北京科學中心功能設計方案

北京市科協(xié)技術協(xié)會

2010年8月

目錄

第一章概述.............................................................................5

生命、生存、生活展區(qū).........................................................5

戶外科學廣場................................................................6

臨時展覽區(qū)..................................................................6

教育培訓區(qū)..................................................................6

虛擬體驗區(qū)..................................................................7

公共服務區(qū)..................................................................7

第二章生命展區(qū)..........................................................................8

主題導言....................................................................8

涉及領域....................................................................8

結構脈絡....................................................................8

展項舉例....................................................................9

SM11基因“休止符”一基因沉默....................................................9

SM12生命旋律的不變主題一“自私”的基因..........................................10

SM13指揮家的微妙“篡改”——自然選擇.............................................11

SM14“出錯”的復印——基因突變....................................................12

SM15“從細胞到嬰兒”一胎兒發(fā)育、生殖科技、初生嬰兒的發(fā)育........................13

SM16我們是基因的傀儡嗎？一克服酗酒基因、肥胖基因等的影響.......................14

SM17不同的眼睛看世界——器官的進化...............................................15

SM21攻防的博弈——超級細菌與超級抗生素...........................................16

SM22迷宮中的“攝影師”一微型照相機、納米機器人.................................17

SM23“黑客”阻擊戰(zhàn)一新型病毒與新疫苗/通用疫苗...................................18

SM24人體內(nèi)的鐘——各種衰老機制...................................................19

SM25你也是“喬丹”——科學選材...................................................20

SM31“我們”藏身何處？——各種能力、感情在大腦中對應的主要功能區(qū)域................21

SM3260億個愛因斯坦——大腦潛能的開發(fā).............................................22

SM33運動員四肢發(fā)達頭腦簡單嗎？一運動學習引起大腦結構的可塑性變化................23

SM34大腦為什么會衰老.............................................................23

SM41六世同堂——對未來平均壽命的預測，老年疾病特征與防治.........................24

SM42換支新樂器一人造器官、干細胞、克隆技術.....................................25

SM43“跑調”的細胞——癌癥、致癌的基因突變和染色體突變、致癌病毒.................27

SM44“靶向治療”一CT與特殊藥物結合的癌癥治療新技術.............................28

SM45“藥物革命”——各種新型藥物的研究和進展.....................................28

SM46疾病的總譜——致病基因測序...................................................29

SM47遙控的手術刀----遠程醫(yī)療.....................................................30

第三章生存展區(qū).........................................................................33

主題導言...................................................................33

涉及領域...................................................................33

結構脈絡...................................................................33

展項舉例...................................................................34

SC01數(shù)據(jù)地球一生存環(huán)境底線....................................................34

SC11給大地潔面——垃圾處理技術................................................36

SC12凈化大地的血液——水處理技術................................................37

SC13深層黑金一深層石油開采探秘................................................39

SC14摩天大廈種莊稼——新型立體農(nóng)場.............................................40

SC15為大地把脈一對地觀測技術..................................................41

SC21還你一片蔚藍一清潔海洋....................................................43

SC22耕種、養(yǎng)殖海洋——從海洋獲取食物...........................................45

SC23回歸海洋的懷抱——海底城市..................................................46

SC24海洋黑金——海洋石油開采技術................................................47

SC25借你一縷光焰一水火相生的可燃冰...........................................48

SC31碳原子的時空之旅一地球碳循環(huán).............................................49

SC32為地球打上遮陽傘——修補臭氧層..............................................50

SC33為了你，我們無所不“能”一各種綠色清潔能源的技術進展......................51

SC34遮蔽藍天的黑手——灰霾......................................................53

SC35土地酸化的元兇——酸雨........................................................54

SC36氣候變化與溫室氣體：挑戰(zhàn)和應對.............................................55

SC41未來狂想曲一黑洞城市及其他................................................56

SC42空間的跳板——建立月球基地..................................................58

SC43壯闊的遠征一登陸火星、建立火星基地.......................................60

SC44紅黃藍三部曲——再造一個地球................................................62

SC45腳踏虛地——建設太空城......................................................63

第四章生活展區(qū).........................................................................65

