北京科学中心功能设计方案

北京科学中心功能设计方案

北京市科协技术协会

2010年8月

目录

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

生命、生存、生活展区.........................................................5

户外科学广场................................................................6

临时展览区..................................................................6

教育培训区..................................................................6

虚拟体验区..................................................................7

公共服务区..................................................................7

第二章生命展区..........................................................................8

主题导言....................................................................8

涉及领域....................................................................8

结构脉络....................................................................8

展项举例....................................................................9

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

SM12生命旋律的不变主题一“自私”的基因..........................................10

SM13指挥家的微妙“篡改”——自然选择.............................................11

SM14“出错”的复印——基因突变....................................................12

SM15“从细胞到婴儿”一胎儿发育、生殖科技、初生婴儿的发育........................13

SM16我们是基因的傀儡吗？一克服酗酒基因、肥胖基因等的影响.......................14

SM17不同的眼睛看世界——器官的进化...............................................15

SM21攻防的博弈——超级细菌与超级抗生素...........................................16

SM22迷宫中的“摄影师”一微型照相机、纳米机器人.................................17

SM23“黑客”阻击战一新型病毒与新疫苗/通用疫苗...................................18

SM24人体内的钟——各种衰老机制...................................................19

SM25你也是“乔丹”——科学选材...................................................20

SM31“我们”藏身何处？——各种能力、感情在大脑中对应的主要功能区域................21

SM3260亿个爱因斯坦——大脑潜能的开发.............................................22

SM33运动员四肢发达头脑简单吗？一运动学习引起大脑结构的可塑性变化................23

SM34大脑为什么会衰老.............................................................23

SM41六世同堂——对未来平均寿命的预测，老年疾病特征与防治.........................24

SM42换支新乐器一人造器官、干细胞、克隆技术.....................................25

SM43“跑调”的细胞——癌症、致癌的基因突变和染色体突变、致癌病毒.................27

SM44“靶向治疗”一CT与特殊药物结合的癌症治疗新技术.............................28

SM45“药物革命”——各种新型药物的研究和进展.....................................28

SM46疾病的总谱——致病基因测序...................................................29

SM47遥控的手术刀----远程医疗.....................................................30

第三章生存展区.........................................................................33

主题导言...................................................................33

涉及领域...................................................................33

结构脉络...................................................................33

展项举例...................................................................34

SC01数据地球一生存环境底线....................................................34

SC11给大地洁面——垃圾处理技术................................................36

SC12净化大地的血液——水处理技术................................................37

SC13深层黑金一深层石油开采探秘................................................39

SC14摩天大厦种庄稼——新型立体农场.............................................40

SC15为大地把脉一对地观测技术..................................................41

SC21还你一片蔚蓝一清洁海洋....................................................43

SC22耕种、养殖海洋——从海洋获取食物...........................................45

SC23回归海洋的怀抱——海底城市..................................................46

SC24海洋黑金——海洋石油开采技术................................................47

SC25借你一缕光焰一水火相生的可燃冰...........................................48

SC31碳原子的时空之旅一地球碳循环.............................................49

SC32为地球打上遮阳伞——修补臭氧层..............................................50

SC33为了你，我们无所不“能”一各种绿色清洁能源的技术进展......................51

SC34遮蔽蓝天的黑手——灰霾......................................................53

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

SC36气候变化与温室气体：挑战和应对.............................................55

SC41未来狂想曲一黑洞城市及其他................................................56

SC42空间的跳板——建立月球基地..................................................58

SC43壮阔的远征一登陆火星、建立火星基地.......................................60

SC44红黄蓝三部曲——再造一个地球................................................62

SC45脚踏虚地——建设太空城......................................................63

第四章生活展区.........................................................................65

