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生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2生物强化处理技术为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除1~3gCOD,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3生物反应器技术生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便,运行费用低,所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术[6]。3生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
摘要:当今的水处理技术中,生物处理法已成为水污染控制的主要方法,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段。本文介绍了现代生物技术的内容与特点,着重综述了现代生物技术在废水生物处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面的研究与应用状况,在此基础上提出今后现代生物技术在水污染控制领域中的研究方向。
关键词:现代生物技术废水生物处理生物修复水处理剂
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
根据有关专家的看法,现代农业生物技术的最新发展趋势表现为:
——研究成果商品化产业化进程加速。目前,农业生物技术作为一项高新技术产业在发达国家业已形成,并处于一个高速发展时期。有关专家预测,本世纪生物技术产品在国际贸易中的份额将达到10%以上,而现代农业生物技术又将占相当的比重。世界银行下属机构预测世界范围内转基因作物产业的交易额为2000年20亿美元,2005年60亿美元,2010年200亿美元;国际农业生物技术应用机构(ISAAA)的预测则分别为30亿美元、80亿美元和280亿美元。
——研究方式集约化、规模化明显。在政府以及公共机构对现代农业生物技术进行投资研究的同时,众多私有企业也开始注意到这一领域将是继计算机和网络技术之后的又一个潜力巨大的经济增长点,私人公司已逐步成为农业生物技术的研究主体。以美国为例,民营机构1992年对这一领域的投资为5.95亿美元,而1999年则达到15亿美元。与此同时,世界范围内出现了生物技术企业领域的兼并和收购狂潮,并购金额从1997年的12.37亿美元陡然升至1999年的138亿美元。一些资产过百亿美元的巨型跨国公司由此形成,过去分散的研究基地也随之向集中化规模化发展。
中图分类号:Q81 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)07-0199-01
21世纪是生命科学的世纪,生物技术的发展对人类和社会的影响深远。而生物技术引发的伦理问题,已成为世界的焦点议题。如何合理的应用生物技术造福人类和社会,是众多学者和科学家急需解决的问题。
一、现代生物技术研究的新进展
进入21世纪,生物技术正处于发展成熟阶段,生物技术的应用已经渗透到我们生活中许多与生物无关的角落。生物技术的发展至今已经揭示了许多生命现象的本质及其规律,但生命现象极其复杂,目前仍有许多课题有待深入研究和探索。目前在克隆、胚胎干细胞、转基因食品、人类基因组计划、组织工程等研究和实际应用等领域取得了成果。
(一)克隆技术。克隆原意是无性繁殖,即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系,该细胞系中每个细胞的基因都是相同的。克隆技术首先用于动物,动物克隆就是通过无性繁殖方式,由动物细胞产生的遗传形状相同的动物个体。克隆羊多莉是首例克隆成功的动物。动物克隆为我们进一步揭示生命的奥妙及人类的自我认识展现了全新的视野。
(二)胚胎干细胞。干细胞是生物体在生长发育过程中起“主干”作用的高度未分化细胞,它具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。干细胞分为三大类:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞之所以全能,是指它可以分化成人体全部细胞类型,进而构建心、肝、肾、肺等多种组织和器官,最终发育成一个完整的个体。全能干细胞再进一步分裂、分化中又形成了各种多能干细胞。多能干细胞具有分化为多种细胞组织的潜能,但是却失去了发育成完整个体的能力。
(三)转基因食品。转基因食品是利用生物技术将某些生物的基因转移到其他物种中去,从而改造生物的遗传物质,使其在性质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或以这种生物为原料,加工出来的食品都被称为转基因食品。转基因食品在欧美应进入人们的日常生活中。有资料表明,在欧洲,玉米钻心虫每年要毁坏4000万吨玉米,占世界玉米总产量的7%,但是如果把分离出来的抗钻心虫基因植入玉米中去,就可培育出抗虫害的玉米,这种玉米就是转基因食品。
二、现代技术发展引发的伦理问题
(一)关于克隆人的争议。从“多莉”羊的克隆成功,待几年来其他克隆动物的尝试,克隆技术正不断发展。目前科学界把对人体的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。科学界和伦理界对治疗性克隆普遍支持。但生殖性克隆,即克隆完整的人则遭到很大的抵制。克隆人给伦理道德方面带来了巨大的冲击,对现有的社会关系、家庭结构造成了巨大的冲击。另外,克隆人的身份难以认定,使人伦关系发生模糊、混乱乃至颠倒,进而冲击传统的家庭观以及权利与义务观。
(二)胚盘干细胞研究中的生命伦理问题。由于胚盘干细胞的制备是离不开人类卵子、胚盘以及克隆技术的,而卵子与胚盘在一些不同的国家和宗教界被视为是生命的起源,与活着的婴儿没有什么不同,所以在许多国家是被严格禁止的。坚持认为可以用人类胚胎做实验的人认为:1、早期胚胎仅是一团细胞,尚难称其为人的一条生命,从胚泡内细胞培养成人的胚胎干细胞,并没有杀死细胞,只是改变细胞的命运;2、培养胚盘干细胞是用于治疗现在还无法治愈的组织坏死性疾病,让病人恢复健康,完全是合乎人类伦理道德。
(三)转基因食品的潜在危险。对转基因食品发展有两种态度:支持者极力宣传其带给人类充足的粮食和新型抗病虫策略;反对者则强调人为地用基因技术改变神武,会给人体健康和环境带来危害。基因表达调控是个复杂的生命现象。目前,人类对基因的活动实施了解还不够透彻,还没有十足的把握控制基因中组后的结果。1993年英国的一份报告列出了一些人们对于转基因食品应用的来努力方面的主要担忧:1、人类基因转入食品动物,如将人类基因因子与凝血的蛋白质的基因转入绵羊中;2、某些宗教团体禁止食用的动物基因转入他们通常食用的动物中,这可能触怒犹太人和穆斯林,列入将猪的基因转入绵羊;3、动物基因转入植物中,可能会引起一些素食者的特别关注。
三、现代生物技术发展存在的伦理问题对策
现代生物技术的飞速发展,引发诸多伦理问题,发人深思。为了促进生物技术的和谐发展,应采取相应对策和措施。科学预言,21世纪是生物技术发展的黄金时期,全国普及大众伦理学知识尤为重要,设置伦理学咨询机构,利用各种媒体宣传伦理学知识,增强大众的伦理学意识,提高全民族的整体伦理水平。同时,我们还应改变传统伦理观念,发展中国特色的生命伦理学。总体上,生命伦理学应和国际生命伦理学保持一致,但又要保持中国的特色。另外,培养生命伦理专业人才,解决人才匮乏的局面。生命伦理学的发展任道重远,生命伦理学人才匮乏问题需要解决,设置生命伦理学专业,加快专业人才培养规模势在必行,特别应注重研究生、博士生的培养。
四、结语