主題導言...................................................................65

涉及領域...................................................................65

結構脈絡...................................................................65

展項舉例...................................................................66

SH11霓裳羽衣——高科技衣料......................................................66

SH12天衣無縫一第二層皮膚（高科技內(nèi)衣）.......................................67

SH13永葆青春——抗衰老、定制化妝品.............................................68

SH14輕盈矯捷一人體工學（高科技運動服裝）.....................................69

SH21虛擬留學——學生足不出戶就能成為“留學生”.................................71

SH22量身定制——因材施教........................................................72

SH23科學記憶一把知識和語言“輸入”大腦.......................................73

SH24科學2.0——即時更新的科研網(wǎng)絡，每一領域的科學家可以團結一致的進行工作...74

SH31廣廈萬間——新型建筑技術和建筑材料.........................................74

SH32呼吸自然——綠色裝修、空氣凈化..............................................75

SH33身臨其境——裸眼31）電視.....................................................76

SH34體貼入微一智能家居，機器人保姆、網(wǎng)絡冰箱、虛擬購物、智慧醫(yī)療等等.......77

SH35心懷天下——未來的新聞載體和新聞網(wǎng)絡（電子報紙和電子書）....................78

SH36天涯比鄰一前沿通訊、納米管網(wǎng)絡傳輸、量子傳輸..............................79

SH37健康美食——營養(yǎng)、調味劑、添加劑、食品安全自動檢測..........................80

SH41四通八達一立體交通、快速公交指揮系統(tǒng)、智能道路檢測（物聯(lián)網(wǎng)）.............82

SH42“傻瓜汽車”——智能與人性化水平更高的未來汽車..............................83

SH43清潔高效——綠色汽車、新型電池、kers技術（剎車動能轉換系統(tǒng)）...............84

SH44海底兩萬里——水下交通的未來................................................85

第五章戶外科學廣場....................................................................86

設計原則...................................................................86

結構脈絡...................................................................86

展項舉例...................................................................87

HW11科學廣場景觀造景——綠色螺旋................................................87

HW21來自心靈的聲音.............................................................87

HW31“光電林”停車場..........................................................88

HW32光電照明設備...............................................................88

HW33充電路面...................................................................89

HW33發(fā)電地面...................................................................89

HW35休息座椅，垃圾桶...........................................................89

HW41人工濕地及雨洪利用展示景觀....................................................89

HW42環(huán)保雕塑...................................................................90

HW51光影科學中心...............................................................90

HW52地球清洗日.................................................................90

HW53“我在未來“之墻..............................................................91

HW54科學廣場互動“普適游戲”....................................................91

第一章概述

北京科學中心位于北京市北三環(huán)中路1號，宗地面積71000平米。北京科學中心是以前沿科技為內(nèi)容

定位，以探索體驗為主要方式，以青少年為主要對象的公益性科普教育基礎設施。功能設計以“我?在?未

來”為總體設計理念：“我”作為參觀者，通過探索體驗的方式，感受前沿科技的精彩：“我”作為建設者,

通過共建共享的方式，實踐科學傳播的新形態(tài)。

各功能區(qū)規(guī)劃如下：

?生命、生存、生活展區(qū)

北京科學中心主展區(qū)由生命、生存、生活三個分展區(qū)構成，其的主題選取原則為符合前沿科技的發(fā)展

方向，貼近廣大公眾。一級脈絡“生命、生存、生活”，采用一種小主題、大內(nèi)容的方式打破傳統(tǒng)學科分類,

從公眾視角出發(fā)，拓展豐富科技內(nèi)涵。二級脈絡及展品的設計延續(xù)并貫徹生命、生存、生活的設計思想和

理念，并以凸顯前沿科技、富于人文情懷為特色，力求脈絡清晰、內(nèi)容生動。

現(xiàn)將其設計理念介紹如下：

當人類從現(xiàn)代科技的高度認知生命價值的時候，他們理所當然地會理性審視自身的生存環(huán)境，也理所

當然地會理性期待自己的生活品質。前沿科技的不斷發(fā)展變化，改變著人類對生命、生存、生活的科學認

知，也啟發(fā)著人類對自身思想、行為的倫理審視。

?生命樂章——以人體誕生、成長、衰老和死亡的時間脈絡為綱，圍繞基因、克隆、遺傳、疾病、藥物、

衰老、腦科學、神經(jīng)科學等前沿科技話題展開，審視生命倫理和生命尊嚴，直面疾病和死亡。

?生存對話——以陸地、海洋、藍天、太空的空間格局為綱，圍繞環(huán)境、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展、綠色能源、

新農(nóng)業(yè)等前沿科技話題展開，審視人類對自身的定位，與地球平等對話。

?生活追夢——以商廈櫥窗、學校課堂、家庭居所和交通樞紐場景線索為綱，圍繞衣、食、住、行、教

育等未來生活相關的前沿科技話題展開，思考未來綠色生活品質，以及人、自然和社會的和諧發(fā)展。

?戶外科學廣場

北京科學中心戶外科學廣場將緊扣“我在未來”建設理念，圍繞“科學性”“藝術性”“休閑性”展開

方案設計，在保證充足空場綠地的情況下設計開發(fā)?系列互動科普設施、功能實用設施、科技人文景觀、

及特色互動活動。

科學廣場將開放胸懷，讓公眾走進科學，即日常向公眾免費開放，定期舉辦寓教于樂的活動；同時也

將以時尚風貌，讓科學面對公眾，堅持人類與自然共生的環(huán)保理念、科學與藝術共融的創(chuàng)意理念。

?臨時展覽區(qū)

引進國際、國內(nèi)最新科技、科普展覽，為觀眾帶來開放、前沿、時尚、綠色的體驗。

?教育培訓區(qū)

科學中心作為校外教育的場所，教育傳播區(qū)承擔了重要任務。課程設置與分類打破傳統(tǒng)灌輸式的教育

方式，本著動手動腦的主動學習模式進行教學，并針對不同人群設置相應的課程。例如家庭環(huán)境監(jiān)測教室,

內(nèi)容貼近百姓生活：機器人組裝實驗室，泥人動畫教室等，在寓教于樂的過程中啟迪青少年靈感，達到傳

授知識的目的；公務員培訓教室，科技工作者培訓教室等，則本著專'業(yè)的教學內(nèi)容，提升學員的工作能力。

教育培訓區(qū)將聯(lián)合各高校，中小學，科研院所，政府部門以及相關企業(yè)等共同合作，打造成有趣味，

有實效課外教育場所。作為‘三生'主展區(qū)內(nèi)容的延伸與補充。

?虛擬體驗區(qū)