主题导言...................................................................65

涉及领域...................................................................65

结构脉络...................................................................65

展项举例...................................................................66

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

SH12天衣无缝一第二层皮肤（高科技内衣）.......................................67

SH13永葆青春——抗衰老、定制化妆品.............................................68

SH14轻盈矫捷一人体工学（高科技运动服装）.....................................69

SH21虚拟留学——学生足不出户就能成为“留学生”.................................71

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

SH23科学记忆一把知识和语言“输入”大脑.......................................73

SH24科学2.0——即时更新的科研网络，每一领域的科学家可以团结一致的进行工作...74

SH31广厦万间——新型建筑技术和建筑材料.........................................74

SH32呼吸自然——绿色装修、空气净化..............................................75

SH33身临其境——裸眼31）电视.....................................................76

SH34体贴入微一智能家居，机器人保姆、网络冰箱、虚拟购物、智慧医疗等等.......77

SH35心怀天下——未来的新闻载体和新闻网络（电子报纸和电子书）....................78

SH36天涯比邻一前沿通讯、纳米管网络传输、量子传输..............................79

SH37健康美食——营养、调味剂、添加剂、食品安全自动检测..........................80

SH41四通八达一立体交通、快速公交指挥系统、智能道路检测（物联网）.............82

SH42“傻瓜汽车”——智能与人性化水平更高的未来汽车..............................83

SH43清洁高效——绿色汽车、新型电池、kers技术（刹车动能转换系统）...............84

SH44海底两万里——水下交通的未来................................................85

第五章户外科学广场....................................................................86

设计原则...................................................................86

结构脉络...................................................................86

展项举例...................................................................87

HW11科学广场景观造景——绿色螺旋................................................87

HW21来自心灵的声音.............................................................87

HW31“光电林”停车场..........................................................88

HW32光电照明设备...............................................................88

HW33充电路面...................................................................89

HW33发电地面...................................................................89

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

HW41人工湿地及雨洪利用展示景观....................................................89

HW42环保雕塑...................................................................90

HW51光影科学中心...............................................................90

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

HW53“我在未来“之墙..............................................................91

