當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，新興學(xué)科、交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響作用日益廣泛和深刻。伴隨著信息科技革命方興未艾的浪潮，生命科學(xué)和生物技術(shù)的發(fā)展也正在展現(xiàn)出未可限量的前景。越來越多的人們已經(jīng)預(yù)見到，一個(gè)生命科學(xué)的新紀(jì)元即將來臨，并將對(duì)科技發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生極其重要而深遠(yuǎn)的影響。

黨的十六大指出，對(duì)于我國(guó)來說，二十一世紀(jì)頭二十年是一個(gè)必須緊緊抓住并可以大有作為的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，我們要集中力量，建設(shè)惠及十幾億人口的更高水平的小康社會(huì)。應(yīng)當(dāng)說，生命科學(xué)和生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國(guó)提供了一次實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新和社會(huì)生產(chǎn)力跨越發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇。

一、當(dāng)代生命科學(xué)與生物技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景

無論是科技界還是產(chǎn)業(yè)界，都基本認(rèn)同這樣一個(gè)重要判斷：在新的世紀(jì)里，生命科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，生物技術(shù)的新突破，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展將極大地改變?nèi)祟惣捌渖鐣?huì)發(fā)展的進(jìn)程。日益成熟的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、克隆技術(shù)以及正在加速發(fā)展的基因組學(xué)技術(shù)和蛋白質(zhì)組技術(shù)、生物信息技術(shù)、生物芯片技術(shù)、干細(xì)胞組織工程等關(guān)鍵技術(shù)，正在推動(dòng)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為新世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一，深刻地改變?nèi)祟惖尼t(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、人口和食品狀況。盡管世界各國(guó)對(duì)高科技領(lǐng)域范圍的界定不完全相同，但幾乎無一例外地將生命科學(xué)和生物技術(shù)放在重要位置。特別是近二十年來，生命科學(xué)與生物技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，為世界各國(guó)醫(yī)療業(yè)、制藥業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保業(yè)等行業(yè)開辟了廣闊發(fā)展前景。

作為“對(duì)全社會(huì)最為重要并可能改變未來工業(yè)和經(jīng)濟(jì)格局的技術(shù)”，生命科學(xué)與生物技術(shù)日益受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注和重視。進(jìn)入新千年后，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)顯示出強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，成為當(dāng)今高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。2001年美國(guó)生物科技投資占到風(fēng)險(xiǎn)投資總額的11%，2002年美國(guó)在生物技術(shù)領(lǐng)域投入研究開發(fā)資金已高達(dá)157億美元。日本政府2002年已明確提出生物技術(shù)立國(guó)戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)把“科研重點(diǎn)轉(zhuǎn)向生命科學(xué)和生物技術(shù)”，并計(jì)劃五年內(nèi)將政府在生命科學(xué)和生物技術(shù)的研究預(yù)算增加一倍，達(dá)到8800億日元，力爭(zhēng)使日本生物技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。歐盟已成立生物技術(shù)委員會(huì)，繼在第四個(gè)研究開發(fā)框架計(jì)劃對(duì)生物技術(shù)研究大量投資后，又在第五個(gè)研究開發(fā)框架計(jì)劃中專門制定了“生命科學(xué)計(jì)劃”，進(jìn)一步加強(qiáng)在這一領(lǐng)域的努力。在軟件領(lǐng)域成就斐然的印度，早在1995就提出“人類基因組——印度起點(diǎn)”研究計(jì)劃，明確提出通過發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的多元化。這些都表明，世界上許多國(guó)家已把發(fā)展生命科學(xué)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)作為贏得未來競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略選擇。

目前，生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)仍然集中在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域。繼2000年人類基因組計(jì)劃完成之后，水稻、瘧原蟲、蚊子和老鼠的全部DNA序列測(cè)定也在2002年完成，這些研究成果都直接與糧食生產(chǎn)和人類健康有關(guān)。老鼠和河豚魚基因序列的測(cè)定，將可能為人類提供關(guān)于脊椎動(dòng)物進(jìn)化的重要線索。特別是科學(xué)家們已經(jīng)把目光投入到功能基因組學(xué)(FunctionalGenomics)和蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)這兩個(gè)極富挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，這將帶來更多與人類自身發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的重大研究成果。

