细胞生物学的发展史

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细胞生物学的发展史范文第1篇

课堂信息量丰富：利用现代化教学手段丰富课堂信息量，激发学生的学习兴趣细胞生物学是从显微、亚显微与分子水平来研究细胞生命活动规律的科学，其研究的对象细胞一般是肉眼看不见而又触摸不着的，其生命活动更无法用肉眼看得见。王老师采用现代化的教学手段使处于微观世界的细胞结构及其生命活动现象直观地展现在学生面前，这样既丰富了课堂教学信息量，又便于学生透切理解。王老师制作的多媒体课件文字内容精炼、插图选材适当，科学美观，尤其是制作了较多声图并茂的有趣的动画电影片段，使细胞生命的奥秘得以形象、直观的理解，大大的激发了学生学习的兴趣。

教学模式：采用启发式、探索式的教学模式，培养学生的科学思维能力和创新能力王老师的课堂教学充分体现了以学生为主体，教师为主导的双向互动式的教学方式。他不仅把专业知识传受给学生，更主要的是教会学生学习方法和科研能力。在课堂中，通过开展课堂即兴问答和抢答，调动学生学习的积极性和主动性；通过步步设疑，引导学生进行科学思维和探索，激发他们强烈的求知欲。特别是每次课一份的Test andThinking，更是让学生兴趣盎然。细胞生物学是以实验研究为主的学科，王老师在课堂中非常注重实验研究思路的训练和实验分析方法的培养，对每个重大的科学结论都启发学生想出实验设计方案和分析方法。实验课除了部分是验证性实验外，还开设了自由选题的设计性全开放式实验，从选题、文献资料的查寻、实验方案的设计到实验材料的准备、实验过程的完成都是由学生独立完成。这样学生在掌握基本实验方法和技能的基础上，还培养了其科学思维和科研创新能力。另外，开展多种形式的第二课堂活动，如“读书报告活动”，不仅使学生能够深入学习某个知识领域，扩大知识面，而且培养了学生查找文献资料、科技写作、报告组织等科学能力，对学生自学能力也有很大的促进作用。

双语教学：进行双语教学，提高学生的专业英语水平王老师实施的双语教学也是非常成功的，以母语教学为主线，英语教学贯穿于其中。通过以插图注解、大标题、小标题以英文板书、英语口语表达专业名词等多种形式向学生教授专业英语词语，Test and Thinking、章节总结和适当的英文摘录补充则是对英语能力的强化和提高。从学生的课堂回答及读书报告活动可看出，他们对王老师的双语教学是非常感兴趣的，而且专业英语水平提高得很快。本人原来的英语基础是很差的，通过一学期双语教学氛围的熏陶，自感专业英语水平也有较大的提高。

教学风格：为人师表，教书育人为人师表，教书育人是社会赋予教师的基本职责。可做到像王老师那样受学生尊敬和佩服是不容易的。首先，王老师乐观向上、严谨治学、学识渊博的人格力量就已深深的吸引了广大师生，他充满科学性和趣味性的课堂讲授更是让学生舍不得随便缺半节课，他那风趣幽默的讲解常赢得学生热烈的掌声。王老师上课总会先学生到教室而后学生离开教室的，不管学生来得多早，都没有学生等教师的现象。开展组织“读书活动”是一项工作量非常大的工作，从动员到一一听取学生作报告，到为学生制作录象光盘，每一环节王老师都能做到亲力亲为、至善至美。他不但为学生创造了良好的学习环境，同时也为学生树立了一个严谨治学和乐于奉献的良好形象。“学会做人”是王老师对学生的基本要求，他善于把细胞生物学中蕴藏的丰富的人生哲理寓于教学之中，结合课程内容不失时机的教育学生要有“爱心、事业心”，要“讲诚信，尊重自然规律”。