HW54科学广场互动“普适游戏”....................................................91

第一章概述

北京科学中心位于北京市北三环中路1号，宗地面积71000平米。北京科学中心是以前沿科技为内容

定位，以探索体验为主要方式，以青少年为主要对象的公益性科普教育基础设施。功能设计以“我•在•未

来”为总体设计理念：“我”作为参观者，通过探索体验的方式，感受前沿科技的精彩：“我”作为建设者,

通过共建共享的方式，实践科学传播的新形态。

各功能区规划如下：

•生命、生存、生活展区

北京科学中心主展区由生命、生存、生活三个分展区构成，其的主题选取原则为符合前沿科技的发展

方向，贴近广大公众。一级脉络“生命、生存、生活”，采用一种小主题、大内容的方式打破传统学科分类,

从公众视角出发，拓展丰富科技内涵。二级脉络及展品的设计延续并贯彻生命、生存、生活的设计思想和

理念，并以凸显前沿科技、富于人文情怀为特色，力求脉络清晰、内容生动。

现将其设计理念介绍如下：

当人类从现代科技的高度认知生命价值的时候，他们理所当然地会理性审视自身的生存环境，也理所

当然地会理性期待自己的生活品质。前沿科技的不断发展变化，改变着人类对生命、生存、生活的科学认

知，也启发着人类对自身思想、行为的伦理审视。

•生命乐章——以人体诞生、成长、衰老和死亡的时间脉络为纲，围绕基因、克隆、遗传、疾病、药物、

衰老、脑科学、神经科学等前沿科技话题展开，审视生命伦理和生命尊严，直面疾病和死亡。

•生存对话——以陆地、海洋、蓝天、太空的空间格局为纲，围绕环境、生态、可持续发展、绿色能源、

新农业等前沿科技话题展开，审视人类对自身的定位，与地球平等对话。

•生活追梦——以商厦橱窗、学校课堂、家庭居所和交通枢纽场景线索为纲，围绕衣、食、住、行、教

育等未来生活相关的前沿科技话题展开，思考未来绿色生活品质，以及人、自然和社会的和谐发展。

•户外科学广场

北京科学中心户外科学广场将紧扣“我在未来”建设理念，围绕“科学性”“艺术性”“休闲性”展开

方案设计，在保证充足空场绿地的情况下设计开发•系列互动科普设施、功能实用设施、科技人文景观、

及特色互动活动。

科学广场将开放胸怀，让公众走进科学，即日常向公众免费开放，定期举办寓教于乐的活动；同时也

将以时尚风貌，让科学面对公众，坚持人类与自然共生的环保理念、科学与艺术共融的创意理念。

•临时展览区

引进国际、国内最新科技、科普展览，为观众带来开放、前沿、时尚、绿色的体验。

•教育培训区

科学中心作为校外教育的场所，教育传播区承担了重要任务。课程设置与分类打破传统灌输式的教育

方式，本着动手动脑的主动学习模式进行教学，并针对不同人群设置相应的课程。例如家庭环境监测教室,

内容贴近百姓生活：机器人组装实验室，泥人动画教室等，在寓教于乐的过程中启迪青少年灵感，达到传

授知识的目的；公务员培训教室，科技工作者培训教室等，则本着专'业的教学内容，提升学员的工作能力。

教育培训区将联合各高校，中小学，科研院所，政府部门以及相关企业等共同合作，打造成有趣味，

有实效课外教育场所。作为‘三生'主展区内容的延伸与补充。

•虚拟体验区

球幕影院于1995年建成，其中球幕影院直径27米，装备由武藤光学研究所制作的70毫米15孔胶片

放映机一台，座位约450个，占地约1000平米。现计划将其改建成为虚拟体验区，设计思路如下：

•运用最新三维数字投影技术，构造出天穹般的深邃无垠、具有沉浸感的立体动感场景，让观众置身其

中，从内心深处呼唤对神奇大自然的向往、对科学技术的热爱和对未来美好生活的憧憬。

■利用全新的数字化网络技术搭建政府与公众交流的平台，建立重大热点事件互动响应机制，通过科学

对话、共识会议等方式引导公众快速了解、正确理解科技热点，为构建和谐社会做出贡献。

■数字阅览室运用最新数字化网络及影视多媒体技术将极大地拓展科普教育的领域，同时也是来这里参

观的人获得海量信息、休闲和快乐学习的场所。

•公共服务区

地铁口——随着2012年，地铁8号线延长线的通车，乘坐地铁将成为市民参观北京科学中心的首选交

通方式。目前各路地铁站的建设，都利用站内和通道空间宣传与该站相关的科学、文化、人文相关的内容。

科学中心的设计将从地铁站开始，营造与北京科学中心相关联的环境氛围，将公众带入未来的憧憬，科学

的殿堂。

接待大厅——该厅主要实现访客集散和票务功能，通过智能票务、蓝牙导览、机器人导览等手段实现

公众与科学中心的高科技互动。此外，它还将成为科学与艺术交融的视觉空间，艺术浮雕、科普装置，特

色休闲设施让观众在感受科学魅力的同时，获得艺术的享受。

访客中心一除了提供团体接待、观众休息等场地外，兼具新闻发布、多媒体放映和小型报告厅的功

能。

连廊及餐厅、纪念品店——利用连廊创造多功能公共空间，如：餐厅、纪念品店等。此外，连廊将被

营造成充满科技感和艺术空间，通过将科学嵌入科学中心的公共设施，让公众感受到无处不在的科技，带

给人们启示和乐趣，如：踩踏发电地板、超薄叶片扬声器、机器人大厨等。

研发办公区——研发中心具有双重功能，科学中心本身展品及活动的研发中心，同时也是北京科普资

源共建共享的研发中心。

第二章生命展区

•主题导言

21世纪，生活在生命科学时代的人类是幸运的。

人们尘封起上帝创造了亚当、夏娃，而由他们孕育了人类，这样一个神秘美好的传说。从基因、DNA、

干细胞……这样一些分子生物学中的微小精灵中认识了生命、认识了自己。

人类以及有生命的万物生生不已，演绎着希望与危机，繁衍与灭亡。

当我们用前沿科技的发展与成果，重新认识生老病死这个人类亘古之谜时，我们会对生命有如歌般的

理解和诠释。

—这首歌美妙动人，神奇雄浑。

•涉及领域

基因、遗传与进化、人体机能与生长、干细胞研究与克隆技术、脑科学和神经科学、疑难病症与现代

医疗……

•结构脉络

一级

二级脉络前沿视点

脉络

乐章一：萌动的旋律SM11基因“休止符”——基因沉默

