時間：2023-03-30 11:38:54
序論：速發表網結合其深厚的文秘經驗，特別為您篩選了11篇納米科學論文范文。如果您需要更多原創資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯系，希望您能從中汲取靈感和知識！
NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution
Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.
Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor
I.引言
納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財政年度在納米尺度科學上的投入要比2000財政年增長83%，達到5億美金。有兩個主要的理由導致人們對納米尺度結構和器件的興趣的增加。第一個理由是，納米結構（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學效應占主導地位，這導致非經典的行為，譬如，量子限制效應和分立化的能態、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現象除引起人們對基礎物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實現的想法和觀念，例如，單電子輸運器件和量子點激光器等。第二個理由是，在半導體工業有器件持續微型化的趨勢。根據“國際半導體技術路向（2001）“雜志，2005年前動態隨機存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預期就會出現。到2005年類似的問題將預期出現在DRAM的制造過程中。半導體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設計和制造方案，因為當MOS器件的尺寸縮小到一定程度時基礎物理極限就會達到。隨著傳統器件尺寸的進一步縮小，量子效應比如載流子邃穿會造成器件漏電流的增加，這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此，解決方案將會是制造基于量子效應操作機制的新型器件，以便小物理尺寸對器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件，我們肯定會獲益良多。譬如，在電子學上，單電子輸運器件如單電子晶體管、旋轉柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數個而非以往的成千上萬的電子來運作，這導致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關速度。在光電子學上，量子點激光器展現出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優點，其中大微分增益可以產生大的調制帶寬。在傳感器件應用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學和生物分子，而且開啟了細胞內探測的可能性，這將導致生物醫學上迷你型的侵入診斷技術出現。納米尺度量子點的其他器件應用，比如，鐵磁量子點磁記憶器件、量子點自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經被提出，可以肯定這些應用會給我們帶來許多潛在的好處?？偠灾瑹o論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。
II.納米結構的制備———首次浪潮
有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）?！癰uild-up“的優點是個體納米部件的制備成本低以及工藝簡單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學合成可以用來制備納米元件。目前，在國內、在香港以及在世界上許多的實驗室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團簇。這些努力已經證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結構的合成后工藝再加工相當困難。特別是，如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個至關重要的問題，這一問題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問題，“build-up“依然是一種能合成大量納米團簇以及納米線、納米管的有效且簡單的方法?？墒沁@些合成的納米結構直到目前為止仍然難以有什么實際應用，這是因為它們缺乏實用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因為同樣的原因用這種方法合成的納米結構的功能性質相當差。不過上述方法似乎適宜用來制造傳感器件以及生物和化學探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結構適合此類的應用要求。
“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法?！癇uild-down”方法的缺點是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術路徑來制造納米結構。最簡單的一種，也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結構來得到量子點或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結構。這兩種技術都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術是通過自組裝機制來制造量子點結構。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長模式中，當材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉換成三維的島狀生長，這時量子點就會生成。業已證明基于自組裝量子點的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點器件的飽和材料增益要比相應的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個量級。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級（典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW）的連續波量子點激光器也已經報道。無論是何種材料系統，量子點激光器件都預期具有低閾值電流密度，這預示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經接近或達到商業化器件所要求的指標，預期量子點基的此類材料激光器將很快在市場上出現。量子點基光電子器件的進一步改善主要取決于量子點幾何結構的優化。雖然在生長條件上如襯底溫度、生長元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點的尺寸和密度，自組裝量子點還是典型底表現出在大小、密度及位置上的隨機變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點在尺寸上的漲落導致它們的光發射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優點。由于量子點尺寸的統計漲落和位置的隨機變化，一層含有自組裝量子點材料的光致發光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點結構中這種譜展寬效應可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點可典型地展現出豎直對準排列，這可以有效地改善量子點的均勻性。然而，當隔離層薄的時候，在一列量子點中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統而帶來的優點。怎樣優化量子點的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點又同時保持載流子能夠限制在量子點的個體中對于獲得器件的良好性能是至關重要的。
很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。
在未來的十年中，納米科學和技術的第二次浪潮很可能發生。在這個新的時期，科學家和工程師需要征明納米結構的潛能以及期望功能能夠得到兌現。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實用器件才能實現人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學的下次浪潮的關鍵點是納米結構的人為可控性。
III.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮
為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項挑戰性的技術難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統光刻所能達到的精度極限。有幾項技術可望用于如此的襯底圖形制作。
—電子束光刻通?？梢杂脕碇谱魈卣鞒叨刃≈?0納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。在電子束光刻中的電子散射因為所謂近鄰干擾效應（proximityeffect）而嚴重影響了光刻的極限精度，這個效應造成制備空間上緊鄰的納米結構的困難。這項技術的主要缺點是相當費時。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時間1小時，這不適宜于大規模工業生產。電子束投影系統如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發展之中以便使這項技術較適于用于規模生產。目前，耗時和近鄰干擾效應這兩個問題還沒有得到解決。
—聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。但不同于電子束光刻的是這種技術并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細到6納米的圖形，但它也是一種耗時的技術，而且高能離子束可能造成襯底損傷。
—掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強的氧化機制的。此項技術已經用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導體（Si和GaAs）以及絕緣材料（Si3N4和silohexanes），還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡單易行等優點。引入的氧化圖形依賴于實驗條件如掃描速度、樣片偏壓以及環境濕度等?？臻g分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區域典型地小于針尖尺寸）。這項技術已用于制造有序的量子點陣列和單電子晶體管。這項技術的主要缺點是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術上的技術進展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項技術的顯著優點是它的杰出的分辨率和能產生任意幾何形狀的圖形能力。但是，是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止，它是一項能操控單個原子和分子的唯一技術。
—多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽極氧化就可以在鋁膜上產生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復制。用這項技術已制造出含有細至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。
—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。目前，經過反應離子刻蝕后，在旋轉涂敷的倍塞共聚物層中產生的圖形已被成功地轉移到Si3N4膜上，圖形中空洞直徑20nm，空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱體）可以被臭氧去掉或者通過鋨染色而保留下來。在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產生；在第二種情況，島狀結構能夠產生。目前利用倍塞共聚物光刻技術已制造出GaAs納米結構，結構的側向特征尺寸約為23nm,密度高達1011/cm2。
—與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業化的產品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術的能力已得到確認。納米球珠光刻術（納米球珠膜的旋轉涂敷結合反應離子刻蝕）已被用來在一些半導體表面上制造空洞和柱狀體納米結構。
—將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復制鑄模法的可能優點是ellastometric聚合物可被用來制作成一個戳子，以便可用同一個戳子通過對戳子的機械加壓能夠制作不同側向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優點是不需要加熱。納米壓印術已被證明可用來制作具有容量達400Gb/in2的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形，刻制10nmX40nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進行圖形刻制。除傳統的平面納米壓印光刻法之外，滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術中溫度被發現是一個關鍵因素。此外，應該選用具有較低的玻璃化轉變溫度的聚合物。為了取得高產，下列因素要解決：
1）大的戳子尺寸
2）高圖形密度戳子
3）低穿刺（lowsticking）
4）壓印溫度和壓力的優化
5）長戳子壽命。
具有低穿刺率的大尺寸戳子已經被制作出來。已有少量研究工作在試圖優化壓印溫度和壓力，但顯然需要進行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優化參數。高圖形密度戳子的制作依然在發展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進行50次的浮刻而不需要中間清洗。報告指出最大的性能退化來自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進行大約5次壓印后需要更換。值得關心的其他可能問題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進一步的優化和改良是必需的，但此項技術似乎有希望獲得高生產率。壓印過程包括對準、加熱及冷卻循環等，整個過程所需時間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。
