前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的基因工程制藥的概念主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞: 高中生物 “生物科學與社會”模塊 大學教學
為提高學生的科學素養,中學新課改已在全國相繼開展,這不僅要求中學教師要適應課改,同時也要求高校培養出勝任中學課改教學的教師。但是,目前高校的教育與中學的教學常存在脫節現象,為適應高中生物教學需要,必須對大學的生物學教學進行適當的調整,以使高校“生物科學”專業培養的學生能夠更加適應中學教學的要求。
在新課標中,高中生物課程包括必修和選修兩大部分。必修部分體現了生物學的核心基礎,又反映了生物學迅速發展的領域。選修部分是在修完必修教材的基礎上進行選修的[1-2]。選修部分包括“生物技術實踐”、“生物科學與社會”和“現代生物科技專題”3個模塊,其中“生物科學與社會”涉獵的范圍最廣,并且與現實生活聯系緊密。“生物科學與社會”模塊共包括4個專題:生物科學與健康、生物科學與農業、生物科學與工業、生物科學與環境保護[2]。大學教學內容與其適應方面出現的問題也較多,它對大學課程設置和課程內容提出了新的要求。
1 生物科學與健康
生物科學與健康專題中,新課標要求是:簡述基因診斷和基因治療;舉例說明器官移植;簡述避孕的原理和方法;舉例說明人工受精、試管嬰兒等生殖技術;簡述抗生素的合理使用。
這一章的內容屬于醫學領域,它貼近生活,直接關系人的身體健康和生殖問題,內容涉及大學的現代分子生物學、細胞工程,基因工程等課程,對這些問題的了解將有助于人們生活質量的提高。首先,在大學的基因工程和現代分子生物學這兩門課程里,詳細闡述基因診斷、基因芯片技術在診斷中的應用。從總的內容來看,大學的課程基本涵蓋了中學的內容,并且介紹得更為深入。第二,在大學的細胞工程課程中,基于干細胞培養的技術與原理闡述了組織工程方法,組織工程化皮膚、骨骼、血管等組織工程器官。組織工程是傳統器官移植治療方式的革命。但是,大學的課程只涉及器官移植的未來發展方向,而對人體的器官移植的發展歷史和發展現狀卻沒涉及。第三,在大學的細胞工程課程中,還詳細闡述了動物的體外受精的概念、歷史和技術。但對人類的試管嬰兒并未獨立列出和闡述。所以人體的器官移植的發展歷史和現狀以及試管嬰兒的內容應該在適當課程中增補。
上述中學課標還要求簡述抗生素的合理使用,簡述避孕的原理和方法。但這些醫學衛生知識在大學的課程里卻顯得相當匱乏,幾乎沒有一個課程(包括人體解剖生理)涉及這些問題,所以在大學的教學里應積極補充這方面的內容。
2 生物科學與農業
在生物科學與健康專題中,新課標要求是:概述農業生產中的繁殖控制技術;列舉現代生物技術在育種中的應用;簡述植物病蟲害的防治原理和技術;關注動物疫病的控制;描述綠色食品的生產;舉例說明設施農業。
這一章的內容在大學里涉及了動物、植物的遺傳育種,動物醫學,植物生產學等的基本知識。首先,就大學的遺傳與育種教學來說,主要偏重于遺傳學基礎知識,其中只介紹少部分的常規育種技術,而對非常規育種介紹得非常少。中學課本涉及農業生產的繁殖技術(包括植物微型繁殖技術,人工受精技術,胚胎分割技術,克隆哺乳動物技術)和現代生物技術在育種上的應用(包括轉基因技術育種、細胞雜交育種、轉基因生物的安全性)。傳統的遺傳與育種課程已不能滿足這些需求,但細胞工程這門課程包括上述內容,可以滿足我們未來教師的需要。第二,就植物生產或相關課程來說,雖然包括病蟲害的防治原理和方法,但缺少病蟲害預測的常用方法、性信息素的作用,同時也沒有強調轉基因技術在生物防治中的作用,因此需加強以上內容闡述,把病蟲害的防治當作課程的重點。不過大學的生態學相關課程,在生態系統的信息傳遞里對闡述性信息激素概念和作用也做了闡述。另外,在現在的植物生產類的相關教材,關于智能農業的內容這一方面還相當弱,也應該給予強化。其它關于綠色食品的生產和設施農業的內容可以完全滿足需要。第三,就動物養殖的相關課程來說,同植物生產的相關課程類似,應加強或補充動物疫病方面的內容,尤其是動物疫病的類型與防治。總之,無論對動物或植物來說相關的病害或蟲害都是生產中的關鍵問題,在課堂教學中應突出這一點。
3 生物科學與工業
在“生物科學與工業”專題中,新課標要求是:舉例說出發酵與食品生產;舉例說明酶在工業生產中的應用;舉例說明生物工程技術藥物和疫苗的生產原理。
在大學的課程里這一章內容涉及微生物與發酵,酶工程、生物制藥三門課程。首先,就大學的微生物與發酵課程來說,中學課本提到的發酵工程發展歷史和發酵的生產過程是其基本的內容,不需要強化或補充。但關于現代生物技術――基因工程在生產中的應用方面的信息及發酵過程的一些細節問題還比較匱乏。對于這些不足,在大學的酶工程這一門的課程能夠等到補充和完善。因為在酶工程中,關于酶發酵生產的工藝控制對上述內容講解是非常詳盡的。另外,酶工程對酶在食品、輕工業等方面的應用介紹也非常詳盡,能夠完成培養生物教師的任務。第二,對生物制藥這門課來說,主要介紹用基因工程制藥、細胞工程制藥、酶工程制藥等制藥的基本原理、方法和應用。經過這些方面的學習,學生對基因工程制藥、細胞工程制藥的基本知識的掌握就比較全面了,但關于生物技術疫苗內容比較薄弱,這些內容只在教材中附帶的被提出來,沒有被當作一個專門問題來闡述,應在今后的教學過程給予強化或補充,或者增加免疫學課程。
4 生物科學與環境保護
在生物科學與環境保護專題中,新課標要求是:識別生物性污染;概述生物凈化的原理和方法;認同有利于環境保護的消費行為;關注生物資源的合理利用,列舉生物資源面臨的危機及原因;倡導綠色消費。
這一章的內容屬于基礎生態學方面的內容。基礎生態學主要介紹生態學的基本概念、基本原理及基本應用,但比較偏重于基本原理。中學課本里關于生物污染與預防、生物凈化的原理和方法屬于基本原理內容,在大學的課程被當作重點內容詳細闡述,所以并不需要強化與補充。關注生物資源的合理利用、列舉生物資源面臨的危機及原因,綠色消費屬于應用生態學方面的內容。從中學課標看出,生態學基本原理和應用生態知識擁有同樣的重要地位,在中學教材各占一半篇幅。現代生態學研究已從理論研究轉向應用研究,中學課本很好地把握了這一趨勢。但大學基礎生態學課程里,應用生態學內容比較少,信息量少,比較籠統,就生物資源的合理利用里的生物資源危機來說,缺乏具體事例和數據,也沒有具體闡述生物資源的合理利用辦法,同時也沒有提到綠色消費的相關內容。這些應用生態方面的知識在大學生態學教學中應著力補充。
從以上分析我們可以看出,生物科學與社會這冊書包括的范圍廣,介紹了生物科學在工業、農業、醫療保健、環境保護等方面的應用,涉及大學的眾多課程,包括現代分子生物學、細胞工程、基因工程、酶工程、生物技術與制藥、微生物與發酵、遺傳與育種、生態學、植物生產、動物養殖、醫藥衛生。尤其醫藥衛生相關課程最為薄弱。所以大學的課程建設應關注這個問題,積極建立一門介紹基本醫藥衛生知識的課程或者把相關知識融入到相近課程,讓我們的未來教師把更多的醫療保健知識傳播給學生,提高學生的自我保健能力。另外,對于一些課程內容并不需要探究太深,其中的一些課程可以整合成一門課程。比如植物生產和動物養殖整合為一門課程,既節省學時,又使學生對農業有所了解。
面對高中課程改革,我們要做的不僅是大學專業課課程設置的調整,同時要強調講授內容要與現代生活的應用方面相聯系,要反映生物學發展的前沿。只有這樣,我們的畢業生才能適應高中生物的教學工作。
參考文獻:
關鍵詞:生物技術制藥;網絡教學;現代化教育
網絡對于當今世界越來越重要,網絡教學在高等教育現代化建設中也正發揮著越來越重要的作用。通過網絡教學,使學生能在數字化的學習環境下提高學習效率,同時還能夠促進高校教師教學觀念、教學方法方式的變革,這樣才能提高高校學生社會文化與價值的層次,提高他們的學習能力和在信息社會中生存和發展的能力。生物技術(biotechnology)也叫生物工程,是生物學與分子生物學交叉而成而產生的一門新的學科,同時也為當今世界科學的發展產生重大影響的科學領域。生物技術制藥課程是把生物技術(包括基因工程,細胞工程,蛋白質工程,酶工程,發酵工程)在藥學中的應用相融合的一門專業基礎課,其著重研究包括基因工程制藥、抗體工程制藥、酶工程制藥、發酵工程制藥在內前沿技術研制新藥的原理、方法、技術路線及應用前景等。課程涉及的知識面廣、內容多、技術新,而且更新速度快。網絡教學平臺建設會成為高校教研教改的一項重要內容,本文主要探討了為適應現代化教育的發展要求,利用生物技術知識面廣、更新快等特點,將生物技術制藥課程進行網絡課程平臺建設同時初步探討網絡建設的必要性,希望以此加快學校信息化建設的步伐。
