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关键词:CAI教学;高分子化学与物理;实例教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)20-0268-03
随着高分子科学与技术的不断发展,高分子科学已渗透于各个领域与学科,形成了一个无法替代的交叉学科[1]。对于与高分子相关的专业,专业课程一般设置高分子化学与高分子物理两门课,其中高分子化学侧重聚合反应机理的学习,高分子物理从分子运动的观点出发重点介绍高聚物的结构与性能间的关系。对于食品科学与工程学院的包装工程专业的学生一般将这两门课揉合在一起,开设高分子化学与物理,课程48~72学时之间,要求掌握有关高分子的基本理论知识和应用技能。
对于在食品学院中的包装工程专业,结合北京农学院的办学定位和服务对象,学校专业定位在食品包装技术以及与包装相关的食品质量安全与控制[2]。要培养学生这两个方面的能力,学生的学习内容必须涵盖包装中食品接触材料生产、监管、检测和风险评估等与卫生安全质量相关的各个方面。而讲述这些内容的前提是掌握高分子化学与物理以及包装材料学中关于食品接触材料的各种知识点。我们只有在介绍高分子食品接触材料的特性、用途、生产工艺的基础上,才能让学生懂得食品接触材料安全卫生相关的质量控制和管理要素,培养学生对食品接触材料安全卫生相关的质量控制能力,以及准确合理地选择包装材料进行食品产品包装设计的能力。所以,高分子化学与物理是我们食品包装专业非常重要的专业基础课。
在学校“3+1”的教学模式[3]影响下,高分子化学与物理课程的学时数压缩为56学时。在这样少的学时条件下,要使那些对于高分子完全陌生的学生理解并掌握高分子的基本概念与原理,授课内容的选择及讲授方式是非常重要的。通过几年不断地尝试和教学实践,作者结合非高分子专业学生的特点,积极进行教学改革探索,积累了一定的教学经验,取得了比较满意的教学效果。本文结合我校高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索的实际,就教学内容的选择、完善以及教学方式与多媒体课件的研制方面提出一些自己的见解。
一、理论联系实际,调整教学内容,加强实例教学
在传统高分子专业的高分子化学课程中,高分子化学涉及的概念公式繁多,而且复杂难懂,要想完全靠死记硬背记住这些公式是比较困难的,而将这些公式熟练应用则更加困难[4,5]。对于食品包装工程系的学生学习高分子化学对聚合物的化学反应部分应当有目的地选择高分子包装材料所涉及的化学反应进行讲授,对于复杂的聚合反应速率方程的推导可以不学。可重点学习各种包装材料如:聚乙烯,聚碳酸酯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,聚乙烯醇,聚对二苯甲酸乙二醇酯等现实经济生活中常用高分子材料的合成方法,重点讲述他们的化学合成方法,催化,以及包装材料中单体与催化剂的残留造成的健康风险。在充分体现学科特点的前提下,适当削减了与专业关系不大的聚合反应机理部分的内容,如配位聚合反应的机理。在“聚合物的化学反应”章节中,增添了与专业相关的化学反应。
比如讲述聚苯乙烯(PS)合成时,应当结合包装专业特点来举例聚苯乙烯合成过程对其在包装工业上的应用具有深刻的影响,如聚苯乙烯发泡餐盒白色污染的风波[6]。向学生解释为何2013年2月,国家发改委“21号令”,将被称做白色污染且长久被认为有毒的一次性聚苯乙烯发泡餐具解禁。解禁依据是什么?通过联系实际,同学们都急切想从专业角度得到解答。10年前国家禁止聚乙烯发泡餐盒的应用是基于以下考虑。
1.PS泡沫塑料餐具带来白色污染的问题。
2.PS泡沫塑料餐具受热65℃时或燃烧时会产生“二英”强致癌物的问题。
3.PS泡沫塑料餐具中含有残存单体苯乙烯或在65℃以上使用会释放出单体致毒的问题。
4.PS泡沫塑料餐具遇热会释放出二聚体、三聚体等危害人体物质的问题。
5.PS泡沫塑料餐具含双酚类,导致生殖机能失常的问题。
6.PS泡沫塑料餐具难以回收利用。
7.PS泡沫塑料餐具不能耐高温,高温变形,不能在微波炉里使用。
从向学生介绍高分子化学中聚苯乙烯的分子构造,聚合机理,聚合方法以及化学反应后处理,我们就能解释第2、3、4、5问题。从高分子化学专业的角度向学生讲述“白色污染”的成因是管理不善及随意丢弃垃圾的人,而不属聚苯乙烯材料本身,PS泡沫塑料餐具≠“白色污染”,更不是造成“白色污染”的元凶。PS的生产过程是苯乙烯单体在高温高压和催化剂作用下,在密封的反应内,无氯条件下进行聚合反应,从而无产生二英的条件。PS泡沫塑料饭盒是直接采用食品级的PS材料,加入滑石粉、硬脂肪酸钙、丁烷等,通过挤出、发泡制得,生产过程全部为物理混合过程,无化学反应,不具备产生二英的条件。如果我们工业界使用符合国家标准的食品级聚苯乙烯原料来制造一次性泡沫发泡饭盒,最终产品很难在单体残留量上超标。而且,国外公布相关报告研究结果,明确澄清有关二聚体、三聚体环境荷尔蒙的问题,它们不属所谓拢乱内分泌的化学物质。食品级PS材料中并没有双酚A,在加工过程中也不可能产生双酚A副产物等。以上解释都需要我们高分子化学的知识,通过理论联系实际,我们能让学生们对学习高分子化学对包装材料的认识加深印象。
再如,讲解聚碳酸酯(PC)[7]的逐步缩聚合成过程中,为了加深学生的理解,引入聚碳酸酯“双酚A风波”。生产聚碳酸酯用到双酚A,在材料与食品相接触后,残留双酚A单体迁移进食品,造成一定的健康风险。从高分子化学角度,向学生解析为何2011年在欧盟和加拿大,双酚A被列为有毒物质,被禁止用于生产婴儿奶瓶。在PC实例中,通过聚合机理,单体结构,聚合单体残留等高分子化学方面的知识向学生们展示PC食品接触材料的优缺点。
同理,我们在讲解聚氯乙烯(PVC)时[8],从分子结构的特点引入“塑化剂风波”,讲述聚氯乙烯由于分子的刚性需要塑化剂才能加工成型,这与食品相接触后必然造成有毒塑化剂的迁移。我们在讲解各种包装材料的高分子合成化学时,就应该通过现实生活的同学们已经有所耳闻、鲜活的例子来帮助学生对知识点的理解与记忆,提升他们对专业的学习兴趣。
二、加强《高分子化学及物理》与《包装材料学》的有机联系
高分子物理部分以分子运动的观点来聚合物的转变与松弛,聚合物的粘弹性,聚合物的力学性能等内容。因为《高分子化学及物理》是为《包装材料学》服务的,应让学生重点掌握高分子结构与性能之间的关系。高分子物理部分是教学重点,在讲解基本概念时,同时注意结合《包装材料学》所涉及的结构与性能之间的关系,使《包装材料学》与《高分子化学及物理》真正有机地融合起来。比如,在讲解聚苯乙烯发泡餐盒的时候,我们还是可以通过餐盒禁止与解禁来讲解其分子的构效关系与应用。以前禁用一次性聚苯乙烯泡沫饭盒,存在很多知识的误区,比如对毒性的误解与使用方法的不当。当加热至聚苯乙烯的玻璃化转变温度(80~90℃)以上,PS转变为高弹态,且保持这种状态在较宽的范围内,PS开始热变形,熔融温度为240℃,PS在高真空和330~380℃下剧烈降解。由于其分子结构的特性,一次性聚苯乙烯饭盒不能在70度以上或微波炉的情况下使用,这和聚丙烯餐盒使用是有很大差异的。由于知识普及不到位,许多人把一次性聚苯乙烯泡沫饭盒在高温下加热,在微波炉使用,造成饭盒溶化变形,并伴有刺激性气味。如果我们知道使用说明,一次性聚苯乙烯餐盒在一定条件下使用是无毒,绿色,安全且价廉,比如,在外就餐,我们可以用价廉的一次性聚乙烯发泡餐盒打包你的冷却后的剩饭剩菜而无需采用价格昂贵的替代产品。我们在讲解聚苯乙烯高分子分子运动时,就应该把分子运动的特点引导到聚苯乙烯作为现实包装材料由于分子运动的特点所带来的优缺点。同理,我们讲解聚氯乙烯分子[8]时,就需要结合高分子物理中分子运动的特点来讲解的塑化剂溶出。讲解聚乙烯醇(PVA)时,就应该把高聚物的结晶与分子之间的氢键作用引入到结晶与分子材料透气透氧之间的关系上。
三、改进了教学手段,有效利用多媒体资源和化学作图软件,运用多种方法加深学生的理解
高分子化学与物理的基本概念繁多,有些概念很容易混淆,还有些概念很抽象,难于理解。针对抽象的概念,我们可以有效利用多媒体资源和化学作图软件,使基本概念的理解变得容易,大大增强了记忆的效果,避免了死记硬背。比如,高分子应力松弛与蠕变讲述。对于蠕变,只是通过经典的教科书上的举例,“如在悬挂的软质PVC丝下面勾住一段一定质量的砝码,软丝会慢慢伸长,撤销砝码后,软丝会慢慢地回缩”这种书本讲解,笔者觉得不足以让学生加深印象。而是应该通过形象的多媒体实验演示或现实实验来讲解。由于实验课时有限,笔者在课前对实验进行录像,然后在课堂上进行视频演示,能很好地帮助学生理解。利用实验能让学生充分理解高分子聚合物的结构与性能之间的关系。
例如,结晶概念的诠释,是比较难比喻生动而且易懂的。高聚物结晶分子的排列在书中被用很小的部分来讲述,但是高分子结晶对高分子薄膜材料物理性质影响显著,对于食品包装的学生,急切需要知道结晶度与透气性的构效关系,但是如此小的篇幅根本不能让学生掌握高分子结晶的知识点。书本上的高分子晶体图学生很难理解,这就需要我们教师去寻找更好的化学物质单晶图,我们可以找刚性的芳香有机物的单晶图来阐述分子间的各种力造成的分子有序堆积。通过这种举例,可以让学生更好的理解高分子链之间相互作用力造成的部分链段的有序堆积。可见,生动的举例对于抽象概念的理解是有很大帮助的。
使用多媒体可以将枯燥乏味的理论知识直观和形象化,可以将教学过程生动地展示给学生,使学生更容易理解所学内容。对于高分子化学与物理中一些概念的讲述,我们需要CAI教学[9],多利用化学分子结构软件制作课件。通过化学软件制作三维空间构型,再结合三维动画,动态演示分子骨架旋转,能轻松地带学生进入微观的分子世界,让抽象的分子结构与概念形象化,有利我们教学。比如高分子链的柔性是由于分子内各个化学键和原子在不停地转动或振动,高分子链的形状时刻在变化着而造成的。如果我们制作动态三维的大分子的内旋转图,让学生亲眼目睹这个“动”,才能更好促进学生对分子动态旋转以及高分子柔性的理解。
四、创设开放性的交流空间,鼓励学生主动参与教学活动
在课程教学过程中,除老师引入实例教学、有效利用多媒体资源等教学措施以外,有时引申话题,创设开放性的交流空间,鼓励学生主动参与教学活动也是非常重要的[10]。采取让学生分组讨论,查找文献,撰写小报告的形式拓展学生的知识面,培养学生自主学习的能力。如,高分子聚合的教学中,结合聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等分子的结构特点说明其应用的基础上,提出问题:“为什么限制聚氯乙烯在食品包装保鲜膜上的应用?”“为什么限制聚碳酸酯在婴儿奶瓶上的应用?”“为何聚苯乙烯餐盒只能在70度以下使用?”以及“为何聚乙烯醇容易结晶以及吸水,这些性质会给作为包装材料的它带来哪些优缺点?”然后学生分组从聚合物分子结构、柔韧性等角度讨论,积极参与到教学活动中。每一个问题都与高分子的基础知识息息相关,都是从一些实际现象引出问题,再通过理论分析加以解释、归纳;这样不仅可以引起学生兴趣,重要的是可以加深学生对基本理论知识的理解和掌握,达到事半功倍的效果。
五、结语
高分子化学与物理是一门理论性强、概念抽象难懂且较难掌握的课程,作为包装工程专业,特别是偏重食品包装技术的学生的重要专业基础课,学生需要在有限的学时里掌握高分子的基本概念和理论,教师则需要不断地探索教学方法,采用多种手段提高教学的交互性和生动性,以调动学生学习的主动性和积极性,才能取得令人满意的教学效果。
参考文献:
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纺织工程属于工科门类下的轻纺类,同其他工科类专业一样,纺织工程专业在大一、大二这两学年主要课程为公共课,包括高等数学、普通物理、普通化学、计算机基础等课程,目的是为大三开设的专业课打基础。从大三上学期开始,会有一些纺织类专业课程,包括纺纱学、针织学、非织造学等,主要内容是介绍各种棉纺机械的运转原理,纺织材料生产的工艺流程,以及各种织物的织造和结构。在大三下学期的时候,会有不同方向的课程供同学们选择:纺织材料与产品设计、针织与服装、纺织工程与计算机应用、纺织品与贸易、纺织现代技术应用。这五个方向各有特色,例如纺织材料与产品设计一般是打算继续深造同学的首选,因为其理论性较强;纺织现代技术应用等则适用于打算毕业后到纺织企业技术部门工作的同学。不同学校该专业设置的方向有所不同,如果提前根据自己的兴趣爱好以及专长做出选择,专攻某一领域,将为以后的就业铺平道路。
纺织工程专业是一个与人们生活息息相关的专业,设有纺织类相关专业的院校在全国就有近70所,包括各本科院校以及专科院校。其中较为著名的有东华大学,其前身为中国纺织大学,求学纺织工程专业的学子可根据自己的就业倾向选择纺织技术设计方向、针织与服装方向、纺织品设计方向、纺织品检验与商务方向、纺织国际贸易方向、纺织产业管理与评估方向等6个专业方向;武汉纺织大学,其纺织工程是国家特色专业和省级品牌专业;青岛大学,其纺织工程专业有三方面的特点,分别是纺织新技术、新工艺与纺织质量控制、计算机在纺织上的应用、纺织品贸易与营销。此外,北京服装学院、江南大学、苏州大学、天津工业大学等院校的纺织工程专业也较有特色。
