時間：2023-08-14 17:26:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生命科學領域的新技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
致力于孵化、投資超前的生命科學領域的藍色彩虹，涵蓋了“長壽寵物豬”、“寵物基因檢測”、 “護膚品、益生菌、營養代餐”、“華大基因學堂”和“華大優選”等創新。
在會現場，華大基因董事長汪建強調，藍色彩虹是一個全面提供種子、土壤、陽光和水分的光合作用式生態孵化器，健康、幸福、長壽是人類亙古的追求。華大基因執行副總裁朱巖梅表示，希望藍色彩虹成為一個更加公共、更加包容性的平臺，不僅支撐起深圳，甚至是整個中國，走向世界，希望大家共同挖掘數據、采集數據、分析數據。而投資于正迎來爆發性增長的生命科學領域，與當下互聯網創業者將遭遇資本寒冬的論調正相反。事實上，在全球投資者看來，生命經濟是工業經濟、信息經濟之后，未來新的主導經濟形態。
《福布斯》認為基因測序科技是下一個1000億美元市場，以現在10億美元市場測算，整個市場有100倍的成長空間，而與之配套的大健康、精準醫療、農業食品等領域則有數以千萬億計市場都會因此而受益和改變。
藍色彩虹創始合伙人兼聯席CEO劉靚表示，“生命科學的發展與生物技術的進步，極大推動了生命科學產業化的進程，也逐漸使得生命科學經濟這一新經濟形態的出現。”
專注生命科學
自1999年成立以來，華大基因不僅在全球生命科學領域的科研發現上貢獻突出，在醫學、健康、農業等產業應用層面也碩果累累，被視為代表深圳創新與未來的重要明星機構。華大基因近二十年來扎根國際前沿的生命科學研究和產業實踐應用，擁有科研、儀器、大數據、專家、行業資源等支持。
華大基因的首個面向生命科學的光合作用式孵化器藍色彩虹的成立，意味著華大基因開始探索構建一個開放、協同、創新的生命經濟生態體系。藍色彩虹得天獨厚的創新性技術平臺與配套服務設施，為業內稱羨不已。
人類的生老病死，衣食住行無不與基因有關。當物質文明發展到一定程度之后，必然會傾力關注健康、幸福、長壽、美麗。生命經濟本質上是以人為本，是將科學到產業之間的轉化，通過更多對人文的關懷，滿足人自身的需求。
為創新者打造的開放平臺
《中國經濟信息》記者獲悉，目前藍色彩虹正致力于打造開放平臺，布局未來。作為全球首個專注于生命科學的孵化器和基金，藍色彩虹早在今年9月23日就已經啟動，由松禾資本、同創偉業等投資機構共同投資。領航全球基因研究的“航母”，正在從“神秘”走向“開放”，從“科研”走向“生活”，將向創業者開放核心資源，向全球創業者發出邀請。
隨著基因檢測技術進一步提升、成本不斷下降，基因產業鏈的中下游已經成為創新主戰場。然而，以基因檢測技術為基礎的精準醫療尚屬前沿技術領域，還面臨科研成果轉化速度緩慢、技術人才缺乏、生物藥創新及上市周期過長、政策法規尚未完善等現實問題，這使得國內創業者需要在打通上下游資源、創新人才、尋求融資渠道等方面付出更高的成本。
第六版《辭海》的生物學部分共有5107條詞目,在刪除冷僻、很少使用的詞目和增加反映學科發展前沿的詞目外,對80%的條目內容進行了更新、修改和充實,比較全面地收錄了生物學科領域中的基本概念、學科發展歷程、著名人物等基本面貌。
我是復旦大學的一名退休教師。在20世紀80年代,我的老師談家楨先生推薦我參加《辭海》的工作,從此我與《辭海》結下了不解之緣,參加了第四版(1989年版)、第五版(1999年版)和第六版(2009年版)的工作并擔任了生物學科的主編。
第六版《辭海》的生物學部分共有5107條詞目,在刪除冷僻、很少使用的詞目和增加反映學科發展前沿的詞目外,對80%的條目內容進行了更新、修改和充實,比較全面地收錄了生物學科領域中的基本概念、學科發展歷程、著名人物等基本面貌。這是我們生物學科幾十位同仁不辭辛勞、通力合作的成果。特別要提到的是上海水產大學的伍漢霖先生和中科院古脊椎動物所的葉祥奎先生兩位耄耋長者,在國外探親或身患重病期間仍不忘為《辭海》收詞、審訂和校閱。
我是《辭海》的作者,又是《辭海》的讀者,我的體會是《辭海》是適合于所有知識階層閱讀的綜合性工具書。有一種誤解認為專家只是《辭海》的作者而不是讀者。其實不然。我舉個例子。美國《科學》雜志編輯部在組織討論生命本質時曾提出一個問題:一只活貓和一只死貓有什么區別?生物學家可以從心臟搏動、血液循環、呼吸停止和神經反應等層面上指出兩者的差別。可是,物理學家說:活的貓是無序趨于有序,是負熵增加;死的貓則是有序趨于無序,是熵增加。熵是什么概念?恐怕不是每一位生物學專家都很清楚的。這時,就需要《辭海》了。
《辭海》給人另一個誤解,是收錄的詞目偏重于歷史。這是誤解,同時也是廣大讀者對《辭海》能更好、更多地反映當代科學發展的期待和需求。
生命科學是當展最為迅猛的自然科學。人們對生命本質的認識日益深入,并且在這個基礎上不斷發明新的技術來為提高人類生活水平和增進身體健康而服務。其中最突出的是近年來出現的“組學”研究,就是說,從研究一個基因、一種蛋白質或一個生物大分子的結構和功能,逐步深入研究一個細胞里的所有基因、所有蛋白質和所有生物大分子的結構和功能,以及這些分子之間的相互作用。從研究單個分子到研究一組分子,從研究單個分子間的相互作用到一組分子間的網絡式的調控,由此開辟了生命科學研究的新天地,大大地推進了對癌癥、衰老和許多種復雜疾病的病因研究和提出新的醫療措施。這種“組學”包括[基因組學]、[蛋白質組學]、[轉錄物組學]、[代謝物組學]、[糖組學]等。這些都是第六版《辭海》增添的反映科學前沿和發展趨向的詞目,反映了生物學條目的重大變化和新的面貌。
詞目的收錄總是落后于科學發展的步伐。在《辭海》2009年版出版之日,正是2019年版修訂起步之時。我感到,生物學已經有大量需要增添的詞目,比如,[生物學]和[生命科學]。現在全國高校沒有一家設立生物學系,都改成生命科學學院或生物工程(技術)學院。生物學和生命科學的區別及定義需要詮釋說明。又比如,以前是生物化學、生物物理、生物數學等學科,現在則出現了化學生物學、物理生物學、數學生物學,需要詮釋這些學科的內涵與界定。舉個例子,BioNano生物納米是研究生命系統中處于納米量級的物質及其運動規律。而NanoBio納米生物學則是以納米技術為背景的生物學研究,探討納米技術能為生命科學研究提供哪些新思維和新技術。這說明,納米生物學、生物納米不是文字游戲而是各有實質內涵的科學名詞,需要我們作出詮釋和介紹。
干細胞研究是當代的一個熱點。2006年日本科學家山中伸弘把4個基因轉入小鼠皮膚細胞,使細胞“返老還童”,使即將衰老死亡的細胞重獲新生,具有分化發育成其他類型細胞的能力。2007年,以同樣的方法使36歲整容婦女的皮膚細胞和69歲男性的結締組織細胞也“返老還童”。2009年我國科學家把轉入了“重編程因子”基因的小鼠皮膚細胞經過處理后移植到小鼠的子宮里,結果正常發育生下了小鼠。這說明皮膚細胞還原成為胚胎細胞。 這有非常誘人的醫學應用前景。比如,可將皮膚細胞改變成多種臟器,為病人提供來源于自身皮膚細胞的器官,可以不產生免疫排異反應。
由于這些科學進展,生命科學領域不斷有新的科學發現,新的科學名詞、概念和規律,這是推動《辭海》與時俱進、繼續革新的動力。我愿繼續為《辭海》的編撰工作盡自己的綿薄之力。
作者:《辭海》分科主編、復旦大學遺傳所教授
對于此次參加高交會，拉莎?諾蕾基埃內說，“立陶宛的技術有著巨大的潛在商業利益，可以創建和開發新技術、產品和服務，進行貿易并進入新的市場。我很高興，立陶宛和深圳加強了合作，相信我們的雙邊關系將朝著互利的趨勢發展。”
《中國經濟信息》：世界范圍內，立陶宛在交通物流、生物技術、激光技術等方面都有著非常優秀的成績，那么在這些領域立陶宛和中國之間在未來有相關的合作開發考慮嗎？
拉莎?諾蕾基埃內：中國是立陶宛在亞洲的重要經貿合作伙伴。兩國對于合作的共同理解和興趣反映在各種項目成功的伙伴關系上，例如貿易、投資、創新、教育、交通等領域。
立陶宛的生命科學領域被認為是中歐和東歐最先進的。立陶宛的生命科學領域，特別是生物技術和激光技術尤其強大。生物技術和制藥研究和生產領域的平均年增長率是26%，產品出口高達80%-90%。
在立陶宛，激光行業也有著強大的背景。過去曾專注科學激光領域，最近幾年進入工業市場。目前，立陶宛擁有全球10%的科學激光市場，超過90%的產品出口。
兩國在以下領域已經展開了成功的合作，包括：立陶宛科學和工業激光制造商艾克斯瑪（Ekspla）和來特激光（Light Conversion）公司已在中國建立了實體。
運輸和物流領域的合作也正在進行中：經過頻繁地聯系、訪問，立陶宛鐵路、克萊比達海港、立陶宛和中國對口的自由經濟區簽署了《合作諒解備忘錄》。
《中國經濟信息》：中國提出了“一帶一路”發展戰略，立陶宛也是“一帶一路”的沿線國家。近年來，兩國在科技、教育、能源、基礎設施建設和金融領域的合作也越來越多，貿易額也有所提升。您怎樣看中國提出的“一帶一路”發展戰略，對于兩國未來的合作方面能夠起到怎樣的意義？
拉莎?諾蕾基埃內：“一帶一路”發展戰略是一項引人矚目的戰略，與此同時，也是一項復雜的戰略。實現統一兩個全球網絡并創建一個有效的亞歐供應鏈的目標，需要大規模的互惠互利的伙伴關系、信任和務實合作。歐洲和中國快速增長的商業往來是國際運輸系統發展的重要指標之一，去年雙方貿易營業額增加至近5000億歐元也證實了這一事實。
立陶宛不斷發展鐵路和公路，物流中心和產業集群，以滿足即將到來的需求。通過與中國合作，立陶宛可以在中國和歐洲之間的供應鏈中創造價值。基礎設施開發項目以及運營集裝箱列車具有巨大的合作潛力。
一、中國高新技術產品貿易發展現狀
(一)進出口規模持續增長，進出口月度增幅繼續回落
據海關統計，2011年我國高新技術產品進出口總額首次突破萬億大關，達到10117.8億美元，同比增長11.8%，占外貿進出口比重27.8%。其中，高新技術產品出口5487.9億美元，同比增長11.5%，進口4629.9億美元，同比增長12.2%。受歐債危機、國際貿易保護主義等不利因素影響，我國高新技術產品貿易月度增幅有所回落。特別是2011年下半年以來，隨著歐元區危機加重，全球經濟增長環境惡化，經濟貿易風險上升，6月份以來出口呈個位數增長，連創2009年以來月度出口增幅新低。雖然從絕對值上看，進出口規模緩慢增長，但總體表現后續增長疲弱。
(二)信息與通信技術類仍居主導，部分領域進出口提速
2011年，我國在信息與通信技術類等傳統領域出口仍居主導地位，全年出口5294.6億美元，同比增長12.7%，較整體高新技術產品出口增長高1.2個百分點，占比增加至96.6%。單類產品出口額居前三位的分別是便攜式自動數據處理機(1058.8億美元)、手持式無線電話機(627.6億美元)、集成電路(325.7億美元)。除生命科學技術類、航空航天技術類產品出口提速外，多數領域出口增速下滑。其中生命科學技術類產品出口178.4億美元，同比增長28.7%，較上一年度提高2.9個百分點;航空航天技術類產品出口45.9億美元，同比增長31.6%，較上一年度提高1.5個百分點。2011年，電子技術類產品仍是我國高新技術產品主要進口產品，全年進口2139.7億美元，占比46.2%，較上一年度下降1.3個百分點。單類產品進口居前三位的分別是集成電路(1707.7億美元)、液晶顯示板(471.7億美元)、手持式無線電話機的零件(190.0億美元)。在整體高新技術產品進口萎縮的情況下，生命科學技術類產品進口速度提高，全年進口158.1億美元，同比增長35.3%，較上一年度增加12個百分點，進口占比提高至3.4%。
(三)外資企業貿易增速趨緩，其他企業增速依然強勁
