生命科学领域的新技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇生命科学领域的新技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

Jeff Hawkins原本是PDA厂商利用时间信息的学习系统HTM(hierarchical temporal memory)，目前正在进行技术验证。JeffHawkins强调说：“HTM的算法现在还处于研究阶段，还将不断地变化，进入电路实现阶段的时期尚早。但是，HTM和大脑新皮质都是并行工作。这种并行处理的应用软件最适于在多内核的环境中工作，并且能点的CMOS传感器，已拥有实际成果的可植入视觉障碍患者眼球内的CMOS传感器，以实现可视化的人类生活规律为目标的系统，可测定细菌种类的传感器，可测定不明分子种类的超小型核磁共振(NMR)设备等。”

“今后芯片的一个发展方向，可能会是用于实现直观用户界面的传Palm公司及Handspring公司的创始人，但他现在却在只有15名职员的Numenta公司里研究如何能将人脑的智能结构有效地应用于电脑中。他于2004年在美国出版了其著作“On Intelligence”(中文版译名：人工智能的未来)，成为使人脑的智能研究再次引人注目的人物。他参考人脑新皮质的分层结构，提出了可充分利用数量众多的晶体管。”

在被称为“半导体奥运会”的ISSCC上，从事智能研究的Hawkins登台演讲的事实表明，半导体的开发正迎来一个转折点：半导体器件的应用不再仅限于传统的电脑及数字家电产品中，一些在全新应用中使用半导体器件的论文受到了广泛的关注。比如，能检测出人的注视感器。苹果公司iPhone的问世导致人们更加关注用户界面，今后将会有更多的设计方案致力于获得以前没有被利用到的信号及信息。

本文将聚焦于涉及半导体发展新方向并正处于萌芽状态的九个话题，介绍其主要内容及对未来的影响。

英特尔公司制作的几百mW的x86处理器立足于SoC，重复利用基于单元的设计

英特尔公司的低功耗x86处理器Silverthorne(开发代码名称)是面向重量为300g～1kg的UMPC(超级移动PC)以及MID(移动互联网设备)而推出的。其平均功耗为几百mW，热设计功耗小于2W，和以前面向PC的x86处理器相比，功耗得到了大幅降低。在电源电压为+1.0V的情况下，最大工作频率是2GHz，其晶体管总数是4700万个。

Silverthorne采用45nm CMOS工艺制造。晶体管的栅极绝缘膜采用高k材料，栅电极采用金属栅，从而削减了栅极漏电流。而且，处理器采用了被称为C6的功耗管理模式，进一步降低了功耗。在使用C6模式时，不仅是内核的内部时钟会停止工作，而且也会关断对PLL和1级/2级高速缓存等的供电。

便于实现多内核及SoC

Silverthome的低功耗技术颇为引人注目，而且，从其电路结构中可以看出，其布局已经考虑到了今后多内核和SoC的应用以及CPU内核的重复利用。

Silverthome的最大特点是芯片为长方形，而大部分处理器芯片通常为正方形。英特尔公司Silverthorne的设计工程师Gianfranco Gerosa表示：“将芯片制作成长方形的原因是为了便于今后实现多内核。”当PC处理器要与最新的GPU集成在单芯片上时，这样的长方形也是很有效的。这种长方形不仅适用于PC的独立处理器，对于面向家电产品的CPU内核也同样适用。

Silverthorne的另一个特点是，为了缩短处理器的设计周期以尽快投入市场，这款处理器中广泛利用了在ASIC中频繁使用的设计方法――基于单元的设计。在处理器内的205个功能单元块(FuB，functional unit block)中，有相当于91％的187个FUB应用了基于单元的设计方法。和ASIC一样，在这些基于单元设计的FUB中，有50％的功能单元块是根据RTL描述进行逻辑综合得到的电路。

一般来说，在处理器的设计中，ALU(算术逻辑单元)等要求高速或低功耗的电路块大多采用全定制设计，就是由设计工程师通过手工作业依照要求确定晶体管的尺寸及版图设计。但是，在这款Silverthorne中采用全定制设计的部分只占全部FUB中的9％，即只包括2级高速缓存、PLL电路及输入，输出电路。Gerosa解释说：“为了尽量缩短设计周期，我们选择了这样的方法。虽然是处理器产品，但如果不能及时投入市场，那也就没有任何意义。”

Gerosa表示，为了缩短设计周期，Silverthorne也采用了并行设计方法，同时并行地推进逻辑设计和版图设计两个方面。具体来说，就是在各个功能块大致的电路设计信息的基础上，并行开展了版图设计。

利用相邻像素的局部并行模拟运算高速识别视线

韩国延世大学开发出能检测出人眼注视点的CMOS传感器，它可以拍摄人眼附近的图像，并在芯片上进行图像识别处理，以确定用户正在注视哪个位置。

通常，这一类图像识别处理往往是在读出来自CMOS传感器并经过AD转换的图像数据之后，利用软件在传感器外部实现的。但此次的新技术则是在CMOS传感器上集成了对瞳孔位置进行计算处理的硬件，就是连接了附近像素的局部并行模拟运算电路。因为采用的是模拟处理，因此其应用仅限于检测出人眼的注视点。但是，通过该技术，单独使用CMOS传感器就可以进行图像识别处理，而不再像以前那样需要外置PC和图像识别处理器等。

如果进一步发挥利用单芯片检测用户视线的特点，该技术就可以有效应用于检测汽车司机的注视点等用途上。另外，还可以在机器人和游戏机以及HMD(头盔显示系统)等各种数字设备中集成识别用户视线的功能。这样一来，就能够体察用户的意图并实现更加直观的用户界面。对于在用户界面中应用视线识别技术的研究一直都非常流行，这项单独使用传感器而无需外置元器件就能实现此类处理的技术，将有可能大幅度降低成本。这款传感器在使用+3，3V电源电压工作时的功耗是100mW。

识别结果是1500S/s

这款传感器的另一个特点是速度极高，原理上最高识别速度可达到5000S／s。这一特性对于要求延迟时间短而实时性高的游戏或者用户界面非常有用。延世大学的KimDongsoo表示，在以前使用CMOS传 感器和图像识别处理器相结合的方式中，由于受限于CMOS传感器中ADC的带宽以及图像识别处理器的处理性能等，因此识别速度一直停留在60S/s左右。但是，这款CMOS传感器是利用模拟电路进行图像识别处理的，因此从原理上说没有上述限制。

不过，上述5000S/s的数值是只考虑每帧200μs的识别处理时间时的速度，并没有包含曝光时间。这款传感器的照明光源设定为红外线，实验时的曝光时间为500gs，因此其有效速度应在1500S/s以下。KimDongsoo解释说：“曝光时间的长短取决于照明条件。如果照明光源比较暗，速度也会变慢。”

这款传感器还增加了提高测量精度的结构。在识别瞳孔的位置时，照明光在瞳孔的角膜上反射后再映射到图像中的这一现象是导致误差的主要原因。对于这种误差，反复进行在图像识别领域中普通的膨胀／收缩处理可予以去除。中的n表示膨胀／收缩处理的重复次数。把附近像素的输出连接到几个相关像素中的晶体管浮栅上，换算成电流值，再将其连接到光电二极管的阴极侧。另外，膨胀／收缩处理就是从附近的8个像素中选择最大或最小亮度时进行的滤波器运算。图3b中的WTA(winner takes a11)电路用于检测出每一列，行的最大值。

已埋入患者眼球内的人造眼利用人体植入型CMOS传感器让患者恢复部分视力

德国的非营利性研究机构IMS发表的是供人造眼(也称人造视网膜或人造视觉)使用的CMOS传感器，可以埋入人类眼球的视网膜内，该技术已经应用于某些患者，并使其恢复了部分视力。

2006年，德国Ttibingen眼科医院大学的眼科医生Eberhart Zrenner为了让7位因患视网膜色素变性而导致视觉障碍的患者恢复视力，曾经把这款CMOS传感器芯片植入他们的视网膜下面。当他通过外科手术把这款3mm2、1450像素的CMOS传感器植入患者的视网膜下面之后，有3位患者部分地恢复了视觉。据介绍，这些芯片在大约5个星期以后摘除，没有发现它对视网膜造成任何损伤。

50μm的超薄CMOS传感器

用于恢复视觉的人造眼通常会将传感器所拍摄的图像传递给人体的神经系统，其中采用的传递方式各有不同。这款新型传感器采用了被称为“视网膜下(subretinal)”的方式，它是利用电极刺激视网膜下面的神经节细胞，并取代视细胞层(椎体细胞及杆体细胞)的功能。此外，还有刺激视网膜细胞表面的“视网膜上(epiretinal)”方式，以及直接利用电极刺激大脑视觉区域的“大脑刺激”方式等。由于视网膜下的方式在植入时损伤视网膜的可能性比较小，因此其被认为是用作人造眼的最佳方式。

但是，为了能将传感器植入视网膜下边的狭窄区域里，传感器就必须很薄。此次发表的芯片在制成以后首先进行图像读出测试，然后使用芯片切割机切下用于测试的电路，只取出传感器部分。再将其厚度减薄到50μm，并安装在用于供电的带状柔性印制板上。芯片表面设置有用于刺激神经节细胞的TiN电极。为了不损伤神经节细胞，电刺激被规定为10μA～100μA，脉冲间隔500μS，脉冲频率20Hz，幅度小于+2V。据介绍，利用3mm2的传感器至少能实现12度的视角。传感器的平均功耗大约是5mW。

去除了直流分量的第2代产品

在IMS CHIPS发表演讲以后，德国Retina Implant公司和德国乌尔姆大学等了上述人体植入型CMOS传感器的第2代产品。RetinaImplant公司和IMS CHIPS是协作关系，并且也参与了上述传感器的设计工作。

虽然第2代传感器还没有进行实际应用，但其对上一代产品进行了若干改进。首先，芯片上的电极去除了一切直流分量。对于视网膜的电刺激也从以前的直流+2V改为交流2V，电源也从以前的直流+3V改为交流2V。这样一来，在传感器周围的细胞中将难以引发化学反应。用于向传感器供电的带状物体采用了由聚酰胺制成的柔性印制板，并从眼球内的传感器通过人体内部连接到耳朵附近的电源盒上。第1代产品是在人体外部使用接触型电源供电，但第2代产品则支持无线供电。

基于新原理的CMOS片上温度传感器利用硅的热扩散率测量温度，误差大幅提高为±0.5摄氏度

荷兰德尔夫特科技大学开发出可集成在芯片上的新型CMOS片上温度传感器。以前，用于测量处理器工作温度等的片上温度传感器主要是带隙型产品，但这款新型传感器的测量原理和以前的全然不同。具体来说，新产品的温度测量是利用芯片衬底硅中的热扩散率实现的，热扩散率是与温度相关的函数。

随着制造工艺的发展，工艺变异性的问题越发严重，而硅的热扩散率不会受到制造工艺变异性的影响。因此，可以很容易地实现批次偏差很小的片上温度传感器，并具有取代传统片上温度传感器的可能性。这款新型传感器的工作温度范围是-55℃～+125℃，功耗约为5mW。

利用脉冲驱动测量加热器

新型传感器的测量原理主要在于，利用脉冲驱动传感器中加热器的相位差来检测热扩散率。在这所大学以前的研究中，检测时主要利用和1/T(T：温度)成正比的传感器的输出频率，该变化是非线性的。但是，利用一定的频率驱动传感器里的加热器，并在距离一定的位置上进行测量时得到的相位差，是和T成正比，且大体上呈线性变化。

传感器采用被称为ETF(电热滤波器)的结构。首先，在传感器中央设置由电阻构成的加热器，并在其周围配置8个阵列状排列的热电偶。8个热电偶以串联方式连接，并在其两端输出8个热电偶中因来自加热器的热量而发生的电位差的总和。当使用一定的频率脉冲驱动加热器时，根据加热器与位于周围的热电偶产生的电位(V)之间的相位差，以及加热器和热电偶之间的距离(S)就可以求出温度。

另外，为了由相位差计算出温度，就有必要精确保持加热器和热电偶之间的距离精度。不过，据德尔夫特科技大学的casparvanVroonhoven表示：“这款传感器的奥妙就在于，利用光刻技术很容易地确保了水平方向的精度。”

利用∑ADC检测相位差

通过ETF得到的相位差，再通过采样率为2.67kSPS的相位域型∑ADC进行数字化。在加热器功率为1mW的情况下，ETF的输出幅度很小，只有几百μV，所以要先用前置放大器进行放大，再使用相位比较器转换为电压信号，然后用40pF的片上电容器进行积分。ETF的驱动频率是85kHz，由 外部的石英振荡器进行驱动。由于这款温度传感器利用的是相位差，石英振荡器的频率精度±100ppm就可以直接支持温度传感器的最小分辨率±0.05℃。同时制造16个传感器时的性能不一致性(30)为±0.5℃，这一数值和已经完成校准的双极晶体管传感器相当。

