前言：我們精心挑選了數篇優質科學技術基礎文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

在授課中發現，各門專業基礎課之間雖然有著學科界線，但知識點有交集，內容上有擴展．比如，在《大學物理》與《普通化學》課程中都會涉及到熱力學定律，這不僅是物理課的重點內容，同時也是化學課的重要基礎理論．再如《普通化學》的結構化學一章中微觀粒子運動遵循量子化規律的內容是學生理解《分析化學》原子發射光譜法的知識基礎，同時該內容又屬于原子物理的范疇．但由于課程的開設順序有先后，同一部分內容在不同的課程中所擔當的“角色”又不同，各科教師在授課中對其講解深淺度、難易度、側重點各有不同，學生每次學習不是恰似“蜻蜓點水”就是只見“冰山一角”，這往往會導致學生雖然在多門課程中都學習過同一知識，但是對知識的掌握和理解不扎實、不全面，這便很容易在學生的知識結構中留下盲點和疑問，甚至會導致概念間的混淆，不利于達到預期的教學效果，更不利于今后專業課的學習．基于刑事科學技術專業基礎課程之間在內容上的聯系，可以根據授課的先后順序，在課程設計上對共同涉獵的教學內容進行系統的歸納整理．在先開設的專業基礎課中對該類內容進行宏觀的介紹和學科重點方面的講授，而在后開設的課程中教師要有意識的引導學生回顧，運用知識遷移的方法揭示新舊知識之間的內在聯系和區別，在專業基礎課之間建立知識紐帶，從而達到預期的教學效果，并為專業課學習打下堅實基礎．

2加強與刑事科學技術專業課之間的聯系，改進教學方法與手段

專業基礎課的學習會先于專業課，這雖然符合教學規律，但對于學生來說，由于對專業知識的不了解，無法真切的體會到專業基礎課的必要性和基礎作用．例如:在《分析化學》課程的第十二章專門介紹氣相色譜分析技術，多數教材主要介紹色譜分析技術產生的歷史、裝置的結構及原理，而對其在刑事科學技術工作中的應用極少涉獵．因此，學生無法了解其實際用途與學習意義，常常導致學習懈怠．為了調動學生的積極性，擴展學生視野，在實際教學中我們可以舉以下案例來輔助教學:“在一起惡性殺人案件中，犯罪分子以硫酸和硝酸將多名被害人尸體化為液體隨下水道沖走，事后現場勘驗檢查員在毀尸現場的地溝內發現了數團油狀粘稠狀的物質，經技術人員初步判斷粘稠物可能是脂肪，如何判通過氣相色譜的方法來判斷粘稠物是否屬于人類脂肪［2］?”通過這一案例，我們可以運用PBL教學法引導學生運用《普通化學》中脂類的化學性質來解決這一問題．因為脂肪不容易氣化，無法直接使用氣相色譜法分析，所以先將脂肪水解，再進行甲基化得到脂肪酸甲酯(圖1)，然后使用裂解甲基化氣相色譜法對其進行分析鑒定，得到的色譜圖與人體脂肪的色譜圖完全相同(不同種類動物脂肪氣相色譜圖譜會有明顯的差異［3］)，進而確定粘稠物正是人的脂肪溶解后被扔進下水道所致。此案例除了可以采用PBL教學方法以外，還可以通過精心設計運用案例教學法，開展課堂討論和分析，從而提高學生分析問題和解決問題的能力，在實際應用中取得了極好的效果．既加強了專業基礎課與專業課之間的聯系，又可以極大的調動學生的學習興趣與主動性，使學生感受到專業基礎知識在專業課程中的指導價值，領悟到專業基礎知識是公安實踐工作的理論基礎．實踐證明，在專業基礎課的教學中，只要在課堂中稍稍涉及一些專業領域的內容，都會極大的激發學生的學習興趣，使學生思維更活躍，課堂參與意識更高，對相應知識點理解更透徹、記憶更深刻，并且會使更多的學生愿意主動的進行課前查閱與預習，從而達到新舊知識的融匯貫和培養學生的獨立性和創造性的目的．同時這種方法還可以為靈活教學方式、培養學生綜合能力提供良好的載體，使教師有更大的發揮空間去改進教學方法與手段．

3在教育教學中加強對學生科學精神的培養及人文素質教育

第2篇

關鍵詞：生物工程；人工生命；組織工程；人工組織；人工器官

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.095

0 引言

從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統，是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術型生物醫學工程與組織工程、人工生命間的相關性，以及材料技術型生物醫學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。

