生物技术专业创新创业教育的探索和实践--以西安交通大学为例

在"大众创业、万众创新"背景下实施创新创业教育是高校人才培养遇到的共性课题。生物技术领域的快速发展及大健康领域的新需求对生物技术专业人才的培养提出了新要求。本文从实践教学基地构建、师资队伍建设、管理运行机制方面对生物技术专业的创新创业教育进行了探索和实践。

拔尖人才培养实践探索——以西安交通大学化学生物学为例

基础学科拔尖学生培养试验计划是教育部为培养拔尖创新型人才而出台的一项国家级人才培养计划。西安交通大学于2016年成立化学生物学拔尖人才培养试验班,通过优化人才鉴选、注重大师引领、发展创新教学模式、深化国际合作、践行实践教育等具体实践与措施,培养全面发展的优秀人才。通过四年初步探索,充分践行了钱学森教育思想中的学科交叉和现代科学技术体系的匹配,建立起一套行之有效的拔尖人才培养模式。其在办学体制、教学内容、教育方法等方面的改革措施,对探索我国基础学科领军人才的培养具有借鉴意义。

非生物类理工科“生命科学基础”课程的教学实践

随着科技的不断发展,不同学科间的交叉融合开拓了更多新的科学领域,生命科学问题更是与我们的生活息息相关。因此,针对非生物学专业开设生命科学基础课程,已被提升到了国家战略高度。本文以西安交通大学“生命科学基础”课程建设的具体情况为例,对非生物类理工科大学生开设“生命科学基础”课程的建设背景、教学方案、教学手段的运用以等多方面进行探讨,旨在通过各类措施能够激发非生物专业学生对生命科学的兴趣,取得良好的教学效果。

生命科学实验教学中心网站设计与建设

本文主要针对生命学科本科生教学需求和生命科学实验教学中心的建设要求,提出了实验教学中心网站的网站定位、基本设计内容、主体功能和建设内容,网站的建设目标是建成一个集教学实验、学术交流于一体的信息型网站,为广大师生提供了一个便捷、优质的信息交互平台,网站经过测试已经投入使用,效果良好。

以问题为基础的教学法在生命科学类课程教学中的适用性

对以问题为基础的教学法进行了简要介绍和分析,通过对生命科学类课程特点的剖析,提出问题式教学法应用于我国生命科学类课程的教学是可行而且必要的.最后通过生命科学导论课程中PBL的实施,从实践上证明了其适用性.

生命科学基地学生综合能力培养的实践与探索

对“国家生命科学与技术人才培养基地”首届班学生的特点进行了分析，进行了综合素质培养和学习能力培养的教育方式探索，对学生的学习成绩进行了统计分析，发现综合素质培养；学习能力培养和学习成绩提高之间存在着互动促进作用关系。

光镊在生命科学中的应用

光镊是基于光的力学效应的一种新的物理工具,它如同一把无形的机械镊子,可实现对活细胞及细胞器的无损伤的捕获与操作。光镊的发明正适应了生命科学深入到细胞、亚细胞层次的研究趋势,也为生物工程技术提供了一种新的手段。对光镊的初步应用已展示其在生命科学领域中无限美好的应用前景。

时间门控时序选通拉曼光谱技术及背负式小型化远程拉曼光谱装备

时间门控时序选通拉曼光谱技术是一种精准控制激光脉冲和探测器快门时序关系,从而进行时序选通收集拉曼信号,并抑制背景干扰的拉曼光谱技术。在远程拉曼探测领域,利用时间门控可以有效阻挡环境光,使拉曼光谱获得优异的信号/噪声比。本文系统介绍了时间门控时序选通拉曼技术及其应用,其中重点关注了皮秒时间门控的技术特点与前景。最后,本文介绍了本团队自主研制的国内首台背负式小型化远程拉曼光谱装备,该装备在0~2 m内可探测到≤1μg, 13 m内可探测到≤1 mg的典型爆炸物和危险化学品目标物,在工业泄露监测、恐怖袭击预防和防爆排雷等公共安全预警与监测等方面有着广阔的应用前景。

现代科学技术理论对古老针灸经络理论的分析

文章以国际上新的理论，从能量医学、生物发育、量子力学等几方面，对针灸经络的实质进行了深入的剖析。

基于大数据技术的田径强国运动员竞技黄金年龄预测——以100 m、竞走、铅球项目为例的可视化分析

本研究旨在从全球视角探讨不同竞技项目间可能存在的项目强国以及运动员竞技年龄差异。为此,甄选了100 m、竞走和铅球3个热门田径项目,利用Python、Power BI、SPSS Modeler等软件对国际田径联合会(IAAF)记录名单中全球最佳的7682名运动员人口学信息(包括性别、年龄和国籍)及历史竞技表现积分数据展开挖掘和分析。结果显示:3个项目选手性别比例较为均衡;美国(USA)和牙买加(JAM)等第一集团国家的精英运动员数量最多;竞走是中国(CHN)、西班牙(ESP)、日本(JPN)和意大利(ITA)的优势项目;世界优秀运动员的最佳竞技年龄主要集中在21~31岁,其中100 m运动员最显年轻,竞走运动员平均年龄最大。综上所述,竞技体育存在项目强国和竞技黄金年龄,本研究期望为各国间开展交流合作、制定合理的体育发展战略,以及竞技体育个性化项目选材、科学设计训练计划提供参考。