细胞生物学的发展史范文第2篇

关键词： 免疫学 科学史 课堂教学

早在2002年第173次全国香山科学会议，我国科学家就得出结论：免疫学是生命科学和医学的前沿学科，其发展水映一个国家的综合科学实力[1]。因此，对于未来生命科学、医学、药学等专业的人才培养，免疫学教学的重要性不言而喻。免疫学具有理论性强、概括性强、实践性强等特点，并且涉及分子生物学、生物化学、微生物学、细胞生物学等诸多前沿科学，是历届学生反映较难学的课程之一。在免疫学理论教学中渗透科学史教育不失为非常有效的一种教学方式，下面笔者结合近五年多的教学实践和尝试加以分析。

1.自然科学专业本科教学中科学史教育的重要性

我国自高中起实施文理分科教育，导致的后果是：文科的学生不了解一些基本的自然科学知识，如不知道光年是长度单位；理科的学生不知道一些简单的人文常识，如不知道澳大利亚位于南半球等。为了有效弥补自然科学类专业本科学生人文素质的不足，在专业课中有机进行科学史教育不失为一种有效的途径[2]。美国科学史专家乔治・萨顿说：“科学史是自然科学与人文学科之间的桥梁，它能够帮助学生获得自然科学的整体形象、人性的形象，从而全面理解科学与人文的关系。”同时，随着人类文明的进步，人们意识到飞速发展的科学技术创造了巨大的物质财富，但并没有给人类带来真正的幸福感和安定感，反而使人类面临更多、更复杂的精神问题。现代科学已不再是一种单纯的科学理论和技术体系，反而包含许多社会、历史、文化等因素。这些都在客观上要求科学教育和人文教育的融合[3]，[4]。另外，自然科学的绝大多数理论都经历过或是严谨或是巧妙，甚至是传奇的研究，这些属于科学史的范畴。法国数学家亨利・庞加莱说：“如果我们想要预见数学的将来，适当的途径是研究这门科学的历史和现状。”从这个意义上说，要合理预测每门学科的未来发展方向，就必须了解它的过去和现在。所以，对于科学史的了解，不仅有利于学生学习学科课程理论知识，而且有利于培养学生探索未知世界的兴趣[3]。

2.科学史在免疫学中的重要地位

截至目前，有18项免疫学研究成果，共计32位免疫学家获得诺贝尔生理学和医学奖，这还不包括与免疫学相关的其他医学研究成果[5]。这些科学家的生平事迹和研究过程几乎就是一部免疫学的发展史。其次，每个特定时期免疫学的基本技术手段，如沉淀反应、单克隆抗体技术、酶联免疫吸附技术、免疫印迹技术等的发明，立刻成为当时医学和生命科学研究中不可缺少的技术手段。从这个意义上说，免疫学科学史不仅是免疫学本身的科学史，在很大程度上还代表了医学和生命科学的发展史[1]。最后，人类不断战胜疾病的历史，也是一部免疫学发展简史，尤其是现代免疫学的飞速发展，为疾病的预防、诊断和治疗提供了强有力的理论支撑和技术手段[6]。

3.免疫学教学中科学史教育的重要作用

3.1正确理解科学家，塑造精神榜样。

美国行为经济学家丹・艾瑞里在著作《怪诞行为学》中对教育有过这么一段精辟的论述：“孩子们会对很多事情激动不已（如棒球），我们的大学作为社会团体要使他们像现在熟悉棒球明星一样熟悉诺贝尔奖获得者，我并不是说点燃对教育的激情是轻而易举的，可是，如果我们把这件事做好了，其价值将是巨大的。”作出奠基性贡献的免疫学家都具有非凡的个人魅力。这一点在早期科学家身上得以体现，譬如巴斯德，既是立体化学的奠基人，又是微生物学的鼻祖，还是现代免疫学的创始人，更是疫苗学的创始人。又如1960年诺贝尔奖获得者梅达沃是移植免疫学的创始人，开创了临床器官移植的新领域。同时，他在音乐、歌剧、哲学及科学文化传播方面的活动，使他的影响远远超出生物医学范围。随着目前大学生精神家园的缺失，科学家的榜样作用不可替代。