一、網絡教學平臺建設的重要性
所謂網絡教學,是指通過網絡數據庫及相關教學軟件系統,為教學提供全面支持服務;學生只要在網絡存在的環境,就可以進行相關學科的學習甚至考試。網絡教學的整體功能支持以及資源環境是網絡資源得以體現的前提和必要性,它直接影響到學生能否在其所構建的網絡數據環境中順利的進行學習及測試。構建優秀的網絡教學可以消減老師及學生使用時的條件障礙,將更多的精力專注于學習過程中。對網絡教學進行實用性、快捷性、功能性評估,可以發現其存在的某些障礙性問題,有利于界面及功能改進,同時改善師生的用戶體驗效率,從而提高學生學習的效率。目前,網絡技術在生活的各個方面都在不斷深入,在教育中更是的應用廣泛。傳統的教育模式由于教師和學生在空間上的距離,產生了以教師教學為中心學生被動學習的教學模式,這樣學習的效果并不好;新的教學模式必須以學生為中心,教師教學方法、教學內容、教學手段等所有的教學資源與活動都必須圍繞學生學習來進行優化配置,教師不僅僅是知識的唯一源泉,學生可以通過網絡獲得知識;但是,也不能抹殺教師的教導作用,教師的任務是指導學生如何從網絡獲取正確的信息,以及幫助學生解決學習過程中出現的技術性問題,最終培養學生養成一套有效的學習方法和解決實際問題的方法。
二、生物技術制藥的特點
1.多學科交叉的綜合課程生物技術制藥的發展經歷的漫長的時間,從最早的發酵工程、酶工程到本世紀新興學科蛋白質工程、基因工程,其覆蓋面很廣,應用更為廣泛。生物技術制藥通過生物體、生物組織、細胞、體液等,綜合利用微生物學、物理化學、藥學等科學的基本原理和方法構成進行新型生物藥物的制造,對于當代藥學專業學生是必備課程。但是,各高校的藥學專業開設時間較短,生物技術制藥相關課程的設置上相對薄弱,以作者學校為例,僅開設了藥學基因組學、藥學分子生物學、生物化學、微生物藥物學等少數相關課程,還有很多相關學科課程則根本沒有涉及。因此,我們需要在教學過程中補充與生物技術制藥相關課程的理論知識,這就要求教師在教學過程中既要闡述生物技術相關原理,更要強調制藥學的相關內容。因此學生在進行學習的過程中可能分不清重點,同時因為基礎薄弱,知識面窄而學習困難。通過網絡平臺,學生可以學習相關的基礎學科,可以溫習之前學過的相關學科,從而提高學習生物技術制藥課程的興趣,降低學習難度。2.課程涉及的知識面廣、內容多、技術新,而且更新速度快由于生物制藥技術的急速發展,教學內容不斷更新,為了讓學生能及時了解本學科的前沿知識,教師應把最新的知識、技術等內容每年都要加入教學中。作者在教學過程中,在以高等教育出版社出版的《生物技術制藥》為教材的基礎上,查閱文獻便于擴展補充新知識。如在網絡教學內容中補充了轉基因動物制藥、海洋生物技術制藥、生物技術研發靶向藥物、人類基因組學、代謝基因組學和藥物基因組學等專題。在網絡教學中不斷補充前沿知識,讓學生拓展知識面,同時也加深了學生對學科重要性的認識,從而調動了學生的學習興趣并培養了學生的創新能力。
三、生物技術制藥課程網絡教學平臺的建設
1.做好網絡課程課件和素材的充分準備。搞好課程網絡教學的前提和基礎是優秀課件和素材的準備,因此,一方面,要購置一些研制好的生物技術制藥課程優秀課件,另一方面,要結合教學實際自行開發研制相關課件。要根據生物技術制藥課程內容特點研制、使用視頻課件和素材課件。網絡課程的主講教師負責課程的設計和開發工作。另外,網絡課程要有一支結構合理的教學梯隊及其輔導隊伍。鼓勵和支持在校研究生從事本科教學和實驗輔導工作。2.以分類指導的方式,對生物技術制藥課程教師進行網絡教學培訓。一方面,對網絡課程教師進行思想上的動員,幫助他們樹立現代教育理念,轉變觀念,提高認識,積極研究和運用現代教育技術和手段;另一方面,組織有條件、有積極性的教師進行專門培訓,學習相關教學課件的制作和網絡教學平臺的使用。3.要合理安排網絡課程,充分利用現有網絡資源和電腦資源,為準備學習生物技術相關內容的學生創造充足和便利的上網條件。4.建立網絡教學評估考核體系,對生物技術制藥教師教學和學生學習都能夠有效監控和評估。通過在線測試,以及考試結果來了解學生對學習材料的掌握情況。5.加大生物技術制藥網絡課程數據庫和網頁資源建設。我們可以通過在學校網站主頁的相關位置,設置網絡連接,使學生只要有網絡就可學習、測試,這樣就不拘泥于空間和時間的限制。學生在網絡教學的同時,也可以通過網絡進行相關知識的查詢學習,學生的學習空間、時間概念大變,網絡教學是立體多維的。
四、展望
【摘 要】高中生物教學應當拓展空間,強化與生活的聯系,這一途徑具有較強的可行性,教師可以通過三個方面強化高中生物教學與課堂教學的聯系:一是教學內容中增加生活化信息;二是課堂上創設生活化模擬環境;三是課外拓展活動強化生活聯系,讓學生更快樂地學習生物,提高學習成效。
關鍵詞 高中生物教學;生活化模式;分析研究
在高中生物教學工作中,許多教師將生活化作為提高教學成效的重要抓手,對于學生的全面發展發揮了重要作用,這與新課程改革的理念一脈相承,較好地體現了“促進學生綜合能力提升”的目標,促進了高中生物教學成效提升。筆者長期從事高中生物教學,針對這一方面進行了初步探索,本文將做簡要論述。
一、高中生物生活化教學可行性分析
1.從現代教育理念角度分析,高中生物教學中運用生活化模式,能夠營造更為輕松、和諧的教學氛圍,給予學生更為廣泛的學習空間,鼓勵他們將課本所學內容與實際運用分析結合起來,從而有效培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,有助于學生綜合素養的提升。
2.從生物學科特點角度分析,生物科學與生活的聯系更為緊密,在人類社會發展進程中發揮了積極的促進作用,尤其是在當前化學、制藥、食品以及環保等領域的運用更為廣泛,生物教學中能夠搜集到豐富的生活化運用信息內容,能夠讓教學活動更為生動豐富。
3.從現行教材編輯特點分析,本地區運用的是人教版高中生物教材,教學內容中有許多與生活聯系較為緊密的內容,教師在教學中能夠較為便捷地與生活內容銜接,引導學生在掌握生物學科知識、概念與規律的基礎上,較好地發展解決問題的實踐能力。
二、高中生物教學與生活緊密結合的途徑
1.教學內容中增加生活化信息。生物是一門來自于生活的科學,教師在教學活動中要將生活化內容有機融合在教學活動之中,提高教學的生動形象程度,從而激發學生的生物學習興趣,提高學生理解與掌握效果。筆者在教學中注重將生活化內容融合其中,讓學生在學習生物知識點的同時,更多地貼近社會生活,讓學生的思維突破課堂空間與時間的限制,實現生物教學與生活實踐的緊密結合。例如在教學《細胞的衰老和凋亡》時,筆者將教學知識點與人體年齡增長所發生的各種變化結合起來進行教學,學生的學習興趣得到了激發,他們研究的學習內容與自己以及身邊人身上發生的變化息息相關,較好地提高了學生的興趣愛好。筆者引導學生進行想象:50年之后組織同學聚會,結合細胞的衰老與凋亡所學內容,大家想象一下自己會是什么樣子。這樣的話題打開了學生想象的空間,學生從頭發、皮膚、身材以及臟器等方面進行了詳細探究,在此基礎上筆者引導學生鞏固細胞衰老的特點:水分減少,體積變小,新陳代謝速度減慢;細胞內酶的活性降低;細胞的呼吸速度減慢,細胞核體積增大,線粒體數量減少,體積增大;色素會積累;細胞的通透性有所改變,使物質的運輸功能下降。有效深化了學生對這一部分教學內容的理解。
2.課堂上創設生活化模擬環境。在生物教學課堂上,教師可以通過問題引導和分析探究的方式,體現探究性學習對學生思維能力提升的促進作用。這樣的思維探究活動可以與生活化原則緊密結合起來,借助于和學生生活相關的內容進行發問,或者引導學生分析研究,將學生的所學知識遷移和運用到實際問題的解決中,或是幫助深化對生活問題的理解。例如在教學蛋白質相關內容時,教師可以結合生活問題創設教學情境,向學生進行提問:你在購買食品時關注過蛋白質含量嗎?列舉出集中富含蛋白質的食品。說一說蛋白質在人體生命運動中的作用,并分析為什么要在食品中添加氨基酸。通過這樣的生活化情境的分析研究,學生對于蛋白質的作用和意義具有了更為深刻的理解。在此基礎上,筆者還與學生進行了食品安全等方面的探討,幫助學生掌握了更多的食品安全知識,對于發揮生物學科提高學生生活質量方面的作用,起到了較好的輔助功能。再比如教學《基因工程及其應用》內容時,教師可以選取基因工程在社會生活以及生產中的廣泛運用和最新成果進行闡述,讓學生加深對基因工程意義、作用的認識,并明白基因工程就在我們的身邊,和我們的生活息息相關。也可以要求學生在課前搜集與基因工程運用相關的內容,組織學生在課堂上進行交流匯報,增加學生對基因工程相關知識的了解程度,尤其是在生活中的廣泛運用,提高學生的思想認識。
