生物科学也是一门自然科学的基础学科,是探索生命现象和生命活动规律的科学,其研究对象是生物(一般认为包括植物、动物和微生物)的结构、功能、发生和发展规律,其目的是在于阐明和控制生命活动,改造自然,为农业、工业和医学等实践服务,同时生命过程是物质运动的高级形式,数学、物理学、化学、工程和信息科学都会在生物科学领域找到结合点,生物科学理论的创新离不开其他学科的参与。
现在研究有两个研究热点,一个是微观世界,从分子到细胞结构内部的生命现象,比如研究人类疾病的分子机制,植物光合作用的机理等;另一个是宏观世界,研究生物和生物的关系、生物和环境的关系,研究自然界中的几百万种生物是怎么来的?它们如何进化?物种和物种之间的关系,物种和环境之间的关系。这是我们通常说的生物多样性的保护和利用。我们要搞清自然界生物的基本规律,保护地球的生物多样性,以此来保护我们的环境,使人类能够可持续发展。
DNA
对于生物的观察和研究基本与人类的历史同步,从人类诞生到15世纪左右,如古埃及对动植物的简单描绘,中国古代的《诗经》《本草纲目》等对生物的记载和分类,这一时期被称为古代生物学时期;到19世纪末,生物学从自然哲学中分离出来,成为一门独立的学科,出现了达尔文的进化论、林奈的生物分类系统、维萨里的人体解剖学研究、孟德尔的遗传学的发现、施莱登和施旺提出的细胞学说等,都是近代生物学的重要成果;从20世纪至今就是我们现代生物学时期,受益于物理学、化学等学科的发展和新技术的应用,生物学进入了快速发展的阶段:DNA双螺旋结构的发现、基础工程技术的诞生等等。随着研究的不断深入,更多的生命的奥秘会展现在人类的面前,而如何合理有效的利用也是生物科学未来重要研究的方向。
本科生物科学类的专业一共包括6个专业,分别是生物科学、生物技术、生物信息学、生态学、整合科学、神经科学等,下面我们将逐一来讲解每个专业:
一、生物科学
生物科学专业是本类别的最基础的专业,主要以研究生物学相关基本理论为主,但由于生物涉及内容众多,所以学校开设的生物科学专业会有自己的一些特色,有的以生物化学、植物为主,有的以微生物为主,有点偏工科内容会多一些,有的偏医学相关例如人体学、病原理等,但是整体的基础课程会比较类似,下面我以清华大学为例来介绍下生物科学专业的课程情况:
1、清华大学的课程是按照标准的理学的生物科学专业来设置的,主要的核心基础课程包括生物化学、细胞生物学、分子生物学、遗传生物学及生理学
2、在专业选修课上分为了两类,其中限选类同一般学校的选修课一样,根据学生自己的方向来选择选修课程
3、专业选修课上增加了一种任选,其都为研究生阶段课程为本校要保研或者有余力学习的同学准备的,学分可计入本校研究生阶段
另外生物科学是需要野外综合实习,有些学校会设置众多的业务实习的课程供学生选择,而部分学校可能会统一安排(只有一类)
二、生物技术
生物技术专业是以理论为主,以工程技术为辅的理工复合型的专业,应用生物学、化学和工程学的基本原理,利用生物体、组织、细胞及其所包含的生物分子来制造具有价值成产品和服务的技术,生物技术可以说是21世纪科学技术的核心,也是全球各国重点发展的高新技术领域。
由于生物技术专业是一门综合性和交叉性的学科,所以课程的设置上会兼顾理工两科,同时授予的学位也是可以理科也可以是工科,具体看学校院系和课程的设置情况,下面我们以北京大学为例来介绍下具体的课程情况:
1、生物技术中包括大量化学相关的课程,一般来讲大部分专业生物化学两个专业不分家,相互包含部分课程内容
2、包括部分工程类课程,制药基础、技术导论等课程,符合该专业的理工结合的特点
