幼儿园科学领域教学（共12篇）
幼儿园科学领域教学 篇1
幼儿园科学领域教学计划
一．指导思想
在学校领导科学指导下，根据新的纲要，以促进大班的幼儿身体健康、心理健康和社会性发展为目的，充分尊重大班年龄段幼儿的生理和心理特点，树立良好的健康教育观念。
二．教学内容分析
幼儿园科学教育是指在幼儿教师的指导下，通过自身的活动，对周围事物进行观察，操作发现问题，寻找答案的探索过程。它的本质就是教会幼儿科学的思考问题。培养幼儿理性的思维方式。帮助幼儿客观的认识周围，认识世界，理解事物之间的关系从而更好的成长。所以，在《幼儿园教育指导纲要》前提下.本领域教学活动重在对幼儿科学素质的培养，既培养幼儿的科学情感，科学能力，以获取一定的科学知识为目标。
三．学情分析
通过上学期的教育学，幼儿已经初步掌握了一些科学知识。自然现象，生活技能，自然环境的兴趣和好奇心。
四．教学总目标和要求 1．激发幼儿的科学情感。2．注重幼儿科学能力的培养。3．与探索实验相结合。4．培养幼儿理解他人的能力。5．培养幼儿解决问题的能力。6．培养幼儿积极观察周围环境的能力。五．教学重难点
动物及其事物链等自然现象，生活科技，自然现象等几大类。内容以幼儿生活经验为基础，从小事入手，由易到难，逐渐深入。
六．教学方法 情境教学 愉快教学 七．教学措施
兴趣是最后的老师，因此在活动设计过程中，首先，非常注重增强活动的趣味性，采用各种游戏等方法，集体，小组，个别相结合等形式不断鼓励幼儿积极参与，让幼儿得到语言活动带来的喜悦，对语言活动产生学习欲望，引导幼儿获得成功。创设情境，注重促进幼儿观察想象能力的培养，活动设计更加重视为幼儿创设科学的情境和机会，鼓励和引导幼儿自主学习，迁移已有经验，大胆，积极主动把自己的经历，经历，感受说给大家听，促进幼儿观察能力的发展。
八．课时安排
每周两次科学领域活动。
幼儿园科学领域教学 篇2
一、信息技术能够激发幼儿探究问题的欲望
幼儿对于新鲜事物都很好奇, 他们喜欢通过摸一摸、问一问、玩一玩来认识新鲜事物, 并在认识事物的过程中动手动脑探究所遇到的一些问题, 以深刻地认识这些新事物。那么怎样才能提高幼儿探究问题、解决问题的能力呢?实践表明, 运用课件介绍新事物可以更好地激发幼儿的探究欲望, 从而帮助他们更好地解决问题。
例如, 在幼儿园的自然角, 各种各样的花竞相开放的时候, 幼儿认识了一些常见的花卉。而对于一些比较罕见的花卉, 我们运用课件让幼儿认识并说出这些花卉的名字, 还把花进行解剖, 让幼儿更加清晰地认识花的结构, 从而引出怎样才能让花保鲜时间更长的问题。幼儿进行大胆猜测, 并进行实验, 得出结论。活动中幼儿不太理解为什么花儿会凋谢, 我们也是利用课件简单明了地进行, 孩子们在不断的探索中得出结论, 获得发展。
二、信息技术能够促进幼儿思维的发展
在《幼儿园教育指导纲要 (试行) 》中, 科学领域的第一条目标就是让幼儿对周围的事物、现象感兴趣, 有好奇心和求知欲。这也是充分调动幼儿思维发展的重要表现。然而幼儿的科学活动有多种形式, 教师应该根据幼儿的需要和特点引导幼儿进行活动。对于不便于进行观察和发现的活动, 我们就可以选择信息技术开展教学活动。
例如在“认识方位”活动中, 如何让幼儿理解上、下、前、后的关系?如何让幼儿能够记得更清楚和认识得更快呢?我们运用课件来帮助幼儿理解方位关系, 在认识的过程中充分调动幼儿的思维, 让他们大胆地想象, 自己动手解决问题。首先, 通过一幅画面让幼儿充分发表自己的看法。画面内容是小猫被房子遮挡住身体, 所以在房子的后面, 小牛遮挡住了房子, 所以在房子的前面, 小鸟在树顶上, 还有一只小兔子在树下吃草。孩子们被画面所吸引, 开始说小动物在哪里, 同时也在思考为什么这么说, 有什么根据, 思维在不停地转动。在接下来的环节中, 小动物迷路了, 要小朋友送它们回家, 幼儿在听教师说要求的同时, 要思考小动物的家在哪里, 这又是一次听力与思维的互动。在下一环节中, 让幼儿自己选择动物, 放在自己选的位置上, 并大声说出来放在哪里。最后幼儿在班级内选择安全地带进行捉迷藏的游戏, 从而更加深刻地理解方位, 这也是一个思维的过程。这样的活动可以一层一层地促进幼儿思维的发展, 让幼儿在思维的碰撞中理解方位知识。
三、信息技术能够让幼儿充分了解教学内容
如何让幼儿更好地理解教师所讲的内容, 运用课件是一种十分有效的方法。例如在小班活动“4以内点数”中, 笔者运用小熊过生日的故事情境引入, 立刻就吸引了幼儿的注意力。在讲故事的过程中呈现各种点数的图片, 幼儿能够通过教师所讲的故事产生联想, 想到小熊过4岁生日要插几只蜡烛, 这样边插边数, 不光是简单的点数, 还是思维的互动过程。接下来小熊的朋友来为它庆祝生日的环节, 让幼儿又一次点数小动物;在分蛋糕的环节, 幼儿又一次点数蛋糕的份数。一次又一次的点数让幼儿清楚地知道教师所讲的内容就是手口一致地点数4以内的数, 这样既能够激发幼儿参与的兴趣, 也能够让幼儿一次一次地联系点数。在这次的活动后反馈题卡中, 全班幼儿都能够做对, 他们既听了故事, 又学了知识。所以说在科学领域教学中运用课件能够让幼儿很好地理解所讲述的内容, 更好地完成教学目标。
四、结束语
幼儿园科学领域教学 篇3
一、创设生态式环境——改善教学方式的起步
环境能使师生身心愉悦，获得直接的体验并受到感染。我园对园内外环境作整体思考，充分优化、美化环境，做到每一寸土地、每一面墙，每一个空间都发挥“润物无声”的教育作用。合理构建生态式长廊，园内的三层长廊创设成不同的主题，底楼围绕“生态申港”主题，创设了家乡的特色与特产，二楼围绕“森林动物”主题，用废旧材料制作了各种动物头饰 ，三楼围绕“科技知识”主题，巧妙创设了生态科学长廊。在二楼的南北通道里，专设了易于幼儿动手操作的科学探索区，孩子们通过观察比较、操作实践、感受体验等方式，让孩子们了解了一些科学的现象，知道了一些科学的常识，并从中得到了启发。精心设置生态体验区。在我园的东北角上，开辟了一大片种植地，孩子们通过自己的劳动，懂得了一些植物的生长规律，了解了人与自然的关系。在东边的围墙那里，种满了桃树、柿子、梨子等果树，等到秋天的时候，采摘活动就开始了。生态区给孩子们无限的创造、思维与想象空间，发挥了孩子们的聪明才智。
二、开发生态式内容——改善教学方式的基础
生态式教育不仅强调各个领域之间的联系，而且强调课程内容的生成性。《幼儿园教育指导纲要》中明确指出“科学教育应密切联系幼儿的实际生活进行，利用身边的事物与现象作为科学探索的对象，教育内容的选择要贴近幼儿的生活来选择幼儿感兴趣的事物和问题”。在开发科学教育内容时，我们抓住教育活动中的各种契机，注重师生之间、生生之间的多向活动，观察与收集幼儿感兴趣的问题，不断生成幼儿感兴趣的活动内容，引导幼儿进入主动探究的世界，建构自己的知识。
为了扩展幼儿的生活和学习的空间，使科学课程内容进一步贴近社会现实、贴近生活、贴近大自然，我们把科学课程内容的删选与整合也作为研究的任务，努力挖掘利用富有地方特色的自然资源、人文资源，而且根据不同年龄段幼儿的特征进行优化，分别从动物、植物、大自然三大块主题内容实施，把它们的潜在价值整合到科学课程建设中，逐步建构适合我园实际的科学教育课程。小班生成了“河豚宝宝”的科学主题，中班生成了“我和春天的约定”的科学主题，大班生成了“宝贵的土壤”的科学主题。
三、探索生态式活动——改善教学方式的途径
幼儿园是以游戏为基本活动，对幼儿来讲，一系列生动活泼的教学活动和生活活动都是在做游戏。因此，我园从主题活动中的集体活动、区域活动、社会实践活动、亲子活动等多渠道、多方位地实施科学课程内容，在实施的过程随机灵活变动，改善教学方式，让孩子在游戏中探索，游戏中学习，有在室内活动室进行的活动，有在大自然、田野中进行的活动，还有在社区及公共场所进行的活动。开放的环境、开放的活动给孩子动手、动脑的机会，为他们科学想象插上了翅膀。
主动探究的科学集体活动。集体活动是传统的教学活动，如何在传统中创新，我们利用课题研究，总结生态式的组织形式，幼儿通过游戏化的学习、探索，在玩中学，做中学，通过 “提出问题——猜想和假设——实验验证——记录和描述——结果与讨论”这么一种教学模式，去感知和了解周围生活和环境中常见的一些事物及现象，发现其中的奥妙，构建科学知识体系。幼儿在活动中的体验是一个真实的、全身心的、生动活泼的过程，幼儿获得的知识不是教师教的，而是主要通过幼儿亲身感受来获得。