球幕影院于1995年建成，其中球幕影院直徑27米，裝備由武藤光學研究所制作的70毫米15孔膠片

放映機一臺，座位約450個，占地約1000平米?，F(xiàn)計劃將其改建成為虛擬體驗區(qū)，設計思路如下：

?運用最新三維數(shù)字投影技術，構造出天穹般的深邃無垠、具有沉浸感的立體動感場景，讓觀眾置身其

中，從內(nèi)心深處呼喚對神奇大自然的向往、對科學技術的熱愛和對未來美好生活的憧憬。

■利用全新的數(shù)字化網(wǎng)絡技術搭建政府與公眾交流的平臺，建立重大熱點事件互動響應機制，通過科學

對話、共識會議等方式引導公眾快速了解、正確理解科技熱點，為構建和諧社會做出貢獻。

■數(shù)字閱覽室運用最新數(shù)字化網(wǎng)絡及影視多媒體技術將極大地拓展科普教育的領域，同時也是來這里參

觀的人獲得海量信息、休閑和快樂學習的場所。

?公共服務區(qū)

地鐵口——隨著2012年，地鐵8號線延長線的通車，乘坐地鐵將成為市民參觀北京科學中心的首選交

通方式。目前各路地鐵站的建設，都利用站內(nèi)和通道空間宣傳與該站相關的科學、文化、人文相關的內(nèi)容。

科學中心的設計將從地鐵站開始，營造與北京科學中心相關聯(lián)的環(huán)境氛圍，將公眾帶入未來的憧憬，科學

的殿堂。

接待大廳——該廳主要實現(xiàn)訪客集散和票務功能，通過智能票務、藍牙導覽、機器人導覽等手段實現(xiàn)

公眾與科學中心的高科技互動。此外，它還將成為科學與藝術交融的視覺空間，藝術浮雕、科普裝置，特

色休閑設施讓觀眾在感受科學魅力的同時，獲得藝術的享受。

訪客中心一除了提供團體接待、觀眾休息等場地外，兼具新聞發(fā)布、多媒體放映和小型報告廳的功

能。

連廊及餐廳、紀念品店——利用連廊創(chuàng)造多功能公共空間，如：餐廳、紀念品店等。此外，連廊將被

營造成充滿科技感和藝術空間，通過將科學嵌入科學中心的公共設施，讓公眾感受到無處不在的科技，帶

給人們啟示和樂趣，如：踩踏發(fā)電地板、超薄葉片揚聲器、機器人大廚等。

研發(fā)辦公區(qū)——研發(fā)中心具有雙重功能，科學中心本身展品及活動的研發(fā)中心，同時也是北京科普資

源共建共享的研發(fā)中心。

第二章生命展區(qū)

?主題導言

21世紀，生活在生命科學時代的人類是幸運的。

人們塵封起上帝創(chuàng)造了亞當、夏娃，而由他們孕育了人類，這樣一個神秘美好的傳說。從基因、DNA、

干細胞……這樣一些分子生物學中的微小精靈中認識了生命、認識了自己。

人類以及有生命的萬物生生不已，演繹著希望與危機，繁衍與滅亡。

當我們用前沿科技的發(fā)展與成果，重新認識生老病死這個人類亙古之謎時，我們會對生命有如歌般的

理解和詮釋。

—這首歌美妙動人，神奇雄渾。

?涉及領域

基因、遺傳與進化、人體機能與生長、干細胞研究與克隆技術、腦科學和神經(jīng)科學、疑難病癥與現(xiàn)代

醫(yī)療……

?結構脈絡

一級

二級脈絡前沿視點

脈絡

樂章一：萌動的旋律SM11基因“休止符”——基因沉默

生命的DNA這條雙螺旋的“旋律”，SM12生命旋律的不變主題一“自私”的基因

連綴起一個個基因“音符”，便奏響了SM13指揮家的微妙“篡改”一自然選擇

生命萌動的華彩樂章。SM14“出錯”的復印——基因突變

SM15“從細胞到嬰兒”一胎兒發(fā)育、生殖科技、初

生嬰兒的發(fā)育

SM16我們是基因的傀儡嗎？一克服酗酒基因、肥胖

基因等的影響

SM17不同的眼睛看世界一器官的進化

樂章二：鏗鏘的節(jié)奏SM21攻防的博弈——超級細菌與超級抗生素

生從呱呱落地的那?瞬間起，我們的SM22迷宮中的“攝影師”——微型照相機、納米機器

成長進行曲就奏響了鏗鏘的節(jié)奏。誕生人

命與成長、健康與疾病，都踏著同樣的心SM23“黑客”阻擊戰(zhàn)一新型病毒與新疫苗/通用疫苗

跳鼓點不斷延續(xù)，與生命始終相伴相SM24人體內(nèi)的鐘——端粒和端粒酶

樂隨。SM25你也是“喬丹”一科學選材

樂章三：神秘的交響SM31“我們”藏身何處？一各種能力、感情在大腦

章智慧藏身何處？它是無數(shù)神經(jīng)元中對應的主要功能區(qū)域

共同演奏的神秘交響詩。一千億個神經(jīng)SM3260億個愛因斯坦—大腦潛能的開發(fā)

