“挑战杯”，属于锐意创新的智慧者——我校参加第十届“挑战杯”的备战情况一览
编者按：今年，第十届“挑战杯”将于11月在南开大学举办。本次大赛的校内选拔赛已于去年10月正式启动，共有来自19个院系的55个项目进行申报，其中自然科学类26个，哲学社会科学类21个，医学类项目8个。经过严格筛选，最终确定6个项目（2个文科项目及4个理科项目）将代表学校参加全国比赛。以下，对这6个项目作一介绍。
一、数学科学学院：中国2010年世博会服务效益的预测模型及实证研究
在中国2010世界博览会、北京奥运会等诸多大型盛会积极筹备的背景下，研究者以世博会为调研样本，通过实地考察、问卷调查与数学建模，针对如何提升会展硬件与软件两方面的服务效益进行预测模型建立与实证研究分析。研究者建立了大型会展区的参观者分布模型、世博会游览线路设计模型、世博园游客服务站设置等模型，并引进GIS（Geographical Information System）应用技术、TSP（Traveling Salesman Problem）问题典型算法等。预测模型具有较高的弹性与推广性，对于其它各类大型会展也具有普遍意义，对提高会展的服务效益有一定的参考与应用价值。另外，本作品曾获得2006年复旦大学特色团建项目。
项目分为三个部分，围绕提高大型会展的服务效益而展开，以中国2010年世博会作为典型例子。第一部分：针对上海市公共服务设施以及市民素质等方面进行了实地调研；第二部分：根据社会调研发现的问题，建立预测模型；第三部分：实证研究。
该社会活动是数学科学学院04级170个学生利用课余时间跑遍全市进行调研实践活动，参赛同学们在李大潜、谭永基、范伟达、叶明海等教授的指导下，从理科生的角度出发，基于社会实际问题，同时结合社会学方法，客观全面地看待、分析与市民生活、旅游服务、公共服务密切相关的问题，就不同方面整理出调查报告，涉及了交通运输、公共设施、绿化环保、市民素质等热点问题，涉及范围广，具有一定的参考价值与社会效应。
目前，该世博项目已经得到了上海世博局的认可，他们也已准备在世博场馆中利用上述模型进行场馆道路的设计与应用。
二、生命科学学院：“绿色环保”的DNA提取试剂盒制备方法———无创伤便捷的痕量及稀有DNA样品的新型硅胶提取法
针对目前实验室中抽提样本DNA繁琐、费时及质量效率不够理想的问题,由古DNA提取方法得到启发，对传统的DNA抽提方法进行改进，摸索出该法——新型硅胶抽提法，能够在较短时间内提取足量的样本DNA，可使科研及生产中的样本DNA抽提向规模化、简易化发展，已申请国家专利。
对于实验对象的DNA样本来源难而繁的问题，该法提出了很好的替代方向，可在不损伤实验对象的基础上提取样本，如人体的口腔粘膜、舌苔表层细胞，动物的鳞片、表层脱落细胞等等。利用该法抽提的样本DNA，在含量、纯度、提取DNA产物的保存、实验操作时间、实验成本、对操作人员的健康损害等方面综合考量，优于传统的DNA抽提方法。
这一方法改进了硅胶材料的某些物理参数，如比表面积、颗粒粒径等，表面电荷稳定，吸附均一，DNA的特异吸附性强。并同复旦高分子系接洽，将介孔材料融合到该法的进一步研发中来。期望通过对硅胶材料继续的改良，进一步提高该法的提取质量。其次，操作采用一管式进行，过程中无须更换eppendorf管，这在目前的DNA抽提技术中属于先进模式，不仅最大程度地防止了有效DNA成分的流失，以及转移带来的污染，还节省了资源。
