。

3.2 再现知识的探究过程,促进教学方式转变

通过科学史中对一些经典实验和逻辑分析的再现,引导学生进行科学探究,体验生物学知识的形成过程,可以有效避免强制灌输和被动接受的教学方式,变死记硬背为主动探究,充分发挥学生的主体性,切合学生的心理特点。

3.3 讲述生物学家的事迹,培养学生科学素养

每个科学家迈出的一小步才逐渐汇聚成人类科学的一大步,中学教学中引入科学家生平事迹,对青年学生是一种情感教育,科学家人格魅力、科学精神和人生观、价值观对学生有启发与感召的功能,也有利于学生生物科学素养的提高。

参考文献

[1] 岳仓锁.浅议生物科学史在生物学教学中价值[J].科学教育,2009(1):81～82.

[2] 徐江平.让生物科学史教育渗透于教学之中[J].生物学通报,2010(11):24～27.

[3] 卢悟玲.在高中生物教学中开展生物科学史教育的研究[D].北京师范大学,2006.

高中生物科学发展史总结篇4

必修一

1.虎克：细胞的发现者和命名者。用显微镜观察植物木栓组织（死细胞），发现由许多规则的小室组成，命名为细胞（cell）。2.列文虎克：活细胞的首位观察者，利用自制的显微镜对红细胞和动物精子进行观察并进行精确描述。

3.德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说，支出细胞是一切动植物结构的基本单位。

4.德国魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞” 5.欧文顿：提出膜由脂质组成的假说。

6.荷兰科学家：通过化学分析提出膜是由两层磷脂分子构成的。（将红细胞的西泡沫平铺在丙酮上）

7.罗伯特森：电镜下看到了清晰地暗-亮-暗三层结构，提出生物膜的“单位膜”模型，认为细胞膜是静止的，膜蛋白的分布是对称的。8.桑格和尼克森：提出“流动镶嵌模型”，强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。9.斯帕兰扎尼：通过实验证明胃液具有化学消化作用。

10.法国微生物学家巴斯德通过显微镜观察，指出酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在，没有细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。

11.德国化学家李比希认为引起发酵的是酵母菌中的某些物质，但这些物质在酵母菌死亡并裂解后才发挥作用。

12.德国化学家毕希纳，通过实验证明李比希的假说成立，并将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶。

13.萨姆纳：从刀豆种子中提取到脲酶的结晶，并用多种方法证明脲酶是蛋白质。14.美国科学家切赫和奥特曼，发现少数RNA也具有生物催化作用。15.英国科学家普利林斯特，通过实验发现你植物可以更新空气。16.德国科学家萨克斯，通过实验证明光合作用产生淀粉。

17.美国科学家恩格尔曼，通过实验证明叶绿体是植物进行光合作用的场所。

18.美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用中释放的氧气全部来自于水。19.卡尔文：放射性同位素标记法最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，称为卡尔文循环。

必修二

1.孟德尔：通过豌豆杂交实验，运用佳硕演绎法，提出基因的分离定律和自由组合定律。2.约翰逊：给孟德尔的“遗传因子”重新命名为“基因”，并提出表现形和基因型的概念。3.萨顿：在研究中发现孟德尔假设的遗传因子的分离与减数分裂过程中同源染色体的分离非常相似，并由此提出基因位于染色体上的假说。

4.摩尔根，用佳硕演绎法证明基因在染色体上。还证明基因在染色体上呈线性排列。5.英国化学家和物理学家道尔顿，第一个发现色盲症。

6.格里菲斯通过实验推向，以杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，使R型细菌转化为S型细菌。

7.美国科学家艾弗里，通过实验证明“转化因子”是DNA，即，DNA才是遗传物质。

8.赫尔希和蔡斯运用同位素标记法，通过噬菌体侵染细菌的实验证明，在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA而非蛋白质。

9.美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。10.克里克提出中心法则。

11.拉马克：最先提出生物的进化学说，认为生物是不断进化的，生物进化的原因是用进废退和获得性遗传。

12.达尔文：科学地阐述了以自然选择学说为核心的生物进化理论。

必修三

1.沃太默：把通向狗的上段小肠的神经切除，只留下血管，向小肠内注射稀盐酸时，仍能促进胰液分泌。但他认为这是由于小伤上微小的神经难以去除的缘故。2.斯他林和贝利斯，从小肠粘膜提取液中发现了促使胰液分泌的物质——促胰液素。提出“激素”的概念，并提出激素在血液中起化学信使作用的概念。3.巴普洛夫：建立条件反射学说。

4.达尔文通过实验推想，胚芽鞘的尖端可能产生某种物质，这种物质在单侧光的照射下，对胚芽鞘的下面部分会产生某种影响。

5.詹森：通过实验证明，胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片传递给下部。

6.拜尔：通过实验证明，胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的刺激在其下部分分布不均匀造成的。

7.温特：用实验证明造成胚芽鞘弯曲生长的刺激是一种化学物质，并命名为生长素。8.荷兰科学家郭葛等人从植物中提取出吲哚乙酸——生长素。9.高斯：通过实验发现草履虫种群数量增长的“S”型曲线。

高中生物科学史篇5

]随着上海版初中英语教材的普及与推广，如何改变传统的英语教育理念，依据新课程标准，创造性的使用教材，恰当地选择教学方式、方法，有效地提高学生素质，已成为大家关心和思考的问题，也是英语教学研究的永恒主题。本文旨在结合笔者多年的教学实践和经验，对新课程理念下的英语教学进行分析和总结。

[关键词]教育理念教学本质情感策略

教师“激发学生创新精神”，教师本身“要勇于探索创新”，发展” 是师德修养追求的目标，师德应当将教师引向辉煌，而不是毁灭。

在新修订的师德规范中，“终身学习”要求教师“崇尚科学精神，树立终身学习理念，拓宽知识视野，更新知识结构。潜心钻研业务，勇于探索创新，不断提高专业素养和教育教学水平。”这些要求保证教师的专业化发展，促进教师成为智慧的、有创造性的专业化教师。．从关系对象上，主要包括：）对学生：关爱、尊重、公正）对教育事业及教育教学工作：尽心尽力（竞业））对自身：不断完善、彰显人格魅力

