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生命科學解決方案范文1
作為我國最大醫藥企業集團的CIO，雷萬云已經習慣了這樣忙碌的工作，但同時，他的大腦也在思考總結?！皣H一流企業需要國際一流的信息化水平來武裝?！边@就是雷萬云這次美國之行的最大感受。
見到一流企業
《計算機世界》：您這次美國之行參觀了哪些企業，給國藥集團的信息化建設帶來什么樣的思路？
雷萬云：在這緊張而愉快的9天行程中，我們訪問了國際IT巨頭IBM、Oracle、SAP公司以及世界醫藥分銷巨頭Mckesson。這次學習交流訪問取得了成功，學習了解到國際IT巨頭推進信息化的最新發展趨勢，尤其是學習到國際生命科學與IT融合的發展狀況以及企業云計算的技術發展和實際應用情況。我們還拜訪了同行，北美最大的醫藥分銷商Mckesson加州的物流分銷中心，了解到國際一流醫藥分銷企業的IT架構和信息化建設情況。
他山之石，可以攻玉?？梢院敛豢鋸埖卣f，這次美國之行的成果，將對國藥集團“十二五”信息化建設的思路拓展和水平提升起到重要作用。因為，國藥集團要成為國際一流企業，就需要國際一流的信息化水平來武裝。
《計算機世界》：Mckesson是北美第一大醫藥分銷商，占北美醫藥30%的份額。通過與他們的交流，您認為國內醫藥行業信息化建設的差距在哪里？
雷萬云：國外醫藥企業的自動化水平和管理水平都在我們之上，其信息系統總體架構搭建得非常完備，使分支機構的IT系統得到有效整合，從而進一步融合信息資源，提高企業效率。
Mckesson 加州物流分銷總部在加州首府Samcramento市。接待我們的是Mckesson商業技術集成解決方案部總監Steve Tadevich，他給我們講述了Mckesson藥品跟蹤系統基本功能和開況。然后我們參觀了立體藥品物流分銷倉庫，他們演示了一些藥品出入庫流程的情景以及RFID的使用情況。
Mckesson在美國有31個物流配送中心，其倉庫管理系統WMS使用的是MA系統，這跟我們國藥使用的WMS是同一個廠商。在這31個物流中心之上有一套全國統一的訂單管理系統，用以管理全美31個物流倉庫，實行一體化的全美統一分銷、物流配送。Mckesson每年營業額在1000億美元，占整個美國醫藥營銷額的30%。它的IT架構情況對國藥集團一體化運營和一體化信息平臺構建起到了借鑒作用。
云計算再上一層樓
《計算機世界》：您的兩本書《云計算――企業信息化建設策略與實踐》和《云計算――技術、平臺及應用案例》給企業構建云帶來了很好的啟示，國外的云計算發展情況如何，給國內企業帶來怎樣的啟示？
雷萬云：Mckesson的藥品跟蹤系統正在計劃基于云平臺實現，一體化的藥品物流分銷運營也是通過一體化的信息平臺來支持的。在美國期間，我們與Oracle 云計算專家和全球副總裁交流企業私有云，了解到Oracle 企業云計算的產品和解決方案，更進一步理清了企業云計算的演進路徑和發展方向。
國外大的IT廠商都在云計算方面有技術投入。IBM硅谷實驗室的生命科學全球總經理Katherine Holland 女士等IBM生命科學和IT領域專家接待了我們，主要交流的主題有IBM在生命科學領域的戰略分享、云計算在生命科學領域發展趨勢、IBM醫藥跟蹤系統和大數據解決方案。
這對豐富國藥集團的企業云戰略和思路有著實際的借鑒意義。
一體化趨勢
《計算機世界》：通過一周多的訪問交流，您對醫藥行業信息化的發展趨勢和企業云計算的開發應用、演進路徑，又有了哪些新的思路？
雷萬云：主要有5點想法和大家分享。
