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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)41-0053-02
随着现代科学的进步及国际交流的日益发展,科技成果在全世界范围内的共享已经成为一种趋势。目前约有85%的科技文献用英语出版,各种国际学术会议也将英语作为官方语言,因此科技专业英语在各国之间的学术交流中起着越来越重要的作用[1]。生物工程专业英语在高等工科院校生物工程专业中属于应用性较强的一门必修课,它将大学基础英语的知识进行延伸,又结合了生物工程专业知识,并且进行实践,使学生的全面发展得到培养[2]。作为新型的生物工程专业人才,必须及时了解生物工程的最新发展状况和研究动态,需要熟练地掌握生物工程相关的专业词汇、专业术语和专业会话,能够熟练进行各种英文专业文献的阅读和翻译,同时具有一定的科技英语写作能力,能够及时将自己的最新研究成果在国际期刊上发表,并能够用英语与国外同行人员进行研究探讨。生物工程专业生物学词汇众多,还包括了大量化学和工程学等方面的专业词汇。专业词汇量非常大,是生物工程专业英语学习的一大难题;另一层次,很多学生对于该课程知识的学习都不太重视。所以怎样提高学生们对英语学习的积极性和热情,扩大学生的专业英语词汇量,让学生快速掌握阅读和写作专业科技论文的基本技能和专业英文文献的翻译技巧,是生物工程专业英语教师面临的一大难题和挑战。作为本校生物工程专业英语的授课教师,针对以上的问题,我们结合本专业的具体情况,在教学内容、教学方式方法以及教材选择等方面做了一些创新和改革,收到了一定的教学效果。学生反馈意见良好。
一、教材的选择
专业英语教学的目的在于将英语用于实践,使学生能够以专业英语为手段,获取国际最新生物工程和技术等方面科技成果,了解科技发展的新趋势、新技术信息。根据教学大纲,我校生物工程专业英语的授课学期安排在大三上学期进行。此时学生刚刚完成了大学英语的学习。部分学生已经通过了国家四、六级英语考试,具有一定的外语知识水平。但由于此时专业课程才开始学习,专业基础知识薄弱,无疑加大了专业英语学习的难度。为使学生能够在短时间扩大专业英语词汇量,掌握一定的科技文献阅读方法和技巧,课堂教材的选择显得尤为重要。专业英语教材自然以英文原版教材为好,而且其中的文章要以生物工程的基本专业知识为主。目前我国生物工程专业的专业英语教材有多种,我们选取了由邬行彦主编、化学工业出版社出版的《生物工程生物技术专业英语》。选择此书是因为该书包含了生物工程专业的大部分基本专业知识。然而该教材中的文章篇幅太长,要在一个学期内把教材中的文章全部学习一遍,时间显然不够。因此在教学过程中,我们常选择性地选取文章中部分章节进行重点学习。为进一步提高学生的专业文献阅读能力,我们除了强化教材中相关文献的阅读外,还精选了相关专业英文原版录像作为教学补充材料。在录像播放过程中,教师会根据需要,对录像内容进行适当解释和分析探讨。经过几年的实践,我们发现专业原版录像的播放取得了非常好的效果,不仅锻炼了学生的英语听力,提高了专业英语的实际应用能力,还激发了学生的专业英语学习热情。录像常在课前和课后播放。由于时间短,学生往往来不及看完,故常在课后主动复制录像自己回寝室看。这大大提高了学生学习专业英语的积极性。
二、教学内容和教学方式的选择
专业英语教学的一大重要任务是提高学生们的阅读能力。而要提高阅读科技文献能力,除掌握一定的阅读方法和技巧外,还必须有丰富的词汇量。很多学生往往因为词汇量不足而造成阅读困难,如何引导学生应用思维规律,扩大词汇量至关重要[3]。笔者在教学过程中,除有选择性地讲授教材内容外,还为学生系统介绍了生物学专业词汇中常见的前缀、后缀,找出其规律,同时向学生介绍词义的衍生、转换和词形的派生、合成等知识,扩大了学生的词汇量[4]。此外在教学过程中,我们还十分注重提高学生理解和阅读专业文献的能力,经常以最新发表的专业文献为例,介绍英语科技论文的常用格式和写作技巧等,使学生既能够了解学科发展的最新动态,又为将来写作英文科技论文奠定了坚实的基础。
三、教学方法的选择
教学方法是否恰当会直接影响到教学效果和教学质量[5]。理想的专业性英语教育教学最好的方式是用英语作为教学语言。但学生们的专业英语水平有限,所以我们在日常教学中采用了循序渐进的教学方法。在教学的初级阶段,教学以介绍专业术语为主。课程理论需讲解细致。特别是对文章中的重点、难点、难句等都需要进行重点讲解。要对常用的英语教学词汇进行构词分析,对词根前缀后缀多加练习,以加强学生对词汇的理解和重点记忆。在这一阶段的教学过程中,授课主要以中英文结合的方式,对涉及到的专业术语和专业词汇,需要及时进行讲解。待学生对专业词汇的构词法基本掌握,能够根据词根前缀和后缀分析和理解英语词汇后,教师再根据课程章节逐渐的增加英语教学的比例。同时对于学生比较熟悉的章节或段落,除教师用全英文授课外,还可多给学生练习和实践的机会,一般以个别学生翻译、其他学生补充、最后教师完善补充的方式进行。对于在课内不能完成的章节,则可采用学生课后自学、课上抽查的形式进行。
四、考核方式的选择
课程考核的主要目的是引导学生重视积累专业基础,养成自主学习意识,增强自主学习的积极性[6]。专业英语学习是一种循序渐进、逐步积累、不断提高的过程。因此在实际教学过程中,我们采取的考核方式为日常成绩与期末考试成绩相结合的形式,两者各占一半的比例。平时的成绩包括课堂问答、作业完成情况、平常的小测试以及出勤情况等;期末考试采取闭卷形式,包括专业基本词汇的英译中和中译英、英文专业文献的翻译以及英文科技小作文的撰写等。这样既能使学生在平时认真进行专业英语的学习,能督促学生学习和掌握专业知识、提高专业英语水平,又能拉开学生成绩考核的档次,从而客观、公正地评价学生的专业英语水平。
实践表明,几年来我们对提高本专业学生的专业英语水平所作的改革和尝试是成功的。学生的专业英语水平得到了极大的提高。该尝试不仅取得了良好的教学效果,还为学生大三下学期双语课程的学习打好了坚实的基础。
参考文献:
[1]侯治刚.科技专业英语教学探讨[J].华章,2008,(7):105-106.
[2]白培康,廖海洪.提高专业外语教学质量方法的探讨[J].华北工学院学报(社科版),2001,(2):53-54.
[3]唐宁莉.专业英语教学改革初探[J].科技创新导报,2008,(31):165.
[4]王娟.生物科学专业生物专业英语课程教学改革探讨[J].安徽农业科学,2011,39(18):11339-11340.