3.2感悟科学发现的巧妙，培养学生学习兴趣。

科学发现是某一阶段的历史产物，但是，科学家的巧妙设计与探索会加速科学发现进程，在教学过程中引入巧妙的科学发现，会让学生产生更浓厚的学习兴趣。比如，人们一直想搞清楚移植排斥反应的本质，但是却不知道如何入手。美国遗传学家斯内尔变换思维，把移植排斥反应当做遗传性状来研究，最后通过遗传学方法发现主要组织相容性复合体。而法国科学家多赛则另辟蹊径，他以大多数临床医生不重视的人类输血过程中受体血液中产生的抗体为突破口，找到了人类白细胞抗原。这些科学家的天才思维和巧妙发现等事实的讲解，在培养学生学习兴趣的同时，也让神秘的科学研究通俗化。

3.3培养学生的人文精神。

目前，很多大学生并非缺乏工具性的专业知识与技能，而是人文精神一定程度上的失落严重制约个体的成长。人文精神和科学精神如同“车之两轮，鸟之两翼”，二者相辅相成，缺一不可。在免疫学发展中，有着许多医学工作者救死扶伤，甚至舍己救人的故事。在免疫学教学中，可应用这些事例影响学生，提高学生的人文素质。例如，天花疫苗发明者琴纳在女儿身上试种牛痘疫苗。为了研制预防乙肝，美国科学家布隆伯格不远万里，深入澳大利亚乙肝患者中。SARS期间的抗感染免疫中，医护人员在抗击“非典”时冒着被传染的生命危险而不辞劳苦地工作甚至牺牲的典型事例。

4.如何做好免疫学教学中的科学史教育

4.1有机插入。

除了绪论中的免疫学发展简史可以以科学史为主讲解外，其他章节的教学只能有机插入，避免生搬硬套。如抗体结构这一部分内容，是免疫学的重难点内容，内容极其枯燥、晦涩、难懂。如果结合三位科学家对抗体的发现、结构解析和酶解片段的研究故事作为导言，引入相应理论进行讲解，就会使这部分枯燥的内容生动有趣，并且不再是单独的知识点堆积，而是前后联系的有机整体。

4.2避免喧宾夺主。

如果把免疫学课堂内容作为主料，那么科学史教育只能是佐料，不能占用过多时间。如ABO血性抗原的发现，放射性免疫的发明，干扰素的发现，toll样受体的研究，树突状细胞的研究等重要内容，可以适当放一些纪录片短视频，教师不过多叙述。这样既能增加科学史内容，又不会占用过多时间，还能提高学生的课堂专注力。

4.3课外小论文。

科学史教育是个庞大的系统工程，仅仅靠有限的课堂穿插是远远不够的。布置一些课外论文，可以达到事半功倍的效果。如体液免疫和细胞免疫的历史争论，胸腺发现的优先权之争，发现艾滋病毒的造假事件，对牛痘发明者琴纳的历史评价等有趣的论题，都可以作为学生的课外小论文。

总之，免疫学教学中渗透科学史教育是一项艰苦的任务，同时也是一项有意义的工作，无论是在提高课堂教学效率，培养学习兴趣，还是在培养学生人文素质和健全人格方面，都有显著的效果。

参考文献：

[1]陈慰峰.免疫学在生命科学和医学发展中的作用――记第173次香山科学会议[J].上海免疫学杂志，2002，22：73-78.

[2]李涛，肖恩玉，李志勇.论大学的科学史教育[J].河北大学成人教育学院学报，2012，14：113-117.

[3]马元方，王泽兵.论自然科学与人文科学的和谐发展[J].四川师范大学学报（社会科学版），2009，36：30-35.

[4]陈华群.浅论大学生命科学教育中科学史教育的意义[J].吉林教育，2011，11：7-8.