生物技术也包含野外实习课程,北大包括众多的课程,例如生物学综合野外实习、野生灵长类的行为生态学与保护实习、生物信息科研实习等
以上两个专业是生物科学类最大的两个专业,开设这两个专业的学校全国分别都有300多所,每年的本科毕业生分别有3万多人,那本科毕业后未来的发展如何?有哪些方向可以作为选择:
1、深造,尤其是学习了生物科学专业这种理论性更强的专业,深造是非常好的选择,而生物技术同样也可以选择深造,深造的方向两者略有不同,前者可以选择理论研究方向例如生物化学与分子生物学、植物学、遗传学等,而后者则可以选择偏工科类的专业例如生物工程、生物制药等
2、就业,可以在生物类、医疗类等企业从事新药研发、疫苗研发等方面的研发和管理工作;可以在农业与环保相关的企业从事生物育种、微生物修复等技术的研发和应用;也可以报考公务员在生物相关的政府部门从事相关的管理和科研工作,例如卫健委、质检局、环保局等;也可以在学校从事与生物相关的教育工作等。
【重点】生物科学、生物技术与生物工程关系
上面我们讲了生物科学与生物技术,发现这两个专业的相似度非常高,同时还有一个提及比较多的专业就是生物工程,那么这三者之间有什么联系和区别?
首先生物科学是一个理科类的专业,其重视理论研究,通过实验观察、理论建模等方式来探索生命的本质;生物技术是一个理工交叉的专业,虽然属于理科,但是也重视工程方面的培养,主要研究基因工程、发酵工程等技术;而生物工程是一个纯工科的专业,其主要目的是实现工业化生产。由此我们可以看出三者之间的联系,生物科学提供理论基础,而生物技术开发工具,生物工程负责量产,可以说是上下游相互依存的关系。
三、生物信息学
生物信息学是一门融合生物学、计算机科学、数学和统计学的交叉学科,专注于利用计算机方法分析和解读生物数据,以揭示生命活动的规律并推动医学、农业和环境科学等领域的应用发展。其主要目的是通过应用计算机工具来对生物信息进行获取、加工、存储、分析和解释,来阐明大量生物数据所包含的生物学意义。
其主要核心课程包括生物学、计算机科学等,具体我们以同济大学的生物信息学专业的培养方案来介绍下其课程安排:
1、课程中包括生物学、化学及大量计算机的课程,突出了计算机在该专业的重要性和在生物学上的应用方法
2、专业中凸显了该专业后续的发展方向:药学、医学、环境生态等方向
开设生物信息学专业的学校全国一共40多所,具体如下:
该专业每年本科毕业生预计在2000人左右,属于毕业人数较少的一个专业,其发展方向主要如下:
1、深造,由于该专业是一个多学科的交叉专业,其深造的方向也是有多种选择:科研导向的如:基因组学、蛋白质组学、结构生物学;产业导向:生物医药、合成生物学;新兴方向:人工智能与生物计算、医学信息学
2、就业,可以在生物制药、医学健康等企业从事基因测序、生物制药等数据分析工作或者研发工作;可以在农业、环保等企业从事农业基因、环境微生物等相关的检测、分析或研究工作;可以考取公务员,在生物、医学、农业、环保等部门从事指导或监管工作;可以在教育领域从事生物相关的教学工作。
四、生态学
生态学是一门研究生物与环境之间相互关系的学科,旨在探索生物个体、种群、群落、生态系统乃至全球生物圈的动态平衡与相互作用规律。随着全球环境问题日益突出,生态学在生态文明建设、可持续发展、生物多样性保护等领域发挥着关键作用,也是一门以生物学为基础,结合环境科学、地理学、统计学等交叉学科,其研究对象包括:
微观层面:基因、细胞、个体(如濒危物种的适应性研究)
宏观层面:种群动态、群落结构、生态系统功能(如森林碳汇、湿地修复)
全球尺度:气候变化、生物圈物质循环(如碳达峰、碳中和研究)
