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现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010~2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。现代生物技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前景,本文主要阐述现代生物技术在食品发酵生产中的应用。
一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用
基因工程技术是现代生物技术的核心内容,采用类似工程设计的方法,按照人类的特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条件下进行剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速表达,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型。
发酵工业的关键是优良菌株的获取,除选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传统方法外,还可与基因工程结合,进行改造生产菌种。
(一)改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。
(二)改良酿酒酵母菌的性能
利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。
(三)改良乳酸菌发酵剂的性能
乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DN断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。
二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用
细胞工程是生物工程主要组成之一,出现于20世纪70年代末至80年代初,是在细胞水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细胞培养以获得人们所需物质的技术过程。细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等。细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成杂种细胞的现象。细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等。与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性。例如日本味之素公司应用细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交,获得比原产量高3倍的赖氨酸产生菌和苏氨酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间杂交,分离子后代中个别菌株具有糖化和发酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种。
三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用
酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5~10d的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入α-乙酰乳酸脱羧酶能催化α-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量。
四、小结
在食品发酵生产中应用生物技术可以提高发酵剂的性能,缩短发酵周期,丰富发酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附加值,生产出符合不同消费者需要的保健制品,而且在有利于加速食品加工业的发展。随着生化技术的日益发展,相信会开发出更多物美价廉的发酵制品,使生物加工技术在食品发酵工业中的应用更加广泛。
参考文献
[1]赵志华,岳田利等.现代生物技术在乳品工业中的应用研究[J].生物技术通报.2006,04:78-80.
[2]王春荣,王兴国等.现代生物技术与食品工业[J].山东食品科技.2004,07:31.
建构“五岗六层”生物技术及应用专业实践教学内容体系
我校通过对生物技术及应用专业实践教学体系的深入研究,开发了以生物发酵、酶制剂制造、食品检验、食品类生产操作、生物制品营销岗位为依托,以单项实践、综合实践、课程设计、社会实践、企业实习、毕业设计(论文)为支撑的“五岗六层”生物技术及应用专业实践教学内容体系框架(表略),在进行岗位实践教学能力结构分析的基础上,制定出了各实践项目的目标、内容及考核方式,编制了与之配套的微生物应用技术实践、企业实习等15门实践课程标准和实践教学指导教材
架构“五位一体”的生物技术及应用专业实践教学支撑保障体系
[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.
主管单位:中华人民共和国教育部
主办单位:江南大学
出版周期:双月刊
出版地址:江苏省无锡市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1673-1689
国内刊号:32-1751/TS
邮发代号:28-79
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1982
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
中科双效期刊
Caj-cd规范获奖期刊
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。
2提高《食品生物技术导论》课程教学质量的探索与实践