细胞生物学的发展史范文第3篇

关键词：免疫学；教学；创新精神；培养

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0064－02

免疫学是生命科学的前沿学科，与分子生物学和细胞生物学等诸多学科交叉融合，渗透于疾病机理、疾病诊断、治疗和预防的研究和应用领域，是推动现代医学科学发展的主要动力之一。免疫学又是一门蓬勃发展的学科，其推动力的源泉来自于免疫学科自身的不断创新。可以这样说，是创新精神贯穿于免疫学的整个发展历程。所以，在医学免疫学教学实践中，有意识地挖掘教材中的创新教育资源，培养学生的创新精神，是每一位教师义不容辞的责任。这将使得学生在免疫学的学习过程中，与免疫学现象的发现者、免疫学理论的创建者、免疫学知识的传授者产生对话与共鸣。创新精神的培养有利于激发学生对免疫学的学习兴趣和动力。[1]

一、教师的创新教育理念是培养学生创新精神的前提

创新教育呼唤创新型的教师。英国教育家威廉?亚瑟讲：“平庸的教师只是叙述，较好的教师是讲解，优秀的教师是示范，伟大的教师是启发。”传统的教育观是教师讲、学生听，教师说、学生做。教师是教育中的权威，学生要无条件地服从。在高等教育改革背景下，教师不应该再以权威者的身份出现在学生面前，而应该是与学生共同学习、共同研究、共同探讨的合作者、组织者和指导者。要培养学生的创新精神，教师首先要有强烈的创新教学理念。教师在教学理念、教学手段、教学模式等方面也要创新。在每一课的备课中，不但要备教材、备学生、备教法，更应备创新教育的插入点，要把自己在免疫学教学、科研实践中积累的创新理念融入到每一节课、每一个实验中，引领学生做一名创新思维的开发者和培育者。在教学中，师生地位平等，教师要善于为学生创设一个宽松、民主、和谐的学习氛围，这样，学生的创造性才能得以发挥。

二、创设宽松和谐的教学生态环境是培养学生创新精神的基础

一个有创造性的教师应能帮助学生在自主学习的道路上迅速前进，教会学生怎样应对大量的信息，教师更多的是一个向导和顾问，而不是机械传递知识的简单工具，也就是要教会学生学习。

“有利于创造活动的一般条件是心理的安全和心理的自由”。教师要努力营造“民主平等、宽松和谐、自由愉快”的教学生态环境，坚持正面的激励，宽容和理解学生，允许学生在探索中出现错误，不求全责备。因为，错误不再只是具有消极意义的因素，而可能成为引发学生内部认知重组的积极诱因，是通往创新的必由之路。同时，鼓励每个学生畅所欲言、发散思维，要给予学生发表意见的机会，欢迎学生与自己争论，使学生逐步具有创新的意识。当学生的思维活动和结论超出教师所设计和期望的轨道时，教师不应强行把学生的思维纳入自己的思维模式之中，用自己或教材上的结论束缚学生的创新思维。相反，教师要发挥教学民主，放下“权威”，贴近学生，尊重学生，充分体现学生在教学活动中的主体地位。要大力鼓励学生敢于突破权威定势，这样才会出现“抗体侧链学说”。要鼓励学生敢于突破经验定势，唯此，才会有单克隆抗体的发现。要鼓励学生敢于突破从众定势，如此，才会有肿瘤免疫治疗为癌症患者延长生命。

三、课程教学是培养学生创新精神的主阵地

1.免疫学概论：创新精神培养的第一课

免疫学概论是学生学习免疫学的第一课，是激发学生学习兴趣、激励学生创新思维、培养学生创新意识的好时机。因此，教师要精心准备第一课，以自己的个人魅力给学生留下良好的第一印象。教师要用渊博的知识、高超的教学艺术去感染学生，博得更多的学生的喜欢，进而喜欢免疫学课程。

