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生物学专业解读:生物学专业怎么样?未来如何?

2022-07-28 13:25:41编辑:飞飞

所谓“三百六十行,行行出状元”,前提是要找到适合自己的专业,这么多的专业,具体是学什么的?要求是什么?未来的就业发展是什么,又如何选择呢?特制作<专业解说>系列,尽量帮助大家更全面了解各个专业,辅助大家更好地进行专业选择的决策。

不少同学前往国外留学时,都希望能从国外学习到优秀的先进技术。其中就有一部分同学,对生物学感兴趣,但是生物学到底是学什么的?有哪些专业可以进行选择?学习了生物学未来又能如何发展?将来能够从事什么行业呢?今天这篇文章,我们就将带领大家深度了解生物学的方方面面。
本期核心内容如下:生物学是什么?生物学主要学习什么?生物学未来有哪些发展方向?生物学适合什么样的人?生物学方向的推荐院校有哪些?

专业解说41 | 生物学——后疫情时代的新宠儿
生物学是什么?

2020年初,一场席卷全球的疫情袭来。而即便是在两年之后的现在,疫情依旧还反反复复。如今的后疫情时代,我们人类与病毒共存,似乎已经成了一个新常态。而在这样的大背景下,一个以往并不怎么受到关注的学科也逐渐展露出它的重要性,这就是生物学。

从研究病毒的机理,到生产对应的疫苗。无论是灭活疫苗还是减毒疫苗,其中运用了大量的生物技术。而也正因如此,生物学如今已成为后疫情时代的一个新宠儿,越来越多的同学都希望通过学习生物学,为解决这个世界顽疾而贡献自己的一份力量。
但另一方面,生物学的奥秘也不止如此,大自然在许多地方是非常神奇且鬼斧神工的:DNA至今被认为是世界上最精妙的信息存储体,海豚、鸟类天生就具有最适合游泳与飞翔的流线型身躯,蜜蜂建造蜂巢采用的六边形结构至今还被认为是最节省劳动和材料的选择……而生物学,就是通过对于这些生物的性征、特点、生活方式、基因等各方面进行研究,将其理论应用到食品、化工、环境保护、能源、冶金工业甚至是电子技术和信息技术方面。这也是生物学与数学、物理学、化学、天文学、地球科学并称六大基础学科的原因。

生物学有哪些分支专业?

整体介绍
生物学作为一个基础学科,它有着非常丰富的分支专业。但一般来说,可以分成生物学、生物工程、生物学交叉学科、生物工程交叉学科四个大分支,然后在其下又会有大量的细小分支。

如果想要弄懂生物学的交叉学科究竟学习什么内容,自然就得先弄懂生物学和生物工程是什么。但许多同学对于生物学和生物工程的关系也并不清楚,所以接下来我们就先简单分析生物学与生物工程的区别。

生物学
生物学的学习往往会有如下特点:在美国大学中,生物学往往归于文理学院/自然科学学院生物学专业未来毕业拿到的是文学学士(BA)或理学学士(BS)学位生物学学习的课程更加偏向理论,整体分为宏观(动物、植物,生态等)和微观(分子生物学,细胞生物学,遗传学等)

生物工程
生物工程专业的学习往往会有如下特点:在美国大学中,生物工程专业往往归于工程学院生物工程专业未来毕业拿到的是工程学学士(BEng)学位生物工程专业的课程更加偏向技术实践,宏观部分不学,微观部分也仅涉及生物化学课程,但是多了很多工学课程,如电工学、物理化学等。

生物相关的交叉学科
生物作为一门基础学科,与很多其他的学科都有交叉学科。例如生物与化学交叉,就形成了生物化学学科,生物与物理交叉,就形成了生物物理学科,生物与医学交叉,就形成了生物医学学科。这些学科的学习内容往往就是在学习生物的基础上,还加上了部分与交叉学科相关的内容。
而在研究了美国和英国的部分大学的生物专业开设情况之后,不难发现美国本科阶段所开设的生物专业相比于英国本科开始的生物专业分类更细更多,接下来就让我们来分别看看美国大学与英国大学所开设的生物学专业分支都是什么样的:

