未来人才培养计划·学科素养提升系列由北京大学招生办公室与北大相关院系联合组织编写。本套丛书立足于国家人才培养战略，旨在进一步完善加强大学和中学的双向交流机制，促进高等教育和基础教育的有机衔接，共同致力于拔尖创新人才的选拔与培养。本套丛书汇集七个学科（数学、物理、化学、生物、信息、中文、历史）领域的优秀师资力量和教学资源，旨在鼓励和帮助有理想、有天赋、有志趣的学生深入学习基础学科，培养具有创新精神、实践能力和国际视野的中学生，为国家战略发展领域提供优秀的后备军。
本书作为未来人才培养计划·学科素养提升系列的生物分册，旨在帮助学生提升学科知识水平，将生物学科的知识点进行梳理、归纳，深入研究生物学科的核心概念和重要知识点，将其有机地串联起来，形成一个完整的学科知识体系。通过阅读本书，学生能够更好地理解生物学科的内在逻辑，掌握生物学科的基本概念和方法，提升思维能力和解决问题的能力。

梳理核心考点，搭建完整知识体系。
解析经典实验，培养逻辑探究能力。
接轨前沿科研，拓宽生物学科视野。
深耕学科素养，助力学业稳步提升。

?本套丛书切实满足中学与大学贯通培养人才的需求：中学生借此获得课本之外的学科知识与能力，大学则收获优秀的基础学科人才。

?本套丛书的编者、作者均为一流大学与全国重点中学的优秀师资，不仅书稿内容质量高，而且目前尚无同类书籍竞争因而具有独创性。

生物学是一门以探究为核心的科学。它的魅力不在于记忆零散的知识点，而在于学会像科学家一样，用质疑的眼光观察世界，用严谨的思维分析现象，用科学的方法探寻真相。当我们翻开生物学的发展史时会发现，每一项重大突破从细胞的发现到 DNA 双螺旋结构的揭示，从进化论的提出到基因编辑技术的革新本质上都是一代代研究者践行提出问题设计实验分析结果得出结论这一思维实践过程的结果。
在中小学科学教育愈发强调核心素养培育的今天，我们深刻意识到，单纯的知识灌输已无法满足新时代的教育需求。《普通高中生物学课程标准》明确指出，生物学教育应聚焦生命观念、科学思维、科学探究、社会责任等核心素养，推动学习与思考相结合、接受与质疑相结合，培育学生的实践能力与创新能力。基于这一理念，我们编写了这本书，希望打破知识记忆与思维培养之间的壁垒，让学生在了解生物学研究过程的同时，真正掌握科学探究的方法，学会像科学家一样思考。
本书精选了18个具有代表性的生物学研究案例，涵盖细胞生物学、遗传学、生态学、分子生物学、生物演化、生理学、微生物学等多个领域。这些案例并非简单的事实罗列，而是以研究历程为线索，完整还原每项研究从提出问题到得出结论的全过程。我们将着重呈现研究人员如何发现研究缺口、如何提出合理假说、如何设计严谨的实验方案、如何分析实验数据并应对异常结果，并引导学生思考为什么这样设计实验实验变量如何控制结果背后隐藏着怎样的科学逻辑等问题。
每一个研究案例都配有针对性的思考引导，旨在为学生搭建一个自主思考、交流探讨的平台。无论是课堂上的小组讨论，还是课后的自主研读，都能让学生真正参与到探究之中，使学生从被动的知识接收者转变为主动的思维探索者。我们相信，这种基于研究过程的思维训练，是培养学生的生物学能力、认识生命本质的有效途径。
最后，感谢所有参与本书编写的同人，感谢每一位致力于生物学教育、关注学生思维成长的教育工作者，更感谢即将翻开这本书的你愿你在科学探究的道路上保持好奇、勇于质疑、勤于思考，在生物学的世界里收获知识、提升能力、实现成长。
编 者
2026 年 5 月

王帅，2018年毕业于北京大学生命科学学院，获理学博士学位。现任北京师范大学附属实验中学生物教师，高中生物备课组组长，生物竞赛总教练；同时担任西城区生物学科带头人及西城区兼职教研员，北京市生物竞赛教练员，北京动物学会理事。

王一苇，生物学博士，中国人民大学附属中学生物教师，全国生物竞赛金牌教练，教育部教研共同体协同提升项目高二生物负责人。

王世强，北京大学生命科学学院教授、博士生导师，教育部长江学者，青年科学基金项目（A类）获得者，中国生物物理学会细胞钙信号分会会长，国家一流课程负责人，享受国务院政府特殊津贴。曾获国家自然科学奖二等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖、北京大学教学成就奖、北京市优秀教师等奖项或荣誉称号。曾任膜生物学国家重点实验室主任，教育部高等学校生物科学类专业教学指导委员会秘书长，北京大学生命科学学院副院长。

1　生命密码的守卫者：脱氧核糖核酸损伤与蛋白质翻译后修饰 / 1
2　细胞代谢活动的研究 / 11
3　细胞周期调控的研究 / 21
4　细胞凋亡：刻在基因里的舍生取义 / 29
5　不用杂交的杂交水稻 / 39
6　亨廷顿病基因定位分析 / 49
7　肿瘤细胞存活的秘密 / 61
8　神奇的性选择 / 71
9　发现痛觉的秘密：TACAN离子通道的探索之旅 / 81
10　胆固醇代谢新突破：肠道激素如何成为心血管健康的关键？ / 91
11　改造细菌可用于诱导机体的抗肿瘤免疫 / 101
12　环境因素影响植物生长的秘密 / 109
13　禾本科植物免疫稳态和广谱抗病性研究 / 119
14　从冰川到森林：一场跨越千年的群落演替 / 129
15　犬瘟热控制和栖息地扩展对东北豹保护的重要作用 / 139
16　细菌耐药性的演化之路 / 147
17　塑料终结者：环保塑料的生产研究 / 157
18　果蝇的基因编辑发展历史 / 165