生命科学技术范文

摘要：

本文以生物工程人工生命的科学技术基础为题展开了相关的分析与探讨，重点就材料技术型生物医学工程、组织工程以及生物工程人工生命这三者间的相关性展开了深入的研究，结合本次研究最终对材料技术型生物医学工程、组织工程、人工工程以及具备改善人体组织器官功能的人工组织进行了详细的论述。

关键词：

生物工程；人工生命；组织工程；人工组织；人工器官

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；润滑性；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：

对新生的科学技术保持好奇心和敏感性，并能将相关的科学知识渗入课堂，引发学生们的兴趣和学习、探究的欲望。例如，我国在航天业上的成就，从神舟五号、六号、七号到天宫一号的成功发射，都会引发社会热潮，引发学生强烈的好奇心和学习兴趣，结合社会热点进行“宇宙与空间探索”知识的教学会事半功倍。

重视基础不拔高

任教科学的生命科学教师往往习惯于在自己专长的领域中发挥，由于教生命科学课程比较得心应手，可发挥的余地较大，他们可能会对这部分内容上有所偏重，从而造成超纲、偏多偏难等情况。那么，该如何处理好这个问题呢?首先，科学教师必须树立一个基本思想:科学课程是为生命科学的学习做好知识铺垫的，于是它必须是基础，在内容上、难度上都不能超越生命科学的范畴，这个基础必须全面、扎实、深入、有效。其次，科学教师也要研究生命科学教材，对于在初二、初三还要继续学习的生命科学内容，严格按照课程标准进行教学，在科学教学阶段不拔高、不超越。例如，第十五章“人与自然的协调发展”中关于生态系统的内容，着重点可以落实在生态系统中生物与环境的关系上，而对于生物与生物的关系(食物链、食物网等)，由于在初二生命科学教学中会继续深入，讲清楚即可。自然科学各学科之间是相互渗透的，生命科学与物理、化学之间是相互渗透、相互融合的，科学学科的基础打好，今后对于物理、化学、生命科学的分科学习也是大有裨益的。

联系生活学科学

大多数情况下，学生总是对自己熟悉的生活现象中所蕴含的科学知识感兴趣，科学教师要从学生的生活实际出发，在他们所熟悉的生活过程中找寻素材，教学生学会用科学知识来解释现象，并能让自己所学的知识在日常生活中得到应用。牛津上海版《科学》教材与生活实际紧密相关，但教师在具体教学中还要努力开发生活性知识，例如在“眼的结构”中增加各种眼病的分析，对“耳”通过助听器的使用来引入主题等等，特别要在内容中体现中国特色，上海特点，例如，2010年上海世博会中各个场馆都有不少的科学技术成果展示，要求学生在参观时予以观察和记录，探究它的科学原理并在课堂上加以展示。

综合全面不偏颇

科学毕竟是一门综合的学科，这也是科学学科的特色和魅力所在，在进行有关科学内容的教学时决不要把它上成一节单纯的生命科学课，在每一个知识点中，努力渗透其他学科知识，在一个大的知识点中至少需要有两门不同学科知识的融合，通过这种方式，在潜移默化中让学生认识生活中无处不蕴含着科学知识，在无形中接受物理、化学、地理等知识的渗透，体验科学是综合性的。例如，在以生命科学知识为主体的“人体的健康”一章中，注意融合有关食物中主要营养成分(葡萄糖、蛋白质和脂肪)的作用和检验等化学知识;

血液中血压的产生和变化等物理知识。在“生态系统”一节，要在生命科学主体知识上结合其他学科的内容，不仅讲生态系统的组成、食物链和食物网等生物学知识，还要讲水循环、二氧化碳循环等关于物质循环的化学知识，以及能量在生态系统中的流动等物理知识，使之成为一节真正意义上的科学课，而不是一节孤立的生命科学课。

