前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇光學前沿技術范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

光學前沿技術范文第1篇

關鍵詞：微課；眼視光技術；實踐教學

眼視光技術專業近幾年在全國蓬勃發展，社會對眼視光技術專業人才需求也提出了更高要求，需要畢業生既有熟練的技能操作能力，有需要有一定的基礎理論和再學習能力，同時隨著國家“雙創”戰略的推進，要求學生還需要有一定的創新能力。這些需求就對眼視光技術專業的教學模式提出了更高的要求，傳統的理論加實訓的模式儼然已經不能滿足現代社會對人才培養的需要。微課的出現可以說在一定程度上對現有的教學模式提出了新的解決思路，同時也帶來了許多新的挑戰。

1 微課的定義

“微型視頻網絡課程”簡稱為“微課”，它是以微型教學視頻為主要載體，針對某個學科的知識點（ 如重點、難點、疑點、考點等） 或教學環節（ 如學習活動、主題、實驗、任務等） 而設計開發的一種情景化、支持多種學習方式的在線視頻課程資源。

2 傳統教學模式存在的問題

2.1理論教學抽象

在理論課教學中，全憑教師的講解和自己的理解去學習理論，這樣導致學生上課不知教師所云，最終什么都沒有掌握。如驗光技術課程中的檢影驗光，學生對于檢影的內容完全沒有任何認知，講的再好的理論課也只是學生大腦中想象的畫面，每個人理解的內容和想象的情景完全不同，這樣導致技能訓練的時候完全需要重新進行學習，即浪費精力也浪費時間。

2.2實踐教學籠統

傳統教學模式中實訓教學一般都是教師進行技能演示，學生聽后自主練習。由于眼視光技術專業課程多數為重操作過程的實訓課程，在實訓課程講授中，學生看完演示自己完全無從下手，不知道如何去做。并且傳統的演示過程中不能夠針對每個學生的具體問題進行講解，只能是整體講解，針對學生在實訓中遇到的問題不能有針對性的進行輔導，對于善于問題的學生來講問題還不是很大，但是對于不善于與教師溝通的學生來講基本就不能掌握相應技能。

3 微課在眼視光技術專業教學過程中的應用

3.1微課應用的條件

現在大學生幾乎人人都有智能手機，90%都有自己的個人電腦，學生很大一部分時間都是話費在了手機和電腦上，如果學生將花費在手機和電腦上的時間三分之一用于學習，將會產生非常好的學習效果。但是事實情況確實現在學生能夠獲得的有效并且能夠吸引的學生的課程資源有限。微課便實現教學資源碎片化，讓學生隨時有空花點時間就能夠通過智能終端完成相應知識的學習。

3.2微課在理論教學中的作用

眼視光技術專業課程中，有很多知識點相對抽象，但又是必須要掌握的內容。將微課應用到理論教學中之后，教師提前制作好相應的微課視頻，共享給學生，學生在課前通過微課視頻進行學習，將較為重要的理論知識點在大腦中形成一定的認知，并在微課中加入相應的思考題，引導學生在課前完成相應的資料查閱。這樣在課堂上教師就不再需要進行詳細的理論講述，只需要引導學生進行理解，并對學生在理解過程中出現的問題進行相應的解答。課后，教師還可以將學生的疑難點制作成微課，再次共享給學生，實現課后鞏固。通過這種微課的利用，很好的提升了學生的學習興趣，同時又培養了學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和創新能力。

3.3微課在實訓課程中的應用

眼視光技術專業實訓操作重點是操作的過程是否規范，需要將每一個操作細節都正確的完成，就會產生很多操作過程的分支，學生對于這些分支往往都不知所措，不知道出現相應的結果之后該如何操作。針對這一實訓特點，我們特別制作了問題導向性微課，例如在驗光過程中，將球鏡的精確、柱鏡的精確等主覺驗光過程分別制作成相應的操作視頻，并在出現每一種結果的時候出現提示選項，學生可以根據自己實際操作過程中出現的相應問題選擇對應的結果繼續向后進行，這樣學生就可以很好的結合微課視頻完成自己的操作，實現每一個人都是不一樣的學習過程和操作方法，最終實現了學生個性化的教學需求。

3.4微課有效利用了學生碎片化時間

微課由于時間短，學生能夠隨時隨地的使用自己智能終端進行學習，當自己對相應問題產生疑惑時，直接調用相應的教學視頻進行學習，把學習碎片化，真正實現無時無刻不在學習。同時也可以隨時將自己在微課學習過程中的問題反饋給老師，與老師實現良好的互動需求。