3.課外拓展活動強化生活聯系。高中生物教學應當將課外延伸活動的作用發揮出來,將教學內容與生活實際之間建立起緊密的聯系,讓學生在課外自主探究活動中增長知識,提高能力,促進綜合素養提升。筆者在高中生物教學中強化了這一方面的工作,將教學知識點以及規律和生活實際聯系起來,幫助學生加深理解和提高能力。例如在教學《人口增長對生態環境的影響》之后,筆者要求學生上網搜集本地區30年來人口增長的情況,并走訪社區干部、退休老干部,了解人口增長對生態環境方面造成的影響。學生通過走訪了解和上網查詢,尤其是了解本地區不同基數人口背景下生態環境發展狀況,經過對比分析,加深了對人口增長與生態環境發展之間的內在聯系,關注我國人口增長過快帶來的相關問題,了解人口增長過快給當地生態環境帶來的影響,增強了環境保護從我做起的意識。
綜上所述,生活化是提高生物教學成效、提升學生綜合能力的重要措施,廣大生物教師應當在教學中強化這一方面工作,推進教學活動深入發展。
參考文獻
[1]尚慶梅.高中生物生活化教學探析[J].科學大眾(科學教育).2009(12)
[2]樓佳萍.關注科學課教學方法,凸現生活化課堂空間[J].教師.2010(03)
關鍵詞 動物生物技術;課程建設;教學改革
中圖分類號 G642;G420 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)01-0326-02
21世紀是生命科學的世紀。生物技術是人類科學技術發展歷史中最悠久、對人類社會具有重大貢獻的學科之一。隨著分子生物學前沿學科的不斷進步,生物技術也得到了突飛猛進的發展。動物生物技術是一門現代生物科學理論和技術相結合的綜合性學科,主要涉及動物基因工程、動物細胞工程、動物胚胎工程等幾大領域,在諸多行業都得到了廣泛的應用,如農業、食品業、醫學行業等[1]。生物技術這門學科在各大高校中都占有很重要的地位,可見該門學科的重要性,因此學好生物技術這門學科對今后的就業至關重要。筆者在介紹生物技術的概念的基礎上,總結了動物生物技術課程的建設與改革措施,以期為學生的就業打下堅實的基礎[1]。
1 生物技術的概念
生物技術是指在現代生命科學的基礎上,利用各種先進的技術手段和其他類科學的原理和技術來對生物體或生物原料等進行加工或改造等,目的是生產出人類所需的產品。先進的工程技術包括基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和蛋白質工程等新技術。對生物體的改造是指按照人類的需要,改造或加工生物包括植物、動物、微生物等,使其能夠生產出對人類有利的產品[1-2]。
2 教學現狀與分析
內蒙古農業大學生命科學學院生物技術專業自1996年開始招生,2006年成為品牌專業,經過了16年的專業建設,首先于2003級生物技術專業學生中開設36學時的動物胚胎工程課程(專業選修課),隨著現代生物技術的迅猛發展,36學時的理論講授明顯不足,于2005級學生中更改教學大綱,內容上增加了動物組織、細胞的培養技術、基因工程技術等,理論教學增加到54學時,并增加18學時實驗教學,課程性質首次轉為專業必修課,并創新性地更名為動物生物技術,當時整個生物領域還未出現命名為動物生物技術的課程,直到2009年5月1日,科學出版社出版了普通高等教育十一五規劃教材《動物生物技術》,至此這一新課程有了正式出版的教材可參考。筆者調查了部分農林院校生物技術專業開設的主干課程,主要有11門(動物學,植物學,微生物學,生物化學,遺傳學,細胞生物學,分子生物學,基因工程,細胞工程,發酵工程和酶工程),在調查的農林院校中(安徽農業大學,西北農林科技大學,山東農業大學,湖南農業大學,吉林農業大學,東北林業大學,青島農業大學,江西農業大學,福建農業大學,華中農業大學,華南農業大學,云南農業大學),都開設《細胞工程》課程,目前只有內蒙古農業大學生命科學學院生物技術專業開設與《細胞工程》相近課程《動物生物技術》和《植物生物技術》課程。
3 動物生物技術課程建設與改革
3.1 教學思想與目標改革
落實科學發展觀,逐步樹立“以學生為中心”、“一切為了學生”的意識。教師要改變傳統的教學觀念[3],正確處理傳授知識與提高學生學習能力之間的關系,使學生在學習一些課程基礎知識的情況下,掌握一種主動學習課程相關知識的能力,成為富有知識和具有學習知識能力的復合型人才。
3.2 師資隊伍建設
組建教學團隊,將教學內容分為不同的教學模塊,打破傳統的一人一課的教學模式,每一模塊由具有相應專業背景的教師承擔,業務上要精益求精,力爭緊跟各教學內容的學科前沿。定期開展教學研討,督導組專家聽課、評課,同時不定期開展自評和互評及學生評教,以促進整體教學水平的提高。
3.3 教材建設與改革
根據調研,筆者選用了科學出版社出版的普通高等教育十一五規劃教材――蔣思文教授主編的《動物生物技術》作為教材,該書比較全面系統地介紹了動物生物技術的概況、基本原理、技術方法和最新發展。同時,由于課時的限制,在教學過程中,不可能做到面面俱到,且課程知識更新速度較快,一些最新熱點在教材中沒有體現的,自行編寫部分講義,以文本形式拷貝給學生,并推薦其閱讀中外文的優秀參考書。
3.4 課程內容改革
動物生物技術屬于多學科交叉課程,也是各國科研工作者研究的熱點領域,大量的研究成果層出不窮,也在不斷地更新和充實著這一新興學科的知識。無論是教師的教,還是學生的學都具有一定的難度,這就要求在授課內容的選擇上,既要注意授課內容的完整性,又要保證實用性和先進性,同時做好與其他課程交叉內容的增、減和銜接。在課程內容上,首先介紹緒論,動物胚胎工程技術概述,體外受精,胚胎移植,性別控制,胚胎分割,嵌合體;其次,介紹分子生物學及基因工程基礎;最后重點介紹細胞核移植技術、干細胞技術、轉基因技術、動物生物反應器、動物細胞培養技術,動物細胞融合技術,雜交瘤技術和單克隆抗體技術。通過精心的安排,使學生能在有限的時間內,全面系統地了解動物生物技術課程體系的基本內容。
3.5 教學方法改革
3.5.1 利用重大科研成果,激發學生學習的興趣,提高其學習的主動性。如美國科學家馬里奧?卡佩基、奧利弗?史密斯和英國科學家馬丁?埃文斯,利用“基因靶向”技術讓小鼠體內的特定基因失去活性,培養出研究價值極高的“基因敲除”小鼠,為人類遺傳病研究提供了藥物試驗的動物模型。有了這些動物模型后,人類就能更有效地找到治療各種遺傳病的新療法,徹底攻克遺傳病就為時不遠了,這一成果使得他們一起獲得2007年諾貝爾生理學或醫學獎。羅伯特?杰弗里?愛德華茲爵士,英國生理學家,生殖醫學的先驅者,因創建了“體外受精技術”,被授予2010年諾貝爾生理學或醫學獎。一門課程的講授,不但要使學生掌握和了解課程相關的一些基礎知識,更重要的是要教會學生如何通過有效途徑盡可能的獲取更多的、更豐富的相關知識,特別是對于像動物生物技術這樣一門新興的學科領域,許多知識都處于動態更新和完善的過程中[1]。
3.5.2 跟蹤學科科研動態,開拓學生視野,培養創新思維。本科生的課堂教學過程不僅僅是傳授書本知識,更重要的是啟發學生的開拓性思維能力和創新意識,培養和提高其發現問題、分析問題和解決問題的能力[3-5]。因此,在應用范圍廣、知識更新快的動物生物技術教學過程中,介紹學科研究的新動態和新進展,有意識地拓寬學生視野,打開學生思路,培養學生創新性思維是十分必要的。例如誘導多能干細胞(Induced pluripotent stem cell,IPS cell),由日本的2位科學家于2006年發表于世界頂級雜志《Cell》上。通俗地講,就是通過某種方法,把高度分化的成體細胞去分化,使之成為多能干細胞,重新獲得分化成多種細胞的能力。IPS技術是干細胞研究領域的一項重大突破,它回避了歷來已久的倫理爭議,解決了干細胞移植醫學上的免疫排斥問題,使干細胞向臨床應用又邁進了一大步,該成果的研究者獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。隨著IPS技術的不斷發展以及技術水平的不斷更新,它在生命科學基礎研究和醫學領域的優勢也已日趨明顯[6]。