另外，包括对教师同行、对学生家长、对社区及社会其他教育机构等。．从调整原则上，主要包括：

1)奉献精神：意识、精神境界、情操

2)实践智慧：教育理念、教育能力、教育机智、教育艺术

3)持续发展：不断自我超越、自主创新、提升人格魅力

良好的师生关系是保证完成教学任务的重要条件，如果一个教师不热爱他的学生，那他也就不可能去关心他们，并且帮助他们进行更好的学习；相反如果一个学生和自己的任课教师有对抗情绪，那他就会厌恶这位教师所教的这门课程，直接影响这门学科的学习成绩，故教学必须以学生为中心，教师的一切活动都要建立在了解学情的基础上，这样才能保证教学任务的完成。如果教师要受到学生的尊敬进而提高教学质量就必须树立好自己的形

一、教师一定要热爱学生，做到无私奉献

人们把教师比作是蜡烛、园丁、是人类灵魂的工程师，所以教师也应该象蜡烛一样给学生付出自己的一切，像园丁一样精心栽培心爱的花木，对学生要亲切关怀、耐心帮助、平等相待，做学生的知心朋友，倾注全部的爱。这种爱是对学生严格要求和尊重信任的统一，是对学生未来的深切关注，这种爱应该是经常性的、是公平的，不能只给学习好的同学，而对“后进生”冷若冰霜。因为教师的歧视和偏心，会打击他们的学习积极性、挫伤自奠心，从而导致他们拒绝教师的一切要求，产生逆反心理，自暴自弃，觉得前途渺茫，最终就会弃学。教师要想赢得学生的尊敬，就必须主动的接近学生，了解学情，热爱本职工作，认真备课，上好每一节课，把自己所有的知识全部传授给每一个学生。真诚是一个教师必须具备的品质，也是热爱学生的具体体现。如果学生犯了错误，教师要及时批评教育；教师本人有了错也应该学会说“I‘m sorry.”并注意改正，只有这样才能建立良好的师生关系。

二、教师要对学生满怀期待之心

人们之间的相互期待，一定会给人的思想和行为造成巨大的影响，期待事实上就意味着一种信任，信任是人的精神生活中必不可少的一部分，是对人格的肯定和评价。学生成绩的好坏有一部分就取决于教师对学生能力的信心。期待也是一种激励的方式，这种激励可以激发学生积极而热烈的情绪，使他们能够克服一切困难，攻克一切难关，从而取得更好的成绩。期待本身也是社会的一种要求，它可以使人们懂得怎么样去做一个受人疼爱的人，怎么样去尊敬别人。所以，作为教师就应该对自己的学生满怀希望、充满期待，要相信每一个学生都能在自己德、智、体等诸方面会逐步得到完善。每个人都有被别人所信任的希望，学生一旦得到了这种满足，他们就会感到鼓舞和振奋，就会产生巨大的学习的兴趣和信心。相反，就会失去一切信心，学习成绩就会直线不降。

三、教师的语言要生动风趣，能够吸引学生

语言是教师传递知识、影响学生的主要手段。教师的语言只有做到通俗易懂、深入浅出、生动活泼，有逻辑性，才能紧紧吸引住学生的注意力。所以，教师在语言表达中既要注意准确性、又要使其富于艺术性、要有感召力，教师应讲究语音、语调、节奏的抑扬顿挫，要有一定的动作和表情来帮助对语言进行渲染，使其能更加强烈地吸引学生。有些演员在表演时，什么道具都没有，却能把观众的心紧紧抓住，这就是语言的魅力。，教师要做到语言形象、生动和直观，而且运用的描述或比喻要符合学生的生活经验和生活实践，例如：我在

四、教师要做学生的引导者、帮助者、而不是灌输者

在英语教学中教师是引导学生去了解另一个语言的民族和另一种语言的思维世界，而不是单纯地训练学生“说话”。教师在教学中要注意融会贯通教学大纲的要求和内容，把握教材的精髓，要选一些少而精的具有代表性、扩展性、趣味性和生活性的话题，使学生在话题中能充分发挥所学知识，这样既锻炼了语言交际能力，又复习巩固、创造性地应用了新旧知识，能激发学生关注日常生活中的英语知识。教师在课堂上要用启发式教学，话题提出来，并不一定要在课堂上把什么都讲完，应留有余地，也不一定有问必答，给学生一些启示，激励他们课堂外的自学。

五、生物教学中的师生关系是平等的关系

现代教育提出教师是教学这个共同体中的首席，这就是说教师和学生是平等的关系，再不是以前的教师高高在上，而是要能够轻松地调动学生的兴趣，让他们积极主动地运用所学英语知识在创设的语境中参与自由交流，要向朋友一样平等对待他们，在课堂上教师既是良好的引导者，又是一个热心的、耐心的听众，还应该是一个谈得来的朋友。

在新修订的师德规范中，“终身学习”要求教师“崇尚科学精神，树立终身学习理念，拓宽知识视野，更新知识结构。潜心钻研业务，勇于探索创新，不断提高专业素养和教育教学水平。”这些要求保证教师的专业化发展，促进教师成为智慧的、有创造性的专业化教师。

终身追求：教师在职业生涯中，要进入为师最高境界，必须志存高远，终身学习，持续发展。只有这样，教师才能保持强劲的动力和充沛的活力，达成“学为人师，行为世范”。当然，教师追求职业理想也是无止境的，但教师必须不断努力，力求成为理性的典范、道德的楷模、文化的权威。

生物科学与生物技术专业篇6

专业简介

学科：理学

门类：生物科学类

专业名称：生物科学与生物技术专业

专业信息

培养目标：本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能，能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作，能在工业、医药、食品、农林、牧、渔、环保、园林等行业和企业、事业和行政管理部门从事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高级专门人才。

培养要求：本专业学生主要学习生物技术方面的基本理论、基本知识、受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发与管理的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

◆掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识；

◆掌握基础生物学、生物化学、分子生物学、微生物学、基因工程、发酵工程及细胞工程等方面的基本理论、基本知识和基本实验技能，以及生物技术及其产品开发的基本原理和基本方法； ◆了解相近专业的一般原理知识；

