科学技术基础范文

前言：我们精心挑选了数篇优质科学技术基础文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

在授课中发现，各门专业基础课之间虽然有着学科界线，但知识点有交集，内容上有扩展．比如，在《大学物理》与《普通化学》课程中都会涉及到热力学定律，这不仅是物理课的重点内容，同时也是化学课的重要基础理论．再如《普通化学》的结构化学一章中微观粒子运动遵循量子化规律的内容是学生理解《分析化学》原子发射光谱法的知识基础，同时该内容又属于原子物理的范畴．但由于课程的开设顺序有先后，同一部分内容在不同的课程中所担当的“角色”又不同，各科教师在授课中对其讲解深浅度、难易度、侧重点各有不同，学生每次学习不是恰似“蜻蜓点水”就是只见“冰山一角”，这往往会导致学生虽然在多门课程中都学习过同一知识，但是对知识的掌握和理解不扎实、不全面，这便很容易在学生的知识结构中留下盲点和疑问，甚至会导致概念间的混淆，不利于达到预期的教学效果，更不利于今后专业课的学习．基于刑事科学技术专业基础课程之间在内容上的联系，可以根据授课的先后顺序，在课程设计上对共同涉猎的教学内容进行系统的归纳整理．在先开设的专业基础课中对该类内容进行宏观的介绍和学科重点方面的讲授，而在后开设的课程中教师要有意识的引导学生回顾，运用知识迁移的方法揭示新旧知识之间的内在联系和区别，在专业基础课之间建立知识纽带，从而达到预期的教学效果，并为专业课学习打下坚实基础．

2加强与刑事科学技术专业课之间的联系，改进教学方法与手段

专业基础课的学习会先于专业课，这虽然符合教学规律，但对于学生来说，由于对专业知识的不了解，无法真切的体会到专业基础课的必要性和基础作用．例如:在《分析化学》课程的第十二章专门介绍气相色谱分析技术，多数教材主要介绍色谱分析技术产生的历史、装置的结构及原理，而对其在刑事科学技术工作中的应用极少涉猎．因此，学生无法了解其实际用途与学习意义，常常导致学习懈怠．为了调动学生的积极性，扩展学生视野，在实际教学中我们可以举以下案例来辅助教学:“在一起恶性杀人案件中，犯罪分子以硫酸和硝酸将多名被害人尸体化为液体随下水道冲走，事后现场勘验检查员在毁尸现场的地沟内发现了数团油状粘稠状的物质，经技术人员初步判断粘稠物可能是脂肪，如何判通过气相色谱的方法来判断粘稠物是否属于人类脂肪［2］?”通过这一案例，我们可以运用PBL教学法引导学生运用《普通化学》中脂类的化学性质来解决这一问题．因为脂肪不容易气化，无法直接使用气相色谱法分析，所以先将脂肪水解，再进行甲基化得到脂肪酸甲酯(图1)，然后使用裂解甲基化气相色谱法对其进行分析鉴定，得到的色谱图与人体脂肪的色谱图完全相同(不同种类动物脂肪气相色谱图谱会有明显的差异［3］)，进而确定粘稠物正是人的脂肪溶解后被扔进下水道所致。此案例除了可以采用PBL教学方法以外，还可以通过精心设计运用案例教学法，开展课堂讨论和分析，从而提高学生分析问题和解决问题的能力，在实际应用中取得了极好的效果．既加强了专业基础课与专业课之间的联系，又可以极大的调动学生的学习兴趣与主动性，使学生感受到专业基础知识在专业课程中的指导价值，领悟到专业基础知识是公安实践工作的理论基础．实践证明，在专业基础课的教学中，只要在课堂中稍稍涉及一些专业领域的内容，都会极大的激发学生的学习兴趣，使学生思维更活跃，课堂参与意识更高，对相应知识点理解更透彻、记忆更深刻，并且会使更多的学生愿意主动的进行课前查阅与预习，从而达到新旧知识的融汇贯和培养学生的独立性和创造性的目的．同时这种方法还可以为灵活教学方式、培养学生综合能力提供良好的载体，使教师有更大的发挥空间去改进教学方法与手段．

3在教育教学中加强对学生科学精神的培养及人文素质教育

第2篇

关键词：生物工程；人工生命；组织工程；人工组织；人工器官

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.095

0 引言

从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统，是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性，以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。

1 材料技术型生物医学工程

此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织，其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。

生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来，亦或是增强人体某一部分功能的材料，因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应，确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势，即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料，应确保其具备良好的生物相容特点；亲水特性；性；预防组织粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果，使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。

依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种：

（1）无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性，同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。

（2）金属生物材料。①毒性较低，弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料，如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。

