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1、高 等 学 校 本 科 生 物 科 学 专 业 规 范生物科学与工程教学指导委员会一、生物科学专业教育的历史、现状及发展方向1.生物学学科概况生物学（Biology）是自然科学的一个重要分支。生物学的发展具有悠久的历史，从17 世纪到 19 世纪中期，经典生物学时期以分门别类、观察描述为主要特点，人们从多样性的生物大千世界寻找统一性的理论概括，这是生物学发展过程中第一次从分析到综合的阶段。生物学逐渐从博物学（natural history）中独立出来。从 19 世纪中到 20 世纪中大约 100 年的时间里，随着数学、物理学、化学等学科的发展及其与生物学的交叉渗透，经典生物学逐渐步入实验生物学
2、时期。生物学家已不再囿于以观察、描述性手段研究生物体和生命现象，而是通过实验设计和操作，迈入窥视生命奥秘的阶段。1953 年，J. Watson & F. Crick 在 Nature 杂志上发表了“核酸的分子结构”，阐明了 DNA 的双螺旋结构，生物学的发展从此进入了一个崭新的迅猛发展的分子生物学阶段。由于一系列令人惊叹的新成就接踵而来，特别是以基因工程为核心的生物技术显现出了强大的生命力，使生物科学成为当今世界最令人瞩目的高新技术产生的学科。2000 年“人类基因组计划”的完成，及其随后的各种“组学”研究，使人类首次在分子水平上全面认识自我，对生命科学的发展产生极其重要的作用。目前,人们把
3、世界上日益严重的人口、环境、粮食、资源、健康等与人类生存和发展密切相关的诸多重大社会问题的解决，寄希望于生物科学与生物技术的进步。同时，生物科学中的一些基本问题，如生物的发育、进化等也因人类在分子水平上认识生物而孕育着突破性的发现。生物科学的发展势头和巨大潜力已经为全世界科学家所认同，使之处在目前自然科学各学科交叉的中心位置。20 世纪已成为历史。回眸科技发展史可以看出，如果说 20 世纪科学技术的发展以物理科学为主导，那么近 20 年来世界科学的格局已经发生了重大变化，生命科学已经异军突起，发展迅猛。来自不同角度的统计显示，生物科学已成为 21 世纪自然科学的前沿学科。从现在起到今后的 10
4、15 年内，生物学在其本身发展和其他学科的影响下，正经历着重大转变。一方面在微观层次上对生物大分子的结构和功能，特别是基因组的研究取得重大突破后，正深入到后基因组学时代。通过功能基因组学和比较基因组学的研究，对基因、细胞、发育和脑功能的探索正在形成一条主线，随之而来的蛋白质组学和生物信息学方面的研究也将在生命科学中成为重要角色。另一方面，在宏观层次上对生命的起源与进化、生物系统学、生态学以及生物复杂性等研究也在取得重要进展。通过微观与宏观、分析与综合、单个基因结构与整体功能、个体与群体等多方面的结合，生物科学的发展正面临一个新的高峰。可以预见今后生物学的重点发展领域将是：基因组、转录组、蛋白质
5、组和代谢组基础上产生的系统生物学研究；生物大分子的结构与功能研究；生物信息学与计算生物学；生物防御系统等重要生命活动的细胞和分子基础；生命的起源与进化；可持续生物圈的生态学基础。建立在生物学基础研究基础上的生物技术正在成为发展最快、应用最广、潜力最大、竞争最为激烈的领域之一，也是最有希望孕育关键性突破的学科之一。2.生物学科学方法论简介生物学是人们观察和揭示生命现象、探讨生命本质和发现内在规律的科学。在经典生物学的启蒙时期，由于自然科学还没有长足发展，所以用活力论（vitalism）解释各种生命现象占有重要地位；达尔文“物种起源”的问世，使生物学与“上帝”和活力论决裂。在 19 世纪后叶，随着
6、实验生物学的发展，一些自然科学的先驱者们提出“机械论”对抗“活力论”，主张用物理学和化学的成就和方法来研究生命过程。20 世纪以来生物学在用物理和化学规律解释生命现象的研究方面取得了丰富成果。在此基础上产生了新的“还原论”（reductionism）理论,其基本论点是生命运动的规律可以还原为物理的或化学的规律，生物的属性都可以用分子与分子相互作用的规律来说明。和还原论相对的理论是“整体论”（holism）,它认为生物体是一个整体，整体的规律并不等于它的组成部分（如分子、细胞）的规律的相加。局部的规律只有在整体的调控下才有意义。现在这两种意见还在继续争论。实际上，这两种意见应当是可调和的。生命是