从就业方向看,纺织工程专业就业的方向主要有以下几大方面:第一是考取公务员。招收纺织工程专业的岗位大多是海关检验类,难度很大,考取人数只占少数;第二是到纺织厂技术部门工作,这类工作对专业知识的掌握要求较高,学生只有在校期间打下扎实基础,才能在工作上有所成就;第三类就是大多数人所选择的,到外贸公司从事与纺织相关的工作。这些工作一般要求英语水平较好,掌握日语、韩语等小语种者优先录用。让很多认为纺织工程是冷门专业的人大跌眼镜的是,纺织工程专业是一个就业率较高的专业,毕业生不一定非要通过考研来使自己脱颖而出,大多数纺织企业只要求大学生本科甚至是专科学历即可。但相应的,刚毕业时毕业生的薪资待遇并不高,在北方的话基本工资在1000-2000之间,例如青岛,能一毕业就拿到2000以上工资的纺织类毕业生只是很少一部分。而南方凭借它经济发展速度快、薪资待遇高的优势很快成为纺织类毕业生的热门之选。我的很多学姐学长毕业后到上海、深圳等地工作,实习期间工资就可达到4000以上。总的来说,纺织工程专业在南方的就业形势明显要比北方好,如果大家在毕业后想继续从事这方面的工作,可以南方为就业主场去闯荡一番,那里会有一片新的天地在等待着你。
虽然说从名字去认识专业,并不一定能读出所有专业真谛,但真正弄懂了专业名称关键词所指,对专业的理解也就容易得多。从名字看,“非”,不、没有的意思,“织造”,就是纺织的意思。那么综合而得。可以看出来非织造既与传统纺织息息相关。同时又脱离于传统纺织。换个更简单的说法,纺织一般的原料是纱线,而非织造就是。没纱线。的意思。最开始的非织造主要是不织布、无纺布等,注意看都有个布字。而现在是非织造材料,材料的领域要远远大于布了,这个也是非织造飞速发展的结果。
可能如此解释还是会让一些人摸不着头脑,不如我们来看看非织造材料在我们日常生活中的运用吧!首先是卫生用品,如婴幼儿所用的尿不湿、女生最喜欢的面膜纸、医疗中广泛运用的防护服、口罩等;其次是家居用品,最典型的红地毯、窗帘、桌布、擦拭布(擦车布、高级的镜头布);再次还有农用的塑料布、纺粘布、过滤材料、包装袋等。总而言之,非织造技术具有工艺流程短、工艺灵活多样、生产效率高、原材料范围广、产品品种多和应用领域广等特点。
说起非织造材料与工程专业,它具有多学科交叉、学科与工程紧密联系的特点,与高分子材料、电子信息科技相结合,综合了纺织、塑料、造纸、化学、印刷等技术与装备。在大学期间。主要课程包括非织造学、纺织材料学、非织造产品与应用、非织造工程设计、非织造产品质量与检测、高分子物理与化学、功能纤维及其应用、复合材料、非织造布后整理、国际贸易与实务等。除了坐在教室里的理论学习外,社会实习、微机上机、工程训练、专业课基础实验、非织造产品的材料与结构分析、非织造材料设计与检测、非织造工程及项目实习、非织造生产与装备的认知实习、贸易与营销实习、生产实习等都必不可少。
与纺织工程相比,非织造材料与工程专业显得小众一些,开设的院校并不多,较有特色的有东华大学、天津工业大学、苏州大学、武汉纺织大学、浙江理工大学、西安工程大学、安徽工程大学、嘉兴学院等。其中,天津工业大学于1989年在国内率先设置了非织造材料与工程专业方向,并在2005年成为国家首批设立该专业的高等院校,根据产业发展和社会需求设置了两个专业方向:非织造工程与技术和非织造产品设计与应用;浙江理工大学非织造材料与工程专业是浙江省唯一一个培养非织造技术人才的专业,主要学习非织造材料与工程专业的基本理论、基本知识和现代非织造布生产技术,同时要求学生熟练掌握计算机系统应用能力。
纺织工程专业注重技术,非织造材料与工程则偏重于材料。作为轻纺类的另一分子——服装设计与工程就与设计更紧密相关。有一部非常受欢迎的真人秀节目——《天桥骄子》,参赛者们以巧思妙想和缝纫技术让一块块原本普通的布料,在剪剪裁裁、缝缝补补之间就成为了一件又一件既时尚又新潮的衣服,让观看的人不得不感叹设计化普通为神奇的奇特之处。而这样的巧思与技术,服装设计与工程专业的学子也同样拥有。
服装设计与工程专业具有工程技术与艺术设计相互渗透、服装学与其他工程学科相互交叉的办学特色。服装设计与工程专业培养的正是从事服装成衣款式设计、服装样板与工艺技术、服装数字化技术应用、服装材料与功能防护服装开发等领域的工程技术与成衣设计人才。但现代服装设计与工程专业培养的,又不仅仅是拥有设计才能、躲在设计室工作的艺术家,还必须是了解服装产业经济、服装市场营销、商检和贸易、品牌管理与运作,成为服装行业贸易的实干家。正是由于服装设计与工程专业兼有艺术性和实干性,所以既招收艺术类专业的考生,也招收普通类的考生。招艺术类的侧重艺术设计,招普通类的偏向行业管理,无论是哪一类考生,有一定的美术基础学起来要便利一些。
从主要课程来看,也是设计与实干的结合。成衣工艺学、服装材料学、服装人体工程学、立体裁剪、服装款式设计、色彩构成、立体构成、图案设计、工业纸型设计、女装结构设计、男装与童装结构设计等课程从整体到不同人群的服装设计入手,传授设计方面的相关知识;而服装生产管理、服装市场营销、服装厂设计、服装市场调查与预测、服装商品企划学等课程则着重培养该专业学子的经营、管理能力。待专业课程学习之后,材料性能与结构实验、款式设计实践与样板技术实习、成衣工艺实习等工程技术环节就将学生从象牙塔引向社会实践,使所学与未来所从事的工作结合起来。如此多方向的课程,有时直让本专业学子吐苦水。
提及开设该专业的院校,东华大学是不能被忽略的,它是全国最早建立的高等院校服装类学科之一,已形成学士、硕士、博士三级人才培养体系。服装设计与工程学科为国家唯一的高校服装业重点建设学科和国家级特色学科,服装设计与工程二级学科一直在全国同类学科中排名第一,服装设计与工程专业在全国同类专业中排名第一。此外北京服装学院的服装设计与工程专业也不错,该专业在北服是国家特色专业建设点。
由于服装设计与工程专业学习的特点,就业也有明显的区分。一部分人会选择坚守设计师的梦,专注于画结构图或做设计。但由于我国目前服装行业的特点,需要设计人员的较少,因此,大部分人会从事服装贸易的工作,我所在学校该专业80%的同学从事了服装外贸跟单。
随着纺织行业整体水平的提升,纺织机械行业也迎来了新的发展,清梳联合机、精梳机和分部传动悬定粗纱机已经接近国际水平,机电一体化的剑杆织机、电脑横机、高速经编机等也实现了产业化。正是在纺织设备更新换代越来越快、自动化水平越来越高的时代,新型纺织机电技术也需要更多的专业人士。
新型纺织机电技术面向纺织及机电类企业,培养具备机电一体化技术应用能力和管理能力,从事机电一体化纺织设备及其他设备的安装、调试、维护、检修、管理等工作的技能型人才。
与大多数专科专业注重产学结合相似,该专业前期先进行工程制图与CAD、机械零件加工、电工电子基础与实践、纺织机械分析与维护、纺织设备电气安装与调试、维修电工实训、PLC与变频器技术应用、机电控制系统调试与检修、纺织设备分析与维护、机电设备管理等课程学习,再组织学生进入相关企业进行实践、实习。
因为该专业具有较强的工程技术特色,因此虽然是针对纺织设备,但在开设院校里,大多将其归于机电系或机械系。南通纺织职业技术学院的该专业为国家示范性高职院校重点建设专业,是机电系成员之一;山东科技职业学院的该专业属于机械工程系。
纺织品从设计到制作,再到出厂在市场上进行流通,必须要经过专业的检验,上个环节合格才能流入下一个环节。纺织品检验与贸易专业将检验与贸易两个环节打通,培养具备文化科学基础知识和纺织品商品检验理论知识、具备纺织品检验技能和进出口谈判技能、掌握纺织品贸易及纺织品质量管理知识、外语水平较高的技术应用型专门人才。
(一)迪肯大学概况迪肯大学位于澳大利亚维多利亚州吉朗市,建于1974年,1977年4月开始教学。学校在墨尔本、吉朗、瓦南布尔有5个校区,全日制学习的学生20000多人,注册学习的30000多人。其中,40%的注册学习者是校外生。迪肯大学提供313种学位和文凭项目,在使用技术进行教育和建立教育培训的校企关系方面,已经得到了全国范围的认可。2011-2012年度,迪肯大学学生满意度方面得票在整个澳大利亚排名第三。[5]学校有4个主要院系,包括人文及教育学院、商业和法律学院、健康学院、科学与技术学院。其中,科学与技术学院下设4个系,分别是建筑系、工程系、信息技术系和生命与环境科学系。1.迪肯大学的工程教育迪肯大学科学与技术学院始建于1991年,当时只有少数工作人员。学院正式的教学活动始于1992年,提供制造业技术学士。1993年,学院首次提供制造业的工程学士。最初,学院的任务主要有四个方面:第一,发展教学和学习方面的创新项目;第二,成为工程学方面远程教育的主要提供者;第三,为成人学习者创造职业发展的桥梁课程;第四,实现应用的、以工业为基础的研究。此后,学院同时通过远程教育和传统的学校学习提供7个领域的本科专业,也提供研究生项目,包括硕士和博士水平(校内和校外)。2.学位项目本科阶段,迪肯大学提供两种工程学士学位:三年的技术学士(BTech)和四年的工程学士(BE),都设有7个专业领域,如表1所示。这两种学位都得到澳大利亚工程师协会的认可。通过工程学士学位课程的学习,可以使毕业者成为澳大利亚和南太平洋地区合格的专业工程师。除此之外,学院也提供一种两年的、没有认证的技术相关学位,一般通过工业合作伙伴提供。还有一定数量的五年双学位项目,如工程学-科学、工程学-商业。所有的学位项目都通过校内和校外两种模式教学。两种模式的个人课程是一样的,只是课程的传递方法有所不同。3.学生的情况和构成传统上,一个学院或者大学课程要求学生在地方学校参加有计划的课程,通常是在正常的工作时间内。这些学生住得离学院或者大学很近,没有全日制的工作任务,所以上课不是问题。然而,从高等教育中获益的人数很多,很多人由于各种原因无法接受传统的学院课程。这种班级的潜在学生包括全日制工作的人、游历在外的人、无法离开自己家的人,如病患或者残疾人,还有偏远地区的人,甚至监狱里的人。为了使教育能够传递到这些人,一些学院把课程安排在周末或者晚上。这也只能满足部分人的需求,仍然有一些人无法到大学校园学习。为了应对这个问题,很多大学发展了远程教育,通过这个途径把学术严谨的课程传递给学生,让他们可以在家学习。1960年底,英国开放大学建立。从那以后,远程教育飞速发展,科学和工程学方面的远程教育也随之发展。澳大利亚土地辽阔,约有2000万人口。尽管大部分人居住在悉尼、墨尔本、布里斯班、阿德莱德、达尔文、霍巴特和佩斯这7个城市,乡下仍然有很大一部分人和移民。这些人的需求由一小部分地方大学或继续教育学院满足。因此,澳大利亚是远程教育需求迫切的好案例。鉴于这种需求,澳大利亚提供教育和其他服务,特别注重广泛分散的人群。工程学的远程教育成为满足这一需求的途径之一。远距离传递科学和工程学的教育一度成为一个挑战。要在这两方面取得成功,学生必须真正地参与实践,要有专人给他们演示。迪肯大学的教学就是使学生通过远程教育得到工程学方面有效训练的典型案例。工程学院提供四年的专业化工程学学位项目和三年的技术专家项目。在迪肯大学学习工程学的学生可以分为四类,如表2所示,学生在年龄和地域上跨度都很大。这类学习项目的设计目的在于培养具有多元化才能和广泛视野的工程师和技术员,他们不仅有多学科的技术能力,而且能够采用系统方法设计,并进行操作演示。这一目的恰好体现了工程教育的综合性和实践性的特点。一个教授课程的团队大约由25名大学教师组成,教师来源涵盖7个不同的专业,包括一般的制造、环境工程、机械电子、计算机系统等领域。2003年,迪肯大学有大约1130个学生注册工程学和相关技术。其中工程学院有465个学生,133个全日制学生来自国际,他们付全额学费,其余学生的学费由政府补贴。多年以来,大多数在校生从24岁开始他们的学位项目,校外开始学习的学生年龄在25-40岁不等。校外学生大部分来自墨尔本这样的大城市或者规模较大的公司。学生群体在在地理位置上较为分散,学校在工程教育方面的历史、教学理念和独到的教学方法值得讨论和思考。2003年,迪肯大学工程学院和马来西亚伯乐学院合作,一个针对校外学生的较小的工程教育远程教学项目在新加坡出现。4.合作教学迪肯大学科学与技术学院认为与大企业保持联系是保持自身国际声誉、教学和学习的基础。学院网站上有企业参与合作的咨询内容和联系方式。整个学院有很多校外学生,其中有国际学生,他们都通过迪肯大学和工厂还有海外大学的合作项目学习。这种联合学位课程目前同福特澳大利亚和通用汽车霍顿合作,主要为来自汽车工厂的学生提供工程学和管理培训。这些项目很有特色,涵盖了学生在第一年和第二年学习的课程。尽管学习模式是在校外进行,但福特和霍顿都有地方工厂,教学工作人员可以在工厂里传授一些精选的学科专题报告。此外,迪肯大学也通过澳大利亚工程师协会的教育设备向校外学生提供技术学士和工程学士课程。在国外项目中,来自马来西亚和新加坡的学生学习特定专业的技术学士和工程学士学位,他们在最后杨娟:澳大利亚工程教育远程教学的实施———以迪肯大学为例一年或两年的时间里和迪肯大学的校外学生一样学习。迪肯大学负责录取学生、学生以前学习的学分转移、课程传授和评估。学生通常是全日制的。地方学院提供地方管理和学术支持。在最后一年,工程学士学生在这些课程中参加一个两周的住校学习,在校内完成实验要求,并对他们最后的计划给出口头介绍,通过工厂现场观摩和客座演讲参观澳大利亚专业工程学实践。参加这些项目的学生通常被工厂雇佣,他们最后一年的计划常常和他们工作中的工程学问题联系在一起。5.咨询委员会迪肯大学的工程咨询委员会由外部成员和学校成员构成。外部成员包括1名主席、7名工业界人士(其中有工程师、管理者等)、1名毕业生、1名学生代表;学校成员有学院领导和主要负责人,还有教授和学科负责人,以及一些行政人员。[6]迪肯大学的工程系与产业界合作广泛。学院的一个重要功能是提供学习方案,以满足未来雇主的需求。通过学校的学术咨询委员会,学院能够确保所教内容跟得上不断变化的工业需求。学院与很多研究组织和行业教育伙伴合作,提供特制的学习方案来适应员工的专业化发展需求。每年学术咨询委员会成员与学院工作人员会面几次,共同回顾课程,讨论行业的发展趋势和合作机会。目前,学院的咨询委员会包括来自美国铝业公司、壳牌等工业公司的代表。