1.世界經濟一體化發展、行業整合、企業整合、一體化集約化運作是大勢所趨。支持這樣的企業運作要有成熟的一體化信息系統來支持。因此，使我們更加堅定了一體化信息系統的理念，要用大數據、大系統、大平臺。
2.在做好企業內部ERP基礎上，醫藥產業鏈和供應鏈在向客戶、供應商、醫院延伸服務，這也是創新商業模式的機會。
3.藥品跟蹤系統擴展成為醫藥健康云平臺是一個很好的演進路徑。
4.企業云計算不是泡沫，北美已經有了實實在在的平臺和應用案例。我們的企業云計算理論和解決方案基本與巨頭的思路一致，這也是提升企業核心競爭力的重要載體。
5. 500強的企業需要用500強的信息化水平來武裝，這樣才能達到世界一流，要開闊眼界，提高認識水準。
生命科學解決方案范文2
Oracle電子商務套件(EBS)供應鏈管理可以滿足企業采購、訂單管理、制造、產品生命周期管理、維護、物流以及供應鏈計劃和執行等方面的各種需求。
Oracle供應鏈解決方案適用于制造、分銷、零售(MRD)行業內的所有細分行業，包括航空航天、汽車、家電、制衣、制藥、建筑&房地產、電子/計算機類、食品&飲料、醫藥、交通等。
系統功能
Oracle供應鏈解決方案秉承了Oracle產品全面、集成、標準、開放的特點，具有很強的可靠性和可擴展性，能很順利地向下一代產品演進。實際上，甲骨文非常重視Oracle供應鏈解決方案的改進與升級。前不久，Oracle電子商務套件供應鏈管理解決方案已經跟隨Oracle電子商務套件升級到了12版，并將收購公司的產品優點融合進來，如G-Log管理軟件在運輸方面的技術優勢。
由于Oracle電子商務套件本身就包括客戶關系管理、人力資源管理和供應鏈管理，這是一個實施整體。因此，Oracle電子商務套件供應鏈管理解決方案和CRM、ERP能夠很好地兼容，客戶以及合作伙伴也很容易在上面進行二次開發，這就極大降低了客戶的實施成本和實施風險，能讓客戶的IT投資獲得最大程度的回報。
Oracle SCM是Oracle電子商務套件中的一個重要組成部分，是一套全方位的企業管理應用軟件，可以為企業提供智能化的決策支持信息，幫助管理人員對任何規模、任何形式的企業進行有效管理。這一高度集成化的解決方案有助于發展企業業務，使企業的各個業務環節實行全面自動化。就如同跨越企業的圍墻一樣， Oracle SCM可以在企業本身、供應商和客戶之間建立起跨企業的協作。它不僅提供了使業務流程自動化的管理工具，而且能夠通過互聯網為企業職員、供應商和客戶提供方便快捷的信息訪問，最終達到降低運營成本、提高產品質量的管理目標。
方案特點
Oracle電子商務套件供應鏈管理解決方案有如下特點：
與客戶關系管理系統集成，推動需求驅動的制造
Oracle供應鏈管理11i.10使企業能夠根據實時需求信息來開展供應鏈活動，并為客戶提供準確的定價和可用信息，企業在不斷提高收入和客戶滿意度的同時，最大化了供應鏈的價值。
獲得主要的、行業特定的功能
從遵循法規到采購策略，每個行業都面臨著獨特的供應鏈挑戰。Oracle供應鏈管理11i.10為行業提供了全面的解決方案，如：航空、汽車、通信、消費品、高科技、工業制造、生命科學以及公共部門。
支持全球網絡和外包服務
隨著外包服務發揮重要作用，供應鏈運營變得日益全球化。Oracle供應鏈管理11i.10使企業能夠與全球范圍內的合作伙伴協作，借助實時信息管理復雜的供應商網絡。
生命科學解決方案范文3
一、探究過程體驗
探究過程是一種以問題為載體、以主動探究為特征的學習活動。學生在教師的指導下，發現問題、提出問題，積極地尋求解決問題的方法。在探究過程中，要把時間留給學生，把想象的空間留給學生，把認知過程留給學生，把交流與評價的權力留給學生，讓學生主動參與整個學習過程，真正成為學習的主人。