4 微課應用于教學過程中的挑戰

4.1專職教師需要掌握更多信息技術

微課的制作除了需要專業知識外，還需要借助先進的計算機技術，但這卻是我們缺乏的，有時我們設計好的一個微課教學視頻卻苦于沒有好的計算機處理技術而不能實現。這就要求專業教師未來不僅需要學習好專業知識，還得很好的掌握相的計算機應用技能。

4.2需要花費大量的時間成本

每一個微課的制作都需要教師針對學生的學習情況專門制作，同時需要有較好的設計思路，能夠個性化的滿足較多學生的需求，這就需要教師花費更多時間在微課的制作和改進上，只有這樣才能不斷的提高微課的制作水平和制作質量，達到預期的教學效果。

綜上所述，微課在眼視光技術專業教學過程中起到了改變傳統教學模式的作用，提升了學生主動學習的能力，實現學生自主學習，強化學生解決問題和分析問題的能力，并且能夠讓學生的實訓操作訓練更有針對性。與此同時，微課時代的到來，也對專業教師提出了更高的要求，需要教師花費更多的時間和精力去完成好相應的微課教學任務，實現教學質量穩步提升，達到為社會培養有用之才的目的。

參考文獻：

[1]關中客.微課程[J].中國信息技術教育，2011（ 17）

光學前沿技術范文第2篇

關鍵詞：技術訓練課型；示范教學；實踐運用

隨著課程改革的不斷深入及中等職業教育的不斷發展，對于中等職業教育的課堂教學有了更深層次的要求。“十二五”規劃中，強調了中職教育的發展目標及方向，提出我國職業教育改革發展進入到加快建設現代職業教育體系、全面提高技能型人才培養質量的新階段，我國將大力發展職業教育。職業教育的優勢和重點在于技能的學習和掌握。教師不僅要讓學生理解知識要領，更要使學生學以致用。職業教育改革發展對教師隊伍建設提出了新的更高要求，未來中職教育的發展前景決定了技術應用是教育的一個重要目的和目標。筆者作為中等職業學校的藝術教師，結合自身教學經驗探析“技術訓練課型”在色彩教學中的應用。

一、技術訓練課型的理解與思考

技術訓練課型是指在一個相對單一的技術情境中，學生需要反復訓練與應用而獲得技術操作能力的一類課。美國著名教育家杜威的實用主義教育理論是技術訓練課型的理論指導，學徒制的學習方式是技術訓練課型的先驅。

技術訓練課型是以技術習得與技術應用為主要目標，培養學生獲得職業行動能力的工具性知識與技能，同時強調師徒傳承、熟能生巧。該課型的教學重視技術的示范、模仿和應用，主要運用于技能類課程教學中。學生不斷解決生產實踐中的技能點，逐步實現新手向熟手、能手的轉變。它的主要特征有：首先，要重視教師示范；其次，在教師示范之后學生要進行模仿，并加以練習；最后，學生學會運用是課程的最終結果。示范、模仿、運用，環環相扣，缺一不可，而技能的掌握正是技術訓練課型的目的及意義。

二、廣告設計專業色彩教學中技術訓練課型的運用意義

中等職業學校廣告設計專業的色彩教學設置主要是根據社會需要，以就業為導向，為培養廣告設計應用人才而設置，它不僅是專業基礎課，也是技術訓練課。色彩基礎教學的實踐操作性較強，教學的直觀性與參與性要求教師不僅要有專業的色彩學理論知識，還必須具備較強的示范能力。教師在教授時應結合課程專業重點難點講清講明，用準確規范、生動形象的語言講解色彩課程的大量實例，提高學生的理解能力。在理解的基礎上進行示范繪畫教育，把色彩課程的技術知識展示給學生，詳細講解實際色彩繪畫中應注意的重點難點，例如，不同物體之間的質感表現、干濕畫法的區別、油畫技法、水粉技法、水彩技法等。教師言傳身教，學生模仿練習并從練習中總結經驗、突破難點、掌握技法、鞏固練習，才能逐漸掌握色彩的繪畫要領。實際教學中要理論與實際運用相結合、訓練與專業特點相結合，既有針對性又有實用性，技術訓練課型的運用在色彩教學中是不可或缺的。

三、技術訓練課型運用于廣告設計專業色彩教學中的實例教學

以靜物水粉畫寫生花卉組合教學為例，從實例中分析技術訓練課型在實際色彩教學中的應用。水粉畫的繪畫技法有許多，例如：平涂、疊色、刮色、水漬利用、干畫法、濕畫法、干濕結合畫法等。靜物水粉畫寫生有相對固定的著色方法步驟和技法，在繪畫技法上重視干濕畫法的結合、色彩的銜接、用筆表現等，因此適宜應用技術訓練課型。生理和心理定向教學階段教師通過展示不同繪畫技法的繪畫成品，讓學生從視覺觸覺多角度體會干濕畫法的不同表現魅力，引導學生思考不同繪畫表現的具體技法，明確課程目標。

