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采訪邵峰當天,北風呼嘯,寒氣襲人。不過,那天的北京碧空如洗,記者忘記了寒冷,如約趕至位于昌平生命科學研究所邵峰博士的辦公室。看似30出頭的外表和嚴肅不張揚的個性,瞬間顛覆了記者的想象。原來,前幾天剛剛獲得吳楊獎的這位科學家竟會如此年輕。84分鐘的采訪,記者發現,邵峰是個充滿個性的人,用他的話說就是堅持自己,不隨波逐流,這樣才能研究出與眾不同的科學成果。
踏上回國的列車
回想海外求學的歲月,北京生命科學研究所學術副所長邵峰告訴記者,他把大部分精力都放在了對相關領域的科學實驗探索上。而病原菌致病及與宿主相互作用的分子機理研究,也帶給他一次次激動人心的科學新發現。
作為20多歲的年輕在讀博士,他用努力和對科研的堅守換來了他所在醫學院的導師和同學們的刮目相看。他研究發現和定義了一個具有新型巰基蛋白酶活性的致病菌毒力蛋白家族,從而揭示了一大類致病菌效應蛋白的功能和作用機制。不久,邵峰的另一發現再次讓實驗室的其他同仁刮目相看。通過實驗,他發現了動物病菌的毒力因子和植物病菌的無毒蛋白采用相似的機制攻擊各自的宿主細胞。在讀博士那幾年,他曾兩次以第一作者身份在《細胞》、《科學》等雜志上發表重要原創性研究成果。6年的海外求學,讓他嘗到了在科學道路上收獲的喜悅,當然這種喜悅是建立在默默耕耘,堅守科學的基礎之上。他的每一次發現,都是經過無數次科學性的反復推敲,或許正是這種對科研的熱愛,才讓他的發現成為必然。
記者問他回國的原因是什么?他說,憑借留學期間取得的成績,在美國找份穩定、舒適的工作并不難。但美國的生物醫學研究在經歷了克林頓政府的大幅擴張后進入布什政府的經費縮減,這對剛剛開始組建自己科研團隊的年輕學者來講,很難拿到足夠多的經費支持。相比之下,北京生命科學研究所更適合科研工作者發展,無論從政策角度,還是工作環境、基礎設施來講,國內更具吸引力。同時,他也強調,如果能在自己的國家做同樣的研究,當然也應該是每一個海外學子的首選,這是一種樸素感情的驅動。
死心塌地做研究
2005年,作為生物醫學領域的科研人才,邵峰被北京生命科學研究所引進回國,擔任課題組長和博士生導師。回國后的前幾年,他繼續研究病原細菌的毒力作用機制,并取得了多項突破性進展,迅速在國際學術界得到認可和確立了很高的知名度。自2007年開始,邵峰又帶領團隊把研究重心逐漸轉移到宿主防御,開展了抗細菌的天然免疫機制研究。
談到領域轉移原因,邵峰認為這是一個關鍵和重要的成功轉換,研究人體自身的細胞和蛋白質功能如何識別和拮抗病原微生物的感染,其重要性顯見,學術影響力會更大。瞄準這樣一個方向,他大膽創新,打破國際常規,創新性地把細菌和免疫兩個領域有機結合起來。
通過多年的探索發現,邵峰帶領他的實驗室團隊在對包括痢疾桿菌在內的多種重要革蘭氏陰性致病菌的感染機制以及巨噬細胞抗細菌天然免疫防御方面取得了一系列重要原創性研究成果,包括鑒定出多個病原菌毒力蛋白具有全新酶學活性,并發現多個抗細菌天然免疫的重要受體分子,這些系統性原創發現為新型抗感染藥物和疫苗的開發提供了新的思路并奠定了堅實的理論基礎。
如今,邵峰所領導的團隊已在病原菌宿主相互作用領域占據國際前沿位置。近50篇,其中包括《細胞》、《自然》、《科學》文章10篇,總引用近3500次。
基于多年來的科學發現,邵峰也收獲來自國內外各種獎項和無數榮譽:周光召杰出青年基礎科學獎、國家杰出青年研究基金、美國霍華德?休斯醫學研究所國際青年科學家獎、國際蛋白質學會青年科學家獎、華人生物學家協會杰出青年科學家獎……2014年11月27日,也是記者采訪的前一天,邵峰博士再次獲得國內頂尖醫學獎――吳楊獎(邵峰博士與施一公教授兩人同獲基礎醫學獎)。他在獲獎感言中提到,吳楊獎是對自己的承認,也是對十年來一大批回國努力工作的青年研究人員的肯定,他說:“我算是他們中的一個代表。”
呼喚留學生回國
在采訪中,不難看出,邵峰博士是一個堅守個性的人,其為人實在,做事嚴肅認真。他告訴記者,做科學研究跟人的個性多少有些關系,突破性的研究成果需要科學家要能耐得住寂寞,還要有獨立的思想,不隨波逐流。他甚至直言不諱,創造力和個性的空間往往是此消彼長。在領域內,做學術研究的人,大多數不善于八面玲瓏;相反做一個優秀的政治家或者領導者,往往在處理許多事情上可能會因顧全大局和種種需要而妥協,去平衡多方利益;而做學問,堅持己見,堅持客觀,才能深入其中,取得前所未有的科學發現。
談到規劃,他直截了當:把自己的基礎科研工作做好,能夠在國際上引領領域前沿,這是我的追求和使命。在較為長遠的規劃上,他希望能基于自己的基礎研究成果,進一步深入和拓展,結合臨床疾病和重要問題對藥物和治療手段的研發有直接的貢獻,使得研究成果能對社會有更為直接的幫助。
采訪當中,邵博士告訴記者,他希望通過自己的努力以及取得的成績,能夠給更多從事相關領域的國內年輕科研工作者和學子們在學術研究上有一個導向作用。他說,目前領域內有像王曉東、施一公一樣的科學家,他們在國外就已經取得矚目成績,而自己在國外只是讀書,并未有獨立的研究事業和廣泛的認可度。回國后,在研究所的支持下,組建了自己的實驗室和團隊,開始獨立的科研生涯,通過努力,他在自己研究的方向上也做到了世界前沿,十幾個人組成的以新鮮研究生為主的小團隊照樣也迸發出了耀眼的光芒。
同時,邵博士也提到,對于生物醫學研究來說現階段的中國正處于一個充滿機遇的時代。最近幾年,生物醫學領域在基因組編輯等多個關鍵技術領域都有了革命性的突破,這些技術發展使得以前很難做的研究和不可能研究的生物醫學問題變成了可能。在這樣的背景下,他相信通過國家大力引進人才,未來一定會涌現很多像他一樣的年輕科學家,從中國本土開始,不斷積累和堅持,取得創新性的研究成果,在國際學術舞臺占有重要位置。
不放棄對一些人來說是教訓,對另一些人來說是經驗,還有一群人,不放棄對他們來說是一種習慣。在自己的科研道路上,從過去的學習積累,到目前的科研工作,不放棄已經成為張晶晶多年養成的習慣,在他看來,不放棄是為了追求卓越。
求學路上,追求卓越
2005年,張晶晶從南開大學生命科學學院畢業,成績優異并未讓他有滿足感,反而讓他對專業基礎知識進一步學習的愿望變得越來越迫切。張晶晶認為自己剛剛邁入了生命科學研究的大門,這個瑰麗又充滿神奇的世界對他有無窮的吸引力,但贊嘆的同時他更明白,要在這個世界里繼續前行,發現更多的神奇之處,打下堅實的基礎是最該做的,他要繼續學習最前沿的知識。
同年,張晶晶前往德國,他進入了馬克思?普朗克學會(以下簡稱馬普學會)的細胞生物學和遺傳學研究所(MPI-CBG)繼續研究生階段的學習。馬普學會是德國久負盛名、享譽國際的四大科研機構之一,多年來始終致力于國際前沿與尖端的基礎性研究工作,經過長年的歷史洗滌,馬普學會堅信基礎科學研究指引著人類未來的方向,由此他的各個附屬研究所也被視作基礎研究領域的“杰出中心”,在世界享有盛譽。張晶晶正是沖著這個來的,他不但要繼續求知,還要求得最優的知識。
攻讀碩士學位的兩年間,追求卓越的張晶晶不僅“貪婪”地在馬普學會細胞生物學和遺傳學研究所里學習新知,他還把求知的觸角伸向德累斯頓工業大學。作為德國唯一一所與四大科研機構都建立合作關系的大學,德累斯頓工業大學還是德國十一所精英大學之一。2007年,拿到德累斯頓工業大學分子生物工程碩士學位的張晶晶繼續奮勇前進,進入同樣位列德國精英大學的柏林洪堡大學,在這座柏林最古老的大學中取得了細胞生物學博士學位。
既然不放棄是張晶晶的習慣,在經歷了一連串的最優學習環境后,博士后研究的選擇他當然會把擇優堅持到底。憑借優異的學習成績和研究成果,張晶晶進入德國四大科研機構之一,在國際學術界代表著德國國家科技研究形象的赫爾曼-馮-赫姆霍茲協會做博士后研究。2011年,學成的張晶晶不僅實現了自己追求卓越的目標,他還獲得了由國家教育部和留學基金委授予的“國家優秀自費留學生”榮譽稱號,多年的努力學習得到了外界的認可。
大廈的高度決定于基礎有多深、多牢,志向高遠的張晶晶從選擇生命科學研究道路那天起,就深知學習最前沿知識的重要性。所以,即使過程困難重重,不放棄的習慣已經養成的他,多年來始終埋頭于如何解決問題,如何實現要達到的卓越目標,并在其中為自己的科研之路夯實了最堅固的地基。
科學研究,成果豐碩
斑馬魚的基因組序列與人類的有高達85%的同源性,作為和人一樣的脊椎動物,其生長發育過程、組織系統結構與人也有很高的相似性,在國際上,斑馬魚模式生物的使用正逐漸拓展和深入到生命體的多種系統研究中。張晶晶在德國期間的研究方向即為利用斑馬魚等模式動物系統研究緊密連接(Tight Junction)及其蛋白家族成員Claudin等的發育生物學作用。基礎扎實、追求卓越的張晶晶在自己的研究領域實現了兩次首次發現。
