當今世界，科學技術發(fā)展突飛猛進，新興學科、交叉學科不斷涌現(xiàn)，科技進步對經(jīng)濟社會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，生命科學和生物技術的發(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)預見到，一個生命科學的新紀元即將來臨，并將對科技發(fā)展、社會進步和經(jīng)濟增長產(chǎn)生極其重要而深遠的影響。

黨的十六大指出，對于我國來說，二十一世紀頭二十年是一個必須緊緊抓住并可以大有作為的重要戰(zhàn)略機遇期，我們要集中力量，建設惠及十幾億人口的更高水平的小康社會。應當說，生命科學和生物技術及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國提供了一次實現(xiàn)科技創(chuàng)新和社會生產(chǎn)力跨越發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇。

一、當代生命科學與生物技術發(fā)展的現(xiàn)狀和前景

無論是科技界還是產(chǎn)業(yè)界，都基本認同這樣一個重要判斷：在新的世紀里，生命科學的新發(fā)現(xiàn)，生物技術的新突破，生物技術產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展將極大地改變?nèi)祟惣捌渖鐣l(fā)展的進程。日益成熟的轉(zhuǎn)基因技術、克隆技術以及正在加速發(fā)展的基因組學技術和蛋白質(zhì)組技術、生物信息技術、生物芯片技術、干細胞組織工程等關鍵技術，正在推動生物技術產(chǎn)業(yè)成為新世紀最重要的產(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。盡管世界各國對高科技領域范圍的界定不完全相同，但幾乎無一例外地將生命科學和生物技術放在重要位置。特別是近二十年來，生命科學與生物技術獲得了飛速發(fā)展，為世界各國醫(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“對全社會最為重要并可能改變未來工業(yè)和經(jīng)濟格局的技術”，生命科學與生物技術日益受到世界各國的普遍關注和重視。進入新千年后，生物技術產(chǎn)業(yè)顯示出強勁發(fā)展勢頭，成為當今高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領域之一。2001年美國生物科技投資占到風險投資總額的11%，2002年美國在生物技術領域投入研究開發(fā)資金已高達157億美元。日本政府2002年已明確提出生物技術立國戰(zhàn)略，強調(diào)把“科研重點轉(zhuǎn)向生命科學和生物技術”，并計劃五年內(nèi)將政府在生命科學和生物技術的研究預算增加一倍，達到8800億日元，力爭使日本生物技術達到世界領先水平。歐盟已成立生物技術委員會，繼在第四個研究開發(fā)框架計劃對生物技術研究大量投資后，又在第五個研究開發(fā)框架計劃中專門制定了“生命科學計劃”，進一步加強在這一領域的努力。在軟件領域成就斐然的印度，早在1995就提出“人類基因組——印度起點”研究計劃，明確提出通過發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的多元化。這些都表明，世界上許多國家已把發(fā)展生命科學、生物技術及其產(chǎn)業(yè)作為贏得未來競爭的戰(zhàn)略選擇。

目前，生命科學的研究熱點仍然集中在基因組學、蛋白質(zhì)學等領域。繼2000年人類基因組計劃完成之后，水稻、瘧原蟲、蚊子和老鼠的全部DNA序列測定也在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。老鼠和河豚魚基因序列的測定，將可能為人類提供關于脊椎動物進化的重要線索。特別是科學家們已經(jīng)把目光投入到功能基因組學(FunctionalGenomics)和蛋白質(zhì)組學(Proteomics)這兩個極富挑戰(zhàn)性的領域，這將帶來更多與人類自身發(fā)展密切關聯(lián)的重大研究成果。

為鼓勵本市高校、科研院所和企業(yè)在市科委與國外地區(qū)政府機構(gòu)簽訂的合作協(xié)議框架下開展地區(qū)間國際科技合作，推動本市與這些地區(qū)的科技交流和友好關系的發(fā)展，*市科學技術委員會特*年度地區(qū)政府間合作項目征集指南如下。

一、申請條件：

1、申請單位的國外合作伙伴和合作研究的內(nèi)容應符合以下合作地區(qū)和合作領域。

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

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

3）加拿大——清潔能源、環(huán)境保護、多媒體技術；

摘要:隨著信息和通信技術的發(fā)展，集文字、圖形、聲音、動畫于一體的視頻資源已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會生活中極其重要的信息傳播形式。而隨著生命科學和技術的大發(fā)展，包涵生命科學基礎知識、基本原理以及生命科學技術運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中？作者通過一段時間的實踐研究，結(jié)合案例嘗試對生物科技視頻應用策略在教學中的作用進行簡要論述。