个性学习的科学区域活动。创设班级科学区域，投放适合班级幼儿实际水平的生态材料，根据不同年龄段幼儿认知水平，选择适合幼儿年龄特点的操作材料，并根据孩子的认知特征提供不同层次的材料，以满足不同发展水平孩子的需求，操作活动中，幼儿根据操作的步骤自己学习记录与分析，并从记录中总结，扩展了幼儿合作交流的空间。从材料的科学投放到教师有效指导评价，都尊重幼儿的意愿，突出幼儿的主体地位，教师给予适时指导，做活动的引导者、支持者和合作者。
亲身体验的社会实践活动。大自然是最好的课堂，大社会是最好的老师。我园实施课题过程中，组织了大量的幼儿外出参观、实践活动，带领幼儿走出教室，走出幼儿园，走进社区、企业，投入到社会这个大集体。我们组织幼儿参观了风能、太阳能发电，垃圾处理站、豆腐坊、河豚养殖馆等社会基地，参与了许多课堂里没有的场景与活动，通过观察、访谈、操作等形式让孩子们懂得了很多的现代科技知识，激发了幼儿对科学的好奇心，增强了幼儿对科学的热爱。
温馨和谐的亲子制作活动。利用家长资源，积极为幼儿提供温馨的学习环境与氛围，是幼儿园提高保教质量的有效手段。课题研究以来，我园充分利用家长资源，举办了各级各类的生态式亲子制作活动。有以班级为主题的“科学调查表”，有年级组织的“科技小制作”，有园部组织的“科技节”。通过一次次活动，孩子的科学兴趣被激发出来了，家园互动的效果也因此突显出来了。
作为课程改革的重要的一条，就是改变孩子的学习方式，变被动为主动，充分发挥幼儿的自主学习精神，并通过勤于动手、乐于探究的多种形式的科学探究活动，培养幼儿获取知识的能力，体验科学的过程与方法，培养创新精神和实践能力，结合生态理念进行教学方式的改善，正是课程改革的一个有效的实施途径与方法。我园经过实施与改善，形成了系列生态式科学课程的操作样式，孩子们在这样宽松、自主、和谐的氛围中快乐学习、快乐成长。
幼儿园科学领域教学工作计划 篇4
以贯彻落实纲要的教育理念及“科学领域”的教育精神为宗旨，以本园幼儿园“生活、学习”课程构建的研究课题为研究方向，积极创建“生活化的科学教育活动”这一特色课程体系，注重生活与科学教育的紧密结合，通过比较典型的课例设计与展示，使课程更加适合幼儿的发展需求，使我园的.科学教育活动真正走上“生活化”的道路。
二、研究目标：
(1)立足儿童早期科学探究精神的培养，构建幼儿园小班、中班、大班不同年段幼儿科学教育的目标体系。
(2)从幼儿兴趣和生活环境出发，注重地区资源的开发和有效利用，探索适合儿童科学探究的生活化和生成性科学教育内容，形成本土化幼儿科学教育的内容体系，形成具有本园特色的生活化的幼儿园科学教育课程。
(3)提高教师自身素养、丰富拓展科学教学方法，提高对科学教育的实践研究能力，为幼儿在科学活动中的合作能力的培养提供展示的平台创设支持性环境。
三、每月工作安排：
1、每月提炼一个较高质量的生活化的集体科学教学活动
3月份：实践一个以“人的身体”为素材的集体科学教学活动(大班)
4月份：实践一个以“纸”为素材的集体科学教学活动(大班)
5月份：实践一个以“瓶子”为素材的集体科学教学活动(小班)
6月份：实践一个以“水果”为素材的集体科学教学活动(大班)
2、每月提炼三份生活化的科学区域方案及教学案例，大、中、小各一份
3月份：设计以水为操作材料的区域方案。
4月份：设计以纸为操作材料的区域方案。
5月份：设计以瓶子为操作材料的区域方案。
6月份：收集源于生活中的素材所设计的教学案例。
四、具体措施：
1、以幼儿生活为来源、兴趣为基础、发展为根本选择科学教育内容，以幼儿的社会生活为基石，抓住幼儿身边的物和事来组织活动。依据各年龄段科学教育目标和幼儿身心发展特点，将科学教育渗透于主题活动、游戏和区域活动、家庭亲子等活动中，形成小、中、大科学教育内容系列。
2、围绕科学教育主题，投放和不断丰富班级活动区材料。引发幼儿的观察、探索、研究、操作;提供一个科学实验室，其中许多幼儿在探索过程中可能用得着的专门操作材料，如显微镜、天平、试管等;创设并不断丰富图书阅览室，不断丰富和收集一些百科全书。
3、在幼儿现实生活的真实情景和日常生活中引导幼儿多观察，多提问，引导幼儿大胆的思考假设、在生活的现实情景中去自主探究;支持鼓励幼儿大胆提问;接纳幼儿不同的见解、探究方式和发现途径;给予激励性的评价;引导幼儿用不同的方法记录他们探究的过程和结果;鼓励幼儿间的交流和分享，引导同伴间的合作学习;调整师生关系为支持者、合作者、引导者的关系。
4、充分利用社区和家庭资源，倡导家长们在家庭生活中多鼓励孩子们积极大胆地对自己的问题和猜想加以验证，使孩子们不由自主地把已有的知识储备与实境有机地结合起来，使探索更贴近生活。
五、预期的成果：
(一)实践成果：
(二)理论成果：
幼儿园科学领域教学 篇5
为此，本学期，我们结合我班幼儿的年龄特点，从幼儿感兴趣的事情入手，积极安排了丰富有趣的主题活动，将有探究空间和发展余地的`内容引入到了教学活动中，取得了一些成绩，现就主要活动总结如下：
活动一：《了不起的我》
——通过此活动的开展，幼儿对自己的身体更加感兴趣了，进一步了解了身体一些部位的功能，为了拉近幼儿与幼儿之间的距离，让他们彼此产生共鸣，有共同感兴趣的话题，对自己上大班有自豪感，对自己的能力有进一步的认识，我们特别安排了此主题，通过介绍自己、绘画与分享交流等多种方式，使幼儿对自己的能力多了一份认识，有长大了的自豪感，对其他幼儿多了一份亲近和友爱，家长们和孩子们还积极参与布置了主题活动墙饰。
活动二： 《中国的传统节日》
说到圣诞节小朋友都知道，而说起我们的传统节日，除对春节有点了解外，其他的节日就知道的更少了，为此，我们创设了《中国的传统节日》，目的在于让幼儿首先了解我们的祖国，喜欢自己所处的生活环境，初步了解祖国的名胜古迹，在此活动中，小朋友们知道了年的由来，知道了清明节的祭祀、端午节的塞龙舟以及重阳节人们登高习俗，感受到了祖国文化的丰富与优秀，对自己的祖国更加热爱了。
活动三：《我们身边的标志》
随着幼儿的年龄不断增长，幼儿的活动性也越来越强，但是许多幼儿在活动中很难控制自己的言行，因此，针对这种情况，我们将《我们身边的标志》这一主题作为我们引导幼儿增强规则意识的主要手段，活动中我们和孩子共同探讨：“没有标志怎么办?我设计的标志”，同时还结合我们向日葵年级的大型主题活动《我是小小交通警—察》来对幼儿进行教育，在活动后幼儿的规则意识明显增强，游戏中自己遵守游戏规则的饿幼儿也越来越多，
活动四：《恐龙》
这次活动的生成来源于幼儿对恐龙的喜爱，在平时的活动中我们发现许多小朋友都喜欢恐龙，无论哪个孩子都能说出好多种恐龙的名称及生活习性，活动中孩子们通过提问、求助家长、看书、听故事、上网等手段围绕主题“恐龙”收集资料，在收集资料的同时增加对恐龙世界的认识。还主动将家里关于恐龙的图片、玩具带到幼儿园来和同伴们分享，幼儿通过自主选择、积极参与了解了更多关于恐龙的秘密，比如恐龙到目前为止发现了多少种，恐龙的生活习性以及人们对恐龙为什么灭绝的猜测都有了一定的掌握。
活动五：《我们爱运动》
对于运动，小朋友还是比较喜欢的，可是天气越来越冷了，孩子们就有些怕“动”了，为了激发幼儿喜欢参加体育运动，初步形成良好的运动习惯，以及让幼儿学会简单的保护身体主要器官和自身安全的方法，积累应对意外情况的经验，我们通过《动一动》、《跑跑、跳跳》以及《我喜欢的运动》等活动内容来激发幼儿对运动的兴趣。
现在尽管天气比较寒冷，但是小朋友们都不怕寒冷坚持参加户外活动，即使是下学天也要到户外打雪仗。
活动六：《科学泡泡》
—— “元旦”到了，这是新年的开始，也是小朋友最快乐的节日，我们和小朋友一起动手打扮布置节日教室，挂彩球、
做拉花、自制贺年片，我们还开辟了《新年心愿》栏目， 孩子们用稚嫩的话语表达了心中美好的祝愿，为了培养幼儿不怕寒冷，坚持户外活动的勇敢精神，我们还和孩子们一起开展了快乐的冬季运动会。
活动七：《捉迷藏》
——随着天气的变化，孩子们有些怕“动”了，为了激发幼儿的兴趣，我们设计了该主题，本主题的目的在于增强幼儿对体育运动的兴趣，提高平衡、钻、爬等技能，提高幼儿的灵敏度，同时也能学会爱惜、照顾自己的身体，在运动中注意安全，我们通过张贴“我”喜欢的运动员的照片，动手自制纸棍和纸球，提供迷宫版和迷宫书，让幼儿学习运动员不怕苦，积极参与户外活动，体验走迷宫的乐趣。
本学期，我们继续开展了“幼儿园区域化教模式的实践研究”的课题实验。这样的模式有利于我们更好的进行教学活动。我们从幼儿的实际生活出发，将幼儿感兴趣，有探究空间和发展余地的内容引入课堂，“神奇的镜子”、“星星医院”、“大马路”等区域是幼儿喜欢的活动区，在区域活动中幼儿积极性大大提高，而且这些题材是幼儿熟悉的，且拥有较浓厚的兴趣，所以在操作过程中孩子的积极性也很高，而教师指导时也注意以引导幼儿自己探索发现为主，这样幼儿的探索的愿望得到了满足，学习的兴趣也较浓厚。