美国大学的生物学分支专业
生物学相关的学科,在美国大多属于文理学院/自然科学学院,修习的学位也一般是文学学士(BA)或者理学学士(BS)学位。生物工程相关的专业,则大多属于工程学院,修习的也是工程学士学位,接下来我们就以较为典型的约翰霍普金斯大学为例,看看约翰霍普金斯大学对于生物学是如何进行划分的:

1)行为生物学
The program begins with fundamental concepts in math, science, and statistics. Students then explore behavior through the intersection of biology, psychology, and neuroscience through four core courses. Students take five approved upper-level electives from a broad range of disciplines and departments on campus and a senior seminar. Additionally, students are required to take one semester of supervised research or internship and a Connections course that provides direct experience and feedback on communicating science.这门学科主要研究的是神经科学在实际生物体中的反应,具体的研究将从实验室动物开始,一路研究到人体的神经反应对于生物体征的影响。主要以学习数学、生物学 、心理学、神经科学四门核心课程为主,探索这一交叉领域的奥秘。

2)生物学
The Johns Hopkins Department of Biology offers a rigorous undergraduate program leading to either a BA or a BS degree, as well as a five-year program leading to a combined bachelor’s/master’s degree. The program guides students as they develop a detailed, nuanced view of biology, integrating knowledge at the molecular, cellular, and organismal levels.这门学科是一门通识性的生物学学科,教授内容包含生物学的方方面面,如:如何进行生物学实验研究、生物大分子的基本组成是什么、病毒和原核生物和真核生物的区别等。通过这门课的学习打好基础,从而更方便进入研究生阶段细分领域的学习。

3)生物物理学
Biophysics is the application of the laws of physics to biological problems. It uses the languages of math and computation in seeking to describe biology in quantitative terms. Biophysicists use the ideas, instrumentation, and computational models of physics to understand living things. From the molecules within cells to the creation of medical technologies, biophysics has an enormous impact on our daily life.这门学科主要是尝试将物理定律应用于生物问题的学科。学习过程当中会使用数学和计算语言来尝试定量化生物学结论,最终实现从细胞内的分子到医疗技术的创造。

4)分子和细胞生物学
The Department of Biology offers a Bachelor of Science degree in molecular and cellular biology. This degree will increase the breadth of undergraduate training and afford biology majors a greater range of educational possibilities and career options. The BS program is designed to provide a more rigorous preparation for advanced study in the biomedical sciences. The program is tailored not only to students planning to enter PhD programs or obtain employment in the biotechnology industry, but also to premedical students. The BS program in molecular and cellular biology is administered by the faculty of the biology department and is open to all Hopkins undergraduates.这门学科主要聚焦于生物体在细胞分子层面上的研究,通过学习生物体在细胞分子层面上的表现,为未来的进一步学习打好较好的基础。通过这个专业毕业之后的学生,在本专业方向上继续深造没有问题,同时也具备可以进行医学学习的全部前置要求,因此也适合医学预科生就读。

5)神经科学
The neuroscience major is a four-year BS degree based primarily on coursework and research. It is designed to provide rigorous preparation for advanced study in a PhD program; medical, dental, or law school; or industry. The program provides a broad overview of the field, as well as more advanced training in one of four specialized areas: cellular and molecular, cognitive, computational, or systems neuroscience. Degree requirements are essentially the same for each concentration, except that the specific advanced courses and the nature of the laboratory research will reflect the student’s area of concentration.神经科学是生物学当中主要研究生物体神经信号对生物个体影响的学科,这个学科的未来就业方向相较于其他理论生物学科的范围较广,在大学期间主要学习细胞和分子结构原理,认知原理,数学计算,以及系统神经科学,未来毕业后不仅可以走医学方向,甚至可以走法学方向。

6)生物医学工程
Biomedical engineering (BME) is an interdisciplinary field that bridges engineering, math, and physics with biology and the life sciences. Biomedical engineers apply their expertise in these areas to solve problems related to medicine and healthcare, developing new technologies to understand, diagnose, and treat disease. Biomedical engineering is a broad and growing field that encompasses everything from surgical robotics and prosthetics to drug delivery systems and artificial organs.
这个专业主要是将生物学,医学,工程学以及数学,物理学的知识结合起来,通过这些专业知识来解决与医学和医疗保健相关的问题,比如开发新技术来诊断治疗疾病,或者制造手术机器人、假肢、人造器官等等。

