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全日制義務(wù)教育《生物課程標準》的制訂，主要是從初中生終身發(fā)展的需要、社會需求和生物科學發(fā)展3個方面綜合考慮的。此文試從生物科學的發(fā)展說明確定課程內(nèi)容標準的依據(jù)。

20世紀是自然科學發(fā)展史上最為輝煌的時代，生物科學是自然科學中發(fā)展最迅速的學科。因為生物科學與人類生存、人民健康、社會發(fā)展密切相關(guān)，必然成為21世紀初的主導學科。在20世紀生物科學的發(fā)展中有許多重大突破，出現(xiàn)了許多新觀念、新思想、新成果和新技術(shù)。特別是20世紀50年代以來，隨著數(shù)理科學廣泛深入地滲透到生物科學以及一些先進的儀器設(shè)備和研究技術(shù)的問世，生物科學已經(jīng)從基本上是靜態(tài)的、以形態(tài)描述與分析為主的學科演化發(fā)展成動態(tài)的、以實驗為基礎(chǔ)的定量的學科。為表達其鮮明的時代特征將其稱為生命科學。當今的生命科學正從分析走向綜合，其特征是對分子、細胞、組織、器官及整體的全方位的綜合研究。如果說，20世紀生物學是分析的世紀，21世紀生命科學將從分析走向綜合，將是統(tǒng)一生物學的世紀，并將形成嶄新的生命觀。新課程的內(nèi)容標準首先設(shè)計了“生物體的結(jié)構(gòu)層次”主題就是從整體觀的角度安排的。目前，生命科學在微觀、宏觀和應(yīng)用3個方面取得了飛速的發(fā)展。

1 宏觀方面

20世紀以來，生態(tài)學作為生命科學的一個分支，對人類生存的大環(huán)境進行研究。已成為生命科學中最為活躍的研究領(lǐng)域之一。特別是20世紀后期，生命科學的宏觀研究不僅是傳統(tǒng)生態(tài)學的范疇，而且擴展到對整個生物目的研究。為什么當今特別重視生物目的研究？以前人們對生物圈缺少認識和關(guān)心，對森林亂砍濫伐，隨意開墾草原，對野生動物亂捕濫殺，并把大量的廢物以及有毒物質(zhì)任意傾倒和排放，致使這個大環(huán)境遭到嚴重破壞和污染，生物圈面臨崩潰的危險。由此使人們感到21世紀人類面臨的首要問題就是：人類的生存和發(fā)展。人類在地球上要生存下去，并得到持續(xù)發(fā)展，離不開地球的環(huán)境條件和其他各種生物。因此，必須愛護地球，關(guān)愛其他生物，保持人與自然的和諧發(fā)展。另外，隨著人類認識自然和影響自然過程的能力不斷提高，人們越來越深刻地認識到簡單地“征服自然”、“向大自然索取”會給人類帶來許多困擾，如目前面臨的人口、環(huán)境、能源、污染和水土流失等一系列問題，在一個局部范圍內(nèi)都是不可能得到徹底解決的，就像引起全球災(zāi)害的厄爾尼諾現(xiàn)象一樣，只有把地球看作一個整體來研究，才有可能獲得突破性的進展。21世紀人類要對付面臨的各種挑戰(zhàn)，其中改善人類的生存條件，謀求與大自然和諧發(fā)展是首先要解決的問題，因而必須更深入地研究人與其他生物之間的相互關(guān)系，必須深刻地了解時空、物質(zhì)和信息的運轉(zhuǎn)機制。為了挽救危機，早在1971年聯(lián)合國就制訂了“人與生物圈”（MAB）的研究計劃，謀求協(xié)調(diào)人與生物圈的關(guān)系，合理地開發(fā)和利用生物資源，維護和改善自然環(huán)境，化害為利，逐步創(chuàng)造出一個適于人類和各種生物生存的美好環(huán)境。根據(jù)這種思想，國外一些學者提出“地球村”、“地球飛船”等提法，說明地球是一個大家庭。這種意識不僅在自然科學，而且在社會科學、文化及道德等方面都產(chǎn)生了深遠的影響。新課程標準根據(jù)當今時代的要求和社會發(fā)展的需要，確定以“人和生物圈”為主線構(gòu)建課程內(nèi)容體系，這不僅符合生物科學研究的主導方向和初中學生的認知水平，而且改變了過去沿用多年的以“動物學”、“植物學”和“生理衛(wèi)生”等學科為中心的課程體系，這是一項課程內(nèi)容改革的重大突破。