没有规矩不成方圆，品德教育是我们一直注重对幼儿进行培养的，在日常活动中我们逐步渗透对幼儿的品德教育，从不放松，活动时我们教会幼儿认真的倾听，鼓励幼儿不怕困难以及关心他人等好品质，通过系列活动的开展，孩子们变得会关心他人、更有礼貌了。
幼儿园科学领域教学 篇6
【活动目标】
1、知道“苔藓”这一名称和主要外形特征，了解苔藓的生长环境。
2、乐意主动采摘苔藓，感受乐趣。
3、丰富相应词语，如葫芦藓、地钱、墙藓等。
4、能积极地与同伴交流自己的发现，激发进一步探索事物变化的愿望。
5、使幼儿对探索自然现象感兴趣。
【活动准备】
教师事先找好有苔藓的花圃、田间路边等。
【活动过程】
一、出示苔藓实物样品、引出课题。提问：
——谁见过这些绿绿的小东西？它们会长在哪里呢？
——今天我们要去找找苔藓，可以采摘。
二、幼儿寻找采摘苔藓，过程中和幼儿一起观察其生长环境的特点，诱发幼儿(幼儿食品）有意记忆。
三、交流经验
——你找到了苔藓了吗？它长在哪儿？什么样子的？象什么？（让幼儿边观察边讨论。）
——请你找一找苔藓的根、茎、叶。谁也有根、茎、叶？
四、幼儿再次寻找采摘，并让幼儿摘点野花、野草，为回教室让幼儿用它与苔藓合作学习插花。
五、梳理经验：
1、苔藓它多生长在潮湿、肥肥的土地里，在住宅、田园和路旁容易找到。因为是潮湿环境，因此人们走路要小心。
2、苔藓虽小也有根、茎、叶，是植物一种。（让幼儿讨论苔藓与水和阳光的关系。）
【活动建议】
可结合相应的季节和天气组织幼儿采摘苔藓（地钱），并烹饪、品尝苔藓植物（地钱），让幼儿了解其特殊的用处。
【活动延伸】
1、科学区中设置“下水石”、“上水石”、“没水石”，观察哪块石头能长出苔藓。（“上水石”总保持着潮湿的状态，所以适合苔藓植物生长。）
2、在自然角种植苔藓。
【教学反思】
“开展探究性学习，把课堂还给学生”是新课程改革的方向，是新课程的核心理念。在本节课的设计中我努力向着这个方向靠拢。课堂上我把学生设计为教学的主体，而教师退居为教学的辅助角色，教师只是一个组织者、引导者。上课前我布置学生搜集相关资料，并尽量采集一些标本回来，让他们带回课堂向同学介绍。学生采用边观察边比较、讨论等方式进行学习。通过学生亲自采集标本，增加他们对这些植物的感性认识，关注这些植物的生长状况，培养学生关注生物圈中各种各样绿色植物的情感。并激发了学生的学习兴趣，使学生真正成为学习的主体。而且这样上课课前不用实验老师准备太多的实验材料、也不用教师讲得口干舌燥，所有的知识均由学生告诉学生，这种教学法大大地激发了学生的学习兴趣和求知欲，使学生学得更加积极主动，学生完全由“要我学”变为“我要学”。学生上完课后纷纷对我说：“老师，这节课怎么过得那么快呀?”可见学生已完全投入到课堂学习中来了。
幼儿园科学领域教学 篇7
1.课例研究的提出是教科研回归本原的一个举措。时至今日, 越来越多的人认识到:以往以教授专家的研究作为蓝本的, 以探索教育规律为主要价值取向的, 以科学主义为主要研究范式的教科研, 与教师的日常工作距离甚远, 因此, 不可避免地出现了种种异化。提倡教师的研究回归本原, 就是关注实践问题的解决。即教师的研究以行动研究为首选, 以课堂教学为研究的主要场所, 以实践反思为主要特征, 以指导教育实践获取策略知识、促进师幼共同成长为首要目标。
2.朱永新教授曾说过:“一个人的精神发育史实质上就是一个人的阅读史, 而一个民族的精神境界, 在很大程度上取决于全民族的阅读水平。”绘本是孩子“人生第一本书”。绘本善于通过浅显的故事来阐述幼儿平时难以理解的、较为深邃的内涵。
3.绘本阅读作为一种教学形式走进课堂却还是近几年的事。在具体的教学实践中, 由于经验的缺乏和认识的不到位, 绘本阅读教学也曾陷入种种困境之中, 这也吸引了更过的教育教学工作者的关注, 借着前人的经验, 在绘本阅读的切身体验中, 也引发了我们对绘本阅读的教学的一系列思考, 激发了我们对绘本阅读教学的研究和学习的热情, 关于优化绘本阅读的教学策略的几点思考。我们通过探索优化绘本阅读教学途径、挖掘绘本中与孩子相关的多元价值来优化绘本阅读的指导策略, 使幼儿园的绘本阅读渐渐融入到幼儿的生活中去。
4.好的绘本犹如一粒幸福的种子, 播撒到孩子的心田, 开出美丽的花朵。绘本阅读的世界是有趣、快乐、充满魅力和感动的世界, 我们将寻找适合幼儿阅读需求和特点的绘本, 探索优化的阅读指导策略, 以便更好地培养幼儿的阅读兴趣和能力, 为其终身学习打下良好的基础。
二、研究目标
以课例研究作为一种载体, 通过校本教研活动这种方式, 在平时的学科教研组活动中开展包括专业理论学习在内的教师教育, 寻求理论向实践转移的有效途径, 然后通过课堂教学这个载体进行实际操作, 让老师们在“学习—实践—认识—再学习—再实践—再认识”过程中使得实践性知识不断丰富, 实践智慧不断提升, 不断提升教师专业素养, 从而达到优化绘本阅读教学的目的。
三、研究内容
1.绘本阅读教学内容选择的适宜性。
2.绘本阅读教学目标确定的适宜性。
3.绘本阅读教学环境创设的适宜性。
4.绘本阅读教学中教师有效指导的策略。
5.绘本阅读教学中教师有效评价的策略。
四、研究时间2010年9月——2011年7月
五、研究对象语言领域组成员及其所任课班级的幼儿
六、研究方法
1.课例研究法:教师在教学实践中做好课例撰写和分析记录, 研究在绘本教学活动的准备阶段、实施阶段、评价阶段中所出现的教学问题和事例, 从问题中反思研究, 将课例和理论学习结合起来, 寻求有效的教学途径和科学的教育教学规律, 为探索有效的绘本教学提供实际参考依据。
2.文献研究法:通过查阅教育理论文献, 广泛收集资料, 掌握新的研究动态和研究成果, 结合幼儿的身心发展特点和能力水平, 提取有价值的教育素材, 联系实际, 不断为课题的研究提供最新经验和理论依据, 保证课题向纵深发展。
3.行动研究法:将教学实践与研究工作相结合。教师在研究中有计划地进行教育实践, 并对自己的教育实践活动作自我评价、自我调整、自我总结, 提高研究的质量。
七、主要参加者
八、研究措施与步骤
(一) 研究措施。
1.以理论学习为先导, 明确研究目标。明确课例、优化、幼儿园绘本阅读、教学策略等相关理论, 了解当前幼儿园绘本阅读教学优化策略的研究现状, 学习、借鉴前人的经验, 逐步理清思路, 探索绘本阅读教学有效策略的运用, 对优化幼儿园绘本阅读教学有较正确的认识和定位。
2.语言领域组绘本教学优秀课例的设计、研究、剖析。在课例研究中, 基于真实情景进行“问题——设计——实践——反思”, 帮助教师将已有的经验上升为先进的教学理念, 将教师的教学理念转化为教学行为, 促使教师在行动中自主学习, 自主发展。体现“三个阶段、两次反思、行为再跟进”。“三个阶段”是指:教师在备课时根据已有经验进行独立自主教案的原行为阶段;同伴在集体备课时进行探讨研究, 在课堂教学中运用同伴研课成果的新设计阶段;邀请专家进行听课后指点, 再次升华教学理念的新行为阶段。连接三个阶段活动的是两轮有引领的合作反思: (l) 教师的个人教学反思;教师已有行为与新理念、新经验的差距, 完成更新理念的飞跃。 (2) 专家和同伴的评课反思;反思性的教学设计与学生实际获得的差距, 完成理念向行为的转移。这样的流程多次往复, 达到螺旋式的上升。
3.以教学案例 (录像) 为切入点, 通过对案例的深入全面的剖析, 寻找活动案例中存在的问题, 针对问题进行分析和研究, 从而进一步达到优化绘本阅读教学策略的目的。
(二) 研究步骤。
1.启动准备阶段 (2010年10月) 。
主要任务是拟定课题计划, 成立课题研究小组, 搜集课题研究的相关资料;注重研究者自身专业素养的培训与提高, 为后续的课题研究顺利开展创造必要的条件。
(1) 梳理和总结过去开展课题研究的基本经验、了解本园绘本阅读开展现状, 以优化课堂策略作为绘本阅读的切入点进行研究。
(2) 确定课题研究的方向, 成立课题组, 并确定以语言领域组为单位的课题研究小组以及子课题研究内容《以课例研究为载体优化幼儿园绘本阅读教学的策略研究》, 讨论制订课题计划。
(3) 广泛查阅、收集有关早期阅读、绘本阅读、课例研究、优化绘本阅读策略的文献资料, 制作索引目录, 把查阅的有关资料提供“菜单式”理论学习目录, 供语言领域组的成员互相参考学习。
(4) 做好前期的问卷调查。
2.实践研究阶段 (2010年11月——2011年5月) 。
本阶段是课题的具体实施阶段, 主要是组织实施课题计划, 收集来自实践点的反馈信息, 主要通过问卷调查、集体备课、说课、观察反思, 开展“跟进式课例研究”、“优质课评选”“绘本阅读教学案例剖析”“中心问题交流会”等一系列的研讨活动, 不断探索优化幼儿园绘本阅读教学的策略。