生命的DNA这条双螺旋的“旋律”，SM12生命旋律的不变主题一“自私”的基因

连缀起一个个基因“音符”，便奏响了SM13指挥家的微妙“篡改”一自然选择

生命萌动的华彩乐章。SM14“出错”的复印——基因突变

SM15“从细胞到婴儿”一胎儿发育、生殖科技、初

生婴儿的发育

SM16我们是基因的傀儡吗？一克服酗酒基因、肥胖

基因等的影响

SM17不同的眼睛看世界一器官的进化

乐章二：铿锵的节奏SM21攻防的博弈——超级细菌与超级抗生素

生从呱呱落地的那•瞬间起，我们的SM22迷宫中的“摄影师”——微型照相机、纳米机器

成长进行曲就奏响了铿锵的节奏。诞生人

命与成长、健康与疾病，都踏着同样的心SM23“黑客”阻击战一新型病毒与新疫苗/通用疫苗

跳鼓点不断延续，与生命始终相伴相SM24人体内的钟——端粒和端粒酶

乐随。SM25你也是“乔丹”一科学选材

乐章三：神秘的交响SM31“我们”藏身何处？一各种能力、感情在大脑

章智慧藏身何处？它是无数神经元中对应的主要功能区域

共同演奏的神秘交响诗。一千亿个神经SM3260亿个爱因斯坦—大脑潜能的开发

元群策群力、精密合作，不但操纵着我SM33人脑中的电脑一芯片植入、人脑与计算机的连

们的喜怒哀乐，还能让我们的思想抵达接

无限深邃的宇宙空间。SM34运动员四肢发达头脑简单吗？一运动学习引起

大脑结构的可塑性变化

SM35大脑为什么会衰老

乐章四：辉煌的咏叹SM41六世同堂一对未来平均寿命的预测，老年疾病

生命的终曲，是由尊严、智慧与安特征与防治

宁交织成的最为辉煌的咏叹调。衰老与SM42换支新乐器一人造器官、干细胞、克隆技术

疾病可以终结一个人的生命，但人类的SM43“跑调”的细胞—癌症、致癌的基因突变和染

基因正是在这生老病死的回环旋律中色体突变、致癌病毒

不断传承，与万物一起生生不息。SM44靶向治疗——CT与特殊药物结合的癌症治疗新技

术

SM45药物革命一各种新型药物的研究和进展

SM46疾病的总谱—致病基因测序

SM47遥控的手术刀—远程医疗

•展项举例

SM11基因“休止符”一基因沉默

•选题关注：

A前沿关注:

1）使基因沉默的技术；

2）对各个基因不同功能的研究；

3）对未来基因疗法的支持；

B话题关注：

1）“基因”这个名词的脍炙人口与“基因”内涵的神秘形成了鲜明强烈的对比；

2）基因相关的遗传疾病是为人父母极其关心的话题；

C伦理关注：

1）我们有权修改人类基因么，哪怕只是白己的基因？

2）人为修改某一物种的基因，会对整个生态系统、对全体生命有什么样的影响？

,知识简述：

当基因携带的遗传信息不能通过转录而体现出来，我们就说这个基因“沉默”了。沉默某些基因，或

者让某些基因从原本的沉默改为不沉默，就可以让我们的身体从基因的层面上发生改变。它可以用来研究

基因的运行机理，判断各个基因的不同作用，特别是找出那些在疾病和健康的搏斗中发挥重要作用的基因。

只有在充分透彻的了解了基因的作用和影响之后，才能真正有效的实施基因疗法，让遗传疾病消失在生命

刚刚开始萌动的时刻。

2006年的诺贝尔生物/医学奖颁给了“RNA干扰现象的发现”，这就是一种让基因沉默的技术。RNA干

扰，也称为转录后基因沉默，当细胞中导入与内源性MRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而

导致基因表达沉默。

,设计提示：

继人类基因组计划完成后，RNA又成为分子生物学研究的一个新的热点和焦点，在短短几年内已取得

突破性的进展，从2002年起miRNA、SiRNA和RNAi分子连续儿年一直被Nature、Science评为生物医学中

最闪耀的明星分子。由于使用RNA干扰技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛

用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。本区展示应通过形象的展示方式，使观众了

解基因沉默、RNA干扰等技术及其在疾病治疗上的积极意义。

SM12生命旋律的不变主题——“自私”的基因

•选题关注：

A前沿关注:

1）某些致病基因之所以能够存在下来的机制：

2）某些致病基因在疾病之余为人类带来的意外“好处”；

3）自私的基因；

B话题关注：

1）青少年近视问题和“近视基因”；

2）我们对美丽面容的标准和喜好、对食物口味的爱好原来都能从基因中得到解释；

C伦理关注：

1）“存在即合理”这句话说得没错，但合的是哪一方的理则值得深思；

2）基因是自私的，人类的自私也的确与基因有关，但这并不能让自私变得理直气壮。

,知识简述：

为什么要想办法让某些基因“沉默”呢？许多公众往往不能理解这一点。多数人对进化有所误解，认

为凡是进化选择的都是合理的、对我们有益的。实际上，基因是“自私”的，进化的选择之手总是对基因

有利，但对基因有利的选择未必总是有利了人类个体。否则，就不会有那么多导致疾病的基因存留下来了。

社会生物学家认为，生物的进化过程就是基因的选择和繁殖的过程。•个种的个体只不过是

繁殖基因的机器。能够生存和产生后代的个体才能给种的基因库贡献适合的基因。然而，在有些物

种中，某些个体具有为种群生存而牺牲自己繁殖机会的行为，最典型的如蜜蜂群中的工蜂和蚁群中

的工蚁，它们的一生都是为种群的生存而工作的，但它们自己不能生殖。基因的“自私”正是我们

需要透彻研究它的原因所在，因为我们需要审视它对我们的影响，尽可能地克服那些不好的因素。

,设计提示：

通过形象地展示，使观众客观辩证地认识进化和基因的自私性。

SM13指挥家的微妙“篡改”一自然选择

•选题关注：

A前沿关注：

1）许多动物的基因数目、甚至许多基因在基因组上的相对位置都在进化过程中得到了完好的保持;

2）自然选择更多地是让基因的“开关”发生突变，而不是基因本身的突变；

3）基因“开关”状态的不同才是物种如此丰富多彩的原因。

4）基因表达的产物，如阑尾的存在;