例如，在《植物生長素的發現過程》的教學中，適當地模擬科學家進行科學研究的步驟或過程，能使學生體驗科學家面對疑難情境時，如何搜集和加工所需要的資料，最終解決問題的過程。通過對生長素科學探究過程的學習，學生既學習了科學家的探究精神，又感悟到了思考和探究的方法；既提高了學生學習的興趣，又體驗到了科學探究中的快樂與艱辛，獲得探究的樂趣。
二、知識應用體驗
生物教學過程不只是向學生傳授生物學知識，更重要的是引導學生積極參與整個教學過程，學會解決問題的方法，培養科學的情感態度，提高學生的實踐和創新能力。
日常社會生活中有很多現象與生物知識相關。例如，學習了《生物圈內的碳循環》后，學生掌握了溫室效應的危害及產生溫室效應的原因，可以引導學生分析如何減輕溫室效應。學生通過查閱資料，運用已有的知識提出解決方案，例如，減少工業燃燒，開發清潔替代能源；保護植被，增加植物對二氧化碳的吸收能力等。通過這種知識應用的體驗，學生用所學到的知識解決現實生活中的問題，提高自身的實踐與創新能力。
三、合作交流體驗
合作學習是一種旨在促進學生在異質小組中互助合作，達成共識的學習目標，并以小組總體成績為獎勵依據，富有創意和實效的教學策略。學生通過合作交流學習，共享他人知識以及經驗。學習小組可以提供更多的新穎觀點，引發學生深入思考，學生就會積極主動地參與知識建構的過程，高效地完成小組既定的學習目標。
如在實驗探究活動中，將全班分成多個小組，進行小組學習，分組時應注意，組間同質，組內異質。學生在自主探究的前提下，加強與同伴的討論交流，結合自己的方案反思，再完善方案。小組內合作探究學習完成后，選出代表與其他小組討論交流，交換意見，包括本次實驗的方法數據、現象、結果及其收獲、感受等內容。通過這種體驗學習，實現“認知、情感與技能”教學目標的均衡達成，力求集體性與個體性統一，體現“尊重每個學生，讓每個學生都有進步”的新課程理念。
四、愉快學習體驗
當學生以一種愉快的心情學習時，學生接受信息和處理信息的能力就可以得到強化和鞏固，能夠增強記憶的效果。在教學中可以從以下幾個方面，構建愉快學習的環境：①利用實物、模型、圖片、錄像、影視等媒體，或選取學生日常生活中熟悉或關心的生動形象的實例，引導學生觀察思考，激發學生學習興趣；②建立和諧的師生關系，為學生營造和諧、自由、安全的學習氛圍；③創設主體參與的多種活動，通過親自探究，學會觀察、實驗、比較、分析、推理及解決一些生物實際問題，獲得探究的樂趣與成功的體驗。
五、責任意識體驗
責任意識是個體對自身所應承擔的責任及要求的覺察與認識，諸如對責任的內容、范圍、意義的理解，對自己履行責任情況的覺察、反思等。在生物教學中可以結合學科內容，利用生命科學與社會發展聯系緊密的特點，從而增強學生的環境意識、資源意識和安全意識。如通過調查走訪，讓學生親身感受到人類賴以生存的地球正在遭到破壞，大氣污染、水體污染、土壤污染、噪音污染等日趨嚴重，感受自然資源的不合理開發和過度消耗，從而增強學生生態保護的責任感和使命感，樹立“保護環境，人人有責”的環境意識，自覺養成愛護自然環境、善待其他生命的生態文明行為習慣。
實踐證明，在生物教學中，讓學生在多種形式的體驗活動中，經歷認知的全過程，會很好地發揮學生學習的主動性、積極性，使學生在自主探索的過程中認知、發展、創造，體驗生命科學的真正價值，促進學生的全面發展。
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部制訂.普通高中生物課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2004.