3.5.3 創新教學形式,提高教學效果。在課堂教學過程中,要認真傾聽學生意見,像朋友一樣對待學生,拉進教師與學生的距離,讓學生感受課堂文化,使其融入其中,積極思考,成為課堂的主體。同時可適當增加專題討論會,通過學生準備ppt演講等形式,一改以往整節課教師講、學生記,缺乏溝通的模式,使學生處于主動學習的狀態[7]。
3.5.4 優化多媒體教學,引入現代信息技術。利用有限的課時,著重講授課程的重點、難點、關鍵點、知識點間的聯系,引導學生自覺地去思考,對于容易掌握的部分課程內容可安排學生自學。利用計算機和Internet等手段,從國外引進和下載原版圖書和動感圖像,進行多媒體教學,可以有效提高教學組織效率,充實教學內容。不僅可以多層次、多角度地向學生提供豐富多彩的教學信息,還可以提供更加生動形象的人機交互界面,充分調動學生學習的積極性[8]。例如,細胞融合,精卵受精,細胞核移植等內容。在多媒體教學中,堅持適度運用原則和有機結合原則,留出足夠的時間給學生理解、思考,且結合使用板書、實物等各種教學媒體,取長補短,將教學內容化繁為簡,增強教學的生動性和創造性,使學生喜歡學習[2]。
3.6 考核方法改革
首先,改變以往的考核方法,將重視課本上的知識轉變成重視實踐、將重視成績轉變成重視課堂教學,今后不以單一的考試成績為總成績,而要加上一定比例的實踐考核成績,讓教師、學生都能重視實踐;其次,增減考核方式的多樣性,以平時成績、實驗成績、期中成績和期末考試等作為綜合考查學生學習成績的考核體系,即20%平時成績、20%實驗成績、20%期中成績和40%期末成績[9]。
4 結語
隨著科學技術的快速發展,動物生物技術方面的研究也會更加深入,因此各個高校要建設好動物生物技術專業已迫在眉睫。課程組立足于內蒙古農業大學生命科學學院自身特色,通過分析生物工程、生物技術、制藥工程3個專業之間的內在聯系,準確把握動物生物技術課程的教學地位,注重該門課程特點,圍繞課程內容,加強教學建設,創新教學形式及考核體系,逐步完善優化動物生物技術多媒體教學,提高教學質量,達到人才培養的目的和要求[10]。
5 參考文獻
[1] 王偉霞,李福后.生物技術專業《細胞工程》課程建設與改革[J].科技創新導報,2008(9):245.
[2] 周歡敏.動物細胞工程學[M].北京:中國農業出版社,2010.
[3] 蔣思文.動物生物技術[M].北京:科學出版社,2009.
[4] 朱海英,蘇娟,訾曉淵.課程教學體系構建與學生自主學習能力培養[J].中華醫學教育雜志,2007,27(4):107-109.
[5] 李淑芳,徐春厚,雍艷紅.動物免疫學理論課教學改革的探索與實踐[J].高等農業教育,2009(7):65-67.
[6] 劉鍇棟.細胞工程教學改革與探索[J].現代農業科技,2010(10):30,32.
[7] 代建麗.植物細胞工程教學改革初探[J].科教文匯,2011(6):23,37.
[8] 張一春.現代教育技術實用教程[M].南京:南京師范大學出版社,2005.
【關鍵詞】免疫學;教學改革;教學與科研結合
隨著生物技術的不斷發展,以基因工程產品、抗體工程產品和細胞工程產品等現代生物技術為主要代表的生物制藥產業是發展最快的高技術產業之一。我校開設生物制藥、生物技術專業,進而成立生命科學與生物制藥學院已有十年,取得了一定的成績,但也暴露出在教學過程中與專業切合度不夠,學生學習興趣有待提高的局面,尤其免疫學在內容上具有很強的內在聯系和嚴謹的邏輯性,使得大多數初次接觸免疫學的生物專業學生不容易理解和掌握,學生常反映聽不太懂。近些年我們通過一系列的教學改革,取得不錯的成績并積累了一定的經驗,現將教學中的一些措施歸納如下。
一、講好緒論,通覽免疫學全貌
免疫學本科教學中一直以“老師難教”、“學生難學”為著稱的課程,講好緒論,提高學生學習興趣至關重要。免疫學教學改革的首要任務就是解放思想,樹立新的教育觀念以學生的全面發展為目標,以學生的創新與實踐能力培養為重點,全面推進素質教育。在此思想指導下,授課教師重新定位了教學目的,提出“理論結合實踐,教與學并重,讓學生在掌握免疫學基本概念、基本理論以及常用實驗技術的基礎上,能夠創新性地提出問題,并能獨立地分析和解決問題,為生物醫藥的相關課程奠定基礎”。授課教師在第一堂課就設計了思考題――你將來想從事什么工作,你認為免疫學與你將從事的工作有什么聯系。這個問題引起了強烈的反響。多數學生認為今后將從事的藥物開發、生物試劑開發、營養師等工作與免疫密切相關,學好免疫學將有重要的幫助。
二、調整教學內容,與生物學、藥學緊密結合
根據生物本科專業的特點和培養要求,授課教師對教學內容進行了合理的安排和調整。例如:著重介紹免疫應答等基礎免疫的內容,臨床免疫則選取與生物專業相關性較高的腫瘤免疫,免疫缺陷等內容講授; 根據知識的關聯性,將固有免疫應答細胞與固有免疫應答,T、B細胞與適應性免疫應答結合介紹。此外,還補充了理論研究和實驗技術的新進展。如:除了造血干細胞,還為學生介紹干細胞分類、成體干細胞“可塑性”、胚胎干細胞克隆等。同時,利用本院研究所的軟硬件支持,給學生開設目前應用廣泛的流式細胞術等實驗技術。經過精心安排和組織,免疫學的教學內容既突出了重點、難點,又保持了時代性、先進性和前沿性。
三、利用多種教學手段,加強討論式、啟發式教學,提高學生學習興趣
現代教育理念認為,真正的教育應當是以人為本的教育,把人作為發展的主體、發展的動力,把發掘人的潛能、開發人的聰明才智作為出發點和落腳點。結合近年來發生的社會普遍關注的重要事件,如SARS、禽流感的流行等,教師還進一步強調了免疫學的重要性和實用性,大大提高了學生的學習興趣和動力。教學過程中,注重充分發揮教師和學生的主觀能動性,開展了多種形式的互動教學。例如,將學生分組,按照“自學―自制P盯并講課―教師點評”的方式學習細胞免疫應答。
學生不僅在課前認真預習了相關章節的內容,還查閱了書籍和網絡,并制作了精美的PPT。經過教師對知識點、PPT制作及授課技巧的點評,學生普遍反映既扎實地掌握了知識,又學到了其它東西,對自己綜合能力的提高有較大的幫助。
又如:在學習抗原分類、補體激活途徑及抗原提呈等知識時,讓學生對異同點進行比較和討論,讓學生通過自己的思考牢固地掌握知識。還利用現代化的教學手段,通過聲音、圖像、動畫等多種形式,將抗原抗體反應、補體激活、T 細胞殺傷靶細胞等抽象的概念和知識點形象、直觀地講述出來,既吸引了學生的注意力,又促進了知識的理解,更為學生想象力和抽象理解能力的發展提供了幫助。
四、改革實驗教學內容,適應專業發展需要
免疫學實驗是通過實驗教學環節,促進學生對課堂理論知識的理解,在動手操作專業基本技能訓練之中培養學生嚴謹的科學態度、分析問題和解決問題的能力與創新思維。免疫學實驗教學的質量直接影響學生對免疫學基本理論的理解與掌握,也間接影響學生將免疫學知識運用到工作實踐的能力與水平,實驗教學是培養學生創新能力的重要環節。以往開設的經典免疫學實驗多為單個驗證性實驗,如E花環沉淀這些實驗很大程度上落后于迅速發展的現代免疫學理論和技術,在方法和水平上都顯陳舊,不利于學生科研思維和創新能力的培養。授課教師經過討論和設計,將淋巴細胞分離培養、ELISA 法測定IL-2、免疫組化SP法測定腫瘤組織VEGF以及流式細胞術檢測T細胞亞群等實驗有機結合,開設了免疫學綜合性實驗,讓學生了解科學研究的基本過程,培養他們的科研設計能力。借鑒生物技術專業開設跨課程基因工程綜合性大實驗的成功經驗,授課教師還設計將生物信息學、分子生物學、免疫學聯合起來開設“單抗制備”的綜合性大實驗,讓學生能夠真正地運用所學的知識及實驗技能。
關鍵詞:協同視角 生物醫藥產業 發展研究
在發展中國家,我國生物醫藥產業居于領先水平,但與國際水平相比,處于第二方陣(歐美等發達國家處于第一方陣)。為了應對劇烈的市場競爭,降低環境的不確定性,彌補技術創新能力不足,通過技術協同創新進行產品的創新是解決我國生物醫藥產業發展的必然選擇,對具有協同創新關系的生物醫藥企業更好地利用技術協同創新以實現對產業創新資源的整合,增強相關企業的技術協同創新能力,提高產業創新能力,對我國生物醫藥產業發展具有重要的現實意義。