◆熟悉国家生物技术产生政策、知识产权及生物工程安全条例等有关政策和法规；

◆了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态，以及生物技术产业发展状况；

◆掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。

主干学科：生物学。

主要课程：微生物学、细胞生物学、普通生物学、遗传学、生物化学与分子生物学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、发酵工程设备等。

实践教学：包括教学实习、生产实习和毕业论文(设计)等，安排18周。

修业年限：4年。

授予学位：理学学士学位。

院校分布(部分)

高中生物科学史篇7

一、从课程设置看衔接

小学从三年级至六年级均设置了《科学》课程 (江苏教育出版社) , 有8个分册;初中在七、八年级设置了《生物》课程 (江苏教育出版社) , 有4个分册;高中设置《生物》必修和选修 (人民教育出版社) 各3册, 本文只涉及必修3个分册。下面表1、表2分别是小学《科学》各分册和高中必修3个分册中与初中《生物》有联系的部分内容比较。

仔细比较上述两表中显示的各教材分册中所涉及的内容可知, 在有关生物学最基本的基础知识、基本技能方面, 小学《科学》和初中《生物》之间有关联的内容很多, 并且在初中《生物》中这些内容的阐述比较仔细、深入, 涉及面更广, 技能要求更全面;而高中《生物》在遗传变异、生态系统、生命活动的调节、科学探究的过程、生物技术等方面与初中《生物》联系紧密, 在初中《生物》的基础上, 更加加深拓展了知识结构和能力要求, 再加上选修的内容, 为学生以后接受专业生物学教育做了很好的铺垫。其中, 初中《生物》教材的设置起到了很好、很明显的衔接作用。

二、从教材内容看衔接

鉴于小学生的认知水平和能力, 小学《科学》中的有关生物学的内容, 较少涉及生物体的组成结构、生理功能, 较多描述外部形态、生活习性, 例如“我眼里的生命世界”“吃的学问”“养蚕”“我们长大了”等, 因此明显侧重于宏观知识方面。

高中《生物》加大了细胞水平、分子水平的研究学习, 例如:细胞膜的有关知识、酶的作用和本质、核酸、有丝分裂、减数分裂及基因的有关内容等。在科学探究的过程中, 也从小学、初中的定性分析的要求向定量分析转化。随着高中学生身体、心智、能力的水平发展, 研究学习的内容也向更深更高的层次发展, 高中《生物》更侧重于微观知识方面。

而初中《生物》在比较详细阐述各典型生物体的形态结构、生活习性等宏观知识外, 也开始涉及生理功能的实现等一些微观方面的学习, 例如:营养物质在体内的消化吸收过程、人体生命活动的调节方式———神经调节和激素调节、细胞核的作用等, 知识认知开始由宏观向微观发展, 初中《生物》教材的这些内容安排起到了“承下启上”的衔接作用。

三、从教学策略看衔接

生物科学不仅是事实和理论众多, 也是一个不断探究的过程。因此, 在小学、初中、高中的生物课程中安排有不少科学探究的内容, 也是学生必须理解、掌握的内容。对于这部分内容的教学策略, 3个阶段也各有侧重。

小学《科学》侧重于让学生观察和体验, 用学生自己的亲身经历和感受, 来达到对生物学知识的理解、识记。例如:观察小动物、怎样搭配食物、养蚕、种油菜、做酸奶等。学生通过观察, 亲眼目睹了一些奇妙的生命现象的产生、发展, 而对怀有极高好奇心和求知欲望的儿童来说, 没有比看一看、摸一摸、种一种、养一养等更好的策略来提高学习生物学的兴趣了。

高中《生物》的教育策略中很重要的一点是研究, 即科学探究, 并注重与现实生活的联系, “促进学生学习方式的变革, 引导学生主动参与探究过程, 勤于动手和动脑”[1], 让“学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”[1]。在高考试题中有一种非常重要的题型是“实验设计”, 强调排除偶然因素对实验的影响, 对学生各方面的能力要求较高, 能体现学生的创新精神和实践能力, 对该题型完成的程度能体现学生在学习过程中这一策略实施的程度。

在初中《生物》中也安排有不少实验, 绝大多数是科学探究的验证性实验。要求学生在了解科学探究一般过程的基础上, 要会“提出问题”、要知道如何针对问题“作出假设”, 并能设计简单的“实验方案”, 及时记录、分析数据, 在此基础上“得出结论”并相互“交流”。在探究的过程中已开始对“如何让实验更准确”、设法排除偶然因素对实验的影响提出了初步的要求。

从小学《科学》的观察, 到初中《生物》的验证, 再到高中《生物》的研究, 初中《生物》无疑又处于“承下启上”的衔接阶段。

四、从学习方式看衔接

无论是小学《科学》, 还是初、高中《生物》, 其教育部制定的课程标准中, 有两点是一样的, 即面向全体学生、倡导探究性学习。

“科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标, 又是科学学习的方法。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。”[2]学习小学《科学》如此, 学习初、高中《生物》也是如此。学生在像科学家一样进行科学探究的过程中, 体验了学习的乐趣, 增强了探究能力, 在获取生物学知识的同时, 也形成了尊重事实、善于质疑的科学态度, 为进一步学习和步入社会做好充分的准备。

教师只需提供科学探究的机会, 为探究性学习创设情境, 充分利用多种教学资源, 精心组织, 让学生真正成为学习主体即可。在此过程中, 初中《生物》中的一些实验, 理所当然在小学《科学》和高中《生物》之间起到了“承下启上”的衔接作用。

五、从本地区教育实际看衔接

众所周知, 初中生物学在初中课程设置中必不可少却又“无足轻重”。由于高考指挥棒的作用、社会对减轻学生负担的要求等原因, 在相当长的一段时间内, 我市的“中考”科目中没有生物学, 小学毕业会考当然也不考《科学》。所以, 初中生物学的“地位”一直不高。

但在七八年前, 为了使高中生物学在高考中取得更好的成绩, 加强了对初中生物学的要求, 我市实行了在初中八年级进行生物学会考, 并将会考成绩纳入中考考生的总成绩的方法。从一开始的只统计“优、合格、不合格”, 到以满分5分计入中考总成绩, 再以满分10分计入中考总成绩 (最近几年又不计分数了) , 近几年来小学毕业会考也将《科学》列入考查范围。

在小学毕业会考、初中中考、高中高考三级考试制度中, 初中生物学要为高中生物高考作铺垫。而初中生物学会考的内容当然更注重与高中生物学的接轨, 凡高中生物学中涉及初中生物学的部分 (如表2) , 都成为会考重点。这更实际地体现了初中生物学“承下启上”的衔接作用。当然, 教师应根据课程标准及当地教育主管部门的要求, 全心全意为学习服务。

综上所述, 初中生物学在小学和高中相关学科间起到了桥梁作用。作为初中生物学教师, 为了更好地完成初中生物学的教育教学, 应该对小学《科学》、高中《生物》中的相关内容了然于胸, 做好学科知识的“承下启上”的衔接工作, 为教育事业多作贡献。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准[S].北京:人民教育出版社, 2004.

