丘成桐中學(xué)生物競(jìng)賽分析及選題建議來(lái)了！

丘成桐中學(xué)生物學(xué)術(shù)活動(dòng)分析，一起來(lái)看看。丘成桐中學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)由中國(guó)著名數(shù)學(xué)大師丘成桐先生于2008年為全球華人中學(xué)生設(shè)立。原先僅數(shù)學(xué)一類獎(jiǎng)項(xiàng)，如今歷經(jīng)十幾年，已發(fā)展出：數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)、經(jīng)濟(jì)金融建模六大學(xué)科為基礎(chǔ)的中學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。
人類所認(rèn)知的宇宙、自然界、生物、和人類自己都是非常有限的，草木禽獸以類聚，如何鑒定和區(qū)分，遵循了界、門(mén)、綱、目、科、屬、種的現(xiàn)代科學(xué)。
生物形態(tài)學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科，形態(tài)學(xué)與分類學(xué)很早就被牽扯到創(chuàng)世說(shuō)與進(jìn)化論不斷討論之中。隨著科學(xué)的不斷進(jìn)展，分子生物學(xué)不僅基于形態(tài)學(xué)研究，更多的是建立基因型特征，比如：編碼的氨基酸序列，由此形成生物學(xué)中對(duì)世界的現(xiàn)代化認(rèn)知。
繼丘成桐計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)活動(dòng)之后，今天來(lái)分享一個(gè)與我們?nèi)吮旧硐⑾⑾嚓P(guān)的學(xué)科--生物。
作為初出茅廬的高中生，丘賽生物獎(jiǎng)它希望我們研究些什么呢？
按照慣例，我們先來(lái)閱讀生物獎(jiǎng)的基本學(xué)術(shù)活動(dòng)信息：

01 丘成桐生物獎(jiǎng)

丘成桐中學(xué)生物獎(jiǎng)，于2016年設(shè)立。大賽采用研究報(bào)告的形式，研究課題可以是所有和生物學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，既包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的研究成果，也包括純理論的分析。
生物獎(jiǎng)旨在：
激發(fā)中學(xué)生對(duì)于生物研究的興趣、夯實(shí)中學(xué)生的基本生物理論基礎(chǔ)
鼓勵(lì)中學(xué)們?cè)谏镱I(lǐng)域的創(chuàng)新
拓寬中學(xué)生在科學(xué)上的國(guó)際視野
培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)專注生物的年輕人才
建立中學(xué)和大學(xué)間的橋梁和紐帶
生物獎(jiǎng)面向全球華人中學(xué)生，舍棄試卷和標(biāo)準(zhǔn)答案，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)有前途的年輕生物天才，幫助他們更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的挑戰(zhàn)。哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、清華大學(xué)等國(guó)內(nèi)外知名學(xué)府及大師們的關(guān)注，將為國(guó)內(nèi)外華人中學(xué)生提供生物領(lǐng)域全新的舞臺(tái)和機(jī)會(huì)。

02 評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)

官網(wǎng)上的評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)一共7條：
與生物學(xué)科的相關(guān)性
研究主題和研究方法的原創(chuàng)性
概念的正確性和結(jié)論的合理性
研究報(bào)告書(shū)的學(xué)術(shù)規(guī)范性
若參加面試答辯，口語(yǔ)表達(dá)的學(xué)術(shù)規(guī)范性：面試答辯需要說(shuō)清楚問(wèn)題的背景，關(guān)鍵背景材料，以及參賽隊(duì)伍的所有原創(chuàng)內(nèi)容
若參加面試答辯，闡述團(tuán)隊(duì)的合作性：如是團(tuán)隊(duì)參賽，其中每位作者都必須口頭報(bào)告部分內(nèi)容，并回答評(píng)委所提問(wèn)題
評(píng)審委員在關(guān)注學(xué)術(shù)原創(chuàng)性的同時(shí)，還特別關(guān)注參賽團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)道德和誠(chéng)信
摘取了生物選題需要注意的最重要的3條，接著我們一起看下官網(wǎng)對(duì)這3條標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)解讀：

與生物學(xué)科的相關(guān)性

研究課題可以是所有和生物學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，既包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的研究成果，也包括純理論的分析（如通過(guò)生物信息學(xué)進(jìn)行分析得到的結(jié)論）。在評(píng)獎(jiǎng)時(shí)考慮的主要因素是解決了一個(gè)什么樣的生物學(xué)問(wèn)題。