元群策群力、精密合作，不但操縱著我SM33人腦中的電腦一芯片植入、人腦與計算機的連

們的喜怒哀樂，還能讓我們的思想抵達接

無限深邃的宇宙空間。SM34運動員四肢發(fā)達頭腦簡單嗎？一運動學習引起

大腦結構的可塑性變化

SM35大腦為什么會衰老

樂章四：輝煌的詠嘆SM41六世同堂一對未來平均壽命的預測，老年疾病

生命的終曲，是由尊嚴、智慧與安特征與防治

寧交織成的最為輝煌的詠嘆調。衰老與SM42換支新樂器一人造器官、干細胞、克隆技術

疾病可以終結一個人的生命，但人類的SM43“跑調”的細胞—癌癥、致癌的基因突變和染

基因正是在這生老病死的回環(huán)旋律中色體突變、致癌病毒

不斷傳承，與萬物一起生生不息。SM44靶向治療——CT與特殊藥物結合的癌癥治療新技

術

SM45藥物革命一各種新型藥物的研究和進展

SM46疾病的總譜—致病基因測序

SM47遙控的手術刀—遠程醫(yī)療

?展項舉例

SM11基因“休止符”一基因沉默

?選題關注：

A前沿關注:

1）使基因沉默的技術；

2）對各個基因不同功能的研究；

3）對未來基因療法的支持；

B話題關注：

1）“基因”這個名詞的膾炙人口與“基因”內(nèi)涵的神秘形成了鮮明強烈的對比；

2）基因相關的遺傳疾病是為人父母極其關心的話題；

C倫理關注：

1）我們有權修改人類基因么，哪怕只是白己的基因？

2）人為修改某一物種的基因，會對整個生態(tài)系統(tǒng)、對全體生命有什么樣的影響？

,知識簡述：

當基因攜帶的遺傳信息不能通過轉錄而體現(xiàn)出來，我們就說這個基因“沉默”了。沉默某些基因，或

者讓某些基因從原本的沉默改為不沉默，就可以讓我們的身體從基因的層面上發(fā)生改變。它可以用來研究

基因的運行機理，判斷各個基因的不同作用，特別是找出那些在疾病和健康的搏斗中發(fā)揮重要作用的基因。

只有在充分透徹的了解了基因的作用和影響之后，才能真正有效的實施基因療法，讓遺傳疾病消失在生命

剛剛開始萌動的時刻。

2006年的諾貝爾生物/醫(yī)學獎頒給了“RNA干擾現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)”，這就是一種讓基因沉默的技術。RNA干

擾，也稱為轉錄后基因沉默，當細胞中導入與內(nèi)源性MRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA時，該mRNA發(fā)生降解而

導致基因表達沉默。

,設計提示：

繼人類基因組計劃完成后，RNA又成為分子生物學研究的一個新的熱點和焦點，在短短幾年內(nèi)已取得

突破性的進展，從2002年起miRNA、SiRNA和RNAi分子連續(xù)兒年一直被Nature、Science評為生物醫(yī)學中

最閃耀的明星分子。由于使用RNA干擾技術可以特異性剔除或關閉特定基因的表達，所以該技術已被廣泛

用于探索基因功能和傳染性疾病及惡性腫瘤的基因治療領域。本區(qū)展示應通過形象的展示方式，使觀眾了

解基因沉默、RNA干擾等技術及其在疾病治療上的積極意義。

SM12生命旋律的不變主題——“自私”的基因

?選題關注：

A前沿關注:

1）某些致病基因之所以能夠存在下來的機制：

2）某些致病基因在疾病之余為人類帶來的意外“好處”；

3）自私的基因；

B話題關注：

1）青少年近視問題和“近視基因”；

2）我們對美麗面容的標準和喜好、對食物口味的愛好原來都能從基因中得到解釋；

C倫理關注：

1）“存在即合理”這句話說得沒錯，但合的是哪一方的理則值得深思；

2）基因是自私的，人類的自私也的確與基因有關，但這并不能讓自私變得理直氣壯。

,知識簡述：

為什么要想辦法讓某些基因“沉默”呢？許多公眾往往不能理解這一點。多數(shù)人對進化有所誤解，認

為凡是進化選擇的都是合理的、對我們有益的。實際上，基因是“自私”的，進化的選擇之手總是對基因

有利，但對基因有利的選擇未必總是有利了人類個體。否則，就不會有那么多導致疾病的基因存留下來了。

社會生物學家認為，生物的進化過程就是基因的選擇和繁殖的過程。?個種的個體只不過是

繁殖基因的機器。能夠生存和產(chǎn)生后代的個體才能給種的基因庫貢獻適合的基因。然而，在有些物

種中，某些個體具有為種群生存而犧牲自己繁殖機會的行為，最典型的如蜜蜂群中的工蜂和蟻群中

的工蟻，它們的一生都是為種群的生存而工作的，但它們自己不能生殖?；虻摹白运健闭俏覀?/p>

需要透徹研究它的原因所在，因為我們需要審視它對我們的影響，盡可能地克服那些不好的因素。

,設計提示：

通過形象地展示，使觀眾客觀辯證地認識進化和基因的自私性。

SM13指揮家的微妙“篡改”一自然選擇

?選題關注：

A前沿關注：

1）許多動物的基因數(shù)目、甚至許多基因在基因組上的相對位置都在進化過程中得到了完好的保持;

2）自然選擇更多地是讓基因的“開關”發(fā)生突變，而不是基因本身的突變；

3）基因“開關”狀態(tài)的不同才是物種如此豐富多彩的原因。

4）基因表達的產(chǎn)物，如闌尾的存在;