中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)21-83-02
《生化工程与设备》是安徽工程大学生物工程专业的一门主干专业课,对于未来将从事生物工程产业生产和研究的学生来说,相关的生物工程设备是他们将会实际面对的工作对象,对于设备的理解与掌握体现了使用者的素质,也决定了企业的生产水平。因此对该课程的学习效果的好坏直接影响到学生未来的工作能力。在前期化工原理、微生物、生物化学、生物工艺学等专业知识学习的基础上,学习与研究生物反应工程及生物工程设备的相关问题,使学生获得独立解决工业生产、试验研究及技术开发方面的知识是本课程的首要任务[1]。为了教好这门课程,我们结合生物工程产业以及课程的实际情况,对教学方法和教学手段进行了改革,并且取得了良好的效果。
1 优化教学内容,突出实际需要
相比较生物工程专业的其它课程,本课程的教材更新较慢,许多设备还停留在传统的工业发酵设备的基础上,例如酒精以及啤酒酿造等设备占据了教材较大的篇幅,而在实际的学生就业中,很少有学生从事这方面的工作。随着生物技术的发展,新的设备也越来越多。通过调查研究,我们精选了教材内容,删减一些工艺陈旧、不适应当前科技发展的内容,将最新的设备介绍给学生。另外,通过广泛查阅资料,收集了大量新技术、新设备的相关知识作为本课程的补充内容。授课时,对于一些比较传统的设备只是一带而过,或者让学生自学。而对于一些现代生物工程中的常用设备,则加大教授的力度。例如,基因工程药物蛋白分离纯化等在生物工程产业中占有越来越重要的地位,为了使学生适应未来工作的需要,我们加大了这方面相关设备的讲授,结合学校已有的设备,将美国GE公司的AKTA分离纯化全套装置介绍给学生,使其不仅了解设备的原理,而且初步具有操作使用的能力,极大地提高了学生的学习兴趣。相比较其它的设备,进口设备具有全套的英文说明书,对于其中的关键点,我们也以英文讲授,适应了未来发展的需要。
2 运用多种教学方法与手段,激发和培养学生的学习兴趣,提高教学质量
本课程相比较其它课程,计算公式以及结构原理图较多,传统的“填鸭式”教学方法使学生感到枯燥乏味,授课效果较差。同时随着教学改革的深入,专业课学时又不断被压缩,本课程关联的专业课程较多,所涉及的生产工艺流程和主要设备达230多个,若采用传统的教学方法,在有限的学时内要完成相对较重的教学任务,则势必要大大降低教学质量。为了解决这一问题,我们对教学方法和手段进行了必要的改革。
2.1 案例教学法引入课堂教学 本课程传统的教学方法是老师介绍基本理论和操作原理、主要计算公式、重点设备流程、设备原理图和结构图、设备主要技术参数及经验值等。由于多数情况下,学生难以看到实物,在学习的过程中感受不深,不能深刻理解设备在生产中的地位与作用。案例教学法作为一种互动式的教学,将传授知识从单向的灌输转为双向的交流,使学生变由被动听讲转为主动参与,理论与实践相结合,易懂易记、印象深刻,有利于提高教学效果,促进学生综合能力的培养提高。目前,在国内多门学科的教学中已成功地应用[2-4]。安徽工程大学生物工程专业在《酶工程》的教学中采用案例教学法,取得了良好的教学效果[5]。在《生化工程与设备》教学中,我们以设备为主体,结合工艺过程进行教学,让学生学习了解设备在生物工程产业化中作用。例如,在发酵过程中染菌是最容易发生的事情,以柠檬酸生产为例,让学生从设备的角度出发,探讨哪些设备和部件可能引发染菌。通过分组讨论,罗列出所有可能出现问题的设备以及部位,然后通过老师综合总结,将相关的、原先孤立的设备通过染菌这一线索串联了起来。采用案例教学法,使原先枯燥的设备流程以及设备结构图变得形象具体起来,激发了学生学习的兴趣,学习热情较高,普遍反映查阅资料能力得到提高,增强了学习的主动性,锻炼了表达能力,也为以后的毕业环节奠定了基础。
2.2 充分发挥多媒体教学的优势,保留传统教学的特色 《生化工程与设备》课程教学中既包括设备基本原理的讲授,又涉及到设备的结构图以及在实际中的应用,内容覆盖面广,难度较大,还包括很多公式的推导。采用传统的教学手段势必使学生感到枯燥乏味,难以理解。多媒体课件是利用多媒体形式来展现教学内容,它具有很好的可视性,一改传统教学中形象不够直观等缺点,提高了教学效率,增强了教学效果,为学生提供了大量的感性资料,使学生更容易理解与接受[6]。为此,我们制作了《生化工程与设备》多媒体课件,把设备具体化,以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,大大提高了学生学习该课程的兴趣。合理运用多媒体教学手段,不仅减少了教师的板书时间,而且增大了课堂教学的容量。同时教师可以利用多媒体技术进行大信息量的传输,高密度知识的传授。特别是设备的原理图,由于采用不同的颜色显示物料流向,立体感很强,在教师的讲解下,学生很容易就理解了设备的工作过程,学习兴趣和积极性都高,课堂收效很大。同时,在关键的公式推导过程中,依然利用板书,循序渐进,诱导学生,使学生在老师的帮助下,相对自主的完成公式的推导,提高了学生的推理与计算的能力,加深了学生的印象。
3 发挥工科特色,虚实结合,提高实践能力
生物工程专业是世界优先发展的高科技领域之一,生物工程技术人员的任务是实现生物技术的产业化。而我国的生物工程发展和国际先进水平相比仍有较大的差距,这和我们专业课程的实践教学有很大关系。为此对于一所工科院校生物工程专业来说,搞好《生化工程与设备》专业必修课的实践教学改革,对于培养生命科学的复合型人才、创新人才是非常重要的。针对本课程的特点,从两个方面,加强学生在设备的设计和选型方面的实践能力。一方面加强学生对设备的模拟设计。例如,在发酵罐的设计方面,以醋酸杆菌氧化乙醇产乙酸为例,让学生根据不同的情况设计机械搅拌式、自吸式等形式的发酵罐,对每一种发酵罐,通过改变径高比,从而又可以设计出不同型号的发酵罐。另一方面,加强生产实习,加强现场教学。本专业拥有小型啤酒生产线,学生通过啤酒生产实训,自己动手制作啤酒,掌握设备的使用技术以及相关的计算。同时,利用本地制药企业较多的优势,组织学生到企业现场学习。例如,在讲授GMP车间的流程及设备时,我们带领学生到张恒春制药厂参观,请厂里有关技术人员进行现场教学,讲授GMP车间在现代生物工程产业中的地位和作用。学生在现代化的设备前,感受与体验到生物工程专业的巨大的发展前景,极大地提高了学生学习的积极性和主动性。
4 结束语
《生化工程与设备》是理论联系实践极为紧密的课程,其主要内容包含了现代生物科学和工程技术设备基本原理及应用,搞好本课程的理论和实践教学,对于培养工程应用创新型人才具有重要的意义。通过对《生化工程与设备》课程教学手段和教学方法等改革探索,摸索出一种新的专业课教学模式,基本上解决了现用教科书与生物技术及生物工程发展不相适应的矛盾,扩大了课堂信息量,锻炼了学生独立分析问题和解决问题的能力。
在教学工作中,教师与学生的关系是“师生互补,教学相长”,要求教师在理论上和实践上都具有丰富的积累,不仅懂理论,还要熟悉科研实例乃至生产过程,这就要求教师在平常的工作中,多到企业进行调研,一定要把科研放在重要的地位,以科研促进教学,以教学带动科研,这样讲课才不至于空洞而无味,为国家培养更多高素质的生物工程应用型创新人才。
参考文献
[1]马歌丽,彭新榜,高建奇,等.生物工程设备课程教学模式的改革[J].微生物学通报,2005,32(5):160-164.
[2] 史美兰. 体会哈佛案例教学[J].国家教育行政学院学报,2005,2:84-86.
[3] 胡彦武,王红梅. 案例教学法在高校药理学教学中的运用[J].通化师范学院学报,2009,30(10):90-91.
[4] 袁子民,程岚,吕佳,等.案例教学法在中药药剂学理论教学中的应用[J].卫生职业教育,2010,28(2):45-46.
俗话说的好:“书山有路勤为径,学海无涯苦作舟”,因此在校,我十分珍惜学习时间,不断从各个方面完善自己。在学校的精心培养下,我收到了良好的专业训练和能力的培养,通过本专业的系统学习,掌握化学方面的基本理论和基本知识,并且具有较强的实验操作能力。
为了能在毕业后尽快适应社会需求,学习之余我积极投身于各项社会实践。这一切不仅使我增加了实际工作经验,使我实际的办事能力得到了锻炼和提高,还使我接触到了充满竞争的社会,更重要的是找懂得了责任感的重要性。当今的社会是发展的社会,需要新鲜的血液,而年轻的我们是最好的后备力量。现在的我,兴许还缺少社会实践经验,但我正处于人生精力最充沛的时期,渴望在更广阔的天地里发挥自己的才能,我不满足于现有的知识水平,期望在实践中得到锻炼和提高。我相信经过不懈的努力,我一定会开辟出一片属于自己的天地。我深知自己的知识结构还不够完整,但我有信心凭扎实专业功底在最短的时间内掌握相关业务知识,进入工作状态。
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我个性开朗活泼,兴趣广泛;思路开阔,办事沉稳;关心集体,责任心强;待人诚恳,工作主动认真,富有敬业精神。在四年的学习生活中,我很好的掌握了专业知识,学习成绩名列茅。在学有余力的情况下,我广泛涉猎,有丰富的社科知识;我不断参加各种实践,有丰富的生活经验。
青春渐远,激情永驻。四年的求知之旅即将结束,美好的大学生活,培养了我科学严谨的思维方法,更造就了我积极乐观的生活态度和开拓进取的创新意识。在不断的学习和工作中逐渐养成了严谨、踏实的工作作风和团结协作的优秀品质,使我深信自己完全可以在岗位上守业、敬业。我相信我的能力和知识正是贵单位所需要的,我真诚渴望,我能为单位的明天奉献自己的青春和热血。
此致
“预设”与“生成”的理解
预设是教师在课前对教学任务进行的有目的、有计划、清晰理性的设计与安排,除了对教学目的、内容、方法、环节、活动进行设计外,还应该是对课堂各方面可能出现的问题的预见与对策的准备. 生成是师生在教学情景的交互作用中,以及师生互动中产生的超出教师预设方案之外的新问题和新情况. 生成是相对预设而言的.