1 材料技術型生物醫學工程

此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織，其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術、計算機技術、醫學以及生命科學等多門學科的基礎知識。

生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來，亦或是增強人體某一部分功能的材料，因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現排異反應，確保活體細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構成人工組織與器官的核心材料。生物醫學材料在未來一段時期的主流發展趨勢，即為給予組織工程的發展提供優勢特性顯著的活性生物材料，應確保其具備良好的生物相容特點；親水特性；性；預防組織粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復效果，使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。

依據生物醫學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種：

（1）無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性，同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結構的復合型材料。

（2）金屬生物材料。①毒性較低，彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料，如較為常見的人工關節、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫療器械設備如官腔支撐架、引導絲等。

（3）生物醫用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質吸出的材料。②能夠在臨床上應用于免疫性病癥治療的材料。

2 組織工程與人工組織

目前臨床上所面臨的主要醫學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷，而臨床上在應對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面：

（1）自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復，例如，對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術修復時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復損傷組織。

（2）異體移植。例如，某患者在遭遇意外事故時，家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現異體組織的兼容性問題，同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數相比差距過大，供體不足情況十分顯著。

（3）人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況，但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應與感染情況十分明顯，絕大多數的患者在接受器官移植后都是應各類感染致死。

對此人們也就設想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構建起新的組織器官，也就是進行結構組織，代謝組織以及細胞系統的重新建構。目前這一設想已經不再是僅存在于人們腦海之中的假想，而已經走進了現實生活當中，可以預見組織工程的發展必將會促成這一設想的實現。

當前，組織工程研究的主要內容即為：適宜的母體細胞來源；能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質；可應用在促進細胞組織再生長的因子；以及組織間的相容性。

開展組織工程通常會應用以下三種策略：（1）細胞以及生物材料的雜化體系，例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來，通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中，在體外培養一段時間后可將細胞和支架結構置入于患者體內；伴隨著組織缺損部位的重新構建，聚合物將會逐漸降解并消失。（2）僅具備生物降解材料體系，借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結構，在通過增殖、分化來產生為相應的組織結構，并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷，其孔隙架構與人體骨架構極為接近，可被應用在骨組織工程支架中。（3）細胞體系，經過移植的細胞經由生物過程演變為微結構。

3 結束語

總之，從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術、生物科學技術以及生物工程科學技術的基礎上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術基礎。材料技術型生物醫學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎理論與方法，來探究并開發出具備修復以及改善人體組織器官功能的新型臨床應用取代物，也就是人工組織，因而材料技術性生物醫學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎。

參考文獻：

[1]楊國為，陳國江，涂序彥等.廣義人工生命的科學基礎（Ⅱ） --生物工程基礎[J].計算機工程與應用，2013（09）.

第3篇

【關鍵詞】鉆孔設備和技術；能源；資源；地質災害；基礎工程；科學鉆探

Resource, energy sources, circumstance, geologic hazards, foundation engineering, sustainable development, and the science and technology and facilities of underground drilling

Yin Qi-lei, Fan Li-ming

(College of Construction Engineering，Jilin UniversityChangchunJilin130061)

【Abstract】Great projects of resource, energy sources, circumstance, sustainable development, spaceflight, underground engineering, submarine engineering and polar region works are the aims cared by the whole human society. During those activities, the “Underground Drilling”, is used as a kind of engineering technique inevitably. At the present time, a new requirement is put forward due to the shortage of resource, exhausted energy sources, pollution of circumstance, frequent occurrence of geologic hazards, large scale of foundation engineering and so on. And, advanced drilling machines and techniques should become the objects which need to be researched and developed not only for the moment but also for a long period.

【Key words】Drilling facilities and techniques；Energy sources；Resource；Geologic hazards；Foundation engineering；Scientific drilling project

地球是我們人類可愛的家園。她的地下資源是人類賴以生存和發展的物質基礎。我們在充分利用地下資源的同時，也必須科學地開發資源，保護資源。這個步入中年，已有47億歲的地球，在人類僅有5000多年文明史別是近百年來的時間里，受到了嚴重的破壞，其資源的消耗，能源的枯竭，環境的污染，氣候的惡化，地質災害頻發等，使人類的可持續發展面臨嚴重的挑戰。