现代生物技术的高速发展再给人类和社会带来积极影响的同时,必然会出现各种各样的问题。其中,导致的伦理问题尤其受人们的重视。我们应该正确看待这些问题的发生,并应用学习的科学知识尽力将其引导到好的方面发展。因此,我们任道而重远,希望通过我们的努力使现代生物技术应用给人类带来更多的实惠。
参考文献:
[中图分类号]C961[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2014)09-0129-02生物技术是一门实践性很强的学科,其目标是培养能系统地掌握现代生物技术及相关学科的基本知识和理论,掌握生物学实验原理及技术,熟悉生物技术学科的现状、前沿及其在生产实践中的应用;能够在食品、商检、农、林、牧、渔、医药、环保等与生物技术相关领域上从事生产、新产品开发以及生产技术管理的应用型专业技术人才。[1]加强实践性教学环节改革,是新办本科院校应用型人才培养的重要途径。我院十分重视实践教学环节工作,主要从校内实验教学、校外教学基地、毕业论文等环节加强实践教学改革。
一、实践教学现状分析
新办本科院校的实验课开设中,验证性实验多,综合性实验偏少,创新性、开放性实验项目几乎没有,缺乏实践能力和创新能力的训练,从而与社会人才需求脱节,对企业新设备、新技术缺乏了解,创新能力、实践能力较弱,毕业生进入社会的竞争力相对较弱,远不能适应社会经济发展对应用型人才的需求。
实验教学存在的主要问题是学生的主动性不高,主要表现在:教师在实验前,把必备的药品配制好,所需仪器都调试好,把实验原理、操作步骤、注意事项认真讲清楚,造成学生可以不用预习和查资料,更不用动脑筋、观察实验现象和分析实验结果就可以完成实验,缺乏分析问题和解决问题的主动性。大部分实验安排一组几个人,造成有的学生不动手,抄袭同组数据了事;有的学生实验没有结果,也不重新实验;也有少量学生实验数据不正常也不分析等。
实习基地建设的问题也应引起重视。我系已建相对稳定的校外实习基地, 但学生的毕业实习还存在不少问题。首先,已建的校外毕业实习基地实习范围较窄,导致学生实习效果不佳;其次,实习的时间偏短,实习基地成为一种负担,也没法把实习生的实习任务纳入生产各个流程中;第三, 学生也处在寻找就业最好时间,没心思去认真实习。针对以上问题,如何积极探索毕业实习教学模式以满足生物技术应用型人才培养需要已迫在眉睫。
二、实践教学改革探索
(一) 校内实验室实验
校内实验室实验有独立课实验、综合性大实验和生物工程课程设计。重点培养和训练学生的实验基本技能和规范实验操作,[3]适当增加与本专业联系紧密、实用性较强的实验内容。尽可能在有限的学时内,让每个人都要亲自动手,制订自己的训练计划,确实培养出实验动手能力强,具备一定理论知识的社会应用型人才。
1. 独立设置实验课
经过多年的实验教学改革创新的实践,根据我院生物技术专业办学特点和经验,为适合生物技术专业应用型人才培养的实验教学模式,首先从实验课的课程体系上进行探索。减少验证性实验教学,增加综合性实验;然后过渡到创新性、设计性实验,注重课程前后之间的关系,构成一个由浅入深、具有内在联系的实验课体系。各个实验课都以独立课程安排。例如基础生物学实验整合细胞生物学、遗传学和分子生物学三门基础课实验;生物技术综合实验课程整合微生物工程、酶工程、细胞工程、生化工程和基因工程五门专业课实验。学生不会感觉实验课很多,又能保证学生实验质量,实验过程也是循序渐进地进行,学生也不会感觉很难,大大激发学生对实验课的兴趣。
2.开设综合性实验
以学生为出发点,侧重于检验检疫和食品技术两个方向的生物技术人才的培养,为地方经济建设服务。围绕生物技术相关技能要求,以生物技术组成为线路建设了“基础生物学实验室”、“生物工程综合实验室”、“食品工艺综合实验室”和“检验检测中心”。首先,组建了一支具有应用型生物技术技能培养要求的实验教学队伍,该团队中有教授3人,副教授5人,助教1人,实验师1人。其次,规范学生通过实验过程操作获取知识和技能的要求。综合性实验教学课程在教学上把实验全过程和实施操作的主动权交给学生,由学生根据实验教材或讲义自己动手完成实验,教师和实验辅助人员只起指导操作和监督过程等作用。
3. 生物工程课程设计
让学生们根据自己的研究兴趣,选择一个实验课题,首先查阅相关参考文献,写出设计实验方案,经教师修改同意后开始执行。实验全部由学生独立操作完成,指导老师进行全过程跟踪,实验结果以论文形式提交并交流。开设生物工程课程设计,能够促使学生将已学的专业理论及实践有效地结合,通过实际动手操作,培养学生综合处理和解决问题的能力,提高学生的实际工作能力和综合实践能力,[4]为后续的本科生毕业论文工作和今后就业打下坚实的基础。
(二) 校外教学基地建设
校外教学基地建设是加强生物技术专业知识教育,增加学生的感性认识,培养学生实践能力、综合素质和创新能力的重要综合性训练环节。[5]
1. 动植物野外实习
动植物野外实习可以使学生从课堂、实验室走入大自然,辨别各种生物的形态结构,做到理论联系实际,培养学生团结合作、吃苦耐劳精神,使学生实际工作能力和应用能力得到快速提高。在野外实习中我们都选择动植物资源丰富的场所,如南日岛、平海湾、九华山和龟山等,实地辨别和采集标本并进行样地调查,回来后,要对采集的样本进行初步处理、总结并进行交流,最后完成实习报告。
2.实习基地的建设
为了进一步加快生物技术专业应用型人才培养,我院加大了对校外实习基地的投入,现有实习基地基本上能够满足现有生物技术专业学生实践教学的需要,但仍需在创新和提高实践应用能力上进行改革,着力培养学生的基本操作技能、适应社会能力和创新能力,使学生在较强的实习基地环境中得到锻炼。改革措施是: 第一,按学校的定位要求修订和完善教学计划和实习教学大纲,创造条件使学生较早参加校外实践活动。第二,注意选择工艺和设备比较先进,技术力量雄厚,能指导学生的企业作为校外实习基地。第三,探索运用暑假和短学期进行实习。为了真正达到毕业实习目的,分批组织学生到实习基地进行顶岗实习,做到毕业实习和学生就业相结合。第四,进一步完善校企产学研合作。经过几年的校企合作, 我院与各生产企业建立了密切关系,一方面利用企业完善的设施、先进的设备,给学生提供了真实的实习环境,学生在学技术的同时, 也切实感受了现代企业的管理、企业的文化。另一方面,企业充分利用学校的优势,为企业培训人才,让学生协助企业进行新产品开发,进一步加强了企业对实习工作的支持,密切了校企关系。
(三)毕业论文(设计)工作
毕业论文(设计)是我院对应用型人才培养实践环节中重要的组成部分。我系非常重视毕业论文(设计)创作,首先在时间和条件上给予充分保证,毕业论文(设计)作品虽然安排在第八学期创作,但我们在第七学期就开始准备。其次对指导教师有严格规定和要求,对职称和人数都有严格规定,如职称要求讲师以上或有硕士学位以上,讲师所指导人数不得超过4人,副教授职称以上教师不得超过指导8人。最后形成一套较完整毕业论文(设计)管理规程,主要包括指导教师资格审查、毕业论文(设计)题目审核、下达毕业论文(设计)任务书;对开题报告、文献综述进行修改不少于三稿;在实验过程中,要及时审查学生的毕业论文(设计)方案、进程安排及工作进度,经常到实验室与学生交流,了解进度,及时指导学生试验中的各种问题,让学生不走弯路保质保量完成任务;另对学生完成毕业论文(设计)进行修改不少于三稿,毕业论文(设计)定稿后进行,超过20%不能进行答辩;同时指导教师对毕业论文(设计)整个过程都要填好指导记录表。为保证毕业设计(论文)有序、有效、有质完成,系、院也做好毕业设计(论文)前期、中期、后期检查,检查不符合要求及时进行整改。
总之,生物技术专业应用型人才的培养离不开校内实验教学、校外实习基地建设和毕业设计(论文)工作,探索和改革校内实验教学、校外实习基地建设和毕业设计(论文)工作的实践教学体系模式对培养具有创新能力和适应地方经济发展的应用型生物技术人才行之有效。
[参考文献]
[1]钱国英,汪财生,朱秋华. 生物技术实验教学体系的改革与实践[J]. 实验室研究与探索,2004(5):60-61.
[2]蔡敬民,魏朱宝. 应用型本科人才培养的战略思考[J]. 中国高等教育,2008(12):151-153.