IV．納米制造所面對的困難和挑戰
上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術都有其優點和缺點。目前，似乎沒有哪個單一種技術可以用來高產量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟：
1．在一塊模版上刻寫圖形
2．在過渡性或者功能性材料上復制模版上的圖形
3．轉移在過渡性或者功能性材料上復制的圖形。
很顯然第二步是最具挑戰性的一步。先前描述的各項技術，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術，已經能夠刻寫非常細小的圖形。然而，這些技術都因相當費時而不適于規模生產。納米壓印術則因可作多片并行處理而可能解決規模生產問題。此項技術似乎很有希望，但是在它能被廣泛應用之前現存的嚴重的材料問題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術刻寫的納米結構的形狀非常有限。當這些技術被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復雜結構的圖形。為了能夠制造出高質量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術典型地不產生或者產生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側墻的結構，這是因為在掩模版下一定程度的鉆蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結構的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術，譬如，反應離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優化條件下可以獲得陡峭的側墻。直到今天大多數刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關于刻蝕引入損傷的研究嚴重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當器件中的個別有源區尺寸小于100nm時，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因為所有的納米結構都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結構表面或者靠近的任何缺陷。
隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。利用轉移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術則提供了實現成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而，在這種方式下形成的圖形僅局限于點狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術是足夠用的，但并不能解決微電子工業所面對的問題。需要將圖形從一張模版復制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術途徑。模版可以用其他慢寫技術來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復制。同一塊模版可以用來刻寫多塊襯底，而且不像那些依賴化學自組裝圖形形成機制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產率，某些技術問題如穿刺及因灰塵導致的損傷等問題需要加以解決。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件?，F在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。
另一項挑戰是，為了更新我們關于納米結構的認識和知識，有必要改善現有的表征技術或者發展一種新技術能夠用來表征單個納米尺度物體。由于自組裝量子點在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個納米結構的能力對于研究這些結構的物理性質是絕對至關重要的。目前表征單個納米結構的能力非常有限。譬如，沒有一種結構表征工具能夠用來確定一個納米結構的表面結構到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(TEM)能夠用來研究一個晶體結構的內部情況，但是它不能提供有關表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術（STM）和原子力顯微術（AFM）能夠給出表面某區域的形貌，但它們并不能提供定量結構信息好到能仔細理解表面性質所要求的精度。當近場光學方法能夠給出局部區域光譜信息時，它們能給出的關于局部雜質濃度的信息則很有限。除非目前用來表征表面和體材料的技術能夠擴展到能夠用來研究單個納米體的表面和內部情況，否則能夠得到的有關納米結構的所有重要結構和組份的定量信息非常有限。
在全世界發表的科學論文中，中國所占的份額已從1980 年的0.2%上升至2006 年的7.4%，首次超過了日本。但質量還不能與數量相匹配?？茖W論文按被引用程度計算的得分，世界平均數為1.0，中國則幾十年來一直停留在0.35。但從1995 年以來的十多年中，這個數字已經倍增至0.73，而在材料科學和納米技術中國兩大專業方面，得分數已接近1.0。
――《自然》雜志高級記者特克蘭?勃特勒談中國在奧運賽場之外的偉大競爭
如果將這比作一場奧林匹克賽，中國得分為9.8，而美國則為2.3。
――長期在中國工作的美國疾控中心官員伊普將中國震災后與美國卡特里納颶風災害后的應對措施作了比較后說
我猜測，圍棋應是外星人創造的。當然，對于這一說法，我也沒有證據。我只是覺得，圍棋太深奧了，人類不可能創造出來。
――棋圣聶衛平稱“圍棋是外星人發明的”，因為圍棋太難，很難想象是由四五千年前的人類創造
袁老就是有七八架私人小飛機也配！
――《袁隆平陪老伴逛車展》的配圖新聞熱爆網絡。與往常網絡中總是充滿仇富的討伐聲不同，對于袁隆平買車，網民卻一邊倒地支持
做公司要盡量培養“生人文化”，而不是“熟人文化”。中國企業不能令行禁止，就是因為大家都是熟人，制度沒法執行。西方在這一點上就比較好，都是“生人心態”，都按照制度辦事。
――中外公司文化的不同
容量縮水了，價格沒變，這不就是變相漲價嗎？
化學是一門實驗學科，大學化學實驗教學改革也是目前化學教育改革的一項重要內容。搞好大學化學綜合實驗教學工作，對提高大學生的綜合素質，培養適應社會發展需求的應用型人才十分重要和關鍵。為適應本科化學人才培養目標，基礎型和應用型兩類人才培養模式已成為化學人才培養方案的基礎要求。為了提高學生的綜合化學實驗素質、培養學生創新意識和綜合實驗能力，針對傳統實驗教學中的不足，筆者嘗試在大三綜合化學實驗中引入新的實驗教學體系，對綜合化學實驗教學內容教學方法及教學考核模式進行了改革探討。為了促進大學生的學習主動性和創造性，適應不同專業上的需求，考慮對學生擇業和工作的需求，在統一的綜合化學實驗內容上，將綜合實驗教學內容劃分為基礎理論綜合實驗、應用實驗和設計性實驗三個模塊。在教學方法上選擇開放式教學模式，在考核機制上多方面綜合評分，為使學生具有基礎扎實、動手能力強、富有科學精神和創業能力的高素質，打造全新的綜合化學實驗與科研訓練新體系。
一、教學內容的選擇
綜合化學實驗在教學過程中明確樹立融知識傳授、能力培養、創新精神于一體的教學理念，對教學內容的選擇要求做到內容覆蓋面廣，知識含量大。通過前期大一大二基礎化學實驗的訓練，此階段學生已具備了基礎化學理論和基礎實驗的知識和能力，綜合實驗是將大一大二所學習的基礎化學實驗有效的結合起來，鞏固基礎訓練，提高學生的綜合實驗能力，在內容上融無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗，儀器分析實驗于一體，選擇一些代表性的實驗，研究無機物或有機物的合成、分離、分析、表征和性能測試等各種實驗技術，其具體目標是學習實驗的設計思想及方法，認識一個完整的科研過程。選擇的實驗考慮它的綜合性、基礎性、典型性、可操作性，在內容設計上，體現出實驗技術和實驗操作的多樣性，也要考慮到實驗教學的實施可行性，便于安排一定規模的學生，同時對教學資源的是否充分也要考慮。例如微波法合成乙基水楊酸鈉的合成與表征，水熱法合成納米二氧化鈦等。實驗包括的類型有：綜合性實驗、研究性實驗、設計性實驗。內容有無機物、有機物、發光材料、納米材料的制備和合成、特性、表征。化學反應以及實驗參數的研究和測定方法、物質結構的測定、鑒定，反應機理的研究等。
二、教學方法的創新
化學綜合實驗不同于基礎化學實驗和普通演示實驗，大一大二學生已經通過各種層次的實驗訓練，能規范的掌握基本操作，準確地獲得真實可靠地實驗數據，具有基本的化學實驗技能，正確的使用各類大型儀器，能準確對實驗數據和實驗結果做出正確判斷的能力，大學綜合化學實驗其目的是培養學生的綜合能力和創新能力，因此，我們在實驗教學中，對化學綜合實驗教學方法進行了探索和改進。首先在綜合化學實驗教學過程中積極培養學生的熱愛化學實驗的興趣，不定期的開放化學實驗室，由學生自由選擇感興趣的化學實驗，進行探索和實驗，通過查閱化學文獻，學生如何查閱文獻資料，怎樣綜合分析比較相關知識設計出實驗方案并將設計的實驗可行性方案，和老師討論，完成實驗，并收集數據分析結果，撰寫小論文。其次，我們開展以實驗課堂討論，結果匯報的形式，訓練學生做專業學術報告的能力。在實驗前，組織學生進行課堂討論，對自己設計的實驗方案提出自己的見解及理論依據，實驗結束后，對實驗結果進行系統分析以及對化學現象做出合理解釋。另外，鼓勵學生們對同一個化學實驗采用不同的實驗方法進行化學實驗，對實驗結果進行對比分析討論，例如合成納米二氧化鈦粉末，要同學們分別采用水熱法，沉淀法等不同的方法進行合成。這樣不僅提高了學生實驗能力，也加深了對各種化學方法的理解，同事拓寬了學生的知識面。
三、綜合實驗考核方式的改進
在大學綜合化學實驗教學過程中，實驗成績的考核也是十分關鍵的一個環節。對于綜合化學實驗教學體系，我們采取多種形式結合的方式進行考核。綜合化學實驗采用理論考試，操作考試，平時成績，三部分相結合，所占總成績的比例分別為40%、30%、30%。綜合化學實驗室主要目的是強化學生綜合化學素質的培養，因此對理論知識理解的要求比基礎性實驗要求高許多。綜合實驗的考核方式使得學生要重視實驗預習，實驗操作過程現象的觀察，實驗結果的分析，以及實驗報告的撰寫和實驗知識的積累。在理論考試內容上，采取開放的考核方式，對于探索性化學實驗，要求學生通過文獻資料的閱讀，分析提出實驗方案，并以科學論文的形式完成，實驗過程中，創新能力的培養尤為突出，同時實驗結果直接反應出學生的實踐綜合能力。在操作考試中，學生以抽簽的方式抽出一個實驗內容，在規定時間內完成操作過程，并就老師提出的問題作出回答，在考試結束時，老師根據學生的操作能力和實驗結果的數據給出成績。平時成績主要以學生平時實驗預習，操作技能以及完成平時實驗的準確度和實驗報告等給出綜合評分。因此大學綜合化學實驗的考核的評語和評分在學生的綜合化學能力和創新精神上做出的綜合判斷。
通過大學綜合實驗教學內容選擇，教學方法的創新以及綜合實驗考核方式的改進，學生不斷能熟練的掌握基本的實驗操作，正確的使用大型儀器設備，獨立獲得實驗數據，處理分析實驗結果，而且能閱讀文獻設計實驗方案，觀察實驗現象，對實驗結果做出正確判斷，使得實踐技能和創新能力得到很大的提高。
參考文獻：
[1] 包俊成，王志奇，劉慶鎖.加快實驗課程改革適應人才培養需求[ J ] .實驗室科學，2006，（6）.
[2] 譚正德，宋欣榮，鐘雯，等.基礎化學實驗內容及體系的改革[J].實驗室研究與探索，2005，24（7）.
[3] 章書蘭，黃煥利，羅崇健，等.工科基礎化學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2001，18（1）.
[4] 王炎.建立有工科特色的綜合化學實驗.大學化學[J].2002，（2）.
[5]李瑤等.開設化學學科本科生綜合化學實驗的做法和體會.高等理科教育[J].2003，（1）.
[6] 李兆隴.有機化學實驗[M].北京：清華大學出版社.2004.
[7] 胡修平.創新教學與話動[M].上海：東方出版中心.2001.
中圖分類號:G804文獻標識碼:A文章編號:1006-7116(2010)11-0111-04
Analysis of theses written for a Master of Science degree in the human movement science specialty between 1999 and 2009 in China
LIN Hua,XIA Xue
(School of Physical Education,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China)
Abstract: By basing their research specimens on theses written for a Master of Science degree in the human movement science specialty between 1999 and 2009 in China, the authors analyzed these theses in terms of thesis topic selection, thesis research subjects, thesis research methods, and application value of thesis research achievements, summed up the characteristics and changing trend of these theses, and revealed the following findings: with the expansion of the scale of recruitment of graduate students studying for a Master of Science degree, in the selection of thesis topics written for a Master of Science degree in the human movement science specialty, there were more fundamental application researches than pure fundamental researches and developing researches, and there were signs of inadequate novelty of topic selection, repeated topic selection, and deviation of topic selection from sports practice; the thesis research subjects are mainly animals, seldom the human body; the thesis research methods were mainly experimental methods and quantitative methods; more thesis research achievements were applied to the competitive sport area than to mass sports fitness and scholastic physical education.