预设的必要性
预设是教师对教材的理解,我们绝不能误解新课标的内涵过分强调生成,从而忽视预设在教学中的重要作用. 因为教学是一个有目标、有计划的活动,教师必须在课前对自己的教学任务和环节有一个清晰、理性的思考与安排:教学目标,教学方式,陈述性知识,辅助手段, 学情以及学生的问题和层次. 课堂教学承担着如此之多的重任,当然需要教师课前的精心预设!没有精心预设的课堂将是一盘散沙,没有主题和方向.
生成的必然性
真实的课堂不是预设教案的精确翻版,再精心的预设也无法预知上课时的每一个细节. 随着教改的不断深入,教学的行为主体已不再是教师而是学生;课堂也不再以教为主,而是以学为主. 学生是一个个鲜活的、充满感情的、富有创造力的个体. 他们的学习是随机而成的. 所以课堂自然是一个动态生成的过程,在师生对话、生生对话过程当中必有思维的碰撞,就会产生新的问题、新的状况.
预设与生成应和谐共舞、比翼双飞
叶澜教授曾经指出:“课堂应是向未知方向挺进的旅程. 随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景,而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程.”这个论述告诉我们,课堂教学既需要预设,也需要生成,预设与生成是课堂教学的双翼,缺一不可.首先,课堂教学是一个不断变化的动态过程,教学中,如果完全按照“预设”进行,就是无视或忽视学生学习的自主性,结果按部就班缺乏活力,课堂会机械和呆板. 其次,课堂教学又不能一味追求课堂上即时的生成,表面上热热闹闹,好像充分尊重了孩子的意愿,实际上中看不中用,此类课堂属于只有“温度”,没有“深度”;另外由于缺乏有效的控制和引导,还会出现“放而失度”的现象. 因此,我们要理性地看待“预设”和“生成”,预设要有弹性的空间,以便在目标实施中能宽容地、开放地纳入始料未及的生成. 另外面对意外的生成我们要练就一双“慧眼”,让生成成为课堂的精彩之举!
因此,我们在致力倡导有效的动态生成的同时,不能忽视课前预设. 预设与生成是数学课堂的双翼,缺一不可.
1. 精心的预设是为了有效地生成
新课程教学要求,预设能为师生在教学过程中发挥创造性提供条件,能使课堂上产生多问型、多类型的信息交流,能引导课程教学的有效生成,能引领学生的发展.
案例一:在《探索三角形全等的条件》这节课的教学中,有位老师是这样设计情景的:一个条件可证三角形全等吗?两个条件呢?不能,所以需要三个条件:边角边. 这时突然一个学生站起来问:“一个边加上一个角可以吗?”这位老师就被困在那里,这样证,那样证,用了二十多分钟也没得出结论,当然最终没能完成这节课的教学任务. 其实他在处理这个问题时,只需举出一个反例就够了,这说明他在备课时,没能真正做好预设,那么“生成”也就只能是空中楼阁.
2. 要随时关注并接纳生成资源
著名教育家苏霍姆林斯基说过:“教育的技巧并不在于能预见课堂的所有细节,而是在于根据当时的情况,巧妙地在学生不知不觉中做出相应的变动. ”数学课堂的生成是复杂的、动态多变的,这就需要教师具有较高的教学机智,重视并善待这些始料未及的生成. 富有教学智慧的教师面对偶然性的问题和意外的情况,总能敏感地捕捉到这些动态生成性资源,总能机智、迅速、灵活、高效地判断和处理教学过程中的各种信息引领学生的思维.
(1)区别对待错误生成. 在教学中学生提出独特见解是正常的,其中包含一些消极的、负面的、价值低的想法. 对这类不利于完成教学目标的“生成”,我们要加以区分,不能一概视而不见,更不能粗暴地严厉制止. 也许这种忽视会失去一个新思路、新发现,甚至会使一个学生的创新意识从此泯灭. 因此,我们应采取更为机智的方法,巧妙引导使之转变为可利用的资源,从而让数学课堂变尴尬为生动,变被动为主动,让其思维“归队”.
(2)敏锐发现亮点生成. 有些生成是稍纵即逝的,所以我们必须敏感地捕捉到这些有效的亮点资源,让智慧在动态生成中涌动.
案例二:在九年级圆的复习课上笔者问了这样一个问题:在没有圆心的圆上,你能画出直径吗?
生1:折叠,只要两边完全重合,折痕就是直径.
师:依据?
生(齐答):圆是轴对称图形.
生2:如果该圆在黑板上就不好办了.
生3:可以连圆上的任两点,得一条弦,然后作此弦的垂直平分线即可.
师:不错,依据?
生(齐答):垂径定理.
生5:(拿着直角三角板)可以把直角顶点先定在圆上,那么两直角边与圆就有两交点,连接这两点即可.
师:依据?
生5:直角所对的弦是直径.
所谓“预设”,就是课堂教学前的一个预案。数学课堂教学中的预设,简而言之就是要明确5个问题:这节课教什么?要求学生达到怎样的目标?教师提供什么材料?采用什么教学方法?在每一个环节里,如何提问,期望学生怎么回答?所谓“生成”,即在课堂教学实施中学生出现的情况。生成大致可以分为两种:一类是预设下产生的现象,另一类是不曾预设到的现象。要明确的是一切生成都是合情的,作为老师要辨证地对待、适时地调整。
预设与生成是课堂教学不可缺少的两个方面,“精心预设”是课堂教学的基点,“精彩生成”是课堂教学成功的关键。过分强调预设缺乏必要的开放和不断机动灵活的生成,就会使课堂教学变得机械、沉闷和程式化,缺乏生机和活力,使师生生命力得不到充分发挥;单纯地依赖开放和生成,缺乏必要的精心预设,就象运动员在平衡木上失却了重心,课堂教学将变得杂乱无绪,甚至失控。
因此,处理好预设与生成的关系,在精心预设的基础上,针对教学实际进行灵活调适,追求动态生成,从而使课堂教学绽放精彩。
二、以学生为本,创造性的利用教材,精心进行全面合理的预设
教学本身是一种有目的、有计划、有组织的师生多边活动,教师必须对未来的教学进行预设。首先,教师必须认真理解课程标准,深研考纲,准确把握驾驭教材,然后综合学生现有知识水平、经验以及对知识的接受能力,对教学过程进行全面合理的预设,把学生可能达成的结果表达出来。值得一提的是,预设应留有足够的教学空间让师生对话交流,其中包含学生思考的突发性和偶然性,从而形成具有多样性和创造性的预设,这就决定了预设不但有高质量的思维交锋和智慧启迪,而且有积极的情感体验和情感交融,蕴藏着创造和灵动。
三、以精心预设为基础,促使生成更加精彩
1.做足预设,促进生成
数学课堂教学是一种有目的,有意识的教学活动,教师在课前必须对教学目标、任务和过程有一个清晰、理性的思考和安排。教师要达到预期的教学效果,必须做足预设,充分思考课堂上可能出现的问题,储满动态生成的“粮仓”,丰富生成源。只有这样,生成才会丰富多彩。“预设”使我们的课堂教学有章可循,“生成”让我们的课堂精彩纷呈。例如,在讲完特殊三角形后,为了更好理清分割的要领,笔者在备课时预设了一个延伸:怎样的三角形能分割成两个等腰三角形?尽管我在课前作了较多的预设,但学生的发现还是让我有意外惊喜。给学生留足时空,让学生真正拥有展示自我的机会,可以激发学生的探索欲和创造欲,求得新的生成,教师与学生分享彼此的思考、经验和知识,从而丰富教学内容。课堂成了促进师生智慧生成的场所。
2.调节预设,机智生成
新课标指出“教师应尊重学生的想法,鼓励学生的独立思考和见解,课堂教学应体现学生的主体地位。”因而课堂不是一出按教案上演的“情景剧”,学生带着自己的知识、经验、情感与同学和老师进行交流、共享。各种不确定因素,使课堂出现了一个个“生成点”。所以我们的预设要留有较大的包容度和自由度,为生成留足时空。教师要不断地捕捉、判断、重组课堂教学中从学生那里涌现出来的各种各样信息,把有价值的新信息和新问题纳入教学过程,使之成为教学的亮点,成为学生智慧的火种。例如,刚学三角形全等证明SAS时,我发现学生常常误用SSA的方法两个三角形全等。我在教学这部分内容时,当部分学生出现这个错误后,立即在全班提出这一个问题:“两边及其中一边的对角对应相等的两个三角形一定全等吗?”利用学生常犯的错误。因此只要添加两边中对边较大时,探究3也全等。教学中能巧妙利用学生产生的错误,让学生在前因后果中顿悟错误,在探究问题中解决错误,真正的课堂会因错误的发现、探究、解决,形成良性循环而充满活力。