一、我國生物醫藥產業發展現狀
近年來,我國生物醫藥產業保持高速增長。2010年生物醫藥產業完成總產值11934億元,占全國GDP比重達到3%;在“十一五”期間產值年均增長23.8%,市場規模從全球第九位上升到第三位。“十二五”期間,我國生物醫藥產業將進入以“量的規模擴張和質的起步追趕”為核心內容的整體提升階段。
1.高速發展的生物醫藥產業
作為全球老齡人口最多、經濟發展最快的發展中國家,我國醫療衛生領域擁有廣大的市場需求和前景。近20年來我國醫藥行業一直保持著高速的增長,年均增長率保持在15%~30%,遠遠超出于全球醫藥行業年均不到10%的增長率。2011年全國醫藥制造業市場規模為15708億元,較2010年的12192億元同比增長約29%,增速為近10年來的最高水平,整個行業呈現高速發展的態勢(圖1)。
2.行業子領域藥品種類相比國際較少
中國生物醫藥產業結構為:基因工程藥物占44.9%,診斷試劑占19.6%,抗體占15.6%,疫苗占11.9%,血液制品占8.0%。可見,我國生物醫藥產業結構布局與世界生物醫藥產業結構布局基本一致,產業子領域中以基因工程藥物為主體,但所占總體比重比世界產業結構低5個百分點左右,而診斷試劑、抗體及疫苗領域所占比重要略高于世界生物醫藥產業的整體水平。
二、我國生物醫藥產業化發展的啟示
Nelson & Winter(2005)基于進化的角度認為,創新不是一個純技術概念,它具有技術與經濟的復合屬性,它不僅包括純技術范疇的變革和創造,而且要有相協調的制度提供支持,只有技術和制度兩者很好地協調配合才能促使創新得到可持續的進化和發展。
1.提高協同創新的基礎條件
有力度的產業化資金投入,是實現高端生物醫藥自主知識產權的重要保障。應該通過加大政策支持力度和資金投入力度方式,為相關企業奠定協同創新的基礎條件,扶持相關企業的合作與發展,實現我國生物醫藥產業在某些領域的創新突破。
2.協同創新以實現選擇性重點突破
國家應大力支持以人源化抗體、治療性疫苗、多肽、核酸藥物及干細胞為主的生物治療品種等新型生物技術藥的協同研究開發。在生物醫藥產業發展極其重要的階段,我國應該抓住難得機遇,瞄準生物醫藥領域的發展需求,構建系列的生物醫藥研發方法和關鍵技術模式,積累完全自主的知識產權,破除國際廠商在生物醫藥產業中構筑的知識產權壁壘,聯合我國相關企業,在技術協同創新理念下,實現我國生物制藥產業的跨越式發展。
三、總結
決定創新成功的關鍵在于技術與眾多非技術要素之間的協同發展,若其中存在某些短板,那么組織創新的效率或績效將受到負面的影響。我國在世界生物醫藥市場中的競爭力,不單取決于個別企業的競爭優勢,更取決于我國生物醫藥產業的整體競爭實力。因此,協同創新是生物醫藥產業發展的重要路徑,相關政府部門應進一步制定和采取相應措施以促進我國生物醫藥產業化的協同發展,以推動我國生物醫藥的產業化進程。
參考文獻
[1]李天柱,銀路,程躍.美國生物制藥企業的發展路徑研究及其啟示[J].中國軟科學,2010(5):136-143
[2]陳勁,陽銀娟.協同創新的理論基礎與內涵[J].科學學研究,2012,30(2):161-164
[3]國家發展和改革委員會高技術產業司,中國生物工程學會.中國生物產業發展報告.北京:化學工業出版社,2013
[4]孟祥海,高山行,舒成利.生物技術藥物發展現狀及我國的對策研究[J].中國軟科學,2014(4):14-24
[5]Jae Kuk Ryu,Hyo Sun Kim,Doo Hyun Nam. Current status and perspectives of biopharmaceutical drugs[J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering.2012(5)
[6]汪楠.我國生物制藥產業競爭力分析[J].中國醫藥生物技術.2013(5):392-395
[7]China's Import and Export of Bio-pharmaceuticals in 2009. China Chemical Reporter, 2010,21(10):18-19
[8]賽迪顧問股份有限公司.中國生物醫藥產業研報告,2014-2015
[9]Jiamin, F. (2014). Competitiveness Analysis for China's Bio pharmaceutical Industry based on Porter Diamond Model. Journal Of Chemical & Pharmaceutical Research,6(5): 477-485
[10]中研普華.2012 年上半年我國生物醫藥進出口情況探討.中國行業研究網.2012-08-14
[關鍵詞]生物強化技術 污水處理 應用探索
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)20-0323-01
前言:我國生產和生活用水量巨大,水資源在人們的生活和生產中發揮了巨大的作用。但是,目前我國的水資源非常的緊缺,這也成為了我國亟待解決的環境問題。在經濟發展新常態的背景下,如何實現我國水資源的最大化利用是國家管理以及技術開發部門應該探討的問題。運用生物強化技術對污水進行處理能夠很好地讓我國的污水處理現狀得到改善,也將是污水處理的重要發展趨勢。相關部門都應當對其進行研究,讓生物強化技術在污水處理方面發揮更大的價值。
一、生物強化技術作用原理
1.直接作用
要想成功地去除水中的各類污染物,使生物強化技術發揮其功能,離不開生物強化技術作用機制。生物強化技術作用機制是生物強化技術作用原理之一,降解菌在分離、篩選的過程中得到降解特定污染物的菌株,發揮降解污染物的功效。質粒育種是直接作用所使用的菌株的常用方法之一,多種微生物借助細胞融合的方式,得以培育出多種功能的新菌種;其次,基因工程構建也能夠直接作用所使用的菌株,利用人工手段提取供體DNA,然后再導入受體細胞之中。
2.共同代謝作用
生物強化技術中的菌株能夠將廢水中的有害物質降解,并且降低其有害性,這就是共同代謝作用的過程。共代謝的類型主要有三種:一是菌株在新陳代謝中發生氧化,產生的酶補充微生物需要的碳源;二是不同微生物之間作用互相補充,協同合作。有時微生物在降解有害物質過程中發揮的功能十分單一,微生物功能互補徹底地完成了污染物的降解;三是處于休眠狀態的微生物其細胞會對污染物繼續降解。[1]
二、生物強化技術在污水處理中的應用研究
1.生物強化技術在工業廢水處理方面的應用現狀
生物強化技術是建立在原有的生物污水處理系統之中,通過將帶有特殊以及特定功能的微生物等近似物投入其中,生物處理系統在這些物質的催化下其降解速率以及吸附有毒物質等化學生物能力極大增強,達到處理難降解、有毒廢水等特定水污染物的目的。生物強化技術率先應用到對工業廢水的處理中,并且取得了良好的效果,才推廣應用到城市污水處理以及其他方面。工業廢水是一個籠統的概念,針對不同的廢水類型要采取特定的處理工藝和手段,以下即是筆者結合相關的文獻資料以及實地調查對于生物強化技術在工業廢水處理方面的應用現狀的具體列舉。
石化廢水,一般采用SBR亦或者是UASB工藝來處理,效果較為明顯,提高了COD的去除率,污泥沉降性能得到了大大的改善,加快系統啟動速度;焦化廢水,采用A/O明顯提高了對喹啉的去除效果;造紙廢水,采用SBR氧化塘水工藝會發現樹脂酸的去除效果明顯提高了,而且會發現生物處理系統的PH波動能力得到了大大的增強;還有較常見的印染廢水,則需要結合SBR和A/O工藝,達到提高溴氨酸的降解效果,提高廢水的脫色效果;針對制藥廢水,則需要采用厭氧流動床傳統活性污泥法,這一技術的運用,不僅有效地提高了COD的去除速率,而且改善了處理效果、提高抗沖擊負荷能力。[2]
2.生物強化技術在城市污水處理方面的應用現狀
相比化學物質、有毒物質較難以處理的工業廢水處理而言,城市污水處理難度較低,可實現污水處理再利用的數量較大,是我國污水處理部門應該加大力度開展生物強化技術的重要環節。但是,近年來,由于居民化妝品、洗潔精、潔廁靈以及洗衣粉等富含重金屬以及有毒化學物質的物品使用頻率增加,直接造成城市下水道的污水越來越難以降解,甚至含有有毒化學物質的城市污水污染了城市地面,更嚴重的是,根據相關部門統計,我國城市污水排放總量已經遠遠超過工業廢水排放總量。