生命科學解決方案范文4
作為一家專注精密機械設計與制造的百年企業，將優質的制造方法和技術革新延伸到機器人領域，史陶比爾集團而今擁有全世界最齊全的工業機器人系列，包含SCARA四軸機器人、六軸機器人及特殊應用機器人，同時提供配套的控制器、軟件以及專業的應用方案?？煽?、安全而高效，提供創新的解決方案，滿足客戶不同需求，史陶比爾集團以其實際表現不斷刷新著“出色”的定義。
基于顧客需求、本著以人為本的設計理念，2012年史陶比爾推出了具有革命性的快速拾放機器人TP80，專門用于小零件（1kg以下）的拾放操作，速度可高達200次/分鐘，完美應對諸如電子、食品、生命科學與制藥、化妝品、塑膠和光伏等各領域的包裝應用日益增長的需求。
TP80快速拾放機器人核心競爭力在于超高速，每分鐘連續拾放200次的速度遠遠高于市場其他同類產品。800mm的工作行程加上100mm的動程使得TP80在保持高速的同時能覆蓋很大的工作范圍，且保持高精度，更具有價格競爭力，在保證質量、耐用性和性能的前提下，為眾多應用提供了一種經濟的選擇。
此外，TP80安裝簡便，不同于必須建造龍門架來安裝的并聯機器人，TP80快速拾放機器人可安裝在重量輕得多的基座上，從而大幅節約了成本，也更容易集成在自動化單元中。TP80沒有多手臂設計，因此配合視覺系統使用時無手臂干擾。TP80與視覺系統的完美結合，能夠實現在不同生產條件下最大程度的自動化和生產柔性。牢固的工業設計使得TP80具很高的重復精度。纖長前臂可進入狹窄空間，例如有槽的機器開口，所有線纜都集成在手臂內部。IP65的高防護等級（帶可選波紋管）和角形連接器設計使得其可以更好地防止灰塵和液體的入侵。
TP80快速拾放機器人在食品、醫藥、日化品等多個行業的產品包裝階段有眾多典型應用案例。如某食品公司采購多套TP80機器人來實現產品裝箱的自動化操作。在該生產線上，TP80機器人替代原有的人工，通過視覺系統配合，實現產品的快速抓取和裝箱，從而提升了工廠的生產效率，實現全天不間斷工作，同時大幅節省人工成本。史陶比爾機器人解決方案的高效、安全和潔凈已經得到了許多客戶的認可：從上游加工、分選、內包裝、外包裝，直到碼垛，史陶比爾都有滿足客戶每一項需求的專門解決方案。
生命科學解決方案范文5
用3D虛擬技術來重構整個世界,這是全球 3D 技術和產品全生命周期管理解決方案提供商達索系統的CEO Bernard Charlès,在近日上海舉行的達索系統2010年PLM峰會上表達的愿景。
建模與設計、試驗與分析、演示與互動,3D技術的應用在今時今日已不可小覷。我們不僅可以看3D電影和3D版世界杯的轉播,就在與我們的生命息息相關的生命科學領域,,3D技術的應用也在日益推廣、加深。
3D虛擬雪景游戲
減輕燒傷者的治療之苦
燒傷患者在接受治療的時候,除了要忍受受傷初期的傷痛,還要忍受后續傷口護理所帶來的疼痛。為了緩解這種疼痛,華盛頓大學醫學院的疼痛治療專家正在使用一種由醫生開發、借助3DVIA Virtools構建的SnowWorld 3D虛擬現實(VR)游戲,來轉移患者對疼痛的注意力。
華盛頓大學醫學院的虛擬現實研究員Hunter Hoffman博士以及疼痛與催眠專家Dave Patterson博士,采用視頻游戲技術在1998年共同開發了SnowWorld的第一個版本。SnowWorld能夠把燒傷患者的注意力吸引到了一個冰雪峽谷,那里雪花紛飛,患者可以堆雪人、打雪仗。
Hoffman表示:“SnowWorld的良好效果得益于它可以令人身臨其境地感受到冰雪峽谷。對于燒傷患者而言,看著護士處理他們的燒傷創口并不是一種愉快的經歷,特別是對孩子來說。讓他們沉浸在SnowWorld里,可以讓他們暫時脫離現實世界,轉移他們對疼痛的注意力?！?/p>
雖然SnowWorld初見成效,但研究人員感覺如果能夠讓患者更加深入地沉浸在這樣的環境中,可進一步減輕疼痛。于是,Hoffman和Patterson轉而求助于華盛頓大學的Howard Rose和Ari Hollander,并申請使用該大學的人機界面技術(HIT)實驗室。