2.1选好教材,对教学内容把握得当学生的学习时间有限,而作为一门选修课程,要想在有限的时间内,让学生获得更为丰富有用的知识,则需要在选择教材上费一番功夫。而生物技术更新快,不断有各种新技术、新概念出现,食品领域也有各种新的法律法规涌现,因此教材的选择更是上好一门课程的重中之重,合适的教材能够使学生较好地掌握和了解食品生物技术的基本知识体系和学科发展最新动态[3]。我们选择的是罗云波主编的《食品生物技术导论》,彭志英主编的《食品生物技术导论》和刘远主编的《食品生物技术导论》作为教材或者教学参考书,这些都是按照国家教育部高等教育规划的面向21世纪课程教材。让学生掌握该门课程所涉及的各领域的基本知识和技术,并能够与现实生活中的实例联系起来,解释分析其中的原理。注意把握好教学内容,由于该门课程综合性强,覆盖面广,涉及到多门课程相关的知识,所以在讲授内容方面要减少与其他类似课程的重复,重点突出。例如讲授细胞工程及其应用这一章节时,微生物细胞的培养是《微生物学》课程中重点介绍的内容,所以就不必重复有关培养基组成,种类等知识。而在讲授基因工程及其应用时,一些专业性比较强的内容如PCR技术,细胞的重组与克隆等技术对于没有分子生物学背景知识的食科类专业学生来说有难度,不宜讲得太深入,可以多介绍其在食品行业的相关应用。要把握全局,讲基因工程、细胞工程、酶工程等课程相互联系,突出其承上启下、相互贯彻联通的特色,有效地安排完成教学内容。2.2教学手段多样化根据具体内容,选择合适的教学方法,做到多媒体教学与传统教学相结合。多媒体教学可以充分利用图片、文字和动画等多种方式,从不同角度和层次对相应内容进行讲解,使得很多抽象的内容变得更加形象、易懂,对于某些重要的新概念、新技术的讲解可以适当详尽,并在黑板上板书,让学生记忆深刻,所谓“好记性不如烂笔头”[4]。制作多媒体课件时,要尽量做到言简意赅,避免大篇幅的文字,文字应用不同的字体大小或颜色突出重点、难点和关键词,并附上与内容相结合的具有创意的图片。采取现代化教学方式与传统教学方式有机结合,可以在更短的时间内让学生轻松的接受新知识,新概念,提高学习效率。2.3教学方法多样化(1)提问式教学法在讲解某些对于学生来说还比较熟悉的内容时,可以适当提问以集中学生的注意力,引发学生的思考,让学生积极主动的回答,活跃课堂气氛[5]。例如在讲授细胞工程内容时,可以提问真核细胞与原核细胞的区别;讲授食品生物工程下游技术时可以提问常用的分离纯化方法有哪些;讲授发酵工程及其应用时提问我们常见的食品中哪些是发酵食品,哪些是非发酵食品,这些内容对于学生来说,都不算很陌生,要把问题回答好,也不至于让学生很为难,通过这些方式可以让学生多思考一些常识问题,同时,通过提问可以了解学生对知识点的掌握程度,避免后续对学生已掌握知识点的反复强调,进而提高授课效率。(2)实例式教学法将食品生物技术与日常生活中遇到的一些问题相结合,让学生觉得食品生物技术随时在我们身边发挥作用,它并不是遥不可及,高深莫测的,以此来引起学生的重视[6]。例如讲授酶工程及其应用这一章节时,由于涉及的内容与食品行业密切相关,更贴近生活,所以学生兴趣比较浓厚,参与意识很强烈,课堂气氛比较活跃。以酶的应用为例,在果汁的制作过程中,加入一定量的果胶酶后,果汁黏度迅速下降,浑浊颗粒迅速凝聚,使得果汁得以快速澄清、易于过滤;在食品保鲜过程中,用一定黏度的对人体无害的溶菌酶溶液喷洒,可以对水产品起到防腐保鲜效果;在啤酒生产中添加蛋白酶可提高啤酒的稳定性,添加β-葡聚糖酶可提高啤酒的持泡性,加入α-乙酰乳酸脱羧酶可有效降低双乙酰含量,加快啤酒的成熟。实例可以采用相关的小实验、视频、事故、游戏、图片等方式,通过这些常见实例的讲解与分析,可以让学生很好的将生物技术与食品行业很好的联系起来,让他们觉得生物技术对于学好食品专业的重要性。(3)换位教学法让学生参与到教学中来,实现教师与学生的角色互换,充分调动学生的积极性[4]。可以提前布置好一两个题目,或者内容相对容易理解的某一章节,让学生课后自己查阅文献资料,制作成ppt,在课堂上进行讲解,讲解完以后老师提问,由讲解人解答,其他同学有意见或者建议,也可以做一定的补充,也可以提问,只有让学生充分参与到教学实践中来,才会真正用心、主动的学习。通过这种教学方式,学生在分享所获知识的同时,也有助于提升学生的公众表达能力、总结能力和解决问题的能力,进而提高学生的学习能力和学习兴趣:真正做到教是最好的学!2.4考核方式多样化该课程作为专业选修课,学生缺课现象时有发生,有些学生对专业学习缺乏规划,凭一时兴趣或者纯粹是为修满学分而选课,并非出于自己的爱好,所以很少来上课,企图在考试时走捷径,所以把平时到课率纳入考核范围很有必要。要不定期的对学生到课情况进行抽查,督促学生不迟到早退,建议平时到课情况占考试成绩的20~30%。平时上课时对学生的表现及时记录,上课认真听讲,能够积极配合老师,提问时能够很好的回答,或者讨论问题时表现较佳的学生给予加分。这样既调动了学生的积极性,还能够很好的培养学生的表达能力和分析解决问题的能力,锻炼学生在公共场合发言,克服胆怯心理,同时根据学生课堂上的表现适度加分,给予奖励,也体现了公平公正原则[7]。考试可以采用撰写和专业知识相关的课程论文形式,或者卷面考核的形式。根据情况具体实施,也可以两者相结合。如果采取撰写课程论文的形式考核,则可以提前布置,使得学生课后有充分的时间准备,免得与其他必修课程的复习时间相冲突。学生可以自由选取感兴趣或者了解比较透彻的题目,查阅文献资料,网上搜集相关知识,组织材料,构思成文。既对所学知识进一步理解和应用,又拓展了知识面,使学生积极主动的接受新知识、新概念,还能提高学生写作论文的能力,为今后的继续深造或者走上工作岗位奠定基础。2.5丰富课后实践活动独立开展科研活动。培养学生的科研创新精神,将第一课堂延伸到第二课堂,让学生自主开展科研工作,或者作为老师的科研助手,直接参与到老师的科研项目中来[8]。也可指导有想法的学生自主申报大学生创新性实验项目,独立开展科研活动,让学生自行选择感兴趣的内容,查阅文献资料,设计实验方案,开展实验,定期对实验进展跟踪了解,遇到问题一起协商解决,这样就能培养学生的科研创新精神和动手能力及解决问题的能力。参观实习基地。带领学生到工厂或者实习单位参观,做到理论与实践相结合,了解课堂上学到的生物技术在食品行业中的具体应用,例如:啤酒生产过程中多种酶发挥的作用;奶制品、乳制品企业中,乳酸菌在发酵过程中所起的作用等;利用基因工程改良油料作物在提高食用油的营养成分中所起到的作用等。
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
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。
主管单位:
主办单位:黑龙江省科学院应用微生物研究所;黑龙江省微生物学会;黑龙江省生物工程学会
出版周期:双月刊
出版地址:黑龙江省哈尔滨市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1004-311X
国内刊号:23-1319/Q
邮发代号:14-225
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1991
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
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