7、复杂的综合过程，只有阐明了生命过程中的物理、化学规律，才能揭示生命现象的本质。分子生物学的迅猛发展和巨大成就恰好说明还原论方法是完全必要的；同时生命系统的整体属性既和局部性质有关，又和这些组分在整体中的特定地位和相互关系有关，因此研究生命本质也需要把生物当作一个整体，用系统生物学的理论与方法来整合分析。分析与综合的方法是对立统一的，分析有利于综合，综合有利于分析。随着分子生物学分析研究的深入，现在强调综合的研究是明智的。事实上，从分析到综合这正是当前生命科学研究趋势的主流。现代生物学是一门实验性科学。生命过程是物质运动高级形式，因此，数学、物理学、化学和信息科学的技术与方法都会在生物学的研究领
8、域找到恰当地结合点，生物学技术与方法的进步离不开其他自然科学的发展，生物学理论的研究也离不开其他学科的参与。数理化等多学科与生物学密切交叉，相互渗透，是当前生物学发展的重要特征之一，也正是推动生物学飞跃发展和取得重大突破的动力。3.生物科学专业的相关专业及影响本专业教育的因素以生物学为主干学科的生物类本科办学专业有三个：生物科学、生物技术和生物工程专业。三个专业的学科定位和培养目标为：生物科学专业是理科办学专业，培养基础研究型人才；生物技术专业是以理为主、以工为辅、理工复合型办学专业，培养应用研究型人才；生物工程专业是以工为主、以理为辅、工理复合型办学专业，培养应用型工程技术人才。生物科学专业
9、是生物学领域一个有多年办学历史的本科专业，该专业的设立旨在培养生物学基础理论方面的研究型人才。由于近年来生命科学成为新世纪的带头学科，而生物科学专业又是培养具有揭示生命现象本质能力素质的人才，因此吸引了大批高素质的考生报考。生物科学专业从 1997 年的全国 31960 名在校学生，发展到 2003 年的 58171 名在校学生，六年间在校学生人数增加了 45%。而且，在各个高校中生命科学专业均成为录取分数最高的专业之一。 根据生物科学专业当前的发展速度与招生规模以及许多学校现有办学条件，生物科学专业的招生和教育存在：办学规模扩大快，给原本紧张的教学资源带来较大压力，造成学校教学质量出现不同程
10、度的滑坡。不适当的扩招结果已经形成毕业生明显供过于求，就业压力加大。二、本专业培养目标和规格1培养目标生物科学专业的培养目标是：通过各种教育教学活动培养学生德智体美全面发展，具有健全人格；具有正确的世界观、人生观和价值观；具有成为高素质人才所具备的人文社科基础知识和人文修养；具有较强的自然科学基础（特别是数理化基础）；具有国际化视野和受到严格科学思维的训练、掌握生物科学的基础理论、基本知识和基本技能，受到良好的专业技能训练；具备进一步攻读硕士研究生和博士研究生的良好潜质，同时具备运用所掌握的理论知识和技能，从事生物科学基础理论及相关领域的科学研究、技术开发、教学及管理等方面工作的能力。2人才培
11、养规格（1）学制学制：4 年，按照学分制管理机制，实行弹性学习年限。（2）学位对完成并符合本科培养方案主修要求的学生，授予理学学士学位。如设双学位或辅修专业，各校根据实际情况，自行确定课程学分和技能训练的最低基本要求。（3）生物科学专业人才培养规格本专业培养基础科学研究型与教学型人才。培养规格一般应具备以下要求：素质结构要求具备较高的思想道德素质：包括正确的政治方向，遵纪守法、诚信为人，有较强的团队意识和健全的人格。具备较高的文化素质：掌握一定的人文社科基础知识，具有较好的人文修养；具有国际化视野和现代意识和健康的人际交往意识。具备良好的专业素质：受到严格的科学思维训练，掌握比较扎实的生物科学