2010年,張晶晶首次揭示了緊密連接蛋白在神經表皮層細胞屏障、血腦屏障以及心腦血管發育等方面的功能和機制。這些重要的研究成果發表在世界基礎科學領域著名雜志美國科學院院刊(PNAS)上,該雜志與世界頂級學術期刊《自然》(Nature)、《科學》(Science)齊名。在血腦屏障等血管內皮細胞組織屏障中,張晶晶還首次發現了Claudin-5a與Claudin-5b能共同作用推動動脈血管的發育生成和血腦屏障作用。
報效國家,自我實現
在國外學成的張晶晶,面對留在當地更優越的生活、工作環境,還是加入國內急需大量優秀科研人才的生命科學研究發展事業的問題,他絲毫沒有猶豫,于2011年經中國駐德大使館推薦,以海外高層次留學人員身份被引進入廣東醫學院附屬醫院,擔任廣東醫學院臨床醫學研究中心的課題組負責人及神經病學專業碩士研究生導師。對張晶晶來說,在科研道路上的追求卓越不僅是獲得豐碩的科研成果,更重要的是這些成果能夠服務于祖國的建設,讓個人的追求融入祖國的發展中,這才是他最希望實現的自我價值。
回國至今,在自己的科學研究方面,張晶晶在已有發現的基礎上繼續帶領他的團隊進行深入研究,目前已發表SCI論文7篇,最新的研究成果已部分發表于《美國病理學雜志》(the American Journal of Pathology),《實驗皮膚病學》(Exp Dermatology)等國際著名學術期刊上。他作為第一發明人的《一種骨質疏松斑馬魚模型的構建方法應用》已成功申報相關中國專利。近年來,張晶晶也分別成功入選了首批廣東省委組織部“計劃”緊缺拔尖人才和“高層次人才特殊支持計劃(特支計劃)”百千萬工程青年拔尖人才項目。
團隊、學科建設方面,張晶晶帶領的科研團隊作為廣東醫學院神經病學分支方向之一,參與并申報建成了“神經病學”廣東省重點學科與廣東省“衰老相關心腦疾病”重點實驗室,他作為科研骨干力量積極參與了廣東醫學院博士授權點建設和“廣東醫科大學”更名工程,由其負責建立和運行管理的粵西地區唯一的斑馬魚模式動物平臺,為廣東醫學院及附屬醫院多個學科的臨床醫學研究引入了創新性的研究模式和多種疾病動物模型,平臺也成為學校基礎醫學與臨床醫學研究相結合新的優秀載體,四年來除了其本人獲得了兩項國家自然科學基金及七項省部級課題資助外,同時支撐學院和醫院相關學科成功獲得了兩項國家自然科學基金及多項省部級科研課題。擁有豐富學術交流經驗的張晶晶,還帶領他的課題組與德國萊布尼茨分子藥理所、臺灣中原大學、中科院生物物理所、清華大學等單位建立了良好的科研合作關系,擴大了廣東醫學院在生命科學研究領域的學術影響力。
摘要:
通過詳細介紹仿生學在石油工程領域的發展現狀,提出了石油工程仿生學的概念,指出了建立石油工程仿生學的必要性,概括了石油工程仿生學的特點和研究方法,并梳理了其發展趨勢。目前,仿生學在鉆井、管道、井筒等領域取得了實質性進展。未來石油工程仿生學研究應遵循科學的研究方法,按生物原型階段、數學模型階段和工程實現階段循序漸進地加深研究成果,盡可能避免模仿的復雜性;同時加強在模仿中的創造與創新。石油工程仿生學發展應以生產中的技術需求為根本出發點,以改善現有的或創造嶄新的技術系統為目的,有層次、分階段地開展應用研究,在功能材料、表面性能、信息獲取與處理、工程實現等方面為關鍵技術問題的突破提供創新性解決方案和技術手段,經知識積累、成果轉化和工業化應用3個階段,逐漸形成涵蓋勘探、開發、工程的仿生技術體系。
關鍵詞:
仿生學;石油工程仿生學;仿生技術體系;材料仿生;表面仿生;信息仿生;工程仿生
為了適應環境、延續生命,自然界中的生物經過億萬年的進化和優勝劣汰,造就了近乎完美的結構、形態和功能。五彩繽紛的自然界一直是人類產生各種技術思想和發明創造靈感的不竭源泉,從千百年前模仿蜘蛛織網發明漁網,到近代模仿鳥類飛翔發明飛機,再到21世紀模仿鯊魚皮結構發明鯊魚皮泳衣,人類一直在向大自然學習,利用仿生原理和思想推動技術進步,對仿生學的使用也從無意識向有意識轉變。仿生學是研究生物系統的結構、性狀、原理、行為以及相互作用,從而為工程技術提供新的設計思想、工作原理和系統構成的技術科學[1]。自仿生學誕生到20世紀末,科研工作者經過幾十年的探索,逐步加深了對仿生學的認識和理解,初步掌握了仿生學研究方法,完成了基礎知識的積累。進入21世紀,仿生學的思維和方法迅速滲透到各個學科和行業,研究成果大量涌現,根據發表科學論文數量推斷,這一階段的成果占了總數量的近90%。在這一時期,仿生學在石油工程中也出現了應用案例,不僅利用仿生學理論解決了鉆井、管道防護等技術難題,并且對石油工業的技術創新理念和思維也產生了日益重要的影響。本文介紹了仿生學在石油工程領域的一些重要研究成果,在對仿生學在石油工程領域發展歷程深入分析的基礎上,提出了建立石油工程仿生學的必要性,并概括了石油工程仿生學的研究特點和方法,梳理了其發展方向。
1仿生學在石油工程領域的應用現狀
仿生學的本質是模擬生命系統,其學科結合和行業結合的特點促進了優秀的仿生研究成果從科學研究走向生產實踐,最終投入實際應用。仿生學和石油工程的交叉在鉆井、管道、井筒、油藏等領域也產生了一些研究成果。
1.1鉆井領域
1.1.1仿生鉆井液井壁穩定問題一直是困擾國內外鉆井的難題,水平井比直井的井壁失穩問題更加突出[2]。中國石油大學(北京)根據海洋生物貽貝足絲蛋白的超強黏附能力,研制了仿生強固壁鉆井液體系[3]。該技術在聚合物主鏈上接枝類似貽貝足絲蛋白中的一種關鍵基團,合成類似貽貝蛋白質的水溶性聚合物。仿生鉆井液體系在巖石表面自發固化形成致密且具有黏附性的“仿生殼”,起到維持井壁穩定的作用。試驗井現場鉆井試驗表明,該仿生鉆井液體系在抑制鉆屑分散、穩定井壁、攜屑等方面效果顯著[4]。此外,模仿細菌結構開發了含仿生絨囊的鉆井液[5],在鉆井過程中無需固相即可暫堵漏失儲層。目前,仿生絨囊鉆井液已在煤層氣欠平衡鉆井、空氣鉆井、防漏堵漏、快速鉆進等方面發揮了作用。
1.1.2仿生PDC鉆頭機械鉆速與使用壽命是衡量鉆頭性能的兩個重要指標[6],聚晶金剛石復合片(PDC)鉆頭因其出色的切削巖石速度和較長的使用壽命已成為最常用的破巖工具之一。然而,常規PDC鉆頭依然存在金剛石與硬質合金結合力不足、防黏效果不明顯、磨損較快等缺點,為此,吉林大學開展了仿生鉆頭研究工作,研發的仿生鉆頭已從最初的單一功能仿生,發展到目前的耦合仿生,鉆頭性能也由單一的減黏脫附發展到減阻、耐磨、切削效率等指標的綜合提升[7-9]。仿生耦合PDC鉆頭借鑒了竹子中纖維素和木質素的分布方式,牙齒中有機/無機2種不同材料的梯度復合形式,樹木的年輪排布,貝殼表面的非光滑形態,以及螻蛄前足的快速挖掘特點等多種生物特性,并將其進行耦合設計,如圖1所示。現場試驗表明,仿生耦合PDC鉆頭比常規PDC鉆頭鉆進速度提高1.5倍,縮短了施工周期,降低了鉆井成本。
1.2管道防護
1.2.1仿生水草海底防沖刷技術海底管道是海上石油輸送上岸的主要方式[10],然而,海底復雜流場所引起的海底沖刷造成了管道懸空,給海洋采油安全和海洋環保帶來重大風險。由于常規水下拋石、砂包堆壘、混凝土沉排墊等方法效果不理想,中國石油大學(華東)和中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司提出了一種模擬海草黏滯阻尼作用的仿生水草海底防沖刷技術[11,12],原理如圖2所示。當海底水流經過仿生水草時,其流速降低,減小了對海床的沖刷;同時,仿生水草促進海流攜沙的沉降淤積,逐漸形成被仿生水草加強的海底沙洲,達到了埋管目的。現場試驗表明,防沖刷仿生水草施工1年后泥沙淤積厚度達20~50cm,防護效果良好。該技術在海管懸空治理中得到了大范圍推廣應用。
1.2.2仿生血小板管道修復技術英國Brinker公司模仿血小板在傷口處凝結的原理,開發了一種管道修復技術[13]。在管道流體中加入Platelets微粒,當其流至裂縫處時,流體壓力迫使其進入裂縫,達到阻止泄漏的目的,如圖3所示。該技術已應用在BP公司Foinaven油田的注水管道和阿帕奇公司在Forties油田超期服役的原油集輸管道上,為管道安全運行發揮了重要作用。
1.3井筒領域
