生命科学教学的必要性2014年6月30日星期一

　　关键词：生命科学;教学;

　　20世纪后叶生命科学各领域取得的巨大进展，特别是生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的起了性的变化。勿庸置疑，在下一世纪生命科学将继续蓬勃发展，生命科学对自然科学所起的巨大推动作用决不亚于19世纪与20世纪上半期的物理学。过去生物科学曾得益于引人物理学、化学与数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展，未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其它学科进行积极的反馈与。当21世纪逼近的时候，一些有远见的科学家、思想家与家将日益严重的诸多人类社会问题(如人口、地球、食物、资源与健康等)的解决，寄希望于生命科学与生物技术的进步。

　　一、生命科学将成为21世纪自然

　　科学发展与社会进步的关键学科50年代DNA双螺旋结构模型的发现，随后遗传信息传递“中心”的确立与DNA重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。生物学与遗传学的结合将用10一15年测定出人类基因组30亿个碱基对的遗传密码的全部序列。人体细胞约有10万个基因，迄今仅弄清楚不到5%，今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因，诸如控制记忆与行为的基因，控制细胞衰老与程序性死亡的基因，新的癌基因与抑癌基因，以及与大量疾病有关的基因。将利用这些去为人类健康服务。

　　70年代后生物学的发展，以基因工程为代表的生物工程的出现，生物技术通过对基因链的精确切割与有目的再组合，使有目的改良生物的性状与品质成为可能。迄物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景，尽管还存在有不少争议的问题，但很有可能成为下一世纪的新兴产业。

　　发育生物学将要快速兴起，它将要回答无数科学家一百多年来孜孜以求而未解决的重大课题:一个受精卵通过细胞与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体，阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理，从而为人类彻底控制动植物生长发育创造条件。RNA既有遗传信息功能又有酶功能的发现，为数十年踏步不前的难题“生命如何起源?”的解决提供了新的契机。人们在下一个世纪还要试图在实验室人工合成生命体。人们已有可能利用生物技术将保存在特殊中的古生物或冻干的尸体的DNA扩增，其遗·传密码，建立已绝灭生物的基因库，研究生物的进化与分类问题。

　　神经科学的崛起预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有101’细胞的非常复杂的高级结构体系，下一个世纪初从到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破，在阐明学习、记忆、思维、行为与感情机理方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制。

　　生态学可能是最直接为人类服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生物的多样性是当前生物科学最紧迫的任务之一。很多生物在没有被人类认识以前就，这对人类无疑是一种灾难。生物多样性和利用以及控制有害生物蔓延的研究将指导人类遵循自然规律积极自己的，否则人类的物质文明与文明都要受到难以的影响。

　　21世纪人口增长与粮食(食物)增长的关系仍然是困扰人类进步最严重的社会问题。加速高效农牧业的发展与控制人口的增长是人类社会进步与经济持续发展的基础。面临21世纪的生命科学将做出决定性的贡献.

　　生命科学迅速发展的形势，发达国家及一些国际组织先后提出了“国际地圈及生物圈计划”、“人类基因组作图与测序计划”、“脑的十年”及“生物多样性利用与研究”等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅“人类基因组作图与测序计划”一项预算就高达30亿美元。美国对生命科学的基础研究极为重视，科研经费的资助明显倾斜。1992年美国财政预算中科学研究与发展经费为576亿美元，其中国立卫生研究院(NIH)占90亿美元。NIH的投资主要用于生物和医学的基础研究，另外国家科学基金会(NSF)、农业部、环保局和航空航天局(NASA)的经费也有生命科学基础研究的大量份额。

　　由于生命科学的发展，人才的需求量激增，近年除越来越多的物理学家、化学家与技术科学人员被吸引到生物学研究领域外，在发达国家学习生命科学、农、林与医的青年学生增加很快，以美国为例，近年统计48万博士学位获得者中，学生命科学的占51%。优秀青年科学家流向生命科学前沿，在我国与其它国家也是很明显的。这是21世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉，我们不仅要洞察这种趋势，更要十分珍惜这种千载难逢的机遇。