B話題關注：

1）基因是人類的生命密碼，在人的23對染色體上，有大約3萬個基因。人類的基因并不比其他動物復雜,

老鼠的基因數(shù)90%與人類相同，大猩猩的基因數(shù)95%與人類相同；

2）人類基因組的龐大圖譜中究竟有多少基因在構建人體時發(fā)揮了作用，多少是“廢物基因”？

C倫理關注：

1）人類的基因并不比其他動物復雜，這更進?步說明了我們與其他物種是平等的，不應妄自尊大；

2）我們是否應該模仿自然選擇的方式，介入自然選擇的過程？

■知識簡述；

說到基因的“自私”，就必須提一下基因是怎樣讓自己盡可能地流傳下來的。自然選擇是怎樣讓物種適

合生存的呢？這只看不見的手并不會每次進化都制造出一些新的基因，那樣工作量太大了。它更多的是讓

基因的“開關”發(fā)生突變，而不是基因本身的突變。公眾將會意外地發(fā)現(xiàn)：①人類的基因并不比其他動物

復雜；②許多基因并沒有在構建動物的機體時發(fā)揮作用。

社會生物學家認為，物種群體的各種組織形式（如有的松散，有的等級嚴明），與組織形式相

適應的群內(nèi)個體之間的各種聯(lián)系（如支配與服從，親與子的各種關系，各種類型的配偶制），以及

所使用的交往手段的特異性質都是在一定的生存條件卜.進化而來的，或者說是自然選擇的產(chǎn)物。

?設計提示：

通過展示自然選擇的開關調控及不同物種的基因差異，使觀眾認識到物種的平等，不應妄自尊大。

故事舉例：草原狼；野馬母馬懷孕時I其他母馬會?同照顧它。

SM14“出錯”的復印一基因突變

?選題關注：

A前沿關注：

1）導致基因突變的內(nèi)在原因研究；

B話題關注：

1）基因突變的可能性有多大？

2）現(xiàn)代社會的充滿著輻射和污染的環(huán)境會讓我們發(fā)生基因突變嗎？發(fā)生之后會是什么樣子？

C倫理關注：

1）應該怎樣對待出現(xiàn)基因突變的個體？

?知識簡述：

基因突變是物種進化的另?個內(nèi)在推力。當基因在復制自己的時候有可能出錯，這就是基因突變。基

因突變的結果往往是細胞不能正常工作或者死亡，甚至會在高等動物身上誘發(fā)癌癥。但是，如果沒有基因

突變，生命將永遠是最簡陋的微小生物，也就沒有了現(xiàn)在的我們。

?設計提示：

藝術展品：可考慮雕塑、壁畫，衣現(xiàn)DNA復制出錯的?瞬間。通過展示，使觀眾正確認識突變的正面

和負面意義。

互動游戲：基因拼圖，拼基因，拼出之后告知這個基因可能存在的基因病或者性狀的改變。

實物展品：可用模式生物代替人演示基因突變的表現(xiàn)。

SM15”從細胞到嬰兒”一胎兒發(fā)育、生殖科技、初生嬰兒的發(fā)育

?選題關注：

A前沿關注：

1）試管嬰兒；

2）卵母細胞培養(yǎng)；

3）胚胎修復；

4）重要出生缺陷疾病相關基因定位及致病機制研究；

B話題關注：

1）如何養(yǎng)育健康的寶寶；

2）試管嬰兒發(fā)育與自然受孕嬰兒是否不同？

3）什么樣的胎教對寶寶更有利？

C倫理關注：

1）試管嬰兒遭歧視。

?知識簡述：

有的育齡夫婦雖然很想要孩子，但是由于身體原因一直不能如愿。隨著生物科學和醫(yī)學的發(fā)