1.講解示范和模仿練習教學階段

由教師示范寫生步驟，學生模仿教師的繪畫技法，并應用于實際繪畫中。第一步，作畫前先整體觀察對象，確定構圖取景。根據其大小比例，布局在畫紙上。第二步，確定色調鋪大調子。顏色可畫得稀薄一些，以便最后作調整時覆蓋。第三步，局部刻畫細節處理，筆觸質感的表現，花卉繪畫技能。例如，花的色彩可分紅、黃兩大色調，從整體比較顏色的區別，區別包括色相的不同、冷暖和純度的不同，以及受光所產生的明度不同等等，才能使主體部分的色彩豐富多彩。用筆要根據花形與結構特征，但不要太細碎，而應先概括地將顏色鋪滿，再進行局部刻畫。最后，整體調整，完成作品。作畫過程中，時時需要退遠看畫面的整體效果，不斷作修改調整。

2.技術應用教學階段

學生運用在上一階段所習得的技能，通過臨摹練習掌握技能，完成一幅花卉組合水粉畫寫生。通過不斷練習熟練掌握水粉干濕畫法的技法，在之后的風景寫生課學習時能靈活運用干濕畫法表現。

綜上所述，色彩教學中的技術訓練課型離不開范例教學，色彩繪畫技術范例教學是以典型范例為中心的教與學，使學生在完成一個范例的基礎上，學習到相關的信息技術知識、方法和技能。它是通過主體與客體、問題解決學習與系統學習、傳授知識與培養能力的學，使學生獲得基本性的、基礎性的和范例性的知識的方法。技術訓練課型既是色彩教學的理論支撐又是色彩教學的技術實踐，技術訓練課型的研究對實際色彩教學有著重要的作用及意義。

光學前沿技術范文第3篇

關鍵詞：信息論;研究生教學;教學改革

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0131-02

《信息論》是本校電子科學與工程學院電路與系統專業碩士研究生（學術型）的專業必修理論課程，也是一般高等院校通信與信息工程、計算機科學與技術、電子科學與技術等一級學科下相關專業的本科生、研究生的主修專業課程[1-5]。通過對本課程的學習，使學生掌握有關信息論的基本理論以及編碼的理論、實現原理和具體應用。雖然人們在本科生的《信息論》教學改革方面做了一定的工作[6-9]，但其改革內容不符合電路與系統學科特點，更不符合研究生教學需要。筆者結合本學院學生基礎、學校政策及本人近年來的教學實踐，在學校研究生教學改革項目支持下，開展了本門課程的教學改革與實踐。

一、課程特點

1.需要堅實的數學基礎。該課程存在大量的公式推導與證明，與概率論、隨機過程、近世代數等數學知識密切相關。若無扎實的數學基礎，學生無法看懂推導過程，更無法從根本上理解信息論的數學意義及物理含義。

2.學生學習興趣不高。由于電子專業碩士研究生的數學基礎僅限于本科生學過的概率論與隨機過程，對近世代數的了解幾乎為零。學生面對繁雜、抽象的理論問題時，無法宏觀地理解和把握，致使學生無法提高學習興趣。

3.課程聯系實際困難。課程抽象概念多、定理證明多，與實際應用有一定距離，且與其他課程聯系較少。多數學生在學習過程中覺得內容枯燥、難度大，而且與將來就業方向聯系較少。

鑒于以上問題，為了激發學生學習的積極性和主動性，促進學生更好地掌握本門課程，筆者從課程的教學內容、教學方法與考核方式三方面入手，提出了教學改革的相應措施。

二、教學內容改革――三個強化

1.強化離散信息論的基礎作用。信息論的主要內容是信源概念、信息度量方式及三個香農基本定理，相應的內容又分別面向連續信源與離散信源。二者的區別在于，連續信源/信道及相應的定理一般需要結合隨機過程知識來學習，而離散信源/信道及相應的定理是建立在概率論、線性代數的基礎上。從推導過程和公式形式來看，二者具有內在的統一性。這可從連續信源信息熵的推導過程看出：將連續信源進行離散化，變為離散信源后再利用離散信源信息熵的求解公式并求解極限得到。因此筆者重點強化了對離散信源、離散信道及其容量、無失真信源編碼定理、無失真的信源編碼的內容。這對學生進一步掌握連續信源、信道及相關問題奠定了基礎。

2.強化信息論的現實物理意義。筆者從課程本源出發，讓學生理解公式或定理蘊含的深刻物理含義，使理論結果可視化，概念直觀化。例如，在講解離散信源的極值性定理時，可提煉出如下物理含義：第一層含義是，當信源各取值的概率相等時，人們對信源取何值的不確定性最大，由于各信源服從等概率分布，信源的平均不確定性即為各事件的不確定性，因此信息熵也越大;第二層含義是，對于具有不同數量事件的兩個信源，若二者同時滿足等概率分布，則預測數量較多事件的信源的難度較大，因此該信源的信息熵也較大。