生物強化技術在城市污水處理中的應用,實現了將活性污泥技術改造為EBPR(強化生物除磷反應器的簡稱),而且生物強化技術能夠在短短的十四秒內可以將活性污泥系統中的污泥轉換為特定的EBPR污泥,而且這種污泥在去除COD、氮的過程中不會受到純菌的影響。另外,生物強化技術在城市污水處理中的應用,大大增強了傳統生物系統中某些難以降解物質的降解速率,改善了降解效果。除此之外,生物強化技術可以節省城市用地面積,新工藝新手段提高了城市居民用水的質量。
3.低溫環境下生物強化技術的應用
傳統的生物處理方法對污水溫度有一定的要求,因為在低溫環境下活性污泥的活力降低難以保證污水處理的效果,而生物強化技術即使在低溫環境下也能夠實現功能。大量實驗證明:生物強化技術在低溫環境下,能夠分離、篩選具有高效降解能力的菌株,增強了對COD、氮等的去除率,強化了生物處理系統,無論是對城市污水還是工業廢水等污水處理等具有極為顯著的效果,克服了溫度因子對生物處理方法對污水處理的缺陷。
三、生物強化技術的未來發展
1.針對生物降解菌的研究
筆者在上述簡要介紹了高效降解菌直接作用,那么該如何獲取生物高效降解菌?目前獲取的方法主要有以下幾種:(1)基因工程構造,該方法針對性較好,高效且穩定,并可以針對污染物類型、環境條件構造所需菌株;但是其仍存在一些缺點限制了它的應用,如目前對構造工程研究尚且不足,缺少可靠的資料庫,存在生物安全性方面的爭議等;(2)水平基因轉移,該方法在處理系統中處于優勢地位,可以保持高數量和高活性,但是也存在生物安全性問題;(3)常規微生物手段分離菌株,技術成熟,運用范圍廣,但是其在低溫、含毒性組分等不利條件下的耐受力不足。
2.對生物安全問題的關注
一直以來,生物強化技術的安全問題一直是該領域被熱議的話題,尤其基因改造技術更是備受爭議。基因改造技術會對生態系統以及人類生活健康等產生影響,為了克制基因工程技術對人類的不利影響,相關部門要高度關注一系列生物強化技術的生物安全問題。為了避免基因改造技術引發社會敏感,相關部門要降解污染物質的同時,務必要關注微生物的安全,同時在處理系統中,減少高效微生物的流失也至關重要。
3.高效菌群的停留
現階段,高效菌群的停留經常依賴連續或間歇性投加、細胞固定化、生物自固定化等方式來實現,在實際運行過程中,其處理效果通常會受到溫度、濕度、PH值以及營養物質的毒性、水利條件等實際因素的影響。如何利用生物強化技術在生物處理系統中分離篩選出優質、高效的菌落,增強處理系統的活性。目前促使高效菌落停留的有效方法,一是結合生物刺激方法和生物強化方法在處理系統中發揮活性,二是通過細胞固定化技術抵御水環境的沖刷。
結語:
生物強化技術在未來必然會對污水處理工作做出更大的貢獻,而這需要相關部門以及工作人員要不斷學習國內外先進理論,堅持實踐第一,牢牢把握生物強化技術的發展趨勢和方向。相信不久的將來,生物強化技術必然會發揮其更為重要的作用。
參考文獻
生物化工學科作為一門交叉學科,其大力發展,將為解決人類面臨的能源、食品、健康,環境等重大問題起到積極作用。生物工程與醫藥產業更是知識經濟時代的主導產業之一。早在2002年,北京市政府就出臺了《北京生物工程與醫藥產業發展振興綱要》,明確提出要促進生物制藥產業化。2003年,生物工程和新醫藥產業被列為北京“率先基本實現現代化”的四大支柱產業之一。其中,天然活性藥物的提取分離技術,新型制劑技術、中成藥控緩釋技術、現代給藥技術等更是生物醫藥發展的重中之重。
北京聯合大學(簡稱聯大)重點學科――生物化工學科,以及制藥工程研究所的建設,正是聯大抓住北京發展生物醫藥產業的機遇,自主調整學科專業的成功范例。其中功不可沒的,是聯大生物化工學院副院長、生物化工學科專業帶頭人、制藥工程研究所所長林強教授。林強教授和他的研究團隊瞄準北京生物醫藥發展的重點領域,注重利用高新技術開展中藥現代化研究,著力于制藥技術產業化,在生物制藥及天然藥物工業化,尤其是新型分離技術和制劑技術應用研究方面卓有成效。
學科特色:中藥現代化
聯大生物化工學院的前身是化學工程學院。20世紀90年代,林強教授作為聯大生物化工學科帶頭人,提出將化工相關專業向處于朝陽產業的生物工程和新醫藥方向轉化。他認為,北京正處于生物工程和新醫藥產業蓬勃發展的上升期,學院應抓住這個機遇,形成以生物化工技術為主的發展方向,打造特色學科專業。
明確了發展思路,林強教授白手起家,創立了制藥工程專業,逐步形成了以現代中藥生產工藝為特色的技術應用性本科專業。在此基礎上,他還創建了制藥工程實驗室、藥劑實訓室、生物分離實訓室,經批準成立了制藥工程研究所,逐步形成了生物化工學科的雛形。
2004年,生物化工學科成為聯大首批校級重點建設學科。2006年,制藥工程研究所成為聯大校級研究所。林強教授作為生物化工學科和制藥工程專業帶頭人,和其他教師一起完成了學科專業規劃,確立了學科發展方向。制藥研究所依托生物化工學科,以天然藥物的提取分離及中藥新型制劑為主要研究內容,結合中藥應用研究,將高新技術用于中藥現代化研究,逐漸形成以中藥制劑工程為特色的研究所。
目前,研究所已形成了三大特色研究方向。
首先是天然藥物活性物質分離工程
當前,我國天然藥物活性成分的提取分離工業化程度低,基本上處于實驗室階段,沒有實現產業化應用。分離技術的落后是阻礙天然藥物活性成分提取的主要因素。
該研究方向以中草藥、農副產品等天然物質為原料,利用不同提取分離技術的耦合,研究天然活性成分的大規模提取分離過程,解決天然活性成分提取分離過程中的傳質、傳熱及過程控制等工程技術問題,研究開發出一系列高效、低能耗、低成本的提取分離工藝及裝置。
研究人員利用雙水相分離、超臨界萃取、大孔吸附樹脂,膜分離、酶降解生物技術等現代提取分離技術的組合使用,在中藥有效成分提取分離、真菌多糖分離純化、殼寡糖制備工藝等方面做了大量卓有成效的研究,旨在解決天然中草藥中活性物質提取分離工業化生產過程中的關鍵性技術問題,促進新型提取分離技術的工業化應用。
林強教授等人提出采用復合酶結合氧化法與酶催化法,制備出低聚殼聚糖,反應時間縮短25%,分子量分布大大變窄。用于中藥材的種植、生長,可將有效成分含量提高75%左右。在此基礎上實現了反應與分離一體化,使反應程度超過95%,低聚殼聚糖純度大于95%。采用復合酶比傳統的單一性酶技術生產成本降低了50%。在殼寡糖的應用研究方面也取得較大進展,特別是促進農作物生長和提高抗逆性等方面取得較好效果。該發明于2009年5月6日獲得專利授權。
利用膜分離技術,研究人員還分離純化姬松茸多糖、蟲草多糖等食用菌多糖。設計出新的分離膜結構,實現了不同分子量區段的精確切割,將不同分子量段的產物用于不同疾病的治療。
其次,藥物載體與生物材料
新型藥物給藥系統和相關藥物載體材料的研究,有助于推動藥物、生物制劑、功能性食品、新型添加劑等人類健康重大相關物質的理論發展和實際應用,具有極高的價值。
該研究方向以緩控釋及靶向給藥系統的載體及材料為研究對象,研究、設計、制備微膠囊、脂質體、微乳等載藥系統及材料,研究新型藥物載體的結構與藥物釋放、生物相容性等的關系,以提高藥物的穩定性、生物利用度,達到高效長效、降低毒副作用、改善病人用藥順應性等目的。
該研究方向采用溶劑蒸發相分離法,成功制備了SOD微膠囊、免疫球蛋白微膠囊、蜂膠微膠囊、番茄紅素微膠囊、蜂花粉微膠囊、阿莫西林微膠囊、鹽酸酚芐明微膠囊等。對各類物質微囊化的最佳配方、反應時間、溫度,攪拌速率等重要工藝參數,實現了優化。
該研究采用逆向蒸發結合高壓均質的新工藝制備了高穩定性的納米級脂質體,并設計了新型脂質體中試設備。采用不同合成方法制備的熱敏水凝膠不僅可用于緩釋材料,也可以用于活性物質的分離,為進一步開發及應用奠定了研究基礎。
最后,基因與酶工程
該研究方向以基因技術和基因工程為手段,研究核糖核酸酶及其他天然活性酶的基因表達、重組蛋白和基因改造等,以提高酶的活性,并研究酶在生物轉化、生物醫藥及其他工業方面的應用。