展，對于這樣的夫婦來說，終于有補救措施了一一他們可以寄希望于種種先進的生殖科技，如試

管嬰兒。試管嬰兒就是采用人工方法讓卵細胞和精子在體外受精，并進行早期胚胎發(fā)育，然后移植到母體

子宮內(nèi)發(fā)育而誕生的嬰兒。

出生缺陷是指孩子出生前，在媽媽肚子里就已經(jīng)發(fā)生的形態(tài)結構、生理功能異?；虼x缺陷所致的異

常。形態(tài)結構異常表現(xiàn)為先天畸形，如無腦兒、脊柱裂、兔唇、四肢異常等，生理功能和代謝缺陷常導致

先天性智力低卜（俗稱"呆”、"傻”），聾、啞等異常。出生缺陷干預，就是通過在孕前、懷孕后采取

一系列的措施，阻止、減少出生缺陷的發(fā)生；或在孕期及時發(fā)現(xiàn)有嚴重出生缺陷的胎兒，阻止其

出生；或在出生后及時發(fā)現(xiàn)胎兒患有的出生缺陷，采取針對性治療措施，防止患兒發(fā)病或減輕癥

狀。

?設計提示：

科學數(shù)據(jù)的可視化：演示生命萌動的旋律一“從細胞到嬰兒”。

SM16我們是基因的傀儡嗎？——克服酗酒基因、肥胖基因等的影響

?選題關注：

A前沿關注：

1）“酗酒基因”和“肥胖基因”等特殊基因的發(fā)現(xiàn)；

2）來自母系的基因和來自父系的基因對后代的不同影響；

3）利用基因療法治療遺傳病，使具有遺傳病基因的父母能夠擁有健康的寶寶；

4）暴力基因。

B話題關注：

1）我們在多大程度上由基因決定？

2）父母對孩子的影響有多大？

3）肥胖基因受后天影響有多大？

4）自殺是否有基因？

C倫理關注：

1）誰有權決定基因的修改？

2）具有“酗酒基因”的人酗酒，比不具有這種基因的人值得原諒嗎？

?知識簡述：

我們的一切本能都鐫刻于DNA之中，那么我們還是“我們”嗎？我們是由基因掌控的傀儡嗎？能通過

自己的意志戰(zhàn)勝那些來自于基因的惡習嗎？答案是能夠。

即便我們的身體內(nèi)有所謂的“肥胖基因”或者“酗酒基因”，那也并不意味著所謂的“命中注定”，只

是在相同的飲食習慣下更容易肥胖?，或者能夠更快的分解體內(nèi)的酒精，因此更容易不知不覺喝得太多罷了。

這是完全可以由個人意志控制的。

基因是“自私”的，有的時候它只顧自己本身的延續(xù)，而并不考慮人類的好處。這可能就是近視、肥

胖等基因流傳下來的原因一并非存在的就是對我們最好的。因此，雖然基因“決定”了我們，但我們應

該對基因的“指揮”心存警惕，讓自己的決定建立在科學的思考、而不是基因的木能匕

,設計提示：

故事舉例：暴力基因，馬加爵。

SM17不同的眼睛看世界一㈱官的進化

?選題關注：

A前沿關注：

1）“眼睛”這個器官在進化中的出現(xiàn)時間和過程；

2）靈長類動物特有的紅綠藍三色視覺的出現(xiàn)過程；

3）人類的視覺在現(xiàn)代社會中還在不斷地進化。

B話題關注：

1）我們到底和我們的近親有多不一樣？

2）我們眼睛進化停止了嗎？我們的進化已經(jīng)停止了嗎？

3）胎兒有視覺嗎？

4）嬰兒視覺何時開始發(fā)育？

C倫理關注：

1）如果真的發(fā)生了時間旅行，旅行者會發(fā)現(xiàn)他與周圍的人除了文化差異之外，還有一點點的生理差異：

2）我們有機會把握人類的進化方向嗎？

?知識簡述：

眼睛這個器官最初無疑是來自基因突變的，隨后在自然選擇中被保留卜.來，并發(fā)展出了多種多樣的形

式。最新的關于眼睛的研究表明，它大約是在5.5億年前產(chǎn)生的。這是因為所有脊椎動物中眼睛的基本結

構都很相似，連早在5億年前就在進化1:分道揚鍍的七鰥鰻也是如此。

實際上，眼睛的所有進化都可以在10萬代以內(nèi)完成。不同動物的眼睛結構是不，樣的，感光細胞也

不同，這導致了它們視覺的區(qū)別。比如：靈長類動物具有三色視覺（紅、綠、藍）、非靈長類哺乳動物具有

二色視覺、夜間活動的哺乳動物只有單色視覺。某些鳥類、魚類和爬行類動物還有四色視覺（能看到紫外

光。

人類的眼睛由于變異、遺傳，會產(chǎn)生白內(nèi)障、青光眼等眼疾；同時，在高科技時代中仍在繼續(xù)進化。

比如，辨別快速移動的物體的能力和同時面對海量信息的能力都得到了提高。

?設計提示：

互動展品：“不同的眼睛看世界”一通過技術手段模擬不同動物的視覺影；古今老花眼對比；不同

人種眼睛的比較。

?SM21攻防的博弈——超級細菌與超級抗生素

?選題關注：

A前沿關注：

1）抗菌藥物耐藥機制；

2）抗耐藥菌抗生素研發(fā)；

3）新型抗菌療法；

4）人體免疫機制：

5）DNA疫苗;

B話題關注：

1）濫用抗生素：不能完全對癥卜藥和用法用量不當

2）細俏病與病毒病的區(qū)別是什么？如何對癥治療？

3）人類能找到對付超級細菌的抗生素嗎？

C倫理關注：

1）在人類和細菌的角力中，誰將是最后的勝出者？

2）人類和細菌的斗爭會終結嗎？

?知識簡述：

1940年，第一個抗生素——青霉素的發(fā)現(xiàn)，使人類第一次成功克服細菌感染、抑制病菌傳播?？股?/p>

素的發(fā)現(xiàn)無疑為人類戰(zhàn)勝細菌提供了強有力的武器。甚至曾有人說，感染類疾病已被征服，但這也許只是

人類所說的愚藕的話語之一。近幾年來細菌耐藥現(xiàn)象已成為各國醫(yī)療界所面臨的嚴重問題。超級細菌的誕

生就是長期使用抗生素所造成的惡果。人類該用什么樣的武器來對付這些刀槍不入的超級細菌？超級抗生

素又在哪里？在人類和細菌的角力中，誰將是最后的勝出者？

1）超級細菌：其實就是我們常說的耐藥性細菌。比如臭名昭著的MRSA,大多數(shù)的抗生素都奈何它不

得。目前不僅各種細菌對現(xiàn)有抗生素如青霉素、頭抱菌素、四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類等產(chǎn)生了耐藥性，而且就