從企業性質上看，外資企業仍是我國高新技術產品出口的主體。2011年，外資企業高新技術產品進出口8015.3億美元，同比增長10.37%，全年出口4527.53億美元，占比82.5%，較2010年下降0.6個百分點，全年進口3487.22億美元，同比增長10.06%，占比75.3%。國有企業進出口831.9億美元，同比增長2.09%，全年出口318.1億美元，占比5.8%，下降1.1個百分點，進口占比11.0%，下降0.5個百分點。宏觀經濟政策收緊等消極因素對民營企業出口影響更加明顯，以民營企業為主體的其他企業四季度出口環比折年率萎縮17.52%，進口環比折年率萎縮24.22%。盡管如此，其他企業全年進出口占比仍有所提升，其中出口642.2億美元，同比增長31.1%，占比11.7%，提高1.7個百分點，進口占比13.6%，提高1.9個百分點。
(四)一般貿易進出口增長明顯，加工貿易份額繼續縮減
2011年全年我國高新技術產品一般貿易出口898.3億美元，增長20.2%，占比提高1.2個百分點，進口1228.9億美元，增長18.5%;加工貿易出口4221.2億美元，占比76.9%，下降1.9個百分點。進料加工貿易仍是我國高新技術產品出口的主要方式，全年出口3824.6億美元，同比增長11.53%，占高新技術產品出口的69.69%。2011年，中西部承接加工貿易轉移初見成效，部分在金融危機中向周邊國家轉移加工產業的企業回流，加工貿易下降幅度較2010年度有所收窄，東部地區加工貿易加工增幅下降，其中蘇州、廣東兩地高新技術產品加工貿易增幅分別為－1.03%、8.12%，均低于8.8%的全國平均水平。從高新技術產品各領域內部來看，各領域加工貿易出口占比變化不十分明顯，說明加工貿易占比萎縮對不同領域影響大致相同。
(五)主要市場進出口增速放緩，傳統市場占比下降
2011年我國與多數國家和地區的高新技術產品進出口貿易呈現萎縮態勢，其中出口至歐元區794.8億美元，增長4.08%，較上一年度下降35個百分點，四季度環比折年率萎縮13.28%。由于歐債危機蔓延，新興市場國家和地區經濟貿易受到普遍拖累，進出口增速有所放緩，四季度我國出口到其他“金磚四國”高新技術產品62.3億美元，較三季度下降13.7%，環比折年率萎縮44.53%。從高新技術產品進口來看，亞洲地區仍是我國主要進口來源地。2011年，我國從東盟、韓國、中國臺灣和日本進口2891.9億美元，同比增長11.3%，占比62.4%，較上一年度下降1.2個百分點。中國香港、歐盟和美國仍是我國高新技術產品主要出口市場，合計占比64.6%，較2010年下降0.6個百分點。其中在航空航天技術、計算機與通信技術、電子技術類領域出口至上述三個地區的高新產品占同類技術領域比重分別為69.35%、67.33%和65.68%。
(六)中西部地區出口快速增長，東部地區占比繼續下降
從地域分布來看，東部地區仍是我國高新技術產品貿易的主要集中地，但隨著我國中西部地區承接沿海產業轉移步伐加快，中西部地區高新技術產品貿易迅速增長，特別是出口增長強勁。2011年全年中部地區高新技術產品出口171.7億美元，同比增長80.2%，占比提高1.2個百分點;西部地區出口217.4億美元，同比增長58.2%，占比提高2.3個百分點;東部地區出口5098.8億美元，同比增長7.5%，低于全國平均水平，比重繼續下降。2011年中西部地區進口增幅有所下降，但下降幅度明顯小于東部地區，中部地區全年高新技術產品進口168.1億美元，增長46.9%，占比提高0.8個百分點;西部地區占比提高1.0個百分點;東部地區進口增幅下降較大，進口增長10.0%，下降22.2個百分點，占比由93.9%下降到92.1%。中、西部在承接東部產業轉移動的同時，充分發揮自身產業基礎優勢，在傳統產品領域之外的材料技術、航空航天技術領域形成了各自的特色貿易比較優勢。2011年，東部地區在傳統領域出口占比仍占據絕對優勢，光電技術類產品出口314.16億美元，區域占比97.86%;中部地區材料技術類產品出口6.43億美元，占比13.63%;西部地區航空航天技術類產品出口8.24億美元，占比17.93%。
(七)整體國際競爭力略有下降，產業內貿易指數下滑
2011年高新技術產品國際貿易競爭力有所下降，貿易競爭力指數(TC指數)由2010年的0.0881下降到0.0848。傳統優勢領域中的計算機與通信技術類產品、計算機集成制造技術類產品的競爭力下降，其中計算機與通信技術領域的貿易競爭力指數由0.5832下降到0.5762，計算機集成制造技術領域的貿易競爭力有所下滑。隨著我國加大對戰略性新興產業的培育，高新產品中部分新興領域的國際競爭力得到提升，其中生物技術、航空航天技術類和材料技術類領域雖然仍處于凈進口狀態，但是國際貿易競爭力較2011年均得到提高，生物技術貿易競爭力指數由－0.0856提高到－0.0465，航空航天技術領域由－0.6540提高到－0.6062，材料技術領域由－0.1340提高到－0.1111。近年來，我國與主要貿易伙伴的高新技術產業內貿易指數呈下滑趨勢，但在國際分工格局方面變化不大，中美之間在高技術領域貿易仍表現為垂直分工，中國與東盟之間在高新技術產品領域貿易仍具有很強的相似性。中美之間格魯貝爾—勞埃德指數(GL指數)由2010年的47下降到2011年的43，中國與東盟之間的GL指數由2010年的65下降到64。2011年高新技術產業多數領域的產業內貿易指數處于50以下的較低水平。我國與日本之間的高新技術產業內貿易指數最高，為73，兩國在生物技術、計算機與通信技術、材料技術和航空航天技術貿易領域屬于水平分工，特別是在生命科學技術貿易領域屬于高度水平分工形態。我國與東盟國家高新技術產業內貿易指數為64，為水平分工;在計算機與通信技術、計算機集成制造技術領域的產業內貿易指數分別達到了88和76，屬于典型的高度水平分工狀態;在材料技術領域的產業內貿易也達到水平分工。高新技術產業內貿易指數排在第三位的是歐盟，為58。其中，我國與歐盟在材料技術領域貿易屬于典型的高度水平分工，在生物技術、生命科學技術、光電技術領域貿易比較活躍，在計算機與通信技術領域貿易不活躍。我國與美國之間在高技術產業貿易屬于典型的垂直分工，兩國在生命科學技術、材料技術領域產業內貿易指數分別為95和98，屬于高度水平分工狀態。
二、中國高新技術產品貿易面臨的挑戰與機遇
2012年，我國高新技術產品面臨的外部經濟環境更加嚴峻復雜，國內經濟貿易發展中不平衡、不協調的矛盾與問題依然突出，高新技術產品進出口的機遇與挑戰并存。
(一)面臨挑戰
一是世界經濟低速增長，全球貿易增速回落，高新產品出口增長面臨下行壓力。2012年上半年，世界經濟將延續上一年度的緩慢增長態勢，雖然部分經濟體的經濟景氣度指標呈現向好跡象，但考慮到宏觀政策空間有限，各國對歐債危機能否順利解決仍持懷疑態度，整體經濟觀望情緒較大，經濟表現溫和復蘇。下半年經濟走向的不確定性仍主要取決于歐債危機的解決、主要發達國家和新興市場的表現。根據國際貨幣基金組織2012年1月份《世界經濟展望》預測，2012年全球經濟減速似乎已成定局，預計發達國家經濟增長率1.2%，新興與發展中國家經濟增長率5.4%。從全球貿易來看，表征國際貿易領先指標的波羅的海干散貨指數(BDI)似乎也預示了貿易增速回落的事實。2012年開年以來，該指數始終處于歷史低位運行，2012年2月下降到647的歷史低點，不到2011年的2161高點的1/3，雖然3月份以來該指數緩慢上揚，但全球貿易復蘇動力不強。根據國際貨幣基金組織預測，2012年世界貿易增長率3.8%，其中發達國家和發展中國家的貿易增長率均較上一年度有所下降。從我國高新技術產品出口來看，實現穩定增長難度加大。2011年歐債危機對中歐高新產品雙邊貿易影響明顯，特別是下半年危機惡化后導致中國出口大幅萎縮。全年我國對歐盟出口高新技術產品1124.5億美元，同比增長滑落至個位數(3.5%)，占高新產品出口比重降至20.5%。2012年一季度，我國對歐盟出口245.0億美元，季度環比(－20.3%)與季度同比(－1.04%)雙雙萎縮。目前，歐盟是我國高新產品的第二大出口貿易伙伴，歐元區及歐盟成員經濟收縮將通過貿易渠道產生溢出效應，加大高新產品出口穩定增長的難度。
二是勞動力成本上升，企業融資難問題加劇，出口企業利潤受到擠壓，高新技術產品出口供給動力不足。2012年，我國勞動力市場的供求矛盾并未得到有效緩解，相反，勞動力成本上升已經成為我國經濟發展中不可逆轉的結構性問題，低成本競爭優勢正不斷削弱。預計未來，隨著我國經濟發展中“劉易斯拐點”的逐步呈現，人口紅利下降，勞動力短缺以及隨之而來的外貿企業用工難問題將成為困擾外貿企業的突出問題之一。普遍性的融資難問題將加重企業的經營困境。自2010年三季度至今，我國政府9次提高存款準備金率共4.5個百分點，5次上調存貸款基準利率共1.25個百分點，導致市場資金趨緊，銀行借貸成本提高，企業財務費用上升，特別是大量從事外貿經營的中小企業被排斥于銀行授信額度之外，面臨資金鏈斷裂風險，轉向高利貸或民間借貸，導致融資風險進一步加大。外貿企業在經歷“用工難”、“融資難”之后，企業盈利受到影響，企業家信心不足，部分東南沿海城市出現“跑路潮”風波。中國人民銀行對5000家企業開展的調查問卷顯示，2012年一季度，企業盈利指數為51.19，經營景氣指數為64.35，均創2009年三季度以來新低，企業家信心指數較2011年四季度略有回升，為2009年三季度以來次低點。
三是貿易保護主義抬頭，貿易摩擦向新興產業領域蔓延，高新產品拓展國際市場難度加大。金融危機爆發至今，各國經濟仍未完全走出危機陰霾，貿易保護主義相繼抬頭。截至目前，中國已經連續17年成為遭遇貿易摩擦最多的國家。2012年以來，我國共遭受了8起貿易摩擦，涉案金額22.8億美元，同比增長了80%。從貿易摩擦領域來看，戰略性新興產業逐漸成為各國貿易保護主義關注的對象。自2011年至今，美國相繼對我國太陽能電池和應用級風塔提起反傾銷和反補貼調查。伴隨“雙反”調查的還有各種專利侵權訴訟、破產限制購買法令等措施。2012年，全球經濟在低迷中緩慢增長，美、法等國家政治大選、主要發達國家推動本國制造業發展，在各種政治、經濟因素的作用下，預計各種貿易保護主義措施只增不減，國際貿易形勢更加嚴峻。
(二)發展機遇
一是新興領域的宏觀支持政策陸續出臺，產品國際競爭力穩步提升，高新技術產品出口新的增長引擎逐漸發力。為促進新興產業國際化發展，搶占國際經濟科技制高點。在2010年國務院《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》的基礎上，《新材料產業“十二五”發展規劃》、《太陽能光伏產業“十二五”發展規劃》、《環保裝備“十二五”發展規劃》、《工業清潔生產推行“十二五”發展規劃》陸續出臺。此外，《鼓勵和引導民營企業發展戰略性新興產業國際化發展的指導意見》等陸續。這些政策的出臺和相繼實施有利于未來產業的有序、健康發展。目前，新興產業領域產業化和規模化發展強勁，新能源等領域發展態勢迅猛。根據全球風能理事會(GWEC)2012年2月最新的全球風電市場報告，全球風電產業2011年新增風電裝機容量41000MW，中國排在首位，約占全球新增裝機的44%。從產業國際化發展來看，部分領域出口競爭力穩步提升，生物技術、材料技術等領域的貿易競爭力指數不斷提高。