2培养规格和培养目标的分析
在创建生物技术专业的过程中,较为核心的成分是人才的培养规格以及人才的培养目标问题。当定位生物技术专业的培养规格,以及人才培养目标时,其中对于人才培养的确立,需要主动并积极的与现阶段社会发展需求,以及国民经济建设的思想充分适应,要把人才的培养方面细致的作用在应用型的人才之中。并且,想要将生物技术专业的创设历史以及学科的优势有所凸显,需要在一定程度上,对人才培养的目标有效的进行定位,要将应用基础人才的培养作为重点,同时基于此对学生知识结构进行合理组织,从而拟定生物技术专业的教学设计内容与教学计划。对于拟定出的人才培养规格当中,需要有其关注的是具备强有力的人才科技开发能力以及创新意识。
3素质教育的分析
对于指定选修课与必修课的比重要相应的减少,同时对任意选修课的比重要有所增加。以鼓励的方式,让生物技术专业的学生们选取与人文社会科学相关的科目,同时要求对人文社会科学与专业课的学习游刃有余的学生,对企业的经济法进行适当的辅修,在一定程度上能够将学生的文化修养和知识面提升。同时,要在外语以及计算教学方面有所加强,要将英语学习作为重点,其中在一年级和二年级时,专供公共英语,以二级英语作为最低等级,在毕业之前需要通过国家的四级考试。在三年级和四年级时将专业英语作为重点,利用外文的阅读等方式开展外语的学习。计算机要将基础课程作为根本,不断将计算机技能提升。此外,还要组织或创设不同类型的学术报告、专题讲座等学术型活动,以此来将学术的氛围活跃起来,还能够将学生的知识面拓宽。引导与鼓励生物技术专业的学生,们积极的参与到社会调查与社团的活动当中,同时让学生对不同类型的问题活动积极参与,将生物技术专业学生的综合素质不断提升。
4课程体系的分析
所谓的课程体系所指的就是,对培养专业目标的实现,是创建学生主要知识构架的核心阶段。按照对学科基础的强化,对专业口径方面的扩大,对培养人才适应性、前瞻性、实践性、创新性等原则的增强,需要在几个方面将生物技术专业课程体系针对性的构建。其中专业的基础课程主要分为:分子生物学、微生物学、遗传学、细胞生物学、生物化学等。公共基础的课程主要包含:计算机、外语、物理以及数学等。专业的课程主要包含两大类别,其一是对选修课程的指定,包含:发育生物学、神经生物学、微生物工程、细胞工程以及免疫学等;其二是任意形式的选修课,主要包含:化工原理、生物统计学、生物物理学、蛋白质化学、分子遗传学等。具体是想要将学生的学术视野拓宽,将学生知识面开拓,生物技术专业的学生拥有较为巨大的创新发展空间。
随着生物学相关行业的蓬勃发展,越来越多的国家将生物技术视为提高国家竞争力和推动科技进步的重要驱动力,生物技术人才也成为国际人才竞争的热点之一。我国高等院校生物技术专业自1997年正式获得批准以来,其办学规模和招生人数得到了巨大发展。但是不可否认,生物技术专业的课程体系设置是在欧美国家发展完善起来的,国内现有的教材大多是借鉴国外英文版本翻译而来,该专业领域的知识更新首先是以英文形式出现的。因此,开设专业外语课程对生物技术专业学生而言就显得尤为重要。
一、生物技术专业外语教学发展现状
经过近二十年的发展,生物技术专业英语已形成比较明确的培养目标、相对固定的课程开设时间和学时数目安排,但是在该课程的教学实施和考试模式等方面,还有很多问题值得我们探讨。
1.课程设置情况
不同高校对于生物技术专业外语课程设置略有不同,多设置在大三或大四年级的第一学期,课时数在40学时左右,课程性质为专业基础课。以南京林业大学林学院生物技术专业为例,我校该门课程安排在第三学年的第一学期,学时数为48学时。处于这个阶段的学生已完成基础外语和生物类公共基础课的学习,如《植物学》《动物学》《微生物学》等,并且具备了一定的专业基础知识,如《遗传学》《生物化学》等,即将开展《分子生物学》《细胞生物学》等专业性较强的课程的学习。在这个学期开启《专业外语》课程将会为公共英语和专业知识的进一步学习起到承上启下的作用,同时,为部分学生考研和申请出国留学打下良好基础。
2.参考教材选择
大学生在第二学年完成基础英语学习后,大部分能够通过国家英语四级的考核,综合考虑这一阶段学生的英语整体水平和专业知识储备,有的高校采用了由高等教育出版社出版的《生物专业英语》(蒋悟生主编)作为教材,该书目是我国高等教育“十一五”国家级规划教材。但即使是该教材的最新版本也是在四年前出版的,一些最新的知识如MicroRNA、Epigenetics等都未能涵盖其中。有的高校采用自编讲义作为教材,例如,选用英文原版专业书籍,选用SCI期刊发表的学术论文,选用国外专业相关的科普书籍等。这些教学内容虽然时效性高,但存在通用性不强、覆盖面不广的缺点,难以进行推广使用。当然,也有的教师认为专业外语教学应该淡化专业色彩,并不需要编写专门的教材。目前,生物技术专业外语课程公开出版的教材很少,更新速度较慢,在生命科学飞速发展,新知识、新概念不断涌现的今天,专业外语教材的建设已远不能满足高等教育发展的需要。这也是我国高等院校生物技术专业在完善专业外语课程体系过程中不可回避的问题。
3.成绩考核方式
在大多数高校,专业外语课程属于专业选修课的范畴,客观上造成学生对本门课程的重视程度不够。有调查显示,40%的学生把专业英语作为基础英语来学习,把英语六级作为学习目标。基础英语经历多次教学改革,已形成一整套严格、规范和科学的考试方式,而专业外语的考核方式则比较多样化,有的教师采用开卷考,有的采用闭卷考,有的则选取交课程论文的方式,这就不免造成了专业外语考试不够规范、不够科学的局面。缺乏规范化、标准化的成绩考核方式也会从学生的主观导向上对教学效果带来不利影响。因此,借鉴基础英语的完善考核方式,结合生物技术专业特色,制订出适用于专业英语课程的考核标准是一个亟须解决的问题。
二、生物技术专业外语课堂教学探讨
课堂教学仍然是高校教学的基本形式,能够为教学效果和教学质量提供有力保障。目前,专业外语课堂教学尚存在以翻译为主、成为“翻译课”的现象,基本上是教师对着教材,逐词逐句地解释。一些老师采用分组讨论法对生物技术专业外语教学进行了有益的尝试,并取得了良好的教学效果。笔者依据自己的实际教学经验认为,任何涉及非母语语言的学习过程,都离不开“听、读、说、写”这四个方面能力的培养和训练,这四个方面相辅相成、缺一不可。专业外语的课堂教学也不妨从这四点着手,充分利用现代多媒体教学设施,通过采用丰富多彩的教学手段,培养学习兴趣,调动学生的主观能动性。
1.利用英语教学视频提高听力
相对于其他专业领域而言,生物技术专业的知识、概念、名词的中文释义都比较抽象,比如DNA复制过程、PCR反应的基本原理等等,仅仅通过语言的讲解是难以让学生接受的。如果这些抽象的概念能够通过动画演绎,同时搭配专业的英文讲解,这样5~10分钟的教学视频在课堂上播放一两遍往往可以达到事半功倍的效果。笔者通过检索发现,一些国外生物学领域相关的网站和网络课堂有这样的英语原声视频资源。比如,美国教育门户网站(http:///),是一个在线课程资源网站,有五十多位教育家、视频编辑人员和动漫制作人员创作有趣的视频课程;美国视频实验期刊库(http:///)是一个以视频方式展现医学、生物学等学科试验方法和过程的电子期刊;图说DNA网站(http:///)是由美国冷泉港研究所创立的网站,它用讲故事的方式讲解遗传学,以生动的动画呈现科学家的研究过程和结论。这些网站上丰富的视频资源视觉效果清晰、讲解生动有趣、时间长度适中,非常适宜在课堂上使用。学生在学习、巩固专业知识的同时可以英语的听力水平。笔者经过实际课堂检验发现,视频资料的时长最好控制5~7分钟,每次播放两遍,学生对这些教学视频兴趣浓厚,课堂反应良好。
2.阅读原版教材加强理解
经过专业基础课授课教师的讲解,在学生对专业知识具备基本认知的情况下,将专业的英文词汇传授给学生已经是水到渠成、相对容易的教学内容。这时我们的阅读材料不妨选取英文原版教材的相关章节作为阅读材料,如《基因Ⅸ》等,原汁原味的英文教材可以帮助学生更加容易地识记词汇。此外,生物技术的诸多专业名词术语大部分是外来语,直接阅读英文原版教材的相关内容既能够使学生对原有中文释义的理解更加准确、深刻,也可以使学生对专业英语行文的简练、精准有所体会。
3.专题演讲锻炼表达能力
培养学生用外语交流专业知识的能力是专业外语教学的又一个重要目标。国内学生学习英语普遍存在“哑巴英语”的现象,即能够听懂但是不会表达,针对这一问题,教师可以在课堂上设计相应的教学环节,加强引导,鼓励学生不要怕出错,勇敢地把英语说出来。比如,我校生物技术专业英语每次上课为三个学时,如果这三个学时全部由教师来讲授,学生必定会试听疲劳,从而严重影响教学效果。我们在每次上课时安排1~2个学生用英语进行PPT演讲(每个学生5~8分钟),要求学生对自己感兴趣的生命科学领域的特定专题或热点话题做PPT演讲,这一环节进行的时间不固定,由教师根据每次授课的具体情况自由安排,学生在这一环节的表现情况也将纳入平时成绩的评定参考。这样的演讲充分调动了学生学习的积极性和主动性,枯燥的专业词汇会深深地印在脑海中,同时,对于活跃课堂气氛、提高学生的表达能力十分有效。
4.利用科技短文学习写作
张元福等以“资源勘查工程”专业为例,探讨了以科技论文写作为导向的专业外语教学模式建构。生物技术专业有其自身的特点,生物学研究有相对较长的实验周期,本科生对科学研究的实际过程尚缺乏体验。因此,科技论文写作是生物技术专业外语本科教学中一个相对高级的目标。笔者通过教学实践发现,国内高水平的期刊,如《遗传》《中国科学》《科学通报》等,选取其中一些简单易懂的英文摘要作为写作范例教学效果良好。这些已既保证了英文写作水平,论文的中文摘要对于刚刚开始学习科技论文写作的学生也非常有益。在初级阶段,教师可以选摘其中比较典型的句式让学生进行翻译练习,通过不断的练习和巩固,逐渐能够进行比较完整的表述,达到能独立撰写英文摘要的目标。
专业外语是专业体系建设的必要组成,在大学英语教学中也扮演着重要角色,其目标是培养学生在专业基础上的英语运用能力,包括能够用英语表达和交流专业知识,熟练阅读国外专业文献,并具有一定的科技论文写作能力。目前专业外语教学中虽然存在一些问题,但只要学校、教师和学生给予足够的重视,从教材选择、考核方式、教学手段等方面,充分发挥教与学两个方面的积极性、创造性,其教学质量将会得到大幅提升。
参考文献:
[1]郑世英.地方本科院校生物技术专业应用型人才培养模式研究[J].职业时空,2009(10).