新型硅胶法简便易行，方便操作人员大通量地进行DNA抽提，对操作人员不需要高的级数背景及水平要求，重复性和稳定性能进一步保证产业化的实现。同样，该法的适用样本范围将有利于拓展潜在市场。人体无损采样将吸引更多的潜在消费者进行遗传信息的预测、疾病分析等。动物无损采样也能推动兽医学的普及与推广，增进经济效益。另外，将该方法与96孔板结合，每板每次可进行96个样本的DNA抽提，从而可向产业化、规模化发展。
三、化学系：金属布线的桌面加工技术
金属布线的桌面加工技术是一种无需光刻和感光复制设备就可以实现图形转移，无需模具就可以实现精确定位的金属直接成型技术。
该技术将传统感光复制技术中10余道工序缩减为一步打印过程，因而极大地缩短了生产周期，降低了成本。
该方法成功的关键是必须具备成熟的模具的成型工艺并对基质与模具之间的接触参数进行严格的控制。但是，易被附着并能成功转移的催化剂种类十分有限，而且接触中受力的作用会使弹性模具发生变形，这都是该方法应用中存在的严重问题。
现今发展的打印技术多是基于在基底上修饰多层聚合物电解质膜的技术尝试，这种方法对于多层聚合物电解质膜的构造要求较高，而且以此为基底对工艺中的pH控制要求很严格，总的加工过程也大大延长。因此在此发展单层自组装进而直接对基底进行修饰的方法将克服这方面的难题，也使对基底形态和性质的控制上升到更高的层次。
另外一种基于喷墨打印技术的金属布线工艺最近也得到了发展，其主要的方法是：合成可以喷墨打印的金属溶胶，被打印的溶胶在表面扩散连接为连续的图形，在一定温度下烧结，则可以形成导电的金属图形。这种方法对制备溶胶有着特别高的要求，目前仅限于金和银，而且烧结温度随着溶胶种类的不同而有差别，如果烧结温度较高的情况下会对基底产生破坏，另外该方法对于喷墨打印的要求较高，如果打印图形不均匀，那么烧结时会产生局部电阻过大或是导线不平整的现象。而本流程使用的方法可以有效地解决以上的问题。
四、高分子系：UV辅照接枝制备亲水性荷电纳滤膜
通过研究反离子对荷电纳滤膜分离性能的影响，证明荷电纳滤膜的分离机制。在此基础上，研究用共聚接枝的方法，调节荷电膜的孔径和电荷密度，以获得分离性能优良的荷电纳滤膜。
本作品是在较深入研究了纳滤膜分离的基本原理后，通过选择合适的共聚单体和配比制备出性能优异的荷电纳滤膜，达到了分子设计的目的。本作品通过反离子对荷电纳滤膜分离性能的影响，非常直观地证明了电荷效应和孔径效应在纳滤膜分离过程中的作用。在此基础上，采用强电负性烯类单体与其他单体在多孔膜上进行共聚接枝的方法，通过调节两种单体的配比制备出分离性能优良的纳滤膜，完善了原课题组开创的通过紫外辐照接枝制备亲水性荷电纳滤膜的方法。用紫外光引发自由基共聚接枝的方法对酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面进行改性制备了亲水性荷电纳滤膜。研究了用不同单体接枝改性膜对盐溶液的截留性能, 证明了Donnan 电荷效应对纳滤膜分离性能的影响。 在此基础上,通过丙烯酸(AA)与对苯乙烯磺酸钠(SSS)的共聚接枝, 并改变它们在接枝液中的相对含量, 成功地制备出膜的表观截留率和渗透通量都较高的纳滤膜。
通过研究表面接枝亲水性极性单体的性质对纳滤膜分离性能的影响, 发现纳滤膜对高价盐离子的截留作用主要取决于孔径的筛分效应和膜表面的电荷效应。 因此, 提高接枝单体的电负性有利于提高膜对盐离子的截留。