1养成基本道德规范

中国的生命科学史中含有丰富的爱国主义内容，我国古代在医药、农业、生物学领域的伟大成就，我国科学工作者在生物学及相关领域中取得的突出成绩，都可以增强学生的民族自信心，点燃他们的爱国情怀。生命科学史中诸多科学家的模范行为和高尚人格也是感召、引领和培养学生敬业精神的典型范例。例如，在酶本质的探索中可以向学生讲述美国康奈尔大学独臂青年化学家萨姆纳不顾体残病弱，在简陋的地下室中历经9年，终于从刀豆种子中提取出脲酶的故事;在教授杂交育种知识时，可以穿插介绍袁隆平热爱农学、多年潜心钻研水稻杂交的事迹。依托生命科学史，还可以培养学生的诚信品质，例如在讲述孟德尔的遗传规律时，可以向学生讲述实验背后的诚信故事:孟德尔发现了遗传规律，他的论文刊登在奥地利一家地方性刊物上，当时并未受到重视。一个世纪后，有3位科学家(荷兰的德弗里斯、德国的科伦斯和奥地利的丘歇马克)在互不知晓也不知道孟德尔论文的情况下，各自做了类似于孟德尔的实验，并且都写了相应的论文，然而在他们查阅过去这方面的文章时，都意外地看到了孟德尔的论文。3人在以后发表的文章中并没有将荣誉留给自己，而是告诉读者开创性的结论来自孟德尔，他们自己的工作只是证实而已［3］。这3位科学家不计个人名利，为人坦诚的态度实为当今学生学习的榜样。“友善”是中华民族的传统美德之一。能否以友善的态度为人处世，不但体现着一个人的道德水平，同时也体现了一个民族其素质的高低。生命科学史中一些伟大的发现、著名原理的创见往往都是科学家友善待人、精诚合作的结晶。向学生介绍这些事例，将有助于他们形成友善互助的处世态度。例如，DNA双螺旋结构模型的发现者沃森和克里克的团结和合作在科学史上堪称典范。沃森和克里克虽然国籍不同，性格各异，但是他们之间却是互相欣赏、心心相印……诸如此类的例子还有许多，如果能适时引用一些这样的事例，就能使学生在潜移默化中形成生生之间友善的态度和合作的精神。

2彰显科学理性精神

科学理性是科学主体特有的一种精神或认识能力，它促使科学主体从一定的本体观和理由出发去探索科学客体，并按一定的规则进行推理，得出合乎逻辑的结论［1］。教学中合理引入一些经典实验、科学史实和科学家逸事等，能够让学生领悟科学理性对科学发展的巨大作用，感悟科学态度与精神，提升生物科学素养。

2．1树立求真务实的精神，奠定科学理性的基石求真务实的精神是科学理性的基石。只有在尊重事实、尊重客观规律的基础上，才能实现对世界能动性、创造性的改造。在生物科学史教学中，介绍科学家注重通过观察和实验获取科学事实和检验理论等研究经历，能有效培养学生的求真务实精神。巴斯德曾说:“当你相信自己已经发现了一种重要的科学事实并热切的希望将它发表时，要将你自己克制几天、几周、几年，要与自己斗争，想方设法推翻自己的实验，只有在一切相反的假说统统排除以后，才能将你的发现宣布”。可见，巴斯德的伟大成就与他求真务实的科学精神是分不开的。孟德尔历时8年用豌豆做实验材料，反反复复、不厌其烦地进行了大量的杂交实验，仔细观察，如实记录了数以万计的实验数据，正如他自己所说“从春到秋，天天都要全神贯注、小心翼翼的监视着实验”。又如，在讲述“遗传的基本规律”前可向学生介绍萨顿假说的提出与证实过程:1903年，萨顿根据基因和染色体行为之间明显的平行关系，提出假说“基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的”，也就是说，基因位于染色体上。遗传学家摩尔根却对此表示怀疑，后来他做了大量的果蝇杂交实验，用实验把一个特定的基因和一条特定的染色体(X染色体)联系起来，从而消除了疑虑，证实了萨顿的假说［2］……此类案例有很多，通过讲解不仅有助于学生理解相关的科学概念、原理，更能够感悟求真务实的理性精神在科学理论建立中的基础性作用。

2．2认同开放、竞争与批判精神，形成科学理性的动力生命科学史展示了生命科学各学科形成的历史，能从整体上说明各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的，以及各个学科之间的联系，有助于学生认同自由和开放精神是科学发展的保证。如果孟德尔不运用数学知识对数据进行统计分析，就不能够发现遗传规律;如果没有细胞学的发展，萨顿和鲍维里就不能认识遗传因子与染色体之间的联系;如果塔特姆不精通微生物知识，基因与酶之间的关系就不能建立起来……生命科学的发展需要各种观点之间的碰撞和争论，在碰撞与争论中，知识得到不断的澄清和完善。光合作用的发现、酶的本质研究等探究历史中这样的例子很多［3］，教学中适当穿插这些素材，可以让学生直接体验竞争精神对于发现真理形成正确结论的重要作用，从而认同竞争精神是科学发展的动力。生命科学的发展也是在科学家对前任的结论不断质疑、不断批判、不断求证的基础上进行自我更新的过程中积累起来的，开展生命科学史的学习能够培养学生勇于质疑和批判的科学精神。例如，在细胞学说的创立过程中，魏尔肖并没有盲从施莱登和施旺提出的“新细胞从老细胞中产生”的观点，而是敢于质疑和实践，提出“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这个断言至今仍未被推翻。