利用电子技术追求幸福测量人体周围的环境温度，实现生活规律的可视化

日立制造所开发的可穿戴式系统“Life Thermoscope”可以连续3年随时测量人体周围的环境温度。其目标是实现通常难以了解的人的生活规律的可视化。

承担Life Thermoscope主要功能的超小型模块叫做LT模块，其体积只有30cm3。在LT模块中，除了温度传感器(用于检测人体的环境温度)、处理器(对于检测数据进行压缩等)和RF芯片(具有通过无线方式向外部发送检测数据的功能等)以外，还集成有锂离子电池、液晶显示器(分辨率为128×64)、扬声器，以及3按键用户界面等。LT模块的外形尺寸很小，只有55mm×90mm×6mm，可以装入手表等设备内随身携带。

减少发送数据量

Life Thermoscope可以约20秒一次的测量周期持续地测量人体周围的环境温度，电池寿命约为3年。日立制造所表示，选择这种测量人体周围环境温度的方式，是因为人的行为大部分是结合环境温度的变化来考虑的。该公司认为：“这其中最重要的问题是温度变化的规律，而不是环境温度本身的变化量。就是说，通过测量在短期内环境温度变化是否频繁，或者环境温度是否在比较长的时间内都保持一定数值等情况，来把握人的生活规律。”比如，人工作时去见上司或进入会议室时，环境温度都会发生变化。在公司职员里，有喜欢频繁移动的人，也有适合于停留在一个地方认真工作的人。

为了实现人生活规律的可视化，LT模块会对温度数据进行如下处理。首先，以大约5分钟作为一个时段，将每20秒测量一次的温度数据作为基础，去除低通滤波器带来的高频噪声等，并最终将人的行为分为四种规律(状态)。即：温度梯度在10分钟内发生变化的状态(T1)、温度梯度在30分钟内发生变化的状态(T2)、温度梯度在60分钟内发生变化的状态(T3)、温度梯度在60分钟以上没有发生变化的状态(T4)。然后，导出温度数据所符合的T1～T4中的一种状态。计算得到的数据通过无线方式大约每5分钟一次发送到跟服务器连通的基站。这个阶段的数据量是当初测量得到的温度数据量的1／3000。当数据量减少时，可缩短通过无线方式向基站发送数据的时间，从而降低功耗。

为了使这样导出的生活规律具有意义，系统引入了由温度的被测量者对自己的状态进行评分的方式，每日评分一次，满分是5分，评分的项目分为以下5种：Physical(身体状态)、Spiritual(精神状态)、Intellectual(智力)、Executive(执行力)、Social(人际关系)。

研究这些评分结果和上述的T1-T4温度规律之间的相互关系，就可以知道如何行动才能充实精神状态及身体状态。日立制造所谈到开发目标时表示：“我们认为该系统可以告诉大家，如何能够幸福地生活。”

采用CMOS工艺使体积缩小为1/40，重量减轻为1/60

哈佛大学和美国马萨诸塞州综合医院试制出全球最小的核磁共振(NMR)设备。该设备的体积为2500cm3，同已实现商品化的最小型NMR设备相比，体积缩小到约1140。新试制设备的长度仅27cm，重量2kg，只有以前产品的1/60，是便于移动的NMR设备。

NMR是位于静磁场里的原子核和特定频率的电磁波之间相互作用的现象。这一特定频率利用分子内因为原子环境而发生的变化等进行物质的分析。此次开发的NMR设备的工作原理如下。首先，把测量对象的试样放置于静磁场中，构成试样原子的原子核自旋全部会朝向施加磁场的方向。在这种状态下向试样发送特定频率的RF信号时，原子核的磁化将以静磁场方向为轴作前向运动。然后，当停止发送RF信号时，原子核会渐渐恢复到原来的状态。测量其恢复到原来状态所需的时间(张弛时间：T2)，就可以知道试样定物质的含量(见图7b)。此次开发的NMR设备主要适用于检测不明分子。具体来说，其目标是检测人体内的病毒和细菌以及人体癌细胞产生的蛋白质等。利用半导体工艺实现小型化

哈佛大学等开发的NMR设备的体积能显著缩小的原因在于，其引入了以前几乎没有应用过的半导体集成技术。哈佛大学解释说：“以前的NMR设备全部都是由物理专业的工程师参与研发工作。而我们则将物理专业的知识和以半导体为中心的工程知识一起带进研究工作中，开发出NMR设备。”

作为这两种知识相结合的代表，此次的设备中利用CMOS工艺实现了RF收发器。在以前的NMR设备中，低噪声放大器(LNA)、可变增益放大器(VGA)和混频器以及数字脉冲发生器等各种电路采用的都是分立元器件。针对这一点，哈佛大学等利用CMOS工艺将这些电路全部集成在单芯片上。

引入半导体技术的优点不仅限于电路的集成化方面。由于采用了丰富的半导体噪声对策技术，因此，构成NMR设备的磁铁等成功地大幅度缩小了体积。哈佛大学等此次使用的磁铁的体积大约是以前的1/10。当采用小型磁铁时，NMR设备的读出信号值会变小，并且对噪声非常敏感。为了解决这一问题，开发团队对CMOS收发器接收单元中的电路进行了改进。将接收单元的信号布线改为差分结构，以减轻共态噪声的影响，并且改变了接收单元中LNA的晶体管结构，以提高对于印制板噪声的耐受性。

全球首个面向认知无线电的接收器可动态检测出UHF频段的空闲频带并应用于通信

美国乔治亚州科技学院和韩国三星电机公司等开发出面向认知无线电的接收器，可以动态地检测出空闲的频带，并在避免与其他的通信／广播服务干扰的同时，共享频带。

现在，认知无线电在美国是特别引人注目的技术。美国有望于2009年2月以前完成地面电视广播的数字化工作，并试图相应地引入认知无线电方式，在UHF频段实现无需授权的高速无线通信WRAN(无线区域网)。数字电视广播是分别为每个地区分配频道的，而且，在不同的地区都还有未经分配的没有利用的频道。这样的空闲频带，即所谓的白区，可供通信使用。

作为面向认知无线电的通信技术规范，IEEE委员会目前正在制定IEEE 802.22标准。预计通信频带宽度是6MHz左右，调制方式有望采 用OFDMA方式，并有可能成为接近WiMAX的物理层。据熟悉认知无线电发展动向的新泻大学助教佐佐木重信表示，此次该款芯片的这些单位在IEEE 802.22标准制定中，在决定物理层的技术规格时起到了主导作用。在标准公布之前就抢先发表面向IEEE 802.22标准的芯片，其目的可能是为了在标准竞争中掌握更大的主导权。

采用组合式的检测方式

认知无线电中检测其他无线服务的频率利用状况的方式主要有3种，即利用匹配滤波器的方式，检测频谱功率的能量检测(Energy Detection)方式，以及利用循环平稳(cyclostationary)的方式。利用匹配滤波器的方式需要事先了解将要检测的无线服务的调制方式等相关知识，要检测出各种各样的无线服务是很困难的。能量检测方式可利用FFT得到频谱，但很难分辨出调制方式等。循环平稳方式会对每种调制方式及符号速度取特定的值，可以辨别出调制方式，但其缺点在于计算过程很复杂。

乔治亚州科技学院等提出了结合能量检测和循环平稳的方法，并将前者称为MRSS(多分辨率频谱感知，multi・resolution spectrumsensing)方式，将后者称为AAC(模拟自相关，analog auto-correlation)方式。这种组合方法分为两个阶段工作，先利用MRSS得到的频谱进行大致的检测，然后再利用AAC进行更详细的无线方式的判断。此次发表的芯片中只采用了结构简单的MRSS方式，采用0.18μmCMOS工艺制造，在采用+1.8V电压工作时功耗是180mW。

篇2

中关村大健康产业联盟目前已汇聚100亿元的投资，并在海外六个国家和地区建立第一批中关村昌平园驻海外联络办公室，以打通国外先进技术和项目进入中国的通道。

昌平园大健康产业“星光熠熠”

作为中关村国家自主创新示范区核心区的重要组成，中关村昌平园的政策区范围为51.4平方公里，入园高新技术企业2400余家。园区内集聚了生命科学医疗健康产业相关的国家级研究机构、行业龙头企业及中小创新型高新技术企业400余家，并拥有世界知名的国家级生命科学园区“中关村生命科学园”。

昌平园目前已成为中国生命科学与医疗健康产业创新要素和产业资源最集聚的区域之一，既有中粮集团、新时代健康产业集团、北大医疗产业集团、瑞士诺华制药、修正药业集团、扬子江药业集团等多家大型领军企业，也有乐普医疗、万泰生物、北陆药业、亚东制药等一大批业内知名的科技型中小企业，覆盖了创新药物、医疗器械、保健用品、新型生物医药材料等各个领域。

此外，园区内还聚集了北京生命科学研究所、蛋白质药物国家工程研究中心、生物芯片国家工程研究中心、瑞士先正达研发中心、丹麦诺和诺德研发中心、国家蛋白质重大基础设施北京基地等多家顶级科研机构，初步形成了涵盖研发创新、生产制造、市场销售和服务外包等各个环节、较为完善的大健康产业链条。

为推动昌平区以生命科学、生物医药产业为核心的大健康产业的快速发展，在中关村科技园区管委会与昌平区人民政府的支持下，中关村昌平园发起成立了“中关村昌平园大健康产业联盟”，联盟由中关村昌平园内50多家大健康领域的核心企业及机构组成，包括5家国家级研究机构、3家跨国公司、5家上市公司、2家大型综合性三甲医院、5名院士、5家海外合作机构以及多家金融服务机构。

六家海外联络办公室将整合全球资源

昌平区区长张燕友说，大健康产业作为当今世界的朝阳产业，不仅有利于提高人民群众的生活质量和健康水平，而且对于转变发展方式、调整产业结构具有重要意义。中关村昌平园大健康产业联盟的成立既是一个里程碑，也是一个新起点，必将为全区乃至全国大健康产业发展注入强大动力和新的活力。作为属地政府，将充分依托产业联盟这个有效载体，切实加大协调服务力度，着力创新体制机制，从审批服务、金融支持、产学研合作、科技成果产业化等关键环节入手，进一步完善相关配套政策体系，积极搭建产业支撑服务平台，为大健康产业的发展创造一流的环境。

在“中关村昌平园大健康产业联盟”成立会上，昌平区副区长、中关村科技园区昌平园管委会主任苏贵光代表中关村昌平园管委会与“美中医药协会”、“美中硅谷协会”、加中创新园等5家海外机构授权代表签署了战略合作协议，将在美国硅谷、美国新泽西、美国波士顿，加拿大多伦多，瑞典斯德哥尔摩，韩国江原道等国家和地区建立第一批6家中关村昌平园驻海外联络办公室。联络办公室将成为国外先进技术和项目进入中国的重要通道，为中关村昌平园整合全球资源、推动园区高新技术企业国际化发展提供资源支持，为海外人才、项目来京发展提供良好的创业服务环境。

为支持昌平区大健康产业的发展，在会上，中关村昌平园管委会与北京银行签署了战略合作协议，将共同搭建政府引导、市场主导、银企联动、多方参与的科技金融服务平台。在未来三年内，北京银行将为中关村昌平园的企业成长、产业发展和园区建设提供200亿元人民币的授信额度，将把中关村昌平园推荐的高新技术企业选定为重点企业群体服务，建立企业贷款的“绿色通道”。

中关村科技园区管委会主任郭洪认为，大健康产业是首都构建“高精尖”产业结构的重要支撑，中关村科技园区昌平园产业集聚效应明显，具备了发展大健康产业联盟的良好基础，他希望大健康产业联盟充分发挥好协同创新的桥梁纽带作用，促进产学研用各类资源密切合作，进一步完善中关村创新创业生态环境。

中关村大健康产业联盟汇聚100亿元投资

如今，一批在行业内具有影响力的重大投资项目已经落户中关村昌平园，未来3年内将陆续建设完成，包括北大医疗城、生命园医药科技中心、泰康健康管理中心、迈瑞北京研究院等10个项目，总投资额超过100亿元。

篇3

身处中关村国家自主创新示范区核心区的生命园，在十年历练的基础上放眼未来，提出要向世界生物产业创新中心迈进。

十年磨一剑

中关村生命科学园于2000年由北京市政府批准建园，并于2001年3月全面开始园区建设，目标是以我国生命科学和生物技术研发以及产业化重大项目为依托，建成集生命科学研发中试、生物技术创新和产业化、企业孵化、产业聚集、风险投资、国际合作、人才培养于一体的世界一流的高科技园区。

生命园规划占地总面积为249公顷。一期为中关村生命科学园，项目用地130公顷，定位于生物技术的研发、中试与生产，二期为中关村国际生命医疗园，规划用地面积119公顷，定位于医疗服务产业。

经过十年积累，生命园成为生物产业专业园区的品牌已经建立，强大的产业聚集效应和整体竞争优势逐步显现，吸引了一批国际国内著名生物医药以及生物农业、生物环保领域的企业入驻。

截至2010年6月，入驻生命园的各类单位已达85家，至今，生命园已聚集了7家国家级研究机构、1家医疗机构、21家国际国内著名企业研发生产中心、12家生物医药服务外包企业、40余家中小型创新科技企业。目前园区内工作人员已近6000人。