3.強化教學案例的實用性。在本次教學改革中，共自創或搜集教學案例11例，每個教學案例都與教材內容有關，將晦澀難懂的理論內容變為鮮活的例子，讓學生去感受和體會案例中蘊含的問題，從而為更好地理解教學內容奠定基礎。以引入的六個視頻教學案例為例，該案例以美國國家航天局發射的新火星探測器為背景，講解了信息如何傳播、如何加密等問題。通過這部分教學案例的學習，學生深刻地認識到了信息論的價值與實踐意義。

三、教學方法改革――三個聯系

1.聯系計算機仿真。筆者鼓勵學生應用MATLAB中SIMULINK工具設計具體的通信系統模型，如基于開關鍵控或正交頻分復用的射頻通信系統。讓學生看到實驗現象的同時，更加深刻地體會信息的傳遞過程，了解信源、信宿、信道的構成，學習信源編碼、信道編碼、加密、信道譯碼、信源譯碼等信息處理過程，加強學生對信道容量、信息傳輸速率、誤碼率等概念的把握。筆者督促學生將上述問題作為課程設計的作業，使其結合信息論所學的知識，提煉出相關問題、建立模型，加以認真分析解決;再將提煉問題和解決問題的過程以及結論進行匯總，撰寫成研究報告。這既鞏固了學生的基礎知識，又鍛煉了學生運用計算機進行建模和仿真的能力。

2.聯系工程實際。由于研究生日常的工作大多在實驗室從事工程項目的研究或開發工作，若能將這些工作與信息論知識聯系到一起，無論對信息論的學習還是科研都將起到促進作用。筆者首先開展了調查研究工作，統計了各個學生從事科研項目的情況，然后讓學生結合課程知識，從信息獲取、處理、傳輸、存儲的角度去解釋。例如，在講述信息不增性原理時，筆者結合溫度傳感器的設計問題：將大氣環境溫度看成連續信源，將傳感器系統看作信道，將顯示終端看作信宿。因此，設計該系統的關鍵問題――如何設計傳感器才能最大化地得到信息而不丟失信息？學生帶著這個問題去思考，就可以真正地體會傳感器中信息傳遞過程。

3.聯系科學前沿。為鼓勵學生大膽創新，筆者嘗試將科學前沿技術引入信息論課程，例如，室內、外可見光通信技術。筆者結合自己近年來從事可見光通信研究的經歷，向學生講授了可見光通信系統的設計、研制、實驗測試等一系列過程;然后結合信息論課程所學的知識，將其與研制的可見光通信系統聯系在一起。筆者也鼓勵學生探索與信息論相關的科學前沿問題，開展課堂討論與課下交流。讓學生查詢保密學、光學信息論等方面的文獻，詳細閱讀并做總結。然后，切實提出自己的想法，再予以驗證，從而將學生所學知識真正地和科學前沿結合在一起。

四、考核方式改革――三個引入

該課程原來采取任課教師命題、紙質考試方式。其弊端在于，教師命題規律和出題形式規定，學生只要做一遍往年考試題目，就可得到較高的分數。雖然這種考核形式能在一定程度上反映出學生的知識水平，但卻無法體現其學術水平和實踐能力。為此，筆者在考核方式上做了三個引入的變化。

1.引入隨堂能力測驗。隨堂能力測驗是考查學生運用所學信息論知識分析解決實際問題的能力。由于采取隨堂考試形式，因此，對學生課堂學習效率和前期積累提出了較高的要求。例如，在學習香農公式時，筆者考查了學生運用香農公式計算射頻通信所需帶寬的問題;在學習無失真的信源編碼時，筆者考查了應用霍夫曼編碼對離散信源進行編碼的能力。該測驗在總成績中占10%的比例，從而激勵學生很好地利用課堂來學習知識。

2.引入學術論文加分。提升學術水平是研究生教學的任務之一。筆者針對信息論教學中每章的重點問題，均設置開放性的論題供學生選擇，讓其查閱文獻、資料，進行認真的設計、理論推導、計算機仿真、現場實驗，并將其總結成文，然后以學術論文的形式提交。筆者根據學生在文中闡述的觀點、論證的嚴密性、結論的正確性與普遍性等方面予以考核。學術論文在總成績中占20%的比例，是本次教學改革的重點。