關鍵詞:生物科技視頻;初中生物教學;應用

1生物科技視頻應用的意義

經(jīng)過20世紀的大發(fā)展，生命科學進入一個空前繁榮的新時期，生命科學在科學技術中的地位越來越重要。在初中階段如何激發(fā)學生學習生物的興趣，培養(yǎng)學生的生物學核心素養(yǎng)，是每位生物教師必須思考和實踐的事情。建構(gòu)主義學習理論認為，學習是使學習者在與環(huán)境交互作用的過程中主動構(gòu)建內(nèi)部心理表征的過程，在學習的過程中強化“情境”非常重要，有利于提高學習者的學習水平。在現(xiàn)實教學中，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生實踐觀察、動手操作的活動。而視頻資源是集文字、圖像、聲音、動畫于一體的動態(tài)影像資料，具有強烈的感染力和吸引力，能全面地調(diào)動學生的視覺和聽覺的處理功能，多方位感受知識信息，最大程度幫助學生在理解的基礎上記憶。

2生物科技視頻運用的作用

生物科技視頻在初中生物教學中的作用，我認為最主要的有以下三點：1)使抽象的知識內(nèi)容形象化、具體化。教材上的知識內(nèi)容主要以文字和圖片為載體，學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確性和嚴密性，還受到學生的理解能力、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，相當一部分初中學生總是比較難以理解教材上的知識內(nèi)容，生物科技視頻能使抽象的知識內(nèi)容形象化、具體化，從而幫助學生理解知識。2）激發(fā)學生的學習興趣，提高學習自覺性。學習是一個主動探索的過程，學生如果對生物學感興趣，就會積極地、專心致志地持續(xù)鉆研，學習效果自然容易提高。反過來，理解能力的加強，學習效果的提高，進一步提高了學習興趣和學習自覺性，從而形成良性循環(huán)。因此，提升教學效果需要做的第一件事情，就是激發(fā)學生的學習興趣，提高學習自覺性。生物科技視頻資源能夠提供學生從未體驗過、無法親身經(jīng)歷的場景，對學生產(chǎn)生視聽的沖擊，讓學生體會到生物學的奧秘，從而產(chǎn)生想進一步學習和究的興趣，大大激發(fā)學生的學習興趣。學習八年級上冊生物圈中的其他生物，《BBC：生命系列》會讓學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引起學生強烈的興趣，讓他們思考“為什么是這樣”，進而給學生提供進一步學習探索的動力，保持學習的自覺性。生物科技視頻在初中生物教學中的應用張完成（北京師范大學廈門海滄附屬學校）3）有利于學生記憶理解能力和獨立學習能力的培養(yǎng)。“學生是學習的主體，教師是學習的主導”。學生是學習的內(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，部分學生對初中小學科老師的教學產(chǎn)生相當程度的“免疫”，在課堂教學中，單憑自己的能量，這些老師對這部分學生的影響作用比較小。因此，培養(yǎng)這部分學生的記憶能力、理解能力，進而培養(yǎng)他們獨立學習、獨立思考與獨立解決問題的能力占據(jù)了老師相當多的時間和精力。

服務大局，拓寬對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生創(chuàng)意設計作品巡回展，搭建市與高校大學生科技交往平臺

從年起，市參加了由福州市科協(xié)、中華創(chuàng)意發(fā)展協(xié)會發(fā)起，國內(nèi)近20個大中城市科協(xié)和有關學術團體共組織開展的“海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展”。

年市第三屆巡回展由市科協(xié)主辦，藝術學院設計學院承辦，省內(nèi)19所高校參加活動，共征集了作品80件、省外作品598件、省內(nèi)作品494件，作品涵蓋海報招帖類、產(chǎn)品設計類及動漫類三個專業(yè)方向。參展作品的創(chuàng)作體現(xiàn)了大學生打破常規(guī)哲學，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生創(chuàng)意設計作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎在藝術學院舉行。市原政協(xié)主席、市工藝美術協(xié)會會長張緒明，原市人大副主任，省科協(xié)副主席，市科協(xié)黨組書記、主席等有關領導參加開幕式。開幕式上對參加巡回展的優(yōu)秀作品進行展示，對獲獎作品作者進行了表彰。