研究主題和研究方法的原創(chuàng)性

提出的生物學(xué)問(wèn)題必須明確。研究的主題可以是原始的問(wèn)題，或者現(xiàn)有尚未得到證實(shí)的猜想。參賽隊(duì)伍應(yīng)該提供相應(yīng)的研究背景或者創(chuàng)新性的參考文獻(xiàn)。那些在學(xué)術(shù)團(tuán)體中已經(jīng)公認(rèn)知曉，但是參賽隊(duì)伍并不知道的問(wèn)題不能夠被認(rèn)定有創(chuàng)新性。僅提供一個(gè)研究思路的論文不得參與評(píng)獎(jiǎng)。

概念的正確性和結(jié)論的合理性

對(duì)于課題中涉及的各種概念的理解必須是正確的。對(duì)于通過(guò)研究獲得的（無(wú)論是實(shí)驗(yàn)還是理論計(jì)算）數(shù)據(jù)的解釋可以不是唯一的，但必須是合理的。
生物與化學(xué)是丘獎(jiǎng)中唯二兩個(gè)學(xué)科提出了“解決了一個(gè)什么樣的生物學(xué)/化學(xué)問(wèn)題”的學(xué)科，因此在選題上，提出建議：“我們需要把選題的重點(diǎn)放在課題的解決方案上。”

03 往屆獲獎(jiǎng)分析

在丘成桐中學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)的生物參賽課題中，我們可以發(fā)現(xiàn)其主要可以分為4類：植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、病原學(xué)及應(yīng)用和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)。

1 植物學(xué)

植物學(xué)主要研究植物的形態(tài)、分類、生理、生態(tài)、分布、遺傳、進(jìn)化等。目的在于開(kāi)發(fā)、利用、改造和保護(hù)植物資源。其中很大部分課題是研究植物的生理狀態(tài)，發(fā)生休眠、侵襲性感染、潰爛，嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)和農(nóng)作物生產(chǎn)。
純理論的數(shù)學(xué)課題需要對(duì)某一問(wèn)題展開(kāi)深入研究，研究?jī)?nèi)容通常比較抽象，需要學(xué)生對(duì)選擇的課題相關(guān)的背景知識(shí)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，并對(duì)相關(guān)的問(wèn)題，猜想等進(jìn)行討論、證明或推導(dǎo)，因此需要學(xué)生對(duì)研究課題有一定的基礎(chǔ)。
農(nóng)作物是植物學(xué)最火熱的方向，比如水稻（2019優(yōu)勝）、玉米—大豆（2021優(yōu)勝）、獼猴桃（2021銅獎(jiǎng)）、豌豆（2018優(yōu)勝）、捕蠅草（2017金獎(jiǎng)）、豬籠草（2016銀獎(jiǎng)）等。
這些植物對(duì)人類的健康成長(zhǎng)息息相關(guān)，而在參賽的作品中，也對(duì)植物的發(fā)生發(fā)展，以及致病機(jī)理，如何恢復(fù)生產(chǎn)等都做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)與結(jié)果的整理。
水稻、蔬菜和水果，關(guān)乎于民生的植物依舊是植物學(xué)的熱門(mén)課題。讓植物提供更多的食物、營(yíng)養(yǎng)、纖維、藥物等,如何抵抗更為劣勢(shì)的外部生長(zhǎng)環(huán)境，從而提高產(chǎn)量。這些是科研界的挑戰(zhàn)，也是高中生對(duì)于國(guó)際前沿科學(xué)的學(xué)習(xí)，提高科研興趣，培養(yǎng)科研思維，都會(huì)是人生之中不可多得的機(jī)遇，人生因經(jīng)歷豐富而多彩。

2 動(dòng)物學(xué)