3.引入上機考試。往年的信息論期末考試中，題目是由任課老師自行擬定。由于種種原因，考試題目重復率高、知識點考查單一，這給學生突擊考試并取得好成績提供了可能。為此，筆者將期末教師出題測試改為上機隨機抽題考試。筆者建立了試題庫，題型包括：客觀題（選擇、判斷）、主觀題（概念、簡答、計算、綜合）。在本校計算機學院協助下，建成了信息論上機考試系統，學生登陸系統后，按照教師設定的題目數量和難度，隨機抽取試題。上機考試的在總成績中占據70%的比例，也是這次教學改革的重點。該考核方式經試運行后，效果良好。

五、結語

筆者根據電路與系統專業信息論課程的特點以及目前教學中存在的問題，從教學內容、教學方法及考核方式三個方面提出了相應的改革措施。通過本次的教學實踐證明，采取的這些措施有效地改善了課程教學效果，提高了學生的學習積極性、知識掌握程度和應用知識解決實際問題的能力。

參考文獻：

[1]陳運.信息論與編碼[M].北京：電子工業出版社，2007.

[2]葉中行.信息論基礎[M].北京：高等教育出版社，2002.

[3]李梅.信息論基礎教程（2版）[M].北京：北京郵電大學出版社，2003.

[4]曹雪虹.信息論與編碼[M].北京：清華大學出版社，2003.

[5]吳偉陵.信息處理與編碼[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[6]李迎春，等.《信息論與編碼》教學改革探討[J].科技信息，2010，（20）：18-20.

[7]鄧家先.信息論與編碼課程教學改革探討[J].電氣電子教學學報，2007，29（2）：111-114.

光學前沿技術范文第4篇

1999年3月受聘于清華大學生命科學與工程研究院任教授、博士生導師、生物芯片研究開發中心主任、教育部“長江學者計劃特聘教授”。

2000年9月30日,以北京清華大學企業集團為主要發起人,聯合北京協和醫藥科技開發總公司、武漢華中科技大產業集團有限公司和北京四環科技開發公司組建了博奧生物有限公司。接著原國家計委批準以博奧為依托,建立生物芯片北京國家工程研究中心,以促進博奧的生物芯片創新能力建設與產業化,由程京擔任主任。

2009年,當選中國工程院醫藥衛生學部院士。

從電氣工程到生物芯片工程

――適應科技融合與創新的潮流

程京院士安徽安慶市人,1963年7月生于北京。父親從西南政法大學畢業后,響應黨“到祖國最需要的地方去”的號召,來到了四川涼山彝族自治州金陽縣,程京在這里度過了念大學前的時光。金陽是位于四川和云南交界處的一個偏僻的小縣城。父親后來在西南政法大學工作。母親和姑姑都是醫生。1979年程京高中畢業,違背了他的母親,姑姑,和哥哥的期望,自作主張決定報考上海鐵道學院(現已合并到上海同濟大學)。1983年畢業后在鐵道部資陽內燃機廠,成為一名電氣工程專業的技術人員。開始在廠內以引進的羅馬尼亞的內燃機車圖紙為藍本,從事設計工作,主要任務是繪圖。資陽內燃機廠是位于成都和重慶之間的一個交通不太便利的小山城。資陽內燃機廠是一家三線工廠,現在和戚樹堰機車車輛研究所等企業聯合屬于“南車系統”。

年輕的程京不甘寂寞,希望能有一個能讓他充滿好奇、想象和激情的工作。1986年,機會出現了,他父親所在的西南政法大學按計劃要建立一個全新的司法鑒定中心,急需理工科人才。有強電專業學習背景的程京便成為了人選之一。在新單位上班以后,中心的負責人說:“你是學電的,我們這里買了一臺很貴的掃描電子顯微鏡,就由你來負責。” 于是,程京開始研究起電子顯微鏡的原理和操作使用,以及各種有關分析,鑒定方法。學校的學習環境比較好,為了適應工作需要,他還注意閱讀司法刑偵教科書,關注各種專業和非專業的報紙雜志,并且在英語上下了不少功夫。

1989年,機會又來了,程京以優異的成績通過了考試,被國家教委送到英國斯特萊斯克萊德大學(University of Strathclyde)留學。從此,程京的命運旅程開始了徹底的轉變。

在該校,程京的導師布萊恩?凱迪(Brian Caddy)教授是國際著名刑事技術專家。布萊恩?凱迪為程京制定的從事司法化學研究“1年計劃”,程京只用了9個月就完成了。于是導師希望程京繼續攻讀博士學位,并完成“DNA指紋鑒定新策略”的博士課題。布萊恩?凱迪說:“我觀察了你1年,你有工程的背景,又學了1年的化學和儀器分析,這個課題就需要用分析化學的方式設計一套工作系統去解決生物學的問題,實現的過程需要做儀器的設計。雖然我以前也從沒做過這樣的事情,也感到沒有把握。但是這是技術發展的需要;如果你愿意賭,我就賭,咱們賭一把!”程京沒有辜負老師的厚望。1992年,從來沒有生物專業學習背景的程京拿到了我國第一個司法生物學博士學位。隨后,他又完成了細胞及分子生物學博士后的研究。