三大研究方向鼎足而立,支撐起了生物化工學科與制藥研究所。研究團隊側重于天然藥物生產的下游技術,重在解決生物制藥、天然藥物由實驗室小試到工業化放大過程中的關鍵技術問題,尤其是新型分離技術和制劑技術在中藥現代化生產中的應用研究,這是基于林強教授等人理論與應用并重的科研理念。生物化工學科本身就在生物技術產業化過程中起著關鍵作用,而林強教授從促進首都生物工程與新醫藥產業發展的高度出發,一向強調科研成果產業化,在科技成果轉化與校企合作等方面做出了很好的示范。
成果轉化:多領域應用
林強教授長期從事天然產物分離工程與技術的研究,并注重將科技成果產業化,最典型的莫過于殼聚糖及殼寡糖的研究開發與應用。
殼聚糖及殼寡糖對普通人而言是極其陌生的概念。但事實上,作為近年來國際上迅速發展的高科技產品,已被國外科學家譽為與蛋白質,脂肪、糖類、維生素、礦物質并列譽為人體第六生命要素。殼聚糖是用蝦殼、蟹殼等原料制備的天然無毒高分子材料,經過酶降解后可以制備低分子量殼寡糖。殼聚糖可廣泛應用于農業、醫藥、造紙、日
化,食品,保健等領域,還可用于生產膜材料、吸附劑、水處理劑、紡織助劑等。殼寡糖更被譽為“軟黃金”和“人體清道夫”,可以降血脂、降血壓、抗癌,排除體內自由基,提高機體免疫力,減肥美膚,延緩衰老,對現代文明病有著驚人的防治作用。
林強教授長期從事殼聚糖及其衍生物的研究制備,發明了纖維素酶一雙氧水法制備低聚殼聚糖及纖維素酶降解結合膜法制備低聚殼寡糖工藝,已獲得兩項國家發明專利。目前,該項研究已進入產業化階段,被列為北京市教委科技成果轉化專項――殼寡糖生產工藝中試及應用推廣,將重點在保健食品和植物生長促進劑方面進行應用推廣。這一項目符合首都生物新醫藥產業發展規劃,可以促進首都高科技農業和環保型綠化的需求,發展前景廣闊。
以分離工程與技術為中心,林強教授并沒有固步自封,而是以開闊的研究視野,在相關領域取得了一系列成就,并最終落實到應用推廣和產業化過程中,取得了良好的經濟效益和社會效益。
2008年,林強教授主持的另一項目――可生物降解的綠色復合緩蝕阻垢水處理劑及制備方法再次被列為北京市教委產業化支持項目。水處理劑用于石油、化工、電力等部門大量使用的循環冷卻水系統中,但傳統的含氮、磷水處理劑存在著嚴重的結垢、腐蝕等問題,不僅效率低下,而且造成水體富營養化和水環境的極大破壞。因此,推廣使用無磷、無氮或低磷、低氮的綠色水處理劑是必然趨勢。林強教授主持的該項目在原有發明專利“一種可生物降解的綠色復合緩蝕阻垢水處理劑及其制備方法”的基礎上,進一步優化水處理劑的制備工藝,促進項目推廣應用,不僅對節水、節能降耗、保證工業生產安全發揮了重要作用,有著顯著的經濟效益而且為建設綠色北京、和諧環境做出了重要貢獻,具有良好的社會效益。
近幾年來,林強教授還主持了北京市教委“利用分子蒸餾技術從大豆腳油中分離純化植物甾醇”、彩虹工程“停車保護用綠色緩蝕劑研究”等項目,參與“十一五”國家科技支撐計劃重點項目――“全生物分解塑料的產業化關鍵技術”課題五――“食品包裝用生物分解塑料的成型加工和應用技術”的開發研究。
特別需要指出的是,林強教授將科研與人才培養結合起來。在北京市教委倡導的高校人才強教計劃――創新人才建設項目中,林強教授通過兩個重點科研項目――“烏頭總堿脂質體的制備及其穩定性研究”與“殼聚糖對中草藥次生代謝過程的影響”,很好地鍛煉了青年骨干教師,為建設梯隊合理的師資隊伍、培養青年科研人員做出了重要貢獻。
加強校企合作,也是生物化工學科建立伊始就確立的產業化傳統。多年來,林強教授帶領研究所先后與河北九派藥業公司、河北天下康藥業有限公司、武警總醫院、天勢生物波研究所等企業密切合作開展多種新藥及工藝研究。研究所與河北九派藥業公司合作開發了釓噴酸葡胺新制劑項目的研究;與河北天下康藥業有限公司合作,改進附桂骨痛片的生產工藝,開展了綠原酸提取純化及中藥材指紋圖譜標準化的研究;與武警總醫院中西醫結合科、天勢生物波研究所等研究單位合作,開展新型治療糖尿病、新型抗癌天然藥物研究等。
林強教授領導下的生物化工學科,注重理論與應用的緊密結合,形成了一些具有較大應用價值的發明專利。目前,除殼寡糖及綠色水處理劑制備工藝外,已經獲得的授權發明專利還有:外科用液體敷料、峰膠微囊的制備方法、牛初乳免疫球蛋白微囊化的制備方法、低甲醛釋放量脲醛樹脂制備方法,另有鹽酸酚芐明-乙基纖維素緩釋微囊制備方法、超氧化物歧化酶微膠囊制備方法等發明專利處于公告期。
多年來,林強教授還完成了“NIPA/SPAPS共聚水凝膠的合成與性能”、“多孔性熱敏水凝膠P(NIPA-co-SMA)的合成及性質”,“玉米須多糖提取方法的比較研究”、“SP825大孔吸附樹脂分離提取苦參堿研究”、“熊果苷脂質體制備研究”、“無機陶瓷微濾膜處理蟲草菌絲體粗多糖溶液研究”等科研項目,這些成果多是與生產中亟需解決的重大問題相關。
林強教授對科研成果產業化的重視不僅體現在研究過程中,更體現在對學生的培養中,期望在更廣遠的層次上貫徹理論與應用并重的科研理念,可謂用心良苦。
體制創新:立體式教學
多年來,林強教授不僅在科研領域取得了卓越的成績,還多次獲得“三育人”先進教師、北京市優秀青年骨干教師等稱號。在多年的教學實踐中,形成了獨特的教學理念。根據制藥工程專業的特點,在理論教學中,他注重采用啟發式教學方法,培養學生獨立思考問題和解決問題的能力;在實踐教學中,他制定了一套中藥制藥工藝實訓教學方案,并編寫了部分實訓教材及教學大綱,開創了具有一定創新性的制藥工程專業教學模式――立體式教學。
這一教學模式的建立,既是林強教授自身理論與應用并重的科研理念的體現,也與北京聯合大學的辦學宗旨――“發展應用性教育、培養應用性人才、創辦應用型大學”相一致。作為立體式教學支撐的,是聯大的兩大教學改革亮點工程――“百草園”與生物化工實踐教學中心。
林強教授認為,要培養技術應用型人才,就要突出學生實踐能力的培養,因此需要加大各種實踐課程的比例。他積極倡導建立了與教學相結合的中藥“百草園”,為教師的教學提供了中藥材實物照片和標本,為學生提供了野外中藥實習機會,使學生在實踐中掌握專業知識,使課堂教學生動形象。如今,“百草園”已成為融校園綠化、教學、科研和生產于一體的綜合性園地,成為著名的聯大一景。
“百草園”是制藥工程專業的校內實習基地,同時,林強教授還聯系建立了五個校外野外實習基地一天津薊縣九山頂、北京霧靈山、河北安國中藥材種植場,安國長安藥行、安國中藥材GMP提取車間。實習基地的建立融教學,科研、交流、實驗、實訓于一體,并在此基礎上建立了教學互動網絡數據庫,尤其是其中的實踐教學圖片庫,使制藥工程專業的教與學進入了一個全新的模式。
“百草園”是制藥工程專業的校內實習基地,同時,林強教授還聯系建立了五個校外野外實習基地――天津薊縣九山頂、北京霧靈山、河北安國中藥材種植場、安國長安藥行、安國中藥材GMP提取車間。實習基地的建立融教學、科研、交流、實驗、實訓于一體,并在此基礎上建立了教學互動網絡數據庫,尤其是其中的實踐教學圖片庫,使制藥工程專業的教與學進入了一個全新的模式。
生物化工實踐教學中心是聯大生物化工學院的另亮點。近年來,先后建成制藥工程實驗室、生物工程實驗室、化學與分析實驗室和中試實訓基地。其中,實訓基地包括精細化工柔性系統、制藥工藝系統、藥物提取系統、仿真中心等,能部分滿足首都八個行業――生化、制藥、石油、化工、冶金、輕工、日化、食品――的培訓要求。集教學、科研為一體的GMP固體制劑車間與“百草園”齊名,給學生創造了良好的實訓、實驗條件,同時還吸引了北京化工大學、首都醫科大學、北京中醫藥大學等學校制藥工程專業的學生到該車間進行實習,在北京地區產生了較大的影響。
可以說,林強教授開創的立體式教學模式創造性地完成了三個教學走向――從封閉走向開放、從單科走向綜合、從校內走向校外,突出了制藥工程專業的實踐性、應用性,使學生具有較強的超前適應能力,已發展成為一門系統,獨立的實踐性教學體系。這一模式對于我國高等教育具有一定的借鑒意義和很好的示范作用。
關鍵詞 生物工程專業;實習基地;產學研合作
中圖分類號 G420;G642 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)22-0334-01