為鼓勵(lì)本市高校、科研院所和企業(yè)在市科委與國(guó)外地區(qū)政府機(jī)構(gòu)簽訂的合作協(xié)議框架下開展地區(qū)間國(guó)際科技合作，推動(dòng)本市與這些地區(qū)的科技交流和友好關(guān)系的發(fā)展，*市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)特*年度地區(qū)政府間合作項(xiàng)目征集指南如下。

一、申請(qǐng)條件：

1、申請(qǐng)單位的國(guó)外合作伙伴和合作研究的內(nèi)容應(yīng)符合以下合作地區(qū)和合作領(lǐng)域。

1）法國(guó)羅納-阿爾卑斯大區(qū)——生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)；

2）法國(guó)朗格多克-魯西永大區(qū)（包括蒙彼利埃地區(qū)）——崇明生態(tài)島建設(shè)、孵化器合作；

3）加拿大——清潔能源、環(huán)境保護(hù)、多媒體技術(shù)；

摘要:隨著信息和通信技術(shù)的發(fā)展，集文字、圖形、聲音、動(dòng)畫于一體的視頻資源已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)生活中極其重要的信息傳播形式。而隨著生命科學(xué)和技術(shù)的大發(fā)展，包涵生命科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理以及生命科學(xué)技術(shù)運(yùn)用的生物科技視頻也廣泛傳播。如何將生物科技視頻融合到日常教學(xué)中？作者通過一段時(shí)間的實(shí)踐研究，結(jié)合案例嘗試對(duì)生物科技視頻應(yīng)用策略在教學(xué)中的作用進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞:生物科技視頻;初中生物教學(xué);應(yīng)用

1生物科技視頻應(yīng)用的意義

經(jīng)過20世紀(jì)的大發(fā)展，生命科學(xué)進(jìn)入一個(gè)空前繁榮的新時(shí)期，生命科學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的地位越來越重要。在初中階段如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，是每位生物教師必須思考和實(shí)踐的事情。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是使學(xué)習(xí)者在與環(huán)境交互作用的過程中主動(dòng)構(gòu)建內(nèi)部心理表征的過程，在學(xué)習(xí)的過程中強(qiáng)化“情境”非常重要，有利于提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)水平。在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，由于各種條件的限制，我們不大可能提供大量的面向全體學(xué)生實(shí)踐觀察、動(dòng)手操作的活動(dòng)。而視頻資源是集文字、圖像、聲音、動(dòng)畫于一體的動(dòng)態(tài)影像資料，具有強(qiáng)烈的感染力和吸引力，能全面地調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺和聽覺的處理功能，多方位感受知識(shí)信息，最大程度幫助學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶。