資源、環境、可持續發展，上天、入地、下海、登極的宏偉計劃，是人類社會關注并奮斗的永恒主題。人類社會在圍繞上述活動中，都必不可少地采用“地下鉆孔？”的工程手段，即通過機械設備和工具，在地球的表面包括陸地、南北極地，也包括占地球表面積70％以上的海洋，以及在外星球上進行鉆孔作業，從而實現勘探資源，獲取資源，開發利用能源，保護和治理環境，預防、監測和治理地質災害等目的，同時更深入地了解和感知地球內部的信息，科學地利用并保護地球，實現人類社會的可持續發展。

1. 地下鉆孔技術與資源和能源

礦產資源包括固體礦產資源和流體礦產資源。地球內部蘊藏的資源總量是恒定的，不可再生。人類社會高速發展，對資源量的需求和依賴也越來越大。當今世界資源緊缺，價格大幅上漲，現已有45種礦產資源供給不足，亟待資源的進一步勘探和開發。前幾十年，對易進入地區和淺表層資源勘探開發的程度較高，資源已近枯竭；而對邊遠、高原、復雜條件及深部地層資源勘探不足，有待于更大的投入和開發。礦產資源的不足，帶來了地質勘探的第二個春天。現今世界高度重視資源的勘探與開發，我國政府也做出了加強地質工作的決定，礦業領域的改革和開放，極大地激發了人們開發礦業地熱情。投資礦業，加速勘探和開發，已成為世界（包括中國）的經濟熱點。先進的鉆孔設備，領先的鉆孔技術，應是當前較長時期內急需研究和發展的對象。發明和創造先進的鉆孔工藝方法，集成和綜合多種鉆孔工藝方法于一體，大幅度提高鉆孔速度，降低鉆孔成本，研究和開發全液壓動力頭式勘探鉆機，深孔勘探鉆機，大功率鉆機，多功能智能化鉆機等，將對人類社會的進步和可持續發展作出大的貢獻。

以石油、天然氣、煤炭、煤層氣為表征的能源勘探開發工作量劇增。圍繞能源勘探開發所需的鉆孔技術需不斷創新，鉆孔設備需求量大，國內外的鉆孔工程界都在積極努力工作，我國也在積極引進、吸收和再創新，研制開發適合國情的能源勘探開發設備，以滿足當前能源勘探開發的需求。

天然氣水合物（也稱可燃冰）的勘探和研究，又為人類獲取新能源開辟了更廣大的領域。賦存于深海海底和永凍地層中的天然氣水合物，其總量是已探明的能源――石油、天然氣、煤炭等能源總量的2倍以上，世界各國均在競相研究。隨著天然氣水合物勘探開發技術的進步和成熟，將需要大量的天然氣水合物鉆孔勘探與開采的機械裝備。

上述能源均屬于不可再生的且存在污染的傳統能源。眾所周知，地球由三個圈層組成，地球的中心既地核直徑達幾千公里，熔融狀態的物質溫度高達數萬度。由地表向下鉆孔，每公里深的溫度梯度平均為30℃，幾公里深處的地下鉆孔內的溫度可達一百多度，可直接用于發電。有資料報道，德國2006年曾施工二口用于試驗研究的地下貫通井，井深6.2公里，二口井的水平距離為12公里。由一口井向下注水，另一口井則排出近200 ℃多度高溫的蒸汽，直接用于發電。地球內部的地心熱能，潔凈無污染，是不會枯竭的永恒能源。充分利用地心熱能，是解決人類能源不足的未來希望所在。深孔、大功率的鉆孔機械加之先進的鉆孔工藝技術，取得快速的鉆井效率，實現低的施工成本和較短的施工周期，是開發地下熱能的前提條件。

水井和地熱井的鉆鑿，旨在解決我國大部分城市供水不足和利用地熱異常尋找地熱資源作為能源的地下鉆孔工程。地下賦存著豐富的水資源，即便是干旱的沙漠地區，其地下水也往往豐富異常。我國西部地區，地域廣袤，沙漠侵襲的面積大，因而人煙荒蕪。地下水的開發和利用，可使沙漠變為綠洲。多數經濟欠發達或落后的地區，其主要根源就是干旱缺水。充分開發和合理利用地下水資源，是使我國經濟和社會快速發展的一個重要前提。水井鉆機和地熱井鉆機，伴隨著鉆孔工藝技術的進步與發展，如潛孔錘反循環鉆進技術，氣舉反循環鉆進技術，噴射鉆進技術及沖洗液技術的發展，其鉆井速度將大幅提高，鉆井成本大幅降低，成井質量優，完井速度快，將會有很大的發展空間。目前國內水井、地熱井鉆鑿領域技術方法落后，鉆進效率不高，施工周期很長。國外，例如非洲干旱地區的水井工程在世界各國的支持下，水井鉆鑿均已實現了潛孔錘鉆進，鉆井速度快，一天一口井，迅速改變著非洲干旱地區的面貌。先進的水井鉆機，必須與先進的鉆孔工藝方法相結合，方能顯示出水井鉆孔機械的施工能力。在該領域要做的工作和待研發的機械裝備數量很大，工作任務重，隨著我國經濟的增長和社會的快速發展，其需求量將會迅速凸顯出來。