21世紀生態(tài)學研究的熱點是地球變化和生物多樣性。地球變化的研究涉及地球變暖、臭氧層的破壞、沙漠化、海洋污染及野生物種減少等問題。地球生態(tài)環(huán)境的惡化直接影響人類的生存條件。因此，當前人們的生產(chǎn)開始轉(zhuǎn)向生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)工業(yè)，強調(diào)保護環(huán)境，實現(xiàn)生物與環(huán)境、資源的協(xié)調(diào)發(fā)展，充分認識生態(tài)系統(tǒng)自身的多樣化，重視生態(tài)系統(tǒng)的生物過程，充分發(fā)揮其自我調(diào)節(jié)和自我維持能力，實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量多層次、多途徑的轉(zhuǎn)化和利用。由于保護地球的生態(tài)環(huán)境是涉及人類生存和社會持續(xù)發(fā)展的大問題，有必要讓中學生了解生物與環(huán)境的關(guān)系以及生態(tài)系統(tǒng)的作用等內(nèi)容，因此在課程內(nèi)容標準中設(shè)計了“生物與環(huán)境”的學習主題。保護生物的多樣性是實現(xiàn)人與生物和諧發(fā)展的重要措施。生物多樣性是自然界豐富多彩的生物資源的標志，人類的生存離不開其他生物，所以，保護生態(tài)多樣性就是保護人類自己。鑒于生物多樣性具有特殊的重要意義，因此在課程內(nèi)容標準中單列了“生物的多樣性”主題。

2 微觀方面

過去的生物學，對生命的認識僅僅是從個體水平上對生物進行形態(tài)描述和分析，以后隨著科學技術(shù)的發(fā)展，才開始以實驗為基礎(chǔ)逐漸深入到生命本質(zhì)的研究。今天，人類已經(jīng)能夠深入到細胞內(nèi)部，對它的極其細微的結(jié)構(gòu)和化學物質(zhì)進行研究，取得了許多突破性的成就。1953年，對遺傳物質(zhì)DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，是生物科學發(fā)展史上的一個里程碑，開創(chuàng)了現(xiàn)代生物學的全新時代，奠定了分子水平上研究生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)。分子生物學的誕生，有助于闡明生命活動的規(guī)律，揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)。分子生物學的發(fā)展不可避免地影響到生命科學各個學科領(lǐng)域，改變了整個生物學的面貌；同時對醫(yī)學和農(nóng)業(yè)科學及其應(yīng)用產(chǎn)生了巨大影響。在新的分支科學中，細胞生物學和神經(jīng)生物學（或腦科學）的研究發(fā)展非常迅速。由此，它們和分子生物學（包括分子遺傳學）一起成為了當代生命科學研究的三大熱點。

2．1 分子生物學的發(fā)展 分子生物學是在分子水平上研究生命活動及其規(guī)律的科學。它的主要研究內(nèi)容是蛋白質(zhì)、核酸和糖類等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互組織和互相作用。目前發(fā)現(xiàn)，DNA分子結(jié)構(gòu)具有多態(tài)性，是一種可塑的分子。它的功能不僅具有自我復(fù)制和指導蛋白質(zhì)合成的作用，還有酶的活性，起某種催化作用。現(xiàn)在科學家的目光已由DNA轉(zhuǎn)向RNA的研究。由于RNA結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及其種類的多樣性，決定了RNA具有多種生物學功能。它不僅在蛋白質(zhì)合成上起重要作用，而且具有催化、調(diào)控基因表達、抑止轉(zhuǎn)譯、DNA和RNA剪接等重要功能。關(guān)于蛋白質(zhì)的研究一直被科學家們所重視。目前人們除了要闡明肽鏈的一級結(jié)構(gòu)以外，特別重視肽鏈如何折疊成為有功能作用的三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)研究。除此以外，還發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子在一定程度上是處于運動之中，它們的功能與分子空間構(gòu)型的運動性密切相關(guān)。關(guān)于蛋白質(zhì)合成的研究，目前研究的熱點己轉(zhuǎn)到蛋白質(zhì)合成后的分揀、運輸?shù)教囟ǖ攸c，以及蛋白質(zhì)的修飾加工和降解。近年來，糖類的研究有許多新的研究成果，它們在細胞間不僅起黏附作用，而且能傳遞信息，是一類重要的信息分子。過去的分子生物學是在核酸和蛋白質(zhì)水平上闡明生命現(xiàn)象，現(xiàn)在看來，顯然是不夠的。因為多細胞生物是由許多細胞集團組成的，它們以不同方式通過糖鏈分子相互黏附，彼此之間均有相互識別、相互作用和相互制約的關(guān)系，傳遞著各種不同的“生物信息”。因而不能忽視糖類物質(zhì)的作用。