高中生物科学史篇8

【关键词】科学史生物教学学习兴趣科学素质责任感

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）03B-0147-02

人教版高中生物教材中很多知识点都有一段曲折的科学发现史及其背后相关的社会故事，每个科学发现史的故事都能帮助学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，认识科学发现对人类的影响，进而学会利用科学的力量造福人类社会。因此合理利用这些资料可以提高生物学课堂的教学质量。笔者在教学过程中，注意收集整理与教材内容知识点相关的生物科学史，阅读相关的专著，不断完善自己的知识体系，做到对教材涉及的科学史全面了解，烂熟于心，信手拈来。在教学中，笔者根据教材教学的需要对科学史的内容进行二次改造，通过增、减、改、换等方法，使得这些资料能在课堂上合适应用。笔者在实践过程中取得比较良好的效果，提高了教学质量，受到学生的欢迎。

一、利用生命科学史导入新课，激发学生学习的兴趣

在《DNA是主要的遗传物质》这节课中，课文首先提出“遗传物质可能有什么特点”这个讨论问题。在此引入科学史，告诉学生首先提出并回答这个问题的人是一位伟大的物理学家——薛定谔。他在1926年提出了波动力学——量子力学的标准形式之一，因此而获得诺贝尔物理学奖。后来他的兴趣转向生命科学，他用物理学家的思维，在1943年写了《生命是什么》这本书。书中他根据自然界生物的现象和生命普遍的规律推理出能作为遗传物质应该具有的特点，这本书为分子生物学的诞生作了概念上的准备。

在课堂上简单介绍薛定谔和他的书《生命是什么》，然后要求学生结合初中学习的生物学知识，根据生物前后代的现象特点，引导学生归纳总结出遗传物质应该具备的特点：（1）遗传物质在前后代应该是稳定的；（2）遗传物质应该能复制；（3）遗传物质应该能在前后代传递；（4）遗传物质应该可以变化。

这样的新课导入，开阔了学生的视野，开拓了学生科学的思维，教会学生理解科学研究中观察自然现象、总结自然规律的重要性，同时激发了学生的学习兴趣。兴趣是学习的内在动力，激发兴趣是教学成功的关键所在。

二、利用科学史让学生了解科学研究的过程和应具备的素质

利用科学史使学生认识科学研究需要严密逻辑思维，需要经过艰苦的探索过程才有所成就。献身于科学探索是艰苦的，同时也是充满内心的喜悦。生长素的发现史充分体现了这个特点。在这一节，笔者拓展讲解了生长素发现史的关键人物达尔文。讲述他对自然常见现象细致的观察，严谨的实验论证和推理，从而使人类发现了生长素。达尔文观察到植物向光生长现象后，利用金丝雀草做了无数个系列实验。在这个过程中，经过无数不眠之夜的思考和推理，最终才得出科学结论。第一系列实验他用单侧光照射在有孔暗盒里的幼苗的不同部位，证明幼苗的感光部位只是幼苗胚芽鞘的尖端；第二系列实验他用切除法证明幼苗生长原因的部位是幼苗胚芽鞘的尖端；第三系列实验他用划等距离线的方法观察单侧光引起幼苗向光弯曲现象，发现幼苗生长的部位是在幼苗胚芽鞘的下方。在当时，这三个结论是互相矛盾的，是无法理解的。达尔文经过分析推断提出合理的预言：幼苗胚芽鞘的尖端可以产生一类物质，这类物质对单侧光有反应，使幼苗向光弯曲生长，并且这一物质是作用于幼苗胚芽鞘尖端的下方。此后经过几代科学家的不断努力，证实了达尔文的预言，找到并提纯到了这种物质，并命名为生长素。这段科学史告诉学生达尔文不仅是我们所熟知的大博物学家、思想家，而且更是一个观察细致、严谨的实验科学家。

这样对科学史进行拓展能使学生轻松地理解有关生长素的产生部位，生理功能，运输方向等相关知识点，同时，使学生了解到对自然现象进行细致观察，严谨推理，充分论证这些科学研究的基本素质，培养学生科学研究的意识。事实证明这样的拓展可以帮助学生比较深刻地理解教材的基本理论，提高教学质量，也更受到学生的欢迎。

三、利用科学史使学生懂得跨学科综合思维的神奇力量

科学史揭开了现代生命科学伟大发现的基本前提：科学家需要有广阔的视野，跨学科的综合思维。这种科学史教育可以培养学生初步的跨学科综合思想，拓宽以后的发展道路。

DNA结构的发现是20世纪最重大的科学发现之一，是分子生物学的新突破。在《DNA分子的结构》一节，笔者讲解为什么沃森和克里克能首先发现DNA的结构的原因。20世纪40年代，人类已经确定DNA应该是生物遗传信息的载体。当时研究DNA结构的实验室主要有两个，一个是伦敦国王学院的威尔金斯和富兰克林的实验室，他们是顶尖的生物学家，拥有第一手的实验资料；另一个是美国加州理工学院鲍林的实验室，他是世界著名的化学家。当时沃森很年轻，名不经传，他的专业是生物遗传学，他到英国的剑桥大学和克里克一起做生物学研究，他们原来的研究课题是烟草花叶病毒。沃森说服了克里克和他合作，转向研究DNA的结构。他们合作几年后提出了DNA的双螺旋结构，为人类打开遗传信息学的这扇大门，创造了科学奇迹。他们成功的关键在于沃森是一个生物学家，知道DNA结构对整个生物学的意义；而克里克是一个数学家和物理学家，他熟练掌握X射线晶体衍射技术技能，可以在衍射图中分析推断物质的结构。加上他们利用了化学家查可夫的发现，在DNA分子中A=T，G=C。他们经过演算、推理，终于推导出DNA的双螺旋结构。因此DNA结构实际是由生物学的思想，化学的分析，物理学的实验技术，通过数学的推导推理出来的。这是多学科综合运用的结果，这种跨学科的思想碰撞产生了伟大的创造力。