動(dòng)物學(xué)的研究主要介紹各類動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性和經(jīng)濟(jì)意義，有時(shí)還介紹動(dòng)物的飼養(yǎng)和管理、動(dòng)物的地理分布。
丘成桐獲獎(jiǎng)?wù)n題一般圍繞潮蟲(chóng)（2021金獎(jiǎng)）、蚊子（2021優(yōu)勝）、螞蟻（2020金獎(jiǎng)）、蝴蝶（2020銀獎(jiǎng)）等研究。
對(duì)于動(dòng)物學(xué)的研究一般要求中學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握關(guān)于動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理、分類、進(jìn)化和生態(tài)學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，以及這些知識(shí)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、工業(yè)、國(guó)防上的應(yīng)用。
因此需要我們同學(xué)掌握很多實(shí)驗(yàn)室操作技能，比如顯微鏡甚至電鏡的使用能對(duì)于動(dòng)物的形態(tài)學(xué)進(jìn)行鑒定；核酸的提取技術(shù)，可以用16SrDNA，CO1等分子層面物種鑒定，也可以對(duì)很多疾病進(jìn)行篩查（2021金獎(jiǎng)）；
普通PCR循環(huán)擴(kuò)增的理論知識(shí)和實(shí)踐操作，實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀器的使用，如何制作標(biāo)準(zhǔn)曲線與基因定量，甚至是最新的數(shù)字PCR儀器的使用；
全基因組測(cè)序技術(shù)，轉(zhuǎn)錄組、代謝組、蛋白質(zhì)等組學(xué)的聯(lián)合分析技術(shù)。國(guó)際前沿技術(shù)的應(yīng)用，比如單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用（單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析揭示鏡像神經(jīng)元，2021銅獎(jiǎng)），這對(duì)于高中生來(lái)講既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。

3 病原學(xué)及應(yīng)用

病原學(xué)主要分為細(xì)菌、病毒、支原體、衣原體、結(jié)合桿菌、真菌、寄生蟲(chóng)等微生物研究。冠狀病毒屬的病毒是具囊膜、基因組為線性單股正鏈的RNA病毒，是自然界廣泛存在的一大類病毒，比如SARS和新冠病毒。
丘成桐獎(jiǎng)2016年以來(lái)并沒(méi)有涉及到冠狀病毒的研究，病原學(xué)的獲獎(jiǎng)?wù)n題多為植物、動(dòng)物病原檢測(cè)，比如：腸桿菌噬菌體在獼猴桃中的研究（2021銅獎(jiǎng)）、青海湖噬菌體多樣性及與宿主相互作用（2021優(yōu)勝）、玉米大豆與土壤細(xì)菌（2021優(yōu)勝）、北京市土壤中抗植物病原菌（2018優(yōu)勝）、手機(jī)表面細(xì)菌攜帶（2016優(yōu)勝）等。
高中生對(duì)于新冠病毒研究的熱忱不斷攀升，可以理解青年對(duì)新冠病毒的探索追求。但是由于病毒具有高致病性和潛在傳播危險(xiǎn)，且對(duì)實(shí)驗(yàn)室要求很高，因此不建議高中生從事此類病原的研究。

4 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)

人類今天的生活都受惠于20世紀(jì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，而20世紀(jì)對(duì)醫(yī)學(xué)來(lái)講尤其是一個(gè)非常的歷史時(shí)期，醫(yī)院里所有的診斷、治療的方法都是20世紀(jì)發(fā)明的 。“醫(yī)學(xué)貴精不精則害人匪細(xì)”，醫(yī)學(xué)必須秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，要對(duì)患者和志愿者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練與應(yīng)用。
比如智能感知結(jié)合音樂(lè)治療腦卒中患者康復(fù)效果評(píng)價(jià)體系（2021銀獎(jiǎng)），智能感知結(jié)合音樂(lè)療法的腦卒中患者康復(fù)效，可以能完成腦卒中患者排查、康復(fù)訓(xùn)練中病人運(yùn)動(dòng)能力和康復(fù)效果量化的功能。
通過(guò)人類基因組計(jì)劃，基于公司測(cè)序平臺(tái)，可以揭示分子基因的功能。比如最先進(jìn)的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析揭示鏡像神經(jīng)元的分子和功能特性（2021銅獎(jiǎng)），通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組篩選出特定基因，揭示自閉癥與漸凍癥與特定基因的關(guān)系，各基因相互存在的機(jī)理。
高中生對(duì)于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的研究會(huì)依賴于醫(yī)院的患者或者志愿者。需要學(xué)生有良好的人際溝通能力、對(duì)于醫(yī)學(xué)的喜好、治病救人的理念。