[2]焦述强,陈艳.专业外语教学的几点看法和认识[J].中国地质教育,2006(03).
[3]甘媛.高校专业外语的课堂教学研究[J].品牌,2013(06).
生物技术学生就业涉足到医药、食品、饲料、农药、保健品、食品添加剂、燃料、环境及生命支撑系统等各个领域,经济发展速度在某种程度上与生物技术的发展是紧密联系在一起的,同时,也对生物技术型应用人才培养提出了更高的要求。地方普通高校培养应用技术型人才的应用性集中体现在两个方面:一是学术、技术和职业三者结合;二是学生社会适应能力和创新能力的提高[1]。然而面对近几年地方院校的生物技术专业毕业生从事与专业相关职业的就业率整体呈逐年下降趋势的局面,通过什么途径、如何培养学生的学习能力、实践能力、创新能力,提高社会适应能力,是当前我们亟待需要解决的问题。
1改革实践教学体系的必要性
生物技术是一门多学科交叉融合、理论与实践并重的新型综合性学科[2],实践性、应用性、前沿性都很强,而专业的实验性和实践性是需要大笔资金作基础的。但我校是以石油化工为特色的工科院校,按照有所为有所不为的建设策略,生物技术专业的实验实训条件都很难得到充分满足,以应用型实践能力培养的创新和创业教育在较长一段时间里难以得到体现。由于我校生物技术专业办学时间较短,专业建设和人才培养经验不足,一般化教育要求和一般化教学现象比较普遍,个性化、差异化、特色化教学还存在不少问题。从就业的适应性来说,生物技术专业的毕业生可在生物制品、医药、食品、轻化工、环保及农业等企业从事科学研究、技术开发等工作;也可在公安、安全、食品药品管理、农产品管理、检验检疫、海关及卫生防疫等部门工作。但由于生物技术的高新技术和高投入高回报的特点,使得目前的相关企业有范围广、规模小和要求高的特征[4]。按照目前的实践教学体系,难以满足点多、量少和技术含量高的要求。另一方面,随着社会发展,学生择业呈现个性化和多元化发展趋势,毕业生去向的多元化在生物技术专业毕业生中表现尤其突出,毕业生去向有中学、事业单位、继续深造读研、营销、生物化工生产企业和自主创业等。因此,传统的实践教学模式已远远不能满足社会发展对生物技术专业人才培养的要求,必需深化教学实践体系改革,创新实践教学模式,构建多元化的实践教学体系,才能满足学生的个性发展,提高社会适应能力,增加学生的就业机会。
2适应社会需求,构建实践教学体系
2.1整合实践教学内容,创新实践教学体系
完善的实践教学体系是保证实践教学质量的基础,按照技术应用型高级人才培养目标要求,人才培养方案把统筹安排课堂实验、认知实习、生产实习、课程设计和毕业论文(设计)五个主要环节的实践能力要素分解为基础、提高和综合创新三个层次,在不同阶段的着重点不同,做到多层次、立体化、全方位地培养学生实践和应用能力[2-3]。在实验教学方面,通过增加新知识、新方法、综合性、设计性实验,淘汰了大部分糖类、脂类的陈旧实验项目,增加了现代生物化学实验内容;通过减少验证性实验学时,着重增加综合性、设计性实验学时;通过增加开放性实验室,增加学生的操作动手的机会,提高了学生自主实验和实践操作能力。另外,将原来分散的实验与理论课剥离出来,整合成独立开设的实验课,构建成系统模块化的专业实验体系。如将原来独立开设的《生物化学实验》和《分子生物学实验》整合为《生物化学与分子生物学实验》,将《遗传学实验》和《细胞生物学实验》整合为《基础实验二》,结果,既避免了原来附属于理论课中的实验内容和实验项目的重复,又有利于实验内容的综合与提高,有利于设计性实验和综合性的开设,大大提高了学生综合实验操作和应用知识的能力。在实习实训环节上,以生物与食品工程实验教学中心为主要实践基地,建立了植物组织培养、食品检验和发酵工程等实训室。针对不同年级学生的实训要求,构建了由认知实习、基础分析测试实习、食品加工检验、药品加工与检测、综合应用训练、创新创业训练等模块组成的现代化实践教学平台。另外,安排了32学时在学校分析测试中心学习GC-MS联用仪、高效液相色谱仪、傅立叶红外光谱仪、原子吸收等仪器设备的原理和使用方法,安排2周专业技能培训课程,结合企业生产实际需要,系统训练食品微生物的检测和理化分析能力,大大提高了学生实习实训的效果。在设计环节上,将基础课程设计和专业课程设计按照“由浅入深、由单项到综合、循序渐进”的要求设计教学内容。在毕业设计和毕业论文方面,选题要结合企业的实际需求或教师科研项目和自己的兴趣,这样,既能实实在在做一些科研工作,又能得到足够的经费的支持。另外,还要狠抓开题报告、中期检查和毕业答辩等三个环节,经过毕业设计(论文)环节,学生的独立科研实践能力得到了大大的提升。在课外实践方面,严格执行素质拓展计划,并每年分别举行一次微生物实验大赛和生物化学实验技能大赛,积极组织参加省级各类竞赛和科研活动,如广东省大学生创新性实验训练计划项目、广东省挑战杯实验大赛和广东省大中专科技节之生物化学技能大赛等。通过课外社会实践活动、志愿活动、公益劳动、创新创业活动、技能培训和各类科技竞赛等活动,培养和提高了学生政治思想素质、团结协作精神、创新创业意识和实践动手能力。
2.2优化实践教学资源,打造高水平教学平台
高水平的实践教学平台是保障实践教学体系中各个要素高效运作的关键,如果没有平台的支撑,再好的内容设计也将会显得空洞无物。通过优化和调整校内实践教学资源,精心打造不同类型的实践教学平台,为实践教学的顺利开展搭建起良好的平台。生物与食品工程实验教学中心是在原生物食品实验中心的基础上建立的以生物食品专业基础教学实验为主体,大类学科共享的专业实验教学平台为补充的实验实践教学平台。实验室分为食品工艺、食品营养、微生物学、生物化学、分子生物学、发酵工程等基础实验室,另外根据教师的课题和研究方向,建设多个功能研究室,彼此相对独立,但资源共享,长期对学生开放,学生可在研究室内开展科学实验和毕业论文(设计)活动。自大学二年级开始,从大学生创新训练实验项目入手,到组建课外科技团队,组队参加不同学科、不同层次的竞赛,有计划、有组织地对学生进行难易程度不同的科研训练。近几年有300多名学生直接参加了30多项科研项目,学生多次获得挑战杯和生化技能大赛的奖项。今年(2015年)的毕业论文(设计)的质量有了明显的提高,大分子的研究深入到分子水平,小分子的分析充分利用先进的仪器设备,如高效液相,在线系统GPC-GC-MS联用分析仪、傅立叶红外光谱分析仪等已被广泛使用,大大提高实验的精确度和效率,同时提高学生的科研和创新能力。
2.3拓展实践教学空间,创新实践教学模式
在注重整合校内教学资源,构建校内实践教学平台的同时,学院大力加强与现代高新企业或研究开发机构的联合办学[5],通过共建实习实训基地和实验室,使学生培养与社会需求得到紧密结合。现已建成20多个稳定的校外实习基地,拓展了学生实习、实训与毕业论文(设计)等实践教学空间。学生根据专业特点和个人就业的方向,分别到不同性质的实习基地进行实习。实习基地为学生配备经验丰富的科研和技术人员进行指导,如生物技术专业的学生主要集中到大中型企事业单位或学校实习,如茂名市质量技术监督局、广东星河生物科技股份有限公司、维多生物制品公司、长兴水产有限公司、茂名市第十六中学和茂名市官山学校等。充分利用实习基地的技术装备优势和人才优势,组织学生到这些单位完成毕业论文(设计),如18位同学到茂名市质量技术监督局的中国化学危险品检验中心,12位同学到药品检验所和10位同学到检验检疫局进行实习的同时,进行毕业论文(设计)工作,采取“双导师制”指导学生,结合实习单位的研发的内容和方向开展毕业论文(设计),部分研究成果直接应用到企事业单位或学校的实验室建设中。实习结束后,要求学生撰写3000字的实习报告,集中召开实结交流汇报会,以便学生了解所有实习点的情况,丰富实习内容,扩大知识面。各实习点选出一名代表就实习单位概况、实习工作内容和心得体会等方面借助PPT进行汇报交流,2010级共有12个代表作了发言。通过合理安排、严格纪律、认真指导、集中交流等相关工作,使实习教学质量得到提高。学生真正把从课本学到的知识应用到了生产实际中,专业知识得到进一步巩固,知识面得到拓展,生产实践能力有较大提高。
(南通职业大学化学与生物工程学院,南通 226007)
(Nantong Vocational College School of Chemistry and Biological Engineering,Nantong 226007,China)
摘要: 本文以南通职业大学生物技术及应用专业为例,分析了高职生物技术及应用专业顶岗实习现状、存在问题及其影响因素,并从政府、学校、企业、学生四个层面初步提出了提高高职生物技术及应用专业顶岗实习质量的对策。
Abstract: In this paper, the present situation, existing problems and influencing factors of post practice were analyzed, taking specialty of biotechnology and application as example, and countermeasures of improving the quality of post practice of higher vocational specialty of biotechnology and application were put forward from government, schools, enterprises and students.