B话题关注：

1）基因是人类的生命密码，在人的23对染色体上，有大约3万个基因。人类的基因并不比其他动物复杂,

老鼠的基因数90%与人类相同，大猩猩的基因数95%与人类相同；

2）人类基因组的庞大图谱中究竟有多少基因在构建人体时发挥了作用，多少是“废物基因”？

C伦理关注：

1）人类的基因并不比其他动物复杂，这更进•步说明了我们与其他物种是平等的，不应妄自尊大；

2）我们是否应该模仿自然选择的方式，介入自然选择的过程？

■知识简述；

说到基因的“自私”，就必须提一下基因是怎样让自己尽可能地流传下来的。自然选择是怎样让物种适

合生存的呢？这只看不见的手并不会每次进化都制造出一些新的基因，那样工作量太大了。它更多的是让

基因的“开关”发生突变，而不是基因本身的突变。公众将会意外地发现：①人类的基因并不比其他动物

复杂；②许多基因并没有在构建动物的机体时发挥作用。

社会生物学家认为，物种群体的各种组织形式（如有的松散，有的等级严明），与组织形式相

适应的群内个体之间的各种联系（如支配与服从，亲与子的各种关系，各种类型的配偶制），以及

所使用的交往手段的特异性质都是在一定的生存条件卜.进化而来的，或者说是自然选择的产物。

•设计提示：

通过展示自然选择的开关调控及不同物种的基因差异，使观众认识到物种的平等，不应妄自尊大。

故事举例：草原狼；野马母马怀孕时I其他母马会•同照顾它。

SM14“出错”的复印一基因突变

•选题关注：

A前沿关注：

1）导致基因突变的内在原因研究；

B话题关注：

1）基因突变的可能性有多大？

2）现代社会的充满着辐射和污染的环境会让我们发生基因突变吗？发生之后会是什么样子？

C伦理关注：

1）应该怎样对待出现基因突变的个体？

•知识简述：

基因突变是物种进化的另•个内在推力。当基因在复制自己的时候有可能出错，这就是基因突变。基

因突变的结果往往是细胞不能正常工作或者死亡，甚至会在高等动物身上诱发癌症。但是，如果没有基因

突变，生命将永远是最简陋的微小生物，也就没有了现在的我们。

•设计提示：

艺术展品：可考虑雕塑、壁画，衣现DNA复制出错的•瞬间。通过展示，使观众正确认识突变的正面

和负面意义。

互动游戏：基因拼图，拼基因，拼出之后告知这个基因可能存在的基因病或者性状的改变。

实物展品：可用模式生物代替人演示基因突变的表现。

SM15”从细胞到婴儿”一胎儿发育、生殖科技、初生婴儿的发育

•选题关注：

A前沿关注：

1）试管婴儿；

2）卵母细胞培养；

3）胚胎修复；

4）重要出生缺陷疾病相关基因定位及致病机制研究；

B话题关注：

1）如何养育健康的宝宝；

2）试管婴儿发育与自然受孕婴儿是否不同？

3）什么样的胎教对宝宝更有利？

C伦理关注：

1）试管婴儿遭歧视。

•知识简述：

有的育龄夫妇虽然很想要孩子，但是由于身体原因一直不能如愿。随着生物科学和医学的发

展，对于这样的夫妇来说，终于有补救措施了一一他们可以寄希望于种种先进的生殖科技，如试

管婴儿。试管婴儿就是采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精，并进行早期胚胎发育，然后移植到母体