Hollander是3D浸入式技術方面的專家,而Rose則擅長設計虛擬環境。他們共同創建了Firsthand Technology――一家以“讓技術為人類服務”為宗旨的嚴肅游戲(serious game)公司。該公司還開發其他類型的技術應用,既有治療嚴重創傷后遺癥的應用,也有醫療場景培訓應用。此外,他們還進行軟件界面優化,以增強虛擬現實環境中聽覺、觸覺和視覺的真實感。
Hollander表示:“我們原來是用其他軟件應用來開發SnowWorld的各個版本的,但我們需要更加靈活的軟件。于是,我們選擇了達索系統提供的3DVIA Virtools重新開發了SnowWorld,使其更加便于修改。3DVIA Virtools的靈活性讓SnowWorld的開發人員能夠更加簡易靈活地測試各種實驗的假設,發現更好控制疼痛的相關因素。以Hoffman要求我們變換視場范圍為例,如果在其他的平臺上我們需要花費大量的時間,但借助3DVIA Virtools,我們可以既快又好地進行微調。”
3DVIA Virtools的優勢之一是便于非編程人員使用。Rose表示:“我可以把我的構思直接變為實踐。使用3DVIA Virtools,我們不再需要一大群編程人員,一個靈活的小團隊就能做很多事情。Firsthand是一家小公司,Virtools讓我們能夠開發出各種技術應用,滿足我們客戶各種各樣的需求?！?/p>
3DVIA Virtools的渲染功能讓設計人員能夠開發出動態著色效果和角色動畫,這是3DVIA Virtools在眾多類似價格的虛擬現實解決方案中獨樹一幟的地方。Rose表示:“使用3DVIA Virtools,我們能夠使用顆粒、著色和細致的紋理來實現非常逼真的體驗?！?/p>
Hoffman說:“在由3DVIA Virtools開發的SnowWorld里,雪花看上去就跟真的一樣”,強烈的逼真感可以令人感覺身臨其境,從而提高減輕疼痛的效果。“這款軟件充分利用了目前計算機運轉速度加快的優勢,3D的應用空間顯著增強?！?/p>
編程速度是另一項關鍵優勢。Hollander表示:“3DVIA Virtools內置的功能和靈活性有助于加快原型設計。我們的客戶非常滿意地看到他們的設計思路進展迅速,通過強化協作設計流程,提高了最終產品的客戶滿意度?！?/p>
現在的臨床治療效果表明,在很多情況下,患者不僅能感覺到疼痛感下降,而且腦部掃描的結果顯示,患者與疼痛相關的腦部活動也下降了50%。
3D建模
分析優化“第二心臟”
心力衰竭可以通過藥物、去纖顫器、內植心臟泵,乃至心臟移植加以治療。但沒有哪一種療法對任何人都適用,而且植入的泵設備也往往會帶來副作用和各種問題。新西蘭奧克蘭市立醫院的胸外科手術專家和高級研究員William Peters博士認為應該有更好的治療辦法。
Peters曾發明過一種微創旁路系統。他表示,普通的植入式血接觸設備(比如左心室輔助器LVAD)可以拯救等待心臟移植病患的生命,但患者必須長期服用抗凝藥。雖然這樣可以避免血液結塊,但會增加中風的危險,而且某些心臟輔助設備的可靠性還存在問題。
作為替代方案,Peters構思了一種被稱之為“C-Pulse”的新穎泵系統。它在體內發揮作用,但不是在血液循環系統內。C-Pulse包括一條環繞主動脈的纏帶,外面有一層可使血管的外壁膨脹和收縮的膜(氣囊)。氣囊產生的正負壓使主動脈的脈動與心臟同步,從而增加循環系統中的血液流量,降低心臟的負荷。該設備由放置在體外的電池供電泵系統提供動力。
Peters為他的構思申請了專利,并組建了Sunshine Heart公司進行設備的開發和測試。當氣囊可以按人體模型比例進行放大的時候,公司決定采用更為先進的設計和開發方法來縮短交付時間,提供滿足內科醫生要求的長期性能保證。
Sunshine Heart公司的機械工程經理Scott Miller表示:“由于C-Pulse基本上是永久植入的,我們需要保證我們的物理設計得到足夠優化,能夠為我們提供所需要的長期抗疲勞性能。我們決定使用有限元分析(一種數值分析方法,計算精度高,能適應各種復雜形狀),以計算的視角進行研究?！?/p>