关键词: 高职 生物技术及应用 顶岗实习
Key words: higher vocational education;biotechnology and application;post practice
中图分类号:G71文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)32-0254-01
0引言
顶岗实习是高职院校有效推进工学结合、校企合作人才培养模式的关键环节。高职院校人才培养质量的重要标志是学生能够顺利完成顶岗实习,最终走向工作岗位实现就业。
1高职生物技术及应用专业顶岗实习现状
目前国内还没有专门针对高职生物技术及应用专业顶岗实习的运行机制,已有的工科或文科类顶岗实习模式也很难适应该专业“工文兼容”的顶岗实习特色。
2高职生物技术及应用专业顶岗实习存在问题
2.1 实习单位难找在我国,生物技术产业是近几年发展起来的一个新兴行业,虽然企业数量众多,但经营项目和科技含量差距较大,与高新科技的生物技术产业相比较,一些以经营土特产或保健品为业务的公司亦冠名为生物技术公司,因此,真正符合高职生物技术及应用专业职业岗位群的顶岗实习单位数量相当有限。
2.2 实习岗位单一目前,我国生物技术产业需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型“双料人才”。因此,高职生物技术及应用专业的顶岗实习应是面向生物技术产业的职业岗位群,而不是某一单独岗位。然而,企业为了保证正常运转和追求利润最大化,不可能让大批量的学生在企业内部的各个岗位进行交叉顶岗实习,很多情况是安排实习学生长期做一个岗位,很少有轮岗的机会,企业更多关注的是能否给企业带来效益,至少不能产生亏损。
2.3 课程体系对学生参加顶岗实习的针对性不强据调查,目前很多高职院校的生物技术及应用专业更多地沿袭了学历教育的课程体系,没有以行业需要为主线构建与学生顶岗实习相对应的模块化课程体系,学非所用的情况比较明显。学生所学知识和技能在顶岗实习过程中根本不能适应日新月异生物技术产业发展的需要。
3高职生物技术及应用专业顶岗实习影响因素
3.1政府政策层面近年来,国家虽然出台了《关于大力发展职业教育的决定》、《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》等相关政策性文件,但是多数地方政府并未在法律允许范围内制订具体实施条例,对顶岗实习过程中学生、企业双方的权利和义务缺少必要的监督和利益保护。
3.2 学校层面就学校层面而言,与理论课的学习和校内职业培训相比,高职生物技术及应用专业顶岗实习问题产生的主要原因是学校对学生顶岗实习资金和专业教师的投入严重不足。以南通职业大学生物技术及应用专业为例,学生顶岗实习与毕业论文环节同步进行。期间,毕业论文指导教师除指导学生的毕业论文外,还要负责学生顶岗实习的日常指导及管理工作,工作量大、责任重,然而,每位老师指导每个学生顶岗实习与毕业论文(设计)的劳动报酬是每生补偿6~10个课时,报酬远远低于在校内讲授专业课和校内进行职业培训,顶岗实习资金的投入不足严重挫伤了指导教师的积极性。
3.3 企业层面生物技术产业是我国近几年发展起来的一个新兴行业,大多数企业规模发展不大,效益不高,与学校间存在着局部意识与全局意识,眼前利益与长远利益的矛盾,许多企业与学校都缺乏成熟的合作教育理念。
3.4 学生层面学生在校学习期间,虽然掌握了一定的生物技术专业理论知识,但是对于生物技术的相关操作技能及其在生产中的应用还仅仅停留在书本上,因此在顶岗实习时对于自己可以从事和能够胜任的工作十分迷茫,缺乏自信,部分学生实习过程中出现些许波折,就频繁要求换岗调岗,拒绝正常的工作任务甚至要求中断实习,给用人单位造成不良印象,严重地影响了学校与企业的合作关系。
4高职生物技术及应用专业顶岗实习对策
4.1 立法鼓励企业接纳实习生针对企业对顶岗实习不欢迎的现状,地方政府应尽快立法,把接纳学生实习作为企业的一种社会责任和义务;同时制定鼓励政策,通过经费资助、减免税收和奖励,建立有利于学生实习的统筹与管理机制。以南通职业大学为例,从2008年起,南通职业大学化学与生物工程学院与海门临江开发区管委会就“政府参与”模式下的顶岗实习过程进行了积极的探索和实践,通过政府为学校和企业搭建的沟通平台,确保了学生顶岗实习的质量。
4.2 改革学校顶岗实习运行机制首先,建立“校企双赢”运行模式,学校应该让接收学生顶岗实习的企业在合作中获利。其次,加强课程体系改革,专业课程体系一定要根据生物技术产业的特点,配合企业的实际需要,培养实用型应用人才。此外,学校还应增加顶岗实习资金的投入,提高指导教师的劳动报酬,加强“双师型”师资队伍建设,完善顶岗实习评价制度。
4.3 生物技术企业要树立长远发展战略现代生物技术企业要树立长远的发展战略,要认识到企业对学生顶岗实习的投资也是生产性投资,要把职业教育的育人功能融入到企业的价值链中,在创造经济效益的同时,主动承担为社会培养高技能应用型人才的责任,积极主动地给学生提供实习机会,不要把学生当作廉价劳动力,要尊重学生的劳动,对实习生实行人性化管理,确保顶岗实习的质量。
4.4 学生要认真对待顶岗实习实践机会学生只有在顶岗实习实践时把自己当作实习单位的员工,认真对待顶岗实习实践的机会,全身心地进入工作状态,才能真正的把所学专业理论知识应用于实际的工作中。
生物技术是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术。具体而言,生物技术包括植物转基因技术、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等。随着人类基因组测序、人类染色体破译、水稻基因组测序、破译老鼠基因组、转基因动植物研究、干细胞研究、生物技术在病毒检测及疫苗研制中的应用、克隆技术等国际生物技术领域取得了一系列突破性进展。生物技术在医药、农业、环保、食品、化工等行业,具有广阔的应用前景。
据统计,全球生物药品市场规模1997年为150亿美元,2000年为300亿美元,2008年将达到800多亿美元。在农业方面,尽管人们对转基因食品存有疑虑,但从1996年商业种植转基因作物以来,全球转基因作物的种植面积仍然增长了30多倍,2001年已达5260万公顷。据分析家预测,转基因食品的销售额2010年将达到250亿美元。生物经济的另一基础是人类基因。由于绘出了人类基因组图谱,基因药物可以使几千种基因病症预防、缓解和治愈的可能性大大提高,因此有人说,一条基因就能形成一个产业。到2020年,利用基因重组技术研制的新药可能会达到3000种。
生物技术已经成为现代科技研究和开发的重点,生物技术已经成为一个新的经济增长点,其增长速度大致是在25%~30%,是整个经济增长平均数的8~10倍左右。生物技术引领的新科技革命正在加速形成,生物科技的重大突破正在迅速孕育,将催生新的产业革命。历史经验证明,这一时期是发展中国家把握历史契机,发挥后发优势,实现跨越式发展的重要战略机遇期。这也正是是我国生物产业发展的重要战略机遇期,为我国发挥后发优势、实现跨越发展提供了历史性机遇。
2.中国必须抓住世界生物科技革命和产业革命的机遇,将生物技术产业培育成为我国高技术领域的支柱产业