(二)迪肯大学校外传授的特点迪肯大学认为一个成功的、完整的工程学方面的校外项目关键在于给每个学生灵活的选择,这种灵活意味着他可以在任何地点任何时间获得花费合理,学生能够选择在校内、校外,或者两种不同方式的混合。除了在获得形式上,这种灵活性也被拓展到课程设计、衔接和学分转换实践、大学管理、基础设施中。迪肯大学的所有技术学士和工程学士课程都对校外提供。评估任务包括作业、实验室练习、报告、考试。在校内和校外模式下,这些内容都是相同的。在一个特定的课程中,校内学生按照学校的时间表通过常规方式参加讲座、完成实验室课程和参观,校外学生根据同样的大纲和时间表学习。每个校外学生会收到一个“学习包”,包括一个文本、一个或者更多的学习指导、一个实验室指南、一个单元指导,还有补充材料,如视频文件、计算机软件或教学实验室装备。学习指导通常包括管理信息,有课程表、课本清单、任务和怎样与讲师联系的细节。学习指导每隔3到5年会进行专业的编撰和修订,单元指导则随着课程的提供时时更新。每门课程都有一个详细的网站,类似课程布告栏的内容,并且通过邮件提前向学生发送新增的学习材料,如讲课笔记、辅导笔记、作业答案等。学院在课程网站公布单元指导和实验室指南。在校生学习课程材料的同时,还可通过电话、电子邮件和传真等手段从老师那获得个人帮助。图书馆有邮购服务。目前,大部分作业邮寄到学校,越来越多的学生通过电子邮件来传送作业。学期结束,校外学生在大学预先安排指定的有监督的校外考试中心进行考试。随着教育的世界潮流,迪肯大学越来越依靠现代计算机和网络技术来传送课程。1.实验室课程通过远程教育进行工程教育存在一大挑战,就是如何使校外学习的学生和在校生一样,通过实验室课程获得同样的实践知识和经验。实验室教学一直是科学和工程学远程教育中的一个问题。迪肯大学从两个方面解决这个问题。第一,一些课程,如物理、材料学、静力学和力学、仪器、流体力学等,召开周末实验室会议让校外学生参加,使实验室工作集中在一到两天完成。第二,其他课程采用实际装备和计算机磨合相结合的方式向校外学生传授实验室经验。装备和模拟的使用在电子和微处理器的教学中非常普遍。第一年,电子学采用一个电子部件和一个电路实验板,让学生演示数字和模拟电子的运动。学院还开发了一个在课程中使用的起基础和中介作用的微处理器作为微控制器,实质上是一个教学仿真项目的逻辑控制器。最后一年,学生需要在家做一个简单的机器人作为他们的实验室工作。此外,迪肯大学在通过网络远程控制提供实验室训练方面取得了一些进步。如溢流坝溢流实验,采用一个可以通过网络进行远程操作的网页,演示水流向坝的整个过程并测量瀑布的高度。[7]远程控制联系采用计算机演示抽水过程,可以改变水在通道里的流速,并且有一个数码相机拍摄水坝的静态图像。整个过程可以由学生通过网络来操作。系统预设一次做试验的只有一个学生,整个练习被在专用的网站上。网站还会有实验操作程序、笔记和对学生的提示。大部分实验室项目对校外学生的传授很灵活。有时,个人实验完全可以在家进行,如测量细铜线的电阻和铅锡焊料的徐变(第二年材料学)。教学方法也较为灵活,教师通常允许学生对程序做一些小的改变以适应他们自身的情况。2.教学案例———一年级材料学(SEM111)SEM111是一个有很多校外学生参与的普通迪肯大学课程。所有的一年级工程学学生必修材料学的入门课程,目的在于让学生对材料、冶金、制陶、高分子材料、复合材料、机械测试有一个基本的概念。标准的校外注册学生每年有30-60名。教师在地方汽车制造工厂也会对课程进行指导,大部分公告和补充材料都通过SEM111的网站传递。SEM111课程也包括一些热处理金属的力学测试和金相显微镜观察的实验室练习。校外学生在学期中的某个星期六参加一个全天的实验室会议。会上学生可以在真正的样本上演示拉力测试、硬度测试和光学金相。通过一系列的实验,学生对金属的特殊力学性能有一个了解。“虚拟显微镜”网页可以帮助学生观察金属样本特定的显微结构,学生可以看到不同放大倍数下的图像。校内的实验室会议同样给那些校外学生与教师和同伴直接的接触。在引导实验室课程之外,教师回答问题、讨论与真正的材料工程学有关的问题、用真正的实验设备进行实验。学期期末学生提交分级实验报告。SEM111课程对于在校生和校外生从本质上来说是一样的。学生提交同样的作业、完成同样的实验、参加同样的考试。迪肯大学管理着澳大利亚和海外大量的有监督的考试中心。因此,校外学生可以按照时间表在被监督的环境里和在校生一样参加考试。完成后的考卷通过快递安全返回学校,让教师分级。整个课程实施已经有10年的历史,校内生和校外生的标准一致,全部等级都是可以比较的。教师负责通过网站、电话、电子邮件或传真回复校外生。校外生电子邮件的地址是公开的,同学之间也可以相互联系,直接交流。3.基础设施经过多年的实践,迪肯大学认为一种成功的校外学习项目必须通过合理的支持服务来传递和管理课程。因此,学校落实了大量的基础设施,主要有:一个专门的打包、分类和传递校外学习资料到世界上任何角落的邮件中心,同时也负责考试的寄送和收集;一个专业的编辑和出版团队,保障所有远程教育课程材料在学术上和教育上都有合适的标准,图书馆和书店有高效率的邮购服务;一个主要的大学中心,能够追踪作业在校外生到达学校、传递给教师分等级、返回到学生这一过程。迪肯大学在澳大利亚和海外的考试中心,由一个监管生产、传送和返回考试的管理核心团队负责。必须有足够的行政人员负责与地方及海外合作伙伴的非学术活动进行沟通。除此之外,还要有管理良好的大学和学院网络,确保校外每门课程的提供。
给我们的启示
(一)加强工科教学内容的呈现与开发随着工程教育的发展,远程教学已经成为一种重要的工程教育途径。工程教育远程教学的难点就是学习内容的传递。在13年的发展历史中,澳大利亚迪肯大学工程和技术学院取得了巨大的进步,从第一年只能提供1个本科专业,到现在拥有一个大约30个学术和其他支持工作人员团队,并且能够提供100多种本科和研究生课程。学院逐步淘汰了旧的网络服务器,建立了包括课程网站收集、在线学习介绍、大学课程管理系统等在内的完备体系。目前,国内工科专业的网络学习平台还有很多需要完善的地方,比如教学内容有限、呈现方式不够直观等。所以,应该不断完善工程教育远程教学的支持服务,不断开发工科学习者的网络学习材料,加大基础设施方面的投入,进一步提升基本硬件设施,优化网络学习环境,为学习者提供丰富的、个性化的学习支持服务。
(二)多渠道实现实践教学目前,很多工程学科的教学对培养学习者工程设计和运用综合知识解决问题的重要性缺乏重视,因此,加强实践教学对提高工程教育的质量十分重要。迪肯大学的工程与信息技术学院开发了虚拟工程咨询系统,该系统可以提供一系列真实环境下的工业工程项目数据,涵盖了工程从设计到实现再到具体操作等各个阶段。虽然这个系统还处于探索和试用阶段,但其创新性仍然值得我们学习。除了虚拟实践外,学习者每隔一段时间到校进行集中性实践学习,与规模较大的企业合作,给学生提供实训的机会。这些做法在提高工程教育远程教学的实践性方面起到了实际的作用,国内提供工科教学的远程教育机构可以根据自己的实际情况制定相应方案,把教学内容的网上和网下传递相结合,克服工科实践内容在传递上的难点,真正保证教学质量。
胆肠吻合术主要包括(肝)胆管-十二指肠吻合以及(肝)胆管空肠吻合,是外科临床中解决胆道狭窄和处理医源性胆道损伤最有效的手段。然而胆肠吻合口狭窄通常发生于手术后13个月,发生率一般为2.6%左右〔1〕,也有文献报道可高达10%~30%〔2〕。胆肠吻合口感染以及继发的反复胆道感染、黄疸、胆汁性肝硬化,已成为待解难题,也是手术失败乃至需要再手术的主要原因。笔者回顾近年来国内外相关文献,对于胆肠吻合口狭窄的机制、预防及处理做一综述。
1 胆肠吻合口狭窄机制
创伤的愈合均伴有不同程度的瘢痕形成,病变部位胶原的过量沉积又可导致瘢痕过度增生〔3~5〕。肝外胆管愈合即属于过度愈合方式,表现为瘢痕性挛缩。
1.1 组织特点 肝外胆管属于一种纤维弹性薄壁管道,黏膜下主要为大量纤维组织,平滑肌成分较少。当胆管损伤后,黏膜下纤维成分断裂。愈合过程中大量纤维细胞转化为功能活跃的成纤维细胞,导致胶原大量合成,细胞外基质过度沉积,改建较差,最终容易导致瘢痕过度增生,吻合口狭窄。
1.2 胆汁损害 胆汁中的胆盐有阻碍损伤组织愈合作用和致纤维化作用,尤其对缺氧组织有明显的致瘢痕性作用。胆汁渗漏至胆管壁内与胶原纤维接触导致炎症反应和胶原的合成过度,是胆管良性狭窄的重要原因〔4,6〕。胆肠吻合愈合过程炎症渗出期较长,修复较慢,炎症持续刺激巨噬细胞,通过释放一系列炎性介质和生长因子,导致成纤维细胞增生活跃,合成胶原能力增加,胶原过度沉积,最终导致吻合口的瘢痕性挛缩。
1.3 胆肠返流 胆肠吻合口愈合过程中慢性炎症持续存在,胆道上皮愈合较差,愈合后上皮排列杂乱,黏膜层变薄,可见少量杯状细胞,管壁增厚,纤维组织增生,均与胆肠吻合术后胆肠返流有密切关系。长期的消化液刺激,可诱发化学性胆管炎,导致胆管黏膜萎缩,杯状细胞及纤维组织增生,管壁增厚,最终形成吻合口纤维性狭窄。在胆管狭窄和继发感染的基础上,部分病例在狭窄近端胆管将继发结石的形成,并且在狭窄、感染和结石之间,将互为因果,形成恶性循环〔3~7〕。同时由于长期炎症反应,局部可能发生恶变〔8~10〕。
1.4 影响胆肠吻合口狭窄的其他因素 通常认为胆道恶性疾病、术前胆道扩张以及术后发生的胆汁漏与胆肠吻合口狭窄的发生密切相关。House等〔1〕大宗病历回顾性分析发现,这些因素并不增加吻合口狭窄发生的风险,而术前经皮穿刺胆管引流和术后胆管支架则与吻合口狭窄的发生有关。
2 胆肠吻合口狭窄的预防
2.1 胆肠吻合的手术操作 虽然有人通过评估胆道重建术后胆道功能认为肝管十二指肠吻合优于肝管空肠吻合〔7〕,但在预防吻合口狭窄方面,目前较一致的观点是(肝)胆管空肠Rouxeny 吻合术后吻合口狭窄的发生率较(肝)胆管-十二指肠吻合低,可能与前者在一定程度上减少了胆肠返流有关〔1~5〕。其中(肝)胆管空肠侧端及端端吻合术式由于胆管开口较小、位置较高、引流欠畅、胆管内胆汁停滞等因素,容易发生吻合口缩窄和胆管内结石等后期胆道并发症,故以(肝)胆管空肠侧侧或端侧吻合更能有效预防吻合口狭窄。另外,术中近端胆管游离太长,引起断端供血不足,日后易形成吻合口瘢痕狭窄。再次手术局部瘢痕、黏膜对合不良等也使术后狭窄机会增大。有人认为胆肠吻合应遵循以下原则:①黏膜对黏膜吻合;②胆肠侧侧吻合为首选;③用可吸收线或单股缝线单层缝合;④优质管内支撑至少9个月。也有人认为局部管内支撑可能增加炎症反应从而导致黏膜瘢痕挛缩,并在犬胆肠吻合中应用单层浆黏膜下缝合技术,术后不使用T管支撑引流,在预防吻合口狭窄方面同样取得了令人满意的结果〔10~15〕。Pellegrini〔7〕用光镜和扫描电镜对肝胆管置管前后的病理研究,进一步证实置管能导致严重炎症变化和广泛黏膜破坏,加重管壁纤维组织增生,显然对胆管壁是有害的,尤其对吻合段的修复有害无益。近年来亦有人尝试了胆管外支架预防吻合口狭窄的试验研究〔9〕,但胆肠吻合术后是否使用胆管支架,不同文献尚有争议〔13~18〕。
2.2 吻合口大小的问题 胆管壁不同于肠管壁,没有肌肉及自身蠕动,但有一层弹力纤维,当梗阻致胆管被动扩张,手术后因内压下降胆管复旧而致管腔缩小,复旧程度则受胆管纤维化及僵硬程度、厚度的限制,非炎性狭窄的回缩程度较大。当肉芽组织增生到一定程度时由于各种因素的刺激过度收缩,产生向心性挛缩,就会造成吻合口狭窄。Kram〔13〕指出胆总管十二指肠吻合口在术后3 d内将缩小30% ,故若吻合口不够大,术后引起狭窄的风险大大增加。也有人认为,肝胆管和胆总管的广泛切开与空肠行大口径侧侧吻合是预防吻合口后期缩窄的最有效方法。