(1) 召开课题组成员会议, 制定各阶段研究目标, 讨论开展研究的形式。
(2) 开展“优化幼儿园早期阅读教学策略”的调查活动。
(3) 开展绘本阅读相关研究活动。如:课例研讨、中心问题交流会、教学案例研讨、优质课评选、片段教学等活动。
(4) 搜集典型材料, 整理、撰写优化幼儿园绘本阅读教学的策略课题研究案例及课题论文专辑等。
(5) 进行阶段性成果总结和交流。
3.梳理总结阶段 (2011年6月～2011年7月) 。
(1) 整理、总结、展示绘本阅读课题研究成果。
(2) 撰写课题总结。
九、预期成果
幼儿园科学领域教学 篇8
关键词： 幼儿科学领域 数字化学习资源 移情式设计
信息技术的发展为各级各类教育提供了新的着力点和强大助推力，同样学前教育的信息化建设也在加快推进中。但是信息技术使得学习资源的设计过程逐渐模式化、机械化，设计过程中人性化的一面逐渐缺失，加之学前教育受众对于信息技术本身的过度好奇，使得信息技术在教学设计、学习资源设计的应用环节中的副作用更为明显。为了让学龄前儿童在享受丰富的信息化学习资源的同时，尽量减少信息技术本身对其产生的干扰，我们需要一种更适合学龄前儿童的更为人性化的设计模式。因此，移情式教学设计这种新的人性化设计方法在学前教育中的应用变得势在必行。本文从幼儿科学领域活动入手，在园本条件下对该领域的数字化学习资源进行移情式设计，开发更适合作者所在幼儿园的学习资源。
一、幼儿科学领域的含义
《幼儿园教育指导纲要》指出，幼儿园的教育内容是全面的、启蒙性的，可以相对划分为健康、语言、社会、科学、艺术等五个领域[1]。幼儿科学领域的培养目标包括：对周围的事物、现象感兴趣，有好奇心和求知欲；能运用各种感官动手动脑，探究问题；能用适当的方式表达、交流探索的过程和结果；能从生活和游戏中感受事物的数量关系并体验到数学的重要和有趣；爱护动植物，关心周围环境，亲近大自然，珍惜自然资源，有初步的环保意识。科学领域的学习内容中包括引导幼儿对周围环境中的数、量、形、时间和空间等现象产生兴趣，建构初步的数概念，并学习用简单的数学方法解决生活和游戏中某些简单的问题；从生活或媒体中幼儿熟悉的科技成果入手，引导幼儿感受科学技术对生活的影响，培养他们对科学的兴趣和对科学家的崇敬。因此，信息技术在幼儿教育尤其科学领域的应用显得顺理成章。
二、幼儿数字化学习资源移情式设计的提出
教育领域，2002年，Maish Nichani首次提出移情式教学设计的概念。张广兵认为移情式教学设计弥补了传统教学设计的模式化、机械化、教学情感匮乏等不足，真正实现了设身处地站在学生位置上设计教学活动[2]。
由于幼儿认知水平受限，在数字化学习资源的使用上与成人有着很大的差别，这就需要数字化学习资源的开发者站在幼儿的角度审视整个开发过程，思考幼儿在数字化学习中遇到的困难及需要给予何种帮助。幼儿数字化学习资源的移情式设计指设计人员对幼儿的数字化学习进行移情性体验，从幼儿的角度理解、感受、体验幼儿的情感，更加深入而全面地理解幼儿及其数字化学习资源的需求，以设计满足幼儿个性特点的数字化学习资源[3]。移情式设计有助于设计者辨明幼儿数字化学习资源的隐性需求，设计出合适的数字化学习资源，提高数字化学习资源的适用性，增强数字化学习资源的应用效果。
三、园本数字化学习资源移情式设计的开展
幼儿数字化学习资源移情式设计遵循以下基本流程[3]：
该图表简明扼要地介绍了幼儿数字化学习资源移情式设计的基本流程。在分析隐形需求方面，教师对幼儿长期接触和深入了解观察得到的数据更为详尽。理解使用体验方面，长期处于教育一线的教师对幼儿有着多年客观的了解，更善于从幼儿角度理解使用体验。园内的开发团队易沟通，有利于头脑风暴的展开。由此可见，在设计开发之初，园本条件下的移情式设计体现了受众数据容易掌握，开发团队容易沟通，角色体验更为真切等优势。因此，在有条件的幼儿园进行园本幼儿数字化学习资源的移情式设计，既丰富了本园的幼儿学习资源，又提高了教师队伍的信息化教育水平。
四、幼儿科学领域园本数字化学习资源移情式设计的范例
笔者以所在幼儿园的一次科学领域数字化学习资源移情式设计为例，展示移情式设计在幼儿数字化学习资源设计中的应用。
《认识时间“星期”》数字化学习资源移情式设计：
首先，以本园大班幼儿为受众群体，该群体已经对移动互联终端及触摸屏游戏有了一些接触。其次，通过移情观察分析得出本园大班幼儿对互动式数字化学习资源的隐形需求。再次，教师通过角色扮演，发现大班幼儿对互动式数字化学习资源有体验要求。最后，设计团体展开头脑风暴，得出设计模型。设计模型将《认识时间“星期”》分为教师指导和幼儿自主学习两部分。在教师指导部分，以“星期”这一时间概念的顺序性和周期性为出发点，设计动画《星期妈妈和孩子们》，通过观看动画和教师对动画内容的解释复述，使幼儿形成“星期”的概念。在幼儿自助学习部分，设计触屏游戏“选星期宝宝”和“星期宝宝找位置”，使幼儿在游戏中再次强化“星期”这一时间概念的顺序性和周期性。这些学习资源在笔者所在幼儿园进行了验证，得到了较好的学习效果。
五、结语
通过对幼儿科学领域数字化学习资源移情式设计的尝试，发现移情式设计是幼儿数字化学习资源设计的一种行之有效的方式。深入分析幼儿对于数字化学习资源的隐形需求，切实了解幼儿对数字化学习资源的使用体验，在此基础上展开头脑风暴得到详细的设计思路与设计模型，以模型为主体结构精心设计，并在实践中不断调整，最终必能得到真正适合幼儿学习与发展的数字化学习资源。然而，移情式设计并不是机械式的设计思路，不同受众群体对应着不同的设计模型，这就需要设计团队在移情式设计时更充分地考虑受众的客户体验。笔者只在幼儿科学领域数字化学习资源设计中进行了简单尝试，其他领域数字化学习资源的移情式设计将是笔者及广大教育工作者共同的探索方向。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.幼儿园教育指导纲要（试行）[Z].2001-09.
[2]张广兵，朱德全.移情式教学设计：内涵、方法与实施[J].电化教育研究，2009，（1）：86-88.
幼儿园科学领域教学 篇9
活动目标：
1、知道一串红的名称，了解其外形特征。
2、学习自上面下、有序地观察方法。
3、主动参与实验探索。
4、通过观察、交流与讨论等活动，感知周围事物的不断变化，知道一切都在变。
活动准备：
在自然角内添放盆栽的一串红和几种常见的季节花卉。
重点及难点重点：
能用语言表达自己的观察。
活动过程：
一、教师出示一串红的其它几种花，引发幼儿的好奇。
1、教师：老师要给小朋友猜一个谜语，请你猜猜是这几种花中的哪一种？花儿红，花儿开，一串一串又一串，好像鞭炮真可爱。
2、教师：请你找一找这种花在哪里，找到的小朋友告诉老师，看谁找得快，找得对。将盆花移到各组供幼儿近距离观察。
3、教师：这叫什么花？为什么教叫一串红？一串红像什么？
二、引导幼儿从上到下观察一串红的外形特征。
教师：一串红的花是什么颜色的？什么形状的？用鼻子闻一闻有味道吗？花的中间有什么？花长在什么地方？花的下面有什么？叶子是什么颜色的？引导幼儿用语言表达自己的观察的认识。
三、告诉幼儿要爱护花朵。
1、教师：你喜欢一串红吗？为什么？
2、教师：一串红真漂亮，公园里还有很多漂亮的花，小朋友都喜欢，我们应该怎样看花呀？教师引导幼儿学说儿歌：公园里花儿开，红的红，白的白，花儿好看我不摘。
教学反思：
通过本次活动幼儿基本能学习到上面的有序观察方法。
幼儿园科学领域教学 篇10
【活动目标】
1善于观察，发现指纹的秘密。
2积极思考，能够根据日常经验，对指纹的作用大胆发表建议。
3发展合作探究与用符号记录实验结果的能力。
4在活动中，让幼儿体验成功的喜悦。
【活动重点】
了解指纹的不同，以及指纹于每个人的意义。
【活动难点】
培养善于观察，乐与探索的精神。
【活动准备】
教学视频、印泥、白纸若干。
【活动过程】
一、播放视频，导入指纹的作用
师：咦……他们在干什么呢?(视频中有人用指纹打卡，开门，画画等)
幼：他们是在开门，那个是“指纹锁”，用拇指在门上那个发光的地方按一下，门就开了……
师：那两个人是在干嘛呢?他们看起来很开心，为什么在纸上按了自己的手印?
幼：他们是在商量事情，然后都同意了，就按了手印，我在电视上看过，我爸爸说，两个人同意就会按手印!
教师总结：指纹的作用很多，可以用来开门，签字画押，打卡，还可以画画等。
二、指纹有不同，是我们每个人身份的象征
师：刚刚我们知道了指纹有这么多的作用，可是为什么我们的手指可以当钥匙开门，可以像名字一样代表我们每一个人呢?接下来请小朋友们仔细观察我们的大拇指，看看有什么不一样?