Miller和一家產品開發小組與技術工程軟件服務公司Matrix Applied Computing Ltd.保持著親密協作關系。該公司建議在真實仿真階段使用達索系統的Abaqus有限元分析軟件。該軟件主要用來為C-Pulse纏帶、氣囊與主動脈之間的互動情況建立分析模型。Miller表示:“有限元分析是一個迭代過程,由于設備的工作方式、組裝方式和使用的材料的特殊性,我們需要一些特別的方法。”
生命科學解決方案范文6
正如上面這句引文所述，青少年要想成為當今世界的參與者，應當盡早了解包含科學、工程、技術和數學的STEM學科。因此小學教育中這些學科的高質量將會極為重要，應該逐漸培養起5～11歲青少年對這些學科的興趣，對其基礎知識和實踐過程的理解，以及認識到它們與生活實踐的聯系。這些STEM的學習經歷將給予他們在找尋機會及面對挑戰時一個條理分明的智力與實踐的框架。同時，該經歷使得青少年們能夠提升并很好地使用從那些學科中得到的經驗與觀點。
在這篇文章中，我們希望：
?闡明STEM教育的主要目的
?通過3個維度（實踐、跨學科概念、學科核心概念）討論這些學科的本質。
本文將聚焦在STEM中的科學（S）、技術（T）及工程（E）。當然，數學（M）的重要性不言而喻，無論將它作為單一學科還是STEM的組成部分，我們并不會刻意地去貶低數學的重要性。相反。我們堅信數學是青少年高質量教育的基礎。數學在科學、技術及工程中的應用使得它們能夠更好地結合在一起。數學知識與應用數學的能力更是在我們探究，以及解決關于科學、技術、工程問題的過程中起到了關鍵作用。
科學從本質上說是探究?？茖W探究是科學所有分支學科的核心特征，因為這是科學知識產生和被證實的途徑。對于科學家們來說它是黃金標準，使得科學家們明白了他們是如何掌握科學知識的，以及可以證明科學家們所掌握知識的證據。因此，科學探究是為了建立知識和理論而產生的一種科學的策略。用《美國國家科學教育標準》（National ScienceEducation Standards，USA，1996）的話說，科學探究是“科學家學習自然世界、基于工作得到證據，提出解釋及理論的眾多途徑”。
工程和技術聚焦在改變自然和人造世界，旨在解決問題或滿足人類的需求。通過工程和技術設計創造解決問題的方案?？茖W探究是科學的基礎，設計過程是工程和技術的基礎。正如科學探究使科學領域蒸蒸日上，工程及技術中解決問題的方案也通過設計過程得以延伸和發展。
但是，在現實世界中，科學、工程、技術的主要方面并沒有相互脫離?？茖W知識的產生表明了問題或許可以通過工程和技術得到解答。相似的是，工程和技術解決問題的過程同樣影響著科學知識的發展，甚至有時產生了新的科學知識。就青少年而言，我們需要讓他們理解這些學科之間的基本差異。同樣重要的是還要幫助他們認知這些學科之間的緊密關系。
STEM學科的維度
我們使用美國《K-12科學教育框架》（AFramework for K-12 Science Education；Practices，Crosscutting Concepts，and CoreIdeas，2012）中所述的實踐（Practices）、跨學科概念（Crosscutting Concepts）及學科核心概念（Core Ideas）比較這3個學科的內容。在每一個學科中，這些維度都緊密聯系在一起，每一個維度的缺失都將影響整個學科。也就是說，為了讓學習活動能夠真實，3個維度的內容都必須清楚明白地體現在活動設計中。
實踐――與成功的科學、工程，技術相關聯的實踐或能力
用“實踐”一詞代替“探究能力”，是因為在科學探究和解決問題中會同時用到知識和技能。而用“探究能力”一詞會讓人感覺這排除了解決問題。其實“實踐”超越了“能力”，它包含著討論、爭論、評論和科學模型的建造等，它將有關專業人士是如何將實踐應用到工作中的綜合觀點呈現在了眼前。