2.3 正常口径胆肠吻合口狭窄的预防 通常情况由于胆管已有扩张或借助拼合成形而获得宽大的胆肠吻合口,直视下易于吻合从而避免或减少日后瘘和狭窄的发生。可是,也有少数胆管口径近乎正常或较为细小且无法扩大,尤其是近年来随着腹腔镜胆囊切除术(LC)的广泛应用,术中胆管损伤率由过去的0.1%~0.2%增加至现在的0.4%~0.6%,据报道有1 /3的重大损伤在术中被发现而采用立即修补〔11〕,使得外科医生面对更多正常口径胆管但又必须行胆肠Rouxy吻合的情况。此时,究竟采取何种方法来有效地保证高质量的小口径吻合以避免瘘和狭窄,就显得令人棘手并至关重要。有人曾提出改良的胆肠黏膜吻合法并成功地应用于临床,由于将胆管壁全层与空肠黏膜缝合并将此层吻合充分向内推入肠腔(约2.0 cm) ,再行第二层浆肌层间断缝合,形成所谓肠腔内再造的样结构,无需留置内支撑,大大降低手术难度,同时可有效预防吻合口狭窄〔14~18〕。Ooi 等〔16〕报道在局部操作条件较差和小口径胆管的RouxenY吻合时,由空肠盲端插入Intestofix导管(B.Braun,Melsungen,Germany)作为胆肠吻合口支架,有利于术中吻合口定位,同时可有效预防术后胆汁漏及吻合口狭窄。也有人应用球囊扩张、内支架等方法预防腹腔镜胆囊切除术中胆管损伤术后吻合口狭窄,但经长期随访后的疗效评估,还是以手术效果最确切〔1,2,11~15〕。
2.4 其他预防狭窄的方法 吻合口狭窄主要是由于吻合口处瘢痕组织增生挛缩所致,故Kram等〔13〕应用实验性纤维蛋白凝胶、外科黏合剂OB 胶或FG黏合胆总管吻合口,替代了丝线缝合,避免了吻合口组织损伤,减少了局部胆汁对瘢痕组织的刺激增生作用,成为一种预防术后吻合口狭窄的有效措施。碱性成纤维细胞因子(bFGF) 是一种能广泛促进来源于中胚层及神经外胚层细胞增殖的生物活性物。基础研究和初步临床观察已经证实,bFGF对烧伤、外伤及各种慢性难愈合创面具有显著的促修复作用。有人在犬胆肠吻合口愈合过程中应用bFGF,证明其可有效防治吻合口瘢痕性狭窄〔14〕。
3 胆肠吻合口狭窄的治疗
3.1 球囊扩张 球囊扩张术是将带有气囊的导管通过经皮或内镜途径置入狭窄部位,通过充气球囊扩张狭窄,1975年Burhenne报道此种方法后,胆道狭窄的治疗中越来越多的应用球囊扩张〔1,2,13~18〕,并取得较好的疗效。有人报道有50%的胆肠吻合口狭窄的病人可通过球囊扩张取得较好的治疗效果〔19〕。国内王雨等人〔20〕目前应用球囊扩张术与胆肠吻合术相结合的方法来预防或治疗胆肠吻合口狭窄,取得了较好的疗效。这种先吻合后扩张的方法,有三个明显优点:①变被动扩张为主动扩张,通过球囊来调节胆管管径,使其能在短时间内达到“理想管径”;②缩短了等待胆管扩张时间;③避免了梗阻性黄疸。近年来,Jonathan等人〔21〕报道了在肝移植术后胆肠吻合口狭窄应用球囊扩张术,取得较满意效果。一般认为球囊导管进行支撑,其时间不能短于6~9 个月〔17~21〕。但球囊扩张术后是否继续应用支架支撑有人也持有异议,认为支架作为异物可能造成局部炎症反应、纤维化增生从而再次引起吻合口狭窄。Pellegrini等〔7〕也通过50例吻合口狭窄复发病人的手术证实过度延长支架支撑时间并不能获得更好的治疗效果。
3.2 放射性介入金属支架 部分胆肠吻合口狭窄可能由恶性病变引起,此时应用放射介入治疗经皮肝胆管引流术(PTCD)或内镜途径置入金属支架治疗效果较好,但不能同时处理合并的结石,在应用上受到一定限制。近年来在腹腔镜手术后胆道损伤修复中也有人使用了金属支架,取得了一定疗效,此方法也扩大了胆道镜的应用范围,使得内镜下应用金属支架在治疗胆肠吻合口狭窄方面扮演重要角色,但其长期治疗效果可能还不尽如人意〔22~26〕。有人认为球囊扩张的使用可增加支架置入成功率。
3.3 手术 虽然治疗胆肠吻合口狭窄的非手术方式较多,但根据治疗效果的长期随访,目前认为治疗胆肠吻合口狭窄最为有效的方式仍然是(肝)胆管空肠吻合的胆道重建,处理方法常常是拆除原有吻合口,准备出更大的胆道开口,再次行胆肠吻合或者直接行Longmire 术,但仍有10%~30%的病人再次发生吻合口狭窄〔1,2〕。因此在发生高位胆肠吻合术后再次狭窄的病人,不要急于永久置管行内引流或扩创再行肝内胆管与空肠的胆肠吻合。
根据Lillemoe〔2〕统计的上世纪90年代术后胆肠吻合口狭窄的治疗方案,认为术前胆道造影明确狭窄部位,通过经皮穿刺的胆道导管定位,最后行RouxenY 肝管空肠吻合重建胆道,使得98%的患者取得了良好治疗效果。而对于一般条件较差的病人可能更适合应用内镜和经皮肝穿途径球囊扩张或置入支架等方案〔27~30〕,因此,胆肠吻合口狭窄的治疗虽然以手术最佳,但目前越来越趋向于使用气囊扩张、支架和手术相结合的综合治疗方案。
3.4 具有仿生阀门的人工胆管 胆肠吻合口狭窄进行气囊扩张、支架和手术相结合的综合治疗后,仍有相当一部分病人会发生再次狭窄,尤其是高位吻合口再次狭窄,由于残余肝外胆道组织过短,大大增加手术吻合的难度,可能使患者丧失治疗机会。近年,一些人工胆管替代物的相关研究,为胆肠吻合口狭窄甚至胆肠返流等严重胆道术后并发症的彻底解决提供了更加行之有效的方法。具有良好生物相容性的高分子材料、固定口径的人工胆管连接于胆道及肠管之间,避免了不同组织间愈合造成的瘢痕挛缩、狭窄,特别是一些具有仿生阀门的人造胆管〔31〕,由于其具有Oddi括约肌“压力控制、定向开放”的仿生学特点的阀门控制胆汁排放,大大降低了胆肠返流的发生率,减少了胆汁对吻合口组织愈合的不利刺激。
随着医学科技以及组织工程学的发展,各种具有良好生物相容性、适合人体的医用高分子材料的研发,必将为胆肠吻合口狭窄提供更多的治疗方法。
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第一章“”科技发展回顾
“”期间,科技工作在市委、市政府的领导下,认真贯彻“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技指导方针,积极构建自主创新体系,推进“科教强市”战略的实施,自主创新能力显著提高,有力地支撑了经济和社会发展。市先后被批准为国家创新型试点城市、全国科技进步先进市、国家知识产权示范城市。
科技创新能力明显提高“”期间,市财政投入应用技术研究与开发资金1.4亿元,争取上级科技资金投入2.64亿元,同比增加179%、176%。年到年全社会投入研究与发展经费75.7亿元,同比增加158.5%。实施市级科技计划项目746项,争取国家和省科技计划项目440项。其中承担国家“863”计划项目、国家科技支撑计划17项,是“”的2.1倍;承担省重大科技专项15项,省内排名第一。与大学、交通大学等国内知名高校建立全面科技合作关系,组织产学研需求对接53次,启动合作项目485项;完成科技项目招商2.2亿元。全市共取得科技成果1350项,获得省级以上科技奖励182项,是“”的1.84倍,其中国家科技进步特等奖3项、一等奖4项,居全省之首。一大批科技成果在三峡工程、西气东输、青藏铁路、载人航天等国家重大科技工程中得到应用。全市专利申请量10991件(其中发明专利3043件),授权6207件,分别是“”的3.32倍、4.7倍和3.02倍。新建国家和省市重点实验室37家,其中国家重点实验室4家,填补了河南省国家重点实验室的空白。新建国家和省市工程技术(研究)中心67家,其中新建国家工程技术研究中心1家,省级工程技术研究中心25家。各类研发机构总数达到200多家。中信重工、中钢洛耐院、LYC等3家企业技术中心进入全国百强。
科技支撑和引领发展的作用显著增强“”期间,坚持以科技项目为载体,支撑经济社会快速发展。攻克制约经济社会发展的重大技术难题300多项,开发300多项具有较强市场竞争力的产品;通过项目的实施和新产品开发,实现销售收入743.18亿元,利税185.79亿元。在装备制造、新材料、新能源、生物医药、现代农业等领域实施30个重大专项,实现了优势产业的技术升级。其中,24对棒大型还原炉工艺技术及装备等项目,打破了国外的技术封锁和市场垄断,以硅材料产业为龙头,形成了新型硅光伏产业。通过实施各类计划项目,有力支撑了农业、高新技术产业和社会可持续发展。项目的实施还带动了区域创新能力的提升,市、涧西区被列入全国科技进步示范县(区),市被确定为省级可持续发展实验区。
高新技术产业快速发展年国家高新技术企业新认定办法实施以来,共有108家企业通过认定,居全省第二。年,高新技术企业总产值670亿元,增加值140亿元,分别是“”末的3.72倍、2.28倍。12家部属科研院所技工贸总收入突破200亿元,是“”末的2.8倍。拥有2家国家级创新型企业,19家省级创新型(试点)企业,2家高新技术企业成功上市。硅材料光伏特色产业基地被认定为河南省首批高新技术特色产业基地,中硅高科、尚德、阿特斯3家企业被认定为河南省高新技术特色产业基地首批骨干企业。
农业科技创新取得新成就 选育小麦、玉米等主要农作物新品种26个(国家审定9个,省级审定17个),推广农业新技术、新品种200余项,建立农业科技示范基地30万亩,推广应用500万亩,实现经济与社会效益7.5亿元,主要农作物优良品种覆盖率达98%以上;引进推广羊、奶牛等畜禽良种20余个,畜禽良种覆盖率达85%以上;培育牡丹新品种30余个,解决了牡丹周年开花关键技术,提高了牡丹的观赏性和产业化水平。实施交通科技扶贫项目56个,5个贫困县的40个乡镇4.6万农户受益,户均增收3000元以上。大力开展科技下乡活动,培训农民20余万人。
科技支撑社会发展取得新突破“”期间,实施节能减排示范项目5个,废水、废气排放减少20%,废弃物利用率达到90%以上,为企业节约成本6000多万元,有2家企业被评为河南省节能减排科技创新示范企业。发展连翘、柴胡等道地中药材的规范化种植20万亩,重点解决了物种资源创新利用、主要病虫害的有效防治等关键技术,提高了药材的质量。开发出了5个中药新产品,实现经济效益1亿多元。在影响城乡居民身体健康的常见疾病方面,完成科技攻关项目43项,取得了显著的成效。建立省市科普基地4个,普及和宣传了科学知识。
自主创新环境进一步优化 市委、市政府相继出台了《加强自主创新建设创新型的决定》、《加强企业研发中心建设提高企业创新能力的意见》、《市企业知识产权工作管理办法》等一系列鼓励自主创新的政策和措施。落实了科研院所反映问题办理周报制度,解决了制约科研院所发展的突出问题57个;实行了首问负责制、服务承诺制等工作制度;实施科技项目网上申报,规范了科技发展计划立项、评估和结题等一系列操作规程,建立专家委员会,完善了专家评审立项制度,保证了科技项目的公开、公平和公正性。
尽管科技工作取得了很多成绩,但与经济社会发展的要求还存在一定差距。一是科技支撑经济社会发展的能力还不够强,经济发展过多地依赖投资拉动、资源和能源消耗,经济运行质量不高。年全市高新技术产业增加值占工业增加值的比重仅为13.2%,低于全省7个百分点。二是企业自主创新能力还比较弱,相当一部分企业很少甚至没有开展研发活动,不少工业企业还是零专利。三是科技拔尖人才数量不足,特别是高水平的科技领军人才、科技创新团队和既懂科技又会经营的复合型人才较为缺乏。四是科技投入还处在较低水平,年全社会科学研究与实验发展(R&D)经费占生产总值(GDP)仅为1.63%,低于全国平均1.7%的水平,不能满足支撑经济社会发展的需要。
第二章机遇与挑战
一、机遇
一是国家、省出台了支持自主创新的政策和措施,对科技创新提出了新的更高要求,提供了强有力的支持。
二是国际金融危机的发生并没有改变经济全球化加速发展的趋势,国际间在加快产业转移和升级的同时推动了技术进步与转移,有利于引进国外先进技术和高层次人才。
三是我市经济正处在加快转型升级时期,更加注重发展高新技术产业和高技术服务业。沿海地区向中西部地区产业转移是大势所趋,为我市通过承接产业转移、在引进消化吸收基础上再创新、运用新模式加快技术创新提供了新的机遇。
四是我市有一批创新能力较强的科研机构,一批国家、省创新平台,拥有一批具有自主知识产权的核心技术,为科技创新提供了较强的内生动力。
二、挑战
经济还是以传统产业为主导,工业结构性矛盾突出,农业基础依然薄弱,经济发展方式还没有得到根本改变。在科技资源流动和竞争加剧的情况下,通过科技创新寻求新的增长点,发展低碳经济,培育和发展战略性新兴产业,进一步提升市的科技综合实力,提高科技对经济社会发展的引领和支撑作用,是“十二五”期间科技发展面临的重大问题。
第三章 规划理念
一、基本依据
依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(-2020年)》、《河南省中长期科学和技术发展规划纲要(-2020年)》和《市中长期科学和技术发展规划纲要(-2020年)》的要求与部署,按照河南省委、河南省人民政府关于“增强自主创新能力,建设创新型河南”的决定精神和创新型建设的需要,编制此规划。
二、基本定位
本规划是一项科技创新规划,为经济社会发展提供科技支撑,是一项政府规划。
三、规划理念
一个坚持:坚持以科学发展观统领。
一条主线:以自主创新为主线。
一个核心:以提高自主创新能力,建设创新型为核心。
一个面向:面向“十二五”经济社会协调发展的科技需求。
四个支撑:为市建立创新型城市提供科技支撑;为市发展战略新兴产业提供科技支撑;为市优势产业集聚发展提供科技支撑;为市汇聚和培养一大批科技人才提供科技支撑。
第四章 规划内容
一、指导思想
坚持“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技指导方针,以建设国家创新型城市为核心,以培育战略性新兴产业和调整产业结构为突破口,以支撑经济社会发展为目标,实施一批重大科技项目,培育一批创新团队,扶持一批创新型企业,建设一批创新基地,攻克一批核心关键技术,加快高新技术及其产业的发展,走“科技含量高、资源消耗低、环境保护好、人力资源优势得到充分发挥”的可持续发展道路。