生物产业作为21世纪新兴战略高技术产业,已成为世界各国竞争的制高点。中国政府高度重视生物产业发展。2009年6月,国务院常务会议讨论并原则通过《促进生物产业加快发展的若干政策》。会议认为,必须抓住世界生物科技革命和产业革命的机遇,将生物产业培育成为我国高技术领域的支柱产业。以生物医药、生物农业、生物能源、生物制造和生物环保产业为重点,大力发展现代生物产业。《促进生物产业加快发展的若干政策》的颁布,标志着我国生物产业已步入快速发展期。
中国生物产业规模近年来不断扩大。首先,生物医药稳步增长,经济效益大幅增加。2000-2008年全国医药工业产品销售收入年均增长达20.45%。2008年生物医药产业抗风险能力表现突出,继续保持高速发展态势,全年医药工业实现产值8666亿元,同比2007年增长25.52%。中国生物产业总规模超过万亿元,生物产业正在成为中国高技术领域新的增长点。生物技术是中国与发达国家差距相对较小的高技术领域,中国具有发展生物产业的技术基础和巨大市场需求,大力发展包括基因技术在内的现代生物产业,是培育新的经济增长点、提升中国产业国际分工地位和保障国家长远发展的需要。
3.河南省生物产业地方特色突出和发展优势明显
河南省生物质资源非常丰富,生物及新医药产业基础比较雄厚,在部分领域居于国内领先水平。在国际化、产业化、集聚化的总体要求之下迅速做大做强河南生物及新医药产业,将其打造为带动河南省经济发展的新兴支柱产业,对推动河南省产业结构升级和经济社会发展具有重大战略意义。
河南省生物资源丰富,粮食年产量突破1000亿斤,拥有植物3830余种,动物418种,中药材资源丰富,药用植物1963种,拥有焦作四大怀药、新乡金银花、济源冬凌草、南阳山茱萸等特色地道中药材享誉海内外。初步测算,2008年我省生物及新医药产业总产值已经超过600亿元,其中全省医药制造业实现工业总产值和增加值分别达到484亿元和150亿元,同比增长35%和27%,分别高于全国平均增幅10个和9.9个百分点;实现利润47亿元,同比增长27%,是全国增长最快的省份之一。我省医药制造业总产值已从2000年居全国第14位,2005年全国第9位,跃升至2008年的全国第5位、中部六省第1位。以生物医药为代表的生物及新医药产业已经成为我省高技术产业中所占比重最大,带动河南高技术产业快速发展的重要产业。
根据《河南省生物及新医药产业(2009-2020年)发展规划》,河南省重点发展生物制药、生物农业、生物化工、生物能源和生物技术研发服务业、医药研发外包服务等。紧紧抓住生物科技革命和产业革命机遇,充分发挥我省生物资源、产业基础等优势,坚持走特色化、产业化、集聚化、国际化的发展道路,巩固和加强生物农业的优势地位,加快推进生物医药转型升级,把生物化工作为实现跨越发展的突破口,力争通过10年左右的努力,将生物及新医药产业培育成为我省的新兴支柱产业,主要经济指标跻身全国前3位,使我省成为自主创新能力强、具有国际先进水平的生物农业基地,成为国际知名、国内一流的生物医药产业基地,成为全国规模最大、具有国际竞争力的的生物化工基地。
二、生物技术特色专业建设的重点内容
根据《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高〔2007〕1号)和《高等学校本科教学质量与教学改革工程项目管理暂行办法》(教高〔2007〕14号)的规划,建设高等学校特色专业是优化专业结构,提高人才培养质量,办出专业特色的重要措施。充分认识生物产业发展的急需,高度重视生物技术特色专业的建设工作,大力加强课程体系和教材建设,改革人才培养方案,强化实践教学,加强教师队伍建设,紧密结合国家、区域经济社会发展需要推进生物技术专业建设,切实为同类型高校生物技术及相关专业和本校的专业建设和改革起到示范和带动作用。
1.修订、完善人才培养方案,整合课程内容,优化课程体系
(1)根据对社会发展、学科发展和人才需求的分析,以现代教育思想和教学观念为指导,通过广泛调研,围绕如何提高生物技术专业毕业生从事科研、开发、生产管理工作等综合素质,提出修改完善人才培养方案的思路。(2)强化生命科学基础理论知识的传授,调整理论教学与实践教学的学时比例,适当增设拓展生命科学研究方法、促进实践能力提高的课程,增加生命科学学科前沿知识介绍,拓宽知识面,提高人文综合素质,使人才培养方案和人才培养模式进一步科学、合理。加强专业基础课教学。根据本专业的特点,增设了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程工艺原理等专业基础课,从而使学生较系统的掌握本专业所必须的技术基础理论知识和技能,符合“厚基础、宽口径、强能力、高素质、广适应”的新型人才培养模式。要求本专业毕业的本科生有较扎实的生物学基础,掌握生物技术的基本原理和一定的实验技能,了解国内外生物技术研究及发展动向,能适应生物技术教学、科研、开发及管理等岗位的工作。(3)根据教育教学改革和人才市场对生物科学类人才的需求,整合相关课程内容、调整知识结构、加强专业知识内容的衔接,将学科新知识、新理论、新技术和新方法充实到教学内容中,修订和完善课程教学大纲、实验大纲、教学实纲及生产(教育)实纲。增设选修课,拓宽专业口径,以适应市场需求。选修课有生物制药工艺学、天然产物制备技术、环境生物技术、基因工程育种、生物工业下游技术等。针对不同的专业方向,使学生系统掌握好专业基础知识后,通过多选课拓宽专业基础,淡化专业意识,不断提高自身素质与能力。(4)针对生物技术专业培养目标和河南省经济发展特点,构建“基础扎实,知识结构合理完善,实践能力和业务技能明显提高,科学精神、人文精神、创新精神整体发展,具有优势市场竞争力”的生物技术类人才培养模式。根据学科特点和学生的不同学习阶段,有计划、有重点的吸纳所有从事专业教学的教师、相关职能部门人员、生产实践和教学实习单位骨干等共同参与到人才培养工作中。对理论课程体系和实践教学环节进行合理规划,通过学科专业概论、入学教育、本科生导师制、学科专业专题讲座等环节,强化专业思想,加强基础理论和实践技能训练,构建具有鲜明城市特色的生物技术类人才培养体系。
2.改革教学方法和教学手段
(1)提高课堂教学效率,引领学生自主学习。根据课程性质和教学内容积极开展多媒体辅助教学和网络教学,充分利用网络资源引导学生自主学习,培养学生获取信息以及对信息进行分析、加工和综合概括的能力。(2)积极倡导并尝试体验式教学、探究式教学等教学方法,通过研究性学习、自主学习、合作学习等多种形式,组织学生积极开展创新性实验和实践,开展社会实践调查,参与科学研究,全面提升学生的创新能力和实践能力。(3)改革课程考核方式,根据不同的课程性质采用不同的考核方式,采取理论笔试、实验方案设计、实际操作、课程论文、课程讨论答辩等多种考核方式,全面促进学生学习能力的提高。(4)定期开展学术报告、学生读书论坛、演讲比赛、实验技能大赛等系列活动,拓展学生的知识面、提升学生的综合素质。
3.加强师资队伍建设,形成一支了解社会需求、教学经验丰富、热爱教学工作的教学团队
(1)积极完善梯队结构,科学合理的配置教师资源,建立健全师资培训制度,加大中青年学术带头人和骨干教师的培养力度,鼓励和支持中青年教师攻读博士学位,进一步加强师德建设,全面提高教师队伍的整体素质,以保证专业建设的可持续发展。(2)完善生物技术系活动制度,通过活动提升教师的业务能力和教学研究能力;加强对教学内容和方法手段的研究,形成人人参与教学研究的氛围。(3)建立专业课教师的“传”、“帮”、“带”制度,通过老教师的指导,扶持青年教师尽快走上教学和科研轨道。通过建设,形成学科齐全、发展均衡、优势互补,具有较强学术竞争力的教学团队。
4.加强实践教学