(1)合作交流,拓展生成
合作探究是课堂教学动态生成的生命线。新课程把教学过程看成是师生交往、积极互动、共同发展的过程,所以,教师要创设民主、和谐的课堂教学氛围,营造一个和谐合作的空间,让学生在合作中即兴创造,超越目标预定的要求。有些内容是在预设中被忽略了,以致课堂上出了点偏差,这些都是常见不过的事,我们不可能把所有问题都预想到了,要学会利用学生的资源,把机会交给学生,让他们自己想办法解决,在交流倾听中调整思路,掌握方法。
(2)正确引领,高效生成
在课堂上,教师要具有一双慧眼,对有价值的生成,将其视成重要的课堂资源加以利用,而价值不大或无效的生成,要及时处理,引导学生回到有效的预设轨道,保证教学的正确方向。生成应在预设的目标之内,使预设深化。
1 问题的提出
生物技术是“应用自然科学及工程学的原理,依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用将物料进行加工,以提品或为社会服务”的技术。
生物技术是一门实验学科,作为世界三大高新技术之一,其飞速发展使其日益渗透到各学科领域及人类生活的各个层面。随着生物技术在食品工业应用中的日益广泛和深入,它已逐渐成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。因此,培养既掌握食品工程技术,又能将生物技术熟练应用于食品加工中的复合型高级专业人才,是食品工业发展对专业人才的基本要求。
然而,生物技术在食品科学与工程学科的教学领域中并不是传统的学科,关于它的教学,我们没有多少经验可循。因此,调查食品科学与工程学科生物技术教学现状对食品学科的发展具有重要的意义;对研究生物技术在食品科学与工程学科的渗透具有一定的学术价值;对了解兄弟院校的教学情况,相互取长补短以指导本专业的教学具有重要的实用价值。
2 食品科学与工程学科生物技术的教学现状
为了充分调查食品科学与工程学科生物技术的教学现状,并进一步为本学科课程的设置提供依据,我们以问卷调查的方式收集了全国多所院校本科教学和研究生教学两个层面的相关资料,进行了较深入的分析研究。
2.1 本科教学
在食品科学与工程学科本科教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、河南农业大学、西北农林科技大学、常熟理工学院、暨南大学、广东海洋大学、山东农业大学、山东轻工业学院13所高等院校,统计发现,少数高校除生物化学和微生物学两门专业基础课外,没有设置相关的生物技术课程,如江南大学、山东农业大学等。多数高校设置了相关的生物技术课程,如食品生物技术、食品生物技术导论、食品酶学、发酵食品工艺学等,有的作为选修课,有的作为限选课或必选课。
2.2 研究生教学
在食品科学与工程学科研究生教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、东北农业大学、华南理工大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、西北农林科技大学、暨南大学、广东海洋大学、陕西科技大学、山东师范大学、山东农业大学、山东轻工业学院15所高等院校,经调查发现,与本科教育相比,在研究生教育阶段,各高校不同程度地加强了学生生物技术知识的学习和技能培养。其中,中国农业大学尤为突出,它将食品生物技术作为一个专业设置在食品科学与工程的一级学科下,分设食品基因工程、食品蛋白质和酶工程、发酵工程、食品微生物学、果蔬生理与分子生物学、葡萄栽培与葡萄酒酿造6个研究方向,所设置的生物技术类课程主要有食品生物技术、高级生物化学、食品生物技术专业Seminar、分子生物学专题等学位课,以及基因工程专题、细胞工程进展、发酵工程专题、食品酶学、高级食品微生物学、发酵食品研究进展、高级葡萄生理与分子生物学(葡萄酒方向必选)、葡萄酒化学进展(葡萄酒方向必选)、果蔬采后生理研究进展(果蔬贮藏方向必选)、蛋白质化学、生化技术、活性酶蛋白凝胶电泳技术、食品微生物实验新技术等选修课。多数院校在食品科学专业设置了食品生物技术研究方向,如江南大学、华南理工大学、天津科技大学、福州大学、山东师范大学、山东轻工业学院等。多数高校的食品科学专业将食品酶学或食品生物技术(中国农业大学选择的是食品生物技术研究方法与进展)作为必修课,其他专业或必修或选修,也都设置了食品酶学或食品生物技术课程。也有部分学校设置了其他生物技术课程,如陕西科技大学食品科学专业将现代食品微生物学和现代分子生物学作为学位课。
从学分要求上看,各高校对硕士研究生总学分的要求在30~35分,其中生物技术类课程的学分为4~12分,占总学分的12%~35%。
2.3 理论学习与实验学时的分配
在同一门生物技术类课程理论学习与实验课时的学时分配上,各高校之间也存在着很大差别。在本科学习阶段,多数院校未设置实验内容,只有少数院校例外,如浙江大学和山东轻工业学院,两者都为本科生开设了食品生物技术选修课,共40学时,其中实验16学时。
在硕士研究生阶段,各院校的情况也不尽相同。有的学校只有理论课的学习,而没有设置实验环节,如山东农业大学,设置了食品酶学和生物技术在食品工业中的应用两门生物技术课程,作为专业选修课均为纯理论课,各40学时;天津科技大学的食品生物技术为纯理论课,共64学时。但多数院校设置了实验学时,如江南大学设置了4门相关课程,食品酶学学位课63学时,其中实验27学时;生化分离技术学位课44学时,无实验内容;食品生物技术选修课30学时,无实验;细胞与分子生物学实验技术选修课60学时,其中实验20学时。还有些院校设置了专门的生物技术实验课程,如中国海洋大学有专门的食品生物技术实验课程,34学时,暨南大学有高达72学时的食品生物技术综合实验课程。
2.4 实验内容的设计
各院校对实验内容的设计差别很大。有些院校在实验内容的设计上不考虑与食品专业的直接相关性,如中国海洋大学和西北农林科技大学的食品生物技术实验课,只涉及细胞工程和基因工程两大实验内容。有的院校只涉及与食品工程密切相关的生物技术实验内容,如山东轻工业学院设置与食品工业密切相关的酶工程与发酵工程核心技术作为主要的实验内容。也有些院校比较全面,如江南大学既涉及作为生物技术本身核心的基因工程实验内容,又涉及与食品工业密切相关的酶工程内容。而暨南大学食品生物技术综合实验则最为全面,既涉及基因工程、细胞工程等生物技术本身的核心实验内容,又涉及与食品工业密切相关的如α-淀粉酶、果胶酶、过氧化物酶的活力测定等酶工程的内容,以及如腐乳毛坯的制备等发酵工程的实验内容。
3 结束语
通过对相关高校食品科学与工程学科生物技术教学现状进行分析和归纳总结,我们可得出以下结论和启示。
3.1 总体对生物技术重视
近些年来,由于生物技术的发展深刻影响着食品工业技术水平的提升,因此,各高校的食品科学与工程学科普遍重视生物技术的教学,无论在本科学习阶段还是在硕士研究生阶段都有除生物化学与微生物学两门专业基础课以外的生物技术相关课程,这与十几年前相比有着本质的区别。
3.2 各高校之间的严重不平衡性
各高校之间在生物技术课程的设置上,存在着严重的不平衡性,这包括所开设的课程、总学时数、实验学时数以及实验内容的设计等多个方面。
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.049