二是企業研發支出持續增長，知識產權國際化程度提高，高新技術產品向高技術含量升級有望。近年來，我國研發支出呈穩定增長態勢，研發強度不斷提高。美國巴特勒研究所最新的《2012年全球研發投資預測》顯示，中國研發支出年增長率12%，研發強度從1995年的約0.6%提高到2011年的1.6%，如果中國研發支出年均增長保持11.5%，美國保持4.0%，到2030年中國將超過美國成為第一研發大國。企業知識產權意識不斷增強，推動知識產權國際化程度提高。中國在五大專利局(美國、日本、歐洲、韓國和中國)獲得授權專利數量持續增長。目前所獲得的專利授權數量相當于歐洲和韓國總和的2倍。從所獲得的專利領域來看，主要集中在數字計算機、電話和數據傳輸系統、無線和有線傳輸系統等，為我國高新技術產品向高技術含量邁進提供了技術準備。
三是科技興貿創新基地不斷發展，新基地不斷加入，戰略性新興產業國際化的產業基礎逐漸成型。經過幾年來的培育和發展，前三批認定的58家科技興貿創新基地已經積累一些龍頭企業，產業鏈日益完善，產業集聚程度較高，戰略性新興產業不斷發展。目前，基地在新能源、新材料、生物醫藥等產業領域業已形成相當出口規模，在國際市場上競爭力顯著增強。2011年，上海張江等10家生物醫藥基地進出口4833.96億美元，同比增長21.24%，其中出口2294.83億美元，同比增長20.1%;江蘇省無錫市等5家新能源基地進出口843.92億美元，同比增長20.2%，出口499.08億美元，同比增長18.4%;江西鷹潭市等14家基地進出口175.12億美元，同比增長40.73%，其中出口100.59億美元，同比增長72.21%。2012年，為加快培育戰略性新興產業，商務部、科技部將針對節能環保、新一代信息技術等七大新興領域，從國內相對成熟的地區培育一批新基地。作為新興產業的發展載體，科技興貿創新基地將進一步發揮產業集聚效應，為高技術產品貿易和戰略性新興產業國際化奠定、鞏固堅實的產業基礎，為轉變外貿發展方式、優化貿易結構提供持續的動力。
三、政策建議
(一)著力推進高新技術產品進出口貿易均衡發展
一是繼續優化高新技術產品貿易的產品結構、方式結構、主體結構、地區結構和國別結構;二是充分發揮我國巨大市場規模優勢，重視進口對外貿協調發展的平衡作用;三是推進戰略性新興產業國際化發展，提升新興領域在高新技術產品貿易中的比重。
(二)加快形成以高新技術企業為主體的創新體系
一是不斷完善有利于創新的政策環境，加快制定并出臺支持創新的配套政策;二是推進創新型企業建設，鼓勵企業聚集高層次創新人才，與科研院所實現創新資源優化重組，建立產業技術創新戰略聯盟;三是著力提升科技興貿創新基地的集聚輻射帶動作用的同時，培育一批戰略性新興產業骨干企業。
(三)著力培育新的高新技術產品貿易增長點
一是加快用高新技術改造傳統產業，應用新技術、新材料提升傳統產業，加快出口產品升級換代;二是加快培育出口競爭新優勢，促進加工貿易從組裝加工向研發設計、銷售物流等環節拓展;三是鼓勵高技術產業在境外開展技術研發合作，以技術、服務帶動產品出口。
關鍵詞：生命科學；開放式討論教學；案例分析
生命科學是研究生命活動的本質和發生規律，以及各種生物之間和生物與環境之間相互關系的學科。近年來，生命科學研究的新方法、新技術的不斷涌現為解析各種生命現象構建了研究平臺，使科研人員從分子、細胞、個體和群體各層面深入探討生命活動的基本規律成為現實，促進了生命科學領域中一系列觀念和認識的更新［1］。與此同時，生命科學領域基礎研究的進步也促進了應用，其成果正在以前所未有的速度向農牧漁業、能源工業、環境保護、食品輕工和醫藥衛生等多個方面滲透，產生了巨大的經濟效益、社會效益和環境效益［2］。因此，目前高校生命科學相關的專業課程中既包含基礎理論又包含技術手段，既包含研究前沿又包含應用進展，內容豐富、信息量大、邏輯性強。在當今以素質教育和創新型人才培養為核心的教育思想指導下，生命科學相關課程的教學過程中應采取靈活多樣的教學方式，幫助學生夯實基本概念，掌握前沿進展，培養創新意識，適應現代化建設和未來社會發展的需要。傳統的課堂授課方式以教師主動講述、學生被動接受為主。這種授課方式教師講授偏多，學生主動性發揮不足，從而導致學生對部分知識點掌握的深度和廣度受到限制，僅停留在熟練記憶的層面。近年來，筆者對生命科學專業課程教學方式進行了初步的改革嘗試，將教師講授式授課與開放式討論授課相結合，注重對學生的學習方法、思維能力、綜合素質和創新能力的培養，產生了積極的反響。我們在學期伊始便給學生介紹與本課程相關的參考書、期刊和網站，教授學生查閱中英文相關文獻的方法，隨后將與課堂教學內容密切相關的知識延伸、科研進展、研究方法等作為小組（每小組學生4～6人）討論題目布置給學生。學生通過在課下查閱文獻、積極思考和相互交流等方式深入認識討論題目，并在課堂上以視頻、PPT和presentation的方式向全班同學展示。而小組展示過后，教師會引導學生對所講內容展開討論并對討論內容進行歸納總結。同時，教師根據學生報告情況予以打分，并按一定百分比計入期末成績。下面筆者以生命科學專業的骨干必修課“細胞生物學”和專業必修課“植物生理學”為例，闡述如何在生命科學專業的教學中引入開放式討論教學模式，引導學生深入探究生命科學理論的內涵。
一、開放式討論教學應用于“細胞生物學”課程教學的案例展示
細胞作為有機體結構與生命活動的基本單位，既是生命科學發展的生長點，又是生命科學發展的匯聚點。細胞生物學是在顯微、亞顯微和分子水平研究和揭示細胞基本生命活動規律的科學，是當代生命科學的重要基礎學科。目前，細胞生物學的研究日益深入，已成為21世紀生命科學研究的重要領域。“細胞生物學”課程既是北京林業大學生物科學與技術學院理科基地生物科學專業的重要主干課程，也是生物技術專業重要的專業基礎課程。
（一）通過開放式討論教學引入最新科研進展內容
“細胞生物學研究方法”是“細胞生物學”課程中承前啟后的一個章節，該章節從細胞形態的顯微觀察、細胞及其組分的分析、細胞培養與生物工程、細胞及生物大分子的動態變化等幾個方面介紹了有關細胞生物學的研究方法。其中關于細胞形態的顯微觀察，課本中主要介紹了光學顯微鏡、熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡和電子顯微鏡的原理和使用方法。這些顯微成像技術可以幫助研究者從分子和細胞等微觀層面觀察生命過程中的變化，揭示生命活動的物質基礎和動態規律。近年來，科學家們不斷嘗試，實現了突破衍射極限的光學顯微成像，即超分辨熒光顯微術［3］。2014年諾貝爾獎即授予了其中兩種超分辨率光學顯微鏡的發明者———受激發射損耗顯微術（以下簡稱為STED）的發明者StefanW．Hell和光激活定位顯微術（以下簡稱為PALM）的發明者EricBetzig、WilliamE．Moerner。由于教材內容篇幅的限制以及修訂和出版時間的周期性，這一重要內容并沒有被及時收錄在內。于是，我們選擇這一部分內容作為開放式討論教學內容。首先，教師為學生強調衍射極限的概念，從成像的角度來說，衍射極限影響下的顯微成像系統只能分辨有限小的細節，一般在200nm到300nm之間。德國物理學家ErnstAbbe發現了這一現象，并將其公式刻在自己的墓碑上。在教師的引導下，學生們播放了在網上查找到的諾貝爾獎獲得者的采訪視頻和超分辨率顯微術動畫，激發大家的學習興趣；另一組學生則通過PPT和presentation展示了STED和PALM技術的原理和特點。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：相對于傳統光學顯微術，STED顯微術和PALM顯微術通過何種方式突破了刻在墓碑上的公式———光學衍射的極限，實現了在納米級對生物大分子和細胞結構進行清晰成像。最后，教師對學生講述中提到的多種超分辨率顯微鏡的優勢和不足加以補充和總結。通過這次講述和討論，學生們增長了知識，開拓了視野，知道了超高分辨率顯微鏡通過多種技術革新大大提高了人們對細胞內大分子物質定位和功能分析的觀測尺度，深刻理解了顯微鏡是認識復雜生命現象的窗口這一觀點。由上述案例可知，通過開放式討論教學可將更多的研究進展融入到課堂教學中，更新和充實基礎理論。
（二）通過開放式討論教學將理論與實際應用相結合
“細胞增殖調控與癌細胞”是“細胞生物學”課程中備受學生關注的一個章節。細胞增殖是生物繁殖和生長發育的基礎，是受到高度嚴格調控的細胞生命過程。在細胞增殖中任何關鍵步驟的錯誤，都有可能引發嚴重后果。在動物體內，異常旺盛增殖的細胞會發生癌變轉化為癌細胞，對生命安全造成嚴重威脅。“細胞生物學”課程中大多數章節理論性較強，知識較為抽象，然而“細胞增殖調控與癌細胞”一節與每位同學的身體健康密切相關，學生們有著強烈的學習興趣和探索欲望。因此，我們借助學生的學習興趣，將癌細胞的形成與特征部分作為開放式討論教學內容。首先，教師為學生概述癌細胞的定義和與細胞增殖調控的關系。緊接著，有學生講解癌細胞的基本特征及腫瘤的發生過程，另一組學生講解腫瘤發生的細胞信號調控網絡以及目前針對特異信號通路的癌癥治療靶向藥物。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：癌癥的發生與環境因素是否密切相關？癌癥是不是遺傳性疾病？癌癥是不是可以稱為老年疾病？癌癥的產生除了基因突變，有沒有其他遺傳機制的參與？等等。最后，教師對學生講述中提到的癌基因、抑癌基因和生長因子等重要知識點加以強調和深化。通過這次講述和討論，學生不但對課本知識理解得更為深刻，也真正認識到細胞生物學與人類生活的密切關系，以及細胞生物學在解決人類所面臨的重大健康問題中所發揮的重要作用。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以將與理論知識密切相關的實際應用融入課堂教學中，激發學生的學習興趣，促使學生積極主動地學習和運用知識。
二、開放式討論教學應用于“植物生理學”課程教學的案例展示
植物生理學包括植物生命活動過程中物質代謝、能量轉化、信息傳遞及由此表現出的形態建成等多方面內容，是從不同層次、不同水平、不同角度探索研究植物生命活動規律及其與環境相互關系的科學。植物生理學既在基礎研究領域探究相互聯系、相互依存、相互制約的生命現象本質，又為農業和林業生產實踐提供了理論指導和技術支持。正是因為“植物生理學”課程的重要性，這門課程成為北京林業大學生物、林學、園藝和水保等多個專業的專業必修課程。
（一）通過開放式討論教學展示多種技術手段
“植物礦質與氮素營養”是“植物生理學”課程中介紹植物生命活動橫斷面中的一章，圍繞高等植物礦質元素的概念及生理作用、礦質離子跨膜運輸的機理、植物根系吸收養分的過程和特點等幾部分展開講述。膜片鉗技術和非損傷微測技術均可用來測量和研究生命體外微環境中的離子／分子流，在植物礦質元素轉運研究中均獲得成功應用［4］。膜片鉗技術利用微玻管電極接觸細胞膜，對膜片上離子通道的離子電流進行監測記錄，從而反映單個或多個離子通道的分子活動。非損傷微測技術利用選擇性電極，可在保證被測樣品完整性和近似實際生理環境狀態下，對進出樣品的各種離子／分子流進行三維、實時和動態的測量，從而獲得離子／分子流的濃度、流速和運動方向等多方面信息。我們將這兩種研究植物礦質元素轉運的重要技術的比較作為開放式討論教學的內容，作為該章理論知識介紹的補充。首先，教師為學生講授膜片鉗技術和非損傷微測技術的歷史由來，再由一組學生講解膜片鉗技術的原理、特點和應用舉例，而另一組學生講解非損傷微測技術的原理、特點和應用舉例。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：膜片鉗技術和非損傷微測技術相比，分別有哪些優勢和劣勢？應該應用在哪些不同的領域？最后，教師為學生們講述現實中兩種技術的應用并加以總結，指出膜片鉗技術是研究植物細胞膜離子通道的傳統工具，但非損傷微測技術可以使植物礦質離子轉運研究更加深入和豐滿。通過這次討論和講述，學生們在明確植物礦質元素轉運、吸收和生理功能等理論的基礎上，進一步了解了進行上述理論研究的技術手段，做到了知其然，也知其所以然。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以有的放矢地加強學生對研究方法和技術手段的學習。