年市的巡回展加大宣傳和組織力度，根據(jù)參加活動大學指導教師和學生的建議，通過我們積極工作，巡回展得到省教育廳領導的大力支持，年市第四屆海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展由省教育廳、市科協(xié)共同主辦，藝術學院藝術設計研究中心承辦，東北師范大學美術學院等省內(nèi)外29所大學協(xié)辦，共征集作品2220件。年市第四屆“海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎在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)主席劉淑瑩等領導為290名獲獎作品代表頒獎，省市科協(xié)領導還參觀了優(yōu)秀作品展示。

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

拓寬對外民間科技交流渠道，服務大局。開展的主要工作有：

一、舉辦市海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展。

市參加了由福州市科協(xié)、臺灣中華創(chuàng)意發(fā)展協(xié)會發(fā)起，從2009年起。國內(nèi)近20個大中城市科協(xié)和臺灣有關學術團體共組織開展的海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展”

吉林藝術學院設計學院承辦，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，共征集了臺灣作品80件、省外作品598件、省內(nèi)作品494件，作品涵蓋海報招帖類、產(chǎn)品設計類及動漫類三個專業(yè)方向。參展作品的創(chuàng)作體現(xiàn)了大學生打破常規(guī)哲學，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生創(chuàng)意設計作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎在吉林藝術學院舉行。市原政協(xié)主席、市工藝美術協(xié)會會長張緒明，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、主席孫國慶等有關領導參加開幕式。開幕式上對參加巡回展的優(yōu)秀作品進行展示，對獲獎作品作者進行了表彰。

根據(jù)參加活動大學指導教師和學生的建議，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導的大力支持，2011年市第四屆海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展由吉林省教育廳、市科協(xié)共同主辦，吉林藝術學院藝術設計研究中心承辦，東北師范大學美術學院等省內(nèi)外29所大學協(xié)辦，共征集作品2220件。2011年市第四屆“海峽兩岸大學生創(chuàng)意設計作品巡回展”開幕式暨優(yōu)秀作品頒獎在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)主席劉淑瑩等領導為290名獲獎作品代表頒獎，省市科協(xié)領導還參觀了優(yōu)秀作品展示。

使大學生們足不出戶就可以了解來自國內(nèi)及臺灣地區(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內(nèi)及臺灣地區(qū)大學生創(chuàng)意設計思想的交流打造有效的平臺。為大學生展示自己最新作品和自身風采提供了最直接的舞臺。巡回展還促進了大學生與社會實際相結(jié)合，為畢業(yè)后走向社會成功就業(yè)起到很大幫助作用。巡回展在有關部門的大力支持下，規(guī)模和影響力逐年擴大，活動受到省內(nèi)高校廣大師生的一致好評。

為了鼓勵本市高校、科研院所和企業(yè)在市科委與國外地區(qū)政府間的合作框架下，圍繞**市科技發(fā)展中長期規(guī)劃綱要，充分利用國際科技資源，結(jié)合雙方的技術優(yōu)勢和本地的實際需求，開展以我為主的對外科技合作，加快技術開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，進一步提升本市科研水平和增強自主創(chuàng)新能力，加快融入國際創(chuàng)新體系，切實推進本市與這些地區(qū)的科技交流和友好關系的實質(zhì)性發(fā)展，**市科學技術委員會現(xiàn)開始征集*年度政府間國際科技合作項目。

一、申請條件：

1、申請單位應為本市高校、科研院所和企業(yè)，且與國外研究機構(gòu)有實質(zhì)性的合作，并簽有相應的合作協(xié)議或合同。申請單位的國外合作伙伴與合作研究內(nèi)容應符合以下合作地區(qū)及相應領域或方向：