在工科院校中,“高级生物化学”是微生物学、发酵工程和生化与分子生物学专业研究生的重要基础课程,是连接“生物化学”和“分子生物学”的桥梁。它既是本科“生物化学”课程的提高和深华,又是研究生阶段 “分子遗传学”、“分子生物学”等课程的基础。课程的目的是强化和拓宽研究生生物化学的基本理论知识,多角度地认识生物化学的基本原理和现象,并在此基础上强化生物化学的实验理论、技能和分析能力,为研究生研究实验设计的合理性奠定基础。在工科院校中,“高级生物化学”课程主要涉及蛋白质结构功能、蛋白质稳定性、蛋白质合成与运输、基因与基因组学、蛋白质组学、代谢组学等章节的内容。近年来,生物化学领域的新进展、新发现层出不穷,高级生物化学成为生命科学领域极其活跃的带头学科。对于一些应用型的工科院校,高级生物化学课程将蛋白质化学和组学相关的基础理论及前沿进展传授给学生,培养善于理论学习,长于工程实践,勇于集成创新的应用型生物技术人才。
1教材中英文结合
目前高级生物化学学科发展迅速,新知识新技术不断更新换代。目前唯一的高级生物化学教材是李关荣主编的高等学校规划教材《高级生物化学》,①内容涉及蛋白质结构、功能、寻靶、基因与染色体、基因技术、生物膜与跨膜转运、生物信息转导、基因表达调控、代谢调节策略等,偏重理论知识的讲授。相对高级生物化学,生物化学课程的教材则很多,包括王镜岩主编的《生物化学》②(高等教育出版社,2002年出版),于晓虹主编的《生物化学》③(浙江大学出版社,2012年出版,面向21世纪精品课程教材,全国高等医药教育规划教材),刘国琴主编的《生物化学》④(中国农业大学出版社,2011年出版)等。王镜岩主编的《生物化学》内容全面,讲解细致,一直作为本科教学的典范,在本科院校的生物化学课程中广泛采用,但作为工科院校的研究生教材,该教材一来与本科教学重复,二来内容过于基础,缺乏前沿性。于晓虹主编的《生物化学》,内容着重阐述人体基础生物化学知识,为远程专升本教材,内容与本科教材有所区别,编写着重符合这专升本学生的需要,不适合作为研究生的教材。刘国琴主编的《生物化学》是面向生物学专业本科生编写的理科教材,内容包括三部分:首先,重点讨论了蛋白质、核酸、酶、糖类和脂质等生物大分子的结构、功能以及结构与功能之间的关系,同时介绍了这些生物大分子的重要生物化学性质及相关分离、分析技术的基本原理和应用特点;其次,对糖类、脂质、氨基酸、核苷酸的分解代谢和合成代谢及其代谢调节进行了系统、概要介绍;最后,主要以原核生物为例讨论了从DNA到RNA再到蛋白质的遗传信息流的分子机制。该教材内容上和王镜岩主编的《生物化学》有相似之处,适合选作生物学专业和生物技术专业教材,也适合生命科学相关学科,如医药、食品、农林等领域本科生使用。
除了以上教材,David Hames编著,王学敏等翻译的《生物化学》⑤(第3版·中译版)全书共13章,分别是:细胞结构与成像、氨基酸与蛋白质、酶、抗体、生物膜与细胞信号、DNA的结构与复制、RNA合成与加工、蛋白质合成、重组DNA技术、糖代谢、脂质代谢、呼吸和能量、氮代谢。该书属于精要速览系列丛书,是国外畅销教材,该书结构新颖,视角独特,重点明确,脉络分明,图表简明清晰,适合作为工科院校研究生教材。同时,由于研究生教学对于英语的阅读能力也具有较高要求,因此还可配合英文版作为课外阅读教材,也便于双语教学和国外客座教授的讲学。
2教学模式以启发式引导为主线
高级生物化学是一门抽象的学科,因此在教学中加入形象生动的flash动画,使学生对生物化学相关蛋白质、核酸等结构与功能的关系、分子作用机理等概念的理解更为深入;同时通过大量生物化学相关小电影的优美画面引起学生对该课程的浓厚兴趣。在课堂教学导入部分采用老师提问学生回答,通过案例进行启发教学的模式,在此环节,提问可引发学生自主思考,通过学生的各种答案教师引出需要讲授的内容,该方法可大大调动学生的学习积极性。在整个课堂教学中,摒弃传统的以教为主的模式,把学放在首位,对特定原理的学习采用探究式教学的方法。
在老师讲解基础知识的基础上,引入课堂讨论环节,议题与生物化学基本理论和概念充分结合,与本学科的发展与应用紧密联系,通过对前沿问题的讨论可激发学生的兴趣并发挥主观能动性,为进一步的深入学习奠定良好的基础。在课堂讨论环节,老师可安排讨论的题目供学生选择,也可由学生根据兴趣自由选题,然后公开宣讲,老师和同学既是听众,也是讨论的参与者,通过提问、讨论和解决问题,拓宽学生的眼界和思路。老师应及时对讨论过程进行点评,一方面充分肯定学生显示的创造性思维能力,一方面对思维中的不足进行纠正。课堂讨论环节可培养学生创新创造、分析解决问题的能力,同时也促使老师自我知识不断丰富和补充。
与此同时,将学术报告引进课堂,每个班级的生物化学课程均邀请1~2位国内外生物化学领域的知名专家为研究生做学术报告。这些多样的学术报告,既让研究生了解了生物化学学科的前沿进展,又让学生有了学术交流的机会,还可培养学生的科研思维和科学精神。
3充分利用网络资源
高级生物化学的发展日新月异,互联网累积了海量的生物信息资源,将对我们的教学工作起到非常重要的作用。在高级生物化学课程的教学中强调互联网资源运用的重要性,通过学生网络应用的亲身体验唤起学生的求知欲,在课堂教学过程中,对常用数据库进行介绍,提高学生信息收集和辨别的技巧和能力。例如,目前大多数的蛋白质序列结构和功能方面的信息都可以直接从网络公共数据库中得到,其中最常用的核苷酸序列数据库包括GenBank、EMBL、DDBJ 等,这些数据库中还同时包括了大量与序列直接相关的注释信息,方便学生从中获得需要的知识。另外,蛋白分析专家系统ExpertProtein Analysis System(简称ExPASy,http://expasy.ch,隶属于瑞士生物信息学研究所,国际上蛋白质组和蛋白质分子模型研究中心)可为用户提供大量蛋白质信息资源。因此,在高级生物化学的教学中首先详细介绍一些数据库的使用方法,再通过具体举例使同学掌握基本的查询方法和结果分析方法,并通过布置课后作业,使学生通过自己的实践更好地掌握数据库的运用方法。
4开放式实践教学贯穿始终
高级生物化学的理论知识相对比较抽象,对于初涉该专业的研究生而言较难理解,在理论教学中穿插大量实例是达到良好教学效果的必由之路。首先在教学过程中加入教师亲身经历的实验事例,例如根据工科院校背景重点讲解酶制剂的分子改造实例,使学生通过实例学习更好地掌握该课程的精髓,提高分析解决实际问题的能力。
在实践教学方面,由于在本科阶段生物化学课程的讲授中已按排了生物化学基本单元操作实验,如蛋白质的两性反应和等电点的测定、凝胶过滤层析测定蛋白质的相对分子质量、总含氮量的测定—微量凯氏定氮法、紫外分光光度法测定核酸含量、糖化型淀粉酶活力的测定及、酶作用的专一性、酶的激活和抑制、碘乙酸抑制糖酵解、底物浓度对酶活性的影响—蔗糖酶米氏常数的测定、蛋白酶活力的测定、酵母蔗糖酶的纯化及其酶性质的研究等。因此在高级生物化学的实践教学中,不再安排单独的实验单元操作,而采取开放式实践教学模式,即选定相关学院生物化学方面相关老师所在的实验室作为开放实验室,对有兴趣的学生进行时间、空间、内容和方法均开放的培训,通过一些小实验的自我设计和验证激发学生的学习热情,以达到更好的教学效果。同时通过开放性实验,使研究生对于整个实验的设计和操作更为理解,可为研究生进一步的课题选择奠定基础。
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是综合应用生命科学与工程科学的原理和方法,从工程学角度在分子、细胞、组织、器官乃至整个人体系统多层次认识人体的结构、功能和其他生命现象,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的学科。BME学科是各学科交叉与高度综合的产物,涉及学科领域十分广泛,包括数学、物理学、化学、生物学、医学等基础学科,又结合了包括声、光、磁、电子、计算机、材料等尖端工程学科,是将其它学科研究成果应用于临床,将生命体与诊断、医疗、康复等装置视为一个系统,并充分考虑其相互作用的一类知识高度密集的技术领域。