由以上看出，進入21世紀，分子生物學對生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的前沿研究，已從單個大分子結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)向生物大分子體系的研究；從晶體結(jié)構(gòu)的研究轉(zhuǎn)向溶液中天然構(gòu)象及其動態(tài)變化的研究。由于分子生物學已深入到生命活動本質(zhì)的探索，蛋白質(zhì)、核酸及糖類等生物大分子的知識越來越多地在新聞媒體上廣泛傳播，幾乎家喻戶曉。在這種形勢下，新課程標準和實驗教材的教學內(nèi)容應(yīng)適當縮減有關(guān)形態(tài)學的知識，加強分子生物學的內(nèi)容。原初中生物教學大綱和教材不敢涉及DNA等生物大分子的知識，現(xiàn)在看來應(yīng)有所體現(xiàn)。因此，在新課程標準中加強了這方面的內(nèi)容。

2．2 分子遺傳學的發(fā)展 遺傳學是專門研究基因的科學，其發(fā)展主流是認識基因，即從認識基因的存在、闡明基因的本質(zhì)和研究基因的作用到分離基因、操作基因和改變基因，一直是20世紀生物科學研究的焦點之一，而且始終位于科學發(fā)展的前沿。通過對基因的研究發(fā)現(xiàn)，基因?qū)ι�命的影響不是單一的，有必要擴展到基因組進行研究。因此，從20世紀90年代開始，研究基因組已成為國際生物學界最熱門的研究對象。“基因組學”（genomics）在不到10年時間里，已從一門以測定基因組全序列為目標的方法學成為包括結(jié)構(gòu)基因組學和功能基因組學的完整學科，開展這方面的研究是人所共知的“人類基因組計劃”（GHP）。這項被譽為生物科學的“阿波羅計劃”，自1990年啟動以來，已基本完成了“人類基因組工作草圖”的繪制工作。當然，這只是標志著人類認識自身新紀元的開始，完成人類基因組測序以后，還要認清上面的基因及其作用，因而又誕生了“后基因組計劃”。這標志著遺傳學已進入一個以序列信息為基礎(chǔ)的新時期，改變了過去經(jīng)典遺傳學的從表型到基因型的研究方法，建立了反向遺傳學，開拓了一個以序列為基礎(chǔ)的生物學的新世紀。在研究基因作用過程中必然引伸到兩個重大問題：一是基因表達的調(diào)控，這也是當今分子生物學研究的熱點之一；另一是有關(guān)蛋白質(zhì)的作用。目前發(fā)現(xiàn)，雖然對功能基因組研究有重大意義，但是由于蛋白質(zhì)有其自身特有的活動規(guī)律，僅僅從基因的角度來認識生命活動是不夠的。于是在1994年提出了蛋白質(zhì)組（proteome）的概念，并誕生了從整體水平上研究細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律的新興學科——蛋白質(zhì)組學（proteomics）。

根據(jù)以上研究的進展，“基因”已成為人們所共知的名詞術(shù)語，在課程內(nèi)容標準和教材上不僅應(yīng)提出基因的名詞，而且要強調(diào)基因組的整體作用，介紹“人類基因組計劃”的偉大意義。另外，在強調(diào)基因作用的同時，注意不要出現(xiàn)“基因決定一切論”的錯誤觀點。

2．3 細胞生物學的發(fā)展 自20世紀80年代以來，由于分子生物學和分子遺傳學研究的進展以及基因工程、反向遺傳學方法的應(yīng)用，在細胞學上取得了許多重大研究成果。在細胞結(jié)構(gòu)上，由于生物膜系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)使細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核在形態(tài)上和功能上聯(lián)成一個完整的統(tǒng)一體。細胞膜的作用不僅保持細胞和細胞器的完整性、相對獨立性和穩(wěn)定性；許多極為重要的生命活動，如能量轉(zhuǎn)化和流動、物質(zhì)的交換以及細胞內(nèi)外、細胞間的信息傳遞都離不開膜的作用。因此，對細胞膜系統(tǒng)的研究是細胞生物學研究的熱點之一。此外，近年來對細胞骨架（cytoske1eton）的發(fā)現(xiàn)是超微結(jié)構(gòu)研究的一大進步，它對細胞器的空間分布、功能活動和細胞運動有著密切關(guān)系。關(guān)于細胞核骨架的研究，說明它與DNA復(fù)制、基因表達調(diào)控、RNA剪接、修飾和運輸?shù)榷加兄匾�作用。關(guān)于細胞功能的研究，雖然細胞中各種結(jié)構(gòu)都有各自相對專一的功能，但它們是相互聯(lián)系的，彼此協(xié)調(diào)一致，完成一個細胞的整體功能。綜合地講，在一個細胞里的生命活動主要體現(xiàn)3個方面：①物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，即舊物質(zhì)的分解，新物質(zhì)的合成；②能量的轉(zhuǎn)換和流動，包括從光能轉(zhuǎn)換為化學能和能量的釋放與利用；③信息的傳遞，其中有遺傳信息的傳遞，即從DNA→RNA→蛋白質(zhì)（基因的表達），也可以從DNA→DNA（基因的復(fù)制）；生長發(fā)育的傳遞，即從細胞外（第一信號）→細胞膜（受體）→細胞質(zhì)（第二信號）→某一生化反應(yīng)或→細胞核（相應(yīng)的基因被調(diào)節(jié)）。這個信號系統(tǒng)包括細胞內(nèi)外的通訊聯(lián)系、細胞間通訊、細胞的化學信號轉(zhuǎn)導和以受體為介導的信號傳遞。另外，神經(jīng)傳導也是一個信息傳遞過程，從接受信息（感官）→傳遞信息（神經(jīng)）→貯存信息（腦）→利用信息（產(chǎn)生反應(yīng)）。細胞的生命活動就是物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動和信息傳遞的統(tǒng)一體。