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

2）加拿大魁北克?。≦uebec）：信息和通信技術、生命科學。

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

如何推動實踐教學

以北方民族大學為例，該校設置的7個實驗板塊中，設計性和綜合性本科實驗項目的來源，均圍繞教師的科研項目或科研成果而設置。例如：在微生物學板塊中，部分實驗教學項目是根據(jù)基金項目“蝦青素高產(chǎn)酵母菌的選育及其產(chǎn)物功能研究”等課題而設置。再以福建師范大學為例，生命科學學院工業(yè)微生物教育部工程研究中心，投入建設經(jīng)費2000余萬元，建成省屬高校領先水平的發(fā)酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺10～1000L全自動發(fā)酵罐及其配套的輔助設備和下游工程設備，如空壓機、空氣凈化系統(tǒng)、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機、三足離心機、微濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、噴霧干燥器等先進的儀器分析系統(tǒng)，完全可以滿足該院師生進行相關實踐性教學的需要。江南大學生物工程學院，在學生畢業(yè)實習之前，由學院下屬的5個研究中心根據(jù)自身特色，各負責1個本中心課題組特色教學訓練項目。將學生分為5個大組，輪流進行互動實驗，每個項目安排4～5天，整個教學訓練項目在短期內(nèi)完成[3]。天津科技大學認為上述做法實質(zhì)上相當于工業(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)測產(chǎn)品過程，從中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。因此，它是學生將知識從理論上升到實踐的一個重要環(huán)節(jié)。例如湖南人文科技學院，與婁底百雄堂高科技農(nóng)業(yè)有限責任公司建立校企產(chǎn)學研合作關系，合作內(nèi)容是：(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學系學生實習。(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，作為科研合作的起點和生命科學系實驗課的內(nèi)容；生命科學系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設備供公司產(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實驗裝備中多數(shù)涉及上游技術的設備已經(jīng)基本配置到位(如基因工程操作設備，萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結(jié)晶干燥等實驗室級別的代謝產(chǎn)物分離設備)，缺乏的是下游生產(chǎn)級別的設備，所以要重點考慮配置實訓車間設備。在高等教育裝備博覽會上，同樣可以看到國家對高等教育實驗室裝備的一些新理念，以及設備制造業(yè)滿足市場新需求的動向。浙江天煌公司的實驗室設備，以典型工業(yè)產(chǎn)品范例和個案研究開發(fā)，作為高校實驗實訓的裝備依據(jù)。涉及生物技術的實訓系統(tǒng)，就有啤酒自動化生產(chǎn)線過程控制(工程型)系統(tǒng)(含5器和4發(fā)酵罐)等。高校還需建設固體制劑生產(chǎn)線實訓車間(含30萬級潔凈水平操作間)和分離制備生產(chǎn)線(包括發(fā)酵罐、多功能動態(tài)提取罐、旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器、結(jié)晶罐、迭片式離心機、板框壓濾機等)，適合各類食品或藥品的生產(chǎn)操作訓練。校內(nèi)小型實訓車間，其生產(chǎn)過程完全與工業(yè)化生產(chǎn)過程相同，使學生能夠從生產(chǎn)原料預處理、培養(yǎng)基制備、菌種擴培、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)品分離提取等各個環(huán)節(jié)進行實際操作和系統(tǒng)分析。不過，各校對實訓車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學生物工程校內(nèi)實踐基地，設備總價值近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)大學從2000年起分3期，建成生物工程專業(yè)教學實驗室1000m2，包括有通風發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、生物工程下游技術、啤酒加工等實驗室及儀器分析室和準備室等。在引進現(xiàn)酵控制系統(tǒng)、發(fā)酵后處理設備的同時，成立了生物工程設計室，通過工程軟件AutoCAD電腦繪制，進行發(fā)酵工藝和設備流程設計等操作。

實踐教學中新手段、新體系的運用與推廣

對于和實際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的課程，如化工原理、發(fā)酵工程、生物工程設備、生物發(fā)酵工藝等，吉林農(nóng)業(yè)科技學院考慮到設備的限制問題，增加了模擬教學，從專業(yè)教學仿真軟件開發(fā)公司購置了仿真教學模擬軟件，保證一人一機的實踐演習。這些軟件的仿真性強，尤其是配備的實踐操作演練，能讓學生真正達到工廠模擬化的操作練習。煙臺大學生物工程系將計算機模擬仿真引入實踐教學[6]。這種仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠運行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象，大大縮短培訓時間。在計算機仿真環(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，教師可以通過計算機監(jiān)測系統(tǒng)，全程跟蹤每組學生的操作，真正達到實踐訓練教學的目的。傳統(tǒng)實驗項目普遍存在反應體系大、樣品處理量多和處理時間長等特點，也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計等現(xiàn)代科教儀器不能充分發(fā)揮其先進性。微型化實驗于1988年末開始引入我國，關于微型實驗已有文獻報道[7]。微型化實驗的研究，是著眼于環(huán)境保護和實驗安全的需要，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學技術發(fā)展水平的要求。微型化實驗具有現(xiàn)象明顯、操作簡便快速、節(jié)省經(jīng)費、減少污染、安全和便于攜帶等優(yōu)點。