1.2 国内生物医学工程专业教育现状
我国自1978年创建生物医学工程学科。截止2004年9月,我国有80余所高校设有生物医学工程学科相关专业。其中医科大学11所,综合性大学12所,名牌工科大学13所,医学院16所,普通工科院校27所,高职高专5所(左右)。依据人才培养的侧重点不同,上述高校可以分为3类:(1)实力较强的理工院校的BME专业以培养能从事BME研究、开发和生产的高级BME技术人才为主要目标。(2)医学院校的BME专业以培养能将工程技术与医学密切配合的高级临床医学工程技术人员为主要目标。(3)普通理工科院校以培养能够从事医疗器械质量管理、设备管理、市场营销、技术服务等工作的应用型人员为主要目标。为了区别本科院校的专业设置、适应应用型人才培养的需要,第三种类型中高职高专层次的院校一般将生物医学工程专业的名称设置为“医用电子仪器专业”、“医疗器械专业”等。
1.3 我校医疗器械专业人才培养目标
我校自2002年创设“医疗器械专业”。该专业的人才培养目标可划归到第三类,即:面向医疗器械生产销售型企业、贸易型企业和医院等医疗器械使用单位培养从事医疗器械市场营销、质量管理、保养维护等方面工作的高等技术应用性人才。至今,该专业已招收3届近250名学生。首批35名学生已于2005年毕业,一次性就业率为95%。
2.医疗器械产业
生物医学工程的发展不仅促进了医学的现代化,而且形成了一个新的高技术产业领域——生物医学工程产业。生物医学工程的产业范围包括:生物医学材料制品、(生物)人工器官、医学影像和诊断设备、医学电子仪器和监护装置、现代医学治疗设备、医学信息技术、康复工程技术和装置、组织工程等。习惯上,在生产实践和行业监管领域,“生物医学工程产业”则更多地被称为“医疗器械产业”。
2.1 医疗器械产业的发生、发展
20世纪初,电子管的发明和电子学的蓬勃发展促进了近代医学科学和自动化理论与实践的飞速发展。随着晶体管的发明,各种模数转换技术日趋成熟,一大批数字化检验、检查、治疗仪器应用于临床。70年代以后,大规模集成电路、微处理器芯片问世,各种以微处理器为核心的医疗检验、检查、治疗仪器在中等以上医院得到广泛应用。先进医疗器械在医院的使用极大推动了医学事业的发展,并成为医学现代化的重要标志。医疗器械已经发展成为全球性发展最快、贸易往来最活跃的高新技术产业之一,在医疗卫生事业、公众健康保健中起到越来越重要的作用。
2.2 医疗器械市场概况
2.2.1世界医疗器械市场概况
医疗器械是当今世界经济发展最快,贸易往来最为活跃的工业门类之一。据美国医疗卫生工业制造商协会(HIMA)统计,1995年全球医疗器械销售额为1200亿美元,2000年达到1900亿美元,2005年增加到2500亿美元,预测2006年全球医疗器械销售额将达到2600亿美元左右。
2.2.2 中国医疗器械市场状况
中国有14亿人口,29万家医疗卫生机构,医疗器械有广阔的市场。2000年,中国医疗器械市场容量达527亿元,2005年达到760亿元,平均年增长率15%,占世界市场份额3%,是全球医疗器械十大新兴市场之一,已成为除日本以外亚洲最大的市场。
2.3 医疗器械产业现状
2.3.1 我国医疗器械工业的现状
我国的医疗器械工业总产值自改革开放以来一直保持快速增长。20世纪90年代以来,平均增幅一直保持在20%左右的水平。根据国家统计局公布的数据,1995年全国医疗器械工业总产值仅140亿元,2005年我国医疗器械工业总产值、销售收人、利润总额已经分别达到504亿元、488亿元和40亿元,同比均有24%以上的增幅,增长势头强劲。
截至2004年11月30日,我国医疗器械生产企业数已达到10447家,其中仅2004年就比2003年净增加1438家,增长率达13.8%。年生产品种5000多个,规格1万个以上,其中仅2001~2004年,我国共注册境内医疗器械产品29480个。加上期间注册的港澳台医疗器械产品178个、进口医疗器械产品7595个,产品已基本上满足全国各级医院的装备要求。
目前我国医疗器械工业总产值在国际市场份额仅占2%左右,而美国高达42%,欧盟占27%,日本占14%。从医疗器械和药品的销售比例来看,我国为1:5左右,而在发达国家两者的销售比例为1:1.9,可见我国医疗器械工业的发展空间很大。医疗器械行业“十五”规划预测,到2010年我国医疗器械行业总产值将达1000亿元。
经过50多年的建设,我国医疗器械工业布局和产业结构逐步形成。目前,医疗器械生产厂商主要集中在上海、北京、天津、江苏、浙江、广东、辽宁、山东、湖北、四川、陕西等地区。国有企业继续在行业内发挥骨干作用,如北京万东、山东新华、汕头超声、苏州医疗、上海手术、上海齿科、上海医光等;90年代以后,在计划经济向市场经济转轨条件下,涌现出一批乡镇企业和民营企业,如江苏宏宝、威海高分子、哈慈、浙江双鹤、康德莱、宁波戴维等,多种所有制成份的共同发展,使医疗器械行业展现出勃勃生机。
2.3.2 浙江省、宁波市医疗器械相关企业现状
据不完全统计,浙江省现有医疗器械生产销售型企业1000余家、贸易型企业1000家以上、县级(含)以上医院等医疗器械使用单位200家以上。进人2005年中国医疗器械企业销售收人100强的生产销售型企业中,浙江占了5家。据2000年的统计,宁波市有医疗器械生产销售型企业80家、总产值不足4亿元人民币、产值达到500万元的企业不足10家。经过5年多的调整、发展,到2005年,全市医疗器械生产销售型企业有220家、贸易型企业250家。全市医疗器械生产销售型企业工业总产值达20亿元人民币,年产值在500万元以上的企业有50家,有的企业产值已达到2亿元。产品涵盖医用磁共振成像系统、婴儿培养箱、高压氧舱、心电图机、卫生材料和敷料、体外诊断试剂等几十个门类数百个品种几千种规格的产品,在全国都有一定的影响。
政策评估从国家政策层面上看,按照原国家经贸委制定的《医疗器械行业“十五”发展规划》,到2010年我国医疗器械总产值将达到1000亿元,在世界医疗器械市场上的份额将占到5%,到2050年这一份额将达到25%,成为世界一流的医疗器械制造强国。为贯彻落实“十五”高技术产业发展规划,2003年2月11日,国家计委专门公告,组织实施“十五”期间生物医学工程高技术产业化专项,加快生物医学工程产业发展。
地方上,北京、天津、上海、江苏、广东、浙江等省市,以及深圳、南京、佛山、莆田、衡阳、杭州、宁波等城市都对医疗器械产业进行了产业引导和政策支持。《浙江省国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出,医疗器械是“具有重大带动作用的高技术产业”,要“大力发展”。有关部门已经着手制订“医疗器械产业’十一五’发展规划”。宁波市医疗器械行业协会也正在促成“十一五”规划期间的政策支持。
同时,政府部门也意识到要制定更严格的监管制度来引导各类型单位实现产业升级、规范管理,解决这些单位面临着一些实际问题:推动生产销售型企业落实生产质量管理规范(GMP)和质量管理认证;明确要求新开办贸易型企业至少配备2名医疗器械大专以上毕业生从事质量管理、提供售后技术服务;要求医疗单位加强设备管理、强化医疗器械不良事件监测与控制。
3.讨论