谈及生命园十年发展历程，中关村生命科学园总经理郭利感慨良多：“中关村生命科学园在政府的关心和支持下，在入园企业的不懈努力下，已经从默默无闻发展到名声鹊起，园区建设已经由一片荒芜到如今生机勃勃。过去的十年，生命园走过了艰难的历程，今天已经站到了一个新的台阶上。”

生命园十年所取得的成绩可以用几组数据来说明。

截至2009年底，生命园工业总产值21.3亿元，同比增长24.6％；总收入31.96亿元，同比增长41％；利润总额5.5亿元，同比增长323％；进出口总额3997.7万美元，同比增长139％；研发投入4.4亿元，同比增长175％。园区以研发创新为主，整体经济总量呈现快速增长态势。

此外，园区在自主创新方面的爆发力逐步显现。据不完全统计，目前园区共有在研的国际国内开发项目146项，在国际著名刊物上66篇，园区内企业拥有600余项各种专利，自主知识产权技术167项，承担国家863、973和国家自然基金委等项目25项。这种创新能力优势正逐步向产业化优势方向转化，一批创新成果正逐步进入产业化阶段，一些尖端产品填补了国内空白并出口到美国等发达国家。

2009年，园区专利申请85项，其中发明专利70项，授权专利143项，授权发明专利111项，有效专利170项，注册商标59项。2009年发表科技论文27篇，获得国家级科技成果10项，再次创下新高。

从人才聚集效益上看，生命科学园共聚集了3名中国科学院院士，占园区从业人口的万分之五，400多个博士，占园区从业人口的7，3％，硕士1700余人，占园区从业人口的14％，作为专业化园区来讲，生命园聚集人才的数量和水准与目前国内领先的生物产业基地上海张江科技园区不相上下。

郭利认为，上述数据是生命园十年所取得成绩的最好注释，“经历了十年发展，中关村生命科学园已经发展成为以拥有自主知识产权为主的专业园区，形成了高端成果的研发基地，并成为国内外高端人才的聚集地。”

依据国家发展和改革委员会在《生物产业发展“十一五”规划》中对生物产业的领域划分，中关村生命科学园生物产业领域涵盖了生物医药制造业和医疗器械产业、生物技术服务业、生物农业、生物环保、生物保健品、医疗健康六大特色产业，其中，生物医药产业已初步形成了从上游研发到产业化到终端医疗市场的一个完整产业链条，并不断向下游产业链延伸。

在源头创新上，生命园汇集了中国科学院、中国军事医学科学院、中国医学科学院、北京大学、清华大学等国家顶尖研究机构，以及由北京市与国家有关部委合作共建的国际一流的北京生命科学研究所；在产业化资源上，汇集了国家爱滋病检验试剂生产示范基地、扬子江集团、江中制药、迈瑞医疗、博晖创新、华邦制药颖泰嘉和等国内知名企业，吸引了美国健赞、瑞士先正达研发生产中心、诺和诺德(中国)研发中心、日本TAKARA、德国贺利氏等著名跨国公司；在研发外包方面，发起组建生命园研发外包联盟，包括协和洛奇临床检测中心、863实验动物基地、PPD保诺、丹麦CCBR临床和基础试验中心等12家企业，系统建设包括药物化学研发、药物安全研发、临床试验研发等外包服务技术平台；在医疗终端市场方面，北大国际医院在为生物医药研发产企业的科技创新提供丰富的临床和市场资源的同时，将大大改善首都北部地区的医疗条件；生物农业方面，国际种业巨头瑞士先正达和国内种业三强之一的奥瑞金成为园区的龙头企业；生物环保方面，引进了污水资源化MBR(膜生物反应器)技术处于世界前三强的碧水源科技公司；北京市药品检验所的入园为园区专业化产业支撑要素建设奠定了坚实基础。高端项目的引进，使园区聚集了以美国科学院院士王晓东博士、中国科学院贺福初院士、中国工程院程京院士、韩庚辰博士、王保平博士等领军人物和一批世界一流的专家学者队伍。

2006年10月，生命园被国家发改委确定为“北京国家生物产业基地”，生命科学园成为产业基地的研发核心区，初步形成了从源头创新到临床科研、从现代制造到终端用户的较为完整的生物技术产业链条和有利于企业持续发展的产业生态环境，成为具有国内顶尖水准的高端生物技术产业化研发资源最密集的专业园区。

北京市发展和改革委员会委员张燕友认为：“经过十年发展，中关村生命科学园已经发展成为北京国家生物产业基地的创新中心。”

将迎来爆发增长的黄金期

有专家预测，生物产业是21世纪全球重要的主导产业，将以每3年增加5倍的速度发展。

从生物技术当前已经形成的产业领域可以看出，生物技术产业已基本形成了包括医药生物技术产业、农业生物技术产业、工业生物技术产业等几个产业群。在生物医药领域，2009年全球医药市场销售金额增长7.0％，达到8370亿美元。在生物农业领域，1996-2007年转基因作物累计种植面积第一次达到6.9亿公顷，以67倍的速度空前增长。在工业生物技术领域，全球工业生物技术发展

方兴未艾，已大规模应用于化学品生产。

虽然生物产业在我国的发展尚属起步阶段，但近年来其发展保持了较快增长势头。2009年，我国生物产业全年实现总产值11000亿元左右，同比增长25％以上，这是在全球金融危机背景下所不多见的。

我国政府高度重视生物产业发展。2009年6月，国务院常务会议讨论并原则通过《促进生物产业加快发展的若干政策》。会议认为，必须抓住世界生物科技革命和产业革命的机遇，将生物产业培育成为我国高技术领域的支柱产业。以生物医药、生物农业、生物能源、生物制造和生物环保产业为重点，大力发展现代生物产业。《促进生物产业加快发展的若干政策》的颁布，标志着我国生物产业已步入快速发展期。

国务院《促进生物产业加快发展的若干政策》之后。北京市委书记刘淇又明确提出要将北京生物医药产业发展成具有战略意义的支柱产业。2009年11月，北京市政府出台了《北京市调整振兴生物和医药产业实施方案》，实施方案的配套措施及跨越式发展方案目前正在讨论阶段，北京生物医药产业已迎来了难得的历史发展机遇。

前十年的发展，为生命园打下了良好基础。后五年，乃至后十年，生命园将进入一个爆发性增长阶段，有专家预计，生物医药产业的爆发点是今后8-10年，这也与生命园对未来的预测大致吻合。

“生物医药产业将迎来一个增长极的爆发阶段，生命园将紧紧抓住机遇，在未来几年内，实现新一轮跨越式发展。”郭利希望，在未来五到十年内，“至少在北京市，生命园能够站到生物医药产业最高端的战略台阶上。”

生命园目前的产值约为20亿元，预计到“十二五”末，园区产值将达到200亿元，2020年，预计达到500亿。

要扎扎实实地完成这一增长和跨越，除了坚持走自主研发、自主创新的道路之外，郭利认为还要从两个方面加大工作力度：一是加强科研成果就地转化力度，二是提升园区国际化水平。

“大家都知道搞研发对头，但往往搞不下去，其中很大原因就在于更关注GDP。”郭利认为，生物医药产业的研发过程比一般高新技术产业更加漫长，迅速产生效益不太现实，但又不能不重视产业化。特别是北京市，拥有国内一流的科技和人才资源优势，更适合搞研发，但又不能无视税收。

“需要有更好的政策来解决这一矛盾。”郭利建议，应在研发企业和地区之间达成一种类似于技术转让费的协议形式，既给不适合在本地大规模生产的企业放行，又能在企业落户当地上税，还可以通过技术转让费，鼓励研发企业的积极性，从而使生物医药产业的基础研究工作能有一个基本的良性循环。

“必须要迈出这一步，否则生物医药产业的创新动力、研发动力将消失。”郭利说。

目前，生命园正在开展国际化合作基地的建设。国际化以“引进来”为主，先期主要引进在行业内具有国际化背景和丰富经验的中介机构，通过其成熟的国外网络，为未来生命园引入更多国际知名生物医药企业做铺垫。因此在短期内，生命园国际企业业的入园数量将会有一个集中增长。

另外在生命园三期扩区的规划中，也特别规划出国际总部功能区，为国际大公司进驻预留一定的空间资源，希望更多的国际生物医药企业能在生命园迅速落地生根。

从国内外专业园区发展的成功经验来看，成熟园区若达到自我平衡点，至少需要的空间范围是8－10平方公里，其中，2-3平方公里摘研发创新，3-4平方公里做产业化转移，1－2平方公里提供公共配套。由此来看，为实现园区未来的爆发式增长，生命园在发展空间上至少还面临着3-4平方公里的拓展需求。

2009年3月，在中国改革开放30周年和中关村成立20周年的特殊时刻，中关村确定了新的战略定位，将建设成为具有全球影响力的科技创新中心。作为中关村国家自主创新示范区的一部分，作为北京国家生物产业基地，生命科学园提出，要打造成世界生物产业的创新中心，成为首都北部地区新的增长极，并为中国生物产业的发展作出贡献。

中关村发展集团董事长于军谈到：“作为中关村国家自主创新示范区的重要组成部分，生命园地处中关村国家自主创新示范区的核心区域，位于北京即将着力发展的北部核心地带，此次中关村发展集团成立，重组中关村各分园及专业园区，也把生命园纳入到中关村发展的大战略当中，因此，生命园将在中关村未来的发展中迎来更大的机遇，承担更重要的发展使命。生命园应当在物理空间、创新成果、成果转化等方面实现新的突破。”

昌平区委副书记、区长金树东也对中关村生命科学园的发展寄予了厚望：“在北京新一轮的城市发展战略中，昌平区处于北部高新技术产业带这一重点发展区域，迎来了大投入、大发展的战略机遇期。中关村生命科学园应当抓住机遇，努力打造成为中国第一、世界一流的高科技园区。”

篇4

大家好！

我叫*，是联合基因科技集团所属的*博星基因芯片有限公司首席芯片专家，是1999年从美国留学回国的“海归”学者。回国后，自从有了从事研究生命科学的舞台后，我的人生突然开始变得灿烂；我的生命也仿佛融入了新的内涵。我高兴的是，我用最短的时间，在生命科学领域取得了突破性的研究成果，不仅获得国际同行的认可，同时，这些科研成果用“中国速度”，跨入世界科学前沿的行列。

八年来，我主持和参加了具有国际一流水平的国内第一个基因芯片技术平台的创建，开发了寡核苷酸芯片等一系列基因芯片产品，生产出国内第一块基因芯片，4项技术成果通过*市科委成果鉴定委员会鉴定，4项成果被认定为*市高新技术成果转化项目，5项成果填补国内空白，在我国基因技术研究与应用方面起到了引领作用，为生命科学研究领域提供了有力的工具。虽然我只是做了一个科技工作者应该做的事情，可是党和政府却给了我许多荣誉：从*市十大工人发明家、到全国职工创新能手、国务院政府特殊津贴专家、*市劳动模范的崇高荣誉。为此，我衷心地感谢党和政府对我的关怀，感谢*人民对我的信任。

我出生在四川的一个教师家庭，曾是一个山里的女孩，1982年来到复旦大学遗传学专业学习，在党的教育培养下完成了本科、硕士和博士学业，当上了一名大学教师。为了提高自己的学术水平，更好地掌握现代生物学的一些尖端技术，我于1997年6月辞去复旦大学的教师工作，去美国纽约州立大学布法罗分校做博士后深造。在美留学期间，我专心致志学习，得到了指导老师的帮助和赞赏。当时国内正发大水，我参加了当地留学生团体组织的捐款赈灾活动，心灵受到了强烈震撼，我觉得身在异国他乡，就像浮萍一样，找不到根的感觉，只有回到祖国，回到亲人身边，心里才能有一种踏实感。我的内心总是在想，我真正的事业应该在祖国，在*这块热土。

1998年10月的一天，我接到了我先生的越洋电话，他告诉我复旦大学刚刚开始搞人类基因组研究，复旦的老师也希望我能回来，从事这项对我来说是全新的事业。这一夜，我失眠了。斗争了一夜，最后我决定回到祖国，接受这个生命科学的挑战！1999年1月，我毅然放弃了在美国获得工作签证、2万多美金年薪和可以申请到绿卡等优厚待遇的机会，回到了祖国母亲的怀抱，回到了*，为我国生命科学而探秘和攻坚！回国以后，出于对人类健康事业的追求，我在回到复旦大学的同时加入了联合基因科技集团。联合基因是一家民营高科技企业，成立于1997年，它以人类新基因为核心，通过研究具有自主知识产权的基因功能，并实现产业化，造福人类。

基因芯片技术是随着基因组计划而产生的新技术，已成为功能基因组研究中必不可少的手段。我一上任便受命负责基因芯片技术平台的组建和技术攻关，强烈的事业心和使命感，驱使我带领一群年轻技术人员风风火火地干开了。基因芯片技术平台的组建和研发是一项全新的工作，仅凭过去学到的知识是远远不够的，况且当时在国内又没有这方面的专业指导人员，一切都得从零开始，其间遇到的困难和坎坷是一般人难以想象的。我一面埋头于图书馆和资料室，废寝忘食地查阅文献资料，一面想方设法与国外同行建立联系，虚心向他们请教，经过一段时间的努力，芯片研发工作开始有了新的进展。然而，要想真正获得属于自己的东西光有文献和靠别人的介绍是远远不够的，必须得自己亲自去摸索和实践，走自主创新的道路。在那些日子里，早上我骑车带着女儿去上学，可我一路上还在想着“芯片”研究，最后竟然多次把女儿带到了我公司门口。