04 選題建議

近些年來(lái)丘成桐獎(jiǎng)生物類的課題集中于以上四大類。
作為新一屆參賽選手，我們可以從哪些方面來(lái)尋找一些選題的突破點(diǎn)呢？
針對(duì)選題進(jìn)行研究，提出以下建議，供各位同學(xué)備賽參考：

多學(xué)科交叉課題

分析往年的獲獎(jiǎng)作品發(fā)現(xiàn)，植物學(xué)與病原學(xué)及應(yīng)用等交叉課題較多，比如腸桿菌噬菌體在獼猴桃中的應(yīng)用、植物與微生物去甲醛、玉米大豆和富含單寧的果皮的康普茶等研究課題。
對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、植物自身保護(hù)機(jī)制、植物與環(huán)境安全等領(lǐng)域研究較多。在病原學(xué)及應(yīng)用這個(gè)方向獲獎(jiǎng)作品中發(fā)現(xiàn)有許多課題開(kāi)始關(guān)注病原的分類及系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系的研究、變廢為寶，循環(huán)利用等環(huán)保應(yīng)用類課題、病毒與腸道微生物的研究。
世間萬(wàn)物的關(guān)聯(lián)緊密，互相影響。多學(xué)科交叉研究課題既能深入了解事物本質(zhì)又能鍛煉高中生對(duì)新知識(shí)的探索能力，培養(yǎng)科研思維，開(kāi)拓視野，對(duì)未來(lái)的職業(yè)選擇與規(guī)劃有著深遠(yuǎn)影響。

動(dòng)物學(xué)課題應(yīng)圍繞我們?nèi)粘Ｊ煜さ奈锓N

動(dòng)物學(xué)課題主要圍繞：潮蟲(chóng)、螞蟻、蚊子卵、六足動(dòng)物、水蛭等研究，2021金獎(jiǎng)主要研究的是動(dòng)物中的一個(gè)新種潮蟲(chóng)，通過(guò)形態(tài)學(xué)和分子學(xué)鑒定，并通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)來(lái)研究進(jìn)化關(guān)系。
未來(lái)成為熱門(mén)的選題預(yù)測(cè)會(huì)有一些節(jié)肢動(dòng)物的加入，節(jié)肢動(dòng)物是病原菌的儲(chǔ)存宿主，比如：蜱蟲(chóng)、跳蚤、虱子、蚊蟲(chóng)、蜘蛛等生物。可通過(guò)形態(tài)學(xué)分子學(xué)鑒定，篩查一些病原菌和地理流行病的研究課題。

環(huán)境依舊是熱門(mén)課題

人類賴以生存的自然環(huán)境，20世紀(jì)的商度工業(yè)化，為人類帶來(lái)了豐富的物質(zhì)生活。當(dāng)人們陶醉在現(xiàn)代物質(zhì)文明的舒適享受中時(shí)，由于資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和生態(tài)與環(huán)境的嚴(yán)重破壞而引發(fā)的自然災(zāi)害和各種疾病爆發(fā)。
人類面臨著既要快速發(fā)展，又要保證生存安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)峻課題。各種病原在環(huán)境介質(zhì)(生物、大氣、水體、土壤)中的存在提供理論、方法和技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上提供控制污染的原理和方法；而且還能夠利用其原理從源頭上消除污染，即采用無(wú)毒、無(wú)害的原料和潔凈，生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)與人類安全的環(huán)境友好化學(xué)產(chǎn)品，如可降解的塑料、可循環(huán)使用的金屬和橡膠、對(duì)臭氧層不會(huì)構(gòu)成威脅的新型制品、能控制害蟲(chóng)而不危害人類和有用生物的農(nóng)藥等。
地球從形成初期的混沌狀態(tài)，輕物質(zhì)上升形成天空，重物質(zhì)下沉為地殼。天與地之間形成了生物包括：植物、動(dòng)物、微生物，又經(jīng)過(guò)了38億年的漫長(zhǎng)進(jìn)化，創(chuàng)造出了智慧生物——人類。

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生物界是多么的神奇！希望各位參賽者能夠通過(guò)丘獎(jiǎng)參賽之路，在心里埋下一顆對(duì)大自然探索的種子，堅(jiān)定科研道路！
以上就是今天帶來(lái)的丘成桐生物專欄選題解讀，還想了解更多丘成桐學(xué)術(shù)活動(dòng)信息的記得關(guān)注我們哦！