1.3.1仿生泡沫金屬防砂技術中國疏松砂巖油藏分布范圍廣、儲量大,開采過程中必須采取防砂措施。根據骨松質的三維立體結構,提出了一種仿生泡沫金屬防砂技術[14]。泡沫金屬內部為三維孔隙結構[圖4(a)],砂體進入孔隙后沉積在其中,但流通孔道不會被堵死,實現了常規平面防砂到三維立體防砂的轉變[圖4(b)]。基于仿生泡沫金屬的復合防砂管[圖4(c)],由不同孔隙度的多個泡沫金屬防砂層、導流層、保護層等組成,該結構不僅擴大了防砂的粒徑范圍,還保障了防砂管的滲流能力和結構強度。目前,已發展出防砂粒徑0.15mm、0.25mm、0.35mm的系列化仿生泡沫金屬防砂工具,在油田應用5口井,對于出砂嚴重的井,防砂效果顯著,大幅延長了檢泵周期。
1.3.2仿生非光滑表面膨脹錐技術膨脹管作業過程中,膨脹錐與膨脹管內壁間存在巨大的摩擦阻力。為了降低摩擦阻力,提高膨脹錐的耐磨損性能,以穿山甲為仿生對象,模擬其體表的高強度保護鱗片結構,研發了仿生非光滑表面膨脹錐[15](圖5)。仿生膨脹錐變徑段采用激光刻蝕、超音速火焰噴涂、離子束沉積等方式進行表面織構蝕刻以及表面硬質涂層涂覆。仿生膨脹錐在中國石油大慶油田進行了4井次的現場試驗,結果表明,與傳統脹錐相比,仿生膨脹錐降低膨脹壓力15%以上,表面無明顯磨損痕跡,延長了使用壽命,降低了作業風險。
1.3.3仿生振動波通訊技術自然界中,沙蝎、大象等動物能感受由固體介質即大地所傳導的振動波,據此進行信息傳遞。受此啟發,研發了一種仿生振動通訊技術[16],該技術在井口安裝大功率振動信號發生器作為波源,油管或套管為傳輸介質,將振動信號傳輸到井下,井下工具接收到振動信號并進行解調處理,實現地面和井下無線傳輸,技術原理和振動信號發生器如圖6所示。
1.4油藏領域納米機器人是仿生信息感知和傳遞的典型代表。納米級機器人隨著注入流體進入油藏中,記錄分析油藏壓力、溫度以及流體形態,并將這些信息儲存在隨身內存中,之后納米級機器人從產出流體中被分選出來,進而提供了在油藏旅途中提取的重要信息。沙特石油公司已經對納米機器人的尺寸進行了評估,對加瓦爾油田阿拉伯-D油藏中的850塊巖心進行了分析,得到了孔隙-喉道尺寸分布圖,大多數孔隙喉道尺寸大于5μm。為了避免橋堵,納米機器人的尺寸應為孔隙喉道的約1/4。目前,納米顆粒注入試驗以及軟件模擬等工作已在進行中[17-19]。此外,國內外近年來提出了仿生形狀記憶聚合物材料(ShapeMemoryPolymer,簡稱SMP)[20,21],利用SMP材料能夠在轉變溫度控制下隨意變形的特性,設計了結構簡單、座封可控的仿生封隔器,座封過程不受井下流體性質影響,膠筒尺寸可定制,并且通過調節SMP的轉變溫度,可適應不同井下溫度,以滿足不同井深條件下的完井需求。除了硬件,還出現了“軟性”仿生研究成果。例如,中國科學院王守覺院士提出了“仿生模式識別”的概念,將傳統模式識別的“區分”事物轉變為“認識”事物,使之更接近人類“認識”事物的特性[22]。石油工作者將這一理論應用到了油氣管道工況識別中,在樣本較少的情況下取得了較高的識別準確率[23]。
2石油工程仿生學發展展望
目前,仿生學雖然已經在石油工程領域取得了一定的研究成果,有些甚至已經在油田現場試驗,但仿生學與石油工業的結合依然只是“星星之火”,沒有達到燎原之勢。為了系統、全面地推動仿生學與石油工程的融合,向自然界尋找推動石油工業進步的靈感和啟發,2009年中國石油勘探開發研究院成立了中國第一個石油工程仿生研究部門,開展仿生學在石油工程中的應用研究。
2.1建立石油工程仿生學的必要性經過幾年探索,筆者所在的石油工程仿生研究部門開展了仿生泡沫金屬防砂、非光滑表面、仿生振動波傳輸等多項研究,取得了階段性成果,部分已進入現場應用階段。總體來說,通過專項研究迅速找到了石油工程和仿生學的結合點,并從最初的研究思路轉化為研究成果,成功應用于石油工程現場,解決了油田技術需求。這充分說明了開展石油工程和仿生學的結合研究是合理的、可行的,從長遠來看,建立“石油工程仿生學”是非常有必要的。“石油工程仿生學”是借鑒生物系統的結構、原理、功能等特征為石油工程技術難題提供解決方案的應用科學。建立“石油工程仿生學”意味著更加系統地開展仿生學在石油工程領域的應用研究,有利于更有針對性地發掘石油工程的仿生創新源頭,有利于更有目的性地開展仿生基礎研究,有利于加速仿生學科研成果的應用轉化,有利于仿生學思維和方法在石油工程領域的普及與傳播,以點帶面,促進石油工程與仿生學的全面結合。
2.2石油工程仿生學的研究特點石油仿生學研究可以分為3個階段:生物原型階段,數學模型階段和工程實現階段。首先研究生物某種功能的實現機制和結構特點;然后研究并簡化其結構,抽象出物理模型,進而建立數學模型;最后采用技術手段,制備實物模型,實現對生物系統的工程模擬[24,25]。仿生學作為前沿領域,研究成果大多屬探索類,注重理論性和超前性,而石油工程作為應用行業,以現場需求為驅動力,更加注重科研成果的實用性和推廣性。因此,在科研實踐中,石油工程仿生學應以滿足生產中的技術需求為根本出發點,以改善現有的或創造嶄新的技術系統為目的,有層次、分階段地進行單元仿生或多元耦合(協同)仿生[26]研究。同時,石油工程仿生學在模仿生物的特性或功能時,要盡可能避免模仿的復雜性,要在模仿中創造(創新),研究成果與仿生原型并不一定完全相同,以期最快地解決生產實踐難題,然后循序漸進地加深研究成果的仿生特性,由研究成果實用化向仿生最優化分階段推進。根據這一特點,確定了石油工程仿生學研究和應用的2種主要方式:①需求驅動型,在石油工業的科研和生產實踐中提出技術問題或功能需求,有針對性尋找并借鑒生物的同類或相似功能,經過可行性研究后開展仿生學三階段研究工作;②源頭驅動型,加強與世界仿生學研究機構之間的交流與合作,密切關注仿生學或生命科學研究的最新成果,找準其與石油工業技術需求的結合點,開展應用研究。筆者研究團隊的研究成果充分體現了石油工程仿生學研究特點的適用性,驗證了研究方法的合理性與可行性。例如,泡沫金屬研發之初采用泡沫鎳作為基材,雖然在技術上具有明顯優勢,但高昂的價格阻礙了推廣應用,為此,繼續開展研發工作,開發出不銹鋼泡沫技術,使其具有了推廣應用的條件;仿生非光滑表面膨脹錐技術則是充分借鑒了其他研究機構的成果,優化改進之后應用于膨脹錐,不僅解決了油田生產難題,還促進了仿生研究成果的應用轉化;仿生振動波通訊技術則是在原理上借鑒了動物的通訊方式,但在實現過程中通過大幅提高信號發射強度的方式避免了高靈敏度、小信號接收器開發的復雜性,從而在最短時間內實現生產井指令由地面到井下的無線傳輸。
2.3石油工程仿生學的發展方向
隨著石油工程仿生學系統性研究的啟動,研究內容體現出了明顯的方向性,但研究的深度和廣度依然不足。根據石油工業的技術現狀、需求和特點,以及仿生學的整體發展水平,未來石油工程仿生學應注重材料仿生、表面仿生、信息仿生和工程仿生4個方面的系統性研究,以點帶面,形成涵蓋勘探、開發、工程的仿生技術體系。
2.3.1材料仿生材料仿生的目的是仿制天然材料或利用生物學原理設計和制造具有生物功能,甚至是具有真正生物活性的材料。石油工程領域的材料仿生主要分為2類:①在機械、電學、化學、物理等方面具有仿生特性的主體材料,此類材料或在宏觀上體現出明顯的仿生特征,或通過外場刺激可調控其分子的長度、結構、化學組成、表面形貌等,進而調控材料性能,如輕質高強材料、仿生記憶材料、壓電材料、可降解材料等,該類仿生材料主要用來替代石油工業中常用的鋼鐵、橡膠、陶瓷等,作為其核心功能部件,或作為傳感器敏感元件,大幅提升現有材料、工具以及傳感器的性能指標;②具有強化、修復、、保護等作用的微觀仿生材料,提高現有制劑性能、界面結合效果等,此類仿生材料多以添加劑的方式應用。
2.3.2表面仿生自然界許多生物體的表面結構是非光滑的,無論是陸地、海洋或是天空中的生物,其表面的不同形貌往往都是為適應不同的生活環境經過長期進化而來的,而表面仿生是在仿生對象表面實現類似生物的表面結構,從而表現出更好的表面性能。未來,石油領域的表面仿生多是對機械部件表面進行處理,重點應集中在仿生非光滑表面和仿生浸潤性兩個方面。加強對不同生物功能表面結構的研究和模仿,將仿生非光滑功能表面應用到大量處于惡劣環境中的設備、管線、平臺中,提高運動組件的減阻、耐磨、脫附等性能,以及非動組件的防腐、防垢等特性,延長裝備壽命,提高作業效率,降低安全風險;對材料表面進行仿生浸潤性處理,使其具有自清潔、親油、疏油、親水、疏水等不同浸潤性特征組合,從而衍生出新的功能特性。目前正在利用表面仿生技術對前文提到的仿生泡沫金屬進行處理,利用低溫等離子體表面處理技術,在泡沫金屬表面涂覆一層厚度為30~40nm的聚全氟烷基硅氧烷薄膜,使其具有新的表面浸潤性特征,根據需要實現疏水、親水、疏油、親油等不同特性組合,在工礦、石化、冶金、機械、環保等領域具有廣泛的應用前景[27]。