Key words: sports bibliometrics;human movement science;thesis written for a Master of Science degree;China
學位論文在某種程度上能夠集中反映某個領域的熱點問題和研究現狀,是衡量研究生學習、科研能力和培養質量的重要指標。本文以運動人體科學專業碩士研究生學位論文為研究對象,以中國知網“中國優秀碩士學位論文全文數據庫”為檢索數據源,檢索項為學科專業名稱,檢索詞為運動人體科學,檢索范圍從1999~2010年,匹配條件為精確,截止2010年5月12日,由此獲得963個檢索結果,其中通過篩選剔除與本研究不相關的學位論文35篇,最后將928篇運動人體科學專業全日制碩士畢業學位論文作為本文研究對象。
運動人體科學是體育科學研究內容的一部分,是研究人體從事體育活動過程中人體變化規律的科學,包括運動生理學、運動醫學、運動生物化學、運動解剖學、運動生物力學、運動心理學等,基本屬于自然科學的研究范疇[1]。根據體育科研成果的性質可將體育科學研究分為基礎性研究、應用性研究和開發性研究3類[2]。其中基礎性研究又可分為純基礎研究和應用基礎研究兩類,而應用性研究和開發性研究又常被歸為一類,以“應用研究”統稱[3]。
1碩士學位論文選題
選題是科學研究工作的第一步,也是最重要的一步。英國著名科學家貝爾納[4]曾指出:“課題的形成和選擇,無論作為外部的經濟技術要求,或作為科學本身的要求,都是研究工作中最復雜的一個階段。一般來說,提出課題比解決問題更困難。”因此,碩士研究生學位論文的選題具有重要的意義。
2002年以前碩士研究生學位論文大多是以生物學傳統的動物實驗、生理生化指標測定、技術動作分析等微觀實驗研究為主,而近些年碩士研究生學位論文逐漸采用一些新技術手段,如蛋白質組技術、基因芯片技術、激光共聚焦技術等,在運動性心臟、骨骼肌以及運動性疲勞方面的研究也有所突破,從傳統的生物學研究向多層次、全方位開展跨學科研究,以系統整體觀點來綜合宏觀和微觀研究,依托基礎性研究突出應用研究。
由表1可以看出,運動人體科學專業碩士研究生學位論文選題,應用基礎性研究論文有509篇,占54.85%,應用性研究論文次之,有327篇,占總數的35.24%,而開發性研究和純基礎性研究論文數僅占8.19%和1.72%。
結果顯示,純基礎性研究和開發性研究選題較少,雖說運動人體科學隸屬于自然科學范疇,具有應用基礎性研究課題的屬性,但其本身還是存在著基礎研究-應用研究-開發研究的內在結構,只有各研究類型均衡發展,才能夠有效促進整個學科研究的進步。因此,在研究生學位論文這個特殊科研群體中,應特別注重科學研究的均衡發展。
從運動人體科學專業碩士研究生學位論文的分析來看,研究內容豐富,選題方向多樣,能夠體現當前運動人體科學研究領域的新熱點、新問題。運動生理學、運動解剖學、運動生物化學、運動生物力學、運動醫學、體育保健學等傳統研究方向的研究內容不斷深化的同時,一些新型的研究方向也逐漸呈現在運動人體科學專業碩士學位論文中,如低氧訓練的生物學基礎、高原訓練和運動員機能監控、人體功效學、生物力學研究及運動器材研發、體育工程學等。
2002年以前運動人體科學碩士學位論文研究集中,在骨骼肌生理、心血管機能、疲勞與恢復、營養、激素及內分泌、機能評定、免疫等方面,研究高原訓練、代謝方面的論文分別有7篇和6篇[5],而現在碩士學位論文研究高原訓練和代謝的增加到37篇和96篇。如今運動人體科學碩士學位論文在傳統研究領域更加深入,同時還有些新的研究內容不斷增加,如基因多態性與運動能力的關聯性研究、納米技術、蛋白質組學技術、中醫保健以及運動人體科學網絡教學平臺的建立等。不過,近年一些研究如基于核磁共振的代謝組學方法、自由基生物學等生物工程技術已應用于運動人體中,但碩士學位論文中還甚少涉及。
運動人體科學是體育教育訓練學和民族傳統體育學的基礎[6]。交叉和綜合選題成為運動人體科學專業碩士學位論文中的普遍現象,不僅涉及到同級學科不同方向之間的交叉選題,還涉及到同級學科之間和跨學科之間的交叉選題,使研究課題具有更強的生命力。因此,運動人體科學研究生在進行論文選題時要拓寬研究視野,突破思維局限,敢于創新呈現更有價值的研究成果。
2碩士學位論文研究對象
研究對象是科研論文根據研究目的所選擇和組成的客體,本文通過對928篇運動人體科學專業碩士研究生學位論文的梳理,發現以動物模型為研究對象的有409篇,占44.07%;以運動員為研究對象208篇,占22.41%;以軍人、老年人、患病者等為研究對象的有104篇,占總數11.21%;以大學生為研究對象的有93篇,占10.02%;以少年兒童為研究對象有67篇,僅占總數的7.22%。
由此可見,運動人體科學專業的碩士學位論文以動物模型為研究對象最多,而以人體為研究對象的論文,選擇的群體相對廣泛,選擇研究對象最多的是運動員,其次是大學生,少年兒童相對較少。
3碩士學位論文研究方法
一門科學的發展依賴于研究方法手段,而研究方法的發展有利于該科學的發展,運動人體科學是體育科學中一門重要的基礎性學科,它的發展直接影響著體育科學研究的進程,作為體育科學的一個分支學科,它的發展同研究方法手段發展也是分不開的[7]。從本文分析的碩士學位論文看,大部分論文能夠從多層次、多角度、多學科的范圍研究問題,采用的研究方法有文獻資料法、調查法、實驗法、訪談法、測量法等,采用最多的是實驗法,這也符合運動人體科學專業的研究特點。而與體育人文社會學專業學位論文多采用文獻資料法,調查法等[8]不同的是運動人體科學論文的研究習慣以實驗為基礎,以客觀量化的數理統計為依據,以觀察法、訪談法、文獻資料法為輔助研究手段進行多種方法綜合運用的研究。
從質與量的角度可將研究方法分為比較、歸納、分類等的定性分析法,數理統計的定量分析法及運用數理統計而仍以定性方法研究的半定量分析法。在本研究中發現,運用定量分析法研究的學位論文占總數的63.79%,定性分析法研究占13.69%,半定量分析法研究占22.52%。其中運動生物力學、運動生物化學、體育測量與評價研究采用定量分析法的分別占82.27%、80.53%、70.15%。結果充分體現研究論文多以定量數據分析為主。
4碩士學位論文的應用價值
動物實驗在生命科學、醫學等研究中越來越顯示出它的巨大作用,也成為生物學、醫學的一門主要研究方法,是探討生命奧秘、人類疾病機制及治療等不可缺少的手段。運動人體科學與生物學、醫學一樣,同屬于自然科學的分支學科。單從研究對象選擇可以看出,運動人體科學專業碩士學位論文多以動物實驗為主,大多數運動機制是在動物實驗中實現的。近年來,隨著基因技術的日益發展,各種基因表達形式也逐漸成為運動人體科學研究的熱點。
研究動物的優點在于動物具有廣泛的遺傳基礎,個體差異較大,在模擬人體運動的某些研究中是比較有用的,其實驗結果也帶有一般性和普遍性,尤其在選擇一些誘發性動物模型時,能夠在短期內復制出大量模型,并能嚴格控制各種條件,使復制出的模型運用于不同研究目的要求,具有一定的代表性。如能正確的掌握和運用動物實驗方法,可使實驗者節省人力、物力和時間,同時還能獲得可靠的實驗結果,減少研究的盲目性。但動物實驗同時存在著很多缺陷。運動人體科學畢竟是要研究人運動的一些機能機制,動物的發生發展過程、運動特征及環境與所效仿的人類運動還存在不同程度的差異。在體育領域中,從實用價值角度看,人體實驗的研究更能直接說明問題。
縱觀運動人體科學專業碩士學位論文的發展,根據科學研究的目的、任務和需要,運動人體科學碩士學位論文研究成果應多從研究人類運動的角度出發,將基礎理論研究合理運用到運動實踐中。
除了以動物模型為實驗對象外的519篇論文中,研究成果與競技體育有關的論文230篇,其中基礎性研究63篇,應用性研究119篇,開發性研究48篇,主要研究運動員身體機能評定與訓練監控,運動員身體恢復的手段和方法、新技術、特殊儀器應用于運動員訓練等。如低氧訓練是當前運動訓練研究的熱點之一,在運動人體科學專業碩士學位論文中有40篇論文與低氧訓練的機制及應用有關。
從多維角度思考,研究成果的“社會化”既是滿足社會需要的程度,也是衡量體育科學研究社會價值的最好尺度[9],在運動人體科學領域,除服務于競技體育研究范圍外,在全民健身范圍內,人類健康與健身運動領域也應得到重視,大眾體育的發展,必將接受運動人體科學理論的指導,并將體育納入“一級預防”的“預防醫學”框架之中。在我國推出《全民健身計劃綱要》的目的就是為了建立科學、文明、健康的生活方式,提高全民族的身體素質[10]。在運動人體科學碩士學位論文中與群眾體育有關的研究有115篇,占總數的22.16%,主要研究包括不同運動方式對人體身體形態、機能及身體素質的研究,各種力學負荷對人體運動功能的影響,慢性病患者的運動健身指導方案,“現代文明病”的根治及抗衰老與體育運動保健的研究,人體體質健康狀況及因素分析,不同人群運動健身的特點與方法,運動與營養膳食處方的指導等。
近年來我國的肥胖癥患病率呈上升趨勢,肥胖少年的增長比例更大,成為兒童時期一個重要的健康問題,兒童單純性肥胖可作為高血壓、高血脂、動脈粥樣硬化、糖尿病等誘發因素之一。學校體育也成為現在體育科學研究的領域之一。學位論文的研究涉及到學校體育的有174篇,其中包括對學生的體質健康水平狀況、兒童青少年生長發育狀況、不同運動對學生生理機能評定、體育院校學生專項教學訓練素質等。
5小結
運動人體科學是一門綜合應用性很強的學科,通過對運動人體科學專業碩士學位論文的分析,發現運動人體科學專業研究生論文選題多以應用基礎研究為主,純基礎研究及開發性研究比例相對較少,選題方向不均衡,但隨著體育科學研究領域研究內容日益發展,創新性研究課題也將成為研究生學位論文的選題的必然趨勢。
運動人體科學專業碩士學位論文的研究對象大多以動物模型為主導,繼承自然科學研究傳統的研究模式,但為了能更好在體育運動領域發揮運動人體科學研究的作用,直接采用人體實驗將是運動人體科學應用于運動實踐的突破點。在設計實驗,采取合適的研究對象是科研論文成敗的關鍵,在碩士論文研究中應重點考慮如何將人體實驗與動物實驗的優勢相結合。
運動人體科學專業碩士研究生學位論文的研究方法,還是以傳統的實驗研究與定量分析法為主流驗證結論,定性研究與定量研究相結合的多元綜合方法應用將在今后運動人體領域科學研究穩步發展,移植更新更有效的研究方法必將成為體育領域科學研究的重點。
從運動人體科學專業碩士研究生學位論文整體分析來看,其學位論文的研究成果應用價值更多的還是局限在競技體育范圍內,應用于大眾運動健身以及學校體育領域相對較少。
參考文獻:
[1] 中國體育科學學會. 2006-2007體育科學學科發展報告[R]. 北京:中國科學技術出版社,2007.