連藥物學家稱為是對付耐藥菌的“最后一道防線”的萬古霉素在上市后短短幾年也已在醫(yī)院里分離到“萬

古霉素低敏感性金葡菌”。

2）抗生素殺菌作用機制：①抑制細菌細胞壁的合成；②與細胞膜相互作用而影響膜的滲透性：③干擾

蛋白質的合成；④抑制核酸的轉錄和復制。

3）細菌耐藥性機制：①使抗生素分解或失去活性；②使抗菌藥物作用的靶點發(fā)生改變；③細

胞特性的改變；④細菌產(chǎn)生藥泵將進入細胞的抗生素泵出細胞：⑤改變代謝途徑。

4）人類的免疫功能主要有三道防線：①皮膚和黏膜；②吞噬細胞，補體等非特異性免疫系統(tǒng)；

③特異性免疫系統(tǒng)，包括具有細胞毒性的T細胞和分泌抗體的B細胞。它們能抵抗抗原的侵入，及時清

除人體內(nèi)衰老、死亡、損傷的細胞，時識別和清除人體內(nèi)產(chǎn)生的異常細胞（如腫瘤細胞）。

5）DNA疫苗：DNA疫苗是將編碼特異性抗原多肽或蛋白的基因構建在含有調控元件的表達性DNA質

粒中，可直接導入機體并在機體內(nèi)表達目的抗原多肽或蛋白，誘導機體產(chǎn)生針對目的蛋白的免疫應答以達到

預防和治療的目的。DNA疫苗本質上是細菌質粒。DNA疫苗既可以誘導細胞免疫又可以誘導體液免疫應答，

因而在預防和治療細菌、病毒、寄生蟲等感染性疾病和癌癥等方面具有廣闊的應用前景。

?設計提示：

通過形象展示，使觀眾了解抗生素的抗菌機理，并引導觀眾要正確使用抗生素，減少抗生素的濫用。

實物展品可展示高倍放大的細菌和病毒。

SM22迷宮中的“攝影師”一^微型照相機、納米機器人

?選題關注：

A前沿關注：

1）智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)；

2）微創(chuàng)手術；

3）納米機器人研發(fā)

B話題關注：

1）機器人聰明還是人聰明？

2）納米機器人能否作用于基因？

C倫理關注：

3）納米機器人可以代替人嗎？

?知識簡述：

1）智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)：即膠囊內(nèi)鏡，一粒藥丸大小的“膠囊”借助成像裝置和光源實時拍攝人

體內(nèi)腔照片，如最新一代食道“膠囊內(nèi)鏡”每秒鐘能拍攝近20張圖片，這些照片通過檢測者體外攜帶的信

號接收器被傳輸?shù)浇K端信息平臺，供醫(yī)生下載圖片進行診斷。檢測者只需將它吞下，伴隨腸胃的蠕動，“膠

囊內(nèi)鏡”將會對人體消化道進行全程檢杳。

2）“納米機器人”是可對納米空間進行操作的“功能分子器件”，其研制屬于分子仿生學的范疇。根據(jù)

設想，納米機器人可注入人體血管內(nèi)，進行健康檢查和疾病治療。還可以用來進行人體器官的修復工作、

作整容手術、從基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安裝在基因中，使機體正常運行。

?設計提示：

實物展品：微型照相一探索人體最黑暗區(qū)

實物展品：納米機器人

SM23“黑客”阻擊戰(zhàn)——新型病毒與新疫苗/通用疫苗

?選題關注：

A前沿關注：

1）流行性病毒研究（甲型流感病毒、非典病毒、手足口病等）；

2）致癌病毒---人乳頭瘤病毒（HPV）與頑固的病毒一艾滋病毒（HIV）；

3）病原體傳播、變異規(guī)律和致病機制；

B話題關注：

1）病毒可以預防嗎？

2）為什么會有這么多病毒？它們一直在變異嗎？

C倫理關注：

1）病毒會導致人類毀滅？

?知識簡述：

1）流行性病毒：禽流感由流感病毒甲型H5N1亞型致病；甲型流感由甲型H1N1亞型流感病毒引起；SARS

（嚴重急性呼吸綜合征），傳染性非典型肺炎，由冠狀病毒引發(fā)疾病。

2）艾滋病毒：HIV的生活周期包括吸附、脫衣殼、逆轉錄、環(huán)化、整合、轉錄、翻譯、核心顆粒裝配

及最后裝配和出芽等步驟?？共《局委熆梢灾苯俞槍Σ《緩椭频拿總€步驟，從而打斷病毒的復制和播散。

?設計提示：

模型展品：幾種放大的新病毒（可與納米機器人同比例放大，以進行尺寸的比較）

SM24人體內(nèi)的鐘—各種衰老機制

?選題關注：

A前沿關注：

1）端粒學說；

2）自由基學說；

3）DNA損傷修復學說；

4）線粒體損傷學說：

5）生物壽命調控技術；

B話題關注：

1）人類的衰老之謎到底是什么？

C倫理關注：

1）人類的壽命真的可以無限制延長甚至長生不老嗎？

?知識簡述：

衰老是一個復雜而微妙的生命過程，科學家們通過長期的研究已提出了各種學說，如端粒學說、自由

基學說、DNA損傷修復學說、線粒體DNA損傷學說等。通過科學地認識衰老過程，并在日常生活中加以注

意，延緩衰老必將成為可能。

1）生物鐘假說——端粒和端粒酶，端粒是細胞內(nèi)染色體末端的‘保護帽’，它能夠保護染色體。伴隨

著人的成長，端粒會逐漸受到‘磨損’。而端粒酶在端粒受損時能夠恢復其長度。

2）DNA損傷修復學說：人類細胞中的DNA在內(nèi)外環(huán)境損傷因素作用下，DNA受損傷而致DNA鏈斷裂，

以?條鏈斷裂為最多見。DNA鏈斷裂則遺傳信息不能準確無誤地傳至下代，但細胞具有?整套修復DNA鏈

斷裂的酶系，因此遺傳信息才能從親代傳至子代。DNA損傷修復學說認為，生物衰老時，修復損傷DNA的

能力下降，致使損傷積累，引起基因及其表達異常，最終引起生物衰老。

3）自由基學說：自由基是正常代謝的中間產(chǎn)物，其反應能力很強，可使細胞中的多種物質發(fā)