雷达式生命探测仪中人体与动物识别技术的研究

雷达式生命探测仪通过检测生命体的呼吸信号来确定废墟、建筑物内等一些用肉眼无法观测到的生命体时,不仅关心生命体是否存在,而且需要知道生命体为人体还是动物。本文利用短时傅利叶变换对生命体的呼吸信号进行变换,并通过奇异值分解有效地提取特征矢量进行模式识别,能够成功地识别人体和动物。实验结果表明,基于短时傅利叶变换的奇异值分解法能够稳定、有效地提取特征矢量,从而便雷达式生命探测仪对生命体进行较准确地识别。

基于混合现实技术的监护仪虚拟教学系统设计

针对传统监护仪培训过程受人员、时空和设备制约等问题,文中结合混合现实(MR)技术的真实体验感、沉浸感、跨时空和强交互等特点,构建完善的混合现实监护仪虚拟教学系统。通过3DMAX软件完成系统三维建模,在Unity中构建培训场景实现系统功能,最终在HoloLens混合现实设备中实现产品介绍、功能演练和操纵练习三大功能。调查问卷结果表明,所设计系统能够激发使用者探索欲望和学习兴趣,提供给使用者接近现实环境的操作体验,并能够有助于使用者掌握监护仪使用方法,可为未来医疗器械的教学培训提供参考。

超声微小血管成像杂波抑制技术综述

高分辨、高灵敏、快速实时的微小血管可视化技术对癌症、脑小血管疾病、冠心病等疾病的精准诊断、早期干预和治疗监测具有重要的临床价值。而从复杂的超声信号中准确分离出血流信号是微小血管成像的主要难点之一。为克服这一困难,杂波抑制技术在超声成像领域的应用得到了广泛关注和研究。目前已有多种杂波抑制方法被提出,包括高通滤波器、奇异值分解、鲁棒主成分分析和独立分量分析等。本文综述了这些杂波抑制方法的基本原理、优缺点及其在超声微小血管成像领域的研究进展,并探讨了各种方法未来的发展方向和潜力。杂波抑制技术的不断创新将进一步提高超声微小血管成像的信噪比与灵敏度,使其在临床上发挥更大的应用价值。

Hi-C技术在三维基因组学和疾病致病机理研究中的应用

三维基因组学在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对细胞核内的染色质的三维空间结构进行研究。染色体的空间交互作用是基因表达调控的重要因素,随着高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术及其衍生技术的出现和快速发展,借助Hi-C技术获取高通量三维基因组学数据,对基因表达调控等生物过程进行研究,已成为揭示细胞深层机制、阐明疾病致病机理的重要手段。本文在介绍三维基因组的发展历程和研究技术的基础上,重点总结了近年来Hi-C技术在多种疾病研究、特别是致病机理阐释方面的应用和成果,为深入理解三维基因组学在构建全局基因调控图谱、挖掘疾病致病机理方面的应用提供参考和借鉴。

视觉运动诱导的脑机接口技术应用于脑卒中患者上肢运动功能和认知功能的效果

目的探讨视觉运动诱导的脑机接口(BCI)技术应用于脑卒中患者上肢运动功能和认知功能的治疗效果。方法2021年7月至2022年3月,陕西省康复医院患有上肢手功能障碍和认知障碍的脑卒中患者50例随机分为对照组(n=25)和试验组(n=25)。两组均接受常规康复,对照组进行传统被动式手功能康复训练,试验组进行视觉运动诱导的BCI康复训练,共2周。治疗前后分别比较两组Fugl-Meyer评定量表上肢部分(FMAUE)、改良Barthel指数(MBI)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)评分,并对计算试验组的脑参与度。结果治疗前,两组FMA-UE、MBI和MoCA评分比较均无显著性差异(P>0.05)。治疗2周后,两组FMA-UE、MBI和MoCA评分均较治疗前显著提高(t>2.481,P<0.001),且试验组优于对照组(t>2.453,P<0.05);试验组平均脑参与度在治疗后上升21%。结论基于视觉运动诱导的BCI康复训练有利于促进脑卒中患者上肢运动功能的恢复以及认知功能的提升。