幾十年來，科學教學經歷了強調科學探究能力與學習科學事實之間的緊張期。過于強調對事實的認知會使得學生們認為科學與其他學科只不過是一些孤立的信息、做實驗或解決問題的簡單步驟而已。這將是對任何學科的極大誤解。因此，關鍵是要讓學生們實踐那些專業人士在這些學科中所應用的，這樣做是為了讓他們能夠明白學科核心概念和跨學科概念。
表1列舉了STEM中的實踐。需要強調的是在現實生活中這些實踐不會呈現線性規律。例如，盡管基于證據的論證被單獨列出，實際上論證卻滲透在每一個實踐中。在實際的科學問題上或是在一個能導致深入理解的現象中都會有論證的出現；在工程和技術中，對于要解決的問題需要論證，在解釋、設計過程或得出解決方案時也會有論證的出現；在標準與限制下，討論哪種解釋最符合證據，或者哪種設計能得到最好的解決方案也是論證?？偟膩碚f，實踐應聚焦于它所用的不同情境。
事實上，這張表中最突出的是科學、工程和技術的實踐非常相似。我們都知道科學家們使用這些實踐的目的與工程師、技術專家并不相同。但是，在科學、工程和技術中，在實踐層面高度的共通性不僅有用，且說明了這些學科交叉的可能性。其實，在科學、工程、技術中差異還是存在的，如科學上的“提出問題”在工程和技術中被“定義問題”所代替；同樣，科學中的“構建解釋”在工程和技術中變成了“設計解決方法”。
?提出問題vs.定義問題
如果我們認為根據現象提出問題是一個科學活動的“發動機”，那么定義和澄清問題便是工程、技術和一些數學實例中很重要的因素。
好奇心，或者認識、理解，并用科學問題解釋現象的欲望常?？梢约ぐl科學。對于科學的好奇心顯示了科學問題的架構。比如說，學生會想知道“月亮離地球多遠”或者“車從一個地方到另一個地方需要多久”，“什么導致了月食”，“如果每天都用濃鹽水澆灌植物，它們會怎樣”……所有這些都是科學問題并且都可以用科學的方法回答。
工程則集中在問題的闡明與定義上。通過對產品和過程的工程設計解決問題并滿足社會的需求。工程師通過定義問題，得到在一定條件限制之內成功地解決方法的標準。同樣地，技術最初的焦點也是在識別和定義問題，以此符合人們的需求和技術的專業性。
當然，上述討論不應該與表中其他實踐所產生的問題所混淆。比如在分析和解釋數據的實踐中會產生諸如“是否科學探究活動會回答最初的問題”，“是否是基于證據提出的解釋”，當然也可能是由工程和技術設計的解決方案中不同方法的可行性問題。因此，對于所有的STEM學科，都會遇到與數據收集、解釋數據相關的問題。還有些問題是關于信息的交流是否可以達到預期的精準和標準。其中有一些問題可以導致回答一個科學問題的多種方式，或是不同等級的問題解決方案。有時，這種問題會導致那些產生原始設計和科學問題的模型發生改變。根據這些問題的答案，有可能做出放棄之前提出的實驗或設計方案的決定。
?建立解釋vs.設計解決方法
對于科學，一個很重要的目的是在測試和證據支持下建立科學的解釋，以幫助我們理解周圍的世界。這樣做，科學家們發展出建立在大量重要的知識、測試和數據之上的科學理論。他們用理論或是模型解釋現象，預測現象，提升并修改他們之前的知識和對這些現象的理解?？茖W的解釋在觀察、數據和科學理論間建立有邏輯的連接。例如：一個有名的科學理論是“微生物理論”。在這個學說中，傳染性疾病是由病人身上叫做細菌的微小生物導致的，不同的細菌會產生不同的疾病。如果細菌從一個生病的人傳播到一個健康的人身上，它們就可以在這個健康的人的體內傳播。人們可以通過消滅這些細菌或者減少它們導致疾病的活動得以康復。很多支持這一理論的證據從成千上萬個病例中累積起來。因此某一個人的病癥可以被判斷為有傳染性或是沒有，并能被判斷為是由某一種特定的細菌導致的，從而可以依據理論和數據的基礎確定治療方法。通過在證據基礎上建立理論或者理論模型的過程，科學家們增長了對現象的認識和理解。