生態建筑、環保建筑和智能化建筑的理念已在全球興起。人類生產生活用房，既要節約能源，又要滿足環保要求。淺層地熱和地源熱泵技術的成熟和發展，已為今后將其廣泛用于房舍空調和供暖奠定了基礎。每棟房屋，利用地溫來調節室內溫度，通過地源熱泵與數十至數百個地下鉆孔進行能量交換，使房間內永遠保持理想適宜的溫度，同時又大幅度減少能源消耗，對周邊環境更是沒有污染。該項技術的重點還是大量地下淺層（100米左右）鉆孔的施工問題。對鉆孔施工機械的要求仍然是快、好、廉的原則。國內已經開始并且有計劃地對淺層地熱進行開發利用，從而使建筑物節能環保，溫暖舒適。此類鉆孔的地下施工機械，應適應城區施工作業的條件，應滿足成孔、下管（U形管）、灌注等工序的要求。截至目前，還沒有形成專門化的鉆孔工藝技術，還沒有研發出專門的機械設備施工此類鉆孔。

2. 地下鉆孔機械與環境和災害防治

人類的生產和生活活動已嚴重污染并破壞了環境。地球數十億年形成的能源被人類僅用數百年的時間將消耗殆盡，由此而形成的廢棄物質飄逸在大氣層，深入到地球表面，污染河流和海洋，使地球的氣候災害增多，地質災害頻發。地殼自身運動（板塊漂移、隆升、擠壓和褶皺等）、氣候變暖加之人類生產生活對地球的破壞，使地球環境受到嚴重威脅，已經和嚴重影響了人類的生活。對地球環境的保護，除了充分利用太陽能、風能、水能外，還要大力開發利用地熱能源。地熱能、風能、太陽能等新能源是永恒、潔凈、無污染的能源，可以與人類與時俱進，相依發展，滿足人類可持續發展的需求。地熱能源開發利用的程度如何，依賴于地下鉆孔科學技術的發展和地下鉆孔機械設備的研發水平。因此，我們應加大投入，快速研發，推向市場，勢必會改變人類的生存條件，同時也保護了地球――我們的家園。

地震、滑坡、泥石流、高邊坡塌落等地質災害頻繁發生，感知、預測、監控和治理地質災害，是人類與自然界的挑戰和較量。施工地震觀測孔、沉降測量孔、擋土樁孔、錨索孔等，以預防和治理地質災害，將地質災害的損失減到最小，是我們的奮斗目標。深入研究鉆孔科學技術，研制用于地質災害防治的地下鉆孔機械是人類社會發展所需，是人類挑戰自然界的有力武器。

3. 鉆孔機械與基礎工程

改革開放以來，我國的基礎設施和建筑工程如雨后春筍，蓬勃發展。各類基礎工程量劇增：鉆孔灌注樁、地下連續墻、深基坑支護、防滲墻、帷幕灌漿孔、非開挖管線鋪設等地下鉆孔工程量巨大，全國煞然是一個大的建設市場。

80年代鉆孔灌注樁技術日漸成熟。90年代初，江西地勘局在上海首先應用了鉆孔灌注樁技術，原上海探礦機械廠適時研發了GPS型系列工程鉆機和配套設備，其產品一舉占領全國市場的半壁江山。近些年伴隨環保對泥漿排放的高標準要求和鉆孔灌注樁干式作業法的誕生，以及為滿足快速施工作業的要求，旋挖鉆機、連續墻鉆機大批量進口，同時我國也開始了研發。從設備的全部進口到設備國產化程度的提高，我們國家走過了一個引進、消化、吸收、再創造的創新過程。我國多家大型工程機械制造企業順應時代要求，堅持自主創新，研發出多種旋挖鉆機和連續墻鉆機，其銷售遍布全國，迎來了我國地下工程施工的第二次騰飛，同時也提升了我國基礎工程施工的實力和形象，使其與國際接軌，步入了國際先進行列。上海金泰公司又瞄準了大直徑硬巖鉆孔施工設備的研發，產、學、研相結合，有機組合旋挖鉆機與大直徑潛孔錘技術，走上自主創新的研發之路，將從根本上解決大直徑樁孔嵌巖的工程難題，趕超世界先進水平。