专家报告显示,2012年全球转基因作物总种植面积较上年又有大幅度增长,已达到1.703亿公顷(折合25.55亿亩,为我国耕地面积的1.4倍)。与产业发展之初的1996年相比,17年间面积增长了100倍。目前全世界生产的81%的大豆、81%的棉花、35%的玉米、30%的油菜都是转基因品种。除了28个国家批准种植转基因作物以外,还有30个国家批准进口转基因产品用于食品和饲料加工,相关区域的人口约占世界总人口的四分之三以上。农业生物技术已成为世界新技术革命的重要组成部分,大势所趋,不可逆转。
作为16个国家重大科技专项之一,“转基因生物新品种培育”重大专项实施5年以来,我国生物育种自主创新能力和水平有了全面和显著提高,进展令人瞩目。我国已发掘了具有自主知识产权的抗病虫、抗除草剂、优质、抗逆等重要功能基因,棉花、玉米、水稻等农作物生物育种基础研究和应用研究已形成了自己的特色与优势,并已拥有一批达到国际先进水平、具有产业发展潜力的创新性成果。此外,我国农作物种业发展也步入了体制、机制和科技创新的新阶段。
有关专家在报告中还指出,转基因技术在我国正处于产业化发展的关键时期,由于受到诸多因素的影响,我国近年农业生物育种产业化进程有所减缓。随着全球经济一体化进程不断加快和生物技术迅猛发展,农作物生物育种国际竞争更加激烈,推进现代种业发展,加强种业科技创新,加快优良品种的培育和推广,已成为突破我国耕地和水等资源约束、发展现代农业、保障粮食安全及农产品有效供给、提升农业国际竞争力的迫切需要。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)46-0139-02
工程制图是工科专业学生的一门学科基础课[1],是研究图形与实物之间相互转化的学科,是工程师必须掌握的一门工程技术界的交流语言,要成为一名合格工程技术人才,就必须掌握这种“语言”。工程制图课程一般分为机械类、土建类、非机械类(近机类)等。对于机械类、土建类制图课程,在我校机械类制图课程主要涉及机械制造专业及机械电子工程专业,土建类制图课程主要涉及土木工程专业、道桥专业、道桥专业和给排水、环境专业,我校一直致力于深化此两类制图课程的教学内容、教学方法、教学手段、考核方法等方面的教学改革。非机械类(近机类)制图课涉及的专业范围较广,如生物工程、环境工程、给排水工程等。
目前各高校将“掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计生产管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才”作为生物工程专业本科生人才培养目标[2]。
一、我校生物工程专业制图课程教学现状
目前每年我校生物工程专业招生人数为35人左右,仅1个自然班。由于历史师资原因,生物工程制图课程开展模式为:大一第一学期开设近机类专业《机械制图》课程,64学时,考核方式为考试(考试成绩占70%,平时成绩占30%);大二第一学期开设《计算机辅助机械制图》课程,32学时,考核方式为考查(要求学生独自完成课程内要求作业)。
《机械制图》主要包括画法几何、制图基础和机械图样等内容。《计算机辅助机械制图》主要讲授基于AutoCAD软件的计算机辅助绘制二维几何图形、机械零件图及装配图。对于属于交叉学科、复合型专业的生物工程来说,当前的制图课程存在许多不足。
首先,生物工程专业学生在大学期间所学的课程门类较多,包括机械类、化学类和生物类诸多课程,经过《机械制图》和《计算机辅助机械制图》两门课程的学习,虽然制图基础知识、机械图样相关知识学了很多,因为不讲化工制图,学生在啤酒厂见习时需要补充学习工艺流程图的知识,做化工原理课程设计作业时需要补充学习化工设备图的知识,而讲授《化工原理》的老师及带见习实习的老师,由于学时原因认为学生已经上过相关制图课程,在见习和课程设计辅导的过程中就省略了相关化工制图的讲解,导致学生在完成相关课程设计作业时完全按照指导老师提供图纸抄绘,不明白相关工艺流程图、化工设备图的国家标准规范及知识,最终导致课程设计和实习作业图纸质量不高。其次,生物工程专业课程开设了许多化工类课程,学生今后实习与就业也多在化工类行业,而化工专业类的化工制图除了必须遵循《技术制图》国家标准外,一些图示方法、图标、符号有着自己的行业标准,而目前开设的《机械制图》课程主要讲授机械制图及《机械制图》国家标准,脱离化工生产实际,不利于学生行业工程意识的培养和综合素质的提高。再者,《机械制图》课程面向大一学生授课,在画法几何部分内容安排12学时,学时较多,这部分要求学生具有较高的空间思维想象能力,是学生学习的难点,而此部分知识在学生今后工作中利用率很低;机械图部分内容比较庞杂,许多知识与实际机械领域加工和生产紧密联系,需要记忆的内容也很多,学生经常反映此部分内容难于理解。最后,《机械制图》是一门应用性和实践性很强的课程,目前,学生的课程综合成绩主要来自于课堂提问、课后作业和闭卷考试,且闭卷考试成绩占70%。这种考核方式无法满足企业及用人单位对生物工程专业大学本科毕业生的技术要求,考试成绩具有较大的片面性。
二、教学实践与探索
结合生物工程专业需求及学校“应用型人才”培养方针,将原有《机械制图》、《计算机辅助机械制图》两门课程,改为《工程制图》与《计算机辅助化工制图》两门课。
《工程制图》在大一第一学期开课,40学时,课程着重讲授投影的基本理论和方法,基本体及组合体的投影,机件常用的表达方法,标准件和常用件以及机械图样的基本知识等,将较为抽象的、此前学生感觉比较难学的画法几何部分知识学时减少,适用于非机类专业学生学习,同时它为学生完成后续课程、课程设计、毕业设计以及今后从事专业技术工作提供必要的基础,此课程以课堂授课为主,习题课小组讨论和教师巡回辅导为辅的教学方式,考核方式为考试(考试成绩70%,课堂表现及课堂考勤10%,课后作业20%),课后作业主要为手工绘图作业,主要培养和训练学生尺规绘图能力。《计算机辅助化工制图》在大三第一学期开课,32学时,课程结合生物工程专业需求,着重讲授突出专业特点的零件图、装配图、化工设备图、生产工艺流程图和车间设备布置图,并与计算机绘图相结合,按照实践环节课程安排,采取以上机实践和课堂教学相结合的教学方式,课堂讲授16学时,上机实践16学时,授课和上机交叉进行。其次,学校以应用型人才为目标,更加注重实践能力的培养。将更加贴合生物工程专业需求的化工制图与AutoCAD绘图相结合,利用CAD软件来绘制化工图样,教学过程中学与练同步,学生的动手能力得到进一步提高,《计算机辅助化工制图》课程性质为考查课,以过程考核为主,过程成绩70%(课堂考勤10%,课堂提问及表现10%,平时作业50%),课程结束大作业30%,考核方式更加合理。再次,《工程制图》作为专业基础课安排在大一第一学期开课,《计算机辅助化工制图》作为学科课程安排在大三第一学期开课,从课程安排上来说更加贴合学生学习需求,掌握了一定专业相关知识,有了一定专业基础,再学习化工制图,对图中的特有的图示、图标及符号和专业术语的学习将更加容易。最后,我校从2013级生物工程专业学生开始制图课程的教改,经过这三年的教学实践,逐步完善了教学内容、教学方法和考核方式。实践证明,针对生物工程交叉复合型专业特点,开设工程图学领域普识性的《工程制图》课程与具有专业针对性的《计算机辅助化工制图》课程,有效地提高了学习效率,学生在掌握制图基本知识的同时,空间想象力、阅读和绘制专业图样的能力得到更好培养,收到了较好的教学效果,达到了教改的预期目标。
三、教学思考
