1 研究背景

　　生命科学已经成为21世纪最有前景的学科领域，但当前生命科学专业的学生却因为不得不进行大量重复性、劳动性和低效性的“搬砖”式的实验工作而苦恼。秉持培养学生创新精神和实践能力的育人目标，我院开创性地在生命科学专业中开设了新课程—创意性实践，实现了多学科的交叉融和，开展动手实践学习和创造创新性培养，让学生将日常生物实验工作中遇到的“痛点”转变成可以利用其他学科技术解决的问题，并通过系统性、专业性、有针对性地学习电子电路原理、模型设计思路、动手构建制造、软件编写应用、产品市场研究、产品优化升级等，逐步解决自己提出的问题。课程中的成果可以扩展成学生的小型创意性项目，在院级或校级的专项竞赛或资金支持下，最终完成一个原创性的、有实际应用价值的科技产品。

　　在“大众创业、万众创新”的时代潮流下，实验仪器DIY(Do It Youself)引导着创客思想走进生物实验室和生物教学。本文阐述了一个项目实例—微量移液器的自动化调节系统。本项目是北京大学生命科学学院生命与创意实验室成立以来资助的第一项研究工作，对于北京大学生命科学人才教育中的工程技术培养和学科融合具有里程碑式的意义。后续，我院还会陆续推出以学生为主导的小型项目，例如已经启动的移液器tip自动装盒系统项目。基于学科交叉的创意性智造，实现常用小型生物实验器材的自动化和信息化，创建更加智能高效的生物实验室。

　　手动可调微量移液器(简称移液枪或移液器)是现代生命科学研究中最基础、最重要的实验仪器，实验室中几乎每位研究人员都会配备一套移液器。中国在移液器制造上起步较晚，且缺乏核心技术，主要靠复刻国外的品牌。一些国内的生命科学研究者宁可花十倍的价钱购买进口的移液器，也不考虑国产品牌，令人感慨和惋惜。当前，微量移液器的发展有两个重要方向：精细化和自动化。

　　合格的移液器都可以满足日常实验的精度需要，因此实现自动化一直是一线科研人员的理想。尽管多种品牌都有自己的电动移液器产品，但是价格昂贵、应用型差，不适合个人使用，也无法满足灵活的实验需求。随着开源软件、电子产品、3D打印机和在线论坛的普及，DIY有了重要的一席之地。国外早已开始尝试DIY搭建实验器材，这种方式既能满足个性化研究需求，提高实验效率，也大大降低了生物实验的成本。例如：莱斯大学的工作者构建了一种名为eVOLVER的培养微生物的自动化系统，将成本从100 000美元降至5 000美元;宾夕法尼亚大学工程师Brain Chow带领本科生只花了3 500美元就打造了一款微孔板检测仪，成本只有商用产品的一半[1-3]。

　　2 研究成果

　　3　结语

　　本论文阐述了基于学科交叉的创意性智造的成功案例。从想法提出、问卷调研、组件筛选，到仪器应用、设备构建、课题总结等，几乎全部由参与本课程的学生自己完成。该案例的成功证明，学生在一定的技术和设备等条件的支持下，可以开发出巨大的创造潜力，实现创造的梦想。开展创意性实践课程的目的，就是希望学生在打破禁锢、放飞思想的同时，能够发挥自身的专业优势，学习并借力于其他领域，脚踏实地地完成有价值意义的工作。

　　参考文献

　　[1] JAITIN D A, KENIGSBERG E, Keren-Shaul H, et al. Massively Parallel Single-Cell RNA-Seq for Marker-Free Decomposition of Tissues into Cell Types[J]. Science, 2014, 343(6172):776-779.

　　[2] BLOW, NATHAN. Lab automation: tales along the road to automation[J]. Nature Methods, 2008, 5(1):109-112.

　　[3] MAY M. A DIY approach to automating your lab[J]. Nature, 2019, 569(7757):587-588.

　　[4] 杜增辉,孙克军.图解步进电机和伺服电机的应用与维修[M].北京:化学工业出版社,2016.

　　[5] 哈肯•基洛卡.工业运动控制—电机选择、驱动器和控制器的应用[M].尹泉,王庆义,等,译.北京:机械工业出版社,2018.

张嵩元 王昊然 董巍　北京大学生命科学学院