[2] 黃漢升. 體育科學研究方法[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[3] 王瑞元,周越. 體育基礎研究與應用研究的關系:現狀與展望[J]. 北京體育大學學報,2006,29(11):1441-1445.
[4] 貝爾納J D. 科學研究的戰略[G]//科學學譯文集. 北京:科學出版社,1980.
[5] 張瑞華,朱晗,張哲,等. 對我國運動人體科學專業研究生論文選題的分析[J]. 北京體育大學學報,2006,29(9):1232-1234.
[6] 張雪霞. 從學位論文選題的跨學科現象看研究生的培養模式[J]. 體育學刊,2006,13(1):88-91.
[7] 黃翠,藏威,李國金,等. 運動人體科學研究方法的現狀及展望[J]. 中國組織工程研究與臨床康復,2009,13(7):1367-1370.
? 自主創新能力顯著增強，科技促進經濟社會發展和保障國家安全的能力顯著增強，為全面建設小康社會提供強有力的支撐。
? 基礎科學和前沿技術研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界具有重大影響的科學技術成果，進入創新型國家行列，為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎。
科技工作的指導方針：
? 自主創新，重點跨越，支撐發展，引領未來。
關鍵數字（到2020年）：
? 全社會研究開發投入占GDP比重提高到 2.5%以上
? 科技進步貢獻率達到 60%以上
? 對外技術依存度降低到 30%以下
? 本國人發明專利年度授權量 進入世界前5位
? 國際科學論文被引用數 進入世界前5位
關鍵數字：15
綱要涉及的時間段，從2006年到2020年
解讀：科技部研究中心創業投資研究所所長 房漢廷
這個時間段是從“十一五”規劃的開始到“十三五”規劃的結束。其一，未來15年，人均GDP處于1000~3000美元區間，是社會各種矛盾的多發期、凸顯期，同時也是機遇期。如果順利通過這個時期，我國就能順利成為中等發達國家；如果不順利，就可能呈現出拉丁美洲國家的形態。其二，十六大報告中提到，到2020年實現人均GDP翻兩番，實現小康社會?？茖W技術的發展，能為全面建設小康社會提供強有力的支撐。其三，中國有望在2020年實現和平崛起。我國傳統的經濟增長方式已經走到盡頭，環境、資源等方面的壓力，人民對幸福生活的追求，這些都要求我們轉變經濟增長方式。要解決未來的可持續性發展問題，中國的經濟增長方式必須實現從要素驅動到技術/創新驅動的轉變。
關鍵數字：2.5％
綱要提到，“到2020年，全社會研究開發投入占國內生產總值的比重提高到2．5％以上。”
解讀：科技部研究中心創業投資研究所所長 房漢廷
研究開發投入是一個國家的戰略投資，具有超前性。從國際上來看，按照統計規律，一個創新型國家的研究開發投入增長速度高于國民生產總值的增長速度。另外，當一個國家的全社會研究開發投入占國民生產總值的比重達到2%時，這個國家才具備基本的創新能力。2%是個臨界點。芬蘭的這個比重是3.5%，韓國是3%。低于2%，則這個國家基本處于老系統的維持狀態，基本不具備創新能力。
在我國，這個比重目前是1.23%，有望在2006年實現一個跳躍式增長，然后進入穩定增長的狀態。2020年時，中國的資源將更緊張，對創新的要求也會更高。如果預期目標實現，中國將在2020年年基本成為創新型國家。2.5%是一個并不難實現的目標。我們看到，南方的很多民營企業已經在主動地加大企業的研發投入。
關鍵數字：60％
綱要提到，到2020年，“力爭科技進步貢獻率達到60％以上”。
解讀：科學技術部部長 徐冠華
我們現在要建設創新型國家，要自主創新，是由我們全面建設小康社會的目標所決定的。我們現在提出來到2020年要全面建設成小康社會，意味著從改革開放開始到2020年的40年里，中國的GDP平均增長率都要超過7%。經濟增長率有兩個很重要的決定性因素，一個是科技進步的貢獻率，還有一個是投資率。我們現在如果要達到全面建設小康社會的目標，就意味著從現在起，如果保持目前的科技進步貢獻率，也就是39%左右的水平，我們的投資率必須有大幅度的增加，至少要達到52%的高水平，而這幾乎是完全不可能做到的。即使我們的投資率保持在目前40%的水平，都已經算是很高的了。那么，我們只有把科技進步貢獻率從目前的40%左右提高到60%，才能夠達到2020年的發展目標。
關鍵數字：30％
綱要提到，到2020年，“對外技術依存度降低到30％以下”。
解讀：科學技術部高新技術和產業化司司長 廖小罕
科技競爭力排在我國前面的國家，他們的一個特點就是科技上的對外依存度都在30%以下，而我們國家目前的對外依存度是60%左右。
60%數字背后顯現出的是我國科技自主創新的不足，這樣的后果便是我國在經濟上、國家安全上、國際貿易上都要受制于那些科技實力高于我們的國家。所以，我國首先要自主創新戰略，力爭在國際競爭中掌握自動權。自主創新也分為原始性創新、集成創新和引進消化吸收后創新三種不同的方式，而不是一定要完全從頭開始研究。我們應該在全球范圍內主動利用科技資源，形成國際化研發體系，提升國際科技合作的層次和規模。只有對外依存度數值降低，我們才可以掌握核心技術和產業鏈上重要環節的制控權，并最終落實到推動我國的經濟發展和提高我國的國際競爭力上。
關鍵數字： 5
綱要指出，到2020年，本國人發明專利年度授權量進入世界前5位。
解讀：
創新產出高是創新型國家的基本特征之一。世界公認的20個創新型國家擁有的發明專利總數占到全世界的99%。和一些具有較強創新能力的國家相比，中國雖然已具備一些基本條件，但離創新型國家還有一定距離。據了解，2005年國家知識產權局一共受理了17.3萬項專利申請，其中本國人的申請達到53%左右。單就信息產業而言，本國人的專利授權量占總量的22%～30%。過去的三、四年是信息產業專利申請數猛增的一個階段。
國務委員陳至立曾經在中國科協2005年學術年會上指出，我們要抓住信息技術更新換代和新材料技術迅猛發展的難得機遇，掌握裝備制造業和信息產業核心技術的自主知識產權。充分表達了對自主知識產權的關注。
據業內人士分析，隨著時間發展，達到本國人專利授權量世界第五的目標是很有希望的，情況理想的話還可能達到第三或第四。到2020年，我國將成為創新型國家，成為世界最重要的知識和技術產出國之一。
關鍵數字：5
綱要指出，到2020年，國際科學論文被引用數進入世界前5位
解讀：中國科學技術信息研究所副所長 趙新力
目前，我國國際科技論文數量連續3年保持世界第5位，但論文的被引用數在世界排名剛剛從第18位上升到第14位。論文是展示科研成果的最快捷方式，也是國際上了解同行進展的主要渠道?！氨灰脭怠眲t是最直接、最簡潔地體現國際學術界認可程度的指標。
十五期間，我國在國際上能夠被檢索收錄的論文總篇數（包括EI、SCI、STP、ISTP等）在整體上不斷向前推移。目前在科技論文發展的道路上，主要的問題是受語言的限制。學術界應該共同創造更好的英文發展環境，培養國際上認可的精品期刊，在國內更多地舉辦國際性學術會議，提高科研人員用英文發表文章的能力和驅動力。
說這個目標沒有挑戰是不對的，但是按照目前我國科技人員的努力程度、國家對科學技術的支持程度和目前工作的加速度，我們對實現這個目標還是充滿信心的。
信息產業作為國民經濟的基礎產業、先導產業和支柱產業，其在中國未來15年的科技發展中將扮演怎樣的重要角色？透過綱要的總體部署中的關鍵數字，我們看到信息產業的重要作用和位置凸顯出來：
重要性1：
11個重點領域中，信息產業及現代服務業為其中之一
重點領域的含義：是指在國民經濟、社會發展和國防安全中重點發展、亟待科技提供支撐的產業和行業。
重要性2：
68項優先主題中有7項屬于信息產業及現代服務業
優先主題含義：是指在重點領域中急需發展、任務明確、技術基礎較好、近期能夠突破的技術群。
確定優先主題的原則：一是有利于突破瓶頸制約，提高經濟持續發展能力；二是有利于掌握關鍵技術和共性技術，提高產業的核心競爭力；三是有利于解決重大公益性科技問題，提高公共服務能力；四是有利于發展軍民兩用技術，提高國家安全保障能力。
信息產業及現代服務業領域的7個優先主題：
1. 現代服務業信息支撐技術及大型應用軟件；
2. 下一代網絡關鍵技術與服務；
3. 高效能可信計算機；
4. 傳感器網絡及智能信息處理；
5. 數字媒體內容平臺；
6. 高清晰度大屏幕平板顯示；
7. 面向核心應用的信息安全。
圖1 信息產業在優先主題中的比重
重要性3：
16個重大專項中，4個與信息產業直接相關
重大專項含義：是為了實現國家目標，通過核心技術突破和資源集成，在一定時限內完成的重大戰略產品、關鍵共性技術和重大工程，是我國科技發展的重中之重。
與信息產業直接相關的4個重大專項：
1. 核心電子器件；
2. 高端通用芯片及基礎軟件；
3. 極大規模集成電路制造技術及成套工藝；
4. 新一代寬帶無線移動通信。
圖2 信息產業在重大專項中的比重
重要性4：
27項前沿技術中，有3項屬于信息技術