免疫学概论系统介绍免疫学的发展历程，可以为学生提供对创新精神的感性认识。例如，经验免疫学时期，“牛痘”的发明和应用开创了人工自动免疫的先河，帮助人类在全球范围消灭烈性传染病――天花。科学免疫学时期，细胞免疫和体液免疫学派的形成，“抗体侧链学说”、“免疫网络学说”和“克隆选择学说”等确立了免疫学在生命科学和医学科学中的地位。随着分子生物学的兴起，极大地推动了分子免疫学的发展，抗体多样性和特异性的遗传学基础、PCR的基因克隆、MHC限制性、细胞因子及受体等理论的阐明，不仅使人们深入了解诸多免疫学重大科学问题的本质，而且昭示了现代免疫学在生命科学和医学发展中扮演着更为重要的角色。因此，是一次次的重大创新性发现贯穿了免疫学的整个发展历程。在授课时，教师要着重阐述免疫学的每一个历史性阶段都体现了创新精神，创新是免疫学发展的原动力。

2.免疫学概念和原理的建构：创新精神培养的融入点

免疫学的发展史就是科学家的创新创造史。教材中有许多科学家及其科学成果的介绍，这些材料是教学中对学生进行创新精神教育的好材料。教师要发掘教材中介绍的科学家和他们著名的科学实验，用大师们超常的创新思维来感染学生、启示学生、激励学生。在讲授每一章节的知识点时，要有意识地把创新精神的教育融入到概念和原理的建构，使学生在学习知识的同时，对创新精神的理解更为具体和形象。例如，在介绍树突状细胞时，可以告诉学生树突状细胞在被发现后的百多年时间里一直处于沉寂状态，如今一跃成为“明星细胞”，为什么呢？学生不但会饶有兴趣地学习体外诱导培养树突状细胞的方法，更能激起他们更深入地研究这群细胞，并将其应用于肿瘤免疫学治疗等领域，实践为癌症患者造福的愿望。如能再结合2011年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一拉尔夫?斯坦曼，一直以来都用自己发明的基于树状细胞的免疫疗法给自己治病，使得其生命得以延续至颁奖前三天才去世，更能激发学生为科学献身的精神。

3.免疫学实验：创新精神培养的实践体验

免疫学是一门实验性科学。免疫学实验以其直观、形象的特点在培养学生的创新意识、创新思维方面发挥着独特的功能和作用。教师应通过实验教学来培养学生的各种能力，当然也包括创新能力。在实验教学中，首先要创设实验教学情景，让学生有浓厚的兴趣参与实验。例如，在做B淋巴细胞融合实验时，可以提到该技术发明的基础是“克隆选择学说”，该技术本身由于在生命科学和医学领域引发了一场革命，于1984年获得了诺贝尔奖，学生自然很有兴趣想体验一下这个为生命科学带来奇迹的实验。

免疫学实验不仅要让学生明白实验原理，掌握一些基本的实验技能，更要引导学生学会免疫学研究的实验设计方法，为学生将来的研究工作打下良好的基础。如常用的“控制条件”的实验方法、“显微观察”的实验方法、“动物模型”的实验方法等。教师可选择典型的实验，通过多种实验方案的设计、讨论和辨析来培养学生的实验创新能力。

4.免疫学讲座：创新精神培养的“现在进行时”

在课堂教学中，教师津津乐道免疫学辉煌的创新历史，这往往是回顾性的，是免疫学科的“过去完成时”，那么，免疫学科的“现在进行时”是什么？是否还是保持着青春焕发的创造力？通过讲座形式及时将免疫学科的最新进展展示给学生，并尽可能地和学生展开讨论，将进一步激发学生的学习热情，拓展学生的知识面。例如，课堂授课中提及了Treg细胞是T细胞功能性分类中的一个亚类，就可以开设一个讲座，讲授和讨论Treg细胞在疾病机理、诊断、治疗和预后中的最新研究进展和未来研究方向，不但使学生了解到学科研究的前沿知识，更能给学生的创新思维以很大的启发。