7)化学与生物分子工程
The Department of Chemical and Biomolecular Engineering offers courses and training culminating in the bachelor of science degree in chemical and biomolecular engineering. This discipline is dedicated to solving problems and generating valuable products involving chemical and biological transformations at the molecular scale.The undergraduate program emphasizes the molecular science aspects of biology and chemistry along with the engineering concepts essential to developing commercial products and processes. By selecting an appropriate concentration or by choice of free electives, students can prepare for a professional career path or for further study in chemical, biomolecular, or a related engineering field as well as medical, law, or business school. 这一专业主要学习的是化学的分子层面和生物转化上的各类专业知识,将两种知识结合起来开发对应的产品或者生产工艺,从而探索未知的工程技术,奋斗在科学和医学的技术前沿。

8)生物材料(项目制)
Developing innovative technologies to address biological challenges from wound healing and organ transplants to slowing the spread of cancer throughout the body.这一专业属于项目制专业,同样可以获得本科的学士学位,但学习方式则基于项目的进行。生物材料专业被划分为了7个不同的项目,分别研究给药系统、肿瘤微环境的体外模型、血脑屏障、气体杀生物剂对抗生物制剂、用于探测跨膜螺旋相互作用的模型膜、受体酪氨酸激酶相关发病机制的分子机制、细胞中蛋白质相互作用的定量测量。通过对于项目的学习,最终是希望通过生物技术来解决包括癌症在内的各种现实生物学问题。

9)生物与医学(原生物力学)
Technological advancements in mechanical engineering have greatly benefited the domain of biology and medicine. Primarily, mechanical engineers apply fundamental engineering principles to build useful tools, devices, and systems for the biomedical field.Our group is diverse with research spanning a broad range of biological and medical systems. Projects include developing new diagnostics for cancer and infectious diseases, investigating the mechanics of traumatic brain injury, modeling the inner workings of the human eye, and much more.这个专业本身是机械工程相关的专业,通过应用机械工程的相关基本原理,来为生物医学领域设计有用的工具、设备和系统等。主要研究癌症和传染病开发新的诊断方法、研究创伤性脑损伤的机制、模拟人眼的内部运作等等。

英国大学的生物学分支专业
相较于美国方向,英国大学在本科阶段开设的生物学专业种类并没有那么丰富,其中部分英国大学甚至并未开设生物相关的专业。如伦敦政治经济学院(LSE)就没有开设生物学相关专业;剑桥大学也没有开设独立的生物专业,而是将生物专业合并在了自然科学专业当中,只有从大三开始才可以选择性修习生物学这一专业。

在大学本科期间,英国大学的生物专业更加倾向于教授生物的基础知识,帮助同学打好生物的基础,从而更好地进入未来研究生的专精话学习当中。即便是生物工程专业,在G5当中也很少有学校开设。
即便是看似开设了本科专业有23个生物相关方向专业的伦敦帝国理工大学,在剔除了同名专业(仅授课语言不同)之后,也仅留下了生物化学、生物科学、生物医学工程、生物技术、生物材料与组织工程五门学科。接下来我们就以伦敦帝国理工大学为例,来看看英国方向是怎么设立生物学的分支专业的:

1)生物化学
Our biochemistry courses cover all aspects of the applied biochemistry and biotechnology industries, including commercialising technology, entrepreneurship, and intellectual property and patents, with lectures and case studies from business leaders and academics.这门学科在大学期间主要以学习包括生物化学、分子生物学、综合细胞生物学以及基因和基因组学在内的几个核心课程为主。除此之外也会教学如何将技术商业化、产品化,创业精神之类的相关课程。帮助同学更好地将技术转化为实际产品。

2)生物科学
Biological Sciences at Imperial aims to understand the behaviour of living systems from the level of cells up to whole organisms and ecosystems.The Department of Life Sciences offers a number of degrees in Biological Sciences, with some degrees enabling you to choose from a broad selection of modules, and others allowing you to specialise in a particular area.This course offers a wide range of modules, enabling you to achieve either a broad biological training or a high level of specialisation.这门学科可以看做生物方向的基础学科,会学习涵盖几乎所有生物领域的基本知识和技能,从而在未来进入到研究生阶段的学习的时候,这门学科拥有相对较广的选择面。在这门学科的最后一年,可以进行专业方向的细化选定,