竞走项目国际竞争格局辨析与启示——基于IAAF 748名运动员的数据挖掘与分析

竞走是我国竞技体育的“拳头”项目,更是田径夺金的核心项目。为推动我国竞走事业高质量发展,助力体育强国建设,本文借助Python、SPSS 26.0和Power BI等软件,对IAAF 2023上半年榜单中的748名运动员展开多维度统计与可视化分析。结果显示:当前世界竞走领域已呈现多方鼎立态势,我国正面临日益激烈的外部竞争。特别值得关注的国家主要有综合实力稳居前列的意大利和西班牙,以及后备人才充裕、梯度建设完备的日本。建议:我国应重视竞走榜样宣传,提升民众认识;扩大人才招募范围,强化梯队建设;不断精进训练技术,充分做好情报收集和赛前准备工作。

重编程微生物底盘用于PHA材料的定制化低成本生物合成

合成生物学为新材料合成提供了无限可能,将为材料学带来变革性影响。环境友好型材料聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为合成生物学与材料学深度融合的产物,是微生物胞内合成一类线性高分子聚酯,被认为可部分替代传统化学塑料。PHA含有至少150种单体,其组成、结构及性能的多样性带来了广泛的应用前景,形成了PHA家族或组学。PHA在学术界和产业界已深入研究了30多年,其中个别PHA材料已实现了商业化生产。利用合成生物学和代谢工程重新编程高性能微生物底盘细胞,并控制不同前体底物比例,可实现具有不同结构和性能的PHA材料的定制化合成。下一代工业生物技术是基于嗜盐微生物的节能节水的连续无灭菌开放式工业发酵工艺,能大幅度降低生产成本,更推动了PHA材料的低成本规模化生产。本文就PHA家族的组成以及工程化微生物底盘利用下一代工业生物技术高效低成本地合成多样化的PHA材料方面的进展做一简要综述,将重点介绍PHA家族的单体组成、材料性能和包含塑料、医用、能源、智能材料等领域的PHA应用价值链,以及重编程的假单胞菌和嗜盐单胞菌在PHA定制化低成本合成中的一些工程化技术和成果、产业化应用情况,并针对如何进一步降低生产成本及提高材料性能进行探讨。本文对基于合成生物学的生物材料定制化合成研究有重要参考价值。

改进的局部最值分段多项式拟合算法精确校正拉曼光谱基线

基线校正作为拉曼光谱预处理极为关键的步骤之一,对进一步拉曼光谱数据分析和实现拉曼成像等有重要意义。目前,最常用的基线校正算法基于多项式拟合,由于其采用手动或半手动的形式,因此依赖人工经验,对用户的专业性要求较高,处理过程繁琐,处理结果差异较大。同时,在使用过程中,多项式阶数及移动分段窗口难以选择确定,因此处理的结果常出现欠拟合或过拟合现象。针对传统多项式拟合算法的此类局限性,改进了局部最值分段多项式拟合(NPPF)算法用于精确校正拉曼光谱基线。首先采用了改进的基于分段的局部最值算法,选取光谱中最宽峰底部轮廓的近似横向宽度作为背景点窗口宽度,依次选取窗口内的最小两个值作为需要拟合的背景基线点,避免直接比较或者人工选取导致的背景点选取困难,实现更准确地选取每个背景轮廓基线点。然后通过每个窗口三次拟合迭代覆盖的方式,得到三个拟合曲线函数,选取窗口内每个点对应三个曲线函数值,分别计算与前一拟合值的差值绝对值,取绝对值最小的曲线函数值作为此点拟合曲线值,从而较好地避免了传统分段多项式拟合(PPF)算法中的欠拟合和过拟合现象,同时也确定了拟合过程中的阶数和分段窗口。模拟了两种不同背景类型的拉曼光谱,将NPPF与PPF算法分别对两种模拟光谱进行处理比较,发现NPPF处理结果均方根误差(RMSE)小,证实NPPF较于PPF的优越性。最后,对实际样品(烯啶虫胺、罗丹明6G)的拉曼光谱进行了NPPF和PPF对比处理,发现NPPF的拟合基线较为准确,证实该算法NPPF在拉曼光谱基线校正预处理中具有广泛的实际应用价值和前景。

人工智能技术及其在医学诊断中的应用及发展

本文对人工智能技术在常规医学及其医学诊断专家系统中的发展情况作了回顾 ,并对人工神经网络在医学诊断系统中的应用作了概述。阐明了在医学诊断系统中 ,主要的困难在于多种疾病的共存现象 ,即许多病人有着潜伏在自身内部的其它相关性疾病。而制约医学影像专家系统发展的主要原因是高级视觉系统本身的缺陷 ,即从医学扫描器上获得的图像数据可能是噪声和模糊的 ,从而增加了专家系统的复杂性。