现代科学重大的发现往往源于跨学科的综合思维，而现代学科专业化的结构划分和研究机制往往限制了科学家的思维。这种现象也对我们当代教育产生了新的挑战，我们应该进行夸学科综合思维教育，培养出杰出优秀的科技人才。

四、利用科学史促使学生具备崇高的社会责任感

科学史告诉了学生科学家拥有什么样的情怀，什么样的社会责任。这些例子可以培养学生良好的品质，具备崇高的社会责任感。

在《生态环境的保护》这个内容中，可以插入一些相关生态保护的著名的历史事件。在20世纪60年代美国女生物学家雷切尔在研究密执根大学校园鸟类死亡原因的过程中，发现其原因是农药DDT通过食物链的传递造成的。当农药DDT在鸟类食物链各级食物中的浓度越来越高，并累积到一定的量时就能毒死鸟类。重金属或像DDT这样的有机磷农药在食物中的浓度沿着食物链逐级升高的现象叫食物链的生物富集作用。因为人总是在各种食物链的顶端，所以DDT能通过食物链的传递在人的细胞内富集，使其浓度变得很高，使人的身体健康受到破坏。雷切尔也是一位著名的科普作家，根据这个规律，雷切尔以童话的形式写了一本书，书名叫《寂静的春天》，书中警告使用DDT的危险性。该书在1962年出版发行，当时立刻引起全美国轰动，美国人由此知道了“环境污染”这个词。但是雷切尔却遭到化学公司的种种威胁，要求她收回《寂静的春天》这本书。后来，化学公司还联合起来起诉雷切尔。雷切尔出于对人类未来前途的负责，不仅不怕威胁，而且奋起应诉。结果引起美国国会震动，美国国会为此成立一个专门的委员会来调查事情的真伪。最后，雷切尔获胜了，但她并没有就此停下来。她站在为了人类福祉的立场，呼吁人类不是简单地禁止使用农药，而是应该开发使用高效、低毒、低残留的农药，这样既可以保证农业生产，又不对环境造成危害。由于她的努力，美国国会通过立法规定了生产和使用农药的新标准，确保了食品的安全。雷切尔帮助美国人了解环境污染危害的严重性，改变了美国人民的思想意识，改变了美国的生产方式。

这个历史事件反应了一个科学家的良知、社会责任和使命。科学发展的同时，不仅仅有利于人类，而且也可能会对人类自身产生各种危害。科学家的使命是帮助人类正确使用科学技术的力量造福于人类，避免危害人类。

在教学中，提高教学质量是教师所追求的永恒的主题。生物科学史在课堂上的适当运用往往能生动地诠释教材的基本知识点，提高课堂质量，使学生学习到科学家的科研精神，理解和体会科学研究的苦与乐，感悟科学研究的一些共同规律，实现了让科学史发挥育人的功能。

【参考文献】

[1]薛定谔.生命是什么[M].湖南科学技术出版社，2005

[2]沃森.双螺旋[M].科学出版社，2006

[3]沃森.基因的分子生物学（第七版）[M].科学出版社，2015

[4]雷切尔.寂静的春天[M].上海：上海译文出版社/北京：中国青年出版社，2015

生物科学论文篇9

现代生物技术一般包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。

基因工程

基因工程是指在基因水平上，按照人类的需要进行设计，然后按设计方案创建出具有某种新的性状的生物新品系，并能使之稳定地遗传给后代。基因工程采用与工程设计十分类似的方法，明显地既具有理学的特点，同时也具有工程学的特点。

生物学家在了解遗传密码是RNA转录表达以后，还想从分子的水平去干预生物的遗传。1973年，美国斯坦福大学的科恩教授，把两种质粒上不同的抗药基因“裁剪”下来，“拼接”在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌后，这种大肠杆菌就能抵抗两种药物，且其后代都具有双重抗菌性，科恩的重组实验拉开了基因工程的大幕。

DNA重组技术是基因工程的核心技术。重组，顾名思义，就是重新组合，即利用供体生物的遗传物质，或人工合成的基因，经过体外切割后与适当的载体连接起来，形成重组DNA分子，然后将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。

1、DNA重组技术的物质基础

（1）目的基因

基因工程是一种有预期目的的创造性工作，它的原料就是目的基因。所谓目的基因，是指通过人工方法获得的符合设计者要求的DNA片段，在适当条件下，目的基因将会以蛋白质的形式表达，从而实现设计者改造生物性状的目标。

（2）载体

目的基因一般都不能直接进入另一种生物细胞，它需要与特定的载体结合,才能安全地进入到受体细胞中。目前常用的载体有质粒、噬菌体和病毒。

质粒是在大多数细菌和某些真核生物的细胞中发现的一种环状DNA分子，它位于细胞质中。许多质粒含有在某种环境下可能是必不可少的基因。图4-25是不同构型的质粒。

噬菌体是专门感染细菌的一类病毒，由蛋白质外壳和中心的核酸组成。在感染细菌时，噬菌体把DNA注入到细菌里，以此DNA为模板，复制DNA分子，并合成蛋白质，最后组装成新的噬菌体。当细菌死亡破裂后，大量的噬菌体被释放出来，去感染下一个目标。图4-26，噬菌体侵染细菌的过程。

质粒、噬菌体和病毒的相似之处在于，它们都能把自己的DNA分子注入到宿主细胞中并保持DNA分子的完整，因而，它们成为运载目的基因的合适载体。因此，基因工程中的载体实质上是一些特殊的DNA分子。