本文作者：余多慰工作單位：南京師范大學生命科學學院

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

一、生物技術對于人類的生存和發(fā)展有著極為重要的意義

1.可持續(xù)發(fā)展的要求

20世紀的一百年，人類憑借著科學和技術的巨大發(fā)展與進步，發(fā)明和創(chuàng)造了機械化和自動化的生產(chǎn)和交通設備與工具、電子與系統(tǒng)集成化的通訊設施與器具、家用電器、電腦以及化學合成物質(zhì)，極大改變了自身的生活、生產(chǎn)和經(jīng)濟方式，邁進現(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：在準備大踏步向現(xiàn)代化邁進的20世紀中葉，人類社會卻面臨著全球性生態(tài)環(huán)境日益惡化、人口與健康受到嚴重威脅、糧食生產(chǎn)滯后、能源耗竭和資源短缺的五大危機。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)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。

毋庸置疑，一項技術的進步對社會和經(jīng)濟發(fā)展起著巨大的促進作用。然而，工業(yè)革命發(fā)展進程表明，人類一味強調(diào)技術的先進性和對經(jīng)濟的推動作用，而忽視技術對人類自身和生態(tài)環(huán)境的安全性時，人類最終要飽嘗在技術發(fā)明初期未曾預料的苦果。曾幾何時，滴滴涕一問世便被譽為人類技術史的里程碑，聲稱它可以殺死害蟲卻對人畜無“害”，可以拯救成千上萬人的生命。1946年，該產(chǎn)品在美國上市引起巨大轟動，以至引來化學公司投巨資開拓殺蟲劑市場。僅在1947～1949年間，滴滴涕的投入就達38億美元，旦利潤逐年直線上升，到1951年利潤額猛增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。然而時隔6年后，滴滴涕就被發(fā)現(xiàn)具有激素效應，嚴重影響動物（包括人類）的性分化和生殖，并且通過母體傳遞后代，導致許多的野生動物數(shù)量急劇下降。到1970年，美國率先下令禁止使用滴滴涕。

20世紀70年代末期，人類開始意識到，技術的安全性對于人類自身生存與繁衍及生態(tài)環(huán)境的重要意義，絲毫不亞于技術的先進性對社會和經(jīng)濟發(fā)展的價值。因此，由聯(lián)合國提出、各國政府共同倡導的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，意味著今后的科學和技術發(fā)展具有雙重使命：既促進生產(chǎn)力進步和為人類謀福利，又保護人類及其生存和繁衍的環(huán)境。

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

關鍵詞：問題；先進制造技術；前沿科學；應用前景

論文

制造業(yè)是現(xiàn)代國民經(jīng)濟和綜合國力的重要支柱，其生產(chǎn)總值一般占一個國家國內(nèi)生產(chǎn)總值的20%~55%。在一個國家的企業(yè)生產(chǎn)力構(gòu)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(jīng)濟的競爭，主要是制造技術的競爭。其競爭能力最終體現(xiàn)在所生產(chǎn)的產(chǎn)品的市場占有率上。隨著經(jīng)濟技術的高速發(fā)展以及顧客需求和市場環(huán)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。

1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(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，為滿足制造系統(tǒng)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(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)、制造模式和制造系統(tǒng)有效的運行機制。制造系統(tǒng)優(yōu)化的組織結(jié)構(gòu)和良好的運行狀況是制造系統(tǒng)建模、仿真和優(yōu)化的主要目標。制造系統(tǒng)新的體系結(jié)構(gòu)不僅對制造企業(yè)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(yè)底層生產(chǎn)設備的柔性和可動態(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，幾何知識的共享已成為制約現(xiàn)代制造技術中產(chǎn)品開發(fā)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(xiàn)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(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(guī)劃、裝配運動規(guī)劃和操作規(guī)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(xiàn)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(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)代制造科學發(fā)展的一個重點。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)的制造知識庫管理等方面，都還有待進一步突破。