前沿技術的含義：是指高技術領域中具有前瞻性、先導性和探索性的重大技術，是未來高技術更新換代和新興產業發展的重要基礎，是國家高技術創新能力的綜合體現。
信息技術領域的前沿技術：
1． 智能感知技術
重點研究基于生物特征、以自然語言和動態圖像的理解為基礎的“以人為中心”的智能信息處理和控制技術，中文信息處理；研究生物特征識別、智能交通等相關領域的系統技術。
2． 自組織網絡技術
重點研究自組織移動網、自組織計算網、自組織存儲網、自組織傳感器網等技術，低成本的實時信息處理系統、多傳感信息融合技術、個性化人機交互界面技術，以及高柔性免受攻擊的數據網絡和先進的信息安全系統；研究自組織智能系統和個人智能系統。
3． 虛擬現實技術
重點研究電子學、心理學、控制學、計算機圖形學、數據庫設計、實時分布系統和多媒體技術等多學科融合的技術，研究醫學、娛樂、藝術與教育、軍事及工業制造管理等多個相關領域的虛擬現實技術和系統。
圖3 信息技術在前沿技術中的比重
重要性5：
4個重大科學研究計劃中，其中之一與信息產業密切相關
重大科學研究計劃的含義：根據世界科學發展趨勢和我國重大戰略需求，選擇能引領未來發展，對科學和技術發展有很強帶動作用，可促進我國持續創新能力迅速提高，同時具有優秀創新團隊的研究方向，這些方向的突破，可顯著提升我國的國際競爭力，大力促進可持續發展，實現重點跨越。
4個重大科學研究計劃：其中的量子調控研究與信息產業密切相關
1． 蛋白質研究
2． 量子調控研究：以微電子為基礎的信息技術將達到物理極限，對信息科技發展提出了嚴峻的挑戰，人類必須尋求新出路，而以量子效應為基礎的新的信息手段初露端倪，并正在成為發達國家激烈競爭的焦點。量子調控就是探索新的量子現象，發展量子信息學、關聯電子學、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統，構建未來信息技術理論基礎，具有明顯的前瞻性，有可能在20～30年后對人類社會經濟發展產生難以估量的影響。
3． 納米研究
4． 發育與生殖研究
圖4 信息產業在重大科學研究機會中的比重
網友評論
網友一：首先我要說，我本人也是干機械的，看了這個帖我快要流淚了，看著工廠中一個個外國名牌我心痛啊。每當我看到外國車時，我的心里是愧疚，對不起大家的感覺，因為我是搞制造的，可我知道咱們祖國連汽車外殼的曲面精加工都困難，更甭提發動機了。快點懂事吧，醒醒吧，別再沉迷于GDP又增長了，你看看咱們制造的產品的質量，心痛??！
網友二：愿望是好的，實現目標靠的是人才和管理技術，的方式已經不現實了。
網友三：請創造一個以創新為榮、抄襲盜版為恥的文化，一個獎勵創新、保護創新者權益的制度，一個公平透明的核查機制。
網友四：這是提高全民素質和綜合國力的最佳手段！擴大基礎設施投資拉動經濟的時代已過去，要為15年后勞動力資源下降提前做準備。
網友五：好！不過要有稅收政策的支持，要讓創新的企業有錢賺。
網友六：切不可花拳秀腿哦，要以實際為主，現在的大學生工程師數量那么多，可真正能派上用場的卻寥寥無幾，先思考一下這個問題再說吧，中國人什么時候能打破靠關系成功，就有希望了。
網友七：觀念很好，但應當出臺好的政策避免高級人才的外流，科技創新需要更多的人才。
網友八：方向是不錯，但怎么執行是問題，而且如何加強保密，保證成果不被他人竊取更成問題，國人的保密意識和措施一直都不怎么樣。
網友九：良好的制度比大力倡導更起作用，現在內外資不公平的待遇是一個方面，我想肯定還有其它對國民創造力的限制，我們當前要做的是去掉那些不公平的制度，否則無論如何倡導也白搭！
21世紀是信息社會時代，也是知識經濟時代。在知識經濟環境下，科學技術已滲透到社會生產和生活的每一個領域，改變著人們的生產方式、生活方式以及思維方式。以信息科技和生命科技為核心的現代科學技術給人類社會的發展提供了新的強大動力。知識經濟已成為當今世界的主流經濟，它對各行業、各領域都產生了巨大的沖擊和深遠的影響，對圖書館的影響更是滲透到各個方面。面對知識經濟的大環境，大學圖書館必須抓住機遇，轉變職能，更好地為用戶服務。
1影響圖書館學的社會發展因素
1．1知識經濟對圖書館學的影響
知識經濟其實質就是高科技經濟、高文化經濟、高智力經濟，是以高科技產業為支柱，以智力資源為依托的可持續發展的經濟。知識經濟可以理解為“主要由新技術革命推動經濟發展與增長的經濟形態”。它是一個創新的“蜂聚”時期，又是一個更加依靠知識和創新來促進發展的時期。1990年，聯合國研究機構首次提出“知識經濟”。知識經濟的主導產業是知識產業，即知識的創造、傳播、擴散、應用；知識經濟時代創造社會財富的主體力量是知識化的勞動者，勞動與知識的結合達到一個新的水平；知識、技術與信息成為最重要的生產要素；掌握知識的人成為組織賴以生存和發展的關鍵。
知識經濟對社會科學包括圖書館學的影響是巨大的。首先，在研究重點上有關“知識”的命題凸現出來，即隨著知識價值得到充分認識和利用，學習知識、傳遞知識、利用知識、創造知識、共享知識的社會取向和運行機制將逐步建立。終身學習、按需學習會在社會個體之間廣泛普及。社會科學包括圖書館學將對知識的社會化與社會的知識化投入大量的研究資源；其次，由于知識生產不是線性的，而是跳躍性的或是無序的，因此，多學科合作解決問題的研究方式、方法會得到進一步加強。以圖書館學來說，因其宗旨是為人們獲取知識提供最佳工具和方法，因此，面臨著未來因“知識獲取機會非均等性”造成的“非知識群體”的出現，圖書館學將與其他人文社會科學共同攜手對此問題進行研究并尋找解決方案；第三，從研究對象上看，世界性問題的出現，如環境保護、世界金融一體化、國家之間的貧富差距、人類共同遺產的確定等，拓寬、加深了社會科學的研究領域。社會科學有可能在這些全球性“問題域”建立起新的學科生長點。對于圖書館學來說，未來圖書館的形成，也將為圖書館學拓展出新的研究領域；第四，從研究方法上看，知識經濟全球化的發展趨勢導致了整體化思維、復雜性理論的出現。隨著人類相互依賴感的加強、盤根錯節的整體化結構(經合組織軍事集團等)的不斷出現，全球意識、世界歷史也正在形成。因此，社會科學必須從全球廣度去思考各種問題，強調社會系統的復雜性，承認各種文化傳統中的差異性、互補性，為探索世界各國可通融的方法與理論作出努力。以全球圖書館為例，網絡技術與虛擬空間可以消除地理界限，但各國人文界限(制度上的差異與不同觀念的敏銳性)卻始終存在，這是各國圖書館需要認真研究并加以解決的重大課題。
1．2社會發展的網絡化對圖書館學的影響
計算機網絡是計算機群體的集合，它們彼此用傳輸介質連接起來，并遵守共同的協議進行通信。網絡化是指由于以計算機技術、互聯網技術、現代通信技術為支撐的信息網絡的高速發展，人類社會生活正在發生數字化、網絡化變化的狀態或過程。
社會發展網絡化是20世紀末由新技術革命所引發的。雖然技術本身不能決定社會過程與社會制度的變革，但信息知識的交流傳播是重要的人類活動，因而網絡化這種信息處理與傳播新方式的廣泛普及應用，必將對社會狀態、社會運行帶來全方位、綜合性的改變。一個以數字化網絡為基礎，以計算機技術、通訊技術為工具的新型社會正在出現并將呈現以下特點：(1)互聯網帶來了極為浩繁的信息資源，人們能更全面、及時地獲取自己所需要的信息知識；(2)互聯網使人的交流與交往呈現出“對話性”的特點，人類認識世界的方式也由主客對立式變成了主客交際式；(3)網絡空間創造出來的虛擬實在，擴大了人類實踐活動的范疇；(4)網絡技術使社會生活呈現出數字化、虛擬化趨勢，人們的生產、生活方式正在改變，如工作環境變小、電子商務普及、產品與服務更傾向于個性化、家庭生活方式智能化等。
社會發展的網絡化對社會科學研究也產生了深刻的影響。首先，從研究條件上看，網絡不僅為社會科學研究提供了豐富的信息知識，如各種人文社會科學文獻數據庫提供了更多更完整的研究資料，而為了有效利用這些大量涌現出來的資料，研究人員必須學會新技巧，建立使用信息的新策略，他們對數字圖書館乃至圖書館員的依賴也會越來越強；其次，從研究手段上看，網絡不僅為社會科學研究者提供了新的寫作方式(電腦寫作)、協作方式(網上討論)，使得“無形學院”內部的新觀點、新發現、新材料能即時獲取，而且也為學術批評提供了新的途徑。再次，從價值認同上看，技術力量在短期內的聚合與裂變，在強化了人們對技術的依賴的同時，也強化了人們對技術的崇拜，人文社會科學的重要價值被某些人忽略。如圖書館學“學術共同體”近年對技術表現出的巨大熱情，超過了以往任何一個時代。然而他們卻很少顧及和討論技術的后果。
1．3科學的社會化與社會的科學化對圖書館學的影響
科學活動發展到知識經濟時代，其地位、規模、影響已發生重大變化。概括地講，就是科學高度社會化，社會高度科學化。