2生物科技視頻運(yùn)用的作用

生物科技視頻在初中生物教學(xué)中的作用，我認(rèn)為最主要的有以下三點(diǎn)：1)使抽象的知識(shí)內(nèi)容形象化、具體化。教材上的知識(shí)內(nèi)容主要以文字和圖片為載體，學(xué)生能在多大程度上理解文字所承載的信息，不僅取決于文字本身的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性，還受到學(xué)生的理解能力、想像力、聯(lián)想力和生活經(jīng)歷的影響。僅僅依靠文字和圖片，相當(dāng)一部分初中學(xué)生總是比較難以理解教材上的知識(shí)內(nèi)容，生物科技視頻能使抽象的知識(shí)內(nèi)容形象化、具體化，從而幫助學(xué)生理解知識(shí)。2）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)自覺性。學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)探索的過程，學(xué)生如果對(duì)生物學(xué)感興趣，就會(huì)積極地、專心致志地持續(xù)鉆研，學(xué)習(xí)效果自然容易提高。反過來，理解能力的加強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果的提高，進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自覺性，從而形成良性循環(huán)。因此，提升教學(xué)效果需要做的第一件事情，就是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)自覺性。生物科技視頻資源能夠提供學(xué)生從未體驗(yàn)過、無法親身經(jīng)歷的場(chǎng)景，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生視聽的沖擊，讓學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)的奧秘，從而產(chǎn)生想進(jìn)一步學(xué)習(xí)和究的興趣，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)八年級(jí)上冊(cè)生物圈中的其他生物，《BBC：生命系列》會(huì)讓學(xué)生感受生物的多姿多彩和大自然的和諧美好。這些引人入勝的視頻資源都會(huì)引起學(xué)生強(qiáng)烈的興趣，讓他們思考“為什么是這樣”，進(jìn)而給學(xué)生提供進(jìn)一步學(xué)習(xí)探索的動(dòng)力，保持學(xué)習(xí)的自覺性。生物科技視頻在初中生物教學(xué)中的應(yīng)用張完成（北京師范大學(xué)廈門海滄附屬學(xué)校）3）有利于學(xué)生記憶理解能力和獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)?！皩W(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)習(xí)的主導(dǎo)”。學(xué)生是學(xué)習(xí)的內(nèi)因，老師和一切教育環(huán)境都是外因，外因是通過內(nèi)因起作用的，內(nèi)因起決定作用。目前在普通初中，部分學(xué)生對(duì)初中小學(xué)科老師的教學(xué)產(chǎn)生相當(dāng)程度的“免疫”，在課堂教學(xué)中，單憑自己的能量，這些老師對(duì)這部分學(xué)生的影響作用比較小。因此，培養(yǎng)這部分學(xué)生的記憶能力、理解能力，進(jìn)而培養(yǎng)他們獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考與獨(dú)立解決問題的能力占據(jù)了老師相當(dāng)多的時(shí)間和精力。

服務(wù)大局，拓寬對(duì)外民間科技交流渠道，開展的主要工作有：

一、舉辦市海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展，搭建市與高校大學(xué)生科技交往平臺(tái)

從年起，市參加了由福州市科協(xié)、中華創(chuàng)意發(fā)展協(xié)會(huì)發(fā)起，國(guó)內(nèi)近20個(gè)大中城市科協(xié)和有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體共組織開展的“海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”。

年市第三屆巡回展由市科協(xié)主辦，藝術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)學(xué)院承辦，省內(nèi)19所高校參加活動(dòng)，共征集了作品80件、省外作品598件、省內(nèi)作品494件，作品涵蓋海報(bào)招帖類、產(chǎn)品設(shè)計(jì)類及動(dòng)漫類三個(gè)專業(yè)方向。參展作品的創(chuàng)作體現(xiàn)了大學(xué)生打破常規(guī)哲學(xué)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，將深度情感和理性的思考與實(shí)踐結(jié)合，體現(xiàn)了創(chuàng)意與生活的完美結(jié)合。月日市“第三屆海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎(jiǎng)在藝術(shù)學(xué)院舉行。市原政協(xié)主席、市工藝美術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)張緒明，原市人大副主任，省科協(xié)副主席，市科協(xié)黨組書記、主席等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)參加開幕式。開幕式上對(duì)參加巡回展的優(yōu)秀作品進(jìn)行展示，對(duì)獲獎(jiǎng)作品作者進(jìn)行了表彰。

年市的巡回展加大宣傳和組織力度，根據(jù)參加活動(dòng)大學(xué)指導(dǎo)教師和學(xué)生的建議，通過我們積極工作，巡回展得到省教育廳領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，年市第四屆海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展由省教育廳、市科協(xié)共同主辦，藝術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)研究中心承辦，東北師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院等省內(nèi)外29所大學(xué)協(xié)辦，共征集作品2220件。年市第四屆“海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎(jiǎng)在9月份科普宣傳日期間舉行，出席開幕式的省政協(xié)主席巴音朝魯、市委書記高廣濱、省科協(xié)主席劉淑瑩等領(lǐng)導(dǎo)為290名獲獎(jiǎng)作品代表頒獎(jiǎng)，省市科協(xié)領(lǐng)導(dǎo)還參觀了優(yōu)秀作品展示。