3)生物材料与组织工程
Many of the technological advances that have transformed our lives are founded in Materials Science and Engineering (MSE). Modern life would be impossible without the thousands of manufactured items we use every day, from the clothes we wear, to our phones, cars, computers and the buildings we inhabit, as well as more advanced and life-changing technologies like biomedical devices or satellite communications.这门学科主要研究的对象就是生物材料的运用。但这个专业所研究的也不仅仅是生物材料在医学领域上的运用,同时也会研究诸如仿生机器人,3D打印机,量子技术等等。通过生物解决问题的方式来辅助完成一些工程学的难题,是这个专业的核心目标。

4)生物医学工程
Biomedical engineers use their technological knowledge and understanding to help people live longer, healthier, happier lives. You learn a broad range of engineering skills, develop your ability to collaborate and solve problems, and work on projects in medicine and biology with life-changing potential.
这门学科主要是尝试使用工程类的技术知识来帮助人们活得更久、更健康、更幸福。学习的内容包括广泛的工程技能,培养协作和解决问题的能力,最终希望从事具有改变生活潜力的医学和生物学相关的职业。

5)生物技术
Biotechnology creates a vital link between biology and technology. Our courses cover all aspects of the applied biochemistry and biotechnology industries, including commercialising technology, entrepreneurship, and intellectual property and patents, with lectures and case studies from business leaders and academics.这门学科是尝试在生物学这一学科和技术领域搭建桥梁的一门学科,这门学科强调的内容主要在于如何将生物学的专业知识转化为实际的产品和知识产权。学习的内容当然也包含尖端的生物学技术背后的原理,但是更主要的是这些技术如何帮到商业产品。相对较为适合想要创业的同学。

生物学未来的发展方向是什么?
生物专业,作为一个理科专业,它有着和其他理科专业相同的特点,学习的时间越久,对于专业内技术掌握得越深,越能够找到称心如意的工作。因此本段介绍生物学未来发展方向的内容,我们将会分成三个部分【本科生物学毕业后找工作】、【本科读硕士的可选方向】、【读到硕士后的未来发展】来带领大家了解生物学的未来发展情况。

本科毕业后直接找工作:
本科阶段,大家学习的内容还是会以通识性的教育为主,辅助以部分技术的深化,但是在专业技术上的了解并没有非常深入,因此毕业后的主流工作,会有以下几种情况:

学校教师:留学本科的学历,可以在国内部分的学校当中找到教师的工作,尤其是生物学相关的教师工作。而在国外留学后,拥有国际化视野和大量实验经验的留学同学,也能够更好地适应这方面的工作。加入研究团队:本科阶段留学的学历,能够为留学同学进入生物相关的实验室研究团队打下一个不错的基础,这个时候能够担任的岗位大致以实验室助理为主,一方面作为助理赚取自己的生活费,另一方面也能够进行进一步的学习,帮助自己积累学术名气。
进入生物领域的企业:留学归来的同学,带有国际性的视野,同时也有许多不少国外先进的理念和技术思想,但本科阶段的技术,还不足以成为企业的核心,因此这个阶段更多是通过自己对于生物领域的了解,从事销售领域,来帮助企业扩大市场。

选择继续攻读硕士
如果继续决定攻读硕士,那么本科学习完生物学的基础课程之后,可以进行的细分选择也将会更多,生物领域真正的面纱也才刚刚揭开。与本科阶段生物学基本合在一起进行学习不同,硕士阶段开始将研究动物、研究植物、研究微生物、研究遗传、研究信息学等等不同领域开始进行进一步细分,让学生能在对应专业上学到更多专业技术。
我们以加州大学洛杉矶学校(UCLA)的课程细分为例:在本科阶段,UCLA开设的生物学相关的课程仅有生物工程(Bioengineering)、化学与分子生物学(Chemical and Biomolecular)、生物物理学(Biophysics)和生物学(Biology)4门课程