生氧化，損害生物膜。還能夠使蛋白質、核酸等大分子交聯(lián)，影響其正常功能。衰老的自由基學說

認為衰老過程中的退行性變化是由于細胞正常代謝過程中產(chǎn)生的自由基的有害作用造成的。生物

體的衰老過程是機體的組織細胞不斷產(chǎn)生的自由基積累結果，自由基可以引起DNA損傷從而導致

突變，誘發(fā)腫瘤形成。

4）細胞內(nèi)各種亞細胞器在細胞的生命活動中分別擔任著各自不同的生命功能。線粒體是細胞的“能

量車間”，由于能量獲取過程中不可避免的有些中間物質的“泄露”，造成線粒體上各種生化成分的損傷。

線粒體是氧自由基“生產(chǎn)”中心，因此是第一受害者。線粒體擁有自己的一套遺傳因子，而線粒體

遺傳因子的氧自由基損傷則無疑會引起線粒體中系列受遺傳控制的愈演愈烈的災難性的后果。線粒體中

DNA的損傷為細胞衰老的關鍵。

?設計提示：

通過形象生動的實物或多媒體展示，使觀眾了解目前主流的衰老假說，同時激發(fā)觀眾探究人類衰老之

謎的興趣。

SM25你也是“喬丹”一科學選材

?選題關注：

A前沿關注：

1）基因對人體運動能力和協(xié)調能力有怎樣的影響；

2）個人基因測序；

3）預判成長方向和身體素質。

B話題關注：

1）我們的成長方向是注定的嗎？

2）先天的局限是只能“認命”，還是可以“改命”？

C倫理關注：

1）要把科學的預判和披著“科學”外衣的“科學算命”區(qū)分開來;

2）如何保證“基因隱私”？

3）學校和單位將來有權查看個人的“基因判定書”么？

知識簡述:

我們究竟在多大程度上是由基因決定的？想必每個人都有過這樣的疑問。

了解自己的基因和身體條件，就能在“硬件”層面上明白自己可能的強項和不足之處，盡早地確定最

好的發(fā)展方向，避免在個人發(fā)展上多走彎路。

同時，也可能預判自己罹患某些疾病的可能性，從而提前采取更有利的生活方式。

?設計提示：

實物展品：選材的科學儀器；人種之間性狀差異：中國人與美國人味蕾差異，法國人眼睛辨色能力強,

德國人辨識音樂能力強、數(shù)學能力強等；手指氏度的差異顯示運動天賦的差異。

SM31“我們”藏身何處？一各種能力、感情在大腦中對應的主要功能區(qū)域

?選題關注：

A前沿關注：

1）腦功能的細胞和分子機理；

2）人類視覺、聽覺和前庭系統(tǒng)的動態(tài)輸入的理解；

3）腦功能基因組學；

4）腦功能的動態(tài)平衡調控；

5）神經(jīng)影像技術及腦的聯(lián)絡圖；

6）意念駕車（基于腦電信號的智能腦一計算機交互技術）；

B話題關注：

1）大腦如何制定決策？

2）大腦如何產(chǎn)生意識？

3）七情六欲由大腦中的哪些部位決定？

C倫理關注：

1）腦給我們帶來什么：“喜怒憂思悲恐驚”的七情，色欲、形貌欲等六欲？

2）人類的道德意識是本能還是文化使然？

?知識簡述：

不是用手而是用意念控制車速，并讓車左右轉彎繞過障礙，這個以前只在科幻電影中出現(xiàn)的場面已經(jīng)

被科學家們變?yōu)楝F(xiàn)實。不同的運動想象在不同腦區(qū)產(chǎn)生不同模式的腦電信號，通過分析腦電信號，可以對

人的運動想象類別進行判斷。利用精密傳感器，把思考產(chǎn)生的腦電信號轉化到計算機上，計算機通過精密

的分析?，識別這些信號，把人的意愿轉化為指令，把指令信號發(fā)給相關設備，起到控制作用。

?設計提示：

實物展品：利用面部識別技術，捕捉觀眾喜怒哀樂的表情，并指出相應情緒對應的大腦活躍區(qū)域；利

用不同的光波在大腦的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的信號，掃描顯示大腦對不同光的不同反應。

藝術展品：“生命的主宰一一大腦皮質”（人和幾種動物的大腦皮質面積比較）。人類的大腦皮質最發(fā)

達，不僅面積達，而且更厚、高度分化，因此，有較高的推理能力、注意力和鑒賞力，以及復雜的心理活

動。用藝術化的形式展現(xiàn)人、黑猩猩、猴子、老鼠的大腦皮質面積（如果把大腦皮質拉平攤開，大腦皮質

面積：人差不多4張報紙大、黑猩猩1張報紙大、猴子只有1張明信片大、老鼠則小到1張郵票那么大）

互動多媒體：觀看實時腦電圖對特定腦部活動的模擬測試

游戲：意識劍，兩人對弈，越放松，劍就會指向對方，與中國傳統(tǒng)對弈的緊張狀態(tài)完全不同。

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