2．3养成开拓创新的精神，指向科学理性的核心创新精神是科学精神的核心，注重对新方法和新实验的探求和运用，强调突破现有理论的界限和束缚获取新现象、新事实，揭示新规律。在生物科学史教学过程中，要选用科学家富有创造力的精彩史例启迪学生的心智，促进创造性思维的发展，培养开拓创新精神。例如，在讲述酶与性状的关系时，可以介绍黑尿症的研究过程:伽罗德在临床工作中，发现黑尿症患者不能完成酪氨酸的正常代谢，因为缺少尿黑酸氧化酶，其中的一个环节被阻断。于是，他提出了“什么原因造成了这种阻断”一个根本性的问题。他在研究黑尿症患者的家族史后发现，这种疾病不是由微生物感染引起的，也不是因为某些一般的功能失调引起的，这种失调是遗传的，而且似乎按照孟德尔式隐性性状的模式遗传。这个发现指明了孟德尔遗传学可以应用于人类，暗示了基因和酶之间存有某种关系。这段历史的呈现可以帮助学生体悟伽罗德善于抓住问题本质、擅长联想分析的创新思维品质。介绍比德尔和塔特姆的相关研究，同样可以促进创新精神的形成:比德尔曾试图通过研究果蝇眼睛色素的遗传控制来分析遗传的生物化学基础，后来他和塔特姆发现，用果蝇作为研究材料，对于基因和基因产物关系的生物化学研究是不能令人满意的。为此，他们逆向思考“是否可以把通常的过程颠倒一下，用特有的化学反应来鉴定特异基因呢?”于是他们决定不再以突变体作为研究的起点，而是从已知的化学反应开始再回溯去寻找控制着这些反应的基因，选择了红色面包霉作为实验材料，终于获得成功。该研究历史表现出比德尔和塔特姆敢于否定，善于逆向思维的创新品质，体现了思维的敏捷性和深刻性。有助于学生开拓视野，培养创新精神。

3塑造人文关怀品质

21世纪现代生命科学的热点、前沿

进展突出表现在：（1）一大批生物基因组测序，2003年完成的人类基因组计划之后，其他4000多种生物的基因组作图和测序也陆续完成。形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA组学等新兴领域。（2）生物信息学迅速发展。（3）发育生物学研究不断深入。发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一。（4）干细胞研究的快速发展。干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种细胞的潜能，目前干细胞的定向分化、自我更新的可塑性等是重要的基础研究。（5）小分子RNA的发现和对其功能研究是近10年来分子生物学领域最突出的热点之一。（6）从研究神经网络的结构和神经信息处理机制入手。（7）全球变化、生物多样性和生态系统可持续发展成为宏观生物学研究的热点和前沿问题之一。（8）生命科学基础研究已成为农业科技创新的源头动力，动植物育种进入一个崭新的时期。（9）生物科学与其他学科的交叉和渗透更加广泛与深入。

高校生命科学课程改革发展趋势

（一）课程、教材内容的更新和现代化

1.课程、教材内容的更新和现代化

课程改革的实质是课程的现代化。我们要根据现代生命科学发展趋势、前沿、热点，实现生命科学课程、教材内容与结构的更新和现代化，不断容纳生命科学的前沿与新兴领域，更加侧重前沿，更加侧重基础，尤其是学科发展的前沿以及对学科的发展具有重要作用的领域。新的前沿领域或新的学科生长点，要坚持反映现代、融入前沿的原则，课程内容更新、更现代化主要是通过教材更新来实现的，所以我们要把编制新教材（或外文原版）放在核心位置，创新现代化的课程、教材新内容和新体系。北京大学生命科学院完成编写了高水平的《生物化学》《分子生物学》《细胞生物学》《遗传学》《植物生理学》《动物生物学》《植物生物学》等教材，其中《生物化学》《细胞生物学》《植物生理学》当时被列入国家教委生物学科重点教材，另编写有国家级生物学教材3种，规划编写45本教材。清华大学将培养学生影响最大、最重要的课程纳入精品课建设计划，2005年就已立项建设精品课共105项。