怀着对科学的一腔追求，我日以继夜，每天工作十多个小时，有时灵感上来了，半夜也会立即起身连夜研究。就这样，我边实验，边研究，边攻克难题，在吸收消化国外技术经验的基础上进行创新。一次次实验的失败，没能阻止我们研究的步伐；一次次难题的破解，增强了我掌握尖端芯片技术的信心。功夫不负有心人。经过半年的苦战，我们的研究工作终于取得了重大突破，一个国内首创、国际一流的基因芯片技术平台在我们手中建成了。一时间国内各大媒体都竞相报道了这一振奋人心的消息，中国人攻克基因芯片技术平台仅仅用了半年时间，在国外一般至少要一年以上时间才能完成。“*速度”，让国际同行也为之震动！美国cDNA微阵列基因芯片创始人之一MarkSchena博士曾先后两次到联合基因参观交流，对我们所取得的成果表示惊讶和赞赏，回国后，他立即向国际基因组织发出呼吁，要求即将召开的国际大会增加一个来自中国*女学者名额。*年11月我被邀请参加了在美国费城召开的“chiptohits*”国际大会。

如果说，基因芯片技术平台的建立为基因芯片的研究和产品开发提供了强有力的支持。那么，通过不断完善技术，我又开发了表达谱系列芯片等十多种基因芯片产品，这些科研成果，在人类重大疾病的发病机理、医学诊断、个性化治疗、疾病易感基因检测、药物开发等方面发挥了重要作用。我研究开发的基因芯片技术及衍生的产品不仅推动了基因技术产业发展，同时还为功能基因组学等生命科学研究领域提供了有力的研究工具，打破了高端科研试剂长期依赖进口的局面。为国家节省了大量的外汇。因为我们研究的成果有着科学的前瞻性，因此我们的两个项目分别获得*市优秀新产品一等奖、科技进步一等奖。博星基因芯片公司也由此成了国内生物技术领域里一颗耀眼的新星。

*年以来我又投身于全民健康系统工程，把基因技术直接用于普通百姓的疾病易感基因检测，促进了我国生物技术产业化发展。现在无论是生病的或是没病的，通过我们的基因“芯片”，即可检测出各人的身体健康状况，让每一个人都可以探知自己生命的全部奥秘。

作为一位知识女性，我有一个幸福和睦的家庭，家人对我的研究工作非常理解和支持。为了钟爱的事业，为了跟上生物技术发展的步伐，我放弃了个人的爱好，牺牲了大部分业余时间，一心一意地扑在科研工作上，丝毫不敢怠慢。近三年来，我完成了国家“十五”863计划等国家和省部级项目8项。申请国家基因发明专利3项，获得授权专利3项，获市科技进步二等奖1项（第六完成人）。由我负责开发的*市火炬计划成果转化项目——“表达谱基因芯片”的用户单位达到近千家，累计实现销售收入达到3000多万元。在*年的一次全球招标中，我们以过硬的技术赢得了挪威三文鱼基因组的合作项目，提高了公司的国际竞争力。几年来，我培养了一批博士生、硕士生，并走上了工作岗位，有不少成了公司的技术或管理骨干。

篇5

教学内容的与时俱进和不断更新是“概论”课程生命力的体现。每学期都要开设的“概论”课，一方面建立起相对稳定的教学大纲，是保证稳定教学质量的要求；另一方面，课程的教学内容却是需要“流动”的，不断有所增减。这是因为无论从学科的发展还是从课程的属性来看，都要求课程在教学过程中与时俱进地更新教学内容。（一）生命科学与生物技术飞速发展日新月异的必然要求日本学者伊东光在20世纪曾经预言：生命科学在20世纪90年代会取得创造性的突破，21世纪将是生命科学的世纪。如今这个预言应验了。从20世纪50年代到最近的诺贝尔奖获得者中可以看出，这个公认的最高科学奖项越来越青睐于生命科学领域。即便是化学奖的获得者，许多也是因为选择了与生命活动相关的研究对象或研究领域，才取得了突破性的成就。［4］进入21世纪以来，生命科学和生物技术的发展进入了黄金时代，给人类的生活和生产带来了天翻地覆的变化，依靠生命科学的新兴研究领域特别是分子生物学、系统生物学，以及合成生物学而发展起来的认识生命、改变自然生物为人工生物的高技术方法，正越来越显著地提高着人们的生活质量和工作效率。随着生命科学与生物技术的飞速发展，现有的教材及教学大纲的知识点已难以跟上科技发展的脚步，这也对该课程的教学方式提出了新的要求。［5，6］（二）体现选修课传播先进科学技术和最新科学成果的必然要求高校开设选修课的目的之一，是介绍先进科学技术和最新科学成果，以培养大学生的综合素质，并提高他们的创新能力。这就要求“概论”在教学中必须紧跟学科发展前沿，密切关注学科领域发展的前沿技术和研究成果，及时地将其更新到教学内容中，这样才能体现选修课的课程属性，有助于拓宽学生的知识面，优化其知识结构，培养复合型的人才。

二、“概论”课程教学内容与时俱进的探索与实践

（一）密切关注学科发展前沿目前，生命科学已经成为世界科学前沿最活跃的学科，也是代表科学发展方向的学科之一。随着新理论、新技术和新方法不断涌现，“概论”课程的设置及内容显著落后于科学发展的速度，许多前沿知识难以及时走进课堂，学生缺乏对“高、新、尖”科技知识及发展历程的基本了解，缺乏对该领域发展对社会进步影响的认识，从而影响了他们的科学素养和科学价值观的形成。这种局面对“概论”课程的讲授内容和方式提出了新的要求。基于此，在遵循教学大纲的基础上，有选择性地穿插讲授部分与大纲内容相关的前沿技术，一方面能够加深学生对讲授知识点的理解，同时也使最新的科技进展进入课堂，激发学生的学习兴趣并促进他们修读该课程的学习热情。例如，在讲授“克隆技术”这一知识点时，我们一方面按照教学大纲内容，讲授“多利羊”的克隆过程及其中涉及的相关生物学原理；与此同时，结合最近刚刚兴起的合成生物学技术，选择其标志性事件作为讲授素材：即2010年，美国科学家克雷格·文特尔（Craig　Venter）在其实验室用化学合成的基因组成功构建了一个细菌细胞，命名为“辛西娅”，从此宣告“人造生命”成为可能。［7］针对这一最新的生命科学前沿事件，讲授其诞生背景，相关技术水平，应用前景及舆论评价等方面的最新进展。在此基础上，采用启发式的教学方法，提出疑问。即：以“多利羊”诞生为代表的克隆技术和以“辛西娅”诞生为代表的合成生物技术有何区别与联系？通过让学生课后查阅资料及后续课程的及时跟进，我们将这一问题的答案贯穿在整个课程涉及克隆技术的内容中，使学生们深刻体会这二者之间的区别和联系。这二者的效果是类似的，均是通过无性繁殖的手段获得目标性状的生物个体；但克隆技术获得的“多利羊”只是一个母体的复制，也就是说它的遗传物质是来至于自然复制，而采用合成生物学人工合成的生命“辛西娅”的遗传物质来源于人工化学合成，这是二者的不同之处。（二）积极反映科技最新动态及时展示相关领域的最新科研成果是选修课程的基本属性之一，这就要求“概论”在讲授过程中，要突破传统按照教学大纲的思路，及时地补充生命科学和生物技术领域的科技最新动态，全面提高学生修读该课程的学习兴趣并拓宽其知识面。如每年10月份诺贝尔奖评选结果公布，每年年底世界主流媒体评出当年科技十大进展之际，我们通常会把其中反映生命科学和生物技术最新进展的内容及时移植到教学中去。非典和禽流感的到来，威胁人们健康，引起了全社会关注。于是，有关病毒、细菌等病原物及流行疾病的新内容被拿到“概论”课堂上来了，这些“时尚”的新内容很受学生欢迎。学生从中感受到热点前沿贴近自己，学习到对科研成果的评价，也更理解科技进展的人文涵义。例如，在讲授生命起源这一知识点时，针对“生命起源于地球之外的宇宙”这一假设，课堂内容中引入了最新的科技报道：火星上曾有生命？“蓝莓”状物质成为有力证据（2012年9月17日中国日报网）！学生在感受有关生命起源探索是在不断进行的同时，获悉了最新的科技进展。再比如，讲授“微生物基础”章节中关于“病毒”的知识点时，我们结合当时在我国长三角地区爆发的H7N9禽流感疫情，详细讲解禽流感病毒的不同亚型，以及H7N9亚型病毒的演变历程与其生物学特点、致病力、传播力；据此，再进一步详细介绍禽流感流感病毒的表面结构特征，以及其不同亚型的分类依据；并结合其不耐高温的属性，介绍在平时日常生活中应该如何防治，以及我国科学家如何及时进行针对性的研究，加快防治该病毒的疫苗研制的进展。（三）聚焦产业最新研究进展随着生命科学逐渐成为世界科学前沿最活跃的部分，作为与人类健康和自身发展密切相关的领域，在世界范围内，人们逐渐形成了这样一个认识：生物技术所主导的BT产业，与计算机技术所主导的IT产业一起，将成为21世纪主导社会发展的支柱产业。这意味着生物产业已成为全球各国关注的焦点。讲授“生物技术实践”这一章节时，我们向学生们解读我国基于对生物产业研发重视而颁布的《促进生物产业加快发展的若干政策》和《“十二五”生物技术发展专项规划》等最新规划文件，使学生们及时地了解到我国在该领域的战略部署。及时地跟进产业的最新研究进展，有望使学生们在领悟中学习，在实践中求知。每年6月份公布的美国总统绿色化学挑战奖中都会有涉及生物技术应用于绿色化学过程的实例。这些应用实例的穿插讲授，不仅可以使学生们领悟到生物技术的强大功能，而且可以使他们切身感受到生命科学和生物技术其实就在我们的日常生活中。再比如，讲授“生物能源”这一知识点时，在介绍最新的第二代燃料乙醇研发进展和产业化动态的同时，我们结合南京工业大学在另一种重要的生物能源———生物甲烷方面形成的研究方向和标志性成果进行讲解，包括主持的两项与生物甲烷相关的国家973项目“新一代生物催化与生物转化的科学基础”和“生物甲烷系统中若干过程高效转化的基础研究”，以及面向电动汽车的甲烷燃料电池的研发新进展。［8］通过这些内容的介绍，学生们在领悟到生物甲烷的优越性及其生产流程，以及其中亟须解决的关键科学问题的同时，可以获得这样一种体验：其实生物能源研究就在我们周围。在此基础上，我们进一步以南京工业大学的生物甲烷示范工程项目作为讲授素材，详细讲解生物甲烷的生产流程及其广泛应用和对节能减排的贡献。

三、教学改革的效果

篇6

在这篇评述文章中，我们想聚焦于米歇尔教授对食品科技前沿进展所引发的伦理问题的讨论，尝试对“技术时代我们如何养活自己”这一充满争议但又极具现实性的主题做些思考。1995年，莱斯特•布朗首先提出了“谁来养活中国”这一警示性问题，理由是中国人口在快速增加，中国人的膳食结构随着经济的高速成长正在走向多样化，对动物蛋白的需求将超过世界农业生产能力［2］。然而幸运的是，借助于现代育种、化肥等高效农业技术，中国以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口，在20世纪90年代末成功地实现了农产品从“长期短缺到总量基本平衡、丰年有余的历史性转变”［3］，用强有力的现实回击了布朗的质疑。目前，有学者提出“中国已经没有拒绝转基因的资本”，理由是中国的粮食产出和需求之间存在突出矛盾，无法采用传统的方法来满足需求［4］。是不是中国除了推进转基因商业化，已没有别的办法解决自己的饭碗问题，养活自己，而且这样的选择是否具有伦理上和政治上的合理性？或许米歇尔教授的观点会对我们提供有益的启示。

作为一位谨慎的科学乐观主义者，米歇尔教授首先强调，从古至今，人们一直对食品生产有各种乌托邦式的期盼。科学和技术总是与食品生产领域中的动人承诺和美好期盼相关联，并推动着食品生产的进步。科学食品、科学烹饪、科学饮食，这些词汇代表了20世纪兴起的一种理想观点，即科学和技术将使人类摆脱自然的不确定性，获得对食品的彻底控制。现代食品科学向我们承诺，将生产出便宜、健康而美味的食品。现代农业和食品产业的一个重要特征，是大规模生产、大规模消费的集约化的单一农作物种植生产体系迅速发展。不仅如此，生命科学，特别是基因组学和营养基因组学的最新进展，还可能引发农业和食品产业的根本性变革，从基因组层面更好地进行粮食生产、食物选择和搭配。