教师总结：我们的手指上那些有的像螺旋，有的像花纹的就是我们的指纹，每个人的指纹都是不一样的，有的长，有的短，有的大，有的小，花纹也各不一样。它就像我们的名字一样代表着我们每一个人。
三、指纹作画，加强认识
这一环节让幼儿用指纹作画，对自己的指纹进一步认识，也开发其想象力，大胆创新。
教学反思：
孩子们渐渐长大，他们越来越渴望探索他们身体的奥秘，在平时的活动中许多孩子无意发现他们手指上的线条，他们惊喜地告诉我：“老师你看我手指上有一条条的线。”但对于这个问题却只停留在发现的阶段，如何将孩子的兴趣点提升出来，引导他们更进一步的探索？这对孩子认识自我，发现自我有着极其重要的意义。因此，我设计了次活动。
幼儿园科学领域教学 篇11
关键词： 幼儿园；课程；语言；教学；研究
一、前言
幼儿园处于学前的重要阶段，是学生掌握语言的重要阶段，在幼儿园中，关于语言的教学一直是学前教育研究的重点，因此有必要对目前幼儿园语言教学中存在的不足以及改进措施进行深刻的研究，目的是提升幼儿园的教学质量。
二、幼儿园语言教学存在的问题
1、幼儿园语言教学普遍存在着教学理念落后的问题。很多幼儿园教师在语言教学中不重视幼儿之间的个体差异，依然按照传统的语言教学模式进行教学，针对所有儿童开展统一的语言教学方法和模式。甚至有的幼儿园教师拒绝接受新的教学观念，不愿意借鉴和掌握新的幼教方法，不能开展吸引幼儿注意力的语言教学，使得孩子的语言能力发展缓慢。
2、幼儿园教学方法单一、枯燥。我们在提倡新的幼儿园语言教学理念时，依然承认传统的幼儿园教学在促进幼儿语言能力的提升上是大有帮助的。但是传统的幼儿园语言教学方法过于单一，无非是讲故事或是看图说话，其形式大多是静止的，难以适应幼儿的需求。幼儿的逻辑思维能力还不是很强，他们更喜欢直观的、有生命力的东西，如果教师一味地采取单一的方式进行语言教学，会使孩子产生厌倦心理，幼儿的好奇心如果不能得到满足，他们自然就没有兴趣进行语言学习。
3、幼儿园语言教学在实际教学中的不当之处。在幼儿园语言教学中，很多教师会遇到孩子发音不准的问题，有的教师过分注重引导孩子进行正确发音，并因此耗费大量的时间和精力，但是在这个过程中幼儿的学习热情和积极性会受到很大打击，最终结果是老师将教学的重点和注意力放在爱说话、爱表现的孩子身上，而那些不敢说话、不愿说的孩子的语言能力却得不到提高。
三、幼儿园语言培养具体措施
1、创设语言环境。从幼儿被家长送到幼儿园开始，幼儿教师应该在课上教学和课下教学同时对幼儿的语言能力进行有意识地培养。语言能力的教学不受教学环境的束缚，语言可以在课堂中学习，也同样可以通过日常的语言交流进行提升。一个好的语言环境，有利于学生语言能力的快速发展。在教学中，可创设自由讨论的语言环境，让孩子们进行沟通交流，不仅有益于语言能力的进步，同时也训练了学生的交际能力。
幼儿园教学与其他阶段的学校教学有所不同。幼儿处于语言启蒙阶段，很多话都听不懂，也说不明白。因而，幼儿教学无法像其他阶段教学那样有板有眼，多数要通过游戏的形式使幼儿在无意识地情况下进行识记。根据幼儿各阶段的心理特点，角色扮演的游戏可以很好地引导幼儿进行语言表述练习。例如，组织学生表演“去超市买雪糕、问路、让座”等情景，通过扮演角色，互相进行对话，在对话中能够充分地锻炼幼儿的语言表达能力。需要注意的是，教师在扮演情景的选题上，应尽量选择幼儿经常接触的事件，降低扮演难度，以语言表达能力训练为主。
2、提高幼儿语言记忆能力。幼儿教师应在教学中充分利用生动形象的具体事物来吸引幼儿的注意力，让幼儿的无意记忆发挥作用，并且在课下活动中，给幼儿提出明确的记忆任务，促使幼儿完成从无意记忆到有意记忆的过渡。
幼儿在3岁前主要是机械记忆，缺乏生活经验而导致理解能力不够，教师在讲故事或学儿歌的教学中，详细为幼儿讲解故事的内容，帮助其去理解故事所蕴含的道理，尽量通过理解记忆来帮助幼儿达到更好的记忆效果。幼儿学习语言，不是一次就能够记住的，同样需要有一个识记的过程。在初步识记的基础上，教师应尽可能地在教学中与幼儿说起以前学过的词语，帮助幼儿进行回忆，达到复习的作用，从而巩固他的记忆力。与幼儿共同谈论以前事情，可以加深其对语言的理解，使其今后能够更好地准确运用。
3、被动语言转变为主动语言。在幼儿学习语言的过程中，教师应多提供其主动表达的机会，使其能够更灵活、更恰当地运用词汇来表达思想。在发生错误时，教师应及时的指导纠正，与此同时，教师也要注意语言用词，要以鼓励的口吻来引导学生改正。教师还应细心观察学生的语言表达能力，有些幼儿会因说不好，而不敢说，拒绝表达，这时教师应积极引导学生，使其建立语言表达的自信心。
四、提高幼儿园语言教学有效性的策略
1、为幼儿提供真实丰富、自由宽松的语言运用环境。人类语言的获得不是天生的，而是后天学习的结果。丰富幼儿的生活内容，应创造条件使幼儿多接触社会生活，不断丰富感情，从而扩大其说话资源。见识范围越广，幼儿理解的词汇量越大，语言能力的发展也越快。幼儿园语言教学决不能忽视这些日常的、具有渗透性的环节。不要只关注每周两小时的语言活动，而轻视了对幼儿来说无时无刻都会存在的学习运用语言的机会。孩子们只有在自由宽松的环境中才愿意学习语言。
2、开展多样化的语言教学活动。幼儿园通过多样化的语言教学活动可以使幼儿的语言规范化，丰富幼儿的词汇量，也为幼儿升入小学全面学习书面语言打下坚实基础。还能让幼儿学习在不同的语言环境中如何运用相应的语言交流方式来与人交往。比如谈话活动中幼儿学习如何倾听他人的语言，并采用合适的内容和语言形式与他人交谈；让幼儿讲故事是培养其语言才能的良好方式，既锻炼了记忆，学习了措辞，又启发了幼儿的想象力。
总之，幼儿园语言的学习是为了孩子能够更好的交流，通过交流来表现自己，提高自己的智力，让自己更善于表现自己，教师可以采用上述方法进行实践，这样能够改善当前的语言教学环境，提高教学质量。
参考文献
[1] 张颖.《浅谈如何有效提升幼儿园语言教学实效》.中国校外教育，2012（29）
[2] 方晓玲.《试论幼儿园语言教学如何发展幼儿的语言能力》.中国科教创新导刊， 2013（18）
未来12大科学领域研究展望 篇12
到21世纪中期, 世界人口将达到90亿, 而且寿命得到延长, 由此而带来的环境压力及其他问题成为人类必须面对和解决的问题。对此, 我们只有依靠科学, 才能找到解决办法。
为了庆祝英国皇家学会成立350周年, 英国皇家学会推出最新报告《科学是解决世界性深层次问题的根本》报告。报告认为, 未来的前沿科学研究领域重点包括:衰老过程研究、生物多样性研究、认知与计算研究、文化的演进研究、外太空生命研究、地理工程研究、全球可持续增长研究、温室气体研究、新疫苗研究、干细胞生物技术研究、科学的不确定性研究、网络科学研究等。
这些领域的科学研究现在有何成就, 未来的发展又是什么?
未来长寿不是梦
对长寿人群的基因研究, 国际科学界一直都在进行。早在2001年8月, 美国波士顿儿童医院等几家科研机构联合在国际最权威的学术期刊之一《美国科学院学报》 (PNAS) 上, 报告了对137对90岁以上同胞兄妹的基因组学特点的研究结果, 发现在第4号染色D4S1565位点上, 可能存在长寿基因。
“当时这在科学界是个大新闻, 我们都很振奋。因为研究人员称, 将在半年至一年内, 彻底破解人类长寿基因之谜。可如今10年过去了, 结果仍遥遥无期。”中科院院士、北京大学衰老研究中心主任童坦君说。
近半个多世纪以来, 国际上已经提出一系列衰老学说, 为揭开衰老机制及开发抗衰老药物奠定了基础。除自由基学说、线粒体DNA损伤学说外, 还有交联学说、生物膜损伤学说、遗传程序学说、染色体突变学说、差错学说、免疫学说、内分泌学说等。这些学说从不同学科对衰老机制进行了较为深入的探索, 目前研究正逐渐向更深层次的方向发展。但机体衰老是一个复杂的过程, 是由多种因素引起的复杂生物学过程, 与多种因素有关, 如组织再生性细胞减少、机体内自由基增加、机体中毒等, 由多种机制参与发生, 各种机制因素综合作用, 在直接造成机体神经、内分泌及免疫等各系统的功能损伤与退化的同时, 也使神经、内分泌、免疫网络的调节功能逐渐衰退, 机体因而逐渐趋于衰老。衰老过程中引发的各种老年病又会加速衰老的进程。衰老机制的研究已有了较大进展。
抗衰老药物是一类以提高生命效率 (生存时间与生命活力的总和) 为最终目的的药物, 能从多系统、多层次和多阶段来发挥其调整功能, 能在遗传学上所界定的寿限内延迟衰老或提高生命质量。抗衰老药物可分为化学药物和中药两大类。
延缓衰老是目前生命科学研究中的重点和难点之一。衰老是人体正常的生理过程, 涉及全身多功能系统。药物抗衰老只是抗衰老方法的一种。
业内人士透露, ageloc全基因表达芯片技术用于中草药抗衰老产品这项科研成果已经转化为生产力, NU SKIN ageloc新一代抗衰老产品已准备在美国上市。专家预测, 在未来的抗衰老研究领域, 天然中草药产品将会占有更加重要的位置;与此同时, 受研究成果带来的巨大商机影响, 抗衰老产品的研究也将吸引更多科学家和企业的关注。
美国梅奥诊所 (Mayo Clinic) 的科学家们日前成功在转基因鼠身上试验了一种控制老化细胞数量的方法, 该方法有望在针对老年人的医疗领域发挥重大作用。
法国科学家近日向百岁老人的细胞注入多种基因进行重组, 使其变得年轻并重新分裂, 还具有胚胎干细胞的特质。这项突破有助科学家了解老化过程, 可望用于研制各种健康人体组织, 并移植至长者身上, 开启抗衰老治疗的新里程。
一系列研究的突破, 可以乐观的预见, 未来延缓衰老不是梦想。
生物多样性最好的条件是什么
生物界为人类提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料, 提供了保持土壤肥力、保障水质以及调节气候等生态服务功能, 它关系着人类的安康福祉和文化完整性。
生物多样性包括了3个部分。第一是生物, 包括它所携带的基因。第二是生物在自然界不是孤立存在的, 要和周围环境发生非常密切的联系, 这种联系叫做生态系统, 也可以叫生态复合体, 包括生态系统和景观。第三是与此相关的各种生态过程的总和, 这些单位是活的东西, 靠能量流动、养分循环、水分循环等各种生态过程来维持, 如果这些过程停止了, 那这个单位就停止了。
其实, 生物多样性在过去几百万年、几千万年以前就存在了。中国科学院生物多样性委员会副主任、中科院植物研究所副所长马克平研究员指出, 生物多样性价值非常大, 一是直接价值, 如食物、药物、工业原料等;二是间接价值, 间接价值经常被我们忽视, 比如调节气候、保持水土等。
我们往往没有注意到生物多样性的价值, 最近几年才开始重视这个问题。1997年《自然》杂志上发表了一篇文章, 对全球生态系统的服务价值、服务功能进行了评估, 从数量上反映了一个定性的结论。每年全球的生态系统为人类提供的服务折合成经济价值是多少?结论是33万亿美元。1998年美国总统的科学顾问团做了一个报告《与生命为伍》, 内容是生物多样性在生物经济发展过程当中的作用。这个报告提出一个概念——生物多样性是支持社会、经济可持续发展的活资本。
为什么生物多样性近年才开始重视?这是因为生物多样性受到了严重的威胁。科学家经过研究发现, 现在物种的灭绝速度要比自然的灭绝速度快100倍甚至1 000倍, 这个速度主要是由于人类活动造成的。过去在地质历史上已经出现了5次生物的大灭绝, 包括大家比较熟悉的恐龙大灭绝。科学家们认为, 目前我们正处于第六次生物大灭绝时期。
物种灭绝问题牵涉到物种与生物群落的关系问题。生态系统是物种在自然界长期存在下去的基本单元, 如果仅仅保护物种的话, 实际上不容易把这个物种长期保存下来;只有把生存环境保护下来, 才能把这个物种保护下来。
实际上, 人类尚不知道物种需要的最好条件是什么, 因为生态系统很复杂, 里面有各种各样的关系, 物种之间的相互作用, 能量、养分循环等很多方面, 包括信息的传递, 我们现在的知识还是很有限。
开始人们习惯于把物种搬出来进行保护, 后来发现, 最有效的办法还是建立自然保护区, 不仅是保护物种, 更重要的是保护生存环境。
随着生物多样性问题日益受到重视, 保护生物学应运而生。保护生物学是一门综合性学科, 目标是评估人类对生物多样性的影响, 提出防止物种灭绝的具体措施。它具有理论科学和应用管理科学的双重特征, 它是一门处理危机的决策科学, 是门处理统计现象的科学, 也是一门价值取向的科学。
保护生物学的诞生无疑将为生物多样性保护及物种进化潜力的保存提供强有力的支持。
认知和计算 未来充满挑战
认知是否可计算?计算机能否具有智能?是一个长期困扰不同学界 (哲学、认知科学、人工智能、计算机科学等) 的话题。什么是认知、什么是计算、什么是计算机、计算机能否具有智能?