二、发展目标
到2015年末,建成创新型城市,科技总体水平和科技实力显著提高,对经济社会发展的支撑作用明显增强,战略性新兴产业发展取得突破,产业结构调整明显改善。
(一)围绕现代农业、装备制造、轴承、新能源、新材料、信息产业、生物医药、社会发展(民生科技)、科技服务业等9大领域,突破94个方面的国民经济发展中的重大关键技术,实施600项科技项目(见附表),投入研发资金30亿元,产业化资金110亿元,实现销售收入1500亿元,实现利税450亿元。
(二)新认定高新技术企业100家,高新技术企业总数达到200家,到2015年高新技术产业增加值占规模以上工业增加值比重30%以上,年销售收入超百亿元的高新技术企业达到10家。
(三)科技投入的规模和质量得到显著提高,全市R&D投入占GDP的比重达到2.5%。
(四)以重大科技专项、国家工程技术中心和重点实验室为载体,引进国内外高层次创新人才100人,培育3~5个在国内外有较大影响的创新团队。
(五)新建3个国家工程技术(研究)中心或重点实验室,新建30个省级工程技术研究中心、10个省级重点实验室。新认定省级创新型产业集聚区3~5个。在优势学科领域培育1~2个国家重点学科。
(六)年专利申请量达到4000件,授权量达到2250件,其中发明专利占专利申请量的30%。
(七)科技进步对经济增长的贡献率达到55%以上。
(八)科技成为资源节约与循环经济发展的主要推动力量,资源利用率进一步提高。工业固体废弃物综合利用率达到90%;工业用水重复利用率达到75%;万元GDP能耗下降到0.8吨标准煤以下;万元GDP耗水下降到120立方米以下;生态环境质量得到进一步优化。
三、总体部署
以工业科技创新发展、现代农业科技发展、社会领域科技进步和科技服务业发展等四大领域为重点进行规划,对未来五年的科技创新工作进行总体部署。
用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业,重点围绕先进装备制造业、轴承产业、新材料、新能源、信息产业、生物医药等六大产业,采取不同的创新策略和发展思路,攻克66项关键技术,以产业集聚形式及技术创新优先为原则,培育壮大产业集聚区,全面提升工业自主创新能力。
围绕农作物新品种选育、特色花卉及林果产业化、农产品深加工、蔬菜及农产品质量安全等实施五大科技工程,突破18项关键技术,以工业化理念推进农业现代化。
社会发展领域以节能减排、环境保护、医疗卫生和安全生产等为重点,攻克8项制约社会发展的技术难题。
科技服务业以科技创新、科技咨询、技术贸易、知识产权、科技孵化、科技风险投资担保等服务为发展重点,为工业、农业和社会发展提供有特色的科技创新服务。
以实施重大科技专项为重点,整合优势资源,在装备制造、新材料、新能源等领域实施50个重大科技专项,培养一批科技领军人物、学科带头人和创新团队,在关键技术领域实现新突破,保持科技竞争优势。
第五章 科技发展主要任务
一、工业科技
(一)装备制造业
1.发展背景
装备制造业是的支柱产业,在国民经济发展中占据重要地位。部分企业在我国同行业中居龙头地位,在国家重大成套装备制造领域发挥着不可替代的作用。具有集行业技术标准制定、系统设计、技术研发、产品加工、质量检测及设备成套为一体的明显优势。拥有中国一拖集团有限公司、中信重工机械股份有限公司等一批大型骨干企业,规模以上装备制造企业451家,以其特有的技术和人才优势,形成了在国内外具有影响力的装备制造体系。
“”期间,装备制造业取得了长足发展,创新能力不断提高,对国民经济发展的贡献度显著提高。年,市规模以上装备制造企业实现销售收入780亿元。
2.发展思路
以促进“两化”融合为基本工作思路,突出核心制造优势和龙头企业带动作用,以共性技术研究为依托,重点发展矿山重型装备、农用装备及工程机械、动力机械、节能装备、运输装备、材料加工装备六大领域。壮大配套产业,实现由单一部件生产向成套装备制造转变、由产品制造向工程总承包转变、由产品优势向产业集群优势转变、由比较优势向创新优势转变、由装备制造向装备设计转变,着力提高装备制造业的核心竞争力。
3.产业目标
培育一批名牌产品,其中国际名牌产品3~5个、中国驰名商标20件;开发60项具有较强市场竞争力的成套装备;年申请专利1000件以上,其中发明专利300件。到2015年末,全市装备制造业销售收入超过2500亿元。把建成国内一流、国际先进的现代装备研发基地。
4.关键技术及研发内容
(1)矿山重型装备
关键技术1大型高效提升机研究开发
重点研发大型多绳缠绕式提升机的双机同步拖动技术;活动卷筒离合装置结构动力学及液压自动控制技术;盘型制动闸控系统的恒减速可靠性技术;大功率新型交—交变频、交—直—交变频调速拖动控制应用技术;提升机安全检测与诊断技术等。研发最大拖动功率单机6000kW、双机2×5000kW、提升速度18~20m/s的大型高效提升机。
关键技术2大型旋回破碎机研究开发
主要包括旋回破碎机的破碎腔型优化;整机数字智能控制及故障检测技术;关键零部件可靠性分析及设计;滑动轴承运动及机理;物料破碎性能分析的研究等,分析不同种类,粒度物料对破碎机生产性能等重要参数的影响,为破碎机系列化,产业化提供依据。研发功率700kW、生产能力300~1800t/h的大型旋回破碎机。
关键技术3超细碎高压辊磨研究开发
重点开展辊压耐磨材料性能及制造工艺;超细碎(粉磨)工艺系统节能技术;进料、辊缝调节技术;辊面延寿技术;高压辊磨机关键件如可调进料装置、行星减速器、主油缸的制造技术;高压液压系统试验技术;辊压破碎机控制技术研究等。研发功率≥2×1600kW、规格≥Φ1800×1600mm的超细碎高压辊磨。
关键技术4特大型自磨及球(棒)磨研究开发
针对各种矿物进行粉磨工艺及粉磨参数试验,设备选型及合理匹配,矿物性能试验方法,磨机参数对出料粒度的影响,磨机参数对分级粒度和分级效率的影响,磨机的机械强度、传动技术、技术研究等。研发Φ12.2×11m自磨机、Φ7.9×13.6m溢流型球磨机、Φ4.7×6m水煤浆棒磨机。能耗降低5~10%。
关键技术5大型高效过滤机研究开发
重点开展物料性质的分析、脱水性能实验;过滤介质的适应性技术;滤盘直径10m以上整体滤盘的可靠性设计技术;免维护结构分配头及中心轴的结构及内部流道设计制造技术;分配头耐磨材料的试验;大型扇形板结构;电气控制系统的控制技术及过滤机整机节能技术研究等。研发出料水分低于13%、处理小于200目的赤泥物料达到300~400kg/m2·h以上的大型高效过滤机。
关键技术6特大型矿渣立磨研究开发
重点开展加载系统和碾压技术;磨内流体质量、动量、流量仿真模拟,选粉机调节产品细度仿真模拟技术;关键件有限元热应力计算分析;耐磨件材料和工艺;液压操控和实时监控技术;矿渣粉磨系统研究等。研发磨盘直径5700mm、功率4800kW、生产能力160t/h的特大型矿渣立磨。
关键技术7特大型回转窑研究开发
主要包括大跨距三档筒体支承技术;托轮轴承组小长径比不刮瓦滑动轴承设计技术,双传动变频调速驱动技术;双液压挡轮装置技术;窑头、窑尾薄片多层复合式密封技术;关键件的制造技术研究等。研发Φ6.2×92m、功率2×1050kW、生产能力500t/h的大型回转窑。
(2)农用装备及工程机械
关键技术8大马力轮式拖拉机研究开发
研究人机工程技术;低排放柴油机电控技术;电控液压分动箱、差速锁、动力输出技术;闭心负荷传感液压系统技术;电控悬挂技术;四轮制动结构及控制技术;开发带同步换向传动系和动力换向和部分动力换挡传动系。研制具有自主知识产权的200~400马力产品,排放指标达到欧ⅢA,整机性能达到国外发达国家同类产品水平。开发大功率橡胶履带拖拉机及其变型产品。
关键技术9工程机械研究开发
重点研究压路机、挖掘机、推土机的数字化、集成化设计制造技术等,开发通用核心部件,不断完善产品系列,提升柴油机、箱/桥、结构件、液压件等内部配套能力。提高产品安全、可靠、经济性能,提升产品档次,满足市场需求。研发沥青再生、路面刨铣等路面施工机械。研制振动频率46Hz、振幅0.62mm的压路机,1.6m3挖掘机,169kW推土机。
关键技术10自走式玉米联合收割机研究开发
开发机具田间转弯、对行、卸粮等智能控制技术,实现一次作业同时完成玉米果穗摘收、升运、集箱和秸杆切碎还田,研制功率≥150马力、生产率7~18亩/h的自走式玉米联合收割机;研究块茎类作物识别及挖掘技术、输送分离技术和除秧技术,研制马铃薯(甜菜)联合收获机等。
(3)动力机械
关键技术11船用高速大功率柴油机研究开发
重点研究概念和总体设计技术;系统匹配技术;高压共轨燃油系统设计及匹配技术;高效增压系统设计及匹配技术;智能控制技术;油气混合优化及缸内燃烧优化技术;低负荷进气温度预热技术;关重件强化设计技术;关重件精确铸造、高效加工技术等。自主研发3800kW、排放符合IMOTierⅡ法规的船用高速大功率柴油机。
关键技术12工程机械用高速大功率柴油机研究开发
通过采用成熟四气门技术,进行油气匹配和高压喷射技术(喷射压力大115MPa)以及增压器优化匹配、曲轴强化技术等的应用研究,改善低负荷扭矩特性,降低排温、排放,自主研发430kW、排放符合EPATierⅣ法规高速大功率柴油机。
关键技术13农机及车辆用柴油机研究开发
立足大中型拖拉机、收获机械、装载机、压路机、推土机、叉车及中型发电机组等配套市场,提升增压器与柴油机匹配技术、大扭矩技术、低负荷性能改善技术,突破技术性能先进、节约能源的农机、车辆的大功率新型柴油机设计制造技术。自主研发15~400马力、排放指标达到欧ⅢA标准的农机及车辆用柴油机。
关键技术14汽油机研究开发
保持小排量汽油机研发优势,在大排量和特种机上取得新突破。重点研究发动机性能匹配技术;电喷技术;活塞喷射冷却技术(背部冷却);双拨叉轴技术;高刚度的曲轴箱体制造技术;双凸轮轴带卸压技术油气分离技术等。研发功率:19/7000(kW/r/min)、排放指标达到欧ⅢA标准的新能源燃气发动机并产业化。
关键技术15大型燃气发电机组研究开发
重点开展低浓度管道瓦斯安全输送控制技术、气体发动机热电冷集成系统技术、智能化控制技术等研究,自主研制低浓度(燃气浓度≥8%)瓦斯安全发电装备,实现气体发动机热电冷联供。
关键技术16绿色混合动力发动机研究开发
重点开展双燃料混合控制技术、智能化控制技术等研究,突破发动机双燃料切换、替代关键技术;自主研制燃油消耗率60~100g/kW.h、燃气消耗率0.13~0.18g/kW.h的双燃料发动机。
(4)节能环保装备
关键技术17城市垃圾综合回收利用技术及装备
主要包括垃圾分类技术、有机废弃物资源化处理技术、无机废弃物再利用技术,用于二次燃料的燃烧器技术,分解炉设计制造技术,旁路系统研究等,并研制日处理垃圾500吨相关工艺装备。
关键技术18褐煤提质、堆浸提金新工艺及装备
重点开展各种煤质在不同温度、水分、压力、成型等工艺条件变化下高压成型煤的热效率、强度、污染物排放等指标的改善状况研究;不同压力、转速、水分、粒度变化情况研究;矿石在实际破碎中的裂隙发育程度、以及筑堆后的矿堆渗透性变化规律研究;装备传动方式、进料形式和控制技术研究等。研发生产能力7~15t/h的褐煤提质装备,生产能力60t/h的堆浸提金装备。
关键技术19余热利用发电技术及装备
重点开展水泥窑余热发电工艺技术;硅冶炼余热发电工艺技术;玻璃窑余热发电工艺技术;石灰窑余热发电工艺技术;制定出余热发电设计规范;第四代篦冷机等条件下的高效余热利用技术;低沸点工质低温余热发电工艺研究等。形成余热利用发电先进工艺和成套装备(锅炉、汽轮机、发电机等),实现以上领域的工程总成。研制10MW以上水泥纯低温余热发电双压系统并实现工程示范。
(5)运输装备
关键技术20军民两用雪地摩托车研究开发
重点开展发动机在低温环境下工作的可靠性及耐久性、雪地车的人机工程学、整车在低温环境下运行的可靠性及耐久性、发动机及动力传输系统的布置、车架材料及焊接工艺性能研究等。研制车速60km/h、800cc军民两用雪地摩托车,填补国内空白,达到国内领先水平。
关键技术21专用车辆研究开发
主要包括面向特殊应用的整车匹配及性能优化,车辆轻量化设计技术,噪声与排放控制系统设计技术,采用新材料新工艺进行产品结构设计技术,动力总成及电子控制技术等研究。开发垃圾车、水泥搅拌车等专用车辆,逐步将汽车发展成为我市真正的支柱性产业。
关键技术22重型轨道车研究开发
重点研究动力选型、布置及其传递方案,车辆的动力学性能、单元制动、逻辑单元控制、自动报警等技术;关键部件转向架的设计制造技术,轨道车传统的一、二系悬挂和减振系统改进,优化车体结构,控制车辆噪声,提高乘座的舒适性。研制522kW、最高运行速度132km/h的重型轨道车。
(6)材料加工装备
关键技术23钢铁冶炼及加工装备研究开发
重点研究大吨位转炉寿命;大吨位转炉复吹和自动吹炼技术;热连轧工艺技术,高精度轧制技术(AGC,板形控制,宽度控制);大吨位转炉、大型宽厚钢板轧机、热连轧宽带钢成套设备、大型管材矫直机、冷轧薄板矫直机的设计与制造技术等。研发220t转炉、100~200mm×3500~4800mm宽厚钢板轧机、宽度≥1750mm热连轧宽带钢成套设备等。