為滿足非開挖管線鋪設的需求，近些年各類非開挖設備發展迅速：沖擊矛、夯管錘、導向鉆機等隨之出現，適應了管線鋪設工程的需求。可控沖擊矛、油壓夯管錘、硬巖導向鉆進技術等新設備和新技術仍在不斷發展中。

4. 鉆孔機械與科學鉆探

人類要探知星球，就需要能夠潛入到星球內部進行觀察的望遠鏡――科學鉆探。目前，地下鉆孔工程的發展遠落后于航天工程。陸地上最深的科學鉆孔是前蘇聯位于科拉半島的超深鉆，孔深達12.66公里，與地球的直徑相比宛如蚊蟲的叮咬；南極冰鉆孔深記錄也是前蘇聯創下的3600米，至今仍未穿透冰層。我國2000～2005年實施的亞洲第一口科學鉆探井――江海科學鉆探工程，完全利用國產鉆孔設備、機具和鉆探技術，勝利完成了預期鉆進孔深5332米的任務，同時也實現了預期的科學目標，解讀了大陸漂移和地殼板塊碰撞理論，發現了新的礦產資源及其形成機制，通過鉆孔通道提前捕捉到了地震和海嘯的信息，為人類提前獲取地下信息、預防地質災害提供了手段。

國際大洋鉆探計劃已有十幾個國家參加，我國是成員國之一。該計劃將在全球五大洋遍布科學鉆孔，預計最大孔深超過萬米，其中海水深6000米，海底鉆孔深6000米。為探索海洋資源和相關科學信息，經濟發達國家已投巨資建造鉆探船，創新研發海上作業的鉆孔設備，研究新的鉆孔技術方法，以適應大洋鉆探的需求。隨著陸地資源的日益匱乏，開發海洋資源是必然趨勢。研究海洋鉆孔科學技術，超前進入研發階段，是搶占市場先機的有識之舉。

世界大國的星球探測計劃和我國已經開始實施的嫦娥探月計劃，最終目標都是要實現在外星球上鉆孔取心，了解外星球的內部信息，勘探外星球的資源，為人類獲取外星球的資源、建設人類的第二個家園而努力，而星球鉆孔工藝技術和機械是實現人類夢想的必不可少的工具和手段。

讓我們的地下鉆孔科學技術在人類發展史上做出更多、更大的貢獻！

參考文獻

［1］ 孫文盛. 善待地球 珍惜資源 持續發展――紀念第37個“世界地球日”［J］. 國土資源通訊 , 2006,(08)

［2］ 何冠明,何國正. 石油資源和能源可持續發展戰略問題探析［A］2006年中國可持續發展論壇――中國可持續發展研究會2006學術年會經濟發展與人文關懷專輯 ［C］, 2006 .

［3］ 張波,張進江,陳晨,劉明利,陳藻. 中國能源安全現狀及其可持續發展［J］. 國土與自然資源研究 , 2004,(03)

［4］ 劉志飛, 拓守廷. 科學大洋鉆探回顧與展望［J］. 自然雜志 , 2007,(03)

［5］ 劉廣志. 探礦工程要不斷創新才能實現跨越――關于探礦工程急待開展和參與“上天、入地、下海、登極”工程的幾項建議［J］. 探礦工程(巖土鉆掘工程) , 2005,(08) .

［6］ 殷琨. 深化反循環工藝研究,促進鉆探科技快速發展［J］. 探礦工程(巖土鉆掘工程) , 2006,(03) .

［7］ 張文亮,賀艷梅,孫豫紅. 天然氣水合物研究歷程及發展趨勢［J］斷塊油氣田 , 2005,(02)

［8］ 王宏語,紀云龍. 認識一種新興資源――天然氣水合物［J］資源.產業 , 2005,(01)

［9］ 王秀茹. 國際地質工程與地質災害新技術研討會在長春召開［J］. 吉林大學學報(地球科學版) , 2006,(05)

［10］ 張祖培 國際地質工程與地質災害新技術研討［J］. 國際學術動態, 2007,(05)

［11］ 左汝強. 鉆掘工程國內外發展水平與差距及建議(下)［J］探礦工程(巖土鉆掘工程) , 2003,(02)

［基金項目］教育部“國家級創新人才實驗計劃項目”