然而，威胁、风险和不确定性与之俱生。单一种植的商业化农业可能导致农业生物多样性的锐减，无法满足消费者和多元化的需要，还可能破坏自然景观，危害农业和食品产业的可持续性。新农业和食品技术的进展，可能使人类的一些基本价值或饮食习惯受到影响，例如面向特定目标群体开发的食品不能用于非目标群体，否则会出现伤害。特别地，转基因食品的反对者将这类食品称之为“弗兰肯食物（Frankenfood）”，声称“科学技术对神奇植物的研究将会从冒险性的救赎追求蜕变成地狱之旅，最终将产生自然影响微乎其微的人造食品”。

如何化解生命科学和技术在农业和食品产业应用中的风险和不确定性呢？米歇尔教授认为，实践的观点和商谈伦理学的方法是关键。他指出，生命科学的近期发展，使得农业和食品领域的实践发生了一系列变革。生命科学改变着这些实践，并要求修改传统标准和规范体系。例如，健康诊断、健康检查和健康咨询，这些过去在医学部门开展的项目也在食品行业变得普遍起来。基因组学和营养基因组学的发展正在塑造全新的食品概念和食品实践，并将模糊食品和药品的界限。这些新食品实践将个体对食品的选择权赋予健康咨询顾问、营养学家和超市经理等，并使其与科学的最新进展相关联。

根据米歇尔教授的分析，基于营养基因组学的食物链，技术和规范的相互作用具体体现在如下六种实践活动中：分子生物学分析与对基因和功能关联性测试的科学实践；识别通常拥有共同基因图谱群体的科学实践或流行病学实践；基于“从田间到餐桌”、营养科学或设计科学的生产食品和药品的技术与科学实践；为消费者和患者提供这些食品的服务中介，包括家庭医生、药剂师、营养学家等的实践；超市的实践；有关市场化后的监控实践，如安全标准、实施和控制。基于这些全新的实践，基因组学和营养基因组学正预示着食品个性化时代的到来，将以全新的方式密切专家和普通大众之间的联系，凸显专业人士和消费者／患者之间的新关系和新的互动方式［1］166。借助于基因图谱，专家可以根据每个人的遗传特性来确定其冠心病的几率，判别哪些饮食习惯或哪种类型的食品对其健康有益，并开发针对特定人群的功能性食品。这种定制的方式意味着必须筛选、取样和储存消费者的个人信息以便为其准备个性化的食谱。总之，将生命科学和相应技术嵌入社会实践，意味着将科学的社会实践向其被应用的社会实践开放，并寻找这些实践和冲突之间的联系。

米歇尔教授还以功能性食品为例，对这种个性化趋势做了多层面的思考。功能性食品可能以某种方式有益于健康或改善一些身体机能，如减少罹患疾病的风险，降低胆固醇水平和血压等。或许是因为年龄的原因，米歇尔教授对这类功能性食品大唱赞歌，认为基因组学和相关的功能性食品引发了一种从适合每个人的均衡饮食到专为个体定制的最佳营养饮食的转变。但是，功能性食品并不总是有益无害的。即使像维生素A和D那样分解脂肪的维生素，在大量服用时也会产生健康问题。所以，功能性食品的开发和商业化自然也是公众辩论的热点话题。米歇尔对此总结道，有关功能性食品的社会辩论，除了涉及对相关的健康风险等问题进行规制和监管外，还有许多文化层面的考虑。如一些人担心食品科学和技术所带来的诸多功能性食品会毁灭整个饮食文化，引导消费者不为乐趣而只为健康进餐，结果是科学的食品话语主导了我们的日常饮食生活。还有人担心食品和药品界限的模糊甚至消失可能导致社会生活或饮食文化的医学化，使社会个体越来越依赖于食品专家的设计，最终使食品生产商变得越来越像药剂师和医生。我们吃东西不再出于乐趣，而是因为其包含适量的抗氧化剂或Ω－3脂肪酸，这意味着像味道、口味等的消失和人类饮食文化的丰富多样性的丧失。米歇尔教授对此也忧心忡忡，他特别指出：“如果功能食品变得很普遍，这将会导致彻底的个性化，其彻底程度远超过人们所梦想的。这将意味着膳食最终完全消失，每个人根据健康和食品科学的流行观点只吃有益于他或她健康的东西，这些东西将因人而异。我们的基因图谱将决定我们吃什么，而不再是我们所属的文化或个体的哲学体系。”

“技术时代我们如何养活自己”的问题涉及文化价值、营养和食品的多层意义。米歇尔教授对这一问题的回答，基于个体性的自由主义立场，侧重于对生命科学和基因组学等科学和技术进步对个体人饮食方式的影响，这不同于东方文化中集体主义的视角。在东方文化语境中，我们更多采用的功利主义立场，将问题的求解域锁定在如何通过技术或其他手段来增加食品的总量供给，而不考虑个体的权利和对食品多样性的选择权。不同的文化视角，可能引出不同的伦理主张。东方文化可能将粮食安全（food　secu－rity）作为首要的政府责任或义务来讨论，而米歇尔教授所表达的西方文化观点则强调消费者和相应的知情权及选择权，明确地将食品安全（food　safety）和食品多样性作为政府规制的第一要务。

基于历史的、社会的实践观点和商谈伦理学的方法，米歇尔教授进一步强调指出，科学和技术持续地要求嵌入和控制，并通过公众辩论、政府和组织得以建构。这“不是为了防止其有害影响，因为这几乎是不可能的，而是为了更好地应对这些影响，以使其明显的优势和缺陷无论在什么地方都可以得到发挥和弥补，同时也为了更好地在不同科学和技术道路之间做出选择”［1］122。在某种意义上，新技术发展可看作是对公共道德框架的有趣挑战，它们并没有把先验作为动力来描绘分界线或擦去禁止标识。技术和伦理的共同进化清楚地表明，二者在相互作用中都发生了变化。因为“技术有广泛的伦理蕴含，伦理在本质上与技术相关联，没有哪一方可以保持稳定和不变”。他因此主张通过一种协商的方式来应对技术时代农业和食品产业中的风险和不确定性，寻找“技术时代我们如何养活自己”的策略。因为借助于这种方式，公众认知在经受公开辩论进行检验的同时能得到暂时尊重，同时消费者的能得到适当拓展，诸如食品选择的自、多样性以及对环境和后代的潜在影响等各种社会和文化因素也能得到充分考虑。

篇7

蛋白质被科学界称为生命的物质，是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者。二十世纪末人类基因组计划正如火如荼地进行，但在基因组计划提出之前，有人提出过类似的蛋白质组计划，旨在分析细胞内的所有蛋白质。直到1994年国际上才正式提出了蛋白质组的概念，2003年国际人类蛋白质组计划正式启动，蛋白质组学也是后基因时代生命科学研究的重点之一。国内蛋白质组学研究发展迅速，不仅参与了人类蛋白质组计划的首批行动计划，研究还遍及各种生命科学领域，并提出了运用蛋白质组学研究中医证候的思考等。

组成蛋白质的氨基酸残基是复杂的，不仅种类多，还有复杂的翻译后修饰等问题，给分离和分析蛋白质带来很多困难。采用大规模、高通量、高速度、高分辨率的蛋白质分离技术，高效率的蛋白质鉴定技术，全面地研究在各种特定情况下的蛋白质图谱，成为蛋白质组学的特点。这也为新技术的发展提出了更高的要求。

陈执中教授从事多年药物分析和基因工程药物研究工作，他针对蛋白质组学研究的分析技术，参考了近年的文献，结合教学和研究，编著了《蛋白质组学研究的新分析技术及其应用》。本书的特点是突出新分析方法和新的联用技术，如灌注色谱法、DNA芯片技术和高速逆流色谱等；较常用的液相色谱，质谱联用技术经改进后也成功地测定了蛋白质分子，应用范围有了较大的发展。读者除了学习较新的技术外，也可以对传统技术有新的理解。全书图文并茂，内容包括各项技术的原理、发展和应用等方面，便于读者系统学习和参考使用。

本书是对研究蛋白质组学的新分析技术的一个集中汇总，很好地满足了从事蛋白质组学研究的科研人员的需求，对科研人员学习提高和研究生培养等有积极的作用。新技术的发展总是迅速的，再好的专著也是对现有技术的总结，同时希望读者选取自己感兴趣的方向进一步深入研究，加快破译蛋白质的步伐，早日揭示生命活动的本质。

张天民

山东大学药学院教授

篇8

法国的跨学科研究由来已久，但真正得到政府政策上的大力支持，形成制度化、规模化和职业化却是在20世纪90年代初。

1993年，第一个由法国研究部资助的国家级跨学科研究规划问世，确定生命科学、信息与传播学、环境科学、社会动力学、材料与技术和天文学六大学科为法国跨世纪跨学科研究的重点学科领域，同时批准了数十个课题项目。这些课题项目是政府、科研、教育机构和企业根据现实问题、社会需求和科学自身发展需要设立的，一般每隔一两年调整一次，每四五年彻底更新一次。

1993年以来，法国政府连续3次将跨学科研究列入国家科研规划，并作为国家科研发展战略的重点。特别是进入新世纪以后，重新修订了跨学科研究发展战略，大幅度提高了重点学科领域的科研经费。

新世纪初颁布的《2002年法国研究与发展预算》(注：Le projet du budget civil de recherche et développment(BCRD)pour 2002，recherche.gouv.fr/dis cours/2001/budget/bcrd.pdf.)继续将生命科学、宇宙科学、信息科学与环境科学列为国家重点投资的学科领域。

生命科学成为政府的重点投资对象　2002年的法国研究与发展预算总计90.36亿欧元(592.72亿法郎)，比2001年提高了2.9%。其中生命科学预算高居榜首，达到22.37亿欧元(146.73亿法郎)，占总预算的近1/4(24.8%)。

环境、能源与可持续发展问题引起特别关注

紧随生命科学之后的是对环境、能源与可持续发展问题的研究。2002年，该问题的研究预算首次跃居第二位，达到14.448亿欧元(94.78亿法郎)，比上一年提高了3.3%，占总预算的16%。

空间研究优势不减　2002年，法国研究部仍将空间开发与研究列为重点投资对象，把经费预算提高到14.286亿欧元(93.71亿法郎)，约占法国研究与发展预算的15.8%。

信息科学的研究经费仍保持增长势头　2001年，信息科学与信息技术经费预算的增幅最大，提高了15.7%。2002年虽然有所下降，但也提高了7个百分点，即增加了5470万欧元(3.59亿法郎)，总经费超过了54亿法郎。

新增经费主要投向三个方面：(1)支持建立计算机集成系统；(2)法国技术、教育与研究电信网从第二代升级到第三代，实现国家和私人研究机构与大学的联网，提高上网速度和服务质量，使用户能便捷上网；(3)2001年，法国研究部向“信息资源与数据全球化”项目投资1500万法郎，与教育部合作建立“数字大学”，发展远程高等教育。

二、新世纪的跨学科研究课题规划

鉴于法国国家科学研究中心(以下简称为“法国科研中心”)在法国的跨学科研究方面占有举足轻重的地位，承担了大部分国家级跨学科课题项目，是落实法国政府制定的全国科研规划的主要科研机构(在生命科学科研规划方面承担了28.9%的课题项目，在环境科研规划方面承担了28.5%的课题项目)，本文重点分析介绍该机构在新世纪的跨学科研究和课题规划情况。通过对该机构的分析介绍，管中窥豹，以了解全法国的跨学科研究状况。

1997～2000年，由法国“跨学科研究指导与协调办公室”确定并负责领导的跨学科研究领域有5个：生命及其核心问题、环境、社会发展动力、电信与认知和材料与技术。这5个领域共设立16项重点课题，其中半数课题项目已于2000年第三季度结项。(注：cnrs.fr/SHS/programmation/scientifique.htm.)

2000年5月16日，法国科研中心公布了《2000～2004年跨学科研究规划》。该规划与上一个跨学科研究规划的主框架基本相同，仍然围绕着5个学科领域，只是把“社会发展动力”换成了“物质”，同时又新增了7项课题：带脱氧核糖核酸的蚤(Puces à AND)，生物信息学，分子与治疗对象，环境与过去的气候：历史与演变，人类、言语和语言的起源，单个的纳米物体和天体粒子。(注：Programmes du CNRS:sept nouveaux programmes pour 2000～2004，CNRS-Info，n°386，septembre 2000.)

据法国科研中心科学委员会(2001年3月22日)和机构行政管理委员会(2001年3月29日)透露，2001年法国科研中心对课题规划再次进行了调整，新增了9项新的课题：生物链的活力与反应性，蛋白质学与蛋白质工程学，小动物拍摄技术，生物医学、健康与社会，信息社会，认知与信息处理，机器人技术与人造实体，非常环境的地理微生物学，生物技术对农业生态系统的影响。(注：Programme du CNRS:neuf nouveaux programmes　pour 2001，CNRS-Info，n°396，septembre 2001，cnrs.fr/SHS/Pinfo/info.htm.)