关键技术24有色金属冶炼及加工装备研究开发
开展冶炼工艺技术及铝板带、铜板带热连轧和冷轧、冷连轧工艺技术研究。主要开发Φ4.5m以上规格的大型铜冶炼炉,并开发锌冶炼炉和硅冶炼炉;研制1850mm铝板带、1300mm铜板带热轧机、热连轧机和冷轧机、冷连轧机,宽度大于400mm、厚度0.05mm以下的铜箔压延设备以及加工装备过程控制系统并实现产业化。这些装备中充分体现智能化、网络化、绿色化的技术特征。
关键技术25 大吨位节能型浮法玻璃生产线关键技术研究
研究600吨/日至1000吨/日规模的大吨位浮法玻璃生产线的设计建造技术,研究开发适合大吨位浮法线的全氧燃烧、余热发电等环保新技术,提高原料、燃料等原材料资源的利用率,降低浮法玻璃生产环节的能源消耗,促进节能减排。
关键技术26玻璃深加工装备研究开发
重点研究玻璃深加工设备,包括玻璃钢化、镀膜、夹层、中空、自洁、防水等工艺技术及设备的设计制造技术等。研究APCVD生产FTO玻璃时反应器的设计和建造技术。开发低辐射镀膜玻璃LOW-E机组、TCO玻璃镀膜机组,突破国外公司对先进LOW-E镀膜玻璃设备的技术垄断,填补国内空白,实现TCO玻璃的商品化生产。
关键技术27高效、节能多晶硅生产技术及装备开发
研究48对棒还原炉内气态物料流场、温度场以及多晶硅生长D-I-V曲线;研究48对棒还原炉的启动、运行、停炉等全自动控制系统,包括供控电设备等硬件研究制造和系统软件开发;研究48对棒还原炉结构和设备制造方案,包括底盘的密封、绝缘结构和材料选择;还原炉能量综合利用工艺方案;开发48对棒还原炉,能耗降低20~30%。
(7)重点共性技术
关键技术28现代设计技术
应用CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM技术,开展产品全生命周期的系统设计理论与创新设计方法研究,建立产品的数字化模型。开发装备寿命评估和可靠性设计、整机及关键零部件的虚拟设计及3D仿真技术;建立面向装备制造业的产品数据库、标准库和知识库,构建产品设计、工艺设计、技术标准、加工制造等环节为一体的集成工作平台,提高设计质量和工作效率。
关键技术29先进制造技术
面向行业开发先进的网络化智能控制技术,研究关键零部件材料冶炼、铸造、锻造和热处理工艺,开发冶炼、铸造、锻造缺陷检测及防止技术;研发关键件制造工艺,形成典型零件的高效加工工艺、特大型零件的分体加工及装配、焊接工艺及热处理技术;开展零部件品质检测手段及方法、整机性能试验技术研究,开发相应的检验仪器及设备、试验装置等。
关键技术30节能减排技术
开展装备的设计、制造工艺路线和工艺方案、新型机床及控制节能技术研究,采用新型水基冷却液、清洗液等,减少环境污染,实现绿色制造;通过装备运行规律的理论分析和实验研究,优化确定装备的主参数和设备间的参数匹配;开发装备的节能拖动及控制技术、动力传递性能的优化和匹配技术。
(二)轴承产业
1.发展背景
轴承是的特色产业,是全国三大轴承基地之一。轴研所是轴承行业唯一的国家级轴承技术研究所、全国轴承行业技术归口单位。LYC轴承公司是国内轴承行业用途覆盖面广、品种齐全、产品尺寸最大的制造企业。河南科技大学拥有全国唯一的轴承专业(方向)。年全市轴承企业200余家,实现销售收入40亿元。
2.发展思路
发挥技术和品牌优势,大力发展城市轨道交通装备轴承、汽车轴承、大型精密高速数控设备及功能部件轴承、大型清洁高效发电设备轴承、高速高精度冶金轧机轴承、大型施工机械轴承、第三代医疗器械主轴轴承等;研制数控磨床、高速磨床、精密冷碾扩机等轴承加工装备。在引进消化国外先进技术、先进装备基础上再创新,提升高端轴承的制造能力和竞争力。发挥骨干企业带动作用,广泛吸引民营资本,形成轴承产业集群,拉长轴承产业链条,不断扩大产业规模。
3.产业目标
培育一批名牌产品,国际名牌产品系列1~2个。开发12项国内外市场具有较强竞争力的产品,年申请专利500件以上,其中发明专利50件。到2015年末,轴承行业形成轴承生产能力3000万套,实现销售收入150亿元。以大型、特大型、精密轴承为主导产品,进一步巩固作为全国三大轴承基地之一的地位,建成世界一流的轴承研发制造基地。
4.关键技术及研究内容
关键技术31城市轨道交通设备轴承关键技术研究
主要包括轴承结构优化设计;轴承密封技术;轴承零件加工新工艺方法;轴承试验技术;技术研究等。研发时速≥100km、使用寿命≥80万km、可靠度99%的城轨车辆轴承。
关键技术32汽车轴承关键技术研究
包括第三代轿车轮毂轴承单元,第二代重载卡车轮毂轴承单元、涡轮增压器轴承的设计方法、加工工艺,工艺装备、检测技术等研究。研发使用寿命≥25万km的第三代轿车轮毂轴承单元;使用寿命≥50万km第二代重载卡车轮毂轴承单元;转速≥10万转/分钟、耐高温600~700℃、使用寿命10~15万km的涡轮增压器轴承。
关键技术33大型、精密、高速数控设备及功能部件轴承关键技术研究
研究解决高档数控机床和基础制造装备用大型专用轴承的精密加工技术、热处理技术、精密检测技术等关键技术,形成高精度大型专用轴承的系列化核心技术;研发立车工作台主轴轴承、落地铣镗床主轴轴承、龙门镗铣床铣头C轴轴承、重型卧车主轴箱轴承等大型专用轴承,精度P4、P2,DmN值达到2.5×106mm·r/min。
关键技术34大型清洁高效发电设备轴承关键技术研究
开发包括1.5MW以上风力发电机组偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、增速器轴承和发电机轴承,百万千瓦核电站反应堆耐腐蚀轴承、核电机组大型压缩机泵用轴承、辅机轴承、应急柴油机轴承,大型水电站起闸机轴承,大型抽水蓄能机组轴承设计制造技术等。研发使用寿命20年、可靠度99%的大型清洁高效发电设备轴承。
关键技术35高速高精度冶金轧机轴承关键技术研究
包括大型薄板冷热连轧成套设备及镀涂层加工成套设备轴承,森吉米尔轧机轴承,1450、1500、1580、1600、1700、1750、1870、1900、2300、4300等规格冷热连轧和涂镀层生产线轴承,大型板坯连铸机轴承,彩色涂层钢板生产设备轴承、大型高炉风机轴承以及有色金属高精度轧机轴承,有色金属大断面及复杂截面挤压机轴承的设计制造技术等。研制使用寿命轧钢120万吨的大型薄板冷热连轧线轴承,速度120m/s的高速线材轧机轴承。
关键技术36大型施工机械轴承关键技术研究
包括大断面土压平衡、水泥平衡和硬岩盾构机轴承,大型挖掘机轴承,大型压路机轴承,大型工程车辆轴承,道路再生机轴承,大型履带吊轴承,全路面起重机轴承,架桥机轴承,沥青混凝土搅拌和再生成套设备轴承的设计制造技术等。研制使用寿命≥5000h,可靠度趋近100%的盾构机轴承,使用寿命≥30000h的水泥主磨机轴承。
关键技术37第三代医疗器械主轴轴承关键技术研究
主要包括轴承结构优化技术;轴承降噪技术;轴承试验方法;加工工艺技术研究等。研制转速80~120r/min、端面跳动Sia≤0.025mm、平面度0.03mm的第三代医疗器械(CT机)主轴轴承。
关键技术38轴承加工技术及装备关键技术研究
重点研究高速磨削技术,CBN砂轮磨削技术(CBN砂轮的制造技术、修整技术、磨削冷却液),外表面磨削砂轮自动动平衡技术,快速消除内表面磨削空程的技术,磨削过程控制技术、轴承套圈冷碾扩轧制原理与工艺技术等;开发表面粗糙度Ra0.1~0.2μm的数控磨床、磨削线速度45~60m/s的高速磨床、Φ100~300mm精密冷碾扩机,研制轴承检测仪器与设备。
(三)新材料
1.发展背景
经过多年发展,新材料产业已成为市的优势产业,产业链基本形成,集群效应凸显,在硅材料、钼钨钛、新型耐火材料、铝镁板带、电子铜基材料、电子玻璃、高分子材料、超硬材料等技术和产品创新方面在国内具有举足轻重的地位,被批准为国家高技术新材料产业基地之一。年,材料生产企业352家,其中,新材料企业165家。实现销售收入415亿元。
2.发展思路
开发新型材料,提高传统材料的生产技术和品质,拓展其应用领域。依托国家高技术新材料产业基地,以关键技术研究为突破口,重点发展合金材料、硅材料、新型耐火材料、特种玻璃、新型化工材料、纳米材料、碳纤维材料等。优化产业结构,整合资源,节能降耗,使成为辐射中西部的重要新材料产业技术中心。
3.产业目标
到2015年,研发新型材料50种,申报专利1000件以上。全市新材料产业销售收入超过1800亿元,新建15个各类研发机构,把建成国内重要的新材料产业基地。
4.关键技术及研究内容
(1)合金材料
关键技术39铜及铜产品精深加工技术研究
研究无氧铜的提纯及熔体纯净化技术、铜合金表面处理技术、定向结晶铜超细丝生产工艺、高精度超薄铜带材精度控制技术、高性能铜带残余应力控制技术、高强度高导电铜合金强化技术;开发高强度异型铜材及管材、无铅易切削铜合金、极大规模集成电路引线框架铜带(Cu-Ni-Si、Cu-Cr-Zr系)、350公里/小时高速铁路铜合金接触线(Cu-Cr-Zr)及其辅件铜材。
关键技术40铝及铝制品精深加工技术研究
研究铝土矿资源综合开采利用技术;研究电解铝节能、减排、清洁生产及循环利用的工艺技术,超大型预焙槽生产关键技术,铝合金半固态铸造成型工艺技术,连铸热轧铝板带生产工艺技术;重点开发用机、汽车、轨道客车、船舶、集装箱等专用高精度工业型材和建筑装饰型材;研究铝土矿尾矿、氧化铝赤泥和铝加工废料等废弃物综合利用技术。
关键技术41钼钨及钼钨产品研发
研究钼选矿和白钨等伴生资源的综合回收技术,滑石型钼矿选矿技术,钼冶炼脱硫、烟尘处理新技术,稀土钼钨制品的制备、钼箔的轧制、钼钨掺杂工艺、二钼化硅深加工等关键技术;开发钼化工和板、带、丝等钼钨精深加工产品,全面提高钼钨产品的科技含量和附加值;研究矿区环境保护、复垦、绿化和尾矿渣综合利用技术。
关键技术42钛及钛产品研发
研究海绵钛的低成本生产技术,钛合金熔炼加工工艺、加工成型、无损检测、成型焊接、机加与表面处理等技术,重点突破高质量钛板带材、焊管成型技术、航空钛合金铸锻件等关键技术;开发钛合金新品种如航空航天用钛合金铸件、高尔夫球具用系列钛合金、医用钛合金开发、手表表壳用钛板材等,替代进口。研究电解法制备海绵钛技术。
关键技术43特种钢生产技术研究开发
研究特种钢的化学成分、冶炼及铸造、热处理工艺,攻克非金属夹杂物过多、夹杂物的构成及分布不均的技术难题。重点开发核电、轴承行业急需的超临界钢、超超临界钢、耐热钢、高温钢、军甲钢、无磁钢、渗碳钢、不锈钢等特种钢,填补国内空白。
(2)硅材料
关键技术44多晶硅生产工艺技术研究
重点研究超大规模集成电路用超纯多晶硅规模化生产技术;大功率电子和功率集成元件用3〞-8〞FZ级多晶硅生产技术;超纯多晶硅块料、棒料高纯清洗包装技术;24对棒及以上的大型还原炉设计、制造、工艺技术和多晶硅生产成套自动控制技术;研发高纯氯硅化合物(TSC)生产系统和多晶还原生长系统的节能降耗技术;SiCl4氢化技术;光伏级高品质低能耗定向凝固铸造多晶硅生产工艺技术;多晶生产副产品SiCl4的回收、再利用技术等;多晶硅国家技术标准体系研究。
关键技术45单晶硅生产工艺技术研究
重点研发8"、12"硅单晶成套生产技术,包括8"、12"CZ法和MCZ法制备超大规模集成电路用单晶硅生长技术;8"、12"IC级硅抛光片和外延片加工工艺技术;8"、12"IC级硅抛光片质量检验技术;6"、8″太阳能级硅单晶、硅片生产工艺(节能、提高质量和成品率等)新技术研发;6"、8"重掺杂(B、Sb、As)工艺技术;6"TEOS背封抛光片的生产工艺;异变绝缘硅片生产技术。
(3)新型耐火材料
关键技术46高效长寿耐火材料技术研究
重点开展节能铝电解槽用碳化硅基材料高致密技术、炼铁高炉用大型碳化硅风口组合砖制备技术、煤气化炉耐火材料综合长寿技术、焦炉用硅砖高导热技术、非晶合金工艺用关键耐火材料制备技术以及Hismelt炼铁技术用Cr2O3-Al2O3耐火材料抗剥落、抗侵蚀技术。
关键技术47新型节能及环保耐火材料技术研究
重点开展化学法制备高温氧化铝、氧化锆晶体纤维技术,气凝胶制备纳米结构隔热材料技术,轻质材料微气孔技术,RH精炼系统、大型水泥窑用耐火材料无铬化技术,高温烟气过滤除尘材料耐高温技术,环保型炮泥制备技术,氟含量<2.0%的低氟和无氟保护渣制备技术。
关键技术48功能耐火材料技术研究
高效连铸用长水口、浸入式水口、塞棒材料的结构复合技术,冶金用透气材料透气孔道一体化复合技术,保温电解槽低导热层状复合梯度材料的制备技术,碳化硅高温过滤器孔径控制技术,过滤高温金属熔液杂质作用的泡沫材料制备技术。
(4)特种玻璃
关键技术49特种玻璃材料关键技术研究
研究在线多种彩色膜热反射浮法玻璃生产技术;开发Low-E玻璃深加工技术;特种玻璃开发和研发能力中试平台建设;超白玻璃生产工艺研究;信息显示基板玻璃及太阳能光伏玻璃的配方设计及生产工艺研究。
(5)新型化工材料
关键技术50精细化学品开发
着重研发高纯度电子级六氟化硫、三氟化氮、四氟化氮、六氟化钨、氟代烷基膦酸锂等产品的关键工艺技术,包括制氟电解槽腐蚀控制技术、多塔串联连续低温精馏技术、高纯度气体微量杂质分析技术、钢瓶预处理及洁净灌装技术。
关键技术51新型高分子材料开发