（3）工具酶

基因工程需要有一套工具，以便从生物体中分离目的基因，然后选择适合的载体，将目的基因与载体连接起来。DNA分子很小，其直径只有20埃（10-10米），基因工程实际上是一种“超级显微工程”，对DNA的切割、缝合与转运，必须有特殊的工具。

1968年，科学家第一次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶。限制性内切酶最大的特点是专一性强，能够在DNA上识别特定的核苷酸序列，并在特定切点上切割DNA分子。70年代以来，人们已经分离提取了400多种限制性内切酶。有了它，人们就可以随心所欲地进行DNA分子长链切割了。表4-3是一些限制性内切酶的识别位点

1976年，5个实验室的科学家几乎同时发现并提取出一种酶，作DNA连接酶。从此，DNA连接酶就成了 “粘合”基因的“分子粘合剂”。

1、DNA重组技术的一般操作步骤

一个典型的DNA重组包括五个步骤：

（1）目的基因的获取

目前，获取目的基因的方法主要有三种：反向转录法、从细胞基因组直接分离法和人工合成法。

反向转录法是利用mRNA反转录获得目的基因的方法。现在用这种方法人们已先后合成了家兔、鸭和人的珠蛋白基因、羽毛角蛋白基因等。

从细胞基因组中直接分离目的基因常用“鸟枪法”，因为这种方法犹如用散弹打鸟,所以又称“散弹枪法”。用“鸟枪法”分离目的基因，具有简单、方便和经济等优点。许多病毒和原核生物、一些真核生物的基因，都用这种方法获得了成功的分离。

化学合成目的基因是20世纪70年代以来发展起来的一项新技术。应用化学合成法，可在短时间内合成目的基因。科学家们已相继合成了人的生长激素释放抑制素、胰岛素、干扰素等蛋白质的编码基因。

（2）DNA分子的体外重组

体外重组是把载体与目的基因进行连接。例如，以质粒作为载体时，首先要选择出合适的限制性内切酶，对目的基因和载体进行切割，再以DNA连接酶使切口两端的脱氧核苷酸连接，于是目的基因被镶嵌进质粒DNA，重组形成了一个新的环状DNA分子（杂种DNA分子）（图4-27）。

（3）DNA重组体的导入

把目的基因装在载体上后，就需要把它引入到受体细胞中。导入的方式有多种，主要包括转化、转导、显微注射、微粒轰击和电击穿孔等方式。转化和转导主要适用于细菌一类的原核生物细胞和酵母这样的低等真核生物细胞，其他方式主要应用于高等动植物的细胞。

（4）受体细胞的筛选

由于DNA重组体的转化成功率不是太高，因而，需要在众多的细胞中把成功转入DNA重组体的细胞挑选出来。应事先找到特定的标志，证明导入是否成功。

例如，我们常用抗生素来证明证明导入的成功。（图4-28）

（5）基因表达

目的基因在成功导入受体细胞后，它所携带的遗传信息必须要通过合成新的蛋白质才能表现出来，从而改变受体细胞的遗传性状。目的基因在受体细胞中要表达，需要满足一些条件。例如，目的基因是利用受体细胞的核糖体来合成蛋白质，因此目的基因上必须含有能启动受体细胞核糖体工作的功能片段。

这五个步骤代表了基因工程的一般操作流程。（图4-29）

人们掌握基因工程技术的时间并不长，但已经获得了许多具有实际应用价值的成果，基因工程作为现代生物技术的核心，将在社会生产和实践中发挥越来越重要的作用。

（三）细胞工程

关于细胞工程的定义和范围还没有一个统一的说法，一般认为，细胞工程是根据细胞生物学和分子生物学原理，采用细胞培养技术，在细胞水平进行的遗传操作。细胞工程大体可分染色体工程、细胞质工程和细胞融合工程。

1、细胞培养技术

细胞培养技术是细胞工程的基础技术。所谓细胞培养，就是将生物有机体的某一部分组织取出一小块，进行培养，使之生长、分裂的技术。细胞培养又叫组织培养。近二十年来细胞生物学的一些重要理论研究的进展，例如细胞全能性的揭示，细胞周期及其调控，癌变机理与细胞衰老的研究，基因表达与调控等，都是与细胞培养技术分不开的。

体外细胞培养中，供给离开整体的动植物细胞所需营养的是培养基，培养基中除了含有丰富的营养物质外，一般还含有刺激细胞生长和发育的一些微量物质。培养基一般有固态和液态两种，它必须经灭菌处理后才可使用。此外，温度、光照、振荡频率等也都是影响培养的重要条件。

植物细胞与组织培养的基本过程包括如下几个步骤：

第一步，从健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、花粉等，选择用于培养的起始材料（外植体）。

第二步，用一定的化学药剂（最常用的有次氯酸钠、升汞和酒精等）对外植体表面消毒，建立无菌培养体系。

第三步，形成愈伤组织和器官，由愈伤组织再分化出芽并可进一步诱导形成小植株。

动物细胞培养有两种方式。一种叫非贴壁培养：也就是细胞在培养过程中不贴壁，条件较为复杂，难度也大一些，但是容易同时获得大量的培养细胞。这种方法一般用于淋巴细胞、肿瘤细胞和一些转化细胞的培养。另一种培养方式是贴壁培养：也称为细胞贴壁，贴壁后的细胞呈单层生长，所以此法又叫单层细胞培养。大多数哺乳动物细胞的培养必须采用这种方法。

动物细胞不能采用离体培养，以人的皮肤细胞培养为例，动物细胞培养的主要步骤如下：

第一步，在无菌条件下，从健康动物体内取出适量组织，剪切成小薄片。

第二步，加入适宜浓度的酶与辅助物质进行消化作用使细胞分散。

第三步，将分散的细胞进行洗涤并纯化后，以适宜的浓度加在培养基中，37℃下培养，并适时进行传代。（图4-31）

在细胞培养中，我们经常使用一个词——克隆。克隆一词是由英文clone音译而来，指无性繁殖以及由无性繁殖而得到的细胞群体或生物群体。细胞克隆是指细胞的一个无性繁殖系。自然界早已存在天然的克隆，例如，同卵双胞胎实际上就是一种克隆。

基因工程中，还有称为分子克隆(molecular cloning)的，是科恩等在 1973年提出的。分子克隆发生在DNA分子水平上，是指从一种细胞中把某种基因提取出来作为外源基因，在体外与载体连接，再将其引入另一受体细胞自主复制而得到的DNA分子无性系。