生物工程是利用生物體系、應用生物學、化學和工程技術相結合的方法,按照人類的需要改造和設計生物的結構與功能,以便更經濟、更有效地為人類提供所需產品或達到某種目的的技術,是生命科學從實驗室研究通向工業生產的橋梁。生物工程專業就是要培養具有生命科學基本知識,掌握生物技術及其產業化科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論、基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。而實習則是專業培養過程中的一個極其重要的必備環節,是將基礎理論、專業技術知識和實際應用相結合,實現學生理論與實踐能力提升的必經之路。因此,如何設計配置一批結構合理、穩定高效的實習實踐基地,構建基于浙江大學寧波理工學院特色的實習教學體系是順利做好這一環節,實現專業培養目標的關鍵所在,也是擺在每所高校面前的一項重要課題。
1 實習基地建設現狀及存在的主要問題
目前,大多數院校生物工程專業實習主要分為認識實習、生產實習和畢業實習3個子環節,認識實習主要以到生產企業實地考察為主,主要目的是熟悉設備、生產線、工廠布置、倉儲物流、“三廢”處理等,對相關產業有一個直觀認識;生產實習主要是深入企業生產或研發一線,具體參與到崗位中,實現理論與實踐的結合;畢業實習以設計或者實驗研究為主,以一定的任務為目標,通過綜合的、系統的、細致的設計、研究或操作達到學以致用、鍛煉提高的目的。認識實習和生產實習主要在實習基地完成,畢業實習主要在校內完成[1-2]。
為了做好這一環節,浙江大學寧波理工學院進行了廣泛調研,發現目前生物工程專業實習基地建設中主要存在以下幾個問題:一是學校與實習單位缺乏長效的合作利益機制,企業參與積極性不高。企業通常以生產任務緊、環境條件要求高、技術保密、有安全隱患等理由拒絕接受學生實習,造成學生實習基地不穩定、實習流于形式等。二是校內實習基地建設嚴重滯后,學生培養過分依賴外部基地條件,實習安排被動。主要是領導重視不夠、費時費力、教師參與積極性不高等原因造成的。三是經費不足。學校通常會按人頭撥款,總體標準相對較低,難以滿足實習需要的開支如交通費、講課費等,影響了實習單位、實習時間和實習地點選擇,往往難以達到預期效果。四是學生參與熱情不夠。主要由于實習單位與學生預期有反差,實習浮于形式難以深入,內容及形式過于陳舊、實用性不強、吸引力不高等。
2 以產學研為依托的專業實習基地構建
浙江大學寧波理工學院創建于2001年,現建有省重點學科、市重點實驗室、校企聯合實驗室、分析測試中心、生物化學實驗室、微生物實驗室等專業實驗室,總面積約2 000 m2,設備價值近5 000萬元。生物工程專業已有12年的辦學歷史,擁有較好的師資和辦學基礎,建有發酵工程、酶工程、細胞與基因工程、生物分離工程、生物制藥工程、生物材料等涵蓋生物工程上、中、下游技術的各創新實驗室,先后獲批市重點專業和省重點專業,負責實施了多項校企合作項目,近3年科研經費1 000余萬元,產學研基礎較好,與寧波天邦股份有限公司、寧波海通股份有限公司、寧波立華制藥有限公司、寧波市海洋與漁業研究院、寧波市環境監測中心、杭州娃哈哈集團等數十家企事業單位建立了較好的產學研合作基礎[3]。
為破解制約實習基地建設的瓶頸,課題組進行了認真調研分析,立足學院特色,提出了構建以產學研為依托的專業實習基地的建設思路,逐步構建了依托產學研合作的生物工程專業實習教學體系。
2.1 校內實習基地建設
以生物工程創新實驗、專業實驗室、生物化學實驗室、微生物實驗室等為主要依托,建立生物工程專業校內實習基地。一是選定20~30種生物工程實驗常用儀器設備,由指導教師帶領分組介紹,作為低年級學生專業實習第1課,要求學生熟悉并掌握每一種儀器的用途、原理、使用方法,并形成一份完整的《實驗室常用儀器設備認知報告》。二是將生物工程專業學生分成若干小組,進入生物化學等實驗室協助教師進行實驗準備工作,整理維護實驗室儀器設備,進行藥品分類和預備性實驗等,為期1個月,之后進行有序輪換,使學生對四大實驗室儀器設備使用及教學內容有一個較深入的認識,為學生實驗技能提升和今后從事相關工作奠定基礎。三是以小組的形式,將生物工程專業學生分散到各專業教師研究室,協助教師開展科研和產學研合作項目,讓學生與教師之間進行雙向自主選擇,以提高學生學習興趣,增強實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力。四是以“導師制”為基礎開展畢業實習,學生在導師指導下,相對獨立地完成既定任務。五是校內實習基地向有關企業開放,開展交流合作和人員培訓等。
2.2 校外實習實踐基地建設
以市內外生物工程企業和相關科研機構為依托,構建生物工程專業校外實習實訓基地。首先制訂科學合理的專業實習計劃,在產學研合作緊密的單位中選擇工藝典型成熟、內容豐富、生產運行穩定、重視研發、交通食宿方便的優秀企業,遵循“專業對口、互惠互利、穩固發展”的原則,建立長期穩定的合作關系,簽訂校外實習基地合作協議書。然后根據生物工程專業特點,建立起涵蓋生物產業上中下游的,涉及細胞工程、發酵工程、蛋白質工程、基因工程、酶工程等領域的原料生產、環節控制、品質管理、“三廢”處理的實習流程。為學生提供形式多樣的認識實習、生產實習、畢業實習的實踐教學,充分調動學生的學習興趣。在實習中,改變過去教師講、學生練的傳統方式,實行“傳、幫、帶”在崗技能訓練。通過認識實習,了解實習單位基本概況、產品分類和產品用途,主要設備的原理、結構和作用,生產的安全知識和管理等相關知識;通過生產實習,建立工程概念,讓學生在整體了解企業的基礎上,進入到企業主要生產線的各個工段,進行現場實習,學習掌握企業生產原理、生產工藝、生產流程、生產組織、生產設備和操作控制知識等,建立起市場、信息、質量、成本、效益、安全、環保等意識,培養勞動觀念,樹立愛崗敬業的精神[4]。
2.3 完善與拓展實習基地功能
2.3.1 加強基地實習實訓機制建設。建立負責人和技術人員的溝通機制,定期進行基地回訪,了解實習基地生產運行狀況;建立企業人員兼職從教機制,從企業聘請資深技術人員作為兼職教師,除正常授課外,還可以參與專業發展規劃、教學計劃的編制等,與實習基地共同編制實習教學大綱和建立穩定的實習內容實施體系,包括內容實習、分組跟班、提高效果的措施等;建立校外實習反饋機制,校外實習基地及時把學生實習中存在的問題反饋給項目小組,便于進行實踐教學改革,提高教學質量;與基地企業建立起深層次的合作關系,雙方在人才培養、科學研究、技術革新、技術開發與推廣、設備支持、學生就業等各領域深入合作,建立責任共擔、利益共享的合作模式,明確企業與學校之間在課題選擇、實驗研究、生產過程、學生工作中的責任與利益關系。
2.3.2 依托實習基地,構建畢業實習和畢業論文新模式。以產學研合作課題為切入點,安排一定數量的同學走出校門進入企業和研究部門,完成畢業論文;通過深入基地,進行完全現場環境的實踐訓練,建立校內校外“雙導師”的培養機制,在老師和基地技術人員的共同指導下完成畢業設計,切實達到理論與實踐相結合的目的[5]。
2.3.3 利用實習基地資源,加強“雙師型”教師的培養。把實踐基地建設和寧波市青年教師培訓計劃結合起來,有意識地安排青年教師到實習實訓基地親自參與企業生產與管理,以增進他們對生產現場和生產過程的了解,強化工程意識和實踐經驗,培養出兼具理論水平和工程實踐能力的“雙師型”人才。
3 結語
專業實習是一個涉及面廣、環節復雜的過程。以產學研為依托構建專業實習基地和實習教學體系,是基于該學院特色的一種行之有效的模式,是一種多方共贏的人才培養途徑。在這一模式中,良好的產學研合作為專業實習提供了適合的場地、先進的生產線、充足的課題來源、優秀的指導教師,還能在一定程度上彌補實習經費的不足,提高學生參與實習的興趣。校企的合作得到了加強,相互的交流得到了提升。高校發揮了技術和人才優勢,內部資源得到了充分的挖掘和利用,獲得了長期穩定的實習基地;實習單位通過高校的科研和培訓平臺,提升了新產品、新工藝開發的能實力,挑選了符合自身發展的苗子;學生開拓了視野,深入到科研與生產的一線學習鍛煉,提高了專業技能。
4 參考文獻
[1] 吳蘭,陳明華,薛喜文.生物工程專業本科生生產實習的改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2008,27(11):125-126,132.
[2] 余旭亞,李濤,納海鶯.提高生物工程專業生產實習質量的實踐和思考[J].化工高等教育,2006(3):62-64.
[3] 楊洋,韋小英,白先放,等.建立生物工程專業“工學集合”實習基地的實踐[J].實驗室研究與探索,2009,28(3):128-130.