认知神经科学的研究不仅可以帮助我们探索认知现象的本质, 探索物质与意识的关系, 解决古老的哲学问题, 而且可以帮助我们理解现实社会的一些现象, 提高我们的生活质量。认知神经科学的成果可以直接服务于社会。
在过去20年间学习记忆的神经基础研究在各个层次上都取得了突破性进展。认知心理学和神经心理学研究发现, 人类的学习、记忆, 至少由五个以上的脑功能系统, 实现着多种学习记忆功能, 包括重复启动效应, 知觉启动效应, 语义系统, 工作记忆和情景记忆的多重记忆, 以及熟练技能学习、知觉学习、语义学习等多种学习模式。
学习和记忆的性质不同, 参与的脑结构也不同。神经生物学研究发现, 不仅学习中刺激呈现时间, 而且学习之间的间隔期也制约着学习效果和稳定长时记忆的形成, 其原因在于从学习到记忆, 必须有脑内记忆相关的基因调节蛋白的激活和基因表达。
行为水平上所需的时间恰好与基因调节蛋白激活所需的时间巧合。介于行为科学和分子水平研究之间的细胞学研究表明, 脑的个体发育中, 突触形成需要一定的神经化学环境, 包括神经递质和神经生长因子。因此, 作为学习记忆神经生物学的基础而言, 突触可塑性的研究, 已成为近年教育相关脑科学所关注的研究课题, 寻求脑发育和不同认知功能发展的关键期和可塑性是当代心理学与生理学共同热衷的研究。
而与人类视听觉感知密切相关的图像、语音和文本 (语言) 信息在社会、经济和国家安全等领域中扮演着重要角色, 并在今后一段时间内仍将迅猛增长。这类信息可被人类直接感知和理解, 也可用计算机进行处理, 但计算机的处理能力远逊于人类且处理效率远不能满足当今社会的发展需求。如何借鉴人类的认知机理和相关数学的最新研究成果, 建立新的计算模型和方法, 从而大幅度提高计算机对这类信息的理解能力与处理效率, 不仅可有力推动信息科学的快速发展, 也将社会发展做出重大贡献。
文明冲突与文化演进
近些年, 随着经济的发展、社会的进步, 人们越来越开始关注文化、思考文化, 而我们对今天和明天的世界文化格局的理解, 必须建立在对昨天文化理解的基础上。任何一种文化、任何一种文明, 都是有连续性的, 从这个意义上讲, 如果我们不了解一种文明的昨天, 那么, 对其今天和明天的状况也是难以作出清晰的判断。
人类最早的文明有5个, 从西向东依次是:地中海上的克里特文明, 由于该文明的影响广泛地辐射到爱琴海沿岸地区, 所以也被称为爱琴文明;然后是地中海南岸的古埃及文明, 由于受尼罗河的冲积灌溉, 也叫做尼罗河流域文明;再往东就是西亚的两河流域文明, 在幼发拉底河和底格里斯河之间有一块冲积地, 在那里建立的文明就是两河流域文明, 又叫美索不达米亚文明, “美索不达米亚”就是两河之间的意思;再往东就是印度河流域文明, 这个印度最古老的文明又叫做哈拉巴文明, 是由南亚次大陆的土著达罗毗荼人在哈拉巴这个地方建造的文明;最后, 亚欧大陆的最东边, 就是我们中国的黄河流域文明, 通常是指夏商周三代或者先秦时期的远古中国文明。
在文明的发展过程中, 文明的形态在不断地嬗变, 但是, 这个文明的本体或实质却在嬗变的过程中得以延续和传承。
在长达3 000年之久的游牧世界与农耕世界的冲突与融合过程中, 人类的文明正是通过“时间效应”和“空间效应”的双重作用, 在时间的坐标上一次又一次地发生形态嬗变, 在空间的坐标上一次又一次地扩展地域范围, 由小到大、由弱到强地逐渐发展起来的。
中国文化和西方文化, 都是源远流长的。在西方文化和中国文化的源流传统方面, 我们可以看到两种完全不同的模式, 一种是“以夏变夷”的模式, 其结果是导致了一种文化上的超稳定结构, 形成了一种协调的现实精神;另一种则恰恰相反, 它呈现为一种融合更新的模式, 其特点就是通过不同文化的“杂交”和相互否定而产生出新的文化性状, 最终的结果是导致了整个社会和历史文化的不断变迁和自我超越, 形成了一种超越的浪漫精神。
人类当前面临的危机实质上是西方文化的危机, 西方人意识的危机。它不是依靠在表面搞一些修补就能解决的, 而是要依靠人类从内心觉醒, 在意识的深层次上产生革命性的变化才能解决。近现代西方主流意识是唯物主义的世界观, 物质主义的价值观, 个人主义—利己主义的人生观, 这场“意识革命”的主要内容就是对这三者的超越和扬弃。我们现在从美国文化进化前进的方向中可以看到一些值得注意的苗头。
毋庸置疑, 中国要想发达、要想强盛, 必须广泛吸收和学习西方的先进文化;但是同时, 如果我们亦步亦趋地跟在西方文化的后面走, 那我们永远都只能是一个跑龙套的二流角色。一个民族要想强盛, 固然不可夜郎自大, 但同样也不可妄自菲薄, 这两种极端都是应该避免的。
外星人的信
50年, 外星生命是否存在?人类又走过了怎样漫长的探测之旅?
早在1960年, SETI研究所以一个直径27公尺的碟型天线, 对波江座的天苑四 (Epsilon Eridani) 和鲸鱼座的天仑五 (Tau Ceti) 这两颗类似太阳的邻近恒星进行监察。这个名为“奥兹玛计划” (Project Ozma) 的监察行动, 是人类探索外太空生命的首次尝试。此后, 人类开始了外星生命探索之路。
1972年, 天文学家又实行“奥兹玛Ⅱ计划”对外星进行搜索, 结果于1977年收到一个“WOW”信号。不过这个信号后来再未出现过。1974年11月, 美国利用位于波多黎各的阿雷西博望远镜向外星人发了一份用二进制数码编制的电报, 传达了地球人类的信息, 但至今仍无“知音”。
1992年, 美国又实施寻找外层空间智慧生物的“凤凰”计划, 利用当时最大的天文望远镜和射电望远镜搜索宇宙中各类天体传来的不同波长的无线电信号。2004年, 俄罗斯在发射的Glonass-M12L卫星上安装了6个带有发给宇宙外文明的文字和图案信息的铝制“信息盘”。
2007年, 以微软公司联合创始人保罗·艾伦名字命名的艾伦望远镜阵列 (ATA) 启动。这个拥有42个碟形天线的阵列负责观测太空中的大量恒星系统, 捕捉外星人信号。有了它的帮助, 科学家20年内对恒星系统的人造放射物的检测数量将提高1 000倍, 搜寻地外文明 (SETI) 计划也将因此挂上前进挡。
关于外星人是否存在, 弗兰克·德雷克提出了一个著名的公式。这个公式被称为德雷克方程式。利用这个公式可以估算出银河系中有多少个星球居住着和我们人类一样有智慧的生命体。这个公式其实是将以下7个要素相乘求积:银河系每年诞生的恒星的数量;该恒星拥有行星的概率;其中具备生命诞生条件的行星的数量;生命诞生的概率;该生命进化成有智慧的生命体的概率;拥有与其他星球进行通信的技术的概率;该技术文明能够存在的时间。然而, 每个要素目前都还没有具体的数值。代入的数值不同, 结果也会大相径庭。假如银河系中一共有1 000亿颗行星, 其中具备生命诞生条件的占1/1 000, 然而这些星球中, 只有1/100实际上诞生出了生命。这么算下来银河系中约有100万颗行星存在生命。然而, 即使这100万颗行星上的生命体都已进化为我们人类这样高级的生命体, 而且还掌握着与其他星球进行通信的技术, 我们和外星人相遇的概率还是很低。虽然我们与外星人相遇的机会不大, 但是在宇宙的某个地方存在和人类一样有智慧的生命体的概率却相当高。
自从人类第一次满怀希望地将有关地球的讯息通过航天探测器以电码和图片等形式传向外太空开始, 人们就对于这样一个话题热情不减——究竟我们要向外星人传递多少有关我们的讯息?