2.课程内容国际化

积极开展国际合作与交流。在生命科学的前沿、新兴领域、生物多样性以及生态学与国际组织开展农业科学合作研究[1]。清华大学为使教学内容与国际先进水平接轨，教学内容处于国际先进水平，早在2000年以前，生物化学课程选定A.L.Leeehnig的Principle－ofBiochemistry作为基本教材，这门课程的教材与课堂板书全部采用英文。其他的几门必修骨干课和部分选修课也采用了国际上最新的教材作为参考书并随时更新。清华大学大四开设高水平的选修课10门：生物工程导论、基因分子生物学、膜生物学、分子酶学、神经生物学、分子免疫学、发育生物学等。以下是北京大学生命科学学院大三、大四现在开设的课程，体现了课程的专业性和现代化。

一、“基地”国际化办学的意义

(一)体现高等教育国际化发展的必然趋势

真理与知识探索的无边界性决定了高等教育的国际化趋势。高等教育的国际化，即将高校置于全球环境中，用国际化视野审视自己的办学，力争具有国际先进的教育理念和办学模式，师资队伍高水平、多样化，学术交流和科研合作全球化，产出具有国际影响力的高水平研究成果，培养出具有国际竞争力的高素质人才。早在1966年，美国就颁布了《国际教育法》，鼓励高校放眼世界，主动了解世界各国的经济文化以及高等教育发展情况，这使美国的高等教育以及科学技术逐渐在全球具备了很强的竞争力。欧盟自1976年“联合学习计划”的推出开始，不断加强欧盟成员国之间以及同第三国的高等教育交流与合作，国际化办学取得了显著成就。在世界政治、经济、文化的全球化推动下，中国实施对外开放的基本国策，大大推进了我国高等教育的国际化进程，高校教学、科研、社会服务的国际交流与合作日益增多，为建设世界一流大学奠定了良好的基础。

(二)符合我国生命科学的高速发展对高端人才的需求

生命科学与技术的飞速发展，使生命科学与技术进入大规模产业化阶段，应用于医药、农业、化工、环保、信息等领域，为解决人口与健康、粮食、环境、能源等影响人类生存和发展的重大问题提供了强有力的手段。要实现我国生命科学与技术领域的科研与产业化，参与国际竞争，除了需要有政府主导的大规模基础研究投入以外，更需要以具有国际竞争力的高端人才作为支撑。虽然目前我国有近1000所高校设置了生物学专业，初步形成了一支生物技术人才队伍，但高水平科研及产业化人才缺乏，在前沿科技研发和高新技术成果转化方面还不具有国际竞争力。“基地”作为创新型和高级实用型高素质生命科学人才的重要培养场所，其国际化视野和国际竞争力是加速我国生物高新技术产业化的重要因素。

(三)适应大学生个人发展的内在需要

随着经济全球化进程的加速和中国改革开放的深入推进，外资大量涌入中国这个经济大市场，人才在国际间的流动也越来越频繁，不仅企业需要国际贸易、商务谈判、国际旅游、信息技术等领域的涉外高层次人才，党政机关事业单位也因国际交往而需要大量国际通用型人才。这使大学生对于自身跨文化认知能力和跨文化职业能力的培养越来越重视，他们希望在日益开放、多元化、跨国界的工作环境中，能够具有全球视野和责任意识，能够有效实施跨文化和跨国界的沟通与管理，成为具有全球领导力和行业领袖力的优秀人才。

二、“基地”国际化办学路径

摘要：本文介绍了当今制造技术面临的新问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。

关键字：新问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景

论文

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的功能一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的探究。

1当前制造科学要解决的新问题

当前制造科学要解决的新问题主要集中在以下几方面摘要：

（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统灵敏性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的探究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的灵敏性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。

（2）为支持快速灵敏制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键新问题。例如在计算机辅助设计和制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-RealSpace)中，都存在大量的几何算法设计和分析等新问题，非凡是其中的几何表示、几何计算和几何推理新问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间

摘要：

实验动物对人类研究各种生命科学都有着巨大的作用，在我国医学研究领域中更有着不容替代的地位。所有的医学研究都离不开医学实验动物的发展和帮助，实验动物的科学发展对任何国家和组织都有着重要影响，为了促进我国医学研究领域的发展和壮大，就需要做好医学实验动物的科学管理。只有提升对实验动物的科学管理水平，才能为医学研究提供更加充分的保障，促进我国医学领域的发展。