2002年，为使各传统学科的边缘产生出更多的新学科，为应对科技、社会和经济的挑战和解决当代社会问题，法国科研中心根据法国新的科技政策方针和《2002年法国研究与技术发展预算》，在仍然坚持五大学科领域的基础上，对2001年的课题规划进行了又一次的调整和更新，使课题项目达到了17个。(注：Programmes du CNRS:sept nouveaux programmes pour 2000～2004，CNRS-Info，n°386，septembre 2000，cnrs.fr/Cnrspresse/n386/pdf/n386osl.pdf.)其中生命及其核心问题方面有8个，信息与认知方面有3个，环境与能源方面有3个，材料与纳米技术方面有2个，物质方面有1个。

从以上调整中我们可以发现，2000～2004年的跨学科课题规划与1997～2000年相比有了很大的变化，增减了不少课题项目。其中最值得关注的是：

技术科学成为研究热点　新技术层出不穷，科学工作者不断挑战技术极限和利用尖端技术支持商品生产和服务。在新世纪的跨学科课题规划中，我们发现技术科学的研究领域明显拓宽，有关生物技术、环境技术、信息和电子技术、化学与物理学工程和材料技术(纳米技术)的课题多得令人眼花缭乱。

认知科学成为前沿学科　认知科学是一门新兴的学科，从1997～1999年的课题规划中，我们发现，当时科研人员只是从理论上单纯地研究认知科学，但进入新世纪之后，情况发生了根本性的变化：认知科学与信息技术相结合，发展前景变得异常广阔，开辟出许多新的研究领域，如计算机视觉领域、脑认知成像领域、视感知觉领域、语言学领域、推理等高层次认知过程领域、认知神经科学等。随着新世纪的到来，法国把“认知与信息处理”、“机器人技术与人造实体”提上了跨学科研究日程。

环境与能源始终是焦点问题　在1997～1999年的课题规划中，有关环境的课题只有“环境、生命与社会”，2000～2004年的课题规划不仅重新调整了研究的重点，而且扩展了研究的范围，新增两项课题。新课题的最大特点是环境研究与生物技术挂钩，与历史上的气候联系在一起，从不同的角度探讨导致环境变化的因素。

生命科学研究异常火爆　新世纪的课题规划表明，生命科学引起法国科学界的高度重视，课题项目由1997～1999年的3个猛增到目前的8个，成为法国跨学科研究中最为火爆的一个学科领域。新世纪的生命科学不仅研究对象比过去显著增加，而且研究的问题更加贴近时代、社会发展和人类自身生存与发展的需要。

三、人文社会科学大显身手的三大跨学科研究领域

关于跨学科研究重点涉足的学科领域上文已作了介绍，下面分析探讨人文社会科学与自然科学相互结合最紧密、相互渗透最多、交叉范围最广和交互作用最明显，同时也是法国科研中心人文与社会科学部在其中发挥作用最突出的三个跨学科研究领域，它们是生命科学、信息与认知科学、环境科学。

1.生命及其核心问题

语言折射社会发展的轨迹。语言的发展与种族的扩增和社会变迁之间究竟存在着怎样一种对应关系?生物医学的发展对人的健康和社会发展将产生什么影响?这三者之间究竟存在着一种什么样的关系?为了探明这些问题，法国科研中心把“人类、言语和语言的起源”和“生物医学、健康与社会”列为重大科研项目。

(1)人类、言语和语言的起源

语言的起源对于我们来说一直是一个谜。最近几十年，随着遗传学、考古学和语言学数据和文献资料的快速积累，随着分子生物学、人类种群遗传学(génétique des populations)、考古学和语言学的相互交叉和渗透，随着新的研究方法和技术手段的不断进步，有关人类和人类交际起源的探索取得重大进展，我们终于看到了解开这个“世纪之谜”的曙光。

“人类、言语和语言的起源”是法国国家级重点科研项目，法国科研中心在这项研究中发挥着举足轻重的作用。鉴于这个问题与人文社会科学关系密切，又具有很强的跨学科性，法国科研中心将该课题交给人文与社会科学部主持，以便进一步突出人文与社会科学部的作用和促进该部各学科(语言学、生物人类学、古人类学、考古学)与生命科学部各学科(神经学、分子遗传学、种群遗传学)的相互交叉。该项目是人文与社会科学家参加人数最多，也是内容最丰富的一个项目，它包括语言与基因、语言与考古学或古考古学、语言与思想或大脑、语言与社会群体4个方面。年预算500万法郎，计划于2004年10月完成。

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随着我国经济持续高速增长、收人水平提高，以及政府加大医疗卫生投入、医保覆盖面扩大和人口老龄化的到来，生物和医药产业迎来了持续快速增长的黄金时期。

作为北京生物与医药产业空间布局南北两极中的一极，中关村生命科学园亦面临着历史_性的发展机遇。

2010年北京市政府工作报告正式提出调整北京产业空间布局，在城市北部地区“完善一区多园的产业空间布局，以海淀区、昌平南部地区构成的核心区为依托，整合未来科技城、软件园、生命科学园、环保园、永丰产业基地等空间资源，加快建设北部研发服务和高新技术产业聚集区”。

为推进北部高新技术产业集聚区的发展，市政府专门组建了中关村发展集团，为生命园的未来发展提供了坚强的组织保证和财力支持。园区所在的昌平区积极响应全市产业布局调整部署，自生命园沿北清路和七北路向东至未来科技城，在“十二五”时期打造七北路高科技产业带，并在产业带西部以生命园为核心规划打造科技商务服务中心。随着该规划的逐步实施，生命园三期扩展将更好地得到产业和城市功能方面的支持，对园区“十二五”的发展起到积极支持作用。

“十二五”园区的发展规划，是立足于“将生命园建设成为北京市生物产业发展引擎、全国生物产业专业园区标杆和国际知名的生物产业专业园区”这一总体思路来展开的。

到2015年，生命园经济总量预计达到300亿元，其中生物医药产业实现销售收入170亿元，生物农业等新兴产业销售收入40亿元，研发外包服务收入40亿元，保健品产业销售收入40亿元，医疗服务收入10亿元。

全园区产业增加值比重高于北京市平均水平，增加值率达到45％。按全产业增加值率45％计算，到2015年整个园区计划实现增加值达到135亿元。按300亿元行业经济总量计算，上缴各类税收达到50亿元。　要完成上述目标，首先要拓展产业发展空间。根据政府相关规划和园区周边土地状况，“十二五”时期生命园计划以规划三期北区和东区作为园区核心扩展区，同时以北清路南、京包铁路西侧地块作为园区南扩产业区，共计新增可出让用地开发面积约2400亩。“十二五”时期按上述计划全面展开生命园的新区一级土地开发工作，预计将投入开发资金130亿元。新开发园区将建设成为绿色低碳型产业园。

其次，要推动人园项目开发建设速度。“十二五”时期将全面完成目前生命园一、二两期全部项目建设任务，新增建筑面积超过80万平方米，预计带动项目建设及运营投资120亿元。

再次，强化园区在研发创新方面的领先优势。明确了研发创新指标：园区研发投入占销售收入比重达到6％，超过北京市生物与医药产业平均水平；园区研究机构和企业承担国家重大研究计划项目平均每年达到10项，每年获得授权专利200项；园区新产品产值占全部工业总产值的比重超过35％。

“十二五”时期，生命园将在充分发挥研发优势的基础上积极推动产业融合，大力发展生命科学研发服务业和产业金融，营造成熟的园区产业发展生态。

高端化学药研发及制剂生产：配合国家重大新药创制计划，针对重大疾病，支持开发、引进具有国内外先进技术的新药及其制剂产品。积极支持具有我国自主知识产权和国内首次开发药物的产业化研究，在“十二五”时期推出一批国内重磅化学药产品。

生物制药研发及制剂生产：支持基因工程、蛋白质工程、细胞工程等领域的产品研发和成果转化；推动关键技术升级，提高产业的核心竞争力；鼓励发展重大传染病诊断试剂，推进诊断试剂向方便、快捷、精确方向发展；加快实现具有我国自主知识产权的生物工程药物产业化。

中药、天然药物开发及制剂生产：积极支持开展中药现代化研究，开发并上市一批新品种；推进现代先进提取、制剂技术在中药生产中的应用；重点发展安全有效、使用方便的新型中药；支持配方颗粒药物产品的发展；重视传统中医药在预防、保健等领域的产品开发。

医疗器械研发及生产：支持生物芯片和数字医学影像设备的产业化，提升园区在这些领域的优势地位。

保健产品研发及生产：支持企业研发和生产高档保健品，配合相关政府部门严控保健品产品质量标准，强化效用和安全评价，提升产品技术含量和档次。

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2月2日下午，在虎年新春即将来临之际，中关村生命科学园内60余家生物医药领军企业代表和北京市、中关村管委会、昌平区及生命科学园发展有限责任公司领导欢聚一堂，回顾往昔，共话未来。

金融危机肆虐的2009年，中关村生命科学园在生物医药研发领域攻艰克难，取得了一系列自主创新的重大突破。年末，中关村生命科学园生物技术研发中心、泰康人寿郊区总部及健康研究中心、先正达生物技术研究中心等项目相继奠基开工，标志着园区建设将进入一个全新的发展阶段。

在活动间隙的采访中，北京中关村生命科学园发展有限责任公司总经理郭利告诉记者，今年生命园将启动扩区进程，为园区的进一步发展拓展更广阔空间。

生命园新春之际已开始谋划新一轮发展蓝图。

2009园区创新成果闪耀

“生命园最大的特征是以高端研发为主，聚集的企业以自主创新的居多，拥有自主知识产权的居多。目前，生命园内的企业百分之八、九十都是海归人才学成回国后自己创办的，这一点很重要，也是生命园区别于其他生物医药产业园区的明显特点。”郭利说。

记者了解到，在过去的一年里，中关村生命科学园入驻机构和企业涌现出一大批国内外尖端科研成果，令人赞叹不已。

园区企业博奥生物被北京市人民政府、科学技术部和中国科学院确立为首批“中关村国家自主创新示范区创新型企业”，并获得2009年北京企业评价协会科技创新奖。博奥生物的晶芯微阵列芯片点样系统和晶芯实时荧光定量PCR仪荣获有中国工业设计“奥斯卡”之称的“2009中国创新设计红星奖”，其激光共聚焦扫描仪获首批“国家自主创新产品”称号。博奥的晶芯九项遗传性耳聋基因检测试剂盒(微阵列芯片法)成为世界上首款获得国家监管部门批准，用于临床诊断的遗传性耳聋基因检测芯片产品，也是我国在生物芯片临床应用领域的重大突破。

瑞奇外科的“一次性使用RCS系列端端吻合器”项目和同昕生物的“EB病毒Rta蛋白抗体IgG检测试剂盒(酶联免疫法)”项目被同时纳入北京市自主创新产品目录。

万泰公司成为昌平区首批“产学研一体化示范企业”，13种试剂获得北京市自主创新产品证书，其甲型流感病毒抗原快速诊断试剂通过科技部筛选。

保诺公司在呼吸道和炎性疾病药物研发方面与阿斯利康开展进一步合作，充分展示了自身的创新能力和雄厚的综合药物研发服务实力，被北京市认定为首批技术先进型服务外包企业。

在贺福初院士等科学家的倡导下，蛋白质科学研究设施国家重大科技基础设施项目被列入国家高技术产业发展计划并落户园区。

园区生物医药科技孵化公司被认定为国家级高新技术创业服务中心，成为孵化器行业中的国家队。

生命园的科技领军人物――生物芯片北京国家工程研究中心主任兼技术总监、博奥生物总裁程京教授正式当选中国工程院院士；瑞奇外科CEO方云才博士人选北京市首批海外高层次人才(海聚工程)计划，成为北京市首批获此荣誉的创业者之一。

系列重大项目相继奠基开工

2009年末，中关村生命科学园三项重点工程举行了密集的开工奠基仪式。

11月30日，中关村生命科学园生物技术研发中心项目在昌平区启动。作为国家级生物医药、生物技术和新医药高科技产业创新基地之一，中关村生命科学园通过多年的建设与发展，目前已成功聚集了一大批国内外知名的企业和科研机构，形成了一系列具有核心自主知识产权的科技创新成果。生物技术研发中心项目的开工建设，是园区完善技术支撑平台、优化产业发展环境的一项重要举措，对于增强园区的产业聚集功能，提升整体创新能力具有十分重要的意义。据了解，中关村生命科学园生物技术研发中心是集医药研发、综合办公、商务配套等多种功能于一体的建筑组群，它将为大中企业、跨国公司和风险投资等中介服务型机构落户北京提供先进的实验平台与优越的办公环境。其投入使用，标志着园区公共技术服务水平又上了一个新的台阶。

12月8日，泰康人寿郊区总部及健康研究中心举行奠基仪式。泰康人寿是我国第四大人寿保险公司，在2009年中国企业500强排名中，泰康人寿名列第84位。泰康人寿郊区总部及健康研究中心项目将建成一个包括健康研究中心、全国运营管理中心、健康保险研究中心、信息技术研发中心、职能管理中心等功能在内的综合性研发基地。项目一期投资7.5亿元，首批入驻员工达3000人，未来将为上万人创造就业机会，并使得中关村生命科学园成为北京首个具有医疗健康保险、医药研发、医疗保健服务等完整产业链的园区，将大大提高园区的综合实力和产业聚集能力。