但是工程和技術的目的是為了創造一種設計并解決問題，從而滿足人類的需求。就像科學中理論的建立一樣，工程設計是一個具有系統性和生命力的思考過程。具體的活動包括在工程設計之中，然而即便工程師應用了科學知識，工程設計的過程卻與科學探究完全不一樣。在定義問題后，他們不得不去考慮必須達到的標準或設計的特點。例如在建橋過程中.他們需要考慮橋的組成部分、控制裝置、預期的長度與高度、最大的承載量等。除此之外，他們必須考慮限制條件，如可獲得的資源、完成的時間和環境條件。不論是“好”，或僅僅是“還可以”，他們需要在限制條件和解決方案的質量間作出基于權衡的重要決策。在所有的決策中，工程師們需要應用科學、技術和數學的知識。對于所有的目的而言，技術設計和工程設計是一樣的。但是，我們意識到技術是由經驗、磨煉與學習所導致的，而并非科學。在這些情況下，它比設計更強調工藝。
跨學科概念
有一些概念在所有的STEM學科中都會出現，甚至出現在其他的學科中，這就是跨學科概念。它們產生干闡明各學科核心概念的現象或者問題的過程中。它們有助于理解觀察和在數學思維、問題解決方案中建立理論。跨學科概念不是存在于真空中，因此，這些跨學科概念不應該在孤立的調查或問題解決情境中學習，尤其是它們與學科核心概念的發展密切相關。
不論是科學家、工程師、技術專家，還是數學家，這些跨學科概念在看待世界上各種現象時可作為有力且全面的框架。因為它們超越了不同STEM學科之間的邊際，它們也被稱為統一的概念。我們將它們列在表2中，并提供簡潔的說明。
學科核心概念
學科核心概念即是幾個學科的核心主題。如物質科學中，有很多概念與物質特征、力、運動有關；在生命科學中有關的則有生物體的生長與發展、與環境的相互依存和適應等。與其相似的是，在地球與空間科學中，有一些概念例如地球、太陽系、天氣和氣候。工程與技術中的核心概念涉及定義問題并設定問題的邊界、提出問題的解決方案，以及了解科學、工程、技術三者之間相互依靠的關系。
當然，與其在基礎的科學、工程、技術中討論學科核心概念，倒不如用4個標準說明什么是學科核心概念。這個思想來自于《K-12科學教育框架》，它告訴我們學科核心概念應該是：
?在橫跨科學、工程、技術等多學科時具有廣泛的重要性，或者是在單一學科中扮演重要的組織作用
通過這些核心概念，學生們學習了科學知識和對自然事件的解釋，例如空氣、水、礦物、生物、煤燃料、油燃料等，學習了關于可再生資源和不可再生資源的消耗。在工程設計中，明白了他們所用的自然和人造事物的性質，以及如何去使用它們。他們考慮了產品和生產產品過程中的環境影響。例如，建造橋和生產食物產品的方式對于資源的分配和獲取的影響。
?提供理解或調研復雜觀點和解決問題的核心工具
對例如材料、能量、燃料的自然資源的學習是學習更復雜知識的基礎，如對于物質本質的理解（原子的運動與排列解釋了不同材料的性質）；能量可以以電、化學、磁及力等形式存在；自然資源的獲取影響著工程和技術的產品，人類住處與自然資源的分配和適宜的天氣條件密切相關等。
?與學生們的興趣和生活經驗息息相關，或者是可以聯系到需要用科學技術認知思考的社會和個人的觀點
這是選擇學科核心概念的重要一條，因為這些將與學生的生活息息相關。如學生學習生活中可接觸到的事物的性質，以及可以改變事物性質的情況，學習能量的類型和能量的影響，并聯系他們的人生經歷；學習有生命的事物是靠什么生存并生長的；學習人類是怎么利用原材料制造產品和設施的，例如食物、玩具、橋、樓房、自行車。以及各種工程和技術的其他產品；他們還會學習自然資源的短缺是如何影響他們生活的，比如沒有規律的雨水、礦物和糧食作物。
?在逐步提升知識深度和復雜度的多種等級中，要做到可教且可學
當孩子們進入小學時，他們了解不同的材料和它們各自的價值。而在小學的前期，他們的學習包括對事物和狀態（固體、液體、氣體）、天氣和一些自然和人造事物的科學認識。在小學的后期，他們會學習由看不見的顆粒組成的物質（空氣有重量但是看不見）。在更后期，他們會學習化學，如金屬和塑料在不同情況下的用途，他還會根據測量性質識別不同的材料；在生命科學中，他們學習關于人類活動對于地球和生態系統，例如土地、空氣、水質和生物多樣性的影響。在教育的所有等級中，他們會學習開發自然資源是有益處的，但是這種做法會導致資源的短缺，這歸根于不可再生資源的耗盡。