以聚氨酯、聚双环戊二烯、改性尼龙、均聚PP基复合材料、大型风电叶片用新材料、矿用提升机抗磨聚合物基复合材料等为重点,着重进行其配方、工艺及成型技术研究。
(四)新能源
1.发展背景
新能源产业在太阳能光伏、锂离子动力电池、风力发电技术、生物质能技术的研究开发已经初具规模。年硅材料与太阳能光伏产业规模达45.6亿元,相关企业31家,已建成光伏发电示范工程2个。以尚德为龙头的太阳能光伏电池生产企业年产能已达230MW。风力发电形成了电机、叶片、轴承、锁紧盘等关键件研发与生产配套能力。生物质能建设方面,全市户沼气总数达到34.56万座,总池容达到5.6万立方米。已建成2个应用生物质能技术的生产企业。
2.发展思路
发展新兴能源产业,优化能源结构,依托重点企业发展太阳能光伏和锂离子动力电池技术,开发与建筑物结合的小型光伏发电系统,形成完整的产业链,提高产品附加值;发展风电技术,逐步实现装备成套;开发生物质能技术。
3.产业目标
到2015年,研发出一批-拥有自主知识产权的技术成果和产品,获得国家专利120项以上,总体技术水平接近或部分达到国际先进水平。建立各类研发中心20个。产业规模达到300亿元。
4.关键技术及研究内容
(1)太阳能光伏电池及组件
关键技术52材料及光伏技术研究
研发硅低压化学气相沉积(LPCVD)新工艺,控制薄膜的厚度、均匀性和致密性;研发大规格、高品质ITO靶材(纯度纯度≥99.9%,相对密度≥99%,电阻率≤0.2×10-3Ω·cm)高性能、低成本AZO靶材(纯度≥99.9%,可见光透过率≥80%,红外光反射率≥75%)的制备技术。开发太阳能电池用TCO玻璃镀膜(方块电阻≤15Ω;加权透过率≥81%)技术。
关键技术53太阳能电池组件研发
研发新型高效晶硅电池和薄膜电池技术,包括新型低成本、柔性薄膜太阳电池制备工艺、设备及系统集成技术,低成本柔性薄膜太阳电池关键材料和非真空制备技术;研发350F-3000F系列超级电容器的设计、制造、检测技术;研发以光伏集成建筑(BIPV)为核心的并网发电应用技术。
(2)兆瓦级风电
关键技术5电叶片关键技术研究
通过对进口材料性能的分析,积累基础数据,构建材料有关数据模型,研制适合风电叶片的新型材料;研究风电叶片在潮湿、高温、强紫外线、强腐蚀等恶劣环境下材料性能的变化规律,改善性能,优化整体结构设计,延长叶片使用寿命。
关键技术55锁紧盘设计制造技术研究
利用数字化仿真设计技术,对锁紧盘的结构、强度进行分析计算,预测其使用寿命;研发数字化加工新工艺,提高加工精度。
(3)锂离子动力电池及材料
关键技术56锂离子动力电池及材料关键技术研究
研究动力电池工作状态的在线检测等技术,开发动力电池管理系统及模块、充电系统;研发连续化生产锂离子电池隔膜的新工艺;研发自动化锂离子动力电池生产线,构建生产车间的MES系统,降低生产成本。
(4)生物质能
关键技术57生物质能关键技术研究
研究沼气低温发酵技术;二氧化碳/氢气、甲烷/氢气等混合气体分离以及氢气的贮存方法;开发利用废弃动植物油脂和黄连木籽、油桐籽等油料林木果实,采用酯交换生产生物柴油的新技术;研究以木质纤维素为原料制备燃料乙醇新工艺,实现原料中纤维素、半纤维素、木质素等组分分离,提高酶解效率及发酵强度,并提高工艺附加值。
(五)信息产业
1.发展背景
国民经济信息化总体水平处于全国先进行列,是国家制造业信息化示范城市。信息技术的研发与产业化取得了一系列成果,开发出了地理信息系统、物流信息平台、污水处理工程智能化设计软件、日照采集分析软件等400多项有较高技术水平和市场潜力的软件成果,现有企业200余家,从业人员3000多人,年营业收入5亿多元。
在两化融合方面,制造业领域信息化基础设施、制造装备的数字化程度、信息化资源的开发利用程度等处于国内先进行列,4C技术普及和覆盖率达到85%以上。制造业信息化单项技术的应用覆盖率达100%,新产品的研发周期缩短了30%以上,技术进步贡献率提高了10%。
2.发展思路
优先发展软件产业、信息技术服务业、软件外包、物联网等战略性新兴产业,加强数据处理、行业电子商务、动漫网游、动漫手游等关键技术;加大招商引资力度,引进国内大公司到建立分公司和研发中心,进一步深化制造业信息化技术应用深度。
3.产业目标
到2015年,面向工业、农业、物流等领域提供系统集成解决方案,开发平台软件30余套,尤其面向装备制造业、新材料等行业,研发高效、智能控制等嵌入式系统500余套;面向物联网应用,研发传感技术及其产品30种;大力发展软件外包,外包收入年递增50%;呼叫中心座席规模达到2万个;力争建设物流、畜禽、轴承等行业的全国数据存储中心,耐材、物流、钢质办公家俱等行业电子网站,信息产业实现年销售收入300亿元。
4.关键技术及研究内容
(1)软件
关键技术58基础软件关键技术开发
开发嵌入式操作系统、实时数据库管理系统,软件工程化开发技术研究。
关键技术59应用软件关键技术开发
开发面向离散型企业的车间MES系统,大型数控装备的控制软件,信息服务平台智能化软件,制造业信息化的其他应用软件;开发面向流程型企业的过程控制组态软件,过程仿真软件;开发嵌入式农机机载控制终端;开发小麦生产过程管理决策模型及智能系统等;开发城市空间地理信息统一的数据库及管理系统。
2.硬件
关键技术60硬件关键技术开发
开发嵌入式系统的硬件平台、高灵敏度传感器、数字程控交换机、VOIP系统平台、NGN核心业务平台、长寿命智能型光电连接器、无源光器件、节能型CO2保护焊电源、RFID车载终端、钢丝绳质量在线检测仪、指纹安全产品、智能仪表(智能流量记录仪、圆度仪等)、移动通讯直放站传输设备等。
3.制造业信息化
关键技术61制造业信息化应用关键技术研究
面向集团企业的业务流程信息化、面向终端用户提供信息化整体解决方案,面向制造企业实施4CP/2E集成应用技术的二次开发,研发业务流程的标准化组件技术、端到端的协同技术,动物溯源RFID耳标技术,“感知”工程推进中的数据及关键技术,物联网的数据采集与传输技术以及生产制造执行系统(MES)。
(六)生物医药
1.发展背景
形成了一定规模的生物工程与制药等高新技术产业。在兽药生产方面,组建了国家兽用药品工程技术研究中心,其研发能力已达到国内同行业领先水平。建成20万亩中药材GAP规范化种植示范基地;建成中药中间体提取分离产业化生产基地。全市规模以上企业15家,实现年销售收入5亿元。
2.发展思路
重点发展生物制药、中药现代化、医药中间体和生物防治四个领域,促进生物技术产业规模化发展,巩固兽用药品生产及研发在国内的领先地位。
3.产业目标
到2015年,研发10余种重大疾病和常发流行性疾病的诊断技术和诊断试剂盒,研发出3~5种急需高效的新特药生物制剂产品;中草药的有效种植面积超过50万亩;获得5~8项具有自主知识产权的新型中药用药新技术、新方法;建立4个市级重点生物材料研发中心。全市生物医药产业年销售收入达到20亿元;年专利申请量30件以上。
4.关键技术及研究内容
(1)生物防治
关键技术62生物防治关键技术研究
重点研究针对病原体的快速、灵敏、特异监测与早期诊断关键技术,开发出新型高效抗病毒药物、特异性疫苗和保护性抗体等生物产品,提高市应对突发生物事件和高度传染性疾病爆发和流行的水平。
(2)生物制药
关键技术63生物制药研制开发
利用靶标发现技术,进行生理和病理过程中关键基因功能的研究,发展“从基因到药物”的新药创制技术。基于生物大分子三维结构,研发分子对接、分子模拟以及分子设计技术,设计合成创新型药物。
(3)现代中药制药
关键技术64现代中药制药研制开发
开展中医药诊疗、评价技术与标准的研究。利用生物学技术对中药有效成分的高效提纯和复合改良进行研究。探索适合中药用药特点的方法途径,如中药缓释控释技术、靶向给药技术、新型透皮吸收技术等,提高临床疗效;开发新型复合中药剂型制备技术,提高综合治疗效果。
(4)新型酶制剂
关键技术65新型酶制剂研制开发
利用生物技术对产酶菌株进行基因改造和诱变育种研究,调整酶制剂产品结构,建立1个适合市工业和农业实际需求的生物催化技术系统,制备得到2~3种性能稳定、高产高效的产酶菌株;发展新型纤维素酶、碱性果胶酶、脂肪酶、蛋白酶等酶制剂,提高酶的纯度,改进酶的分离纯化工艺,增强酶制剂的稳定性、安全性和特异性;扩大酶制剂的应用范围,改善酶的活性,提高酶产品档次。
(5)生物基医用高分子新材料
关键技术66生物基医用高分子新材料研究开发
依据生物相容性机理,利用生物导向性及生物活性物质的控释技术,研究生物降解或生物吸收材料的分子结构、生物材料的制备方法和质量控制体等。研发仿生学高性能生物医用材料、人体组织器官替代材料、治疗医用辅助材料及功能部件等。
二、农业科技
(一)发展背景
“”期间,市在农作物新品种选育、旱作农业栽培技术、畜牧养殖业等方面取得了丰硕成果,农业种植结构得到优化。年粮食总产量达到235.14万吨。农作物新品种选育独具特色,偃展、洛旱系列小麦新品种,洛玉系列玉米新品种选育跻身于河南省前列,洛椒系列辣椒是全国四大辣椒品牌之一,旱作农业等配套技术研究优势明显。肉类总产量23.3万吨,禽蛋总产量13.7万吨,奶类总产量41.1万吨。
(二)发展思路
巩固农业基础地位,以“保障粮食安全、保障食品安全、保障生态安全”为中心,积极开展高产、优质农作物、蔬菜、花卉、林果新品种选育及产业化关键技术研究;开展主要农作物病虫害预警、调控技术研究和旱作生态、农业废弃物综合利用及农业循环技术研究;研发农产品精深加工技术,延长农业产业链;开展优质畜禽种质改良与高效利用、重大动物疫病综合防治等关键技术研究;研发农业专家系统和网络平台,用高新技术尤其是信息技术改造提升传统农业。
(三)产业目标
到2015年,选育15~20个小麦、玉米、大豆、甘薯、马铃薯、蔬菜等农作物新品种,单产较“”提高10~15%,良种覆盖率达98%以上,其中小麦、玉米良种覆盖率达100%;引进畜牧优良品种15~20个,肉牛、肉羊等畜禽良种覆盖率达95%以上。选育3~5个林果新品种,引进林果新品种30余个。培育8~10个牡丹、芍药等花卉新品种。推广农业新技术10-15项。
(四)关键技术及研究内容
1.主要农作物、蔬菜新品种选育及高效栽培
关键技术67高产抗逆小麦新品种选育技术研究
利用优异种质材料做亲本,在传统育种技术基础上,结合基因工程、分子标记辅助选择等技术,选育出适合黄淮旱作麦区种植的抗旱节水小麦品种,产量达到7500kg/hm2以上;选育出适合黄淮高产灌区种植的高产优质小麦品种,产量达到10000kg/hm2以上。
关键技术68玉米新品种选育
利用国内玉米优异种质、外来温带和热带亚热带种质,结合现代生物技术,开展玉米资源创新和杂优模式研究,选育高产、稳产、多抗、耐密、适应机械化种植的玉米新品种,并研发配套栽培技术,产量达到12000kg/hm2。
关键技术69甘薯新品种选育技术研究
引进利用二倍体野生甘薯资源及国外优良的亲本资源,以淀粉加工类型、鲜食类型、特用类型(紫薯、黑薯)为主要育种目标,采用有性杂交、集团杂交、系统选育等育种技术,选育高产优质、高抗根腐病、抗茎线虫病甘薯新品种。鲜薯产量37500kg/hm2,薯干产量12500kg/hm2,淀粉产量9000kg/hm2。
关键技术70西红柿、茄子、辣椒等蔬菜新品种选育技术研究
引进国外抗热、高病、耐低温、耐弱光、耐贮运蔬菜种质资源、,结合航天搭载、多倍体诱变等先进育种手段,、选育高产、抗病、适宜保护地栽培的西红柿、茄子、辣椒等蔬菜新品种。
关键技术71优质高产抗病马铃薯新品种选育技术研究
引进马铃薯野生基因种质资源,采用细胞工程与常规育种方法相结合,聚合优质、高产、抗病、耐逆等性状,创制优质、多抗、适于不同用途的专用马铃薯新品种。选育马铃薯新品种1-2个,品质达到鲜食或加工专用标准,抗当地二种以上主要病害,产量比相应对照品种增产5%以上。
关键技术72旱作节水高效型种植模式集成与示范
以小麦、玉米等主要粮食作物为重点,以降低粮食生产综合成本、提高水份生产效益为目标,分析和评估气候变化对农业生产的影响,重点研究高效节水型种植制度与种植模式,集成保护性耕作技术、水肥耦合高效利用技术、非充分灌溉技术、土壤墒情监测与适时灌溉预报技术等,形成具有明显区域特色的节水高效种植技术与资源优化配置模式,提高农业抗灾、减灾能力,实现有限资源的高效持续利用。
2.特色花卉及林果
关键技术73牡丹新品种选育技术研究
引进、筛选国内外牡丹、芍药新品种,尤其是晚(早)花、特(早)晚花材料,重点开展芍药属内组间、种间、野生种与园艺品种之间的远缘杂交,探索远缘杂交技术,提高远缘杂交结实率与发芽率;开展牡丹、芍药诱变(物理、化学)育种与倍性育种、染色体工程和基因导入的技术研究,培育适合不同用途的牡丹(芍药)专用新品种。
关键技术74牡丹容器栽培技术研究
在设施条件下,筛选适宜于容器栽培的牡丹品种、基质、容器、营养液及综合栽培技术,培养不同规格(矮生型、中高型、高大型)的用于促成栽培或抑制栽培以及其他用途的优质苗木,实现牡丹周年供苗。
3.畜牧业及乳制品加工
关键技术75动物胚胎生物技术研究
利用胚胎生物技术培育奶牛、肉牛、山羊、绵羊等动物新品种。以南阳牛、郏县红牛、小尾寒羊、伏牛白山羊、槐山羊等地方良种为研究对象,探索动物的繁殖规律和机制,建立新的繁殖方法和快繁新技术。使奶牛群体305天泌乳量由目前的4000-5000公斤提高至6000-7000公斤,肉牛胴体率提高至65%,肉羊产肉率提高至45%左右。