首先,在讲授《计算机辅助化工制图》课程中,化工制图是一门标准性很强的课程,一些图示方法、图标、符号都有相关国家标准或行业标准,在绘图过程中需要查阅相关标准,是此门课程学生需要掌握的重要内容之一[3],由于学时原因,部分学生在完成化工设备图和化工工艺布置图时,没有足够的时间和耐心查阅相关标准,这对培养学生工程设计思想、工程设计理念和全面树立学生标准化意识方面,是不足的。因此,我们与专业课程老师沟通,考虑今后在《化工原理课程设计》辅导过程中,增设一次化工制图相关国家标准查阅辅导,通过课程设计实际动手操作,使学生对机械设备、工艺流程和国家标准等系列知识有更为全面和系统的学习。其次,《计算机辅助化工制图》既需要讲授化工制图的理论知识,又要与CAD相结合讲授计算机绘图的内容,并带领学生完成相关课堂作业,课时少而内容多,如果要讲解教材中的所有内容,很难讲解透彻与深入,学生在处理实际问题时也会出现好像见过但无从下手的状况。之后需要考虑如何进一步优化《计算机辅助化工制图》的教学内容,突出教学重难点,使其满足生物工程专业需求,如果项目成果今后在环境工程、给排水专业制图课程中实施,也需要调整相关化工制图的教学内容,如环境专业需要更多讲授环保化工设备图及设备布置图;给排水专业需要更多讲授管道布置图。
四、结束语
针对学校应用型人才培养方针,重新构建生物工程专业的《工程制图》和《计算机辅助化工制图》制图课程,进行教学改革,取得了较好的教学效果,提高了学生阅读和绘制专业图样的能力,将化工制图与计算机绘图相结合,强化了实践环节,有利于应用型人才培养。
参考文献:
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(c)-0200-02
生物工程是以细胞工程、基因工程、生物分离工程、蛋白质工程、微生物工程为核心,借助于现代工程技术,以先进生物技术研究成果为对象,以产业化为目标,进行科学研究开发为其基本任务的工学学科,是生命科学从实验室研究成果通向工业生产的桥梁生物工程技术,现已广泛应用于医药、农业、能源、环境、食品等行业,发展速度突飞猛进。
1 我校生物工程专业发展现状
湖南科技学院是位于湖南永州市,集文学、理学、工学、法学、经济学、管理学、教育学等学科于一体的地方本科院校。我校生物工程专业创办于2004年,已培养了学生609人,目前有在校学生253人,2008年生物工程专业批准确定为国家教育部第1类特色专业,2009年获批第二批湖南省普通高学特色专业,2010年获批教育部、财政部第六批高等学校特色专业,2012年获批教育部综合改革试点专业项目,现有中央与地方共建特色优势学科“生物质能利用生物技术实验室”1个,湖南省高校产学研合作示范基地1个,湖南省级精品课程1门。
2 我校生物工程专业教学过程中存在的问题
经过近10年的发展,生物工程已成为我校优势发展学科,但不可避免地存在许多问题,主要表现在:(1)长期以来我们照搬重点院校教育模式,制订一系列培养方案与教学计划,各门课程之间的教学内容相对独立,基本上采用的是研究型人才的培养模式,与高级应用型人才培养思路不相协调,未能真正体现地方经济发展特色,本专业课程设置偏重基本知识、基本原理的掌握,大部分专业课未能突出体现工程系统的背景。(2)以前,我们往往注重学科化、学术化的发展道路,甚至沿袭了部分师专的师范化的发展模式,只重视理论知识研究和各门学科的独立性,大都忽视了工程学科之间综合性以及工程实践的作用,导致我们的毕业生的视野长期被局限在科学技术的范围之内,其工科技能未得到提升,培养出来的毕业生倾向于“工程科学家”而不是适应现代企业发展需要的工程师。(3)本专业部分教师自身缺乏工程背景和有效系统的专门训练,大部分教师没有实际的工程学习或者工作经验,教师的教学手段只在传统教学模式的基础上作了稍许调整,大多重视理论灌输、轻实践技能的培养,未能及时把工程实例充实到课堂上来,没有真正体现“面向工程”的办学理念和培养目标。(4)本专业未永州地方相关企业形成互相依存、互利互惠、协调发展的有效机制。加上专业办学经费不足、仪器设备陈旧、专业教师人数奇缺等因素,导致学生的工程训练大多只局限在课堂和实验室,培养出来的毕业生缺乏对工程背景、真实工程情况的了解,更谈不上得到综合、系统的工程实践技能训练。
3 生物工程专业专业教学改革与探索
面对迅速发展飞速的当今世界,工程不再是狭窄的科学与技术涵义,它不仅仅靠一种知识就能支撑,而是要建立在科学与技术之上的包括社会、经济、文化、道德、环境等多因素的大工程涵义,工程师职业与其他职业的区别就在于高度的实践性和综合性,学生在工程观的背景下经过综合知识和系统思维的培养、训练,才能做出对企业发展急需工程项目。针对教育部评估专家提的建议和意见,经过我们系部领导和教研室讨论,借鉴一些示范院校的经验,结合永州地方经济发展的实际需要,我们拟对生物工程专业教学内容进行改革与探索,主要设置以生物制药、生物化工、农林种植、农产品加工为特色的生物工程专业人才培养目标及相应的课程体系,用工程观、实践观理念来培养学生,要求专业教师树立工程系统性和整体性观念,凸显本专业“以工为主”的办学思路,强化人才培养的“工程观”教育教学理念,大力提升学生的实践与创新能力。主要做法如下。
3.1 逐步推行本科生导师制
我们拟逐步在本科生一年级下学期开始中在推行导师制,一直持续到学生毕业,针对不同学生的特点,划分不同专业方向的导师,导师的遴选除了本专业的老师外,还积极遴选一些企业资深工程师作为校外导师,导师对学生从学习、思想、生活各个方面进行全方位的指导。要求导师在课堂教学内外都与学生密切联系,鼓励学生创造性发展,鼓励学生多带着问题学习,多带着探索精神去发现学习中遇到的问题和解决学习中遇到的问题。通过教师与学生的双结对,引导学生尽早接触科研活动,参与专业文献查阅、科研论文写作、科研实验、工程设计、工厂技术疑难攻关等,完成学生的毕业论文或设计,逐步培养学生的创新能力、动手能力、自主学习能力。
3.2 重视实习实训教学
实习是提高工科学生感性认识和工程能力的主要环节,计划安排6周时间(其中1周实习准备、4周集中实习、1周为实结),按20人/组的标准分别配备校内外指导老师各一名,校内外指导老师对学生的实习进行全程指导。以前生物工程专业的实习,实习基地不稳定,专业方向不十分合适,影响实习效果,我们将根据永州地方经济特色,到相关永州相关企业(如农业示范园、啤酒厂医药公司、永州特色经济种植基地、食品公司、农产品加工公司等)走访、沟通,通过签订协议、挂牌等方式,建立起7~10个稳定的实习基地,同时我们将逐步开展校内实习基地的建设,拟建设如生物发酵中试基地、生态农业示范基地、特色观赏园林示范基地等,使学生能够更好的在专业对口的企业或基地实习,培养动手能力,为学生今后从事科研开发、工程设计奠定基础,同时我们还将积极鼓励学生开展专业社会实践活动,配备校内外专业指导老师进行跟踪指导。
3.3 突出抓好课程设计
以前,生物工程专业的大部分学生毕业环节内容都以参与教师科研课题为主,他们在完成论文的过程中缺少工程设计的训练。但绘制工艺流程图、物料、能量衡算、工艺设备选型等工作是工程应用型人才所必备的基本能力。为此在生物工程专业的课程设置上,在第4、5学期相关的专业课学完后,我们都设置了对应的课程设计,积极与校内外实训基地合作,课程设计来源于永州当地企业(如啤酒厂医药公司、食品公司、农产品加工公司等)在生产过程中遇到的设计问题,使学生在校内外导师的指导下完成工程设计的训练。
3.4 做实毕业环节
无论是毕业论文还是毕业设计都是学生实践性和创新性能力培养最重要的环节。本专业要求在第六学期导师就必须考虑课题,下达毕业论文(设计)任务书,让学生先进行文献查阅、外文翻译等前期准备工作,争取在暑假期间就进入课题工作阶段,学生课题必须与解决永州当地企业(如农业示范园、啤酒厂医药公司、永州特色经济种植基地、食品公司、农产品加工公司等)在生产过程中遇到的问题相关,充分调动学生的积极性,使学生的毕业设计与永州地方经济紧密结合。学生通过大半年毕业环节的锻炼,其动手能力、独立思考能力、团队协作能力、理论联系实际能力、工程实践创新能力均能大幅度提高。做实了毕业环节,就会使学生通过半年的历练使前三年积累的知识得到升华。
3.5 加强教师队伍建设