科學社會化首先是指科學活動的組織形式由個人或集體發展到了國家規模乃至國際規模。如，國際地球物理年計劃、國際太陽峰年計劃、國際核物理與粒子物理研究計劃、人類基因計劃等大型國際計劃與日俱增?？茖W技術向社會各領域滲透，科學知識、科學方法和科學精神日益成為社會生活中行為規范和價值觀的基礎。隨著微電子技術、通信技術和信息網絡的迅猛發展，使人們的知識領域不斷擴大，視野日益開闊，生活方式發生變化，在形成了一些新價值觀念的同時，新的文化心理結構正在建立，科學已成為社會價值觀念發生變化的根本動力。隨著科學不斷進步，勞動者的文化素養不斷提高，科學方法和科學精神逐步成為人類認識世界的基本觀念。社會的科學化還表現為人類社會發展更加需要科學的力量。科學的社會化與社會的科學化對圖書館學的影響是巨大的。首先，科學論文的國際合作在增加。近年來，在《科學引文索引》(scI)所統計的期刊上，有一半以上的論文是多個作者的合作研究成果，其中三分之一以上是國際合作的。同時，世界各地的研究人員廣泛利用和引用他國的研究成果；其次，科學技術推動圖書館學的發展。最近，我國科學家研制出目前世界上信息存儲密度最高的納米有機材料，其信息存儲密度高達lO14Bit／cm2，信息容量比現有光盤高100萬倍!按照這一密度，世界上最大的圖書館——美國國會圖書館的所有信息可存放在一塊方糖大的盤上?？茖W的發展為圖書館學研究的國際交流提供了更加便利的條件。
2圖書館學的發展趨向
2．1更加重視知識領域的研究
從未來發展趨勢看，圖書館學的“知識域”將包括以下一些研究范疇：(1)知識形式研究。如知識的載體，知識類型，知識的組分，知識的表達手段和方式等；(2)知識集合研究。如知識的組織，知識資源的配置，知識的檢索，知識的優控，知識集合的管理，知識集合的社會作用等；(3)知識受眾研究。如知識受眾需求與服務，知識交流與學習機制，知識建構，知識測度等。
2．2學科發展從細化走向整合
圖書館學經過一定階段的細化發展之后，就會逐漸向整體化、綜合化方向轉變并呈現一定特點。(1)一些重要前沿課題將吸收眾多學科交叉匯聚一點，形成新的學科生長點。這些課題主要有數字圖書館、網絡資源導航、數字化參考咨詢、知識的人工智能服務、知識學習與知識建構等；(2)圖書館學與其它同族學科(如文獻學、情報學、檔案學)的融合進一步加強；(3)圖書館學內部分支學科將在新的研究角度與研究方法的支持下出現整合趨勢。如“知識組織”將把傳統的文獻分類學、目錄學、主題法、索引學、檢索語言、工具書研究等眾多分支整合在一起(同時也保持他們的相對獨立性)，而“知識發展”將會把情報分析與預測、文獻計量學、知識測度與評價聯系在一起。
2．3理論、應用發展并重
圖書館學不僅是促進圖書館發展的“館內”科學，它會從“館內”走向“館外”，變成社會人群主動獲取知識的方法論。為此，理論研究將承擔起觀念轉移、原理闡釋的指導任務，而應用研究則將通過實證的探索提供具體的工具與方法。理論研究將通過對真實問題的切人，逐步糾正自身長期以來形成的膚淺化傾向，實用研究也將注重為理論創新提供原料和動力。理論研究與應用研究將通過國家重大創新程或前沿課題進行有機融合，相互促進，共同發展。
3大學圖書館的職能轉變
大學圖書館作為高校的知識倉庫與信息中心，在人才培養與科學研究中發揮著重要作用。然而，在知識經濟環境下，隨著知識載體的電子化、智能化，信息傳輸的全球化、網絡化，給大學圖書館帶來了嚴峻的挑戰。面對類型廣泛、快速便捷的各種信息渠道。面對浩如煙海、形式多樣的文獻信息，面對需求多樣化、最具時代感的讀者群，大學圖書館必須轉變職能。
3．1知識傳播中心，為人的全面發展供應知識資源
大學圖書館是門類齊全的知識信息服務機構，隨著電子閱覽室、數字化館藏的建立與普及，以及數字圖書服務、網絡信息資源導航等項目的開展，圖書館仍將是廣大校園用戶獲取知識和信息最方便、最經濟的理想場所。大學圖書館作為知識傳播中心，要為人的全面發展、基本技能與根本素質的提高供應知識資源。知識傳播的功能表現為：實現人類知識成果社會經濟價值橋梁或紐帶作用，提高社會成員知識擁有水平、培養和造就更多的“知識人”、為知識經濟社會創造良好的社會環境。
3．2通過知識組織揭示知識體系，提供知識服務
知識發現、數據挖掘、本體論、語義網絡等信息檢索技術的發展，令文獻信息檢索服務的“粒度”變得更細，通過信息的析取、鏈接、嵌入和重組來形成恰好符合用戶需要的知識產品成為可能。圖書館通過知識組織揭示知識體系，并完整地提供給教學科研人員，便利他們尋找新知識的生長點，激發他們知識創新的靈感，促使主觀知識(隱知識)向客觀知識(顯知識)的轉化運動，增加人類知識總量。大學圖書館要通過運用語法、語義、語用等信息序化方法，以及信息的優選、濃縮、重新表達等信息優化的基本方法，將大量的、分散的、雜亂的信息經過整序、優化，形成一個便于有效利用的知識系統，為教師和學生提供所需要的知識服務。
3．3以用戶為中心的知識服務，重在解決個性化需求
借助于現代信息技術和網絡傳播手段，大學圖書館將原有傳統文獻轉化為數字化信息資源，與新購置的數字化信息資源一起進行科學的整合、重組、分類、組織，形成新的數字資源體系。并對網上信息資源進行收集、篩選、加工，建立導航庫、特色庫，即建立虛擬網上資源系統。在此基礎上，通過一定的個性化定制機制形成適應用戶或用戶群組需要的動態過濾、析取和組合的資源、工具和服務集合，為數字信息用戶構建一個提供個性化知識服務、交流與工作的虛擬空間。大學圖書館根據用戶的個性化需求，開展個性化服務。個性化服務是針對特定讀者或用戶需求的專門服務。即通過信息定制服務、信息推送服務等“量體裁衣”式的知識服務，最大限度地滿足個體的知識需求，從而實現對校園用戶群體知識需求的整體保障，推動大學的知識創新與發展。
3．4培養用戶的知識能力、利用知識進行創新的能力
在信息時代，每個人每時每刻接受大量的信息，而只有那些知道如何探求知識和利用知識的人，才是國家最有價值的資源。大學圖書館要利用一切有效途徑幫助用戶得到獲取知識的知識，使他們了解數據庫現狀、因特網資源、工具書，懂得知識收集貯存、創新開發、檢索評價的知識。知識的獲取、內化、利用和創新能力，已經成為個人素質發展的重要方面。在信息素質教育中，大學圖書館除了以圖書館為基地，開展多種類型的信息素質教育活動外，還可將信息素質培養融合于核心課程的教學之中，由圖書館員、學科專家、任課教師共同參與課程設計，使學生的信息體驗不再是孤立地學習傳統的檢索課程，從而提高用戶的知識能力。
4大學圖書館建設的拓展
為實現上述職能轉變，須拓展大學圖書館建設，如數字圖書館建設，知識檢索服務，網上咨詢服務，網絡知識整序等。知識經濟和現代信息技術(媒介)為大學圖書館提供了新的發展環境。在這種環境下，大學圖書館必須以網站和主頁為結點為用戶提供知識服務，讀者通過結點與圖書館進而與知識發生聯系。
4．1數字圖書館的建設
數字圖書館建設是指組織數字化信息及其技術進人圖書館并提供有效服務。首先是圖書館書目數據庫的建設，提供本館收藏的中外文圖書、中外文科技期刊、會議記錄、學位論文等文獻的書目信息；其次建立專業期刊目次，圖書館將訪問網上電子期刊、電子學報、學術論壇等所獲得的專業期刊的目錄信息存檔收錄，然后向用戶提供期刊目次通報，擴大知識服務范圍、方便學界了解學術動態。在此基礎上進行數字圖書館建設，將傳統文獻型產品轉化為數字型產品，也就是大學圖書館館藏文獻的數字化。
4．2知識檢索服務
在圖書館主頁上設置檢索界面，包含盡可能多的檢索途徑，便于讀者查詢；設置導航欄目，或以文摘形式報道免費數據庫，進行網絡導航服務。
4．3網上咨詢服務
在圖書館主頁上設立網絡咨詢室，通過電子信箱等方式和讀者聯系，及時了解讀者的需求，聽取讀者的意見或建議，加強與讀者的交流與溝通，及時解決讀者提出的個性化問題，使每個人在較短的時間內獲得特定問題的特定答案或解決方法、途徑等。
4．4網絡知識整序
大學圖書館要根據本校學科要求，有針對性地收集、下載網絡信息，篩選、提煉出其中的知識資源。收集要講究知識的完整性與系統性。將這些資源有序化，進行分類、標引、排序工作，形成全文數據庫或題錄數據庫。網絡信息分類的目的在于分辨信息的知識性并為用戶提供知識服務。大學圖書館應注重元數據的收集與收藏，為分類標引工作做好準備。
[中圖分類號]D616 [文獻標識碼]A [文章編號]1007-5801(2008)02-0011-06
一、建設創新型國家的主要依據
(一)當代生產力發展的實現機制
國家的繁榮進步歸根到底取決于生產力的發展。創新的重要性首先在于，它是當代生產力發展的機制，它為一個國家的經濟繁榮和社會進步提供了根本的動力。
進入網絡經濟階段，科學技術通過技術創新實現高新技術的產業化，改變了現有的經濟結構，帶來了經濟的新增長。以信息科技、生物技術、納米技術、新材料、新能源等為代表的新科技革命迅猛發展，產業化的速度不斷加快，技術創新的作用日益突出。國外有學者從歷史進程的角度得出一個結論：在過去五十年、一百年、二百年中，收入增長的主要源泉并不是資本的積累。而是技術的進步，實現持續經濟增長的最重要途徑是技術升級。例如美國經濟增長大約80％源于技術創新，僅僅20％左右源于資本積累。
(二)國家綜合競爭力的決定性因素
創新能力在國際競爭力的評價中占有突出的位置。世界經濟論壇和瑞士洛桑國際管理學院在2001年前都是采取要素來設置評價指標。世界經濟論壇的要素是：開放度、政府管理、金融體系、基礎設施、技術、企業管理、勞動力和制度等；洛桑學院采取的是國內經濟實力、國際化、政府管理、金融體系、基礎設施、企業管理、科學與技術和國民素質等。2001年，《洛桑年鑒》將以往包括科技要素在內的要素歸類為四項環境要素，原本作為一級綜合指標的科技要素被分解為“科學基礎設施”和“技術基礎設施”評價指標列入“基礎設施”要素之中?！妒澜缯搲瘓蟾妗氛J為：10年前國家和企業提高競爭力的主要途徑是結構調整、降低成本和提高產品質量；今天競爭優勢必須來自于創新并迅速將它們的新產品和新工藝商品化、產業化，以使其競爭對手的技術改造難以跟上它們的創新。
