生物科學

引用

Freeman, S., Quillin, K., Allison, L., Black, M., Carmichael, J., Taylor, E., Podgorski, G., & Hsu, J. (2024). Biological Science (8th ed.). Pearson.

章節概要

第八版是面向生物專業的大學入門生物學教材，共54章、分為八個單元，另有獨立的「生物技能」部分，附錄包括答案和元素週期表。出版社稱本書以探究為本、以學生為中心，強調高階思維、技能培養和主動學習，而不是死記硬背。該社還說，本版把前沿與核心內容同元認知、學習策略和定量推理的培養融為一體。

第1章與「生物技能」

第1章「生物學：生命的研究」開啟全書。隨後的「生物技能」部分彙集各單元要用到的技能；目錄只給出了這一標題。

第一單元：生命的分子起源與演化（第2–6章）

本單元從「水與碳：生命的化學基礎」，經「蛋白質的結構與功能」「核酸與RNA世界」「碳水化合物導論」，到「脂質、膜與最初的細胞」。標題顯示了其框架：生命的化學被放在細胞起源的敘事之中。

第二單元：細胞的結構與功能（第7–12章）

各章依次為「細胞內部」「能量與酶：代謝導論」「細胞呼吸與發酵」「光合作用」「細胞間相互作用」和「細胞週期」。

第三單元：基因的結構與表達（第13–21章）

九章依次是「減數分裂」「孟德爾與基因」「DNA與基因：合成與修復」「基因如何起作用」「轉錄、RNA加工與翻譯」「細菌中的基因表達調控」「真核生物中的基因表達調控」「分子革命：生物技術、基因組學與新前沿」以及「基因、發育與演化」。遺傳和基因分子生物學被放在同一單元。

第四單元：演化的格局與過程（第22–25章）

「自然選擇的演化」「演化過程」「物種形成」和「系統發育與生命史」構成演化的核心。

第五單元：生命的多樣化（第26–33章）

八章按類群巡覽：「細菌與古菌」「真核生物的多樣化」「綠藻與陸生植物」「真菌」「動物導論」「原口動物」「後口動物」和「病毒」。

第六單元：植物如何運作（第34–38章）

「植物的形態與功能」「植物中水與糖的運輸」「植物營養」「植物的感覺系統、訊號與反應」以及「開花植物的繁殖與發育」。

第七單元：動物如何運作（第39–48章）

共十章：「動物的形態與功能」「動物的水與電解質平衡」「動物營養」「氣體交換與迴圈」「動物神經系統」「動物感覺系統」「動物運動」「動物的化學訊號」「動物的繁殖與發育」和「動物的免疫系統」。

第八單元：生態學（第49–54章）

「生態學導論」「行為生態學」「種群生態學」「群落生態學」「生態系統與全球生態學」以及「生物多樣性與保護生物學」。

核心概念

第1章與第一單元

• 生命的研究：開篇一章把生物學界定為全書的主題。
• RNA世界：單元標題把核酸同生命起源的早期階段聯絡起來。
• 膜與最初的細胞：脂質被放在最初細胞的背景中討論。

第二至第三單元

• 代謝：先講能量與酶，再講呼吸、發酵和光合作用。
• 細胞週期與減數分裂：遺傳之前的細胞分裂章節。
• 基因表達及其調控：轉錄、RNA加工和翻譯，並分別設有細菌和真核生物調控的章節。
• 生物技術與基因組學：單獨成章。

第四至第五單元

• 自然選擇與物種形成：框定演化變化和物種起源的兩章。
• 系統發育：用來整理第五單元所巡覽的多樣性的工具。

第六至第八單元

• 植物與動物生理學：形態、運輸、營養、感知、繁殖與免疫。
• 從行為到生物多樣性的生態學：從個體到生態系統的各個尺度。

評析

優點

• 有明確的教學方法。 出版社把本書定位為以探究為本、圍繞主動學習構建，第八版又加入元認知、學習策略和定量推理；「生物技能」部分是技能導向的直觀體現。
• 演化貫穿結構。 第一單元以生命的起源與演化為框架，第三單元以「基因、發育與演化」收尾，第四單元安排在對多樣性的巡覽之前，因此在描述各類生物之前讀者已有演化觀念可用。
• 覆蓋完整的專業入門內容。 八個單元涵蓋分子、細胞、基因、演化、多樣性、動植物生理和生態學。
• 數字與紙質選項。 Pearson 列有紙質版、電子教材和 Mastering Biology 版本，課程可以選擇是否配合線上作業。

侷限

• 篇幅。 54章超出一個學期課程的容量，教師和自學者需要選擇單元。
• 版本歷史。 第一版（2002）是單一作者的書；第八版有八位作者、八個單元共54章，為舊版編寫的材料無法對應。

在課程中的定位

在本課程的通論生物學書目中，Freeman 是強調主動學習和定量技能的完整專業教材。Campbell Biology 是另一部大型綜合教材，同樣分為八個單元，兩者是自然的替代選擇。OpenStax 的 Biology 2e 涵蓋類似的專業課程式列並可免費獲取，可作為低成本的補充或替代。Concepts of Biology 是篇幅較短的概覽，適合初次入門或非專業學生。Life: The Science of Biology 是另一部綜合性專業教材。

Cell Biology by the Numbers 和 Lodish 的 Molecular Cell Biology 已超出第一門課：前者藉助數量來講細胞生物學，後者是圍繞實驗展開的細胞與分子生物學教材。可在讀完 Freeman 的細胞和基因單元后再讀其中之一。

如何使用本書

本書適合修讀兩學期或多學期生物專業入門課程式列的學生，以及想要一部系統自學教材的讀者。主要預備知識是基礎化學，前面關於水、碳和大分子的章節提供了學習細胞單元所需的內容。

實用的閱讀計劃：

• 起點： 先讀第1章和「生物技能」部分，使學習技能和定量技能在各單元需要時可用。
• 核心路徑： 按順序讀第一至第四單元，獲得後面內容所需的分子、細胞、遺傳和演化框架。
• 按課程選擇： 第五單元講多樣性，第六、七單元講動植物生理，第八單元講生態學；以細胞和基因為主的課程可讀到第三單元為止。
• 練習： 使用章末習題和答案附錄；若課程採用，也可使用 Mastering Biology 的材料。