优良的亲水性使膜的抗污能力优于一般的纳滤膜。如能使性能进一步提高，有望产业化，并在苦咸水淡化和废水处理等领域内有很好的应用前景。
本作品曾在化学学报（SCI）上刊登，并被评为“君（上竹下君）政学者”优秀论文作品。
五、生命科学学院：可降解石油污染物的新菌株及其关键酶的理性设计与改造
从当今环境污染展开思索，以寻求解决石油污染方法入手，以筛选能降解石油污染物——菲的菌株为起始点，在筛得新菌株后研究了其降解特性并将反应中的关键酶分离纯化。在充分研究关键酶的特性后，尝试使用计算机模拟的方法对其蛋白质结构进行改造以达到改善降解特性的目的,同时验证此方法的实用性。
本课题思路与方法均通过查阅文献提出，并对试验从可行性及精确性方面进行严密合理地设计。论文所得结论都以实验数据为基础。
其中所筛得的菌株在其降解能力上比已报道的都胜出一筹。在酶的改造方面运用了较先进的计算机模拟法对基因进行理性设计。在酶的改造中此方法相对于传统的定向进化法有着可控制、周期短的优势。论文通过尝试添加二硫键的方式改善了酶的热稳定性和最适反应温度范围。这一方法的成功报道较少。
本课题筛选获得了对石油污染物——菲具有降解能力的新菌株，考察了其降解特性，对关键酶进行了研究与改造，最终成功地改善了关键酶的特性。通过筛选所得的新菌株，在导入改造酶从而构建为工程菌后便可运用到实际中，进行石油污染物的降解，又因关键酶在温度耐受性方面有所改善，所以工程菌将会较野生菌有更好的降解能力。
论文中所验证的运用计算机模拟指导定点突变添加二硫键的方法也能进行推广以应用在其它酶的改造上，从而能提高更多生物酶在催化反应时的效率。
六、社政学院：上海市流动儿童的社会融入性和影响因素的研究
本课题旨在研究流动儿童城市社会融入的相关指标以及影响因素，通过相关分析，采用文献研究，问卷调查，专家访谈，焦点小组，深度访谈，以及现场观察等一系列研究方法，力求从多个角度搜集研究资料，确立理论架构，充实研究主干揭示其融入现状和问题所在，挖掘影响其社会融入的显著性因素并提出应对措施，期望帮助流动儿童更好得融入城市。本项目的研究主题具有很大的现实意义。关注流动人口，关注第二代城市移民，对于社会发展和稳定，对于和谐社会的建设都具有很重大的现实意义。
本课题首先通过文献综述和专家访谈等研究过程，对“上海市流动儿童”和“城市社会融入”两大概念作出新的界定，提出反映流动儿童社会融入的三个维度，分别是经济关系的融入，文化关系的融入和社会关系的融入；继而提出测量其社会融入的五个指标：分别是自我身份的认同，与城市儿童行为规范的差异，对城市的态度，与同龄人的互动，感知到的社会态度。通过对问卷中的数据进行相关性分析，结合个案访谈和参与观察所得，以及预调查中的流动儿童现状，讨论影响流动儿童社会融入的显著性因素，之后根据这些因素提出相关建议和措施。
流动儿童作为社会的弱势群体，权益及其容易被忽视。在未来十多年甚至更短的时间，这些外来人口中的少年儿童都将逐渐长大成人，成为这个城市建设者的一部分，关注流动人口中的儿童问题，不仅是对这些孩子的健康成长负责，更是对整个社会的发展负责。并且，对流动儿童环境适应性的关注，发现其内在的影响因素，有利于社会和政府更好的提供资源和政策，改善那部分社会弱势群体的困境，实现他们自身的发展。因此，随着城市化进程的加快，进城务工人员子女正不断增加，搞好流动儿童教育已是一个刻不容缓的问题。这不仅是教育问题，也是推动城市建设和发展、维护社会稳定、实现和谐社会的客观需要。
作者：孙理明 来源：《校刊》733期