2、细胞核移植技术

由于克隆是无性繁殖，所以同一克隆内所有成员的遗传构成是完全相同的，这样有利于忠实地保持原有品种的优良特性。人们开始探索用人工的方法来进行高等动物克隆。哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。其中，细胞核移植是发展较晚但富有潜力的一门新技术。

细胞核移植技术属于细胞质工程。所谓细胞核移植技术，是指用机械的办法把一个被称为“供体细胞”的细胞核（含遗传物质）移入另一个除去了细胞核被称为“受体”的细胞中，然后这一重组细胞进一步发育、分化。核移植的原理是基于动物细胞的细胞核的全能性。

采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由一位德国胚胎学家在1938年提出。从1952年起，科学家们首先采用两栖类动物开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，我国童第周教授领导的科研组，以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。到1995年为止，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞核移植都获得成功，但成体动物已分化细胞的核移植一直未能取得成功。

1996年，英国爱丁堡罗斯林研究所，伊恩•维尔穆特研究小组成功地利用细胞核移植的方法培养出一只克隆羊——多利，这是世界上首次利用成年哺乳动物的体细胞进行细胞核移植而培养出的克隆动物。图4-33克隆羊示意图。

在核移植中，并不是所有的细胞都可以作为核供体。作为供体的细胞有两种：一种是胚胎细胞，一种是某些体细胞。

研究表明，卵细胞、卵母细胞和受精卵细胞都是合适的受体细胞。

2000年6月，我国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，这表明我国科学家也掌握了哺乳动物体细胞核移植的尖端技术。

核移植的研究，不仅在探明动物细胞核的全能性、细胞核与细胞质关系等重要理论问题方面具有重要的科学价值，而且在畜牧业生产中有着非常重要的经济价值和应用前景。

3、细胞融合技术

细胞融合技术属于细胞融合工程。细胞融合技术是一种新的获得杂交细胞以改变细胞性能的技术，它是指在离体条件下，利用融合诱导剂，把同种或不同物种的体细胞人为地融合，形成杂合细胞的过程。细胞融合术是细胞遗传学、细胞免疫学、病毒学、肿瘤学等研究的一种重要手段

动物细胞融合的主要步骤是：

第一步，获取亲本细胞。将取样的组织用胰蛋白酶或机械方法分离细胞，分别进行贴壁培养或悬浮培养。

第二步，诱导融合。把两种亲本细胞置于同一培养液中，进行细胞融合。动物细胞的融合过程一般是：两个细胞紧密接触→细胞膜合并→细胞间出现通道或细胞桥→细胞桥数增加扩大通道面积→两细胞融合为一体。

植物细胞融合的主要步骤是：

第一步，制备亲本原生质体。

第二步，诱导融合。

微生物细胞的融合步骤与植物细胞融合基本相同。

从20世纪70年代开始，已经有许多种细胞融合成功，有植物间、动物间、动植物间甚至人体细胞与动植物间的成功融合的新的杂交植物，如 “西红柿马铃薯”、“拟南芥油菜”和“蘑菇白菜”等。（图4-36是利用细胞融合培育杂交植物）从目前的技术水平来看，人们还不能把许多远缘的细胞融合后培养成杂种个体，尤其是动物细胞难度更大。

（四）酶工程、发酵工程与蛋白质工程

1、酶工程

酶工程是指利用酶、细胞或细胞器等具有的特异催化功能，借助生物反应装置和通过一定的工艺手段生产出人类所需要的产品。它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。

酶工程，可以分为两部分。一部分是如何生产酶，一部分是如何应用酶。

酶的生产大致经历了四个发展阶段。最初从动物内脏中提取酶，随着酶工程的进展，人们利用大量培养微生物来获取酶，基因基因工程诞生后，通过基因重组来改造产酶的微生物，近些年来，酶工程又出现了一个新的热门课题，那就是人工合成新酶，也就是人工酶。

酶在使用中也存在着一些缺点。如遇到高温、强酸、强碱时就会失去活性，成本高，价钱贵。实际应用中酶只能使用一次等。利用酶的固定化可以解决这些问题，它被称为是酶工程的中心。

60年代初，科学家发现，许多酶经过固定化以后，活性丝毫未减，稳定性反而有了提高。这一发现是酶的推广应用的转折点，也是酶工程发展的转折点。如今，酶的固定化技术日新月异。它表现在两方面：

一是固定的方法。目前固定的方法有四大类：吸附法、共价键合法、交联法和包埋法。

二是被固定下来的酶，具有多种酶，能催化一系列的反应。

与自然酶相比，固定化酶和固定化细胞具有明显的优点：

1.可以做成各种形状，如颗粒状、管状、膜状，装在反应槽中，便于取出，便于连续、反复使用。

2.稳定性提高，不易失去活性，使用寿命延长。

3.便于自动化操作，实现用电脑控制的连续生产。

如今已有数十个国家采用固定化酶和固定化细胞进行工业生产，产品包括酒精、啤酒、各种氨基酸、各种有机酸以及药品等等。

2、发酵工程

现代的发酵工程。又叫微生物工程，指采用现代生物工程技术手段，利用微生物的某些特定的功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程。

发酵是微生物特有的作用，几千年前就已被人类认识并且用来制造酒、面包等食品。20世纪20年代主要是以酒精发酵、甘油发酵和丙醇发酵等为主。20世纪40年代中期美国抗菌素工业兴起，大规模生产青霉素以及日本谷氨酸盐(味精)发酵成功，大大推动了发酵工业的发展。

20世纪70年代，基因重组技术、细胞融合等生物工程技术的飞速发展，发酵工业进入现代发酵工程的阶段。不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：上游工程，发酵工程和下游工程。其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶解氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。发酵工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。下游工程指从发酵液中分离和纯化产品的技术。

发酵工程的步骤一般包括：

第一步，菌种的选育。

第二步，培养基的制备和灭菌。

第三步，扩大培养和接种。

第四步，发酵过程。

第五步，分离提纯。

发酵工程在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等许多领域得到广泛应用。

3、蛋白质工程

在现代生物技术中，蛋白质工程是在20世纪80年代初期出现的。蛋白质工程是指在深入了解蛋白质空间结构以及结构与功能的关系，并在掌握基因操作技术的基础上，用人工合成生产自然界原来没有的、具有新的结构与功能的、对人类生活有用的蛋白质分子。