子宫内发育而诞生的婴儿。

出生缺陷是指孩子出生前，在妈妈肚子里就已经发生的形态结构、生理功能异常或代谢缺陷所致的异

常。形态结构异常表现为先天畸形，如无脑儿、脊柱裂、兔唇、四肢异常等，生理功能和代谢缺陷常导致

先天性智力低卜（俗称"呆”、"傻”），聋、哑等异常。出生缺陷干预，就是通过在孕前、怀孕后采取

一系列的措施，阻止、减少出生缺陷的发生；或在孕期及时发现有严重出生缺陷的胎儿，阻止其

出生；或在出生后及时发现胎儿患有的出生缺陷，采取针对性治疗措施，防止患儿发病或减轻症

状。

•设计提示：

科学数据的可视化：演示生命萌动的旋律一“从细胞到婴儿”。

SM16我们是基因的傀儡吗？——克服酗酒基因、肥胖基因等的影响

•选题关注：

A前沿关注：

1）“酗酒基因”和“肥胖基因”等特殊基因的发现；

2）来自母系的基因和来自父系的基因对后代的不同影响；

3）利用基因疗法治疗遗传病，使具有遗传病基因的父母能够拥有健康的宝宝；

4）暴力基因。

B话题关注：

1）我们在多大程度上由基因决定？

2）父母对孩子的影响有多大？

3）肥胖基因受后天影响有多大？

4）自杀是否有基因？

C伦理关注：

1）谁有权决定基因的修改？

2）具有“酗酒基因”的人酗酒，比不具有这种基因的人值得原谅吗？

•知识简述：

我们的一切本能都镌刻于DNA之中，那么我们还是“我们”吗？我们是由基因掌控的傀儡吗？能通过

自己的意志战胜那些来自于基因的恶习吗？答案是能够。

即便我们的身体内有所谓的“肥胖基因”或者“酗酒基因”，那也并不意味着所谓的“命中注定”，只

是在相同的饮食习惯下更容易肥胖•，或者能够更快的分解体内的酒精，因此更容易不知不觉喝得太多罢了。

这是完全可以由个人意志控制的。

基因是“自私”的，有的时候它只顾自己本身的延续，而并不考虑人类的好处。这可能就是近视、肥

胖等基因流传下来的原因一并非存在的就是对我们最好的。因此，虽然基因“决定”了我们，但我们应

该对基因的“指挥”心存警惕，让自己的决定建立在科学的思考、而不是基因的木能匕

,设计提示：

故事举例：暴力基因，马加爵。

SM17不同的眼睛看世界一㈱官的进化

•选题关注：

A前沿关注：

1）“眼睛”这个器官在进化中的出现时间和过程；

2）灵长类动物特有的红绿蓝三色视觉的出现过程；

3）人类的视觉在现代社会中还在不断地进化。

B话题关注：

1）我们到底和我们的近亲有多不一样？

2）我们眼睛进化停止了吗？我们的进化已经停止了吗？

3）胎儿有视觉吗？

4）婴儿视觉何时开始发育？

C伦理关注：

1）如果真的发生了时间旅行，旅行者会发现他与周围的人除了文化差异之外，还有一点点的生理差异：

2）我们有机会把握人类的进化方向吗？

•知识简述：

眼睛这个器官最初无疑是来自基因突变的，随后在自然选择中被保留卜.来，并发展出了多种多样的形

式。最新的关于眼睛的研究表明，它大约是在5.5亿年前产生的。这是因为所有脊椎动物中眼睛的基本结

构都很相似，连早在5亿年前就在进化1:分道扬镀的七鳏鳗也是如此。

实际上，眼睛的所有进化都可以在10万代以内完成。不同动物的眼睛结构是不，样的，感光细胞也

不同，这导致了它们视觉的区别。比如：灵长类动物具有三色视觉（红、绿、蓝）、非灵长类哺乳动物具有

二色视觉、夜间活动的哺乳动物只有单色视觉。某些鸟类、鱼类和爬行类动物还有四色视觉（能看到紫外

光。

人类的眼睛由于变异、遗传，会产生白内障、青光眼等眼疾；同时，在高科技时代中仍在继续进化。

比如，辨别快速移动的物体的能力和同时面对海量信息的能力都得到了提高。

•设计提示：

互动展品：“不同的眼睛看世界”一通过技术手段模拟不同动物的视觉影；古今老花眼对比；不同

人种眼睛的比较。

•SM21攻防的博弈——超级细菌与超级抗生素

•选题关注：

A前沿关注：

1）抗菌药物耐药机制；

2）抗耐药菌抗生素研发；

3）新型抗菌疗法；

4）人体免疫机制：

5）DNA疫苗;