12月17日，先正达生物科技(中国)有限公司暨先正达全球生物技术研究中心奠基仪式在北京中关村生命科学园举行，这标志着中国首家外资农业生物技术研究机构正式落户中关村生命科学园。

据了解，先正达生物科技(中国)有限公司是世界领先的农业科技企业瑞士先正达公司的全球第六大研究与技术中心，也是中国首家外资农业生物技术研究机构，2008年选址落户北京中关村生命科学园。公司于2008年10月正式开始运营，现有员工70余人，计划两年内在园区建成世界一流的现代化生物技术研究和创新大厦，并组建一支约200人的高素质科研团队。该研究中心将专注于玉米、大豆等主要作物生物技术和农艺性状的研究，用于提高作物产量、抗旱性、抗病虫害及生物燃料转化效率等方面。研究中心将与先正达全球研发团队紧密合作，并与先正达位于美国北卡罗来纳州的生物技术研发中心形成互补。

先正达生物技术北京研究中心前五年预计总投资将超过1亿美元，是未来先正达在中国从事生物技术科研工作的主要场所。研究中心占地25000多平方米，项目建设包括实验楼和作物温室，配备世界领先的设施和设备，并为科研人员提供贴近自然、激发创新的工作氛围。研究中心有望在2011年竣工并投入运营，届时将能容纳200多名员工，成为生物技术创新和台作的科研基地，并将持续培养生物技术领域人才，与科研院所实现互惠合作，带动相关产业的进步和升级。

重大项目的集中启动，预示了2010年将成为中关村生命科学园开发建设的年，也标志着生命园将在产业发展上谋求新的突破。

机遇面前的谋划与思索

市委、市政府前不久决定，将整合中关村“一区十园”的相关资源，设立发展集团公司，实现中关村科技园区的跨越式大发展。

市委常委赵凤桐在今年市人代

会上表示，中关村国家自主创新示范区北部地区将预留出30至40平方公里土地，为产业聚集提供发展空间。

顺应这一发展大趋势，2010年，中关村生命科学园的扩区问题成为年度工作重点。随着中关村发展集团的成立，中关村“一区十园”的整体资源将得到充分整合，在以海淀、昌平两区为主的北京市北部新区规划调整过程中，生命园将有望争取到新的发展空间。

据郭利介绍，目前生命园整体上升势头非常明显，但受空间资源所限，企业、成果出现外流现象。为解决这一迫切问题，在政府的支持下，生命园计划在今年尽快启动东扩和北扩的进程，扩区总面积近3000亩，其中产业用地2000余亩，相当于生命园现有面积的一倍。扩区后，生命园将充分利用新增空间资源，一方面保留本土生物医药企业的特色，倡导自主研发，孵化更多中小企业；另一方面，将积极引入具有一定规模的高端生物医药品牌企业，为更多高质量企业的进驻预留发展空间。

在建设模式上，郭利认为生物医药园区的建设应尽量规避前十几年建设中常常出现的问题，防止把园区建成“夜城”、“鬼城”，要综合考虑服务配套设施的跟进，以人性化的设计留住研发人员。

在今后的产业发展上，生命园将更加注重产业链形成过程中的产业配置和布局，协同考虑生物医药产业上下游企业之间的有机联系。在园区企业中，多引入与百姓生活息息相关的健康、康复、临床诊断、食品安全等企业，在产业配置上，尽量形成包括成果、转化、临床、实验，以及直接面向市场的生物产业循环体系，甚至要包括中间环节的服务体系支持，如药监、医药物流等，形成相对配置完善的产业链条，带动地区发展。

“要从长线上进行考虑，让整个园区的生物医药产业做到持续发展。重点是要发展生物医药产业的两头，一是从源头上注重引进大型企业或国际品牌企业进驻，二是更注重中间转化要素和支撑平台的建设，充分配置社会资源，协助企业做好市场的开发。”郭利说。

生物医药产业在北京市处于引领产业发展的龙头地位，去年进一步出台了加快生物医药产业发展的若干措施，提出了跨越式发展的思路。因此，把创新的成果源头保留住、把这些难能可贵的高精尖人才留在北京，就显得尤为重要。北京的自主创新型生物医药企业尽管比较弱小，但至少已形成自己的品牌，政府应呵护其成长，给予扶持壮大。应通过资源配置、投资、政策、土地等方面的扶持，让这些成果就地生根、就地转化。

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昌平生态环境良好，人文底蕴深厚，交通出行便利，服务设施完备，是投资创业、旅游休闲、生活宜居的理想之地。特别是区内拥有丰富的科教资源和较强的产业承载能力，在发展高新技术产业方面具有明显的比较优势。截至目前，辖区内已有包括中国政法大学、中国石油大学、北京化工大学、华北电力大学、清华大学核能与新能源技术研究院在内的42所高校和103家科研机构；有中关村科技园区昌平园、生命科学园、国家工程技术创新基地和小汤山现代农业科技示范园4个国家级产业园区，以及1500多家高新技术企业，汇集了近2万名高素质的科技人才。

中关村科技园区昌平园原名“北京市新技术产业开发试验区昌平园区”，1991年经北京市人民政府批准正式成立；1994年4月，经科技部（原国家科委）批准，成为国家级高新技术园区的一部分；1999年6月，国务院批复北京市和科技部《关于进一步加快中关村科技园区建设的请示》，昌平科技园区正式更名为中关村科技园区昌平园。作为中关村最早成立的三个园区之一的昌平园，规划面积11.48平方公里，其中包括昌平园北区5平方公里（包括昌平园西区、昌平园东区、民办科技园）、昌平园南区即中关村国家工程技术创新基地4平方公里、中关村生命科学园及三一产业园2.48平方公里。

建园以来，特别是国务院批复建设中关村科技园区以来，昌平园凭借优惠的产业政策与高效的工作作风，开拓创新，与时俱进，成为中关村重要的技术创新和科技成果转化、产业化的示范基地，产学研结合综合改革的先试先行基地，创新型人才、研发机构和高新技术企业的集聚和辐射基地，与市场经济和知识经济发展相适应的科技服务基地。昌平园各项主要经济指标呈现跨越式健康发展态势。2007年，昌平园实现工业总产值398亿元，占全区工业总产值60%以上，总收入530亿元、利润总额50亿元、出口创汇8亿美元、上缴税金25亿元，年经济增长速度超过了30％。1992年至2007年，昌平园技工贸总收入累计达到2142.5亿元；累计实现工业产值1519.3亿元；累计实现利润157.8亿元；累计上缴税费84.37亿元；出口创汇累计超过32.75亿美元。

目前，昌平园电子信息、生物工程和新医药、环保和新能源、新材料等四大支柱产业已经初具规模。规模以上工业企业逐年增加，重点企业推动园区经济发展，骨干企业队伍已经形成，骨干企业发展势头良好。神华昌运、诺华制药、福田环保、赛迪集团等已经成为昌平的龙头企业，继二六三网络、直真节点、清华阳光、鄂尔多斯，亚都等企业之后，中信国安、英斯泰克、三一重机、中电智能卡、利德华福、巴可利亚得等企业已经加入骨干企业队伍，中软股份、有研亿金、绿创环保、万泰生物、振冲工程、柏瑞安科技、美高仪软件等一大批企业正在加速步入骨干企业行列。

围绕能源科技和生物医药两大特色产业发展，园区专业园建设不断推进。

中关村生命科学园总规划用地面积249公顷，其中一期工程用地面积132公顷，规划为研究、开发、中试基地。二期工程用地面积119公顷，定位为医疗及产业基地。一期聚集了中国科学院、中国军事医学科学院、中国医学科学院、北京大学、清华大学和北京生命科学研究所等国家顶尖的研究机构；在技术支撑体系上，设有生物芯片国家工程研究中心、国家蛋白质组研发及工程中心、国家863实验动物及病理动物模型中心、北京生物医药孵化基地等；在产业化资源上汇集了扬子江集团、江中制药集团、北京养生堂和奥瑞金种业等国内知名企业，吸引了诺和诺德、Takara等著名跨国公司。

中关村国家工程技术创新基地项目，总规划面积4平方公里。是科技部针对国家走新型工业化道路对工程技术创新的巨大需求于2003年2月提出的。一批在提升国家重点行业整体技术水平中发挥骨干作用的科研院所(以重点实验室、研究所、工程研究中心和院所兴办的公司为主)聚集起来。目前创新基地控制性详细规划方案已和可行性研究报告及土地开发实施方案已获得国家发改委批准，中石油的一批科研院所和企业先期进驻该基地。

昌平园未来发展重点：

（一）始终坚持一条主线――强化成果转化和产业基地功能

依据国家和北京市“十一五”发展规划思路，昌平园作为北京郊区的高新区，将推进二次创业，优化基础设施、公共服务配套设施、软硬环境。主动承载首都高新技术产业链中的产业基地作用，强化昌平园高新技术成果转化和产业基地功能，加快引进、加速培育重点领域高新技术企业，构建新的竞争优势。将昌平园建成北京市主要的成果转化与产业化基地。

（二）重点发展两个产业――能源科技和生物工程和新医药产业

认真贯彻落实“发展高技术，实现产业化”的战略方针，积极实施《中关村科技园区十年创一流》发展战略，充分发挥本地的资源优势，围绕具有产业基础的能源科技、生物技术和新医药产业，培育一批高新技术企业，开发一批高新技术产品，成就一批科技人才。有力地促进昌平经济结构的调整和优化，推进首都高新技术产业的发展。

（三）积极实施三项工程――专业园及产业孵化工程、目标招商工程、中关村国家工程技术创新基地建设工程

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关键词：生命科学导论;教学内容;教学方法;教学模式;评价方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）41-0196-03

一、前言

生命科学的飞速发展对人类生活和社会发展产生了巨大的影响，如人口问题、能源危机、食品安全、环境污染、疾病危害等，这些重大问题日益威胁着人类的生存和发展。随着生命科学的迅猛发展和21世纪高素质人才培养的需要，掌握生命科学的基础知识就显得十分重要了。《生命科学导论》正是为满足学生对生命科学知识的需求而开设的一门课程，大连海事大学从2006年开始面向全校学生开设了《生命科学导论》公共选修课，根据我国高校课程的教学改革思路，我们在多年的教学实践过程中积累了一定的经验，在此主要对教学内容、教学方法、教学模式及评价方法等方面进行了一些思考和积极的探索。

二、教学内容

《生命科学导论》作为一门公共选修课，面向全校各专业的学生开设，如何确定该课程的教学内容是我们在教学过程中十分关注的问题。对讲授的内容不但要注重传统意义上的基础性和系统性，还要注意内容的新颖性、趣味性、科普化、生活化和多样化。

1.教学内容的基础性和系统性。生命科学是研究生物体及其活动规律的科学，其内容涉及生命的起源与进化、生命的化学组成、细胞的结构与功能、生物大小分子的作用，人体的系统组成等基础知识。通过讲授这些基础知识，学生可以获得必要的现代生命科学的理论，认识人类自身。同时，在教学过程中还要注意知识的系统性，如寿命与衰老、学习与记忆、营养与健康、基因遗传与变异、生物与环境的适应，让学生理解这些内容所体现出来的关联性。此外，关于生物多样性及其保护、生命伦理及社会决策、环境污染与防治措施的探讨则可以引发学生的思考，使其认识到目前这些问题的重要性和解决的必要性，增强社会责任感，提高自身的综合素质。

2.教学内容的新颖性。随着人类社会的发展和先进科学技术的进步，特别是近20年来，分子生物学、细胞生物学和生物技术的迅猛发展，大量的新理论、新知识、新成果不断涌现，及时把这些知识充实到生命科学导论教学中，更新优化教学内容对学生理解和学习这些知识十分重要。如在讲到基因表达的调控时，把RNAi干扰技术和最新的研究成果讲授给学生，让学生可以了解科学界的新技术、新成就和新动态。同时可以把自己的研究领域里的一些研究成果展现给学生，在介绍相关理论知识的基础上用自己的图片结合具体的实验数据讲述最新的研究成果，这样可以激发学生的科研热情，使其学习到教科书上没有的前沿知识，有助于学生的提高科学实验素养。此外，针对当今社会暴发的流行性疾病如SARS、甲型H1N1型流感、禽流感等，将相关的理论知识和最新流行病学报告及时补充到相应的教学内容中，会使学生更好地了解和认识这些疾病的病因、症状、发病机制和预防措施。

3.教学内容的趣味性。在教学过程中，教与学是密不可分的，如何提高学生的求知欲，激发学生的兴趣，增加教学内容的趣味性是十分重要的。如在讲授神经传导的嗅觉感受器时，提出为什么狗的鼻子很灵;讲授味觉感受器时，提出为什么很多老年人味觉异常，而常吃快餐的年轻人也出现味觉异常。这些问题在生活中真实存在，可以使学生动脑思考，努力寻找答案，在学习的同时也懂得了需要注意自己的饮食习惯。我们也增加了视频教学内容，讲解常用的实验方法如PCR聚合酶链反应，小鼠的水迷宫实验等，在视觉感官刺激的基础上让学生更生动地理解和学习相关的知识，带领学生走入生命科学。