關(guān)于細胞內(nèi)調(diào)控系統(tǒng)的研究。目前研究較多的有：細胞周期和細胞生長發(fā)育的調(diào)控。生命活動最基本的問題是發(fā)育生物學。它已成為現(xiàn)代生物學研究的熱點和焦點。這里涉及細胞的分化、形態(tài)的建成和細胞的調(diào)亡等重大問題。由于細胞調(diào)亡與癌變等問題，以及人類的健康和壽命非常密切，從而引起科學家們的關(guān)注。

由于細胞是生物體結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，有關(guān)細胞生物學的知識非常重要。因此，在新課程內(nèi)容標準及教材中，有必要加強細胞生物學的內(nèi)容。例如，在細胞結(jié)構(gòu)上為了說明能量的轉(zhuǎn)換與流動，不僅要講解葉綠體的基本知識，而且增加了有關(guān)線粒體的內(nèi)容；在細胞分裂中增加了染色體變化的內(nèi)容；在細胞功能方面，體現(xiàn)細胞是物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的統(tǒng)一體。

2．4 腦科學的研究 腦科學（思維科學或神經(jīng)生物學）是生命科學研究的又一前沿領(lǐng)域。探索和揭示腦的奧秘具有高度復(fù)雜性，蘊含著深奧的哲理，以及對人類有特殊重要的意義，所以已成為當代自然科學面臨的最大挑戰(zhàn)之一。近10年來，腦科學的研究得到了飛速的發(fā)展，因而被譽為“腦的10年”。有關(guān)腦科學的研究進展，將在高中生物學課程標準和教材中適當介紹；在初中生物課程標準和教材中涉及不多。不過，在標準中設(shè)置了“動物的運動與行為”主題，為今后學習腦科學奠定基礎(chǔ)。

3 應(yīng)用方面

當今生命科學研究的另一個特點是基礎(chǔ)研究與應(yīng)用的結(jié)合，生命科學本身就與醫(yī)學、農(nóng)學有著不可分割的聯(lián)系，它既是這些應(yīng)用科學的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用科學中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水，為理論研究提出重大的研究課題。科學的目的在于認識世界，技術(shù)的目的在于利用、改造和保護自然，造福人類。生命科學要為人類造福轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，必須與技術(shù)相結(jié)合，才能在生產(chǎn)上發(fā)揮巨大的作用。于是在20世紀70年代，隨著分子生物學的進步，與工程技術(shù)相結(jié)合，開辟了生物工程（也叫生物技術(shù)，biotechnology）新領(lǐng)域，相繼出現(xiàn)了基因重組技術(shù)、克隆技術(shù)、DNA和蛋白質(zhì)序列分析技術(shù)、分子雜交技術(shù)、細胞和組織培養(yǎng)技術(shù)、細胞融合技術(shù)及核移植技術(shù)等新技術(shù)，促進了基因工程、蛋白質(zhì)工程、細胞工程、酶工程、染色體工程、組織工程及胚胎工程等工程的誕生和發(fā)展，已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保和醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了許多突破性進展。目前，生命科學基礎(chǔ)研究的成果到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離比以往大大縮短，某些細胞因子從基因的發(fā)現(xiàn)到生物工程產(chǎn)品的開發(fā)，只需1～2年的時間，因此，有些科學家預(yù)言：人類將走向生物經(jīng)濟的時代。

21世紀，生命科學技術(shù)的發(fā)展將對人類的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生巨大的影響，將會徹底改變?nèi)祟惿�產(chǎn)和生活的面貌，并引起社會結(jié)構(gòu)和社會生活的變革。今后，生物學新觀念、新技術(shù)和新產(chǎn)品將涌人每一個人的家庭和生活，所以生物學教育應(yīng)加強生物技術(shù)的教育，體現(xiàn)STS（科學、技術(shù)和社會）的教育思想。在新課程內(nèi)容標準中設(shè)置“生物技術(shù)”主題是非常必要的。

自《生物學通報》