2.3.3信息仿生信息仿生主要是對生物信息獲取、大數據處理以及生物間信息溝通、協同等特性的模擬與實現。石油工程領域的信息仿生主要可分為2類:①借鑒生物在信息感知和傳遞方面的特性,研制新型傳感或信息傳遞裝置,提高信號采集的精度、廣度及適用范圍,此類信息仿生技術可用于油田生產數據的精確采集,以及信息的高效傳遞,從而提高油田生產狀態的實時監測與控制水平;②在信息處理方面借鑒生物的大數據處理機理和方法,提高大數據處理能力和智能化水平,建立決策機制,并將其應用在地震解釋、油藏認識、開發方案制定以及油田綜合管理等方面,促進油田勘探開發高效運行。
2.3.4工程仿生目前,工程仿生是對生物某種功能的模仿,注重仿生功能的實現,不強調機理相似:①對生物功能的模仿和實現,此類仿生多是受某種生物功能啟發,注重結構相似或生物功能的工程實現,體現生物功能的智能性,并能夠滿足生產實踐需求。目前,石油工程領域的控制方式正在由傳統的機械方式向自動化和智能化方向轉變,在這一轉變過程中引入工程仿生,不僅能夠優化功能結構和控制方式,還能夠促進功能拓展,提高作業效率和便捷化程度。②材料仿生、表面仿生、信息仿生等方面的工程實踐方法。現有的諸多仿生學研究成果還局限在實驗室環境,在其向工業應用轉化的過程中,一方面要解決成果本身的適用性問題,另一方面需要具備切實可行的工程實踐手段。
2.4發展展望石油工程與仿生學的結合依然處于初級階段,大多數研究成果為“形似”仿生。隨著生命科學研究水平的提高以及技術手段的完備,生命科學從生物結構、功能、特性等研究,逐漸深入到生命活動規律、發育規律、生命本質、生物之間和生物與環境之間的相互關系等研究。生命科學的發展加深了對生命本質的認識,不僅能夠拓寬石油工程仿生研究的廣度,更加深了研究深度;反之,石油工程仿生學的發展也使得人們在具體的科研實踐中深化了對生物本身及其活動的理解,進一步促進生命科學研究,并將研究成果有形化[28]。此外,電子、材料、控制等學科的技術進步也將促使石油工程仿生研究成果越來越“神似”。石油工程仿生學未來發展大概可以分為3個階段,即知識積累、成果轉化和工業化應用(圖7)。2020年前,為知識積累階段,任何一個學科領域的發展,都需要長期的知識積累,其中既包括仿生學基礎理論知識的積累與儲備,也包括石油工程仿生學研究人才和研究方法的積累,這一階段要不斷加深對仿生學本質的認識與理解,探索并逐漸形成石油工業與仿生學的結合模式;2020年到2025年為成果轉化階段,對實驗室研究成果進行簡化和魯棒研究,使之在性能或功能上能夠滿足現場應用的要求,形成基本完備的工程實現技術和手段;2025年后,部分研究成果在生產、成本、效率、能耗、作業工藝等方面能夠滿足大規模工業化應用的要求。2008年提出的仿生井概念是未來石油工程仿生發展的集中體現[17],代表了未來石油工程仿生研究成果的高度融合。未來的油井會像植物一樣“生長”,像植物尋找土壤中濕潤的地方一樣尋找油氣,一旦鉆好垂直井(種植井)后,井將會“按自己的方式生長”。一個智能的分支會延伸到一塊含油區域,一旦該區域水淹后,就將這個分支“砍掉”,并在另一個含油區域“長出”另一個分支,如此反復。
3結語
大家好!
我叫*,是聯合基因科技集團所屬的*博星基因芯片有限公司首席芯片專家,是1999年從美國留學回國的“海歸”學者。回國后,自從有了從事研究生命科學的舞臺后,我的人生突然開始變得燦爛;我的生命也仿佛融入了新的內涵。我高興的是,我用最短的時間,在生命科學領域取得了突破性的研究成果,不僅獲得國際同行的認可,同時,這些科研成果用“中國速度”,跨入世界科學前沿的行列。
八年來,我主持和參加了具有國際一流水平的國內第一個基因芯片技術平臺的創建,開發了寡核苷酸芯片等一系列基因芯片產品,生產出國內第一塊基因芯片,4項技術成果通過*市科委成果鑒定委員會鑒定,4項成果被認定為*市高新技術成果轉化項目,5項成果填補國內空白,在我國基因技術研究與應用方面起到了引領作用,為生命科學研究領域提供了有力的工具。雖然我只是做了一個科技工作者應該做的事情,可是黨和政府卻給了我許多榮譽:從*市十大工人發明家、到全國職工創新能手、國務院政府特殊津貼專家、*市勞動模范的崇高榮譽。為此,我衷心地感謝黨和政府對我的關懷,感謝*人民對我的信任。
我出生在四川的一個教師家庭,曾是一個山里的女孩,1982年來到復旦大學遺傳學專業學習,在黨的教育培養下完成了本科、碩士和博士學業,當上了一名大學教師。為了提高自己的學術水平,更好地掌握現代生物學的一些尖端技術,我于1997年6月辭去復旦大學的教師工作,去美國紐約州立大學布法羅分校做博士后深造。在美留學期間,我專心致志學習,得到了指導老師的幫助和贊賞。當時國內正發大水,我參加了當地留學生團體組織的捐款賑災活動,心靈受到了強烈震撼,我覺得身在異國他鄉,就像浮萍一樣,找不到根的感覺,只有回到祖國,回到親人身邊,心里才能有一種踏實感。我的內心總是在想,我真正的事業應該在祖國,在*這塊熱土。
1998年10月的一天,我接到了我先生的越洋電話,他告訴我復旦大學剛剛開始搞人類基因組研究,復旦的老師也希望我能回來,從事這項對我來說是全新的事業。這一夜,我失眠了。斗爭了一夜,最后我決定回到祖國,接受這個生命科學的挑戰!1999年1月,我毅然放棄了在美國獲得工作簽證、2萬多美金年薪和可以申請到綠卡等優厚待遇的機會,回到了祖國母親的懷抱,回到了*,為我國生命科學而探秘和攻堅!回國以后,出于對人類健康事業的追求,我在回到復旦大學的同時加入了聯合基因科技集團。聯合基因是一家民營高科技企業,成立于1997年,它以人類新基因為核心,通過研究具有自主知識產權的基因功能,并實現產業化,造福人類。
基因芯片技術是隨著基因組計劃而產生的新技術,已成為功能基因組研究中必不可少的手段。我一上任便受命負責基因芯片技術平臺的組建和技術攻關,強烈的事業心和使命感,驅使我帶領一群年輕技術人員風風火火地干開了。基因芯片技術平臺的組建和研發是一項全新的工作,僅憑過去學到的知識是遠遠不夠的,況且當時在國內又沒有這方面的專業指導人員,一切都得從零開始,其間遇到的困難和坎坷是一般人難以想象的。我一面埋頭于圖書館和資料室,廢寢忘食地查閱文獻資料,一面想方設法與國外同行建立聯系,虛心向他們請教,經過一段時間的努力,芯片研發工作開始有了新的進展。然而,要想真正獲得屬于自己的東西光有文獻和靠別人的介紹是遠遠不夠的,必須得自己親自去摸索和實踐,走自主創新的道路。在那些日子里,早上我騎車帶著女兒去上學,可我一路上還在想著“芯片”研究,最后竟然多次把女兒帶到了我公司門口。
懷著對科學的一腔追求,我日以繼夜,每天工作十多個小時,有時靈感上來了,半夜也會立即起身連夜研究。就這樣,我邊實驗,邊研究,邊攻克難題,在吸收消化國外技術經驗的基礎上進行創新。一次次實驗的失敗,沒能阻止我們研究的步伐;一次次難題的破解,增強了我掌握尖端芯片技術的信心。功夫不負有心人。經過半年的苦戰,我們的研究工作終于取得了重大突破,一個國內首創、國際一流的基因芯片技術平臺在我們手中建成了。一時間國內各大媒體都競相報道了這一振奮人心的消息,中國人攻克基因芯片技術平臺僅僅用了半年時間,在國外一般至少要一年以上時間才能完成。“*速度”,讓國際同行也為之震動!美國cDNA微陣列基因芯片創始人之一MarkSchena博士曾先后兩次到聯合基因參觀交流,對我們所取得的成果表示驚訝和贊賞,回國后,他立即向國際基因組織發出呼吁,要求即將召開的國際大會增加一個來自中國*女學者名額。*年11月我被邀請參加了在美國費城召開的“chiptohits*”國際大會。
如果說,基因芯片技術平臺的建立為基因芯片的研究和產品開發提供了強有力的支持。那么,通過不斷完善技術,我又開發了表達譜系列芯片等十多種基因芯片產品,這些科研成果,在人類重大疾病的發病機理、醫學診斷、個性化治療、疾病易感基因檢測、藥物開發等方面發揮了重要作用。我研究開發的基因芯片技術及衍生的產品不僅推動了基因技術產業發展,同時還為功能基因組學等生命科學研究領域提供了有力的研究工具,打破了高端科研試劑長期依賴進口的局面。為國家節省了大量的外匯。因為我們研究的成果有著科學的前瞻性,因此我們的兩個項目分別獲得*市優秀新產品一等獎、科技進步一等獎。博星基因芯片公司也由此成了國內生物技術領域里一顆耀眼的新星。
*年以來我又投身于全民健康系統工程,把基因技術直接用于普通百姓的疾病易感基因檢測,促進了我國生物技術產業化發展。現在無論是生病的或是沒病的,通過我們的基因“芯片”,即可檢測出各人的身體健康狀況,讓每一個人都可以探知自己生命的全部奧秘。