B话题关注：

1）滥用抗生素：不能完全对症卜药和用法用量不当

2）细俏病与病毒病的区别是什么？如何对症治疗？

3）人类能找到对付超级细菌的抗生素吗？

C伦理关注：

1）在人类和细菌的角力中，谁将是最后的胜出者？

2）人类和细菌的斗争会终结吗？

•知识简述：

1940年，第一个抗生素——青霉素的发现，使人类第一次成功克服细菌感染、抑制病菌传播。抗生

素的发现无疑为人类战胜细菌提供了强有力的武器。甚至曾有人说，感染类疾病已被征服，但这也许只是

人类所说的愚藕的话语之一。近几年来细菌耐药现象已成为各国医疗界所面临的严重问题。超级细菌的诞

生就是长期使用抗生素所造成的恶果。人类该用什么样的武器来对付这些刀枪不入的超级细菌？超级抗生

素又在哪里？在人类和细菌的角力中，谁将是最后的胜出者？

1）超级细菌：其实就是我们常说的耐药性细菌。比如臭名昭著的MRSA,大多数的抗生素都奈何它不

得。目前不仅各种细菌对现有抗生素如青霉素、头抱菌素、四环素、大环内酯类等产生了耐药性，而且就

连药物学家称为是对付耐药菌的“最后一道防线”的万古霉素在上市后短短几年也已在医院里分离到“万

古霉素低敏感性金葡菌”。

2）抗生素杀菌作用机制：①抑制细菌细胞壁的合成；②与细胞膜相互作用而影响膜的渗透性：③干扰

蛋白质的合成；④抑制核酸的转录和复制。

3）细菌耐药性机制：①使抗生素分解或失去活性；②使抗菌药物作用的靶点发生改变；③细

胞特性的改变；④细菌产生药泵将进入细胞的抗生素泵出细胞：⑤改变代谢途径。

4）人类的免疫功能主要有三道防线：①皮肤和黏膜；②吞噬细胞，补体等非特异性免疫系统；

③特异性免疫系统，包括具有细胞毒性的T细胞和分泌抗体的B细胞。它们能抵抗抗原的侵入，及时清

除人体内衰老、死亡、损伤的细胞，时识别和清除人体内产生的异常细胞（如肿瘤细胞）。

5）DNA疫苗：DNA疫苗是将编码特异性抗原多肽或蛋白的基因构建在含有调控元件的表达性DNA质

粒中，可直接导入机体并在机体内表达目的抗原多肽或蛋白，诱导机体产生针对目的蛋白的免疫应答以达到

预防和治疗的目的。DNA疫苗本质上是细菌质粒。DNA疫苗既可以诱导细胞免疫又可以诱导体液免疫应答，

因而在预防和治疗细菌、病毒、寄生虫等感染性疾病和癌症等方面具有广阔的应用前景。

•设计提示：

通过形象展示，使观众了解抗生素的抗菌机理，并引导观众要正确使用抗生素，减少抗生素的滥用。

实物展品可展示高倍放大的细菌和病毒。

SM22迷宫中的“摄影师”一^微型照相机、纳米机器人

•选题关注：

A前沿关注：

1）智能胶囊消化道内镜系统；

2）微创手术；

3）纳米机器人研发

B话题关注：

1）机器人聪明还是人聪明？

2）纳米机器人能否作用于基因？

C伦理关注：

3）纳米机器人可以代替人吗？

•知识简述：

1）智能胶囊消化道内镜系统：即胶囊内镜，一粒药丸大小的“胶囊”借助成像装置和光源实时拍摄人

体内腔照片，如最新一代食道“胶囊内镜”每秒钟能拍摄近20张图片，这些照片通过检测者体外携带的信

号接收器被传输到终端信息平台，供医生下载图片进行诊断。检测者只需将它吞下，伴随肠胃的蠕动，“胶

囊内镜”将会对人体消化道进行全程检杳。

2）“纳米机器人”是可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”，其研制属于分子仿生学的范畴。根据

设想，纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、

作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行。

•设计提示：

实物展品：微型照相一探索人体最黑暗区

实物展品：纳米机器人

SM23“黑客”阻击战——新型病毒与新疫苗/通用疫苗

•选题关注：

A前沿关注：

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---人乳头瘤病毒（HPV）与顽固的病毒一艾滋病毒（HIV）；