巡回展的舉辦為省高校與國(guó)內(nèi)及地區(qū)大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)思想的交流打造有效的平臺(tái)，使大學(xué)生們足不出戶就可以了解來自國(guó)內(nèi)及地區(qū)最優(yōu)秀的創(chuàng)意思想和成果，為大學(xué)生展示自己最新作品和自身風(fēng)采提供了最直接的舞臺(tái)。巡回展還促進(jìn)了大學(xué)生與社會(huì)實(shí)際相結(jié)合，為畢業(yè)后走向社會(huì)成功就業(yè)起到很大幫助作用。巡回展在有關(guān)部門的大力支持下，規(guī)模和影響力逐年擴(kuò)大，活動(dòng)受到省內(nèi)高校廣大師生的一致好評(píng)。

拓寬對(duì)外民間科技交流渠道，服務(wù)大局。開展的主要工作有：

一、舉辦市海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展。

市參加了由福州市科協(xié)、臺(tái)灣中華創(chuàng)意發(fā)展協(xié)會(huì)發(fā)起，從2009年起。國(guó)內(nèi)近20個(gè)大中城市科協(xié)和臺(tái)灣有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體共組織開展的海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”

吉林藝術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)學(xué)院承辦，2010年市第三屆巡回展由市科協(xié)主辦。省內(nèi)19所高校參加活動(dòng)，共征集了臺(tái)灣作品80件、省外作品598件、省內(nèi)作品494件，作品涵蓋海報(bào)招帖類、產(chǎn)品設(shè)計(jì)類及動(dòng)漫類三個(gè)專業(yè)方向。參展作品的創(chuàng)作體現(xiàn)了大學(xué)生打破常規(guī)哲學(xué)，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，將深度情感和理性的思考與實(shí)踐結(jié)合，體現(xiàn)了創(chuàng)意與生活的完美結(jié)合。9月14日市“第三屆海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎(jiǎng)在吉林藝術(shù)學(xué)院舉行。市原政協(xié)主席、市工藝美術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)張緒明，原市人大副主任張德林，吉林省科協(xié)副主席尹軍，市科協(xié)黨組書記、主席孫國(guó)慶等有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)參加開幕式。開幕式上對(duì)參加巡回展的優(yōu)秀作品進(jìn)行展示，對(duì)獲獎(jiǎng)作品作者進(jìn)行了表彰。

根據(jù)參加活動(dòng)大學(xué)指導(dǎo)教師和學(xué)生的建議，2011年市的巡回展加大宣傳和組織力度。通過我積極工作，巡回展得到吉林省教育廳領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，2011年市第四屆海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展由吉林省教育廳、市科協(xié)共同主辦，吉林藝術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)研究中心承辦，東北師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院等省內(nèi)外29所大學(xué)協(xié)辦，共征集作品2220件。2011年市第四屆“海峽兩岸大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎(jiǎng)在9月份科普宣傳日期間舉行，出席開幕式的吉林省政協(xié)主席巴音朝魯、市委書記高廣濱、省科協(xié)主席劉淑瑩等領(lǐng)導(dǎo)為290名獲獎(jiǎng)作品代表頒獎(jiǎng)，省市科協(xié)領(lǐng)導(dǎo)還參觀了優(yōu)秀作品展示。

使大學(xué)生們足不出戶就可以了解來自國(guó)內(nèi)及臺(tái)灣地區(qū)最優(yōu)秀的創(chuàng)意思想和成果，巡回展的舉辦為吉林省高校與國(guó)內(nèi)及臺(tái)灣地區(qū)大學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)思想的交流打造有效的平臺(tái)。為大學(xué)生展示自己最新作品和自身風(fēng)采提供了最直接的舞臺(tái)。巡回展還促進(jìn)了大學(xué)生與社會(huì)實(shí)際相結(jié)合，為畢業(yè)后走向社會(huì)成功就業(yè)起到很大幫助作用。巡回展在有關(guān)部門的大力支持下，規(guī)模和影響力逐年擴(kuò)大，活動(dòng)受到省內(nèi)高校廣大師生的一致好評(píng)。