　　二、高等学校的生物科学教学必须适应21世纪生命科学科技人才的需求

　　我国是否能纪交接的年代不失时机地将生命科学迅速推向前进，并跻身于世界先进行列，将是“科技兴国”这一重大战略决策的具体体现。生物科学的要依托全民族生物科学知识的普及与提高和高级生物科学人才的培养。建立起一支庞大的、高素质的生物科学科技队伍是实现这一目标的基本环节。“科技兴国，教育为本”，高等学校生物学教育是发展生命科学与培养人才的，这在国际上已成共识。反观目前我国高校生物学教学中面临的诸多严重问题，与当前生物科学发展的形势极不相称，提高与改善高等学校生物科学的教学以适应21世纪生命科学科技人才的需求已成为刻不容缓的任务.

　　(一)教学内容，跟上学科的发展

　　生物科学的迅速发展，使旧的生物系的课程设置、教学内容已不能适应需要。为了改变这种状况，自1992年起，我国各高等学校的生物系普遍开设了6+l模式的专业必修课程，即动物学、植物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、生理学或植物生理学。这种模式在目前可能是合理的，但这种模式不是唯一的模式，也不是固定不变的式.正如前面所说的，生物学科正在起着性变化，还需要不断研究学科的发展，我们的教学内容。我们认为一些迅速崛起与快速发展的学科，诸如神经科学、发育生物学等是否会演变成高校生命科学教学的基础课?生物学是否应成为一门的基础课，它是否已具备了自己的学科体系?与国民经济发展与极为密切的生态学正在更新自己的概念与内容，是否也应成为一门基础课?这些都是致力于生物学教学的专家十分关注的事。面向21世纪的生命科学、必然是各学科相互渗透与相互交融的“大生物学’时代。曾经在引导一代青年入门起重要作用的普通生物学是应恢复其昔日应有的，使其发展成正意义上的“GeneralBiology.”新的问题与矛盾必然又会产生，知识积累是无穷的，学时却是有限的、怎么办?是延长学习年限，还是教学内容?我认为主要应选择后者。随着生命科学的发展，知识结构也应有所变化。譬如植物学与植物生理学是否可合并为一门课—植物科学，将形态结构与生理功能揉在一起讲授，岂非符合当命科学的特点，动物学与动物生理学是否也可这样考虑?当然这样对教师的要求更高，难度更大。教学总是要在克服困难中前进的。我认为要十分重视生命科学重要学科的发展与学科的建设。80年代我国有远见的生物学家把生物学(包括遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科，无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是遗传学)不仅是20世纪下半叶生物科学的带头学科，在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用.

　　有些科学家早就预测到，由于生物学、细胞生物学与遗传学的结合，必然促进发育生物学的蓬勃发展，从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”，这种预测已逐渐变为现实。

　　1.生物学

　　生物学是在水平上研究生命现象本质与规律的科学。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质，因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者，几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行.蛋白质结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肤链结构外，今后将特别重视肚链折叠成的特定的三维空间结构，因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切。核酸是遗传信息的携带者与传递执行者，遗传信息由DNA~RNA~蛋白质的表达过程，称为遗传信息传递的“中心”，是生物学(遗传学)研究的核心。其基本问题已比较清楚，当前研究的重点是:(l)约经10一15年，人类基因组30亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出，这是具有里程碑意义的工作。(2)真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当一段时间的任务。

　　2.细胞生物学

　　细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学，细胞的结构、细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化、细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的，但概括起来可能是两个基本点:一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动，如生长、增殖、分化与衰老等，在此要涉及到一个全新的问题，细胞内外信号如何传递;二是基因产物—蛋白质如何构建与装配成细胞的结构，并行使细胞的有序的生命活动。

　　3.遗传学

　　遗传学比生物学更具有自己的学科体系。但现代遗传学与生物学是不可分割、相互交叉的两个学科，且很难划然分开。有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学，因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的科学。基因携带的信息是由基因的结构所决定，信息的表达是由基因的功能实现的，因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看，所有生命现象的机制，追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心科学。

　　有人估计人体细胞内约有10万个基因，迄今弄清楚的不到5%，所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。