其主要课程内容包含生物学、地球科学、环境科学等,具体我们以北京大学的生态学专业培养方案为例进行介绍:
1、整体课程包含生物、化学、物理、数学等各学科基础课程
2、专业核心课程以生物学相关课程为主
3、提供了3个建议的方向,在选修课上也给出了选课的建议,而且提供的选修课非常丰富
另外该专业也是要求野外实习的
开设该专业的大学全国一共有90多所,这里就不一一列出了,每年本科毕业生人数大约有3000多人,未来的主要发展方向如下:
1、深造,可以一般来说可以往3个方向进行深造:本专业,包括地生态学、生物生态学、保护与恢复生态学,也可以往交叉领域进行发展例如城市生态学、景观生态学等,同时在应用方向也有很多的选择:生态工程、环境修复等
2、就业,可以在生态相关领域的研究所、院校等进行科学研究工作;这几年正是国家及国际上重视生态的时期,可以考取公务员在环境保护等相关的部门,环保局、城市规划局、国土管理局等从事相关的研究或管理工作。
五、整合科学
整合科学是2016年新设立的本科招生专业,其主要在其研究和教育模式的创新,是一种跨学科、综合性强的科学研究与教育模式,旨在打破传统学科壁垒,通过融合不同领域的知识和方法,解决复杂科学问题或培养复合型创新人才。对于属于生物科学类的整合科学主要是通过融合生命科学与数理、化学等定量学科,打破传统学科壁垒,构建交叉融合的知识体系。
目前全国开设该本科专业的学校一共有3所:北京大学、中山大学、哈尔滨工业大学。
其目前只有北京大学的整合科学在招生,但是没有找到具体的培养计划,结合该校对于该专业的介绍,其自己开发了很多适合这种跨学科的专业课程,一共有12门新型整合性课程,而且招生的对象基本是各省的top,专业所属的北大元培学院在该校内有极高的自由度,可以自由选择全校的专业课,同时有院士级的导师从本科开始带,可谓是资源完全倾斜。
必修课程有:数学-物理的整合l 综合实验课程l 定量分子生物学 综合实验课程ll 多元积分学与线性代数 物理化学(整合科学)等
六、神经科学
神经科学是2022年新设立的本科招生专业,是一门研究神经系统(包括大脑、脊髓和周围神经)的结构、功能、发育、演化、疾病及其与行为、认知关系的跨学科科学。它融合了生物学、心理学、医学、化学、物理学、计算机科学、工程学等多个领域的知识,旨在揭示大脑如何工作,以及神经系统如何影响人类思维、情感和行为。
在全国开设该专业的学校很少,一共有2所,我们以深圳理工大学为例来介绍下该专业的课程情况:
1、大量的基础课程包括数学、物理、化学、生物等
2、专业课程尤其是核心专业课程提供大量的神经及脑科学的课程
3、提供大量的选修课,太多这里就不列举了
整体的特点还是这种跨学科科学教学的特点,基础知识课程多、专业课程多、选修课程更多,需要学生在大学期间专注于学习。
总结,很多选择生物相关专业的考生都相信21世纪是生物科学的黄金时期,尤其是在疫情之后大家开始关注于疫苗、新药等方面的研究和普及,那这些对于学习生物的学生是一件利好,但是生物科学还是属于基础的自然科学的范畴,在这个范畴里都会有一个特点就是周期长、见效慢的特点,需要大家有坐冷板凳的决心。另外在近十年新设立的两个专业都是属于跨学科的专业,前者属于为了跨而跨没有特别明确的研究方向,也只有在一些顶级学校才可以支撑下来,而后者聚焦于神经方面的研究,本身这一个方向就需要跨学科能力的人来进行,其设立本科专业其实对于时间上来说4年不太够,考生在选择时请尽量与招生办进行详细咨询。
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