（二）通過開放式討論教學鍛煉學生科學思維的能力
“植物生長物質”是“植物生理學”課程中內容相對獨立的一章，主要介紹多種植物激素和植物生長調節劑的生物學功能。在這一章中，教師不但需要為學生介紹生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯等5大類經典激素，還需要為學生講解油菜素內酯、茉莉素、水楊酸、獨腳金內酯等4大類新型植物激素。每種激素都需要圍繞激素的發現與種類、分布與運輸、合成與降解代謝、生物學功能和信號傳導途徑等多方面進行講述。我們希望學生在聽教師講授完其中8大類植物激素的相關知識后融會貫通、舉一反三，對最后一種也是最新的一種植物激素———獨腳金內酯展開開放式討論。首先，教師向學生強調植物激素的定義和特征。緊接著，一組學生講解獨腳金內酯的發現和分布、結構和合成，而另一組學生講解獨腳金內酯的生物學功能和信號傳導。隨后，教師通過設立以下問題引導學生展開討論：獨腳金內酯的各種生物學功能中，哪些是與其他激素的生物學功能協同作用，哪些是與其他激素的生物學功能相拮抗的？獨腳金內酯的信號傳導途徑與哪些激素的信號傳導途徑具有相似性，而不同之處又在哪里？最后，教師對獨腳金內酯的各種信息進行梳理，加深學生對植物激素特征和生物學功能的理解。通過這次討論和講述，學生們可以從對每種激素具體細節的領會中跳出來，對植物激素從最初合成到最后發揮生物學功能的一系列過程加以宏觀把握。由上述案例可知，通過開放式討論教學，可以鍛煉學生的科學思維能力，引導學生由個別到一般、由局部到全面，獨立有序地完成教學內容。通過上述“細胞生物學”課程和“植物生理學”課程中多個教學案例可以看出，開放式討論教學可以補充講授型課堂教學的不足，幫助學生在教師的指引下進行積極而獨立的思考和自主而深入的學習，了解科研進展，知曉實際應用，掌握研究方法，鍛煉科學思維，培養創新意識。
參考文獻
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［2］熊國梅．生物工程技術的發展對社會經濟發展的影響［J］．教育教學論壇，2012，45（38）：171－172．
［3］呂志堅，陸敬澤，吳雅瓊，等．幾種超分辨率熒光顯微技術的原理和近期進展［J］．生物化學與生物物理進展，2009，36（12）：1626－1634．
關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景
制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的20%~55%。在一個國家的企業生產力構成中，制造技術的作用一般占60%左右。專家認為，世界上各個國家經濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現在所生產的產品的市場占有率上。隨著經濟技術的高速發展以及顧客需求和市場環境的不斷變化，這種競爭日趨激烈，因而各國政府都非常重視對先進制造技術的研究。
一、當前制造科學要解決的問題
當前制造科學要解決的問題主要集中在以下幾方面：
（1）制造系統是一個復雜的大系統，為滿足制造系統敏捷性、快速響應和快速重組的能力，必須借鑒信息科學、生命科學和社會科學等多學科的研究成果，探索制造系統新的體系結構、制造模式和制造系統有效的運行機制。制造系統優化的組織結構和良好的運行狀況是制造系統建模、仿真和優化的主要目標。制造系統新的體系結構不僅對制造企業的敏捷性和對需求的響應能力及可重組能力有重要意義，而且對制造企業底層生產設備的柔性和可動態重組能力提出了更高的要求。生物制造觀越來越多地被引入制造系統，以滿足制造系統新的要求。
（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識的共享已成為制約現代制造技術中產品開發和制造的關鍵問題。例如在計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)集成、坐標測量(CMM)和機器人學等方面，在三維現實空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設計和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計算和幾何推理問題；在測量和機器人路徑規劃及零件的尋位(如Localization)等方面，存在C-空間(配置空間ConfigurationSpace)的幾何計算和幾何推理問題；在物體操作(夾持、抓取和裝配等)描述和機器人多指抓取規劃、裝配運動規劃和操作規劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進行幾何推理。制造過程中物理和力學現象的幾何化研究形成了制造科學中幾何計算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進一步突破，當前一門新學科--計算機幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。
（3）在現代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產業的決定性因素，而且還是最活躍的驅動因素。提高制造系統的信息處理能力已成為現代制造科學發展的一個重點。由于制造系統信息組織和結構的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現出立體性、信息度量的多維性、以及信息組織的多層次性。在制造信息的結構模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數據的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。
（4）各種人工智能工具和計算智能方法在制造中的廣泛應用促進了制造智能的發展。一類基于生物進化算法的計算智能工具，在包括調度問題在內的組合優化求解技術領域中，受到越來越普遍的關注，有望在制造中完成組合優化問題時的求解速度和求解精度方面雙雙突破問題規模的制約。制造智能還表現在：智能調度、智能設計、智能加工、機器人學、智能控制、智能工藝規劃、智能診斷等多方面。
這些問題是當前產品創新的關鍵理論問題，也是制造由一門技藝上升為一門科學的重要基礎性問題。這些問題的重點突破，可以形成產品創新的基礎研究體系。
二、現代機械工程的前沿科學
不同科學之間的交叉融合將產生新的科學聚集，經濟的發展和社會的進步對科學技術產生了新的要求和期望，從而形成前沿科學。前沿科學也就是已解決的和未解決的科學問題之間的界域。前沿科學具有明顯的時域、領域和動態特性。工程前沿科學區別于一般基礎科學的重要特征是它涵蓋了工程實際中出現的關鍵科學技術問題。
超聲電機、超高速切削、綠色設計與制造等領域，國內外已經做了大量的研究工作，但創新的關鍵是機械科學問題還不明朗。大型復雜機械系統的性能優化設計和產品創新設計、智能結構和系統、智能機器人及其動力學、納米摩擦學、制造過程的三維數值模擬和物理模擬、超精度和微細加工關鍵工藝基礎、大型和超大型精密儀器裝備的設計和制造基礎、虛擬制造和虛擬儀器、納米測量及儀器、并聯軸機床、微型機電系統等領域國內外雖然已做了不少研究，但仍有許多關鍵科學技術問題有待解決。
信息科學、納米科學、材料科學、生命科學、管理科學和制造科學將是改變21世紀的主流科學，由此產生的高新技術及其產業將改變世界的面貌。因此，與以上領域相交叉發展的制造系統和制造信息學、納米機械和納米制造科學、仿生機械和仿生制造學、制造管理科學和可重構制造系統等會是21世紀機械工程科學的重要前沿科學。
2．1制造科學與信息科學的交叉--制造信息科學
機電產品是信息在原材料上的物化。許多現代產品的價值增值主要體現在信息上。因此制造過程中信息的獲取和應用十分重要。信息化是制造科學技術走向全球化和現代化的重要標志。人們一方面對制造技術開始探索產品設計和制造過程中的信息本質，另一方面對制造技術本身加以改造，以使得其適應新的信息化制造環境。隨著對制造過程和制造系統認識的加深，研究者們正試圖以全新的概念和方式對其加以描述和表達，以進一步達到實現控制和優化的目的。
與制造有關的信息主要有產品信息、工藝信息和管理信息，這一領域有如下主要研究方向和內容：
(1)制造信息的獲取、處理、存儲、傳遞和應用，大量制造信息向知識和決策轉化。
(2)非符號信息的表達、制造信息的保真傳遞、制造信息的管理、非完整制造信息狀態下的生產決策、虛擬管理制造、基于網絡環境下的設計和制造、制造過程和制造系統中的控制科學問題。
這些內容是制造科學和信息科學基礎融合的產物，構成了制造科學中的新分支--制造信息學。
2．2微機械及其制造技術研究
微型電子機械系統(MEMS)，是指集微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。MEMS的發展將極大地促進各類產品的袖珍化、微型化，成數量級的提高器件與系統的功能密度、信息密度與互聯密度，大幅度地節能、節材。它不僅可以降低機電系統的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統無法完成的任務。例如用尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起一個紅細胞；制造出3mm大小能夠開動的小汽車；可以在磁場中飛行的像蝴蝶大小的飛機等。MEMS技術的發展開辟了技術全新的領域和產業，具有許多傳統傳感器無法比擬的優點，因此在制造業、航空、航天、交通、通信、農業、生物醫學、環境監控、軍事、家庭以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。
微機械是機械技術與電子技術在納米尺度上相融合的產物。早在1959年就有科學家提出微型機械的設想，1962年第一個硅微型壓力傳感器問世。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為60~120μm的硅微型靜電電動機，顯示出利用硅微加工工藝制作微小可動結構并與集成電路兼容制造微小系統的潛力。微機械技術有可能像20世紀的微電子技術那樣，在21世紀對世界科技、經濟發展和國防建設產生巨大的影響。近10年來，微機械的發展令人矚目。其特點如下：相當數量的微型元器件(微型結構、微型傳感器和微型執行器等)和微系統研究成功，體現了其現實的和潛在的應用價值；多種微型制造技術的發展，特別是半導體微細加工等技術已成為微系統的支撐技術；微型機電系統的研究需要多學科交叉的研究隊伍，微型機電系統技術是在微電子工藝的基礎上發展的多學科交叉的前沿研究領域，涉及電子工程、機械工程、材料工程、物理學、化學以及生物醫學等多種工程技術和科學。
目前對微觀條件下的機械系統的運動規律，微小構件的物理特性和載荷作用下的力學行為等尚缺乏充分的認識，還沒有形成基于一定理論基礎之上的微系統設計理論與方法，因此只能憑經驗和試探的方法進行研究。微型機械系統研究中存在的關鍵科學問題有微系統的尺度效應、物理特性和生化特性等。微系統的研究正處于突破的前夜，是亟待深入研究的領域。
2．3材料制備／零件制造一體化和加工新技術基礎