(1)依托郑州大学生物基因工程技术中心的筹建,结合本专业较强的科研实力,加强生物技术专业类人才的实践能力培养。(2)增加设计性实验和综合性实验的比例,加强对实验的指导,提高实验课效率,培养学生的动手能力和创新能力。(3)建设生物学实验技能实训平台及实践技能实训实验室,2年级选择优秀学生提前进入各个科研实验室,加强科研、生产实践锻炼及课堂教学基本技能训练,提高生物技术专业的科研、实践操作能力。(4)充分利用郑州市的动植物资源及规模化的生物技术企业,建立1~3个专业课程实习基地。通过课程实习,训练学生的基本技能和知识运用能力。(5)借助重点实验室、实验中心及学院较强的科研势力,为本科生搭建参与科研活动的平台。建立本科生优秀论文评选制度,通过本科生毕业论文、“挑战杯”、创业计划竞赛等开展优秀论文评选活动,激发学生参与科研活动的积极性,培养学生的创新精神和实践能力。
三、生物技术特色专业的建设
1.立足前瞻性,紧紧把握生命科学前沿,抢占国际竞争的制高点
人类基因组计划对生物产业带来巨大推动作用,国际生物技术领域取得了一系列突破性进展,研究成果主要方面包括:人类基因组测序、人类染色体破译、水稻基因组测序、破译老鼠基因组、转基因动植物研究、干细胞研究、生物技术在病毒检测及疫苗研制中的应用、克隆技术。因此,生物技术在医疗保健、农业、环保、轻化工、食品等重要领域对改善人类健康与生存环境、提高农牧业和工业产量与质量都开始发挥越来越重要的作用。近年来,生物技术已经成为现代科技研究和开发的重点,生物技术已经成为一个新的经济增长点。生物技术引领的新科技革命正在加速形成,生物科技的重大突破正在迅速孕育,将催生新的产业革命。历史经验证明,这一时期是发展中国家把握历史契机,发挥后发优势,实现跨越式发展的重要战略机遇期。这也正是是我国生物产业发展的重要战略机遇期,为我国发挥后发优势、实现跨越发展提供了历史性机遇。
2.突出先进性,发挥优势,服务国家和地方经济技术建设与发展
河南省生物质资源非常丰富、中药材资源丰富、生物及新医药产业基础比较雄厚,在部分领域居于国内领先水平。以生物医药为代表的生物及新医药产业已经成为我省高技术产业中所占比重最大,带动河南高技术产业快速发展的重要产业。力争将生物及新医药产业培育成为我省的新兴支柱产业,主要经济指标跻身全国前3位,使我省成为自主创新能力强、具有国际先进水平的生物农业基地,成为国际知名、国内一流的生物医药产业基地,成为全国规模最大、具有国际竞争力的的生物化工基地。广泛与省内科研机构科研联合,创建一批生产实习基地,克服造成产学研脱节,创造有利于科技复合型人才培养的新机制,满足产业发展高水平科研领军人才、以及具备管理、技术和营销背景的复合型人才的急需。
面向21世纪的生物科技发展的重要特点是学科间相互渗透与协调发展。事实上,这种渗透与发展趋势在20世纪就已出现,现代生物学的每一个进步都离不开其他科学技术的发展。没有化学就没有现代酶学,没有X射线衍射及计算机技术就不可能了解蛋白质的三维立体结构,也就没有现代分子生物学。如果说过去的生物科技得益于引进物理学、化学和数学等学科的理论、方法和技术而得到长足的进步,那么,21世纪的生物科技研究就更离不开这些相关科学技术了。生物科技的这一发展趋势,要求从事生物科技研究的人员应具备相当的数理化等基础知识、宽厚的生物学知识以及相关的专业知识。然而,在我国现有的生物科技工作者中具备上述条件者为数不多,相当部分人已知识老化,专业狭窄,与目前生物科技的发展趋势不相适应。这种状况是制约我国生物科技发展的重要因素之一。从全球来看,生物科技的蓬勃发展正吸引着大量的优秀人才。近年来,在国外每年学习和从事生命科学研究的人数迅速增加。以美国为例,在近两年统计的48万博士学位获得者中,生命科学占到51%。大量高素质的青年科学家流向生物科技领域,是美国生物科技得以迅速发展的重要动力,而在我国这种趋势尚不明显。为什么呢?一方面在于我国的人才培养机制尚未适应生物科技迅猛发展的全球化趋势,人才培养计划滞后于生物科技的发展;另一方面在于国内生物技术开发研究起步较晚,生物技术产业尚未形成有效的规模,导致相当部分的生物科技人才流向国外。因此,我国生物科技人才的质和量两个方面都是不足的。对此,生物科技管理工作者应有清醒的认识。针对上述缺欠与不足,我们认为应采取三个措施:(1)打破学科间的界限,积极吸引物理学、化学、数学及其他专业技术人员直接参与生物科技的研究与开发,知识互补,相互协调,联合攻关;(2)根据目前生物科技发展的现状与趋势,及时有效地对传统生物科技人才培养模式进行改革,大力培养素质优良、基础扎实、知识面广的生物科技人才;(3)在国内大力发展生物科技产业,有效地吸引和使用优秀人才。
大力创造宽松的学术氛围,强化与企业的联合
从生物科技的发展来看,生物科技的每一个重大进步都来源于基础研究领域中的突破。而在基础研究领域,重大的发现和突破往往是难以预测的,很大程度上取决于科学家的观念发展过程。因此,在生物科技项目的确立等方面应该尊重生物科技工作者的想法和建议,给他们以更大的自由空间以充分发挥他们的主观创造性。过去,在相当长的时间里,在科技管理上,人们往往过于强调计划和预测。这种作法禁锢了人们的思想,在某种程度上阻碍甚至扼杀了创新性的思维与工作。按照上述思路,在生物科技领域自主性研究应大力提倡。然而随之带来的问题是科研经费的不足。长期以来,能够有充分的经费从事自己喜爱的工作一直是科学家梦寐以求的愿望。如何增加科技投入,为自主研究创造条件,是摆在科技管理者面前的一项新任务。目前科研基金的来源主要是国家自然科学基金和各省的自然科学基金。由于基金的申请要求有一定的工作基础,加之申请者很多,竞争也很激烈,因此课题争取难已经成为广大科技人员最为头疼的事。在国家经费有限的情况下,努力地从各个生产应用部门争取科研经费是个好办法。上海复旦大学生命科学院与上海新黄浦集团合作成立的上海生元基因开发有限公司(侧重在人类基因的克隆和测序)和上海新黄浦复旦基因有限公司(侧重功能基因的寻找和基因的功能开发)是一个例子。他们通过与企业的联合,不但解决了国家科研经费不足的问题,又为经济的发展、企业的腾飞注入了新的活力。现在,随着知识经济时代的到来,企业对知识的渴望将越来越强烈。管理部门应抓住这一良机,使全社会都意识到科技的发展将成为社会发展的强大推动力。促使企业设立各类研究基金,使科学研究与发展走上良性循环的道路。
与国际接轨,努力提高论文的质量和增加论文的数量
目前《科学引文索引》(SCI)、《科学技术会议索引》(ISTP)和《工程索引》(EI)检索系统已被国际上公认为评估科研水平的重要评价工具。由于SCI主要涉及基础研究,而生物科技大多属于这个范畴。因此,目前生物科技的综合水平一般可以采用SCI来评价。1996年美国科学情报研究所(ISI)编制了以期刊影响因子为主要指标的《期刊引用报告》(JCR),以此来评价学术期刊的论文被引用情况。所谓影响因子是指在一定时域内期刊论文的平均被引用次数。JCR编制的SCI论文平均影响因子见图1。由图1可见医学和生物学领域的期刊平均影响因子最高,分别为1.959和1.755。从期刊的分布来看,生物学和医学的SCI期刊数量在各自然科学期刊中也占有很大的比例,两者之和占到所有期刊的49%,见图2。这种统计充分说明了生物科技是当今科学技术中最为活跃的领域。然而,从1997年中国作者发表的11584篇SCI论文来看,其中生物学和医学方面的论文数量仅占5.8%和10.55%。这表明,目前我国生物科技的研究还十分薄弱,研究所涉及的范围及其研究水平与发达国家相比存在很大差距。造成这种差距的原因除了前述的我国生物科技人才培养不足和生物科技产业规模较小以外,我国现有的许多生物科技的研究还处于低水平的重复及跟踪研究上,有创新的高水平研究论文很少。由于科学论文的数与量(特别是SCI论文的数与量)综合反映了科学研究所涉及的范围及水平高低。因此,我们一方面要注意培养造就一大批高素质的研究队伍,另一方面还应该集中现有人才和财力,使有关生物科技的研究贴近当今国际研究的前沿,同时努力寻找和开拓新的生长点。由此努力提高研究论文的质量和数量,使我国生物科技的研究在国际上占有应有的地位。