在硕士研究生阶段,UCLA所开设的生物学相关课程就激增到了整整14门。除了在本科阶段依旧有的几门课程以外,还会新增如结构生物学、生物信息学、生物数学、细胞学、生物统计学等多个完全不同的学科领域。

攻读硕士后的就业方向
硕士毕业后的留学同学,大多已经在生物学方面掌握了部分核心技术,而且也在国外的尖端实验室当中具备了许多优秀的基础,因此硕士毕业后的生物学学生,不仅在就业面的选择上有了更多的选择,能够开始真正使用自己的技术吃饭,在原先就业方向上也有了不小的纵深。
学校教师:选择成为学校教师的同学,在成为硕士以后,已经可以在部分大中专院校当中找到工作,而且在进行教学的同时也可以继续深入自己的技术水平,为未来提供助力。如果希望在大学当中进行任教,就需要继续攻读博士或者博士后。加入研究团队:硕士阶段,已经具备一定的核心技术,如果选择加入研究团队,已经可以承担一定量的独立研究任务,如果能够找到一个好项目,也可以在这条道路上有进一步的提升。进入生物领域的企业:硕士阶段的留学生,大体上已经具备了一定的核心技术,因此在生物领域的企业当中,可以承担一定的研发岗位的工作。将国外的优秀技术带回国内,并在生物企业的技术研发岗位上不断深入,成为工程师。除此之外,生物企业的管理岗位,产品岗位也会对你抛出橄榄枝。创业:拥有核心技术的生物学留学生,自然可以选择的另一个就业方式就是自己进行创业,或者通过技术入股到创业公司当中,但能够达到这个条件的,都必须得要有十足的创新技术才行。

生物学适合什么样的人?

生物学对高中课程的要求
美国方向:对于希望往美国方向发展的同学来说,一般学习生物学并不存在独立的课程要求,但在AP课程方面,一般建议是学习以下几门课程AP BiologyAP Calculus AB/BCAP StatisticsAP Chemistry英国方向:对于希望往英国方向发展的同学来说,学习生物学相关专业会有一些明确的要求和标准:IB课程体系:生物高阶必须拿到5分,最好为6分以上。除此之外还要有一门数学学科或与生物可以结合发展的学科(如化学、物理、心理学等)成绩也达到5分,最好为6分以上。A-level课程体系:生物必须拿到B,最好为A/A*。除此之外还要有一门数学学科或与生物可以结合发展的学科(如化学、物理、心理学等)成绩也达到B,最好为A/A*。AP课程体系:AP生物与一门数学学科或与生物可以结合发展的学科(如AP化学、AP物理、AP心理学等)拿到5分,其余学科不低于4分。

生物学适合什么性格的人学习?
1.具备十足的热情与优秀的科学素养生物方向的学习,是非常看重科学素养的。与物理、化学等立竿见影的实验不同,生物的学习研究,一个实验可能动辄一周,乃至一个月起步,因此对于学习的人的一个最基本的要求就是耐心。但是纯粹的耐心也不够,它更需要的是你热爱这个学科,能够持续不断地在这个学科上进行投入,从而得到理想的发展。

2.拥有创造与创新的能力生物学另一个看重的自然是创造与创新能力,这一点在生物学相关专业上体现更甚。单单研究生物,并不能起到作用,最终的目标是通过研究生物的生存方式,从而结合解决我们现实生活中所遇到的各种问题。

3.拥有良好的团队协作能力第三,生物学的学习当中还有不可缺少的一点就是团队协作,很多情况下,生物学的研究仅靠一个人会用去大量的时间和精力,这时候一个通力合作,彼此信赖的团队就是非常重要的。你们可以一同去解决一些生物学的研究上的难题,或者完成一些复杂的实验。

生物学的推荐院校有哪些?
生物学作为一个基础学科,大部分学校都有开设这一学科的相关课程。在综合了学校综合排名与专业排名的质量之后,我们为大家梳理了美国方向的20所、英国方向的20所、加拿大方向的10所、香港方向的3所相对比较推荐的院校,由于篇幅限制,这里仅列出预览版:
专业解说41 | 生物学——后疫情时代的新宠儿