事实上, 如果我们真的想和宇宙中的“邻居”们相互交流的话, 我们传递信息的速度必须要达到光速的水平, 而不能只是目前先锋号探测器的飞行速度。
对于传向外太空的讯息内容, 人们已经花了很多精力去研究——有些科学家甚至研究出了一种特殊的语言, 他们给它取名叫“Lincos (即宇宙语言) ”。
生命的起源及发展在很大程度上被当时的物理和化学条件所决定, 这些条件对生命的化学组成起决定性的作用, 因此, 生命是宇宙的一种现象, 只要这些条件具备, 生命就会出现, 而且不是只有地球上才具备这些条件。
英国皇家学会的专家们认为:在天体生物学和地外文明搜寻技术成熟之前, 我们仍然有很长的路要走。
人类改造气候是否可行
面对众多的地质灾害和自然灾害, 人类是不是就束手无策、坐以待毙?面对全球变暖、飓风、海啸、拉尼娜现象, 是不是人类无法避免痛苦的打击?世界各国的科学家们对于这些地球现象的研究一直没有停止过。近日, 世界著名的美国加州劳伦斯·利弗莫尔 (Lawrence Livermore) 国家实验室的气候模拟研究获得重大突破, 在5月27日的美国国家科学研究会议上美国科学家宣布, “地理工程计划”获得突破, 已经可以实现对全球水循环的影响, 科学家们成功地使用“地理工程计划”初步实现了模拟地球大气条件, 拖慢了全球水循环的速度, 这为进一步推进对地球的地质地理研究打开了历史性的一页。
长期以来, 科学家们一直认为, 随着大气中二氧化碳的排放增加, 将减少太阳对地球的阳光反射, 会造成全球气温降低。为此劳伦斯·利弗莫尔 (Lawrence Livermore) 国家实验室的首席大气科学家戈芬达萨米-巴拉根据这一理论, 设计规划了“地理工程计划”。该计划将通过人为的故意操纵太阳辐射等多种方式, 实现操纵控制全球水循环的速度, 还可以改变地球地表温度。
据专家介绍, “地理工程计划”包括两部分。第一部分为故意操纵太阳辐射, 影响地球表面的气候变化;第二部分是利用二氧化碳对陆地植被、海洋或地球内部进行模拟干扰。在第一部分操纵太阳辐射计划中包括在近地宇宙空间安置太阳反射镜, 向地球大气平流层注射硫酸或其他反射粒子, 在大气云层中注入云凝物质提高云海的反射率等多种方式。目前科学家掌握的数据显示, 全球平均降水量和太阳光的反射有很大关系, 为此通过这一计划, 可以改变地表的降水量, 从而影响全球水循环。科学家称, 研究结果表明二氧化碳每增加一倍, 太阳辐射降低6%, 那么全球平均降雨量就增加约4%。巴拉教授称:“因为全球水循环的变化较为敏感, 太阳辐射要比增加的二氧化碳更能影响水的数量, 对全球水循环产生重要的作用。”
科学家们在获得这一重大突破后, 还准备继续研究二氧化碳对海底火山、地下气体、地质构造、海洋洋流的模拟研究。希望也能通过模拟研究, 制定出干扰计划, 可以预见性地影响这些地质自然现象。“地理工程计划”将通过更多的方式, 实现人类对地球的了解和认识, 改变人类科学史上“上天容易下地难”的尴尬。
英国的研究人员用气球链接了一根1千米长的软管, 将其吊入空中, 他们尝试将水撒进大气层。
水不会影响气候。试验是为了证明人们可以将其他更大质量的物质带到高空。如果试验成功, 证明未来可将含硫酸气溶胶撒入平流层, 削弱阳光直射地球, 从而减轻温室效应。
这个试验是“气候工程之平流层微粒注入计划 (SPICE) ”的一个组成部分, 由布里斯托大学的马修-沃森领导, 整个计划投资200万英镑。研究还计划找出最理想的削弱阳光直射的物质, 以及基于模型计算出更多的细节。继这项研究之后, 会有很多相关“地理工程学”的实地试验陆续展开。
如何用有限的化石资源满足人类不断增长的需求
在未来经济的发展中, 人类将面临有限的资源和保护生态环境的严峻挑战。在今后25年内, 世界人口可能达到90亿, 需要满足如此大量人口的食物和必要的物资。同时, 需要供应相应能源、交通、住房、学校以及各种机器等需求。呈指数增长的需求和有限的资源形成了尖锐的矛盾。
世界能源形势日益严峻。地球上的石油资源按现在的消费方式还能持续40-50年, 摆在人们面前的一个尖锐问题是:百年以后, 我们靠什么驱动今天庞大的社会机器?
回顾20世纪的发展, 特别是20世纪30年代以来, 正是烃类经济发展的历史, 主要资源来自于化石资源 (煤、石油和天然气) , 许多国家都认为化石资源是保证能源和原材料供应的基础。尽管烃类对经济发展的贡献呈强劲势头, 但是有限的资源令人担忧, 而各种化工产品带来的生态和环境问题也日益严重, 因此可持续发展战略已成为全球共识, 并且已被广泛接受和推行。
在可持续发展的施行中, 要使经济发展与生态环境保持平衡, 经济持续增长、生活健康标准不断提高、国家安全与稳定, 保证资源供应具有重要的作用。因此, 许多国家政府的产业界都呼吁开发和利用可再生资源来补充和取代目前过于依赖的非再生并日益减少的化石燃料资源。
在可再生能源中, 除了风能、太阳能、地热能及海洋能等以外, 还有一种可再生能源——生物质能同样属于环保能源。
最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统, 这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用, 但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注, 随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物资源作为一种补充, 由于它们是可再生的, 所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。
新技术开发和应用需要时间。
据计算, 2020年可再生资源应用将增加五倍。而生物基原料需要涉及多门学科。但是有3个产业是中心, 即化学、生物和农业, 每个产业都涉及几门不同的学科, 如农业, 林业和石油化学。
中国科学院院士汪集也表示, 要缓解目前的能源危机, 第一位的是节能, 同时能源供应结构应该向多元化发展, 火电、风电、水电都应各显神通, 地热能虽然只占有极小比例, 但也能因地制宜地发挥作用。
未来气候变化的预测
21世纪的气候将如何变化?对于这一重要问题, 我们可以在预测未来温室气体和气溶胶排放量的基础上, 通过气候模式模拟来回答。
具体来说, 根据气候模式预测, 未来20年, 在合理的排放范围内, 全球温度将以每10年0.2的平均速度增长。由于气候系统对目前大气温室气体浓度的反应具有滞后性, 因此大约有一半近期的增温将影响到未来的变化。
尽管如此, 21世纪的长期气候变暖仍受到温室气体排放量的强烈影响, 科学家针对各种各样的情况 (比如从快速经济增长到适度经济增长, 从过于依赖化石燃料到不太依赖化石燃料等) , 对未来的气候进行了模拟。在各种不同的排放情况下, 全球温度将上升1.8到4.0。排放量越高, 则升温越高。就区域性影响而言, 科学家比以往更加确信, 未来的气候变化形式将类似于过去50年来观测到的气候变化形式 (例如, 陆地比海洋升温快) , 只是变化的幅度将比以往更大。
模拟结果还表明, 随着全球变暖, 通过陆地和海洋的自然过程去除大气中多余的二氧化碳, 收效将越来越微弱。气候变暖会使更多被排放出来的二氧化碳滞留在大气中, 反过来又会进一步加速全球变暖, 这是碳循环 (carbon cycle, 碳化合物在气候系统中的交换过程) 中一个重要的正反馈效应。尽管模型也认为碳循环的变化表现为正反馈, 但是它们对气候变化的影响程度仍然无法确定, 因为这取决于许多其他因素, 比如植物或土壤对碳的吸收如何随气候变化而变化, 而我们对此知之甚少。这些过程也将是未来研究的重要课题。
模拟还预测, 气候变化将影响海洋的物理化学性质。21世纪海平面将上升30cm-40cm的估计, 同样取决于温室气体的排放量。海平面的升高, 大约60%是由海洋热膨胀引起的。但这些预测, 并不包括近期观测到的格陵兰岛和南极洲冰盖消失速度加快, 可能引起的海平面加速上升。尽管对冰盖消失过程的科学理解非常有限, 但是它们可能将海平面的上升幅度再增加10cm-20cm, 因此不能排除海平面有更大幅度上升的可能。海洋的化学性质同样受到影响:大气中二氧化碳浓度的增加, 将使海水变得更酸。
根据预测, 最剧烈的气候变化可能会发生在极地地区, 包括高纬度地区土壤温度的显著上升、冻土层融化深度的增加和北极盆地夏季海冰的大量减少等。在纬度较低的地区, 将可能出现更为强烈的热浪、降雨和更为强烈但可能频率有所下降的飓风与台风。飓风和台风增强的程度还不确定, 这也是未来的研究课题之一。
当然, 一些重要的不确定性依然存在。云对温度上升的具体反馈途径, 是影响全球变暖整体预测的一个关键因素。令人沮丧的是, 云的复杂性意味着它们的反应难以把握, 因此还需要在这一领域开展更多的研究。
我们生活在这样一个时代:自然和人类共同影响着地球和地球生物的进化。不幸的是, 我们的气候模拟对一个世纪以后的预测还显得无能为力, 自然系统和人类社会对气候变化的响应如何?我们对此的认识局限也增加了预测的不确定性。不过, 有一点是肯定的:在未来至少1 000年里, 植物、动物和人类都必须承担气候变化的后果。
新型疫苗可对付以前无法治疗的致命病毒和癌症
哥本哈根大学的科学家确立了一种全新的疫苗方案, 如果充分发挥其预期的潜力, 将有助于拯救千百万人的生命, 并给现有的疫苗技术带来一场革命。这被称为“Invacc”的疫苗技术平台, 代表了现有DNA疫苗的最新进展, 能制备出性能大大提高的新疫苗。该平台由结合到疫苗目标病毒的某个基因上的氨基酸链组成。将这种“遗传鸡尾酒”插到无繁殖能力的流感样病毒如腺病毒中, 注射到体内后就能引发更广泛和更强烈的免疫应答, 使免疫系统能够在疾病入侵时快速发现并消灭它。
迄今为止, 该疫苗平台在小鼠的试验看起来很有希望, 科学家能针对不同的致命流感毒株为试验动物提供100%的保护。
科学家也相信, 尽管不同的病毒和细菌会不断变异并产生抗药性, 该项新技术对它们也仍然有效。
Invacc可提供快速的保护。在动物试验中, 单次接种后不到3天即可得到完全的保护。这特别适用于处理流行病、迅速控制感染率和预防重大疫情的爆发。
美国的科学家发现了一种可以治疗70%癌症的疫苗。研究者们相信, 这种疫苗也可以治疗前列腺癌、胰腺癌、大肠癌和卵巢癌。另外, 该疫苗还可以治疗目前市场上包括赫赛汀在内的最好的抗癌药都对付不了的癌症。