蛋白质工程的类型主要有两种：

一是从头设计，即完全按照人的意志设计合成蛋白质。从头设计是蛋白质工程中最有意义也是最困难的操作类型，目前技术尚不成熟，已经合成的蛋白质只是一些很小的短肽。

二是定位突变与局部修饰，即在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰。这种通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定位突变技术。

蛋白质工程的基本程序是：首先要测定蛋白质中氨基酸的顺序，测定和预测蛋白质的空间结构，建立蛋白质的空间结构模型，然后提出对蛋白质的加工和改造的设想，通过基因定位突变和其它方法获得需要的新蛋白质的基因，进而进行蛋白质合成。（图4-37）

由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有很多同基因工程技术相似的地方，因此蛋白质工程也被称为第二代基因工程。

蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能找到了新途径，而且还预示人类能设计和创造自然界不存在的优良蛋白质的可能性，从而具有潜在的巨大社会效益和经济效益。

生物技术的应用

1、生物技术在工业方面的应用

食品方面

首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。

其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。

第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。

材料方面

通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。

首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。

其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。

第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免了“白色污染”。

能源方面

生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。

首先，生物技术提高了石油开采的效率。

其次，生物技术为新能源的利用开辟了道路。

2、生物技术在农业方面的应用

现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。

农作物和花卉生产

生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。

首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。

其次，生物技术既能改良作物品质，还能延缓植物的成熟，从而延长了植物食品的保藏期。

第三，生物技术在培育抗逆作物中发挥了重要作用。例如，用基因工程方法培育出的抗虫害作物，不需施用农药，既提高了种植的经济效益，又保护了我们的环境。我国的转基因抗虫棉品种，1999年已经推广200多万亩，创造了巨大的经济效益。

畜禽生产

利用生物技术以获得高产优质的畜禽产品和提高畜禽的抗病能力。

首先，生物技术不仅能加快畜禽的繁殖和生长速度，而且能改良畜禽的品质，提供优质的肉、奶、蛋产品。

其次，生物技术可以培育抗病的畜禽品种，减少饲养业的风险。如利用转基因的方法，培育抗病动物，可以大大减少牲畜瘟疫的发生，保证牲畜健康，也保证人类健康。

农业新领域

基因工程不仅提高了农牧产品的产量和质量。

利用转基因植物生产疫苗是目前的一个研究热点。科研人员希望能用食用植物表达疫苗，人们通过食用这些转基因植物就能达到接种疫苗的目的。目前已经在转基因烟草中表达出了乙型肝炎疫苗。

利用转基因动物生产药用蛋白同样是目前的研究热点。科学家已经培育出多种转基因动物，它们的乳腺能特异性地表达外源目的基因，因此从它们产的奶中能获得所需的蛋白质药物，由于这种转基因牛或羊吃的是草，挤出的奶中含有珍贵的药用蛋白，生产成本低，可以获得巨额的经济效益。

3、生物技术在医药方面的应用

目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。

疾病预防

利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。注射或口服疫苗可以激活体内的免疫系统，产生专门针对病原体的特异性抗体。

20世纪70年代以后，人们开始利用基因工程技术来生产疫苗。基因工程疫苗是将病原体的某种蛋白基因重组到细菌或真核细胞内，利用细菌或真核细胞来大量生产病原体的蛋白，把这种蛋白作为疫苗。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙型肝炎的预防。我国目前生产的基因工程乙肝疫苗，主要采用酵母表达系统产生疫苗。

疾病诊断

生物技术的开发应用，提供了新的诊断技术，特别是单克隆抗体诊断试剂和DNA诊断技术的应用，使许多疾病特别是肿瘤、传染病在早期就能得到准确诊断。

图4-40是单克隆抗体的制备。单克隆抗体以它明显的优越性得到迅速的发展，全世界研制成功的单克隆抗体有上万种，主要用于临床诊断、治疗试剂、特异性杀伤肿瘤细胞等。有的单克隆抗体能与放射性同位素、毒素和化学药品联结在一起，用于癌症治疗，它准确地找到癌变部位，杀死癌细胞，有 “生物导弹”、“肿瘤克星”之称。

DNA诊断技术是利用重组DNA技术，直接从DNA水平作出人类遗传性疾病、肿瘤、传染性疾病等多种疾病的诊断。它具有专一性强、灵敏度高、操作简便等优点。

疾病治疗

生物技术在疾病治疗方面主要包括提供药物、基因治疗和器官移植等方面。

利用基因工程能大量生产一些来源稀少价格昂贵的药物，减轻患者的负担。这些珍贵药物包括生长抑素、胰岛素、干扰素等等。

基因治疗是一种应用基因工程技术和分子遗传学原理对人类疾病进行治疗的新疗法。

世界上第一例成功的基因治疗是对一位4岁的美国女孩进行的，她由于体内缺乏腺苷脱氨酶而完全丧失免疫功能，治疗前只能在无菌室生活，否则会由于感染而死亡。经治疗，这个女孩可进入普通小学上学。截至1997年6月，全世界已批准的临床基因治疗方案有218项，接受基因治疗和基因转移的患者总数已有2557名患者。

1990年，人类基因组计划在美国正式启动，2003年4月14日，中美英日法德六国科学家宣布：人类基因组序列图绘制成功。人类基因组计划的完成，有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症的致病机理，将为基因治疗提供更多的理论依据。

器官移植技术向异种移植方向发展，即利用现代生物技术，将人的基因转移到另一个物种上，再将此物种的器官取出来置入人体，代替人的生病的“零件”。另外，还可以利用克隆技术，制造出完全适合于人体的器官，来替代人体“病危”的器官。

4、生物技术在环保方面的应用

污染监测

现代生物技术建立了一类新的快速准确监测与评价环境的有效方法，主要包括利用新的指示生物、利用核酸探针和利用生物传感器。

人们分别用细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类等作为指示生物，监测它们对环境的反应，便能对环境质量作出评价。