面向国家经济建设,强化专利保护意识
生物科学是一门应用性很强的科学,在农业、医药、化工、环保、能源等方面有着广泛的应用前景。正因为如此,在加强生物科学基础研究的同时,将国家有限的人力和财力用在能迅速加强国民经济的有关生物科技的研究方面是完全必要的。目前,鼓励广大科研人员主动投身国民经济主战场已成为我国的基本国策。专利保护是实现投资补偿和保证良性循环的有力武器,因此,许多国家都视专利为生物技术生存与发展的关键。以美国为代表的一些发达国家,在生物技术专利保护方面表现出了异乎寻常的超前意识,他们采取强占基本专利,先期收购专利等基本战略,唯恐错失良机。作者根据《中国专利年度索引》,按国际专利分类(IPC),对1990~1995年在我国申请并授权的涉及生物化学、微生物学、酶学、变异或遗传工程的239项发明专利中的专利权人进行了统计,发现国内单位作为专利权人的仅有95项,约占这一领域发明专利的40%;而国外公司或个人作为专利权人的发明专利为144项,占这一领域发明专利的60%。在我国某些投资巨大的生物技术研究的产业化过程中,已经遇到因国外抢占专利而造成法律障碍与纠纷的事件。目前,我国即将加入世界贸易组织,入关以后,如不注重专利保护,此类事件将会大幅度上升。因此,研究专利工作如何介入生物技术的研究、开发和应用的工作模式与运行机制已是刻不容缓的重要课题。在专利注册与保护方面,外国已有许多经验。例如英国的约翰-英尼斯植物研究中心设有专业公司负责本所基因科研成果的专利申请。研究人员只要提供必要的材料,其他专利事务均由该公司办理,该公司实际上是一个专利商业化机构,其最终目的是发现基因专利的商业前景并推销专利,加速商品化的进程。借鉴于这些经验,我们在大力倡导科技人员研究和开发生物科技产品的同时,应该建立公职发明顾问制度,在较大规模的研究机构内部中建立相应的专利机构,改变过去专利机构与科研院所、大专院校脱节的现象,使科研成果处于有效地专利保护之下。
现代微生物技术是食品工程、生物工程、环境工程等专业必修的专业课,实验教学是培养研究生素质和科研能力的重要环节之一, 在当前多学科交叉融合的新形势下,注重研究生素质培养,提高他们的科研能力显得尤为重要[1]。近年来,随着研究生教育体制的改革,开设微生物学相关专业的院校不断增加[2],又因为研究生招生规模的不断扩大,研究生的生源结构发生了很大变化,研究生的科研能力参差不齐。有不少新生没有经过科研的系统训练,科研实践经验少,科研意识模糊。针对这些现状,在研究生正式进入科研状态前,现代微生物技术实验的开设,有助于研究生强化科研意识,提升科研素质,快速进入科学研究状态。
1 硕士生的科研素质现状
对于食品类专业的硕士新生们,虽然他们在本科期间都学习过微生物学实验,但普遍存在以下问题:一是本科期间的微生物学实验重点在基础操作技能的训练和知识点的学习。学生很难将这些独立的实验在科研中系统运用起来;二是本科阶段专业人数多,许多专业人数往往超过60人,在实验教学的课程中多采取分组方式实验,每组少则4-5人,多则10人,导致学生的独立训练机会少,多数学生在实验过程中处于观摩状态。基于以上原因,许多学生进入研究生阶段后,对如何进行科研十分不明确,意识非常模糊,操作技能上也感到无法得心应手,进而产生新生阶段的迷茫。
2 教学探索
2.1 明确教学目的,调整教学内容
现代微生物技术理论教学与实验课教学区别较大,实验课教学的特点是以学生动手为主,要求充分发挥学生的主观能动性[3]。面对研究生的人才培养目标要求,在总结传统教学工作的基础上,从培养综合型人才的目标出发,我们将教学内容进行重新调整。具体做法是:(1)对相互间既有联系又重复的章节,进行重新编排,合并讲解,既更加清晰又节约时间。(2)与实验课密切相关的内容,在实验课的教学中结合实验过程进行讲解,既丰富了实验课内容,又减轻了理论课的压力。上述措施可以将原来的教学内容有效压缩,就可以充分利用时间将理论课程讲解的更为透彻、细致,完成微生物学教学任务。
2.2 改进教学方法
教学的主要任务是“授之以鱼不如授之以渔”,即教师应将教学重点放在学生能力的培养上[4-6]。在教学方法上应将素质教育、知识传授和能力培养融为一体,充分体现现代教育思想。在现代微生物技术教学中,单纯采用传统的教学方法,将大量的微生物新技术、专业名词等硬“灌输”给学生,可能会使他们产生厌倦情绪,既不利于知识的获取,又不利于能力的培养。因此,在教学过程中,教师应当引导学生探究现代微生物新技术的产生过程,让学生了解这些新技术是如何有效应用的,当学生了解了知识的“背景”后,就可以用这种方法去获取更多的知识,为日后的学习打下坚实的基础。
2.3 科学的开设方式
由于本课程的实验内容是现代微生物技术,所涉及的主要实验对象是微生物,其生长和代谢是有时效性和连续性的,若按现有每周安排1-2次实验课,每次2-3学时的方式进行,势必无法让学生很好地实时监测其变化过程,也无法让学生体会科研的过程。研究生课程应打破本科实验的分段教学模式,采用连续开课方式,即将整个课程的时间按实验需要连贯在一起,也可将几个实验穿插在一起进行,这样既可以在有限的学时内完成综合实验,又可以使学生能连贯地将实验完成,充分体验科研的整个过程。采用这种方式进行,学生完成课程后就像经历了一次研究过程。考虑到所需时间的连续性,可将课程安排在学生其他课程的学习已基本结束,即将进入实验室之前进行,或在研究生无其它课程的阶段进行。
2.4 切实有效的考核方式
合理的成绩评价有利于学生平时更认真学习,牢固掌握实验操作,从而巩固和提高学生动手的能力[7,8]。考核不应仅仅停留在考核学生对教学内容的记忆和理解水平上,而应将重点放在知识的运用上。理论课程考核在期末考核时将试题分为固定答案型和非固定答案型(应用型)两大类。如在应用型考题中,给定某工业现象、生活现象,或列出所需的材料、仪器或设备,要求学生根据所学知识分析问题产生的原因,提出解决办法,目的是检查学生对所学知识的应用能力。
对实验课程的考核上,除了对操作技能的考核,还应对实验总结报告规范化,以该学科某权威期刊格式为规范,按照摘要,关键词,引言,实验材料,实验方法,结论及讨论、参考文献等分项展开,在撰写论文的过程中学生通过查阅大量微生物文献,包括一部分英文文献,拓宽视野,培养学生文献检索和文献阅读的能力,掌握科研论文撰写规范。
参考文献:
[1] 梁静娟,庞宗文,申佩弘,冯家勋.微生物学硕士生《微生物学实验技术》课程的开设研究与实践[J].教育教学论坛,2011,2,226-227.
[2] 赵银娟.微生物学实验课程的教学改革体会[J].实验室研究与探索,2013,32(3),140-142.
[3] 陈今朝.微生物学课程教学改革与实践[J].考试周刊,2010(10):16-17
[4] 姜明,马怀良,弥春霞,吴丹,邓代千.微生物学课程教学改革与探索[J].安徽农业科学,2011,39(33):20835-20836.
[5] 邓百万,陈文强.基于能力培养的微生物实验教学手段与方法的改革研究[J].2011,28(2):7-10.