（3）生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。

2 组织工程与人工组织

目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤，而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面：

（1）自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复，例如，对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。

（2）异体移植。例如，某患者在遭遇意外事故时，家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题，同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大，供体不足情况十分显著。

（3）人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况，但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显，绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。

对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官，也就是进行结构组织，代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想，而已经走进了现实生活当中，可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。

当前，组织工程研究的主要内容即为：适宜的母体细胞来源；能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质；可应用在促进细胞组织再生长的因子；以及组织间的相容性。

开展组织工程通常会应用以下三种策略：（1）细胞以及生物材料的杂化体系，例如由小块活体组织将特异细胞分离出来，通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中，在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内；伴随着组织缺损部位的重新构建，聚合物将会逐渐降解并消失。（2）仅具备生物降解材料体系，借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构，在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构，并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷，其孔隙架构与人体骨架构极为接近，可被应用在骨组织工程支架中。（3）细胞体系，经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。

3 结束语

总之，从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法，来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物，也就是人工组织，因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。

参考文献：

[1]杨国为，陈国江，涂序彦等.广义人工生命的科学基础（Ⅱ） --生物工程基础[J].计算机工程与应用，2013（09）.

第3篇

【关键词】钻孔设备和技术；能源；资源；地质灾害；基础工程；科学钻探

Resource, energy sources, circumstance, geologic hazards, foundation engineering, sustainable development, and the science and technology and facilities of underground drilling

Yin Qi-lei, Fan Li-ming

(College of Construction Engineering，Jilin UniversityChangchunJilin130061)

【Abstract】Great projects of resource, energy sources, circumstance, sustainable development, spaceflight, underground engineering, submarine engineering and polar region works are the aims cared by the whole human society. During those activities, the “Underground Drilling”, is used as a kind of engineering technique inevitably. At the present time, a new requirement is put forward due to the shortage of resource, exhausted energy sources, pollution of circumstance, frequent occurrence of geologic hazards, large scale of foundation engineering and so on. And, advanced drilling machines and techniques should become the objects which need to be researched and developed not only for the moment but also for a long period.

【Key words】Drilling facilities and techniques；Energy sources；Resource；Geologic hazards；Foundation engineering；Scientific drilling project

地球是我们人类可爱的家园。她的地下资源是人类赖以生存和发展的物质基础。我们在充分利用地下资源的同时，也必须科学地开发资源，保护资源。这个步入中年，已有47亿岁的地球，在人类仅有5000多年文明史别是近百年来的时间里，受到了严重的破坏，其资源的消耗，能源的枯竭，环境的污染，气候的恶化，地质灾害频发等，使人类的可持续发展面临严重的挑战。

资源、环境、可持续发展，上天、入地、下海、登极的宏伟计划，是人类社会关注并奋斗的永恒主题。人类社会在围绕上述活动中，都必不可少地采用“地下钻孔？”的工程手段，即通过机械设备和工具，在地球的表面包括陆地、南北极地，也包括占地球表面积70％以上的海洋，以及在外星球上进行钻孔作业，从而实现勘探资源，获取资源，开发利用能源，保护和治理环境，预防、监测和治理地质灾害等目的，同时更深入地了解和感知地球内部的信息，科学地利用并保护地球，实现人类社会的可持续发展。

1. 地下钻孔技术与资源和能源

矿产资源包括固体矿产资源和流体矿产资源。地球内部蕴藏的资源总量是恒定的，不可再生。人类社会高速发展，对资源量的需求和依赖也越来越大。当今世界资源紧缺，价格大幅上涨，现已有45种矿产资源供给不足，亟待资源的进一步勘探和开发。前几十年，对易进入地区和浅表层资源勘探开发的程度较高，资源已近枯竭；而对边远、高原、复杂条件及深部地层资源勘探不足，有待于更大的投入和开发。矿产资源的不足，带来了地质勘探的第二个春天。现今世界高度重视资源的勘探与开发，我国政府也做出了加强地质工作的决定，矿业领域的改革和开放，极大地激发了人们开发矿业地热情。投资矿业，加速勘探和开发，已成为世界（包括中国）的经济热点。先进的钻孔设备，领先的钻孔技术，应是当前较长时期内急需研究和发展的对象。发明和创造先进的钻孔工艺方法，集成和综合多种钻孔工艺方法于一体，大幅度提高钻孔速度，降低钻孔成本，研究和开发全液压动力头式勘探钻机，深孔勘探钻机，大功率钻机，多功能智能化钻机等，将对人类社会的进步和可持续发展作出大的贡献。