作為一位知識女性,我有一個幸福和睦的家庭,家人對我的研究工作非常理解和支持。為了鐘愛的事業,為了跟上生物技術發展的步伐,我放棄了個人的愛好,犧牲了大部分業余時間,一心一意地撲在科研工作上,絲毫不敢怠慢。近三年來,我完成了國家“十五”863計劃等國家和省部級項目8項。申請國家基因發明專利3項,獲得授權專利3項,獲市科技進步二等獎1項(第六完成人)。由我負責開發的*市火炬計劃成果轉化項目——“表達譜基因芯片”的用戶單位達到近千家,累計實現銷售收入達到3000多萬元。在*年的一次全球招標中,我們以過硬的技術贏得了挪威三文魚基因組的合作項目,提高了公司的國際競爭力。幾年來,我培養了一批博士生、碩士生,并走上了工作崗位,有不少成了公司的技術或管理骨干。
關鍵詞:科學研究;卓越;框架;英國
一、英國研究卓越框架及其目標
研究卓越框架(Research Excellence Framework,REF)是英國高等教育撥款委員會(The Higher Education Funding Council for England,HEFCE)正在開展的用于評價其高等院校的科學研究項目質量的新行動計劃,并將取代之前開展的研究評估活動(Research Assessment Exercise,RAE)。
REF的目標在于使英國高等院校的研究成果以動態的、具有國際競爭力的水準持續發展,并為經濟的持續繁榮、國民福利、知識的增加與傳播作出貢獻。具體的目標有:提升高等教育研究數據庫和各種研究項目的質量;支持和鼓勵創新,包括新方法、新領域和交叉學科的工作;進行獎勵和鼓勵,如為有效地分享、傳播和應用各項研究項目的成果,高等教育機構、商業組織和第三方組織之間交流有關觀點和研究成員,對將卓越研究的價值傳遞給經濟和社會的高等教育機構進行獎勵;便于更好地管理研究數據庫,并促使其可持續發展等。[1]
二、主要工作及其關注重點
(一)評估內容
研究卓越框架的工作內容包括4個方面:一是對英國所有高等教育機構提供權威、綜合的卓越研究評級;二是向英國撥款機構提供有關研究資助分配方面的建議;三是向公眾和學校提供有用的信息以及關于卓越研究的標準;四是解釋高等教育領域內有關研究的公共支出等行為。REF將通過一個專家小組來執行評估活動,專家小組將評估各高等教育機構提交的科學研究項目活動和成果,并作出判斷。[2]
不同的學科組成了不同的評估單元(Unit of Assessment,UOAs),而這些評估單元將會由不同的專家小組進行評估。為了簡化評估活動并取得更大的一致性,REF作出如下建議:減少UOAs的數量以及它們之間的界限,建立30個UOAs和專家小組,并且要求他們提供評估反饋意見;將主要學科小組的數量減少至4個(廣義來說,包括醫學和生命科學、物理科學、社會科學以及藝術和人文等學科);使所有小組盡量采用統一的評估標準和評估過程,它們歸屬于不同的單元僅僅是因為學科的不同;調整專家小組的構成及其工作方法,以確保他們有能力評價有關的材料,特別是在評估研究成果所產生的影響時,加強對研究成果的使用者的評估。
(二)關注重點
REF特別關注評估研究3個方面的要素,這些要素反映了卓越研究評估研究共有的、重要的特征。它們分別是:研究成果,以確認研究是否屬于卓越的研究,其依據是研究的出版物及其質量;研究影響,REF將對一些領域給予重要的、額外的關注,研究者在這些領域內已經開展了卓越的研究,并給經濟、社會、公共政策、文化或者大眾生活創造了實際收益,促進其質量的改善;研究環境,評估研究者所在的環境如何支持卓越研究的持續開展,以及對研究成果進行有效地傳播和應用。
評估小組將會基于一定標準對上述3要素進行逐一評估,評分將會采取四星級的形式,分別是四星(世界領先)、三星(國際上是優秀的)、兩星(國際認可)、一星(國內認可),以及未進入等級(低于國內認可的標準)。
三、評估重點
(一)研究成果
評估重點關注研究成果的質量,因為它們是研究的卓越性以及研究影響的直接體現。為了評估研究輸出的質量,高等教育機構應該明確哪些研究人員以及他們的哪些成果可以作為評估的對象。只要研究者在評估期間開展了高質量的研究,REF鼓勵高等教育機構提名任何一名合格教師,同時也鼓勵高等教育機構提交各種形式的高質量的研究成果。評估的標準是原創性、嚴謹性和重要性(重要性的界定標準包括在學術界產生影響,或者是在學術界之外獲得了直接或間接的應用)。評估的形式是專家評議,基于卓越的、國際性的標準來評估研究成果;為減少評估小組的工作量,建議每一位教師提交的研究成果數量不超過3篇(RAE要求不超過4篇);一些評估小組也將會使用引用率等有關信息對相關的研究成果作出評估。
在研究成果的評估中如何使用有關引用率的信息?其一,能夠獲得大量的資料引用率信息的評估小組會使用這些信息,如醫藥、科學和工程等學科小組會這樣做,但是藝術、人文以及許多其他學科小組不會這樣做;其二,REF將向有關的評估小組提供資料的引用信息,這些信息包括研究成果被引用的次數,以及關于較高引用率的標準;其三,這些評估小組將會使用引用信息來明確和補充他們關于研究成果的評估結論;其四,將出臺一些指導文件,涉及僅僅使用引用率的局限性以及如何避免這些局限。因此,評估小組將不僅僅依據引用信息對研究成果的質量做出判斷,同時還會參考專家的主觀判斷。所有提交的研究成果不論是否提供有關引用的信息,都會得到公正的對待。
擬南芥,又名鼠耳芥、阿拉伯芥,是植物科學研究中的模式生物之一,發揮著類似小白鼠和果蠅在動物遺傳學研究中所起的作用。因其生活力強、生命周期短、全基因組已被成功測序等優點,是進行植物遺傳學研究的優勢材料。利用擬南芥作為模式植物進行植物功能基因組學的研究,是目前國際上的研究熱點之一。我國擁有一大批從國外學成歸來的優秀學者,在擬南芥研究中起著重要作用。2011年4月,浙江大學農業與生物技術學院甘銀波教授關于擬南芥研究的最新成果發表在美國生命科學領域著名刊物《The Plant Cell》中,該成果揭示了一個調控子葉增大的關鍵功能基因SPT與DELLA蛋白交叉調控,可抑制植物的過度生長。同時SPT和DALLA間作用依賴于自然環境中的光信號質量。這項研究成果對于我們了解植物幼苗生長與環境特別是與光照的關系具有重要的理論意義和實際應用價值。
甘銀波自1999年開始以模式植物擬南芥作為研究對象,至今已有13年時間。從1989年到2009年將近20年時間中,他不斷奔波在泰國、荷蘭、新加坡、英國等國家之間,先后于泰國亞洲蔬菜研究發展中心、泰國清邁大學、荷蘭Groningen大學、新加坡國立大學、英國Lancaster大學、英國York大學求學及從事相關研究工作。期間獲得荷蘭Groningen大學博士學位,后于新加坡國立大學附屬農業分子生物學院從事博士后研究。他本來有很多機會可以留在國外發展,無論是待遇還是研究條件,都非常優越,但他最終還是選擇回國工作。當被問到如此選擇的原因,他給出了這樣回答:“雖然我在國外發表了一些高水平的研究論文,工作穩定,工作也很出色,但總沒有主人翁的感覺和成就感。國家公派我到國外學習、培養我這么多年,學成后也該回國,盡自己最大的努力做一些力所能及的工作,以回報祖國,推動我國農業科研事業的發展。我想這也是廣大海外學子共同的心聲。”
在擬南芥植物激素調控表皮細胞研究領域,他帶領課題組取得了諸多重要成果,在世界上首次發現并克隆了通過赤霉素調節和控制植物地上部分,特別是莖上分支表皮毛的GIS基因和由細胞分裂素和赤霉素共同調節控制植物花上表皮毛的GIS2基因,以及控制植物莖上葉片表皮毛的ZFP8基因;克隆通過整合細胞分裂素和赤霉素信號控制植物莖上葉片表皮毛及通過細胞分裂素和乙烯調控擬南芥根毛細胞形成的關鍵基因ZFP5。這些研究成果首次揭示了植物激素通過GIS家族基因(GIS 、GIS2 、ZFP5 、ZFP8)控制表皮毛細胞及根毛形成的分子作用機制,率先在世界上建立了赤霉素和細胞分裂素通過GIS調控植物表皮毛形成的分子模型,奠定了在植物激素控制表皮毛和根毛細胞形成和發育研究領域的世界領先地位。這些研究成果,以通信作者或第一作者身份,發表在植物學和生物學頂級刊物《The Plant Cell》、《Development》、《Plant Journal》和《Plant Physiology》上。由于植物的根毛是植物吸收養分的主要器官,植物表皮毛合成的代謝物質可廣泛應用于醫藥、食品、煙草、牙膏及化妝品中,因此,這些研究成果具有重要的學術意義和潛在經濟應用價值。