与其他抗癌药物主要攻击癌细胞不同, 该疫苗可以调动人体免疫系统对抗癌症。据报道, 它“训练”免疫系统识别细胞中的一种糖, 并使之反过来对抗癌变。据研究人员介绍, 这种疫苗可以引发免疫系统的强烈反应, 从而可以将肿瘤平均缩小80%。这种疫苗只在老鼠身上进行了实验。但科学家们希望在两年内能在人体上进行实验。如果实验进行得顺利, 该疫苗可期望于2020年走向市场。
目前, 生物疫苗 (包括传统疫苗和基因工程疫苗) 是主要的生物制药产品之一。传统疫苗是通过改变培养条件或在不同寄主动物上传代, 使致病微生物毒性减弱, 或通过物理、化学方法将其灭活来完成。近百年来, 虽然疫苗的生产方法不断改进与创新, 但就其性质来说, 仍属于第1代疫苗。自基因工程技术引入疫苗研究领域之后, 便产生了第2代疫苗——基因工程疫苗。相对于传统疫苗的缺陷包括抗原性不断演变、生产成本高和对某些疾病无效等诸多弊病, 新疫苗开发和研制更加安全、高效。目前传统疫苗的发展方向为:选育遗传性更稳定、使用更安全的弱毒活疫苗株;应用纯化、浓缩抗原、冷冻真空干燥等制备技术;开发多价疫苗或多联疫苗;开发和应用新型免疫佐剂、免疫增强剂及免疫刺激复合物等, 提高动物体非特异性免疫水平, 增强免疫应答。但现在疫苗市场, 仍以常规苗为主。在短期内, 基因工程疫苗很难替代大量使用的传统疫苗。对于一些目前不能或难以人工培养生产的病原和有潜在致癌性或免疫病理作用的病原, 以及常规方法制造的疫苗效力不符合要求的病原等, 基因工程技术将会对这些疫苗的制造发挥作用。
干细胞工程技术的未来
20世纪是药物治疗的时代, 21世纪将是细胞治疗的时代。
干细胞是细胞治疗技术中最重要的一类, 尽管其他类型的细胞治疗也有相当的发展基础, 但干细胞治疗是细胞治疗中最新的、最具发展前景的治疗手段, 必将发展成为医学治疗方法的一场革命。
获准进入临床研究实现组织器官的修复和再生是临床医学研究人员和生物学家多年来梦寐以求的事情。1996年, 当英国科学家利用动物体细胞克隆技术制造出克隆羊“多莉”时, 人们看到这一梦想实现的可能。但随后由于“体细胞克隆技术”备受争议, 政策等因素的限制, “人的体细胞克隆技术”在近十余年进展缓慢。于是, 科学家又将目光转向基于干细胞的“细胞疗法”。
我们都知道, 细胞是生命体最小的结构功能单位, 基因在细胞核内, 如果把细胞和基因这两个层面都研究透彻, 那就可以对每个人进行分析, 根据其基因如何、细胞的功能怎么样从而判断人的身体处在一个什么状态, 是健康、亚健康还是已经生病。进行快速诊断, 指导人们自己合理预防和科学治疗, 这是一个方面。另一方面, 在人们已经生病的情况下, 可以通过细胞治疗、基因治疗等生物治疗手段得到痊愈。将来生物诊断技术结合信息技术, 只需要取一点活细胞放在那里, 任何信息就都知道了, 如果只想获得基因信息, 用一些死细胞就可以, 比如皮肤脱落组织。那时每个人都可以随时检查自己的机体状况, 判断自己用不用吃药, 能不能喝酒, 需不需要补充点营养, 要不要抗衰老, 适合不适合美容, 所以说这已经深入到人们生活的方方面面, 时时刻刻影响着人们的生活, 其社会效益也是不言而喻的。
早在上世纪60年代, 造血干细胞就应用于临床, 主要用于治疗器官移植后的免疫修复等。造血干细胞也是目前为止研究最为透彻、临床应用最为广泛的干细胞疗法。近年, Osiris公司来自骨髓的成体干细胞 (Osteocel) , Stemcyte公司来自脐带血的成体干细胞, 都已在临床得到应用。2011年5月, 美国FDA以孤儿药方式核准Osiris公司的Prochymal用于I型糖尿病的治疗。此外, 该产品的其他适应证, 如治疗克罗恩氏病、修复梗死心脏组织、胰岛细胞再生等也处于临床研究阶段。而且, Prochymal在2008年还拿到美国国防部2.2亿美元的合同, 这是目前干细胞产业最昂贵的订单。
2006年, 日本科学家首先通过导入四种转录因子, 使小鼠的成纤维细胞具备胚胎干细胞的表型和功能。2007年, 利用类似技术, 将人皮肤细胞诱导成类胚胎干细胞。由此, 科学界提出“诱导多能干细胞” (IPS) 的概念, 即通过细胞内部重新编程, 使成体干细胞具备胚胎干细胞的功能。2011年8月26日, 英国科学家利用IPS技术成功将人皮肤细胞转化为肝细胞。
利用多能干细胞替代胚胎干细胞进行干细胞治疗, 这是干细胞研究与应用的另一条“蹊径”。
虽然, 干细胞药物还存在诸多技术障碍, 干细胞研究尚存伦理学的争执, 甚至可能遭受政策禁锢, 但干细胞治疗领域已具备市场规模, 形成了细胞治疗、脐带血库和新药筛选三大市场板块。预计2012年, 其市场份额将达到23亿美元, 2016年预期达到85亿美元。
干细胞的研究几乎涉及生命科学和生物医学所有研究领域。干细胞疗法的应用几乎涵盖了目前临床上的所有疑难病症。麻省理工大学的科学家已经发明了利用合成基质体外培养干细胞的方法。这预示着大规模制备干细胞的技术瓶颈即将突破。
科学的不确定性是一个长久的问题
20世纪以来, 随着现代科学的发展, 如热力学第二定律、相对论、量子力学、混沌学的提出、兴起与确立, 科学表现出一定程度上的不确定性。而且, 随着后现代主义思潮向现代科学的全面渗透, 在科学领域内出现了一股反对、否定科学确定性的潮流, 认为科学已经失去了客观与真理性, 不再表达确定性, 科学正由确定性向后现代的不确定性转换。那么, 科学的确定性是否真正面临终结?
确定性与不确定性问题是科学要遇到的基本问题, 在追求真理、相对真理的路上, 我们的科学研究将会在怎样的一个整体心态上前行呢?
不确定性是科学永远的话题, 其实是一种追求。
一个结论的获得是要经过长久的艰辛努力得来的。像地震预报科学就是一个很难的问题。搞科研的人都知道, 我们都在追求一种确定的东西, 希望能够在某些领域有所得, 但是事实上在某些问题上我们是糊涂的。
科学的另一个方面是科学的内容, 即已经发现的理论和定律。这是科学家从事科学研究后的收获, 也是他们所能得到的最高奖赏。做这类工作不是为了应用, 而是为了导致令人振奋的发现, 这一令人激动的部分也正是科学家从事科学研究工作的真正原因。
试图理解大自然的规律是对人类理性能力最严峻的考验。为了避免人们在预言某些事件上犯错误, 人们必须排除种种假象的欺骗, 将自己的理论建立在严密逻辑的基础上。量子力学和相对论的思想就是这方面的典范。
没有任何一个权威能决定哪一种观点比其他想法更优越。为了弄清一个观点的正确与否, 我们不必求助于任何权威。我们可以阅读一位权威人士的论著, 听取他的建议;但是我们必须推敲他的观点是否具有合理性, 并且检验他的想法是否正确。如果他的观点是错误的, 更严重一些的话, 这些“权威”将失去其“权威性”。
毫无疑问, 在科学中我们说的所有的东西、所有的结论都具有不确定性。因为它们只是推论而已。它们是对什么将会发生所做的猜测, 但是, 你无法知道将来真会发生什么, 因为你并没有穷尽所有的实验。
因此, 科学家往往与疑难和不确定性打交道。所有的科学知识都具有不确定性。这种与疑难和不确定性打交道的经历是很重要的, 具有很大价值, 甚至远超出学科领域。为了解决以前从未解决的问题, 我们必须给未知留有余地, 必须允许不确定性存在, 因为你并没有穷尽所有的观察实验来确保你的结论绝对正确。否则, 如果总是害怕我们的结论具有不确定性, 也就无法解决所研究的问题。
科学发展的速度不仅仅是指进行了多少次观察实验, 获得了多少实验数据, 更重要的是, 你提出了多少供人们检验的新思想、新观念。
当前, 面对经济发展, 各国都做出了不同学科的研发方向, 投入巨额资金进行研发, 这里就有极大的不确定性。
事实上, 公共政策争辩经常陷入科学不确定性及其风险所造成的困境之中。其实, 科学与人类经历的许多其他领域一样, 对于不确定性和风险是无法避免的。因为我们不知道会不会成功, 成功的代价是什么, 又何时成功。
但科学要发展, 科学的决策又不能不下, 或许, 当决定科学不确定规律完全发现之后, 我们的科学决策才没有风险。但那可能吗?
万维网的发展没有完结
虽然互联网有50多年的历史, 但真正让信息得以无处不在地共享, 则要归功于万维网 (World Wide Web) 或称内容服务器网络的出现。
1989年3月13日, 英国人蒂姆-伯纳斯·李 (Tim Berners Lee) 首先提出建立一个“通用链接信息系统” (universallinked information system) , 正式拉开了万维网发展的序幕。伯纳斯·李也因此被称为万维网之父。
他在瑞士日内瓦欧洲粒子物理实验室 (Cern) 工作时看到, 实验室的很多科研信息无法找到, 不是因为这些信息没有价值, 而是因人员的快速变动, 很多信息存储在电脑中, 但没有拿出来共享。于是他提出在Cern内部网络中引入“超文本传输协议” (http) , 使这些文档能在网上发布。
伯纳斯·李随后提交了一份题为“信息管理:一个建议”的报告, 涵盖了万维网的基础技术。他认为, 应创建一种可通过网络进行连接的超文本页面, 并通过浏览器来阅读。随着网站的流行, 不久出现了域名和超文本标志语言 (html) 的国际标准。
人们常常将互联网与万维网搞混, 实际上互联网是一种电脑之间相互连接的全球网络, 采用TCP/IP协议通过分组交换实现数据的共享。而万维网是集合了标志性语言、文档上网和超文本的概念, 通过开放标准和协议使任何人都可建立自己的网络服务器和html文档。
万维网的出现彻底改变了世界, 创造了大量的财富, 并从根本上改变了人们的生活方式。
但网络的革命性影响一直都没有让伯纳斯·李感到满足。万维网诞生20周年纪念活动在瑞士日内瓦举行时, 伯纳斯·李出席纪念活动, 回顾万维网诞生过程, 对网络发展前景寄予厚望。在伯纳斯·李看来, 20年过去了, “万维网的发展没有完结, 这只是冰山一角。我确信新变化将更加震惊世界。”
国际上已经提出的一系列衰老学说, 为揭开衰老机制及开发抗衰老药物奠定了基础。
为什么生物多样性近年才开始重视?因为目前生物多样性受到了严重的威胁。
在文明的发展过程中, 文明的形态在不断地嬗变, 但是, 这个文明的本体或实质却在嬗变的过程中得以延续和传承。
美国的科学家发现了一种可以治疗70%癌症的疫苗。实验显示, 这种疫苗可以使乳腺癌肿瘤缩小。