材料是人類進步的里程碑，是制造業和高技術發展的基礎。每一種重要新材料的成功制備和應用，都會推進物質文明，促進國家經濟實力和軍事實力的增強。21世紀中，世界將由資源消耗型的工業經濟向知識經濟轉變，要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性；要求材料和零件的設計實現定量化、數字化；要求材料和零件的制備快速、高效并實現二者一體化、集成化。材料和零件的數字化設計與擬實仿真優化是實現材料與零件的高效優質制備／制造及二者一體化、集成化制造的關鍵。一方面，通過計算機完成擬實仿真優化后可以減少材料制備與零件制造過程中的實驗性環節，獲得最佳的工藝方案，實現材料與零件的高效優質制備／制造；另一方面，根據不同材料性能的要求，如彈性模量、熱膨脹系數、電磁性能等，研究材料和零件的設計形式。進而結合傳統的去除材料式制造技術、增加材料式覆層技術等，研究多種材料組分的復合成形工藝技術。形成材料與零件的數字化制造理論、技術和方法，如快速成形技術采用材料逐漸增長的原理，突破了傳統的去材法和變形法機械加工的許多限制，加工過程不需要工具或模具，能迅速制造出任意復雜形狀又具有一定功能的三維實體模型或零件。
2．4機械仿生制造
21世紀將是生命科學的世紀，機械科學和生命科學的深度融合將產生全新概念的產品(如智能仿生結構)，開發出新工藝(如生長成形工藝)和開辟一系列的新產業，并為解決產品設計、制造過程和系統中一系列難題提供新的解決方法。這是一個極富創新和挑戰的前沿領域。
地球上的生物在漫長的進化中所積累的優良品性為解決人類制造活動中的各種難題提供了范例和指南。從生命現象中學習組織與運行復雜系統的方法和技巧，是今后解決目前制造業所面臨許多難題的一條有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進化等功能結構和運行模式的一種制造系統與制造過程。如果說制造過程的機械化、自動化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結構和進化過程。
仿生制造所涉及的科學問題是生物的"自組織"機制及其在制造系統中的應用問題。所謂"自組織"是指一個系統在其內在機制的驅動下，在組織結構和運行模式上不斷自我完善、從而提高對于環境適應能力的過程。仿生制造的"自組織"機制為自下而上的產品并行設計、制造工藝規程的自動生成、生產系統的動態重組以及產品和制造系統的自動趨優提供了理論基礎和實現條件。
仿生制造屬于制造科學和生命科學的"遠緣雜交"，它將對21世紀的制造業產生巨大的影響。
仿生制造的研究內容目前有兩個方面：
2．4．1面向生命的仿生制造
研究生命現象的一般規律和模型，例如人工生命、細胞自動機、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結構和運行模式以及生物的進化和趨優機制等；
2．4．2面向制造的仿生制造
研究仿生制造系統的自組織機制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設計原理，基于多自律單元協同的分布式控制和基于進化機制的尋優策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關系，仿生系統及其演化過程的復雜度計量方法。
機械仿生與仿生制造是機械科學與生命科學、信息科學、材料科學等學科的高度融合，其研究內容包括生長成形工藝、仿生設計和制造系統、智能仿生機械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎研究的特點，如果抓住機遇研究下去，將可能產生革命性的突破。今后應關注的研究領域有生物加工技術、仿生制造系統、基于快速原型制造技術的組織工程學，以及與生物工程相關的關鍵技術基礎等。
三、現代制造技術的發展趨勢
20世紀90年代以來，世界各國都把制造技術的研究和開發作為國家的關鍵技術進行優先發展，如美國的先進制造技術計劃AMTP、日本的智能制造技術（IMS）國際合作計劃、韓國的高級現代技術國家計劃(G--7)、德國的制造2000計劃和歐共體的ESPRIT和BRITE-EURAM計劃。
隨著電子、信息等高新技術的不斷發展，市場需求個性化與多樣化，未來現代制造技術發展的總趨勢是向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、綠色集成化、全球化的方向發展。
當前現代制造技術的發展趨勢大致有以下九個方面：
(1)信息技術、管理技術與工藝技術緊密結合，現代制造生產模式會獲得不斷發展。
(2)設計技術與手段更現代化。
(3)成型及制造技術精密化、制造過程實現低能耗。
(4)新型特種加工方法的形成。
(5)開發新一代超精密、超高速制造裝備。
(6)加工工藝由技藝發展為工程科學。
(7)實施無污染綠色制造。
為了促進載人航天的應用，提高工程綜合效益，使我國的空間應用跨入載人空間實驗階段，“神舟二號”的太空之旅，肩負著開展一系列空間科學及技術實驗的神圣使命。
“神舟二號”飛船的3個艙段，幾乎都安裝了各種科學實驗設備，“神舟二號”由此成為一個名副其實的“空間科學技術實驗室”。這些科學實驗設備各有各的用途。我國科學家試圖通過這些設備，進行材料科學、生命科學、空間天文、環境監測等實驗任務。這些實驗任務由中國科學院為主的全國50多個科研院所和大學承擔。
太空“百寶箱”
太空中幾乎沒有重力，沒有空氣和水分，各種比重不同的物體可以在一起“和平共處”。在這里也幾乎沒有地面上的對流、沉淀等現象，可以生長出地面上得不到的結構完整、性能優良的晶體材料。在飛船上進行的空間材料科學實驗，對于獲取高質量的晶體材料，了解晶體材料生長過程中重力對流等因素對晶體品質的影響，指導地面批量生產具有重要意義。
進行空間微重力科學研究和實驗，是當今載人航天實驗的熱點。空間材料實驗向人們傳遞著這樣一個信息:外層空間是發展研究新材料、新的加工工藝的理想場所。
人類開展空間科學研究已有40多年歷史，而大規模進行太空生產材料實驗活動始于70年代末。從1980年到1990年，蘇聯在空間站里進行了500項材料加工實驗。1989年，在“和平”號空間站生產出297公斤砷化鎵，價值上百萬美元。如今，在空間生產的砷化鎵晶體已成為最有希望的商品。一些諸如大尺寸微乳膠球、高純度藥物等都已貼上了“空間”商標。通過空間實驗，還獲得了一些新的加工工藝。這些工藝為改進地面材料的生產指明了方向。
多年來，我國先后利用返回式衛星開展了80多項材料加工和生命科學等方面的研究，進行了各種形式的搭載實驗300多項，已經形成了以中國科學院為主，航天研究院所、高等院校等參加的空間微重力科學研究應用隊伍。
作為人類文明進步的標志，材料是現代工業與高新技術領域的重要支柱之一。材料的進步，推動了科學技術的不斷發展。進行材料科學研究，是“神舟二號”飛船的使命之一。
在空間可以獲得在地面無法生長出的高性能晶體材料，這些材料在高新技術領域有著重要的應用價值。例如二元半導體銻化鎵晶體，是制造微波器件、微波集成電路和超高速集成電路的關鍵電子材料。與目前普遍應用的硅單晶相比，其性能更加優良。三元半導體碲鋅鎘晶體是制造紅外探測器不可缺少的材料。我們現在通過“風云”氣象衛星可以獲得準確的天氣預報，進行礦產資源勘探、指導農牧業生產和自然災害預防，這其中紅外探測器功不可沒。氧化物激光晶體硅酸鉍是光信息存儲功能材料。隨著信息時代的到來，信息存儲材料的重要作用已是有目共睹。
地面的晶體生長過程可以通過肉眼直接觀察，那么，在空間微重力環境下的晶體生長過程又是什么樣的呢?我國科學家設計了一種安裝在“神舟二號”上的空間晶體生長觀察裝置，可以利用攝像機拍攝空間微重力條件下氧化物單晶的生長全過程。在空間對晶體材料生長機理和生長工藝的深入研究，有利于指導地面晶體材料的生產，改進工藝，提高晶體質量，以推進材料科學及工程的發展，造福全人類。
太空“生物軍團”
空間微重力、強宇宙粒子輻射、節律變化等特殊環境，給生命科學、生物技術實驗提供了地面不能或不能完全模擬的條件。利用這種獨特環境進行生物體組織培養，可以避免地面重力作用所造成的對流和積淀作用，獲得比地面更好的效果。因此，空間生命科學研究不僅有助于揭示生命科學中不可能在地面環境下獲知的一些本質特征，而且在應用上可望獲取空間生物工程的方法，生產出高質量單晶、高效生物制品等。
今天，微生物的生長代謝研究已由地面拓展到太空，由此而發展起來的微生物技術已廣泛用于藥物合成、醫學研究等領域，為人類生產生物制劑開拓了新的前景。
在生物材料加工方面，已分離出地面很難分離的哺乳動物特化細胞，其純度比地面高4～5倍，分離速度提高400～700倍。這些成果給藥物學研究帶來了新的生機，一些地面不能制造和提純的藥物，卻可以在太空中完成。
在“和平”號空間站里，科學家已經成功地種植了卷心菜、土豆等蔬菜，還種植了只有40厘米高的小麥。由于在空間站里24小時都有電燈照明，小麥無法“安眠”，60天就成熟了。這種轉基因小麥的產量是地面普通小麥產量的3倍。
自1988年以來，我國先后進行了4次藻類空間生長試驗，研究了20種藻類和大型藻在太空環境中的適應能力，取得了固氮能力強的藻類新品系。用它們的發酵物配置的飼料喂養梅花鹿，不僅節省飼料，還能使鹿茸的產量增加16％。
科學家們還發現，在空間失重的條件下，蛋白質晶體比在地球上生長的個大，且更為純凈，結構更為完整，可以很方便地進行分析。通過對它們的分析，能更深入地揭開蛋白質、酶和一些病毒的秘密，并由此研制出新的藥物。
生命體的一切活動都是通過其基本構成物質，特別是蛋白質和核酸的功能來實現的，而這些生物大分子功能如何又直接取決于它們的結構。因此，測定這些生物大分子的結構，研究其結構與功能的關系，對于揭示生命奧秘和了解疾病十分重要；而且，它也是發展蛋白質工程及藥物設計等生物高技術所必需的基礎，特別是在人類基因組計劃完成之后，這類研究的意義將更加突出。“神舟二號”飛船上裝載的蛋白質結晶裝置是我國科研工作者為了揭示生命的奧秘，經過多年研制而成的。這項研究對于抗農作物病害、治療人體頑癥、設計新藥物、在細胞和分子水平上研究生命現象和揭示生命的奧秘具有重要意義。
“神舟二號”所進行的空間生物效應研究，是我國航天領域首次多物種、多種生物的綜合性生物學研究。眾多的生物學實驗材料，組成了一個進軍太空的“生物軍團”。
本次生物學效應實驗所用的生物材料是在過去7年篩選出來的。在19種生物中，有17種分別是微生物、植物、水生生物和無脊椎動物，有2種為脊椎動物的細胞或組織。實驗的目的是從細胞、組織、個體、種群和簡單生態系統等不同層次上，研究生物體和生物封閉系統的空間生物學效應，爭取研究開發出空間生物加工的共培養技術、反應器技術和發現高效、高質生命物質的特殊代謝途徑；同時，爭取利用空間環境的誘發變異獲得具有優良品質和經濟價值的生物品系。
重力的干擾對活細胞的體外生長會產生一定的影響，空間環境由于不受重力干擾更容易進行細胞的培養。通過空間細胞的培養實驗，可使醫生在不危害病人的條件下，精確地試驗治療癌癥的新方法。同時，高質量的組織培養已用于生長胰腺細胞，使得糖尿病患者在不使用胰島素的情況下也能得到治療。
空間生物學效應的實驗方法、工藝和實驗結果，可以促進高效、高抗體、優質物種在相關生產領域的應用。通過建立生物反應器原理模型和生態管理模型，可以指導解決我國和世界當前面臨的嚴峻環境問題。
太空“天文臺”
你想知道在遙遠的太空是怎樣的景象嗎?除了用肉眼可以見到的星星之外，科學家近年來還發現了一個神奇的現象，那就是人們用肉眼看不到的γ射線暴。