在擬南芥研究領域取得重要成績,使甘銀波教授獲得了諸多獎勵和榮譽,2003年入選美國最權威的馬奎斯科學與工程名人錄;2006年,作為英國York大學生物系農產品研發中心的主要科研人員之一,獲得英國國家科學技術最高獎項—英國女王年度科學教育獎,2009年3月,應邀擔任國際刊物《Annals of Applied Biology》的編委。負責審理作物改良 (Crop Improvement) 領域的論文稿。面對著這些榮譽,他卻并不倨傲,“榮譽和獎勵是對以往工作的肯定,更重要的意義是對今后工作的一種鞭策”。擬南芥研究前景廣闊,需要像他這樣的研究者共同努力,揭示更多的生命奧秘。
關鍵詞:細胞生物學;教學改革;創新思維
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0210-02
細胞生物學是一門發展迅猛的生命科學基礎學科,是現代生命科學的前沿分支學科之一,是高校生命科學學院本科生必修的專業基礎課程。為了培養具有創新意識和創新思維的復合型生命科學及其應用領域的新型人才,必須深化細胞生物學教學改革,進行教育創新,其中包括教育理念、方法、手段、教材等的創新[1]。雖然目前的教學手段已從傳統的手寫口述改進到多媒體教學,具有圖、文、聲并茂的特點,大大提高了課題信息的傳播速度和信息的容量,能夠有效的激發學生的學習興趣,但是,傳統的以教師為主體的講授模式依然存在。要實現培養創新型人才的教育目標,筆者結合自身的經驗,提出以下幾點建議。
一、精選教學內容,并結合學科的研究前沿
細胞生物學是一門發展迅猛的生命科學基礎學科,每年有大量的新成果涌現,屬于該學科的知識內容不斷擴充和更新。我們以“細胞生物學”為主題,搜索數據庫發現,每年有1~2萬篇相關文章發表,而以“細胞”為主題的則每年有超過5萬篇文章發表。因此,細胞生物學教學面臨的新挑戰就是知識的更新。除了要全面系統地掌握細胞生物學的教學內容,更要緊跟細胞生物學發展的最新動態,及時補充最新科研成果,力求授課內容新穎。由于教材編寫的滯后性及當前科學研究進展的速度極快,即使最新的教材也不能及時吸取最新的研究成果。因此,要搜尋教材之外的相關資源,通過介紹最新的研究方向、技術和研究方法,著重培養學生的研究興趣,將教材內容、科研進展、生活實例有機融合進課堂教學過程中,結合當前研究的最近進展,在有限的學時內,重點突出、條理分明的展現教學內容。編寫教材時出于對知識結構的可控性及教學過程中的統一性,只將本領域內大家達成共識的確定性知識寫進教材[2],然而本著尊重科學的理念,教師可在課堂教學過程中選擇性的將一些不曾出現在教材的知識介紹給學生,以拓寬學生的視野,活躍他們的思維,以期在他們的研究生涯中爆發出新的創意。
二、采用先進手段,進行立體化教學
細胞生物學是一門綜合性強、內容繁多、較為抽象的學科,因此必須對教學方法進行創新,將傳統的授課模式與多媒體技術相結合,利用多媒體技術全面、立體的展示教學內容,將教材上的靜態描述變成動態圖畫展示出來,將平面的細胞圖片由立體的模型展示出來,將微觀的細胞以宏觀的狀態展現,使教學內容生動、形象、直觀,既方便教師講解又利于學生理解。但是,多媒體教學存在信息量過大、講解速度過快的缺陷,因此課堂教學應重點突出。將傳統課堂教學與新興的“微課”[3]、“慕課”[4]結合起來,有深有淺、有繁有簡,促進學生對教學內容的全面系統的理解。傳統的“滿堂灌”教學,常常由于忽視了學生的學習心理特點,變得沉悶、效率低,損傷了學生的學習積極性。課程組借鑒新的教學模式,使課堂教學效果得到顯著提升。例如將“PBL”教學法和“BOPPPS”教學模式融入細胞生物學課堂教學中。PBL(Problem based learning,PBL)是基于問題的教學,源于杜威的問題教學法理論,1969年由美國的神經病學教授Barrowws在加拿大的麥克馬斯特大學首創,目前已成為國際上較流行的一種教學方法,并已從當初的醫學教育領域走向其他學科教育領域。PBL的實施包括這樣幾個基本步驟:根據學生需要掌握的基本概念和原理設計出要解決的實際問題,提供足夠資料指導學生自學分組進行討論、歸納和匯報,最后教師作總結、強化和矯正。在細胞生物學教學中,課程組精選出了一些重要科學研究案例,例如葉綠體、線粒體繁殖分裂機制、蛋白質分選信號學說、MPF發現及SRY性別決定調控機制等教學內容,通過引導學生進行問題設計、討論與歸納、總結與矯正等環節開展學習。學生反饋說這種學習方式對于他們來說幫助非常大,將枯燥抽象的知識記憶轉變為了理解學習的過程,對其科學思維訓練非常有用。“BOPPPS”教學模式:根據心理學研究中發現的學生學習注意力規律特點,建立明確的教學目標、有效組織教學內容、吸引學生注意力的一種高效率教學模式。BOPPPS是導言(Bridge-in)、目標(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)六階段課程設計的簡稱,是一種有效的教學結構,有效率、有效果的教學模式。
課程組教師吸收引進這種教學模式,運用在課堂教學,同時根據這種模式制作了《MPF發現》、《細胞衰老機制》等微課教學視頻,獲得了學生的廣泛好評。另外,教師應結合自己的研究成果,讓學生身臨其境,直觀的感受到所學領域的研究方式。
三、以學生為主體,激發其主動性和創新性
課堂教學過程中,教師主要講解、學生被動灌輸容易造成教師口干舌燥、學生昏昏欲睡的現象。而多媒體課件的信息量很大,有時候教師照著讀,學生運筆如飛記筆記,也不利于學生及時理解教學內容,損傷了學生的積極性[5]。因此,教師課件應盡量多用圖畫來展示內容,一方面圖畫比較生動形象便于理解,另一方面圖畫也能引導教師以自己的理解來講解,而不全照搬課件的文字內容。而要真正的實現以學生為中心,必須改變傳統的課堂教學方式,采用比較新穎的“微課”、“慕課”等教學方式。針對細胞生物學課程中的重點內容和難懂內容,應讓學生準備PPT,盡量用圖畫來展示自己的想法,從概念、原理、應用幾個方面用5分鐘的時間來解釋清楚一個內容,鼓勵學生發現問題、提出問題,大膽猜測、大膽提問。教師從學生對內容的理解和解釋的準確性、表述的簡明性、應用進展的新穎度幾個方面予以評價。這方面的改進不但可以活躍課堂氛圍,激活學生的創造性思維,還可以鍛煉學生的自我表現能力和自信,對于培養新時代的創新型人才有很大的促進作用。長久以來,課堂教學都是以教師為中心、以課程為中心來進行的,學生接受的知識領域、容量、深度都受到教師對知識的理解深度和表達方式的限制[6]。在新形勢下,以學生為主體的教學方式,在教師講授課本知識的基礎上,讓學生對一個相關主題進行拓展,追蹤研究前沿,盡量改善以前僅以課本為素材的教學對知識傳授的有條件的限制。未知的事物對人的吸引力是無窮的,了解本學科的未知和不確定更能激發學生的好奇心和探索的熱情。
四、改進傳統的評價和模式,注重學生綜合能力的培養
傳統的課堂教學課后作業模式,所有人做同一個題目,難免會出現抄作業的現象,并且學生沒有選擇自己感興趣的題目的機會。因此,課后作業應該和以上的學生課堂小講座結合起來,讓學生選擇自己感興趣的題目進行準備,并將科學研究的前沿與時下的熱點問題聯系起來,真正做到學有所用、學以致用[7]。細胞生物學有很多復雜、晦澀難懂的內容,細胞作為生命的最基本組成部分,非常重要卻看不見摸不著,如何將細胞里面的微觀世界跟我們的宏觀世界聯系起來,以及和日常生活的實例聯系起來,就成了幫助和促進學生學好細胞生物學的重要工作。而學生根據自己的興趣,自由選擇題目,以簡明扼要的語言、豐富多彩的圖畫在短短5分鐘的時間內講清楚一個問題、一個現象、一個原理,本身也是對學生的理解能力、歸納總結能力以及自我表現能力的大大提升。這不僅對本課程的學有幫助,更對我們培養創新型人才非常重要。在對學生的課程成績進行評定時,設定課堂表現、創新精神、科學精神、表達能力等方面與課程卷面成績并重,適當引入一些與當下研究熱點、生活實際相關的能夠考察學生綜合能力的題目。
高校肩負著培養大批創新型人才的使命[8],我們應該根據學科特點進行教學方法、教學內容、考核手段的創新,立足基礎與能力培養并重,才能獲得更好的教學效果。盡管目前細胞生物學教學存在一些問題,比如教學時數少、教師基礎差別大等問題,但我們應一如既往的以培養學生創造性思維和探索精神為主導思想,在教學過程中不斷探索、不斷創新,為學生的培養和教育的創新做出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]李紹軍,高梅,陳坤明,胡景江.農林綜合性院校細胞生物學教學改革及課程體系優化[J].高等農業教育,2014,(7):54-57.