4.教学内容的科普化。由于学生的专业有所不同，讲授生命科学的知识要注重科普化，让学生更容易理解，尽可能不用十分专业的术语，而用比较通俗易懂的语言来解释种种科学现象和理论，达到普及生命科学知识的目的。如讲到人的一生和寿命时，用经典的古语“三十而立，四十不惑，五十知天命，六十而耳顺”来描述人的一生中重要的几个阶段。在讲授大脑的功能时，借用数字说话，大脑重1.5公斤。如果将大脑中所有的神经结点打开，可能长达320万千米。而这些只是我们所了解的大脑的一小部分，大脑的复杂性是远远超出人们的想象的。

5.教学内容的生活化。生命科学的知识与人们的日常生活常识紧密联系，因此要注重增加那些可以应用到平常生活中的小常识。如讲到蛋白质变性知识点时，提出鸡蛋煮多久才最合适的问题，给出5分钟更健康的道理。讲到微生物一章时，以针尖上的细菌为开头，引出细菌的特点，和学生一起讨论身体内哪些部位有细菌，会引起哪些疾病，指出滥用抗生素的严重危害。讲到学习和记忆的时候，列出改善学习和记忆的三点建议，包括不断的学习、学会忘却、健康和合理的饮食，并举例生活中健脑益智最佳、可以增强记忆里的食物。此外，以世界上成功人士如乔布斯、李嘉诚等人的经历来激励学生要勤劳创新，多一份付出才会有成功的回报，教导学生保持宽厚待人、诚实处世的做人哲学。

6.教学内容的多样化。生命科学与人类及社会的联系比其他任何学科都更加紧密，人类对生命现象的研究不断深入，使得新的边缘学科不断形成。了解生物大分子和生物能源，将有利于未来打开生物能源的大门;了解生物大分子和生物材料，将有利于将来开发多种生物材料的领地;了解核酸、蛋白质和脑神经，将更便于设计生物芯片和智能计算机。因此，有必要推动生命科学和生物技术向各个专业渗透，这将有利于在边缘学科领域发展创新型的人才。

三、教学方法

根据《生命科学导论》课程所涉及的内容特点，遵循以学生为主体，教师为主导的教育原则，将教学大纲里的知识点分成重点掌握、理解为主和一般了解三个层次，灵活地采取多种教学方法以促进学生学习效果的提高，提高学生学习的主动性和积极性。具体包括以下几种教学方法。

1.直观式教学。直观式教学是改变传统的教学方式，采用多媒体课件，图、文、声兼备，使教师比较直观地讲述每个章节的主要内容，重点突出，印象深刻，学生能够较好地理解课程内容。如细胞的分裂、生命的进化、基因克隆等内容采用多媒体视频授课以突破时间和空间的限制，帮助学生从静态抽象的书本文字转化为动态的直观的理解，加深其认识和对生命科学的兴趣，促进其快速掌握相关知识。这种方法让教师可以真正做到以学生为中心的情境式教学，是现代教育所提倡的加强教与学的交流，调动学生主观能动性的有效形式。

2.启发式教学。启发式教学是引导学生转变角色，启迪思维，教师先设计好几个主要问题让学生思考，然后教师根据学生给出的答案和教学内容进行讲解。如讲授衰老与癌症的内容时，提出：人为什么会衰老？人类可以返老还童吗？癌症是怎么回事？怎样防癌？日常生活中哪些食物可以有助于美容养颜？哪些生活习惯与癌症风险有关？让学生带着解决问题的强烈愿望听课，使得学生的主动性和积极性提高。

3.探究式教学。针对教学内容中的某个问题设置专题讨论，如目前空气污染的现状，把学生分为几组，让学生利用课余时间通过查阅相关资料制作演讲报告，规定一定的时间，然后以小组为单位进行课堂发言和交流。这种方法有利于提高学生的学习表达能力，培养学生的探索式学习方式，加强学生的团队精神和协作能力，同时极大地挖掘了学生的学习潜力。

4.讨论或辩论式教学。现代生命科学技术的发展引发了人们对生命伦理学中的热点问题的关注，如，克隆技术的应用，究竟对克隆人持支持还是反对态度？看到现代社会上出现的亲子鉴定所带来的尴尬风景，到底是技术的进步还是人性的退步？这些问题需要让学生好好思考，一起讨论，通过不同的分析而逐步得出自己的看法。此外，也可以针对不同的观点让学生分组进行正反方辩论，陈述自己的理论依据，举证事实说话，锻炼学生的语言表达能力，可以达到良好的教学效果。

四、教学模式和评价方法

在教学过程中尽量采取混合教学模式，即运用视听媒体（幻灯投影、录音及录像）与传统粉笔和黑板、计算机辅助与传统学习、自主学习与协作学习等相结合的学习方式。这既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。需要指出的是，虽然多媒体技术的应用给教学增添了形象生动感，但是板书必不可少，必要的板书可以展示整堂课的授课提纲和重点及难点。教学评价是教学过程中的重要组成部分，我们采取了平时成绩（40%）与期末成绩（60%）相结合的方式进行学生的学习情况考核。平时成绩包含出勤次数、课堂表现和平时作业考核，每堂课随机点名，综合平时的课堂提问和课外作业完成情况与期末作业的大论文写作完成情况，按比例进行成绩的考核。这样的作法不仅注意到了在对生命科学进行学习的过程中学生的个性差异，也大大提高了学生学习的主动性和积极性。

五、存在的问题及解决的办法

目前，笔者在讲授这门课的教学实践过程中发现存在一些问题，具体包括以下几点：高中生物与“生命科学导论”的教学内容有所重复;选课的学生基础知识差异较大，导致理解能力有所不同;部分学生因为是选修课而导致迟到、早退、旷课现象时常发生;生命科学知识更新速度快，现有教材很难满足课程的需要。针对以上这些情况，建议一方面需要教师加强知识的积累和不断的学习，掌握生命科学领域里的新成果、新成就、新动态和前沿知识，提高自身的修养和教学水平，积极地与学生进行交流，包括课堂互动和目光交流等;另一方面需要了解新时代青年大学生的特点，有针对性地开展教学工作，加强教学管理，提高学生的参与意识。此外，为提高学生兴趣，可以运用多种教学方法相结合，精选教学内容。也可以根据教学对象的特点和积累教学经验，编写适合各专业本科生学习的教材。同时，互联网上丰富的生命科学知识也可以作为课堂教学内容的补充和参考，让学生主动自己查阅一些与生命科学有关的热点问题的相关资料，提高学生主观能动性和科学素质。

参考文献：

[1]王玉芳.开设《现代生命科学导论》公选课的探讨[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2008，8（3）：20-21.

[2]李娜，毛永强.“生命科学导论”公选课的教学改革初探[J].长春理工大学学报，2011，6（10）：120-121.

[3]周亚平，金卫根，陈传红，王斌.《生命科学导论》课程教学改革与实践[J].东华理工大学学报（社会科学版），2011，30（2）：167-168.

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关键词 细胞生物学 自主学习 合作研究 教学模式

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.10.049

Research and Practice of Autonomous Learning and Cooperative

Research Model in "Cell Biology" Teaching

HOU Lixia， ZHANG Yuxi， YANG Hongbing， LIU Xin

（College of Life Sciences， Qingdao Agricultural University， Qingdao， Shandong 266109）

Abstract Cell biology is one of the four basic disciplines in the life sciences， but also a frontier-based experiments. "Autonomous learning， cooperative research" mode is especially important for students in the habit of lifelong learning， this paper discusses the teaching mode in cell biology course in practice.

Key words cell biology; autonomous learning; cooperative research; teaching mode

细胞生物学是生命科学领域的四大基础学科之一，在生命科学中占有举足轻重的位置，细胞生物学课程是生物科学和生物技术专业的必修课。其教学质量的好坏直接影响到生命科学学院学生的基本素质和质量。“自主学习、合作探究”的学习模式是“终身学习”的基础，可以使学生终身受益，正所谓“授之以鱼”不如“授之以渔”，也是培养应用型人才、创新型人才的手段之一。结合笔者的教学经验，对该模式进行了探索与实践。

1 “自主学习、合作研究”教学模式的涵义

自主学习、合作探究的教学模式重视学生学习和探索的过程，注意学生在学习中的体验。自主学习的特点主要表现在：自主性、独立性、自控性、过程性。①自主性是指学生处于主体地位，积极参与较教学过程，也就是有学习的内在需要;独立性是指学生能够总结出适合自己的学习方法，从而独立解决学习中遇到的问题;自控性是指学生对学习的过程能够按照自己遇到的问题总结经验并且进行修正;过程性是经过学生分析、比较、判断等过程进行总结，并最终得出结论，强调的是在过程中学习。

合作探究的特点主要表现在互动性，交往性，问题性和开放性。②互动性是指老师与学生的互动以及学生之间的互动，尤其是后者容易被忽略。合作学习的倡导者们认为：在课堂上，学生之间的互动关系对于其学习成绩、社会化和发展的影响力至关重要;交往性主要是指在学习过程中，除了对知识的掌握和理解，也是一种人与人之间的交往过程;问题性是指整个学习的过程就是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。开放性是指给学生一个自由发展的空间，有利于学生思维的活跃。

2 “自主学习、合作研究”教学模式的必要性

传统的教学中，教师往往着重知识传授而轻视了思维的训练，着重知识的单点深入而轻视了纵横联系;着重理论知识的记忆而轻视实践操作。这种模式不利于学生思维的发展，而且抑制了学生的个性。③为了学生充分理解和掌握细胞生物学的基本内容和研究方法，同时，在遇到最新的研究课题时能够独立思考，找到解决问题的思路和方法，“自主学习、合作探究”的教学模式是很有必要的。此外，“终身学习”一直以来都是教育工作者们所倡导的一种学习方式，可以使学生终身受益，正所谓“授之以鱼”不如“授之以渔”，学生在“自主学习、合作探究”的氛围中愿学、乐学、会学、善学，养成终身学习的习惯，④锻炼学生的思维能力，提高学生解决问题的能力和创新能力。

3 “自主学习、合作研究”教学模式的实施

3.1 激发学习动机，使学生的学习具有持久的动力

3.1.1 讲好第一节绪论课，激发学生的好奇心

绪论课是一门课程的开始，这节课的效果直接影响学生对细胞生物学的学习兴趣，甚至影响学生对这门课的学习效果。在绪论中要强调细胞生物学领域的一些新发现、新技术、新兴的研究领域、著名科学家的事迹等来激发学生潜在的主动学习兴趣。此外还要注意理论联系实际，介绍日程生活中应用到的细胞生物学的知识和技术，激发学生的好奇心。

3.1.2 成立兴趣小组，关注细胞生物学领域的某方面的研究进展

老师设计题目，如：细胞信号转导与癌症的关系;植物细胞凋亡研究进展;细胞器与遗传病等内容，或者选择自己感兴趣的领域，让学生们自己结成5人左右的小组，负责关注本领域的新闻，新的科学发现，新的成果应用等信息，并阶段性总结汇报。

3.2 以思维训练为中心，使学生学会思考问题

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生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。

1、什么是生物医学工程？

1.1含义

生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。

1.2内容与领域

生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。

2课程安排

根据我国《生物产业发展“十一五”规划》，生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向，我们将设定14次课，分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展，让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]：

1.生物医学工程概况：介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支，以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。

2.组织工程学：应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。

3.生物材料学：研究与生物体（特别是人体）组织、血液、体液相接触或作用时，不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构，从事生物材料及制品的开发研究，在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。

4.人工器官：主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。

5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展；②生化检测的智能化系统；③仿生生物学的发展。

6.生物系统的建模与仿真：对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域，主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法，对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。

7.生物医学信号检测与处理技术：生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息，并将其转换为易于检测和处理的电信号。

8.医学成像与图像处理技术：研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式，或对已有的医学图像进行分析处理，为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。

9.数字化X射线影像技术及设备：数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。

10.磁共振影像技术及设备：磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。

11.核医学成像技术及设备：核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术：单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。

12.数字化超声波成像技术及设备：超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括：多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#

13.医学纳米技术和纳米材料：可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体；发展纳米尺度的显微探针成像技术；发展用于组织再生修复的纳米生物材料；建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法，都是当前重点发展方向。

14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。

3教学模式的探索

针对课程本身的特点和学生认知的特点，设想从以下几个方面探索课程的教学：

3.1多媒体教学

多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点，并可节约教学时间，提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍，涉及的知识点多且泛，采用多媒体教学课件进行教学，形象直观，趣味性强，可以使学生印象深刻，降低了抽象知识的理解难度和记忆难度，激发了学生的学习兴趣。

3.2优化课程内容，加强实践教学

在教学中注意把握课程的整体体系，强调课程知识点和适用性。教学重点清晰，适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时，应创造条件充实参观和实验内容，让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系，安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统，开展现场教学和尽可能多的实验课，提高学生的学习兴趣。如果条件允许，还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学，使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及，从而增强他们对理论知识学习的兴趣。