　　4.发育生物学

　　由于近几十年生物学、遗传学与细胞生物学所取得一系列突破性与知识的积累，已为解决这一重大课题创造了条件，也是今后发育生物学学科应运而飞速发展的原因。发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达性的蛋白质，从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题，而是一系列调节基因在时空上的联系与配合，从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题，但近年已有所突破，并初见端倪。估计今后发育生物学将沿着这条道深人下去，并可望取得丰硕的。

　　5.神经科学(或脑科学)

　　神经科学是研究人与动物神经系统(主要是脑)的结构与功能，在水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的科学。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系，含有101’个细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞如何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域;神经科学的崛起，预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下一个世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此投入巨资支持这一课题，包括美国总统签署的“命名1990年1月1日为脑的十年”不是没有道理的。

　　6.生态学(包括多样性研究)

　　生态学是研究有机体与周围—包括非生物与生物相互关系的科学。由于生态学理论与应用是与世界、资源合理开发与、以至人类本身在地球上继续紧密相关的。尤其是地球日益恶化的情况下，生态学的重要性就变得十分突出。未来生态学的主要任务是协调人类活动与的关系。所以生态学经典学科的概念与研究内容必然要适应人类的与社会经济持续发展的要求而不断改变。

　　(二)加强教师梯队的建设，确保教学质量

　　高等学校的教育质量，很大程度上取决于教师队伍的状况。但是，目前我国大学生物学教师队伍的情况是梯队极不合理，年龄严重老化。根据12所大学生物学系的统计，现有教师1066人，其中教授195名，副教授383名，367名和助教121名。教授，副教授，和助教的比例为1.6:3.2:3:1，呈纺锤形。教授(包括副教授)，和助教的比例则为4.8:3:l，呈倒形。建国初期的我国高等院校生物学系中，基本上是一个专业有一位或几位教授、若干带上多名助教，组成一个形的教学、科研集体。目前，在欧美许多国家的大学，也大都保持着合理的教授，副教授和助教授(或)的比例。这样，才有利于一个专业在教学和科研上继承和发展。而目前我们高校生物学系几位教授才能配备一位或助教的倒形的师资队伍结构是很不正常的。

　　教师的年龄严重老化也是一个突出的问题。在12所大学的生物学系的195名教授中，60岁以上者占52.8%。95%以上的教授年龄均在50岁以上。50岁以下的教授，平均一个大学还不到一人。12所大学的383名副教授中，50岁以上的占70.8%，40岁以下的只有37人，占9.6%。个别院校的问题更为突出。

　　现代生物学的发展与化学、物理学和数学的关系日益密切。生物学的兴起及与生物学其它分支学科的相互渗透是现代生物学发展的主要特征。这一现状，要求在高等院校生物学系的绝大多数专业从事教学或科学研究的教员，都应具备相当的数、理、化基础知识和宽厚的现代生物学基础，并掌握现代生物学的实验技术。目前在大学生物学系的50岁以上的教授和副教授中，能兼备上述条件者为数不多，大部分人都显得知识老化。因此在高等学校生物学系中，急需补充数量可观的素质优良、年富力强的教师，以克服现有的教师梯队不合理、年龄老化和知识结构的缺陷，适应21世纪生命科学发展的需要。

　　造成教师梯队不合理的原因是多方面的，其中有些是众所周知的历史原因造成的。但当前最主要的原因是优秀教师，尤其是优秀青年人才大量出国不归造成学科教师断层，在生命科学领域尤为严重。假如我们不能采取有效措施解决这一问题，教师队伍的建设将是无法实现的。

　　(三)加快实验设备的更新，使教学手段逐步现代化

　　生物科学是理论和实践结合的基础科学。

　　现代生物科学是实验性很强的科学，教学实验和教学实习与课堂教学一样.是生物学系学生在校学习期间掌握生物学的基础理论和提高对自然的认识能力的不可缺少的环节。

　　但是目前由于教学设备严重老化和陈旧，许多先进的实验技术课无法开设，造成课堂教学的理论课内容与实验课脱节。由于仪器设备、化学试剂和实验用的动植物的短缺，有些必要的实验只能减少部分内容或以简单的内容代替，甚至完全取消。因此应引起有关部门的重视，改变观念，增加经费投人，加快实验设备的更新、。

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