[2]周守軍,鄭忠梅.現代大學教學改革:面向不確定性知識[J].中國高教研究,2010,(1):81-83.
[3]余勝泉,陳敏.基于學習元平臺的微課設計[J].開放教育研究,2014,(1):100-110.
[4]劉繼斌,趙曉宇,黃紀軍,劉培國.Mooc對我國大學課程教學改革的啟示[J].高等教育研究學報,2013,36(4):7-9.
[5]趙偉,馬德俊.高校傳統教學模式的分析與思考[J].中國科教創新導刊,2009,(31):120.
[6]盧曉東.如何破解“錢學森之問”?――兼論創新人才培養與大學教學改革[J].中國高校科技,2011,(7):9-12.
[摘要]21世紀是基因科學高度發展的世紀,針灸學可望在“后基因組時代”中發揮重要的作用。筆者認為針灸學在關鍵基因調控方面優勢明顯,針灸的作用機理研究可望通過借鑒基因科學的先進的理論與技術而有所突破,并借鑒針灸治療潰瘍性結腸炎的研究思路,提出了21世紀針灸學的研究思路與發展方向。
[主題詞]針灸學;研究設計;基因組,人GeneScienceandAcupMoxibustionScienceofthe21thCenturyWuHuangan,ZhangBimeng,LiuHuirong(
ShanghaiMunicipalInstituteofAcupmoxibustionandMeridians,Shanghai200030)[Abstract]The21
thcenturywillbeacenturyofhighdegreeofdevelopmentingenescience.Acupmoxibustionsciencemay
playanimportantroleinthe“latergenometimes”.Theauthorsholdthatacupmoxibustionsciencehaso
bviousadvantagesinregulationofcriticalfunctionalgenes;studiesonmechanismsofacupunc
tureandmoxibustionmayhavesomebreakthroughbymeansofadvancedtheoriesandtechniqueso
fgenescience.Theyalsoputforwardresearchthinkinganddevelopmentdirectionofacup
moxibustionscienceinthe21thcenturybasedonthinkingofstudyontreatmentofulcer
ativecolitiswithacupunctureandmoxibustion.
[Keywords]AcupunctureMoxibustionScience;ResearchDesign;Genome,Human第一作者簡介:吳煥淦,男,上海中醫藥大學教授、博士生導師,上海市針灸經絡研究所副所長。
作為生命科學的重要組成部分,針灸學在現代化研究進程中,充分吸收、借鑒了生命科學領域的新思維、新理論、新技術,在針刺鎮痛機理研究,經絡、腧穴本質探討方面取得了一系列進展,針灸與神經、內分泌、免疫系統相關性研究成果也已為醫學界所認同。我們也意識到,有關針灸作用機理研究和其他與針灸學發展密切相關的問題,不是針灸學本身所能解決的,只有將其融入生命科學這一大環境中,針灸學才能獲得進一步的發展。可以預測,在到來的21世紀里,生命科學必將獲得空前的發展,“基因科學”將滲透到醫學的各個領域,在新的“基因時代”里,針灸學將受到哪些影響,它的發展前景如何?我們應該如何把握這一發展時機等一系列相關問題,應引起每一位針灸工作者的足夠重視。結合我們課題組在長期從事針灸免疫(包括分子免疫學)相關研究過程中所積累的一些經驗,從以下幾個方面提出一些初淺的看法。
1基因組學快速發展
自20世紀以來,生命科學獲得了極大發展,特別是1953年DNA雙螺旋結構的發現以及1985年Crick的遺傳信息傳遞的中心法則的提出,更是極大地促進了基因組學的發展,從而引發了一場世界范圍內的基因技術革命,它對整個社會的影響是巨大的,在工業、農業、環保、醫藥等方面顯示出廣闊的發展前景。基因組學的研究可分為兩個階段:一是以人類基因組DNA的全序列測定為標志的“結構基因組學”階段。自美國從1990年啟動人類基因組計劃(HGP)以來,已經發展成為一個國際大協作項目,它的意義可與曼哈頓原子彈計劃及阿波羅登月計劃相媲美,但現階段HGP的完成僅為今后全面認識人類基因組的功能提供了一個結構基礎[1]。隨之而來的是競爭更為激烈的“后基因組時代”,為了確保我國在未來的生命科學中占有重要地位,我國確立了從“功能基因組學”和“疾病基因組學”入手的研究策略,同時,也認識到人類基因組學的研究方法、研究內容與中醫學的整體觀、辨證觀有許多相似之處,中醫藥(包括針灸)在這方面有巨大潛力。
2針灸學的優勢
針灸是在中醫的臟腑經脈等相關理論的指導下,通過針刺或艾灸來達到調整臟腑的陰陽氣血、虛實正邪等,最終起到治療作用。它擅長從整體上對人體進行調整,并可根據機體不同的功能狀況,通過選用不同的穴位或采用不同的針刺手法來達到調整機體功能狀態之目的。針灸學作為中醫學的重要組成部分,其基本治療思想是將疾病的病理過程作為一個整體,它通過影響多靶點和疾病過程的多個環節,從而激發機體自身內在的調整能力來達到治療目的[2]。其整合作用不僅表現在影響疾病的病理過程,對體質改善也有作用,在解決疾病易感性方面優勢明顯。當前,人類的疾病由以感染和營養失調為主的單因素疾病轉向以機體自身代謝和調控失常為主的多因素疾病,以對抗為主要特征的西醫未能達到從根本上改變復雜的病理過程,難以遏止疾病的發展[3]。雖然基因科學帶給醫學的影響是巨大的,甚至被稱為“基因科學導致醫學革命”,許多科學家也提出可以用改變基因結構來治療單基因疾病,但這只是理論上的設想,迄今為止,基因治療尚不成熟,它的負面效應還不清楚[4]。況且,絕大多數發病率高、危害性大的疾病是多基因疾病,是有多個調控基因失常所致,因此,治療策略應該是以修飾或調控基因表達與基因產物功能來達到治療目的。在研究基因組過程中,認識到多種致病因素作用于人體,能否發病以及預后情況怎樣,是疾病相關基因與內外環境相互作用的結果,外因是通過內因起作用的,并在此基礎上提出了診治的個體化等新的治療觀念,這與中醫學(針灸學)的辨證論治觀相一致。針灸學在整個發展過程,都貫穿著辨證論治思想,其以多環節、多靶點的整合調節為特點,在治療與病種方面的優勢依然明顯。基因組學與中醫針灸學在思維方法學上的趨近性,為兩者在研究思路與研究方法的相互滲透提供了可能。
3基因芯片在針灸治療潰瘍性結腸炎作用機制研究中的應用
有關針灸作用機理的研究,古代及近代醫家都作過探索,但基本上停留在以傳統的中醫理論進行闡述。近半個世紀以來,國內外學者在針灸作用機理研究,如針刺鎮痛機理的研究,針刺對神經、免疫、內分泌系統調節的研究等方面,均作了大量細致而有意義的工作,并證實了針刺的確切療效,但尚缺少被人們普遍接受的合理解釋。針灸治療潰瘍性結腸炎臨床與機理的系列研究所提供的研究思路,對我們頗有借鑒意義。潰瘍性結腸炎(UlcerativeColitis,UC)屬難治性疾病,病因涉及免疫系統、環境,以及尚未確定的慢性腸道炎癥易感基因之間的相互作用。這些相互作用引起一系列級聯改變,導致慢性腸道炎癥、組織病變和疾病。我們的研究發現:隔藥灸治療UC不僅具有滿意的近期療效,也有一定的遠期療效,且副作用小[5]。有關隔藥灸治療UC的臨床及作用機理的研究成果已得到學術界的廣泛認同:(1)艾灸治療潰瘍性結腸炎的形態學研究(SCI收錄)[5];(2)從細胞因子與基因調控探討針灸治療潰瘍性結腸炎的機理(SCI收錄)[6];(3)針灸治療大鼠潰瘍性結腸炎分子免疫學機理研究[7],發現隔藥灸與電針能夠上調潰瘍性結腸炎大鼠結腸粘膜中IL1ramRNA表達,降低IL1βmRNA、IL6mRNA表達及iNOSmRNA的表達,從而有效地控制潰瘍性結腸炎已啟動的炎癥和免疫級聯反應[6、7]。上述研究成果為進一步從基因表達調控水平上研究UC提供了理論及實驗基礎,也為研究隔藥灸調節相關基因表達及表達產物功能提供了重要依據。但這種只針對單基因的研究思路對揭示UC的發病本質存在一定的局限性,畢竟眾多細胞因子之間及其與靶細胞之間是相互影響、相互作用的。