关键词：

医学；实验动物；科学管理

1前言

随着时代的发展，医学研究领域的发展已经被世界各国作为重要研讨领域，而我国的医学科学发展也得到了高度的重视和支持，为了促进医学领域的研究发展取得进步，医学实验动物的发展也步入了良性的发展轨道。然而我国实验动物科学的发展时间还很短暂，与医学领域的发展不相适应，尤其是医学实验动物的科学管理还存在问题，由此，本文针对当前的医学实验动物科学管理存在问题提出了应对当前这种滞后情况的相关对策。

2我国医学实验动物科学管理概况

医学实验动物用于医学研究以及生命科学等领域范围内，我国实验动物的发展进程已经历经30多个年头，其中有关医学实验动物的发展也有了一定的进步。1988年第一部《实验动物管理条例》颁发，为我国的实验动物管理科学合理的进行提供了法律保障和制度保证，而1989年颁布的《医学实验动物管理实施细则》为医学领域和生命科学领域的医学实验动物发展提供了条件，该细则的颁发促进我国医学实验动物科学管理的有序进行，推动了相关的工作进展，使我国的医学实验动物科学管理水平得到质的发展，与世界上的医学动物管理相接轨。除此之外，与条例和细则相协调发展的是我国卫生部门建立起的医学实验动物管理委员会，为医学实验动物的科学管理提供了监督平台［1］。此后我国对细则逐渐进行了修改和完善，对落实医学实验动物科学管理规定作出了极大的贡献，也促进了医学实验动物科学管理工作的进行。

国际期刊是在国际上公开发行的期刊，包括中国在国际上公开发行的期刊。能够进入国外期刊主要数据库本身也可说明了其办刊质量,而学术论文一旦进入国际数据库,只要确实有足够的学术价值就会被国际重视。所以科研处可以对进入国际数据库的期刊(不分国内国外)给与统计源期刊的待遇,或对进入数据库的数量进行限制,如规定某类期刊必须进入至少2个国际数据库才给予统计源期刊待遇。这对一些国外、港澳台出版期刊也一同适用。目前国内期刊进入的国际期刊数据库或文摘库主要有：

《美国化学文摘数据库》(CA)

《美国化学文摘数据库》简称CA，是世界最大的化学文摘库。也是目前世界上应用最广泛，最为重要的化学、化工及相关学科的检索工具。《美国化学文摘数据库》收录世界上150多个国家、56种文字出版的16000种科技期刊、科技报告、会议论文、学位论文、资料汇编、技术报告、新书及视听资料,还报道30个国家和2个国际组织的专利文献。收录的文献占世界化学化工文献总量的98%,该数据库是世界化学化工领域最权威的数据库。《美国化学文摘数据库》创刊于1907年，由美国化学协会化学文摘社编辑出版，CA报道的内容几乎涉及了化学家感兴趣的所有领域，其中除包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学外，还包括冶金学、地球化学、药物学、毒物学、环境化学、生物学以及物理学等诸多学科领域。CA特点：收藏信息量大、收录范围广。

荷兰《医学文摘库/医学文摘》

《医学文摘》收集内容广泛，不仅包括基础医学和临床医学，还包括与医学相关的许多领域（生物医学工程、卫生经济学、医学管理、法医学等）。创刊第一年只有8个分册，目前有42个分册，各分册的文摘统一用英语刊出，每一个分册代表一个学科。EM各分册根据其学科的大小和收录文献量来确定年卷期的多少，各分册根据文献量的多少，每年出1-4卷不等，每卷出8、10、12期不等。收录期刊达5400余种，其中属于纯医学类的有3000种左右，这类期刊中的大部分论文都以文摘形式报道；属于与医学相关学科类的有2400余种，对这类期刊的论文只选有关文章做摘录。EM与IM所收集期刊的交叉量为1700余种。是当今世界上唯一用英文出版的大型医学文摘,是世界上最有影响的二次文献之一。

俄罗斯《文摘杂志》(简称PЖ/AJ)

于1953年创刊。收录了全世界130多个国家的66种文字的科技文献,包括22000多种期刊、10000多种图书、6000多种连续出版物、15件发明证书和专利以及会议录、科技报告、标准等。是目前世界上引用出版物最多、报道量最大的一套文摘刊物。其所收录几乎包括了所有自然科学、技术科学和工业经济等方面的内容。

美国生物科学数据库(BIOSISPreview简称BP)