以石油、天然气、煤炭、煤层气为表征的能源勘探开发工作量剧增。围绕能源勘探开发所需的钻孔技术需不断创新，钻孔设备需求量大，国内外的钻孔工程界都在积极努力工作，我国也在积极引进、吸收和再创新，研制开发适合国情的能源勘探开发设备，以满足当前能源勘探开发的需求。

天然气水合物（也称可燃冰）的勘探和研究，又为人类获取新能源开辟了更广大的领域。赋存于深海海底和永冻地层中的天然气水合物，其总量是已探明的能源――石油、天然气、煤炭等能源总量的2倍以上，世界各国均在竞相研究。随着天然气水合物勘探开发技术的进步和成熟，将需要大量的天然气水合物钻孔勘探与开采的机械装备。

上述能源均属于不可再生的且存在污染的传统能源。众所周知，地球由三个圈层组成，地球的中心既地核直径达几千公里，熔融状态的物质温度高达数万度。由地表向下钻孔，每公里深的温度梯度平均为30℃，几公里深处的地下钻孔内的温度可达一百多度，可直接用于发电。有资料报道，德国2006年曾施工二口用于试验研究的地下贯通井，井深6.2公里，二口井的水平距离为12公里。由一口井向下注水，另一口井则排出近200 ℃多度高温的蒸汽，直接用于发电。地球内部的地心热能，洁净无污染，是不会枯竭的永恒能源。充分利用地心热能，是解决人类能源不足的未来希望所在。深孔、大功率的钻孔机械加之先进的钻孔工艺技术，取得快速的钻井效率，实现低的施工成本和较短的施工周期，是开发地下热能的前提条件。

水井和地热井的钻凿，旨在解决我国大部分城市供水不足和利用地热异常寻找地热资源作为能源的地下钻孔工程。地下赋存着丰富的水资源，即便是干旱的沙漠地区，其地下水也往往丰富异常。我国西部地区，地域广袤，沙漠侵袭的面积大，因而人烟荒芜。地下水的开发和利用，可使沙漠变为绿洲。多数经济欠发达或落后的地区，其主要根源就是干旱缺水。充分开发和合理利用地下水资源，是使我国经济和社会快速发展的一个重要前提。水井钻机和地热井钻机，伴随着钻孔工艺技术的进步与发展，如潜孔锤反循环钻进技术，气举反循环钻进技术，喷射钻进技术及冲洗液技术的发展，其钻井速度将大幅提高，钻井成本大幅降低，成井质量优，完井速度快，将会有很大的发展空间。目前国内水井、地热井钻凿领域技术方法落后，钻进效率不高，施工周期很长。国外，例如非洲干旱地区的水井工程在世界各国的支持下，水井钻凿均已实现了潜孔锤钻进，钻井速度快，一天一口井，迅速改变着非洲干旱地区的面貌。先进的水井钻机，必须与先进的钻孔工艺方法相结合，方能显示出水井钻孔机械的施工能力。在该领域要做的工作和待研发的机械装备数量很大，工作任务重，随着我国经济的增长和社会的快速发展，其需求量将会迅速凸显出来。

生态建筑、环保建筑和智能化建筑的理念已在全球兴起。人类生产生活用房，既要节约能源，又要满足环保要求。浅层地热和地源热泵技术的成熟和发展，已为今后将其广泛用于房舍空调和供暖奠定了基础。每栋房屋，利用地温来调节室内温度，通过地源热泵与数十至数百个地下钻孔进行能量交换，使房间内永远保持理想适宜的温度，同时又大幅度减少能源消耗，对周边环境更是没有污染。该项技术的重点还是大量地下浅层（100米左右）钻孔的施工问题。对钻孔施工机械的要求仍然是快、好、廉的原则。国内已经开始并且有计划地对浅层地热进行开发利用，从而使建筑物节能环保，温暖舒适。此类钻孔的地下施工机械，应适应城区施工作业的条件，应满足成孔、下管（U形管）、灌注等工序的要求。截至目前，还没有形成专门化的钻孔工艺技术，还没有研发出专门的机械设备施工此类钻孔。

2. 地下钻孔机械与环境和灾害防治

人类的生产和生活活动已严重污染并破坏了环境。地球数十亿年形成的能源被人类仅用数百年的时间将消耗殆尽，由此而形成的废弃物质飘逸在大气层，深入到地球表面，污染河流和海洋，使地球的气候灾害增多，地质灾害频发。地壳自身运动（板块漂移、隆升、挤压和褶皱等）、气候变暖加之人类生产生活对地球的破坏，使地球环境受到严重威胁，已经和严重影响了人类的生活。对地球环境的保护，除了充分利用太阳能、风能、水能外，还要大力开发利用地热能源。地热能、风能、太阳能等新能源是永恒、洁净、无污染的能源，可以与人类与时俱进，相依发展，满足人类可持续发展的需求。地热能源开发利用的程度如何，依赖于地下钻孔科学技术的发展和地下钻孔机械设备的研发水平。因此，我们应加大投入，快速研发，推向市场，势必会改变人类的生存条件，同时也保护了地球――我们的家园。