為了鼓勵(lì)本市高校、科研院所和企業(yè)在市科委與國(guó)外地區(qū)政府間的合作框架下，圍繞**市科技發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要，充分利用國(guó)際科技資源，結(jié)合雙方的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和本地的實(shí)際需求，開展以我為主的對(duì)外科技合作，加快技術(shù)開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步提升本市科研水平和增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，加快融入國(guó)際創(chuàng)新體系，切實(shí)推進(jìn)本市與這些地區(qū)的科技交流和友好關(guān)系的實(shí)質(zhì)性發(fā)展，**市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)現(xiàn)開始征集*年度政府間國(guó)際科技合作項(xiàng)目。

一、申請(qǐng)條件：

1、申請(qǐng)單位應(yīng)為本市高校、科研院所和企業(yè)，且與國(guó)外研究機(jī)構(gòu)有實(shí)質(zhì)性的合作，并簽有相應(yīng)的合作協(xié)議或合同。申請(qǐng)單位的國(guó)外合作伙伴與合作研究?jī)?nèi)容應(yīng)符合以下合作地區(qū)及相應(yīng)領(lǐng)域或方向：

1）加拿大艾伯塔?。ˋlberta）：信息和通信技術(shù)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)、環(huán)境技術(shù)和替代能源技術(shù)。

2）加拿大魁北克?。≦uebec）：信息和通信技術(shù)、生命科學(xué)。

3）加拿大（NationalResearchCouncil）：清潔能源（特別是燃料電池和氫能）、環(huán)境保護(hù)、多媒體技術(shù)。

如何推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)