宇宙γ射線暴是宇宙中一種突發的巨大能量的爆發現象，其巨大能量的來源及其發生機理，無法用現有的科學理論解釋，至今還是一個謎。因此，它已成為一個重要的國際前沿熱點課題。“神舟二號”飛船攜帶了進行空間天文觀測的超軟X射線探測器和γ射線探測器，目的就是嘗試為解開這一謎底提供更多的信息，以便了解宇宙γ射線暴的起源、產生機制和內在性質等。
太陽耀斑中的質子耀斑所產生的高能質子輻射，對載人飛船有很大威脅，對短波通訊、洪澇災害等也有直接影響。通過對太陽高能輻射變化的觀測研究，可以判斷耀斑性質，可能提前幾十小時對其作出警報，并在太陽活動高峰年期間對太陽高能電磁輻射進行監測。對太陽高能輻射變化的觀測研究，也有利于載人航天器的安全保障。因此，我國天文學家將以“神舟二號”飛船為平臺，在對宇宙γ射線暴進行探測研究的同時，也兼顧到對太陽耀斑高能輻射的監測。
此外，我國科學家還將用安裝在“神舟二號”飛船上的大氣成分探測器、大氣密度探測器等，監視空間環境的變化，為空間環境預報和警報提供實時監測數據。也就是說，利用空間環境預報中心，收集、綜合分析國內外衛星和地面的觀測數據，提供飛船運行軌道的有關大氣參數及太陽活動和地磁活動的參數，預報飛船發射、運行期間空間環境狀況和可能出現的空間環境異常，并在出現危急情況時警報。同時，它還是將來航天員出艙活動的“空間天氣預報”系統。
騰飛吧，“希望之舟”
如果把我國空間科學實驗比喻為“陽光事業”，那么，它的承載者就是“神舟號”飛船。
“神舟二號”第一次集中了有一定學科面的開拓性的空間科學研究工作。
這一系列實驗，何時能知道結果?能否取得突破性進展?是大家十分關心的問題。科學家對此次空間科學實驗的估計，總是十分謹慎的。他們認為，現在下結論尚為時過早，因為有些結果飛船回收后就知道，有些還有待于進行深入研究，有些將繼續在太空中進行長達半年的觀測。但可以肯定的是，通過“神舟二號”的太空之旅，將會開拓我們的視野，增加我們的新知，積累更多的經驗，為今后更深入、更大規模的實驗，最終實現空間產品的商品化和產業化，更為廣泛地服務社會、造福社會開辟了前進的道路。
據專家介紹，繼“神舟二號”以后，我國還將在今后陸續上天的“神舟號”飛船中，進一步加快空間實驗的腳步。在空間材料科學方面的研究，將增加新的樣品；在生命科學和生物技術實驗研究方面，將增加細胞反應器實驗、細胞融合、電泳等實驗項目；在空間環境探測方面，將進一步開展空間大氣成分、密度等多項研究。
英文名稱：Physical Testing and Chemical Analysis Part B(Chemical Analysis)
主管單位：上海科學院
主辦單位：上海材料研究所;中國機械工程學會理化檢驗分會
出版周期：月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1001-4020
國內刊號：31-1337/TB
郵發代號：4-182
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1963
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
中科雙效期刊
聯系方式
關鍵詞：分子生物學 教學過程 解決對策
中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0110-02
雙語教學是我國高等教育與國際接軌、培養具有國際競爭力人才的必然要求，也是當前教學改革和教學研究的重點與熱點。教育要面向現代化、面向世界、面向未來，為適應經濟全球化和科技發展的挑戰，推進我國高等教育的發展，提高學生外語應用能力，教育部在2001年頒布的（《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見）（教高[2001]4號）[1]中的第八條專門談到了在高等學校推進雙語教學，該文件指出：“本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學。對高新技術領域的生物技術、信息技術等專業，以及為適應我國加入WTO后需要的金融、法律等專業，更要先行一步。”此外，在教育部（《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》（教高[2005]1號）文件中，再次強調雙語教學的重要性[2]。
作為生命科學的一個重要組成部分，分子生物學是研究核酸等生物大分子的功能、形態結構特征及其重要性和規律性的科學，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉向主動地改造和重組自然界的基礎學科[3-5]。近年來，分子生物學領域的突飛猛進，新技術、新理論層出不窮，給分子生物學的教學帶來了極大的考驗和挑戰。為了使學生能夠更加及時了解快速發展的分子生物學理論知識及實驗技術，培養更具國際競爭力的高素質人才，江蘇科技大學從2008年起對分子生物學的教學進行了雙語教學模式的探索。在本課程的教學實踐中我們不斷總結經驗，積極創新，該文主要介紹我們在雙語教學實踐中遇到的主要問題，和對這些問題解決辦法的幾點思考。
1 雙語教學目前存在的問題
1.1 教材的選擇問題
分子生物學課堂教學既應包括經典內容，又應增補生命科學的新技術、新進展，尤其是人類基因組計劃的完成和后基因組時代的到來，該領域呈現日新月異的變化，因此，在教學選擇上需要著眼于21世紀生命科學的重大學科方向和領域，注重本學科出現的重大理論和應用問題，充分反映生命科學最新進展和成就。此外教材的選擇還要兼顧雙語教學的需要。目前國內有很多部優秀的英文原版教材，如《分子生物學精要速覽系列》[6]。該書脈絡清晰，內容詳實，但是對于本科三年級學生來說，閱讀全英文教材仍感吃力，尤其對一些復雜機制、機理的理解存在一定困難。該教材由中國科學出版社出版的配套中文翻譯版，但是同時購買兩本教材增加了學生負擔，并給課堂教學帶來不便。
1.2 學生英語水平參差不齊，雙語比例難把握
本課程授課對象是生物技術專業本科大三學生，學生英語水平參差不齊的問題較為突出。教學過程中，如果英文講授比例偏大，學生則經常反應專業英語詞匯量不夠、聽力水平不高，所以對于很多復雜知識點難免會一知半解。如果課堂上教師增加中文解釋說明，一方面教學時間緊張，另一方面影響雙語教學的效果，教學目標也得不到徹底的貫徹執行。
1.3 雙語教學影響學生對互動式教學的參與
互動式教學是一種廣泛采用的，旨在通過營造多邊互動的教學環境，在教學雙方平等交流探討的過程中，達到不同觀點碰撞交融，進而激發教學雙方的主動性和探索性，達成提高教學效果的一種教學方式。但是雙語教學實踐中我們發現，由于英語水平尤其是口語水平的限制，一部分同學不敢開口，放棄了和老師之間互動。老師“唱獨角戲”的場面時有發生，達不到互動式教學的教學效果。雙語教學中如何提高師生間的互動，是一個值得思考的問題。
2 對解決分子生物學雙語教學中諸多問題的思考
2.1 對教材選擇的思考
英漢對照的分子生物學教材是最適合本科生使用的雙語教學教材。目前本課程正在使用的教材是化學工業出版社的《英漢對照分子生物學導論》[7]，教材為中英文對照教材，配有CD碟片，此教材知識難度適中、用語地道、簡潔明了，圖片生動易懂，十分適合大三年級學生使用。教師可以引導學生在課前預習時，先盡力閱讀英文部分，遇到理解困難后可直接查閱相應的中文對照部分。課堂教學中教師用英語講授過程中，如果學生出現聽不懂的詞匯，也可迅速在書中找到中文參考，幫助理解。使用中英文對照教材，既可以讓學生沉浸式的體驗英文的原版教材魅力，增加專業英語詞匯量，又不會因為英文水平的限制影響對課程知識點的理解。但在教學實踐中我們也發現該教材在使用中的一些問題：（1）有些重要知識點闡述過于簡單，使得學生理解有些困難；（2）知識點涵蓋面較窄；（3）此教材為2010年北京第1版，缺乏對分子生物學許多領域最新的研究成果的描述。因此，我們在教學中適當增加了參考教科書，如引入內容更為全面的《Instant Notes on Molecular Biology》[6]和《Molecular Biology ofthe Gene》[8]等。
2.2 對授課內容換和授課手段的思考
（1）將分子生物學前沿科研成果“導入”課堂教學。
將分子生物學前沿科學進展“導入”課堂是激發學生學習興趣的絕佳手段。我們可以結合分子生物學某一研究領域的最新進展來啟發學生，循循善誘，激發他們進一步了解相關內容的學習興趣。比如，在講真核基因表達調控時，可以“導入”2012年諾貝爾生理醫學獎表彰的發現“體細胞重編程技術”，這樣既讓學生覺得自己所學的知識是新鮮的，又讓他們因接近世界頂級科學研究成果而感到興奮，可以極大的刺激學生的學習熱情；再比如，在講DNA變異時，先讓學生討論非典病毒及近期在中國蔓延禽流感的可怕原因，并在學生討論過程中適時的提問，引導學生思考病毒變異的機理，激起學生強烈的求知欲望。
分子生物學的知識日新月異，先進的技術手段推陳出新，而且中英文專業詞匯較多，學生既要克服語言障礙又要理解記憶專業知識；同時，教師也要緊跟學科發展的步伐，及時調整、補充教學內容，讓學生及時了解學科發展的最新動態。所以，針對分子生物學知識更新快的特點，教師的教學方法也必須做出必要的改革。
（2）“情景式”教學加深學生對復雜知識點的理解。
分子生物學教學內容中涉及多處對復雜機理的闡述，如真核、原核生物基因表達調控機理、DNA復制機理、轉錄機理、內含子剪切機理等。機理中有包含多種酶、多種條件。這些復雜機理如果只是憑借教師口述、演示等，學生很難真正理解其中的原理，多種機理容易混淆不清，造成教學效果不佳，且容易使學生失去學習興趣。而情景式教學能有效提高學生的學習興趣，有利于理論與實踐的過渡，幫助學生理解，從而提高教學效果。
比如對于復雜抽象的知識點，通過圖片、動畫等情景手段，將復雜內容直觀地展現給學生。乳糖操縱子調控機制是教學中的重點及難點內容，涉及機制較復雜，按以往的課堂教學經驗，如果直接講授，學生理解具有一定困難，大多只能對相關機制及概念死記硬背，正負調控很容易混淆，教學效果不佳。
但采用情景式教學法，以學生生活中的常識：用油門和剎車控制汽車的運行來類比乳糖操縱子的正負調控機制，學生很容易理解，并且對這兩種機制所起的作用有了更為形象和深刻的認識，不再發生混淆，教學效果良好。
此外，類似的教學法還可以在其他知識點的教學中多次使用，如，將lac阻遏蛋白的別構調節機制類比為鑰匙開鎖；將大腸桿菌利用乳糖的條件類比為人類饑餓時選擇小麥還是面包等，這些類情景的模擬和類比，都是將晦澀難懂的微觀世界的抽象規律轉化為學生們生活中的具體實例，此方式十分適合于本課程中對復雜抽象機制及概念的教學。在教學中還需引入更多的情景式教學。
（3）用“動態平衡”的思想調節雙語比例。
本課程內容術語多，需闡述的機制復雜，且不同章節難易程度不同、不同學生的英語及專業課基礎不同，所以不能在教學中機械的限定雙語使用比例，而是應該不斷的根據教學內容和課堂實際情況的變化進行“動態平衡”式的調整。
例如在難度較大的章節，如果使用英語過多、過難、過快都會將本來就復雜的內容更加復雜化，不僅不能達到雙語教學效果，反而會嚴重影響教學質量。所以應該適當增加中文使用中文解釋。此外教學中輔以非語言教學，如直觀、形象地圖示和類比，幫助學生理解教學內容，消除由于語言理解滯后帶來的知識點理解障礙。教學過程中還可以根據學生現場的反應來判斷學生的理解情況，靈活掌控雙語比例、語言難度及語速。
參考文獻
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[2] 教育部.關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見，2005.