國外有研究選擇性刪除小鼠一個感興趣的基因(或稱為“敲除”)而產生慢性腸道炎癥。特發性腸道炎癥可以是免疫系統特異基因異常的結果,在這些有基因改變的動物,正常腸道菌群能誘發慢性腸道炎癥。但對各種潰瘍性結腸炎“敲除”突變體模型的思考,強烈支持環境(在這里指腸道菌群)可能與特異基因(特別是那些上調或下調免疫系統者)相互作用而引起潰瘍性結腸炎的設想[8]。但無論在生理或病理條件下,在基因表達調控、機體免疫及細胞分化等重要生命活動中,并非每個基因都是單獨的發揮作用,眾多基因是作為一個統一的整體進行調節的。目前,國內尚缺乏全面、深入的相關研究,未能闡明潰瘍性結腸炎的確切發病機理,這給有效的治療該病帶來了困難。因此,篩選在影響UC的多個環節上起作用的分子和起關鍵性調控作用的基因,從基因的整體調控水平來揭示潰瘍性結腸炎的發病機制及針灸治療的可能作用機制應是醫學界所關注的問題。
借鑒生命科學領域先進的理論與方法,應用近幾年發展起來的前沿生物技術―――基因芯片技術篩選出UC差異表達基因及隔藥灸“天樞穴”治療UC的反應性基因,并克隆部分未知基因全長cDNA,進行功能分析,初步建立“UC相關基因表達譜”,闡釋UC的發生機制與隔藥灸治療UC的基因調控和功能修飾的機制,探討能與隔藥灸起反應的基因。這些基因可能是目前已知的與UC相關的基因,也可能是未知功能的基因,國內尚未對潰瘍性結腸炎基因表達譜有一個全面的認識。因此,從整體水平出發來研究針灸的基因表達譜為最終揭示針灸的作用本質提供了可能,同時也為針灸的現代化研究提供了一種很好的思路。
自人類基因組計劃實施以來,不僅給現代醫藥學帶來新機遇,也為針灸學的發展帶來了極好的契機。國內一些學者已注意到在“功能基因組”與“疾病基因組”的調控方面,針灸具有巨大的潛力,并且意識到如果在這方面的研究有所突破的話,將使我國在即將來臨的“后基因組時代”處于國際領先地位[2,3]。在考慮將“功能基因組學”與針灸學結合起來進行研究時,不僅要嚴格遵循“功能基因組學”本身的研究規律,同時也要認識到針灸療法本身的特點,選擇針灸療效顯著的潰瘍性結腸炎進行研究,因此,開展“UC隔藥灸”基因表達譜的相關研究具有較高的理論與應用價值。
實踐證明,針灸學只有采取中西醫結合方式,運用先進的現代科學技術與手段,把中醫基礎理論的闡釋、確切的臨床療效及其作用機理提供給人們,充分發揮其在調控基因功能方面的優勢,才能在21世紀的生命科學研究中占有一席之地。有理由認為,只有充分地將針灸學的特色融入到生命科學的領域中,將宏觀現象的研究與微觀機理的研究緊密結合起來,針灸學才能在當今迅速發展的生命科學里得到豐富和發展。相信,針灸學必將在21世紀里大放光彩。
4參考文獻
1吳.發展基因組學和生物信息學刻不容緩.中國醫學科學院學報,2000;22(1):1
2洪凈.中醫藥防治疾病的優勢與學術發展切入點的探討.中醫雜志,2000;41(12):751
3李揚.流行病學模式的轉變.國外醫學社會醫學分冊,1998;15(3):97
4沈自尹.基因科學和21世紀中醫藥學的走向.上海中醫藥雜志,2000;4(10):7
5WuHuangan,ZhouLibin,etal.MorphologicalStudyonColonic
PathologyinUlcerativeColitisTreatedbyMoxibustion.Treatment.WorldJournalofGastroenterology,2000;9(6):861
6吳煥淦,等.針灸治療大鼠潰瘍性結腸炎細胞因子基因表達的探討.世界華人消化雜志,1998;6(10):853
7WuHuangan,etal.TheMechanismofiNOSGeneModulationon
關鍵詞:實驗技術 科學研究 支撐
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)01(a)-0231-01
當今社會,各個高校從事實驗教學活動與進行科學研究的不可或缺的場所和重要基地是實驗室,科學研究與實驗技術息息相關,密不可分。那些長期埋頭從事科學研究的實驗技術人員的思想素養、專業技術水平及工作效率將直接影響著科學研究的進程的推進及深化。組建一支思想素養高、結構完善、專業技能高的實驗技術團隊,進而最大限度地調動他們的主動性、積極性,使其在進行科學研究時將自身所掌握的實驗技術發揮的淋漓盡致,最終為科學技術轉化為社會生產力而服務。
1 實驗技術團隊在高校教學活動及科學研究中扮演的角色及所處的位置
實驗技術團隊是高校實驗、教學團隊、科研團隊不可或缺的重要組成部分。一般情況下,從事實驗工作的人員是全能者,通常被稱作“多面手”,他們不僅要從事實驗、教學工作,實施一些科學實驗研究及設計一定量的實驗方案,而且還要對研究生與本科生的實驗進行相關指導以及及時采買所需要的實驗材料,并且還要做一些項目開發及相關的管理工作。當前科學實驗研究工作中,實驗技術人員工作的主動性、積極性不高,思想素養不良及思想不穩定的現象屢見不鮮。導致這種現象滋生的重要因素是落后的傳統觀念制約了人們的認識,并且他們對有關實驗團隊建設的問題認識不到位。而且人們通常忽視了實驗工作人員在高校中所處的位置及發揮的作用,沒有充分尊重他們的職業及勞動成果。實際工作中有這樣一類現象:由于有的教師曾經同有的實驗技術工作人員直接產生了摩擦及誤會,就故意在多數學生面前貶低這些實驗技術工作者,進而達到報復別人而抬高自身地位的目的。此外,實驗技術人員的工作分配嚴重失衡,相關工作量的計算問題也層出不窮,比如有相當一部分人員有崗位存在,卻整天無所事事而沒有工作可做,這沉重地打擊了實驗技術工作者,他們的主動性、積極性遭到嚴重的挫傷。
實驗技術團隊在高校教學活動及科學研究中扮演的重要的角色,實驗技術人員的工作對其高校整個實驗工作發揮著不可磨滅的作用。實驗技術團隊是高校教學活動、科學研究及實驗教學與管理工作的重要支撐,是一支重要的骨干力量,他們的所有勞動均凝聚在其所從事的實驗、教學、科研中。這一團隊與教師團隊共同組成了高校實驗、教學和科研的匹配梯隊,二者相互配合,相互補充,不可分割。只有做到如此客觀認識,才可以使實驗技術人員的思想弊端得到根除,進而增強他們的自信心,把自己的身心全部投入到他們的實驗、科學研究中。
2 科學研究離不開科學實驗,實驗技術是科學研究的重要支撐
實驗室和創建一所高水平的一流的大學息息相關。況且國家的創新體系也是按照工程中心與重點實驗室的一個模式來構建的。即不僅是進行技術研究,以及應用基礎,還是對關鍵技術和實用技術的研究,實驗室在這些工作中都發揮著不可忽視的作用。一所高水平的一流的大學,特別是高校中諸如理科、工科及生命科學等之類的學科,實驗技術以及實驗理論的作用不容小覷,二者均占有舉足輕重的地位。殊不知楊振寧和李振道憑借宇宙不守恒理論獲得諾貝爾獎也是在實驗室里被吳健雄所論證了的。至此,即使是進行對基礎理論的研究,實驗室的作用也十分重大,我們不能小覷。
實際工作中,我們從事的大量研究工作同樣也需要大量的實驗來證明,尤其是對工科而言,實驗室的意義更是非凡。至此,以材料科學為例,我們要從事諸多具有前瞻性的科學研究,要想充分了解與此相關的這些材料的本質特點,倘若沒有高科技化、前沿性與先進的實驗儀器的輔助,要完成一項水平十分高的科學研究成果簡直難于上青天。同樣生命科學也不例外,筆者曾到過由歐盟十八個國家共同創建在德國海德堡大學旁邊的歐洲分子生物中心,這里培養出了數不勝數的歐洲分子生物高水平的研究人員,其中相當一部分學科帶頭人都是從此研究中心走出去的。在這里,這些研究人員對實驗十分的重視,他們具有世界一流的、前沿性的科學實驗儀器,而且這里的眾多學科研究的基礎條件都是處于國際前沿的。
大量的實踐證實,要想從自己的科學研究中得出高水平的理論分析結果,沒有大量的實驗分析與實驗驗證是萬萬不行的。簡單地講,先進行理論性的分析,再經過大量的實驗的驗證,然后整理、歸納及分析所測量的數據,最后在此基礎上得出結論是進行科學研究的一般性規律。至此,大量的事實證明了科學研究離不開科學實驗,實驗技術是科學研究的重要支撐。
3 結語
新世紀、新階段、新挑戰,科學技術不僅僅是第一生產力,而且是先進生產力的集中體現。實驗室不僅僅與建設一所一流的、高水平的大學密切相關,而且它是培養大量創新型人才的基地與搖籃。因為沒有通過實驗的相關環節的訓練,一個人很難成為一個合格的、優秀的工程技術人員。而且那些長期埋頭從事科學研究的實驗技術人員的思想素養、專業技術水平及工作效率將直接影響著科學研究的進程。組建一支思想素養高、結構完善、專業技能高的實驗技術團隊,最大限度地調動他們的主動性、積極性,使其在進行科學研究時將自身所掌握的實驗技術發揮的淋漓盡致。至此才能夠促使實驗技術做好科學研究的重要支撐,進而為高校的教學活動以及科學研究而服務,從而使得科學研究以及科學技術在中國特色的社會主義現代化建設事業中發揮好其中堅力量的作用,最終最大限度地保持國民經濟又好又快發展及廣大人民群眾生活水平的提高。
參考文獻