12、基础理论和研究方法，有求实创新的意识和精神。具备良好的身心素质：包括健康的体魄、良好的心理素质和生活习惯。能力结构要求获取知识的能力：具有良好的自学习惯和能力、有较好的表达交流能力、有一定的计算机及信息技术应用能力。应用知识能力：具有综合运用所掌握的理论知识和技能、从事生物科学及其相关领域科学研究的能力；具有一定生物技术研发的能力。创新能力：具有较强的创造性思维能力、开展创新实验和科学研究的能力。知识结构要求工具性知识：能较熟练地运用外语阅读专业期刊和进行文献检索，有初步的外语交流和科技写作能力；具有较 高的计算机操作技术。人文社会科学知识：具有通识性文学、历史、哲学、生物伦理学、思想道德、政
13、治学、艺术、法学、心理学等方面的知识。自然科学知识：掌握扎实的数学、物理学和化学方面的基础理论及知识，同时具有较强的计算机科学等方面的知识。工程技术知识：了解生物工程及原理等方面的基础知识。专业知识包括：掌握扎实的生物科学的基础理论、基本知识和基本技能，受到系统的专业理论和专业技能训练。三、生物科学专业的教育内容和知识体系1生物科学专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架（1）生物科学专业人才培养的教育内容及知识结构设计的理论依据根据高等院校理工科本科专业人才培养模式的要求，生物科学专业人才的培养要体现知识、能力、素质协调发展的原则。要设计适当的知识体系为载体来进行能力培养和素质教育，要强化
14、知识结构的设计与建设，使每一个知识模块构成一个适当的训练系统。（2）生物科学专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架按照顶层设计的方法，理科生物科学本科专业教育内容和知识体系由通识教育内容、专业教育内容和综合教育内容三大部份及 15 个知识体系构成。通识教育内容包括：人文社会科学，自然科学，经济管理，外语，计算机信息技术，体育，实践训练等知识体系。专业教育内容包括：生物学基础，生物科学专业，专业实践训练（含综合论文训练）等知识体系。综合教育内容包括：思想政治教育，学术与科技活动，文艺活动，体育活动，自选活动等知识体系。2生物科学专业教育知识体系知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成
15、。一个知识领域可以分解成若干个知识单元，一个知识单元又包括若干个知识点。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元。核心知识单元提供的是知识体系的最小集合，是该专业在本科教学中必要的最基本的知识单元；选修知识单元是指不在核心知识单元内的那些知识单元。核心知识单元的选择是最基本的共性的教学规范，选修知识单元的选择体现各校的不同特色。（1）生物科学专业知识体系一览：生命的化学分子基础，细胞的结构与功能及其重大生命活动 ，动物体的结构与功能，植物体的结构与功能，微生物的类群、特征与代谢活动 ，生物多样性与分类特征，生物与环境，生物的遗传与进化，生物的生殖与发育，其他有关选修知识：生物信息、生物统计等。
16、（2）生物科学专业知识体系所含知识领域、知识单元和知识点 。（3）每个知识领域包含的核心知识单元及应选修的知识单元。（4）每个知识单元的学习目标、所包含的知识点及其所需的最少讲授时间或实验时间。 3构建课程体系知识体系给出了本专业的知识框架，但这些知识要通过课程教学来传授给学生。因此，明确了知识体系之后就要构建相应的课程和课程体系。学校可根据知识体系内容要求和本校的优势与特色构建相应的课程体系。课程教学包括理论课程教学和实验课程教学。课程可以按知识领域进行设置，也可以由一两个知识领域构成一门课程，还可以从各知识领域中抽取相关的知识单元组成课程，但最后形成的课程体系应覆盖知识体系的知识单元。本专业课程体系由核心课程（专业基础课及部分专业课）和选修课程（部分专业课和其他课程）组成。同时，各高校可选择一些知识单元、反映学科前沿和反映学校特色的知识单元组织到选修课程中。生物科学专业规范推荐的课程体系（含实践教学体系）如下，各课程的最少学时数或实验时间应考虑讲授