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[6] Phil Turner，Alexander McLennan，et al.2005. Instant Notes in Molecular Biology（3rded）[M].New York：Taylor & Francis，2005
醫學生物技術是現代生物技術領域中成果最多、發展最快的學科之一。在醫學生物技術專業人才的培養過程中，不僅需要有系統的理論知識作為基礎，還要注重學生實驗能力的提升。根據學校學科建設優勢，通過實驗內容的選擇、課程整合、開放實驗室、鼓勵學生參與教師科研實驗工作等措施，加強學生綜合素質培養，提高實驗教學質量。
醫學生物技術人才培養實驗教學生物技術是一門涉及領域寬、涵蓋范圍廣、基礎性強的綜合學科，是現代生物學發展并與相關學科交叉融合的產物。20世紀80年代以來，隨著生命科學的迅猛發展，現代生物技術及其產業已成為世界經濟發展的重要支柱，其原理和技術手段的更新速率也在不斷加快，其中60%以上的成果應用在了醫學領域，融合形成的醫學生物技術成為現代生物技術中比重最大和取得成果最多的領域之一。隨著醫學生物技術專業的人員需求量的不斷擴大，對人才綜合素質的要求也在不斷提升。為了加強學生實踐能力和創新能力的培養，通過以下幾個方面對醫學生物技術實驗教學方法進行了改革和實踐，并取得了顯著效果。
一、實驗內容的選擇
醫學生物技術是由生命科學與醫學交叉融合而成的新興學科，在人才培養過程中，不僅要求學生掌握生物技術專業相關理論及實驗知識，還要求學生有一定的醫學知識儲備。為此，在實驗教學課程設置的過程中，著重突出了一些與現代醫學相關的交叉前沿內容，如醫學微生物、醫學免疫、實驗診斷、分子生物學檢驗技術、臨床基礎檢驗技術等，通過這些內容將理論與實踐相結合，讓學生了解到生物技術在醫學領域的具體應用，同時通過對新技術的講解與示范，進一步拓寬學生的思維視野，為今后的工作以及科研實驗打下堅實的基礎。
二、實驗教學課程整合
生命科學是一門以實驗為基礎的自然科學，傳統的生物技術實驗教學內容主要安排在理論教學內容之后，實驗教學地位不明確，其內容大都為重復性驗證實驗，并且課程之間的相互聯系不緊密。這導致許多學生只注重理論知識，對于實際動手操作的重要性認識不足，并且忽視了生物技術各門課程之間的內在聯系。為此，我們嘗試將實驗教學內容進行整合，如將發酵工程中的“工業微生物菌種的選育和純化”、基因工程中的“工程菌生長曲線的繪制”、酶工程中的“目的蛋白的誘導及SDS-PAGE電泳”相聯系，通過對實驗課程的精心設計合理安排，不但將各門課程聯系到一起，讓學生對學到的知識形成體系，同時大大激發了學生的求知欲望和探索精神，對實驗課程的順利推進，起到了良好的效果。
三、開放實驗室
建立開放實驗室創新平臺是促進醫學生物技術學科發展的重要舉措。目前，大多數院校生物技術實驗室開放時間與形式均存在不確定性，即實驗課時間開放，其他時間不開放，或是根據教師的科研實驗安排開放實驗室，這樣不符合以學生為中心的實驗教學標準。我們嘗試面向全體學生進行開放式實驗教學，同時開放了醫學免疫學實驗室、生物化學檢驗實驗室、臨床輸血實驗室等與生物技術相關的醫學實驗室，鼓勵學生自主設計完成實驗，從實驗的準備到結果的分析，絕大多數工作都由學生自己完成，老師只為學生提供一些必要的建議，解決實驗過程中遇到的難題。這樣不僅能使實驗室的資源得以充分利用，同時培養了學生分析解決問題的能力，并且讓學生在自主設計實驗的過程中，對所學知識進行更加深刻的理解，真正做到學以致用、用以促學、學用相長。
四、鼓勵學生參與教師科研實驗工作
目前，生物技術專業學生考研率呈逐年上升的趨勢，學生對科研實驗的熱情以及學術創新的需求也在不斷提升，醫學生物技術專業作為我校新開設的專業之一，在校教師普遍面臨的問題是，科研壓力大，任務重，時間緊，人員短缺。根據以上情況，我們適時地挑取一些科研創新熱情高，實驗態度端正認真的學生，組建科研創新團隊，協助老師完成一部分科研實驗。在參與老師的科研工作過程中，學生會接觸到一些前沿的實驗技術，并對醫學生物技術領域的發展方向有了一定把握。部分學生通過教師的正確引導，以第一作者發表了學術論文，并且獲得了學校“先進科研創新個人”的榮譽稱號。通過對實驗結果的具體分析和同教師之間的學習交流，培養了學生自身的科研創新能力，為其日后的學習以及科研工作提供了寶貴經驗。
生命科學的研究和發展，植根于牢固的實驗基礎，加快實驗教學改革步伐，對實驗教學的發展以及學生實際動手能力、創新意識的培養起到了積極的促進作用。通過以上幾種措施，激發了學生對科研實驗的熱情，培養了學生的獨立思考與創新能力，同時實現了實驗室資源的合理利用，對醫學生物技術學科建設發展起到了一定的積極推動作用。同時，我們應及時總結經驗，堅持以學生為中心進行實驗教學，不斷優化教學效果，努力培養出更多的高素質醫學生物技術專業人才。
關鍵詞：基因工程；教學改革；探索
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0119-02
基因工程又稱為基因拼接或者DNA重組技術，是將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進行拼接重組，然后轉入另一種生物體（受體）內，使之按照人們的意愿穩定遺傳并表達出新產物或新性狀的DNA體外操作程序。1972年美國人Berg在基因工程基礎研究方面做出了突出貢獻，被公認為“基因工程之父”。1973年美國人Cohen等用核酸限制性內切酶EcoRI，首次基因重組成功。近些年來，基因工程的新概念、新理論及新技術不斷涌現，內容也在不斷豐富與充實，已廣泛應用于生命科學的各個領域[1，2]。21世紀以來，基因組學已進入功能基因組學時代，對基因功能的研究是生物技術發展的新方向，體現了基因工程的重要價值所在。基因工程學作為當代生命科學研究領域最具生命力、最引人關注的前沿學科之一，已經發展成為現代分子生物學、技術學的核心內容，其課程質量的好壞直接關系學生的專業素質和創新能力的培養。作者所在學院（浙江海洋學院海洋科學與技術學院）于2007年新增了生物技術專業，同時開設了基因工程課程。為了不斷提高該課程的教學水平，筆者結合這幾年的教學經驗以及兄弟院校相關課程的授課經驗，努力充實教學內容，不斷更新教學手段，對基因工程課程的教學體系進行了探索式改革。
一、教學內容
1.不斷更新教學內容，突出實用性。基因工程理論作為一種專業性很強的課程，需在學生有一定生物學知識的基礎上教學。在浙江海洋學院本課程于大三下學期開課，在此之前學生已修完細胞生物學、分子生物學、遺傳學等生物學基礎課程，具備了較完整的理論知識體系，在此基礎上開展教學，有利于學生對知識的理解和掌握。基因工程作為一種技術性很強的課程，與上述生物學基礎課程關系密切，同時與酶工程、蛋白質工程、細胞工程等學科緊密聯系，存在一定的內容重復。在教學過程中，對于此類重復，或一筆帶過，點到為主，或采用實例對重要知識加以鞏固，盡量避免重復，突出課程特色。教材是提高教學質量的重要環節，浙江海洋學院第一次即2010年選用的《基因工程》教材由高等教育出版社出版，孫明教授主編。該教材內容全面翔實、章節清晰，對基因工程的原理、策略和技術方法均有系統介紹，具有很強的理論性和前瞻性。但是其內容較多，很多內容對于二本院校本科生來講過于深奧、難以理解，學生也反映該教材較難，建議選其他較易理解的教材。結合該院校是二本院校的實際，筆者從2011年開始使用袁鶩洲主編，化學工業出版社出版的《基因工程》，屬普通高等教育規劃教材。本教材為國家精品課程教材，主要介紹了基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技術以及基因工程與功能基因組學相結合的技術應用進展。主要內容包括三大塊。一是基因工程的基本原理與基本技術，包括工具酶和克隆載體。表達載體及常用的基因表達系統，目的基因獲取、制備、擴增、導入與鑒定的各種方法。二是基因工程在功能基因組學研究中的應用，包括基因表達譜的研究技術，全基因組化學誘變、轉座子飽和誘變的技術，基因敲除與基因敲減的技術，GAL4/UAS過表達系統，酵母雙雜交及免疫共沉淀等蛋白質相互作用研究的技術等。三是基因工程在工農業生產中的應用，包括轉基因植物、轉基因動物的制備與應用，基因治療的原理與策略以及基因工程藥物的研制與現狀等。該教材內容清晰易懂，實例舉證充分，且涉及基因工程在實際生產中的應用，在一定程度上可以提高學生的學習興趣。使用該教材3年來，目前感覺學生反映較好，適合該校學生使用。
2.引領學生了解前沿動態。基因工程作為一門前沿學科，發展速度快，內容日新月異。我們常用教材多側重原理、基礎等理論知識，且更新速度始終落后于基因工程技術本身的發展速度。現代學生思維活躍，求知欲強。為了充分滿足學生的求知欲和好奇心，在基因工程教學過程中，盡可能地添加一些新成果、新理論和新技術[3]，如：生物能源，基因工程疫苗的開發，基因治療等，并結合自己在國外實驗室所學向同學們展示最新技術與相關研究進展。基因工程的新技術多發表于Science、Nature、Cell等頂尖雜志，在教學過程中，對于發表的經典新成果，嘗試讓學生自己閱讀、分段翻譯、小組討論，增加對新知識的了解[3]。一些重要的生命科學論壇，如：生物谷、丁香園、小木蟲等是生命科學領域研究人員交流學習的地方，而知識的碰撞最容易產生科學的火花。因此，鼓勵學生瀏覽這些論壇，并參與討論，增強學習興趣。另外，也鼓勵他們加入相關的QQ群，比如轉基因群、生物信息群，增加同業交流，為自己拓寬理論知識和解決實際技術問題，同時也為今后從事的相關工作打下堅實基礎。