世界經濟論壇(WEF)2006―2007年度《全球競爭力報告》指出：中國在此次排名中列第54位，相比前一年下跌6位。WEF指出，中國的新技術參與度較低，這成為排名下降的主要原因。WEF建議，中國應在加大知識產權保護等方面做出努力。這表明，中國在提高國際競爭力方面面臨著創新能力的挑戰。
(三)中國經濟社會可持續發展的關鍵
進入新世紀以來。中國現代化建設進入了新的階段。該階段出現的新情況是，按照以往的發展方式，現代化建設向縱深階段推進遇到新的“瓶頸”。
首先是資源難以持續。中國從1980年到2000年，能源消費和GDP翻番的關系大體上是1:2，即用了一個單位的能源增長產生兩個單位的CDP增長。2001年以后比例關系變為1:1左右。按照這一趨勢，到2020年要實現GDP翻兩番的目標，所要消耗的能源是國內資源難以負荷的。資源依靠進口也存在不確定性。如果不改變經濟增長方式，經濟發展難以為繼。
其次是經濟發展的動力結構不合理，發展動力難以持續。中國經濟的發展主要依賴于投資驅動。隨著土地和勞動力價格上升，低成本優勢正在逐步失去。中國單位資源的產出率比較低，供需結構存在問題。不論從效益還是長期運行的條件看，投資驅動都面臨新的問題。消費拉動不足，農民購買力不足，消費需求受到限制。創新驅動力也不足。從2003年當年的情況看，我國專利申請累計1931118件，其中國外申請所占的比重約為70％，高技術的70％－90％也來自國外申請。2004年中國科技貢獻率僅為39％左右，而發達國家的科技貢獻率基本上都保持在60％以上。我國出口規模大，但加工貿易占47％。紡織品出口超過1000億美元。但是80％是貼牌生產，利潤的80％歸外商。2005年我國生產的家電產品占世界60％，利潤僅為10％。
最后是環境狀況難以持續。中國二氧化硫和二氧化碳排放總量2000年以來居世界前列。到2020年要實現GDP翻兩番。如果環境保持不變，單位資源消耗的經濟產出應提高4到5倍；如果要改善環境。把污染、資源消耗降低一半，單位資源消耗的經濟產出要提高8到10倍。
上述情況表明，這一輪的宏觀調控。帶有向新的經濟增長方式轉變的特點，要求經濟要素的協調配置和經濟的可持續發展。提高自主創新能力，依靠技術進步和創新是我們實現可持續發展目標的唯一出路。在這一意義上，提高自主創新能力是新階段中國經濟社會發展的關鍵所在。
二、建設創新型國家的實踐內涵
建設創新型國家的實踐內涵，主要指以下三方面的內容。
(一)把提高自主創新能力作為發展科學技術的戰略基點
《國家中長期科學技術發展規劃綱要》確定，到2020年，全社會研究開發投入占國內生產總值的比重要提高到2.5％以上，力爭科技進步貢獻率達到60％以上，對外技術依存度降低到30％以下，本國人發明專利年度授權量和國際科學論文被引用數均進入世界前5位。這一期間中國科技發展的總體目標是：自主創新能力顯著增強，科技促進經濟社會發展和保障國家安全的能力顯著增強，為全面建設小康社會提供強有力的支撐；基礎科學和前沿技術研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界上具有重大影響的科技成果，進入創新型國家行列，為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎。
《綱要》把提高自主創新能力提到了國家戰略高度，落實到各個產業、行業和地區。據此，“十一五”期間提出的具體任務是，在能源、資源、環境、農業、信息等關鍵領域取得重大技術突破，形成一批市場占有率高的產品和國際知名品牌。提高重大技術裝備國產化水平。推動高技術產業加快從加工裝配為主向自主研發制造延伸。在信息、生命、空間、海洋、納米、新材料等戰略領域超前部署，加強重大科技基礎設施和平臺建設。
(二)把提高自主創新能力作為調整產業結構、轉變經濟發展方式的中心環節
提高自主創新能力有利于我國在戰略上逐步從投資驅動轉向創新驅動，形成較強的發展后勁，不斷實現產業結構的優化升級。要堅持走中國特色新興工業化道路，堅持擴大國內需求特別是消費需求的方針。促進經濟增長由主要依靠投資、出口拉動向依靠消費、投資、出口協調拉動轉變，由主要依靠第二產業帶動向依靠第一、第二、第三產業協同帶動轉變，由主要依靠增加物質資源消耗向主要依靠科技進步、勞動者素質提高、管理創新轉變。
提高自主創新能力是解決中國資源瓶頸問題的
重要途徑。資源節約需要技術支撐體系。資源的使用效率和可再生能源的使用都需要發揮創新的作用。通過發展科學技術在資源的勘探和新資源的發現方面有新的推進，同時通過科學技術的運用幫助實現“十一五”期間單位GDP能耗比“十五”期間降低20％的目標。
創新也是解決中國環境問題的有效途徑。十七大報告強調，開發和推廣節約、替代、循環利用的先進適用技術，發展清潔能源和可再生能源，保護土地和水資源，建設科學合理的能源資源利用體系，提高能源資源利用效率，發展環保產業。
(三)把提高自主創新能力作為國家戰略，貫穿于現代化建設的各個方面
2006年初在全國科學技術大會上，同志闡述了建設創新型國家的實踐內涵：“建設創新型國家，核心就是把增強自主創新能力作為發展科學技術的戰略基點，走出中國特色自主創新道路，推動科學技術的跨越式發展：就是把增強自主創新能力作為調整產業結構、轉變增長方式的中心環節，建設資源節約型、環境友好型社會，推動國民經濟又快又好發展：就是把增強自主創新能力作為國家戰略，貫穿到現代化建設各個方面，激發全民族創新精神，培養高水平創新人才，形成有利于自主創新的體制機制，大力推進理論創新、制度創新、科技創新，不斷鞏固和發展中國特色社會主義偉大事業?！边@段話明確了建設創新型國家是關系現代化建設全局的國家戰略。
三、建設創新型國家的分析框架
為深入理解創新型國家的內涵和意義，需要從不同學科的分析框架角度進行研究。
(一)經濟學分析框架：文化經濟學
文化經濟學反映了經濟學逐步擴展的情形，其主要的擴展過程如下。
――知識(科學技術)要素進入經濟學。熊彼特認為，經濟發展是“由于改進生產技術，占領新的市場。投入新的產品，等等。在從事活動的過程中，這種歷史上的不可逆轉的變動，我們稱之為‘創新’。我們把它定義為：創新就是生產函數的變動”?！坝斜匾殖浞值睦碛砂褎撔铝信e出來，作為經濟變動的第三種和邏輯上性質不同的因素”。
20世紀30年代數學家查理斯?柯布和經濟學家鮑爾?道格拉斯提出了生產函數的非約束形式。為研究科學技術與經濟的增長提供了比較便捷的方法。索洛50年代提出的增長速度方程可以算出科技進步對產值增長速度的貢獻?？茖W技術與經濟過程的一體化不再是一種定性的表達。而是一種定量的確定形式。羅默進一步認為，由于研發活動被引入經濟活動，同時它又是技術進步的來源，所以科學技術在此是經濟增長的內生變量。
――制度要素進入經濟學。戴維斯和諾爾斯提出制度創新理論，將制度變革引入經濟增長過程，認為“制度創新”是指經濟的組織形式或經營管理方式的革新，它們是歷史上制度變革的原因，也是現代經濟增長的原因。
新制度學派的科斯提出，假設交易費用為零，資源配置的效率與產權制度的安排無關；在交易費用為正的情況下，產權制度的界定或安排就會對資源配置的效率發生作用。諾斯分析西方經濟史得出結論：有效率的經濟組織是經濟增長的關鍵。經濟增長的決定因素是制度及其創新。
――文化精神要素進入經濟學。如諾斯所說，文化信念是制度結構的基本決定因素。制度不是由政策而是由文化所決定的。文化通過對制度的影響而對經濟增長發揮作用。科利爾把“社會資本”看作是社會內部的社會與文化的一致，即支配人們互動的規范和價值觀的一致。當社會資本能夠產生外部性并能促進互益集體的社會互動時，它就具有經濟效益。
另一方面，文化創意作為經濟要素直接進入產業。文化創意產業是以文化創意為核心資源。以高科技手段為支撐，體現文化、技術與經濟全面結合的新型產業集群。根據《中國創意產業發展報告(2007)》估計，2005年全球創意產業創造的GDP約為3.2萬億美元，占全球GDP的8％。預計到2010年全球創意產業規模將接近10萬億美元。2004年中國創意產業年營業總收入為22997.06億元，占全部企業營業收入的5.22％。
以創新范疇的提出為起點，知識(科學技術)、制度、文化精神要素陸續進入經濟學的范圍，其資源配置和轉化關系的特殊性體現為經濟發展規律的特殊性。形成了某種文化經濟學。它的內涵和規律是通過創新范疇闡釋的。正是在文化經濟學的基礎上，人們提出了技術創新、制度創新、文化創新乃至建設創新型國家的要求。
(二)系統科學分析框架：國家創新體系
經濟合作與發展組織認為，國家創新系統是由政府、企業、大學、科研機構、中介機構等通過建設性的相互作用構成的機構網絡，其主要活動是啟發、引進、改造與傳播新技術。他們的活動和相互作用決定了國家擴散知識和技術的能力。從而影響國家的創新能力。國家創新系統所涉及的主體不再僅僅是經濟活動的主體。它們還涉及政府主體、教育主體和科學研究主體，其活動性質或規律也不再僅僅屬于經濟學的范疇。