5.免疫学课外研究性学习：创新精神培养的实际演练

免疫学教师接受学有余力的学生在课外参与到自己的研究课题组，或者指导学生参与诸如“大学生创新课题研究项目”的实施，可以为学生提供亲历亲为的机会，发挥想象力和创造力。[2]另外，教师可以把某些学生实验和演示实验设计为研究性实验，使之达到不同层次的创新精神培养目标。课外研究性学习较课堂教学有更广阔的活动空间和思维空间，可以激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望。学生在自己“探索”生命规律的实验过程中，可以把动手和动脑结合起来，锻炼和培养自己的创新能力。教师应让学生明确研究性学习的基本环节，并在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验结论的得出等一系列环节中，及时对学生进行指导，使学生在相对独立的实验活动中，通过实验设计、方法选择、实验操作等过程，体会创新的艰辛与愉悦。

参考文献：

细胞生物学的发展史范文第4篇

信息、生物、新材料三大前沿领域

信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。

从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。

面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。

带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？

下一代移动通信技术

移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3G）移动通信技术过渡的进程中。

目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。

——3G移动通信：国际电信联盟（ITU－T ）批准为3G 的三大标准分别是欧洲的WCDMA，美国高通公司的CDMA2000和中国大唐电信的TD－SCDMA。3G已在全球30多个国家开始商用。

——增强型3G（Enhanced 3G）：为了克服3G 技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3G技术标准。专家预测，增强型3G技术将进入商用。

——4G（或Beyond 3G）：下一代移动通信即所谓超3G（以下统称Beyond 3G）技术的研究是国际上的热点。Beyond 3G具有更高的速率与更好的频谱利用率。 欧盟、日本、韩国等国家已开始4G框架的研究，预期Beyond 3G技术可望在2010年后开始商用。

中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3G移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的TD－SCDMA标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了Beyond 3G技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。

Beyond 3G技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。 德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右， 通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、 中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3G）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。

中国下一代网络体系

下一代网络（NGN）泛指以IP为核心，同时可以支持语音、 数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。

世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、互联网工程任务组（IETF）、第三代伙伴组织计划（3GPP）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。

我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（CAINONET）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网NSFCNET”等重大项目，目前已开始基于NGN的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的NGN解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干IP网络建设，以及大中型宽带IP城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制ASIC芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。

下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。

纳米级芯片技术

当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。

自上世纪90年代以来， 全球集成电路制造技术升级换代速度加快。 当前国际上CMOS集成电路大规模生产的主流技术是130nm， 英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国AMD公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级， 考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片， 这也必将带来半导体设备的大量更新。

近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在CPU研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，IC卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。

世界第一颗0.13微米工艺TD－SCDMA 3G手机核心芯片10月9日在重庆问世

今后的IC是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国IC工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。

中文信息处理技术

包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。

随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的WORD把国产WPS挤出了市场，继而Windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的Windows、Office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。

经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。

随着中国加入WTO与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临， 中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。

人类功能基因组学研究

20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。

功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。

目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（SNP）以及在此基础上建立的SNP单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。

近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因SNPs及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批国家级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。

未来研究重点包括：

——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；

——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；

——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；

——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。

专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右， 若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。

蛋白质组学研究

随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。

目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。

附图

自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。

如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。

目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。 蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。

生物制药技术

生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。

在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。

近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。

为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：

——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；

——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；

——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。

生物信息学研究

在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。

具体地讲，生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头， 找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区；同时， 阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、 整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。

生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。

科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。

我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模EST 数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。

农作物新品种培育技术

最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。

我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。

专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。

纳米材料与纳米技术

纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。

在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。

在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。

当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。

纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是IT产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际GDP的贡献将超过2万亿美元。

我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。

国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。

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信息技术正在发生结构性变革

目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。

微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。

大显神通的新材料

高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。

新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。

信息功能材料发展的重点是磁性材料、电子陶瓷材料、压电及光电(磁)晶体、高性能封装材料等方面。超导材料的主要特征是零电阻和排磁通效应，是20世纪留给人类开发核聚变能、高效运输工具、低耗传输电能和精密探测器件的新型功能材料。