关键技术76地区猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)防控技术研究
采集不同季节、不同年龄、不同品种、临床症状和病理变化等有代表性的发病猪群病料,应用RT-PCR技术对扩增各分离毒株的主要功能基因片段进行分析,从分子水平全面了解地区PRRSV的基因类型、发病特征和PRRSV的分子生物学特性,应用PCR技术对PRRSV阳性病料进行检测,了解其与猪瘟、伪狂犬病、流感等重要病毒性疫病的混合感染情况,建立完善的PRRS防控和监控体系。
4.农产品深加工
关键技术77大宗农产品深加工技术研究
利用喷动床和微波干燥技术,研发大宗粮食高效低成本干燥技术、小麦变性淀粉加工工艺;甘薯精白粉丝加工工艺;分析淀粉纳米化及纳米淀粉基生物降解材料特性,研究纳米淀粉制备技术、纳米淀粉粒度效应表征及试制、微细化淀粉基生物降解材料。大宗粮食干燥成本降低10~15%;小麦变性淀粉年生产能力达到2万吨。
关键技术78畜牧养殖产品深加工技术研究
以牛乳为原料,研发ESL乳、低乳糖乳、免疫乳、中式双蛋白奶酪、微生物凝乳酶制剂及基因工程凝乳酶、高活性乳酸菌发酵剂和产胞外(荚膜)多糖乳酸菌等产品的关键加工技术;以鸡蛋为原料,研发卵磷脂、卵黄高磷蛋白、蛋黄抗体注射液、溶菌酶、蛋清寡肽等产品的关键加工技术;研发猪血血球和血浆资源的综合利用技术。
关键技术79果蔬深加工技术研究
重点进行果蔬高效低成本脱水干燥技术,大樱桃、金珠果梨保鲜与深加工技术,朝天椒保鲜及深加工技术,红色猕猴桃果酒加工技术,新型天然果蔬粉生产技术的研究。
关键技术80特色创意农产品加工技术研究
通过筛选适宜制作干花、保鲜花的牡丹品种,研究牡丹干花、保鲜花加工工艺;通过研究牡丹开花与衰老过程中挥发油的代谢机理和牡丹种子籽油超临界萃取工艺,研发牡丹花精油、色素提取技术,进行牡丹系列化妆品开发;研发功能性无盆迷你果蔬园产品。黑红薯薯条(片、泥)旅游休闲小食品。牡丹保鲜花的观赏期达到3年以上,包装储存期达到5年以上。
5.农业废弃物综合利用
关键技术81玉米秸秆综合利用关键技术研究
研究玉米秸秆综合处理技术,颗粒饲料、兽药载体、花卉肥料等产品的加工工艺,玉米秸秆粉微生物发酵关键技术,蚯蚓处理玉米秸秆关键技术,结合玉米秸秆精粗颗粒饲料对反刍家畜生产性能和肉质特性的影响研究,开发优良玉米秸秆饲料产品。
6.主要农作物病虫害预警技术、调控技术研究
关键技术82主要农作物病虫害预警技术、调控技术研究
针对小麦、玉米、花生、大豆等农作物主要病虫害,重点开展成灾机理、流行规律、病虫与寄主植物互作、病虫抗药性等研究,利用先进的生物技术、信息技术,完善早期监测和预警技术措施,建立适合市农业生产的病虫害监测与预警技术体系,研究制定以生态调控为主的主要农作物病虫害综合防控技术规程。
7.农业信息化
关键技术83农业信息化应用关键技术研究
建立农业信息综合管理数据库;面向主要农作物、牡丹、蔬菜和畜禽,研发适合市自然环境条件的高智能种养专家系统;研究农产品质量安全全过程监控、预警与管理技术;开发农产品条码与电子标签(RFID)、安全快速检测技术与设备;农田基本信息解析与决策技术;研究农作物生长与产量关系模型;奶牛数字化精准养殖技术等。
三、社会发展
(一)发展思路
促进社会发展领域的科技进步,把发展节能减排、资源环境、医疗卫生、安全生产等放在优先位置,把“感知”建设作为社会发展的重要内容与载体。在统筹安排、整体推进的基础上,实施一批科技项目,攻克相关关键技术和共性技术,形成宽松稳定的可持续发展的社会环境。
(二)关键技术及研究内容
1.节能减排
关键技术84节能减排关键技术研究
重点开展工业节能,建筑节能、交通节能,照明节能技术开发,煤的气化、多联产及清洁利用技术,石油、天然气高效、清洁燃烧技术,燃气汽车用气的相关技术。
2.资源环境
关键技术85综合治污与废弃物资源化、循环利用技术
可生化城市污水处理关键技术研究及产业化示范;工业密集区大气污染物二氧化硫、PM10控制技术;持久性有机污染物控制技术;畜禽养殖高浓度有机废水处理与利用集成技术;铝土矿冶炼产生赤泥的资源化利用技术。
关键技术86复杂矿区生态保护及修复关键技术
引进和开发适用于重大工程和矿区损毁土地复垦和生态重建新技术,物理、化学和生物结合修复金属污染土地技术。
3.医疗卫生关键技术
加强研究出生缺陷的产前诊断技术,研究与开发重大疾病和常见病多发病的防治技术。研究与开发食品安全中安全预警关键技术。
关键技术87出生缺陷防治关键技术研究
重点开发高效无创出生缺陷早期筛查、检测及诊断技术,遗传疾病生物治疗技术等。
关键技术88重大疾病和常见病多发病的防治关键技术
重点开发心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病等重大疾病和常见病多发病的早期发现及诊治技术,早期预警和诊断、疾病危险因素早期干预等关键技术,研究规范化、个性化和综合治疗关键技术与方案。
关键技术89食品安全中安全预警关键技术研究
重点研究开发食品安全标准、食品安全生产过程控制、食品安全检测、监测技术及产品。建立食品企业标准信息跟踪服务与安全预警系统的相关技术。生物安全保障中检测技术,重点研究快速、灵敏、特异监测与探测技术,化学毒剂在体内代谢产物检测技术,新型高效消毒剂和快速消毒技术等。
4.公共安全
加强对突发公共事件快速反应和应急处置的技术支持以及公共安全保障技术研究。重点研究煤矿、化工、冶炼等生产事故、突发社会安全事件、自然灾害、生物安全等的监测、预警、预防技术和防灾减灾技术。危险化学品泄漏、群体性中毒等应急救援技术。
关键技术90社会突发事件应急信息平台关键技术
重点研究危险源探测监测、精确定位和信息获取技术,一体化公共安全应急决策指挥平台集成技术等。
关键技术91重大工业事故防控与救援关键技术
重点研究开发煤矿中矿井瓦斯、突水、动力性灾害预警与防控技术,开发化工、冶炼等有毒有害危险行业的燃烧、爆炸、毒物泄漏等重大工业事故防控与救援技术及相关设备。
关键技术92城市管理综合功能提升关键技术
重点研究开发城市综合交通、城市公交优先智能管理技术,开发市政基础设施建设、防灾减灾等新技术,研究重大生产事故预警与救援系统的相关技术。
四、科技服务
(一)发展背景
科技服务体系初步形成,科技创新平台、科技咨询、技术交易、知识产权和科技信息等服务能力不断提高。科技服务机构300多家,其中专业科技服务机构70多家,“”期间,累计实现收入4.5亿元,同比增长32%,现有专职科技服务从业人员1500人。
(二)发展思路
以科技创新、科技咨询、技术贸易、知识产权、科技孵化、科技风险投资担保等服务为发展重点,加大资源整合力度,完善服务网络,培育高水平的中介服务机构,打造市科技服务特色和服务品牌,加快科技服务机构的集成化、社会化、网络化、规模化、产业化发展步伐,使科技服务业成为市现代服务业中的重要组成部分,促进市科技创新和经济发展。
(三)发展目标
1.科技咨询业
到2015年,科技咨询机构超过50家,年服务性收入达到5000万元,从业人员超过3000人,高级咨询师达到1000人。
2.技术交易与成果转化服务
到2015年,“四技”服务活动机构达到100家,年交易额超过5亿元。专利服务机构发展到10家,从业人员达到100人以上,专利服务年收入超过500万元;设立涉外专利机构1家、专利资产评估服务机构1~2家;建立专利技术信息推广平台,实现服务手段网络化和自动化。
3.科技孵化器
到2015年,全市科技孵化器数量达到10家;总孵化面积达到50万平方米以上,在孵企业达1500家,在孵项目达到2000项以上,吸纳就业人员10000余人,自身服务收入达到1亿元以上。
4.生产力促进中心
加强市生产力促进中心建设,发展区域生产力促进中心15家,覆盖九县六区;面向优势产业建立行业生产力促进中心5家。运用市场手段,配置社会资源,促进区域和行业科技创新与生产力水平的提高。
5.生产业
面向装备制造业、新材料、新能源等优势产业,大力发展制造资源信息共享、现代物流、电子商务等生产业,促进企业技术创新和产品创新能力的提高,保证生产活动的高效运行。到2015年,全市生产业增加值年均增长20%以上,重点培育50家科技型生产业企业。
6.公共服务平台
整合科技资源,发挥生产力促进中心的“轴承设计”、“工业设计”公共服务平台的示范作用。到2015年,建设大型科学仪器设备共享平台、自然科技资源共享平台、科学数据共享平台、科技文献共享平台、成果转化公共服务平台等六大服务平台。
7.创新服务平台
到2015年,全市工程技术(研究)中心达到100家,其中国家级5个,省级35家;重点实验室达到50家,其中国家级6家,省级12家;企业技术中心达到60家,其中国家级10家,省级20家。
(四)关键共性技术
关键技术93资源共享管理的平台软件开发
关键技术94数据库数据自动采集、传输、集成、对接和共享技术开发
第六章 保障措施
为确保本规划目标的实现,提出以下措施。
一、健全组织体系
1.健全科技领导组织体系
强化市科技创新领导小组的作用,完善科技工作联动机制,实现创新资源的优化配置与创新活动的相互促进,充分发挥政府在科技发展中的引导作用。
2.成立科技专家委员会
面向优势产业和优势学科,成立市科技专家委员会,分设24个专业委员会,建立科技咨询网。专业委员会专家承担我市重大产业技术需求、产业发展战略、重大关键技术等咨询和论证。
3.建立健全考核制度
继续开展对市级有关部门的科技进步目标责任考核,进一步深化县(市)、区科技工作的纵向联动机制,加强对县(市)、区科技工作的考核。
二、加大科技投入
1.财政加大科技投入力度
财政科技投入增幅明显高于财政经常性收入增幅。到2015年全市的研究与开发投入占国民生产总值的比重达到2.5%。
2.落实各项税收政策,企业不断加大科技投入
积极引导企业加大对科技的投入力度,把研发投入作为企业申请政府科技经费支持和认定高新技术企业的重要指标。落实企业研发费用加计扣除政策,推动企业成为研发投入的主体。到2015年,促使高新技术企业的研发投入不低于销售收入的6%,重点骨干企业研发投入不低于3%。
3.不断完善科技投融资体系
深化科技投融资体制改革,吸引民间资本、外资发展高新技术产业,支持发展科技型中小企业。力争到2015年建立5~7家科技创业(风险)投资公司和科技投资担保公司,为200家科技型中小企业提供担保资金500亿元。
4.加强科技投融资平台建设
引导社会资金投向高新技术产业,大力支持并协助高新技术企业和科技型中小企业上市融资或发行企业债券。到2015年,争取实现5~8家高新技术企业上市。
三、人才保障
1.加强对创新人才的培养
在实施重大科技专项、建设重点实验室和工程技术研究中心等创新平台过程中,把创新人才培养作为重要的考核指标,引导项目单位加强对创新人才的培养力度,使之成为集聚和培养高水平创新人才的载体。
2.培养和引进高层次人才
充分发挥创新人才的核心支撑作用,着力培养一批科技创新人才、高技能人才、农村实用技术人才和自主创新意识强的企业家,造就培育一批具有较强自主创新能力的科技创新团队和科技领军人物,到2015年,力争引进高层次创新人才10人,争取培养中原学者2~3名,科技领军人物10名,科技创新团队8个。
四、强化知识产权保护
1.加强知识产权保护
进一步加大对专利申请的补助力度,培育和发展知识产权优势企业。到2015年,培育专利优势企业15家,建立以行业协会为主导的知识产权维权援助机制,健全有利于知识产权保护的从业资格制度和社会信用制度,开展知识产权宣传培训,加大知识产权保护和市场监管力度。
2.实施技术标准提升工程
支持企业、行业协会和科研机构主持或参与国际标准、国家标准和行业标准的制(修)订。实施标准提升工程,鼓励企业积极采用国际标准和国外先进标准组织生产,促进企业核心技术和专利技术向标准转化。
3.发挥科技创新在品牌建设中的作用
全面提升制造业品牌,优先培育高新技术产业和优势制造业品牌,推进“制造”向“创造”转变。做大做强地方特色优势产品品牌,加快名优产品开发。做专做精服务业品牌,重点培育生产型服务业和生活消费型服务业品牌。鼓励有条件的品牌企业开展国际化经营,创建出口品牌和国际品牌。
五、加强科技合作与交流
进一步加强我市与国内重点高校和科研院所开展科技合作与交流,吸引高校、科研院所来设立联合实验室、研究开发中心、博士后工作站、科研成果转化基地;支持我市企业与国内高校、科研院所联合开展攻关,加强学产研合作,实施产学研合作项目,到2015年,要重点实施200项产学研合作项目。
六、推进科技计划管理改革
在科技计划项目网上申报的基础上,改革科技计划项目管理方法,实行科技计划项目的网上评审、异地评审、会议评审相结合,科学选项立项。加大重大科技专项的实施力度,围绕我市的优势产业和高新技术产业发展的关键领域,集中优势科技资源,实施50项重大科技专项,突破一批重大关键技术,凸现科技对我市经济发展引领和支撑作用。
七、加快产业技术创新联盟建设
建立产业联盟,实现创新资源的有效分工和合理衔接,围绕产业技术创新的关键技术开展技术合作和联合攻关。“十二五”期间,面向我市装备制造、新材料等优势和特色产业,建立5个产业技术创新联盟。