以北方民族大學(xué)為例，該校設(shè)置的7個(gè)實(shí)驗(yàn)板塊中，設(shè)計(jì)性和綜合性本科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的來源，均圍繞教師的科研項(xiàng)目或科研成果而設(shè)置。例如：在微生物學(xué)板塊中，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是根據(jù)基金項(xiàng)目“蝦青素高產(chǎn)酵母菌的選育及其產(chǎn)物功能研究”等課題而設(shè)置。再以福建師范大學(xué)為例，生命科學(xué)學(xué)院工業(yè)微生物教育部工程研究中心，投入建設(shè)經(jīng)費(fèi)2000余萬元，建成省屬高校領(lǐng)先水平的發(fā)酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺(tái)10～1000L全自動(dòng)發(fā)酵罐及其配套的輔助設(shè)備和下游工程設(shè)備，如空壓機(jī)、空氣凈化系統(tǒng)、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機(jī)、三足離心機(jī)、微濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、噴霧干燥器等先進(jìn)的儀器分析系統(tǒng)，完全可以滿足該院師生進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐性教學(xué)的需要。江南大學(xué)生物工程學(xué)院，在學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)之前，由學(xué)院下屬的5個(gè)研究中心根據(jù)自身特色，各負(fù)責(zé)1個(gè)本中心課題組特色教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目。將學(xué)生分為5個(gè)大組，輪流進(jìn)行互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)項(xiàng)目安排4～5天，整個(gè)教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目在短期內(nèi)完成[3]。天津科技大學(xué)認(rèn)為上述做法實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的中試環(huán)節(jié)，具有連續(xù)或半連續(xù)的生產(chǎn)方式，并可以全面監(jiān)測(cè)產(chǎn)品過程，從中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。因此，它是學(xué)生將知識(shí)從理論上升到實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。例如湖南人文科技學(xué)院，與婁底百雄堂高科技農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司建立校企產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，合作內(nèi)容是：(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學(xué)系學(xué)生實(shí)習(xí)。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)，作為科研合作的起點(diǎn)和生命科學(xué)系實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容；生命科學(xué)系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設(shè)備供公司產(chǎn)品質(zhì)量分析使用。此舉可供其他高校借鑒。2009年以前，生物工程與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝備中多數(shù)涉及上游技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)基本配置到位(如基因工程操作設(shè)備，萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結(jié)晶干燥等實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的代謝產(chǎn)物分離設(shè)備)，缺乏的是下游生產(chǎn)級(jí)別的設(shè)備，所以要重點(diǎn)考慮配置實(shí)訓(xùn)車間設(shè)備。在高等教育裝備博覽會(huì)上，同樣可以看到國(guó)家對(duì)高等教育實(shí)驗(yàn)室裝備的一些新理念，以及設(shè)備制造業(yè)滿足市場(chǎng)新需求的動(dòng)向。浙江天煌公司的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，以典型工業(yè)產(chǎn)品范例和個(gè)案研究開發(fā)，作為高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的裝備依據(jù)。涉及生物技術(shù)的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，就有啤酒自動(dòng)化生產(chǎn)線過程控制(工程型)系統(tǒng)(含5器和4發(fā)酵罐)等。高校還需建設(shè)固體制劑生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)車間(含30萬級(jí)潔凈水平操作間)和分離制備生產(chǎn)線(包括發(fā)酵罐、多功能動(dòng)態(tài)提取罐、旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器、結(jié)晶罐、迭片式離心機(jī)、板框壓濾機(jī)等)，適合各類食品或藥品的生產(chǎn)操作訓(xùn)練。校內(nèi)小型實(shí)訓(xùn)車間，其生產(chǎn)過程完全與工業(yè)化生產(chǎn)過程相同，使學(xué)生能夠從生產(chǎn)原料預(yù)處理、培養(yǎng)基制備、菌種擴(kuò)培、發(fā)酵罐滅菌、接種及發(fā)酵過程中工藝參數(shù)的控制、產(chǎn)品分離提取等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)際操作和系統(tǒng)分析。不過，各校對(duì)實(shí)訓(xùn)車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學(xué)生物工程校內(nèi)實(shí)踐基地，設(shè)備總價(jià)值近500萬元，包括好氧發(fā)酵、果酒釀造、啤酒生產(chǎn)、分離提取、精制純化等中試系統(tǒng)，涵蓋了生物工程產(chǎn)業(yè)上中下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)從2000年起分3期，建成生物工程專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室1000m2，包括有通風(fēng)發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、生物工程下游技術(shù)、啤酒加工等實(shí)驗(yàn)室及儀器分析室和準(zhǔn)備室等。在引進(jìn)現(xiàn)酵控制系統(tǒng)、發(fā)酵后處理設(shè)備的同時(shí)，成立了生物工程設(shè)計(jì)室，通過工程軟件AutoCAD電腦繪制，進(jìn)行發(fā)酵工藝和設(shè)備流程設(shè)計(jì)等操作。

實(shí)踐教學(xué)中新手段、新體系的運(yùn)用與推廣

對(duì)于和實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的課程，如化工原理、發(fā)酵工程、生物工程設(shè)備、生物發(fā)酵工藝等，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院考慮到設(shè)備的限制問題，增加了模擬教學(xué)，從專業(yè)教學(xué)仿真軟件開發(fā)公司購置了仿真教學(xué)模擬軟件，保證一人一機(jī)的實(shí)踐演習(xí)。這些軟件的仿真性強(qiáng)，尤其是配備的實(shí)踐操作演練，能讓學(xué)生真正達(dá)到工廠模擬化的操作練習(xí)。煙臺(tái)大學(xué)生物工程系將計(jì)算機(jī)模擬仿真引入實(shí)踐教學(xué)[6]。這種仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠運(yùn)行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象，大大縮短培訓(xùn)時(shí)間。在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié)，該校選用了北京東方仿真公司開發(fā)的青霉素發(fā)酵工藝仿真軟件，以單元操作的形式進(jìn)行仿真模擬。青霉素發(fā)酵工藝仿真包括青霉素發(fā)酵生產(chǎn)、青霉素的精制和提純等內(nèi)容。同時(shí)，教師可以通過計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全程跟蹤每組學(xué)生的操作，真正達(dá)到實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)的目的。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目普遍存在反應(yīng)體系大、樣品處理量多和處理時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計(jì)等現(xiàn)代科教儀器不能充分發(fā)揮其先進(jìn)性。微型化實(shí)驗(yàn)于1988年末開始引入我國(guó)，關(guān)于微型實(shí)驗(yàn)已有文獻(xiàn)報(bào)道[7]。微型化實(shí)驗(yàn)的研究，是著眼于環(huán)境保護(hù)和實(shí)驗(yàn)安全的需要，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的要求。微型化實(shí)驗(yàn)具有現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)便快速、節(jié)省經(jīng)費(fèi)、減少污染、安全和便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