1997年，經濟合作與發展組織進一步給出的定義是：創新是不同主體和機構之間復雜的相互作用的結果，國家創新系統是一個國家公共或私營部門中的組織結構網絡，其活動和相互作用決定著該國家擴散知識與技術的能力。影響著該國家的創新業績和經濟發展的績效。
這一定義強調了國家創新系統是一個復雜系統。它所形成的能力是國家能力，與國家戰略、發展密切相關。國家行為在這種系統中具有特殊的重要性。國家創新系統作為自組織與他組織的統一體，其發展是在自組織與他組織的互動中實現的。在這一過程中，國家的歷史基礎、經濟與政治結構、政府的戰略導向和政策體系都有著重要作用。
(三)文化學分析框架：經濟文化學
經濟文化學是以經濟發展為聚焦的文化學研究，研究經濟發展與社會發展的協調，經濟發展的主體利益協調，經濟發展的環境評估，經濟發展評價體系的變革，經濟發展的人文評價等。經濟文化學是以人文為導向、以經濟發展為視焦來進行的文化學研究。
文化學框架以文化概念為分析基礎。懷特認為文化由以下系統組成：一是技術系統，由物質的、機械的、物理的和化學的儀器以及運用于這些儀器的技術構成，包括生產工具、生活資料的獲得方式等；二是社會關系系統。由人際關系構成。包括血緣關系、倫理關系、經濟關系、政治關系、職業關系等；三是思想文化系統，由思想、知識、信仰構成，表現為一定的符號形式和運作形式。包括哲學、科學、文學、宗教、神話、常識以及相應的文化機構等。懷特的文化學強調了文化三個層面之間的有機聯系。在這一點上與歷史唯物主義強調生產力、生產關系(其總和為經濟基礎)、上層建筑的有機統一性一樣，都說明了創新在各個層面展開的必要性。
(四)分析框架的差別與統一
經濟學框架著眼于經濟發展和財富增長，該框
架中的知識、制度、文化精神等要素僅僅作為經濟要素而發揮作用，服從經濟邏輯：系統科學框架是超出經濟學而以國家層面的知識生產、擴散能力為聚焦的復雜系統，服從系統邏輯；文化學框架著眼于文化大系統和人的全面發展，活動于器物、制度和精神文化各個層面，各子系統有其相對獨立性，但服從人文目標下的文化大系統的協調邏輯。
三個分析框架都是通過經濟、文化和社會要素的相互作用、相互整合而形成的不同視角下的學科框架。知識、制度、文化精神要素在一定意義上是經濟系統的內生變量，它們的進步所導致的經濟發展都屬于經濟系統的創新。同時，經濟、社會、精神和價值規范子系統是文化大系統的內生變量，它們的變化所導致的發展屬于文化大系統的創新，其協調性、人文性狀況是衡量創新的重要尺度。不論從哪一個角度把握創新型國家，都離不開其內在關系的系統性理解。因此國家創新系統有其特殊意義。全面地看，需要立足于分析框架的互補來理解創新型國家的意義。
四、建設創新型國家的重要方略
建設創新型國家。需要從中國實際情況出發，堅持走中國特色自主創新道路。
(一)把創新戰略作為中國面向未來的核心戰略
經濟增長的要素結構中最重要的是創新。一般認為，經濟增長的要素中最重要的是資本積累的速度，其次是經濟結構的優化。最后才是創新?，F在要明確這三個方面中最重要的是創新。如果沒有創新，不斷積累資本就會面臨邊際效益的遞減，也不會有新的產業部門出現。
現在必須把立足點轉向自主創新戰略。中國自主創新已經具備一定的條件。中國研發人員總量占世界第二位。中國創新能力指數排名在發展中國家居于前列。中低技術占領市場的空間正在變小，技術創新市場條件正在形成。大規模制造能力的形成使巨額研發費用能夠有效分攤，具有成本的可行性。我國高技術產業總產值占全球份額已經居世界前列。高技術產業實現的銷售收入增長20％以上。所以，簡單地說中國不具備自主創新的條件，根據是不足的。
自主創新的戰略投資需要超前部署。這首先因為關鍵領域的技術跨越，是后進國家或地區趕超先進國家和地區的重要途徑。我們需要認識到，自然資源、勞動力、資本是常規性資源，在財富積累中往往是逐步積累的模式：而知識和技術是創造性資源，在財富積累中呈現突現效應。其次是因為，創新是一種復雜的實踐，具有路徑依賴的特點。今天的戰略效應取決于昨天的決策，而明天的戰略效應取決于今天的戰略發展。戰略重心轉移的過程不是機械組合的關系。在這一意義上，認為我們可以等待比較優勢發揮完畢再實施創新戰略的觀點是不適宜的。
(二)競爭優勢與比較優勢互補。搶占新產業鏈中的制高點
基本的戰略方針應當是：在國家戰略層面上要著眼于提高自主創新能力，爭取競爭優勢，搶占高技術產業鏈中的某些制高點，同時在爭取競爭優勢的過程中充分發揮比較優勢。
必須關注未來哪些高技術產業將釋放最大的經濟能量，把握經濟發展的機遇。要抓緊布局，搶占生物技術產業鏈中的制高點。過去10年，世界生物技術產業以每年翻倍的速度發展。生物技術產業的銷售額每5年翻一番。增長率高達25％一30％，是世界經濟增長率的10倍左右。我國應把握機遇，盡可能占領該產業鏈中的某些制高點。
不僅要爭取產業優勢，而且要認真落實國家中長期科學和技術發展規劃綱要，著力突破制約經濟社會發展的關鍵技術，形成某些領域的技術優勢。
要在爭取競爭優勢的過程中發揮比較優勢。生物技術產業是目前中國與世界先進水平差距最小的領域之一，其研發差距在5年左右，整個產業估計落后15年，從戰略上進行追趕具有比較優勢。同時。生物技術產業處于解決發展與環境問題的結合部，搶占生物技術產業的某些制高點。符合中國發展戰略的方向。我國還具有資源的比較優勢，擁有動植物、微生物26萬種，過去20多年高等院校培養了大約10萬名生物技術及相關人才。我國還有市場的比較優勢，有13億人口，近5億人保健食品消費群體、1.3億人藥品消費群體，16億－17億畝耕地需要新的農作物品種。要充分發揮中國市場廣大的優勢，制定包括政府采購在內的相關政策，為創新創造良好的戰略環境。
(三)研發投入主體三級布局，向企業集聚創新要素
為提高研發投入，從中國國情出發，在經濟轉型期可考慮投入主體形成三級布局。國家在戰略層面上選擇重大方向如生物技術、軍事航空、引領未來的基礎研究等進行投入：行業和區域選擇對行業和區域戰略發展密切相關的領域進行重點投入：企業特別是大中企業根據市場需求和企業戰略發展進行研發投入。不同主體從實際出發確定原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新的套餐結構。
上述三級布局所形成的創新要素要向企業層面積聚，形成以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系，促進科技成果向現實生產力轉化。2005年，我國大中型工業企業研發投入達1250.3億元，同比增長31％，其中從政府部門獲得的研發經費總額為45.4億元，同比增長28.6％。這既反映了企業研發力量的增強，也反映了政府主體的積極作用。
研發投入爭取多方開源。其中一個重要方面是在研發投入中利用多種所有制形式改善投入結構。形成各種所有制經濟平等競爭、相互促進新格局，形成研發投入的多元結構，以爭取更多的自主知識產權。
(四)實行行政與研究系統雙軌制，加快制度供給
建設創新型國家，創新體制和機制具有特殊意義。鑒于行政與研究活動具有不同的運行規律，根據我國現代化、社會化進程的實際情況，特別是建設創新型國家的需要，建議在已有改革的基礎上推進行政系統與研究系統的雙軌制。其主要思想是，各自的系統層級按各自的活動規律設計，學術層級制度不比照行政的層級制度設定。研究單位的層級待遇不參照行政級別待遇，可根據研究系統的特點予以決定，以提升研究人員待遇，發揮他們的積極性和能動性，在體制和政策上體現人才的重要。與此同時，研究活動的資源，逐步由行政部門分配轉向由研究共同體按照一定的競爭機制進行配置，實現勞動者與勞動資源的直接結合。
加快制度供給，產權制度首當其沖。如果創新戰略是第一戰略，則知識產權在當代條件下就是第一產權。需要合理借鑒國外知識產權形式。財產權包括以所有權為主的物權、準物權、債權、繼承權和知識產權等。為適應知識經濟發展的需要，促進創新資源的有效結合，可對高級管理人員和技術骨干實施股票期權制和認股權證制。
要加強知識產權的立法和執法保護。從總的情況看，我們在這方面的基礎工作剛剛開始，需要繼續努力。
加快創新要素市場的建設，如人才市場、經理人市場、技術產權交易市場等。建立有利于創新的風險投入機制。除了股票市場，一些發達國家推出了可轉換優先股等金融措施。在有效分擔風險的同時保留了對企業經營決策的相對控制權和分享未來資本增值的可能。我們應聯系自身的實際，創新風險投資的形式。
(五)政府發揮戰略導向、服務和協調功能。抓緊完善政策體系
建設創新型的國家要求有創新型的評價體系。評價體系對于創新活動具有導向性作用。世界論壇報告提出的評價指標體系從專利指標入手進而建立各國技術創新能力的評價指標體系。我們在建立與科學發展觀相符合的綜合評價體系的過程中，需要對有關創新的指標進行專門性研究。
建設創新型的國家要求有創新型的政策體系。我國的財稅政策、金融政策、文化與教育政策、人才政策都要根據創新戰略的要求完善和創新。要根據創新戰略的總要求逐步完善整個政策體系的自洽性。同時，加強對創新配套政策的研究和制定，增強可操作性。