無獨有偶。1994年,機會再度出現。程京偶然看到美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)醫學院刊登的一則招聘廣告,要求應聘人員“本科學工程,研究生學生物學,分子生物學更好,并愿意從事生物芯片研究”。作為上個世紀末生命科學領域中迅速崛起的一項高新技術,生物芯片主要是指通過微加工技術和微陣列點樣技術,在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統,以實現對細胞、蛋白質、DNA等的準確、快速、大信息量的檢測。

面對美國賓夕法尼亞大學看似奇特而又嚴苛的條件,程京覺得自己完全符合要求。這個位置好象是特意為他準備的一樣。在全球70多名應聘者中,他是以“perfect match”(完美契合)的條件進入了美國賓夕法尼亞大學。于是程京開始師從生物芯片開拓者彼得?威爾丁(彼得?威爾丁)教授,幸運地邁入蓬勃發展的生物芯片研究領域。

從電氣工程專業,到分子生物學、再到生物芯片工程。程京傳了一大圈,又回過來為醫學領域服務。從報考大學開始,經過曲折的道路,程京在不知不覺中還是進入了醫學領域。

回想起這段經歷,程京忍不住感慨地說:“這就是命,冥冥之中天注定。但是仔細分析,其中也隱含著真理。這也是諸多偶然性中的必然性。因為學科交叉正是當代科學發展的方向,會有更大的運用空間。”

程京自幼熱愛閱讀武俠小說,回顧自己將近十年的留學經歷,他覺得這個過程頗像是武俠小說中的情節,但凡武林高手,要練就一身絕技,不打通幾個重要的命脈,就練不到那個境界。在人生的“江湖”中,感悟和收獲也絕非三言兩語可以道盡。其中打拼的艱險也是預料中的事。經過刻苦努力,程京在生物芯片的開發領域又開始大放異彩。

1998年,身為美國納米基因(Nanogen)公司首席科學家,程京和他的團隊首次在國際上研究完成了集血液中細菌分離、胞解及雜交檢測為一體的芯片實驗室系統,這是世界上第一個厘米見方的超小型生物實驗室。該成果以《芯片實驗室》(Laboratory on a chip)為封面故事發表在《自然?生物技術》(Nature Biotechnology)上,并被《科學》雜志評選為當年世界十大科技突破之一。

生物芯片的用途非常廣泛,除用于人類基因研究、醫學診斷等方面外,還可應用于新藥開發、農業研究、航空航天、司法鑒定、食品衛生和環境監測等領域。因分析的對象和集成方式不同,生物芯片一般包括:基因芯片、蛋白質芯片、細胞芯片、組織芯片和芯片實驗室。

在20世紀科技史上,微電子芯片,作為計算機和許多家電的心臟,它豐富和改變了人類的經濟和文化生活;而生物芯片,人們預計它將改變生命科學的研究方式,進而影響到人類延續生命的方式。

這時的程京已經成為國際生物芯片領域的一顆耀眼的新星。但出國多年的程京卻覺得自己應跳出已有的成績,重新自我設計。他開始萌生了報效祖國的強烈愿望。

報效祖國――回國任教創辦企業

――創辦國家級研究中心

1997年,程京應邀參加了在北京召開的以生物芯片技術為主題的第80次“香山科學會議”。他的關于中國應自主發展生物芯片技術的重要性的發言引起了業界同行和主管單位的重視。此時的程京敏銳地注意到中國在科技重大領域重新布局的決心和能力,他開始關注國內生物行業的發展新動向。隱隱約約地感覺到報效祖國的時機來到了。

1998年,清華大學生物科學與技術系副主任、博士生導師周玉祥教授在美國與程京一席長談,讓一直希望回國的程京最終鎖定清華大學作為自己回國的落腳點。

1999年3月,程京成為清華大學第一位“百名人才引進計劃”入選者,并受聘清華大學生命科學與工程研究院,擔任教授、博士生導師,清華大學生物芯片研究與開發中心主任。

從此開時,程京的名字就和中國生物芯片技術和產業的發展聯系在一起,同國家實踐科技進步戰略緊密地聯系在一起。“回國的時候,別人告訴我,你回清華大學當教授,一個月拿到的工資是900多元,實驗室是地下室,科研啟動費最多30萬美元。生活和工作條件與美國相比,都很懸殊。”程京回憶著說道,“我覺得清華大學的教授能過,我肯定也能過,而且在國外多年,我經濟條件上還是要好一點。”