3）病原体传播、变异规律和致病机制；

B话题关注：

1）病毒可以预防吗？

2）为什么会有这么多病毒？它们一直在变异吗？

C伦理关注：

1）病毒会导致人类毁灭？

•知识简述：

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

（严重急性呼吸综合征），传染性非典型肺炎，由冠状病毒引发疾病。

2）艾滋病毒：HIV的生活周期包括吸附、脱衣壳、逆转录、环化、整合、转录、翻译、核心颗粒装配

及最后装配和出芽等步骤。抗病毒治疗可以直接针对病毒复制的每个步骤，从而打断病毒的复制和播散。

•设计提示：

模型展品：几种放大的新病毒（可与纳米机器人同比例放大，以进行尺寸的比较）

SM24人体内的钟—各种衰老机制

•选题关注：

A前沿关注：

1）端粒学说；

2）自由基学说；

3）DNA损伤修复学说；

4）线粒体损伤学说：

5）生物寿命调控技术；

B话题关注：

1）人类的衰老之谜到底是什么？

C伦理关注：

1）人类的寿命真的可以无限制延长甚至长生不老吗？

•知识简述：

衰老是一个复杂而微妙的生命过程，科学家们通过长期的研究已提出了各种学说，如端粒学说、自由

基学说、DNA损伤修复学说、线粒体DNA损伤学说等。通过科学地认识衰老过程，并在日常生活中加以注

意，延缓衰老必将成为可能。

1）生物钟假说——端粒和端粒酶，端粒是细胞内染色体末端的‘保护帽’，它能够保护染色体。伴随

着人的成长，端粒会逐渐受到‘磨损’。而端粒酶在端粒受损时能够恢复其长度。

2）DNA损伤修复学说：人类细胞中的DNA在内外环境损伤因素作用下，DNA受损伤而致DNA链断裂，

以•条链断裂为最多见。DNA链断裂则遗传信息不能准确无误地传至下代，但细胞具有•整套修复DNA链

断裂的酶系，因此遗传信息才能从亲代传至子代。DNA损伤修复学说认为，生物衰老时，修复损伤DNA的

能力下降，致使损伤积累，引起基因及其表达异常，最终引起生物衰老。

3）自由基学说：自由基是正常代谢的中间产物，其反应能力很强，可使细胞中的多种物质发

生氧化，损害生物膜。还能够使蛋白质、核酸等大分子交联，影响其正常功能。衰老的自由基学说

认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的。生物

体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生的自由基积累结果，自由基可以引起DNA损伤从而导致

突变，诱发肿瘤形成。

4）细胞内各种亚细胞器在细胞的生命活动中分别担任着各自不同的生命功能。线粒体是细胞的“能

量车间”，由于能量获取过程中不可避免的有些中间物质的“泄露”，造成线粒体上各种生化成分的损伤。

线粒体是氧自由基“生产”中心，因此是第一受害者。线粒体拥有自己的一套遗传因子，而线粒体

遗传因子的氧自由基损伤则无疑会引起线粒体中系列受遗传控制的愈演愈烈的灾难性的后果。线粒体中

DNA的损伤为细胞衰老的关键。

•设计提示：

通过形象生动的实物或多媒体展示，使观众了解目前主流的衰老假说，同时激发观众探究人类衰老之

谜的兴趣。

SM25你也是“乔丹”一科学选材

•选题关注：

A前沿关注：

1）基因对人体运动能力和协调能力有怎样的影响；

2）个人基因测序；

3）预判成长方向和身体素质。

B话题关注：

1）我们的成长方向是注定的吗？

2）先天的局限是只能“认命”，还是可以“改命”？

C伦理关注：

1）要把科学的预判和披着“科学”外衣的“科学算命”区分开来;

2）如何保证“基因隐私”？

3）学校和单位将来有权查看个人的“基因判定书”么？

知识简述:

我们究竟在多大程度上是由基因决定的？想必每个人都有过这样的疑问。

了解自己的基因和身体条件，就能在“硬件”层面上明白自己可能的强项和不足之处，尽早地确定最

好的发展方向，避免在个人发展上多走弯路。

同时，也可能预判自己罹患某些疾病的可能性，从而提前采取更有利的生活方式。

•设计提示：

实物展品：选材的科学仪器；人种之间性状差异：中国人与美国人味蕾差异，法国人眼睛辨色能力强,

德国人辨识音乐能力强、数学能力强等；手指氏度的差异显示运动天赋的差异。

SM31“我们”藏身何处？一各种能力、感情在大脑中对应的主要功能区域

•选题关注：

A前沿关注：

1）脑功能的细胞和分子机理；

2）人类视觉、听觉和前庭系统的动态输入的理解；

3）脑功能基因组学；

4）脑功能的动态平衡调控；

5）神经影像技术及脑的联络图；

6）意念驾车（基于脑电信号的智能脑一计算机交互技术）；

B话题关注：

1）大脑如何制定决策？

2）大脑如何产生意识？

3）七情六欲由大脑中的哪些部位决定？

C伦理关注：

1）脑给我们带来什么：“喜怒忧思悲恐惊”的七情，色欲、形貌欲等六欲？

2）人类的道德意识是本能还是文化使然？

•知识简述：

不是用手而是用意念控制车速，并让车左右转弯绕过障碍，这个以前只在科幻电影中出现的场面已经

被科学家们变为现实。不同的运动想象在不同脑区产生不同模式的脑电信号，通过分析脑电信号，可以对

人的运动想象类别进行判断。利用精密传感器，把思考产生的脑电信号转化到计算机上，计算机通过精密

的分析•，识别这些信号，把人的意愿转化为指令，把指令信号发给相关设备，起到控制作用。

•设计提示：

实物展品：利用面部识别技术，捕捉观众喜怒哀乐的表情，并指出相应情绪对应的大脑活跃区域；利

用不同的光波在大脑的不同区域产生不同的信号，扫描显示大脑对不同光的不同反应。

艺术展品：“生命的主宰一一大脑皮质”（人和几种动物的大脑皮质面积比较）。人类的大脑皮质最发

达，不仅面积达，而且更厚、高度分化，因此，有较高的推理能力、注意力和鉴赏力，以及复杂的心理活

动。用艺术化的形式展现人、黑猩猩、猴子、老鼠的大脑皮质面积（如果把大脑皮质拉平摊开，大脑皮质

面积：人差不多4张报纸大、黑猩猩1张报纸大、猴子只有1张明信片大、老鼠则小到1张邮票那么大）

互动多媒体：观看实时脑电图对特定脑部活动的模拟测试

游戏：意识剑，两人对弈，越放松，剑就会指向对方，与中国传统对弈的紧张状态完全不同。

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