本文作者：余多慰工作單位：南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

摘要：本文介紹了當(dāng)今制造技術(shù)面臨的問題，論述了先進(jìn)制造的前沿科學(xué)，并展望了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}；先進(jìn)制造技術(shù)；前沿科學(xué)；應(yīng)用前景

論文

制造業(yè)是現(xiàn)代國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的重要支柱，其生產(chǎn)總值一般占一個(gè)國(guó)家國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的20%~55%。在一個(gè)國(guó)家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)成中，制造技術(shù)的作用一般占60%左右。專家認(rèn)為，世界上各個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，主要是制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。其競(jìng)爭(zhēng)能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率上。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展以及顧客需求和市場(chǎng)環(huán)境的不斷變化，這種競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，因而各國(guó)政府都非常重視對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的研究。

1當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題

當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題主要集中在以下幾方面：

1當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題

當(dāng)前制造科學(xué)要解決的問題主要集中在以下幾方面：

（1）制造系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)敏捷性、快速響應(yīng)和快速重組的能力，必須借鑒信息科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)等多學(xué)科的研究成果，探索制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運(yùn)行機(jī)制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運(yùn)行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標(biāo)。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對(duì)制造企業(yè)的敏捷性和對(duì)需求的響應(yīng)能力及可重組能力有重要意義，而且對(duì)制造企業(yè)底層生產(chǎn)設(shè)備的柔性和可動(dòng)態(tài)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(tǒng)，以滿足制造系統(tǒng)新的要求。

（2）為支持快速敏捷制造，幾何知識(shí)的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術(shù)中產(chǎn)品開發(fā)和制造的關(guān)鍵問題。例如在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD／CAM)集成、坐標(biāo)測(cè)量(CMM)和機(jī)器人學(xué)等方面，在三維現(xiàn)實(shí)空間(3-RealSpace)中，都存在大量的幾何算法設(shè)計(jì)和分析等問題，特別是其中的幾何表示、幾何計(jì)算和幾何推理問題；在測(cè)量和機(jī)器人路徑規(guī)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(jì)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(jī)器人多指抓取規(guī)劃、裝配運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和操作規(guī)劃方面則需要在旋量空間(ScrewSpace)進(jìn)行幾何推理。制造過程中物理和力學(xué)現(xiàn)象的幾何化研究形成了制造科學(xué)中幾何計(jì)算和幾何推理等多方面的研究課題，其理論有待進(jìn)一步突破，當(dāng)前一門新學(xué)科--計(jì)算機(jī)幾何正在受到日益廣泛和深入的研究。

（3）在現(xiàn)代制造過程中，信息不僅已成為主宰制造產(chǎn)業(yè)的決定性因素，而且還是最活躍的驅(qū)動(dòng)因素。提高制造系統(tǒng)的信息處理能力已成為現(xiàn)代制造科學(xué)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。由于制造系統(tǒng)信息組織和結(jié)構(gòu)的多層次性，制造信息的獲取、集成與融合呈現(xiàn)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(jié)構(gòu)模型、制造信息的一致性約束、傳播處理和海量數(shù)據(jù)的制造知識(shí)庫管理等方面，都還有待進(jìn)一步突破。