二、教學手段和教學方法多元化
不像動物學、植物學可以直觀地看到實物，基因工程內容抽象，多涉及細胞、分子等微觀內容，且高新技術多，操作流程長，如果僅僅采用文字和語言表述，難以講授明白，學生學起來也比較晦澀難懂[4]。因此，需要運用多種教學方法，使概念、原理講得通俗易懂，學生理解起來就更容易。
1.多媒體教學的應用。目前，大部分高校已廣泛采用多媒體教學。在基因工程多媒體教學過程中，改變原來單純的文字、圖片等內容，不斷嘗試加入一些聲音、錄像、動畫等信息，使課堂圖文并茂、有聲有色、栩栩如生，便于學生理解并強化記憶。如在講解“PCR反應”一節中，自己錄取了PCR的準備、操作以及電泳檢測等全套過程，老師講得省心，同學們聽得舒心，極大提高了基因工程課程的教學效果。
2.小組討論式教學。有價值的討論是促進學生開動腦筋、舉一反三、加深認識的有效手段。在遇到抽象內容時，講解完畢后，鼓勵學生分組討論，并選出一名組長上講臺以PPT的形式匯報本小組的學習心得，組長實行輪換制。下面的同學給匯報的小組分別從以下幾方面打分：匯報PPT的表現，制作PPT的質量，所講內容的條理性、創新性以及講解能力。通過此手段，極大調動了學生的學習積極性。例如，可引導學生討論以下專題：①轉基因動物；②中國的轉基因水稻；③基因工程產品的安全性；④基因治療。
三、改革實驗教學、科研項目與課程教學相結合
本校基因工程實驗是在大三結束后的暑假短學期開展的，共16學時，這時學生已上完基因工程理論課，具備了實驗操作的相關理論知識。實驗內容至關重要，是理論知識的綜合運用。那么如何選擇實驗內容呢？這一點比較關鍵。授課教師多具有博士學位，承擔著較高水平的科學研究工作。在基因工程教學過程中，嘗試將實驗內容和教師的科研項目相結合，讓學生自主參與到科研項目的研究中。學生可根據教師的科研項目自主確定實驗課程內容，從實驗內容的選擇，到實驗方案的設計、試劑的購置、實驗步驟的進行等都由學生自主完成，老師在此過程中起指導作用。筆者將課題“曼氏無針烏賊微衛星富集文庫的構建”分解成幾個小實驗，包括PCR擴增、瓊脂糖凝膠電泳、限制性內切酶酶切反應、載體連接、感受態細胞的制備及轉化、藍白斑篩選與鑒定、測序、序列分析和引物設計等，指導學生進行整個流程實驗，使其知識更具有系統性、完整性。此外，還可鼓勵學生申報省級或校級的大學生創新項目，由筆者指導的“轉基因綠色熒光觀賞魚開發技術探索”以及“青魚β-actin基因的啟動子功能初步檢驗”分別獲得省級可喜獎項，這個實驗培養了學生的創新能力及今后獨立從事科研的能力。
四、試探采用雙語教學
現代高素質專業人才不僅要具備高水平的專業知識，還應具備高水平的專業外語閱讀與寫作能力。為適應學科發展趨勢，并擴充學生的英語專業詞匯，培養英語思維模式，在基因工程教學過程匯總嘗試進行雙語教學[5]。在教學上，以中文課件為主，主要的專業詞匯用英文標注，時而用英文講解，盡量創造雙語教學環境。并且鼓勵學生借閱相關的英文教材，例如，在國際上使用廣泛，權威性和時代感強的英文教材《Principles of gene manipulation and genomics》（7th ed）作為教學參考書。
簡而言之，經過幾年的努力工作，浙江海洋學院在基因工程課程的教學內容方面進行了優化，改進了教學方法與手段，培養了實驗設計能力和創新意識，拓展了他們的知識面，取得了不錯的效果。然而，課程教學改革是一項系統工程，目前還處于探索和實踐階段，必須堅持不斷地探索、實踐、總結，最好建立一支教學團隊，希望把基因工程課程教學改革工作開展得更有效果，為國家輸送更多高素質的專業人才。
參考文獻：
[1]孫明.基因工程[M].北京：高等教育出版社，2006：1-6.
[2]李立家，肖庚富.基因工程[M].北京：科學出版社，2004：1-8.
[3]張傳博，李莉，耿紅衛.基因工程課程教學改進與實踐[J].安徽農業科學，2013，（04）.
社會經濟發展到如今階段，生命科學、電氣工程、建筑、化學、計算機等各個領域的問題變得越來越復雜,問題間的內部聯系更為盤根錯節,每類問題出發于同一現象的不同視角而得出迥異結論,技術與理論的研發已經不能局限于一個學科內或一學科內的某個分支領域,而物理學基于它的研究對象和研究方法的普適性、理論的成熟性,對各個學科具有強大的調和與指導作用，為人類社會的發展提供了獨特的創新方法。這些方法運用于教學實踐既能夠提高學生的創新思維能力,又能夠增強學生創新實踐能力。是應用型本科院校建設與發展過程中大學生知識與能力與創新意識協調發展的催化劑。
1.1物理學課程對于生命科學中的作用
物理學為生命科學提供了現代化的實驗手段和技術，物理學的許多技術方法已成為生命科學研究中的重要技術手段。在生物學中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課可以讓學生掌握或了解顯微鏡、中子衍射、核磁共振譜儀、同步輻射、掃描隧道顯微鏡等種種研究手段及其原理，讓學生知其然還知其所以然，必定會對今后的新技術研發帶來極大的便利。
1.2物理學課程對于建筑工程學科的作用
物理學為建筑提供了非常大的理論支撐，建筑中光學、聲學、熱工學的物理現象和結構穩定規律都是由物理學進行闡述。許多建筑理論都是在實驗室進行理論實驗研究，通過實驗結果揭示物理現象的基本規律，形成比較完整的理論，然后在生產實踐中發展為一種新的技術。在建筑學專業中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課程不僅可以使學生學習建筑專業應具有的專業基礎，還可以使學生具有技術研發的功底。為成為行業的領先者鋪好寬泛且堅實的道路。
1.3物理學課程對于化學學科的作用
物理與化學的交叉歷來就是最融洽的,并且經常是難以區分的。如導電聚合物的研究，有機光電材料研究，或是近年來納米科學與技術的發展等等。而許多電化學測試原理就是大學物理學中電學的積分電路與微分電路原理。不懂得物理學的化學技術工作者在以后的工作中遇到的困難是難以想象的。在化學專業中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課程能讓學生學習基本的物理研究方法與實驗方法，對于學生在今后工作中技能的培養和應用型研發視野的拓展有相當大的好處。物理學與其它自然科學的交叉、融合、滲透,不僅在以上幾個方面,當今科學技術前沿科學中,例如機械制造，電氣自動化，計算機科學，甚至藝術領域沒有與物理學無關的。所以,我們可以肯定，放棄了物理學,也就放棄了當今世界的現代科學技術。我們也應該認識到，應用型學校物理學的發展雖然是必要的，但著眼點不在于使非物理專業學生達到綜合性大學理科生的水平,而是在于通過構建學生基礎性、交叉性的知識體系,解決在技術學習、研發中遇到的基礎性技術問題,拓展其眼界，為學校轉型提供有力支撐。所以筆者認為我們的物理課程也必須進行相應的改革。
2目前我校物理課程的改革方向
2.1加大物理學課程與其它專業課程的橫向聯系
根據上述轉型過程中對于物理課程的任務，就要求教非物理系普通物理的教師,了解物理學與其所教院系的學科的結合點,講課時指出所講內容在后續課中哪一部分有應用,對提高學生學習物理學的興趣也有益。然而就在那些結合點上,我們也只能從物理學角度把問題交待清楚,不可能去講其它學科課程本身;另外,我們要站得高些,看得遠些，從交叉學科發展的角度來看,今天尚未有結合到的內容,說不定明天就會是結合點。所以既代表現代物理學的支柱，又是將來科學發展的方向的量子力學、狹義相對論等近代物理學知識,就必須要讓學生了解。我們必須把物理學真正當作基礎科學來教,更多地強調物理學的思想、概念、方法對其它自然科學的滲透,把物理學完整的體系教給非物理類學生,使他們通過普通物理的學習,打下一個堅實的物理學基礎,為今后的學習和研究拓寬思路。
2.2鼓勵物理相關專業教師做科研
隨著各個學科的逐步交叉與融合，人們對許多科學現象及其本質的聯系有了新的更加寬泛、更加深入的認識和解釋。但教科書中的概念和范疇卻由于其具有的相對穩定不變的滯后性而無法去更加全面、及時地反映這些已經變化了的現實，所以筆者認為必須大力鼓勵物理教師做相關的科研工作，在科研活動中，教師創新的能力、實踐的能力均得到訓練和提高，而這些能力又會內化為教師的知識能力，擴展了教師的知識范圍，認識水平，使之在教學中對學生知識的傳授更具有前沿性、綜合性。這些對于普通物理教師找到物理學與其他學科的結合點有很大的幫助。物理教師對于這些結合點的闡述加上學生在本身專業知識范疇內的理解，誰知道會不會催生出一項新的技術、發明呢？
2.3重視大學物理實驗在應用型本科轉型中的作用
由于工科院校一般課程任務都比較繁重，物理實驗一般都是考查課程，造成了學生和教學院系對實驗課程的輕視，一定程度上挫傷了實驗課教師的教學積極性。然而科學家密立根說過：科學靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗，有時一條腿走在前面，有時候另一條腿走在前面，但必須靠兩條腿才能前進。大學物理實驗是通過精心設計準備實驗過程，排除了次要干擾因素，使學生預測、驗證或獲取新的信息,通過技術性操作來觀測由預先安排的方法所產生的現象，根據產生的現象來判斷假設和預見的真偽。它最大限度地模擬了真實的科學發展的過程，通過多個基礎性的實驗讓學生對物理的力、熱、光、電、原子等概念有深刻的認識，對研究與發現過程有清楚的脈絡。極大地拓展了學生的視野，在學生的知識結構中加強了學科之間的交叉融合。大學物理實驗必然在學校應用型本科轉型中起著巨大的推動作用。
3結束語