1999年,中國生物醫藥行業跨躍式發展的藍圖已經初露端倪。國家科學技術部起草了《醫藥生物技術“十五”及2015年規劃》。規劃所列15個關鍵技術項目中,就有8個項目(基因組學技術、重大疾病相關基因的分離和功能研究、基因藥物工程、基因治療技術、生物信息學技術、組合生物合成技術、新型診斷技術、蛋白質組學和生物芯片技術)要使用生物芯片。生物芯片技術被單列,作為一個專門項目進行規劃。國家科技攻關計劃、自然科學基金、火炬計劃等科學技術和產業發展計劃,都把生物技術和生物技術產業列為優先發展的對象,力爭在功能基因組和生物芯片的研究開發中獲得一批有重要商業價值的專利,以保障中國生物技術產業發展的空間。

這樣的宏觀背景為程京進一步研發生物芯片奠定了堅實的基礎。2000年2月29日,在“國務院辦公廳第十次科技講座”上,程京做了主題為《生物芯片――下個世紀革命性的技術》的報告。程京在報告中建議:“中國應加大在生物芯片研發方面的投資力度,實施強強結合,盡快建立國家級的生物芯片工程研究中心,以迅速研究開發出一批具有我國自主知識產權的專門技術,積極參與到國際競爭的行列中去。”此建議引起了國家對生物芯片技術的高度重視。中國生物芯片發展的列車開始提速。

2000年9月30日,以北京清華大學企業集團為主要發起人,聯合北京協和醫藥科技開發總公司、武漢華中科技大產業集團有限公司和北京四環科技開發公司共同組建了博奧生物有限公司。原國家計委批準以博奧為依托,建立生物芯片北京國家工程研究中心,由程京擔任主任。

經2001年、2002年兩次重組后,博奧的注冊資本增至3.765億元,其中包括首鋼股份等6家國內投資公司1.365億元創業投資。此外,憑借強大的科研能力,博奧還以8項生物芯片專利技術國外使用權入股一家位于美國加州的生物芯片公司,占其15%的股權。

經業內人士評估,認為博奧公司產權結構清晰,是著眼于全球定位布局建立的高科技企業。

急國家之所急

2003年4月,博奧第一個以生物芯片為基礎的產品EcoScan掃描儀問世。當時正是SARS爆發的前1個月。隨后國內的疫情迅猛發展。當時的博奧人已經意識到生物芯片在戰勝這場災難中的重要性。他們急國家之所急,成立了SARS病毒檢測基因芯片研發項目組,并與國家疾病預防控制中心病毒疾病控制研究所聯系,建立了合作研究關系,SARS病毒檢測基因芯片研發項目正式啟動。只用了7天時間,4月26日凌晨1點43分,項目組研制出了專門用于SARS病毒檢測的基因芯片。

5月,博奧的研究人員帶著他們的最新成果來到了SARS戰斗的前線,參與了北京市SARS疑似患者的檢測與甄別工作。在1周內,對404例臨床樣品(血液、痰液、糞便等)進行了檢測和分析。當制止住SARS疫情蔓延的時候,博奧生物芯片檢測的結果已經成了某些檢測的標準。

雖然只是小范圍試用,但作為一種新興的前沿技術,生物芯片在我國第一次投入臨床應用就開始提供權威的結論。

程京說:“雖然SARS影響了企業的正常行為,但這也成為我們大練兵的機會,既是困難,也是機遇。當時的情形雖然看起來有些悲壯,但經過這次洗禮,公司和中心內部上下取得了高度的一致,國家和部門領導對企業作出了高度評價,公司的產品也得到了市場的檢驗。”

隨后,博奧獲得了第一張國家醫療器械證書、第一項生物芯片外國專利授權,推出世界第一張全基因組家蠶芯片,轉錄因子活性譜芯片、細胞活力電旋轉檢測芯片、遺傳性耳聾檢測基因芯片……。

走國際化道路

在生物芯片的發展過程中,開疆拓土的國際化競爭是博奧不得不面對的一場硬仗。

經過9年多的努力,博奧開發出包括系列生物芯片及相關試劑盒、儀器設備、化學材料、軟件和數據庫在內的60多項產品,另有10項左右的產品正在開發過程之中。在此期間,博奧走過了從啟動生物芯片技術研究到開始使其成果邁向產業化之路。員工由最初的幾個人發展到400多人,人員結構也從最初清一色的科研人員,向研發、銷售、管理人員均衡發展的方向調整。在博奧的人才隊伍中,有相當一部分是歸國留學生,他們都有在國外公司和大學任職的經歷,既具備國際化的科學研究和管理經驗,又了解中國市場和文化。