信息技術(shù)、生物技術(shù)、納米技術(shù)被稱為21世紀(jì)的革命性領(lǐng)先技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)化方興未艾。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，尤其是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)高投入、高利潤(rùn)的產(chǎn)業(yè)，它的利潤(rùn)率達(dá)到了17.6%，是利潤(rùn)率為8.1%的信息產(chǎn)業(yè)的兩倍。因此，展望未來，多數(shù)分析家認(rèn)為，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是繼信息產(chǎn)業(yè)之后迅速崛起的又一個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在21世紀(jì)初將與信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)并駕齊驅(qū)，并最終成為主導(dǎo)全球經(jīng)濟(jì)的核心產(chǎn)業(yè)。生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)如此巨大的發(fā)展前景，有著其必然的原因：

一、生物技術(shù)對(duì)于人類的生存和發(fā)展有著極為重要的意義

1.可持續(xù)發(fā)展的要求

20世紀(jì)的一百年，人類憑借著科學(xué)和技術(shù)的巨大發(fā)展與進(jìn)步，發(fā)明和創(chuàng)造了機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)和交通設(shè)備與工具、電子與系統(tǒng)集成化的通訊設(shè)施與器具、家用電器、電腦以及化學(xué)合成物質(zhì)，極大改變了自身的生活、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)方式，邁進(jìn)現(xiàn)代化的階段。歡欣之余，人類也不能忘記在發(fā)展中付出的慘重代價(jià)：在準(zhǔn)備大踏步向現(xiàn)代化邁進(jìn)的20世紀(jì)中葉，人類社會(huì)卻面臨著全球性生態(tài)環(huán)境日益惡化、人口與健康受到嚴(yán)重威脅、糧食生產(chǎn)滯后、能源耗竭和資源短缺的五大危機(jī)。這些問題顯然是發(fā)展中帶來的，它們直接向人類的生存與發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

毋庸置疑，一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著巨大的促進(jìn)作用。然而，工業(yè)革命發(fā)展進(jìn)程表明，人類一味強(qiáng)調(diào)技術(shù)的先進(jìn)性和對(duì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)作用，而忽視技術(shù)對(duì)人類自身和生態(tài)環(huán)境的安全性時(shí)，人類最終要飽嘗在技術(shù)發(fā)明初期未曾預(yù)料的苦果。曾幾何時(shí)，滴滴涕一問世便被譽(yù)為人類技術(shù)史的里程碑，聲稱它可以殺死害蟲卻對(duì)人畜無“害”，可以拯救成千上萬人的生命。1946年，該產(chǎn)品在美國(guó)上市引起巨大轟動(dòng)，以至引來化學(xué)公司投巨資開拓殺蟲劑市場(chǎng)。僅在1947～1949年間，滴滴涕的投入就達(dá)38億美元，旦利潤(rùn)逐年直線上升，到1951年利潤(rùn)額猛增1.1億元。它的發(fā)明人保羅·米勒被人們稱為救世主，獲1948年度諾貝爾獎(jiǎng)。然而時(shí)隔6年后，滴滴涕就被發(fā)現(xiàn)具有激素效應(yīng)，嚴(yán)重影響動(dòng)物（包括人類）的性分化和生殖，并且通過母體傳遞后代，導(dǎo)致許多的野生動(dòng)物數(shù)量急劇下降。到1970年，美國(guó)率先下令禁止使用滴滴涕。

20世紀(jì)70年代末期，人類開始意識(shí)到，技術(shù)的安全性對(duì)于人類自身生存與繁衍及生態(tài)環(huán)境的重要意義，絲毫不亞于技術(shù)的先進(jìn)性對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的價(jià)值。因此，由聯(lián)合國(guó)提出、各國(guó)政府共同倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，意味著今后的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展具有雙重使命：既促進(jìn)生產(chǎn)力進(jìn)步和為人類謀福利，又保護(hù)人類及其生存和繁衍的環(huán)境。