地震、滑坡、泥石流、高边坡塌落等地质灾害频繁发生，感知、预测、监控和治理地质灾害，是人类与自然界的挑战和较量。施工地震观测孔、沉降测量孔、挡土桩孔、锚索孔等，以预防和治理地质灾害，将地质灾害的损失减到最小，是我们的奋斗目标。深入研究钻孔科学技术，研制用于地质灾害防治的地下钻孔机械是人类社会发展所需，是人类挑战自然界的有力武器。

3. 钻孔机械与基础工程

改革开放以来，我国的基础设施和建筑工程如雨后春笋，蓬勃发展。各类基础工程量剧增：钻孔灌注桩、地下连续墙、深基坑支护、防渗墙、帷幕灌浆孔、非开挖管线铺设等地下钻孔工程量巨大，全国煞然是一个大的建设市场。

80年代钻孔灌注桩技术日渐成熟。90年代初，江西地勘局在上海首先应用了钻孔灌注桩技术，原上海探矿机械厂适时研发了GPS型系列工程钻机和配套设备，其产品一举占领全国市场的半壁江山。近些年伴随环保对泥浆排放的高标准要求和钻孔灌注桩干式作业法的诞生，以及为满足快速施工作业的要求，旋挖钻机、连续墙钻机大批量进口，同时我国也开始了研发。从设备的全部进口到设备国产化程度的提高，我们国家走过了一个引进、消化、吸收、再创造的创新过程。我国多家大型工程机械制造企业顺应时代要求，坚持自主创新，研发出多种旋挖钻机和连续墙钻机，其销售遍布全国，迎来了我国地下工程施工的第二次腾飞，同时也提升了我国基础工程施工的实力和形象，使其与国际接轨，步入了国际先进行列。上海金泰公司又瞄准了大直径硬岩钻孔施工设备的研发，产、学、研相结合，有机组合旋挖钻机与大直径潜孔锤技术，走上自主创新的研发之路，将从根本上解决大直径桩孔嵌岩的工程难题，赶超世界先进水平。

为满足非开挖管线铺设的需求，近些年各类非开挖设备发展迅速：冲击矛、夯管锤、导向钻机等随之出现，适应了管线铺设工程的需求。可控冲击矛、油压夯管锤、硬岩导向钻进技术等新设备和新技术仍在不断发展中。

4. 钻孔机械与科学钻探

人类要探知星球，就需要能够潜入到星球内部进行观察的望远镜――科学钻探。目前，地下钻孔工程的发展远落后于航天工程。陆地上最深的科学钻孔是前苏联位于科拉半岛的超深钻，孔深达12.66公里，与地球的直径相比宛如蚊虫的叮咬；南极冰钻孔深记录也是前苏联创下的3600米，至今仍未穿透冰层。我国2000～2005年实施的亚洲第一口科学钻探井――江海科学钻探工程，完全利用国产钻孔设备、机具和钻探技术，胜利完成了预期钻进孔深5332米的任务，同时也实现了预期的科学目标，解读了大陆漂移和地壳板块碰撞理论，发现了新的矿产资源及其形成机制，通过钻孔通道提前捕捉到了地震和海啸的信息，为人类提前获取地下信息、预防地质灾害提供了手段。

国际大洋钻探计划已有十几个国家参加，我国是成员国之一。该计划将在全球五大洋遍布科学钻孔，预计最大孔深超过万米，其中海水深6000米，海底钻孔深6000米。为探索海洋资源和相关科学信息，经济发达国家已投巨资建造钻探船，创新研发海上作业的钻孔设备，研究新的钻孔技术方法，以适应大洋钻探的需求。随着陆地资源的日益匮乏，开发海洋资源是必然趋势。研究海洋钻孔科学技术，超前进入研发阶段，是抢占市场先机的有识之举。

世界大国的星球探测计划和我国已经开始实施的嫦娥探月计划，最终目标都是要实现在外星球上钻孔取心，了解外星球的内部信息，勘探外星球的资源，为人类获取外星球的资源、建设人类的第二个家园而努力，而星球钻孔工艺技术和机械是实现人类梦想的必不可少的工具和手段。

让我们的地下钻孔科学技术在人类发展史上做出更多、更大的贡献！

参考文献

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［11］ 左汝强. 钻掘工程国内外发展水平与差距及建议(下)［J］探矿工程(岩土钻掘工程) , 2003,(02)

［基金项目］教育部“国家级创新人才实验计划项目”