2005年,世界著名生物芯片公司昂飛(Affymetrix)開始關注中國市場,并且還通過種種關系主動找上門來探索合作的可能性。昂飛公司創建于1992年,是全球生物芯片行業的先驅,占有30%的全球生物芯片市場份額。

不久,博奧和昂飛簽署了合作協議,這被看作是博奧融入全球市場的重要一步。雙方技術、專利、市場共享,并打算共建行業標準,博奧將在其微陣列服務項目中為昂飛公司提供全線基因芯片產品的服務。

接著昂飛要求博奧開發專門讀取昂飛基因芯片的個人掃描儀。經過3個多月的努力,博奧的第一臺樣機便出爐了。按照昂飛公司的經驗一般需要六七個月甚至1年的開發時間。但是博奧為了趕進度,員工們春節連家都顧不上回。程京說,博奧能有這樣的速度,不僅僅是因為中國人聰明,更重要的是大家肯吃苦,有緊迫感:“我們已經落后別人很多了,只有快馬加鞭。”

當博奧的主管國際市場開發的副總裁孫英豪帶著產品到達昂飛公司時,對方所有高層都圍在一起觀看,經過1天多的各項測試,認為比較滿意。第一炮終于打響了。

從此雙方開展了深入的合作。以前博奧的掃描儀可以讀到5微米,但讀昂飛芯片的掃描儀,分辨率高達1微米,這就要求機械加工能力、光學能力、數據處理的軟件系統都要跟得上。

這一年,博奧生物的銷售收入達到2600萬元,而在3年前,僅為16萬元。

重視知識產權保護,參與標準制訂

在生物、醫藥等行業,產業標準大多是由歐美國家制定。由于沒有參加產業標準的制訂不僅使我們缺少在行業內的話語權,更重要的是常常使我們處于受制于人的被動狀態。在具體實踐中,“產業標準”的缺失將會給生物制藥這個極其強調創新的產業形成嚴重的拖累。

據統計,2005年全球生物芯片的產值約為23億美元左右,其中美國市場產值約為15.8 億美元。預計2010年全球生物芯片市場產值將達到42億美元,年平均增長率約為14.1%。由于美國在全球生物芯片研發中長期居于主導地位,美國的很多著名生物芯片企業在全球市場中也扮演了技術、產品、專利和標準等全方位的特殊角色。

而在國內的科研領域,科研人員、管理人員最開始是單純強調發表文章,到后來開始注重專利保護,再到今天,大家已經意識到必須占領一個新的制高點――制定標準。

博奧人清醒地意識到這一點,并走在了前列。2009年12月30日,由博奧作為主要起草人所起草的生物芯片基本術語、生物芯片用醛基基片、體外診斷用DNA微陣列芯片、激光共聚焦掃描儀等5個行業標準經過國家食品藥品監督管理局審定通過。

走過9年多的建設發展歷程,博奧已基本建成了集技術創新、成果轉化、綜合服務、人才培養于一體,具有國際先進水平的生物芯片研究、開發和產業化基地。建立起了包括基因、蛋白質、細胞和組織“四位一體”的系統化生物芯片技術服務平臺,研制開發出了生物芯片、配套儀器設備、試劑耗材、軟件數據庫等4個系列60余項具有自主知識產權和較強國際競爭力的產品。博奧生物以市場為導向,成功地探索出了一條“中心+公司”的企業化運行模式,基本具備了持續的技術創新能力和成果轉化能力,走上了良性循環的發展軌道。2009年博奧公司的銷售收入首次突破億元大關并全面盈利。

不斷創新

由博奧開發出多種與生物芯片相關的儀器,其性能指標已在國際處于領先地位;研制的晶芯 LuxScan 10K系列芯片掃描儀不僅獲得了歐盟CE認證和國家醫療器械注冊證書。

博奧的HLA基因芯片分型服務曾先后3次在國際大型HLA DNA分型測試中達到100%的準確率。

博奧的HLA分型實驗室成為中國第一家擁有實驗室國家認可委員會和ISO17025認證的HLA分型檢測實驗室,目前,中華骨髓庫已采用該技術并將其作為HLA分型入庫的主要方法之一,打破了國外的壟斷。以程京為技術帶頭人的博奧研發團隊,利用自主創新技術,研制開發的“系統化生物芯片和相關儀器設備的研制及應用”項目于2007年獲得國家技術發明獎二等獎。

目前國內5大生物芯片研究中心都使用了博奧生產的儀器。成立近10年來,博奧生物已在相關領域申請專利127項,其中申請國際專利75項,已獲得授權的國際專利為34項,已獲得授權的國內專利達到77項,這樣的成績,不僅在國內同行中居于絕對領先地位,也為我國生物芯片產業的國際化,全球化作出了貢獻。

(下轉第34頁)