时间:2022-09-24 13:31:07
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇现代生物技术论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
1.生物制药现状
目前生物制药主要集中在以下几个方向:
1肿瘤在全世界肿瘤死亡率居首位,美国每年诊断为肿瘤的患者为100万,死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病,目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤,应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤,应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长,阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂,已有3种化合物进入临床试验。
2神经退化性疾病老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗,胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎,肌萎缩硬化症,均已进入Ⅲ期临床。
美国每年有中风患者60万,死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多,尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少,Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用,现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗,可以消除症状30%。
3自身免疫性疾病许多炎症由自身免疫缺陷引起,如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万,每年医疗费达上千亿美元,一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘,已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎,有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病,如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞,再将细胞注入人体,使工程细胞产生全程胰岛素供应。
4冠心病美国有100万人死于冠心病,每年治疗费用高于1170亿美元。今后10年,防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′sReopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功,这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。
基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟,使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能,正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物,已逐渐进入产业阶段,用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT,用于治疗肺气肿和囊性纤维变性,已进入Ⅱ,Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。
2.生物制药展望
今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物,并在所有前沿性的医学领域形成新领域。目前热门的药物生物技术如下:
表1热门药物生物技术
疫苗62组织纤溶酶原激活剂4
基因治疗28凝血因子3
白介素11集落细胞刺激因子3
干扰素10促红细胞生成素2
生长因子10SOD1
重组可溶性受体6其他56
反义药物6总数284
生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展,而且依赖于很多相关领域的技术走向,例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测,但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。
除了遗传学之外,生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力,使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势,对感染形成新的攻势。
除了解决传统的细菌和病毒问题之外,人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如,正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因,将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况,而且对于解决全球性非法贸易问题具有重大影响。
各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力,成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如,美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用DennisNoble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法,而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。
到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数,但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国,如Amgen,Geneticsinstitute,Genzyme,Genentech和Chiron,还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表,但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。经上市的生物技术药物主要含3大类,即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。
2生物发光监测技术
大自然非常神奇,各种各样的生物都有。而在其中有些昆虫会发出亮光,比如萤火虫。其实不止萤火虫等昆虫,包括真菌、细菌等在内的许多生物也都可以发出亮光。这些细菌天生对土壤中的重金属敏感,会根据重金属的多少而发出强弱程度不同的光。只需要通过判断其放射荧光的强度便可以对其所处环境的污染程度完成监测。较之常规监测方法,生物发光监测技术具有监测方便、快速、特异性强、灵敏度高等特点。
3生物酶技术
3.1处理功效高
生物酶技术利用微生物和酶结合,极大地提高了其处理污染的效率,较之通常的化学和生物方法,生物酶技术可对有机物进行快速降解,速度得到极大提升,是传统方法的百倍。将生物酶技术应用到污染物之后,可迅速祛除污染物的臭味,同时也能对水质进行净化处理,甚而降低COD、BOD5、氨、氮等的含量。这也是有些洗衣粉品牌在广告语中强调酶含量的原因所在。
3.2适应性更广
生物酶技术通过微生物和酶的结合,大幅度增加了微生物对环境的适应性,使得微生物可以在多种生存条件下得以生存并逐渐适应多种温度和pH值范围。如此一来,微生物便可以在低氧环境中也能有效发挥作用。
3.3更有针对性
生物酶技术现在拥有多个研究配方,甚至多达四十多种。可在不同领域、不同用途和不同的污染环境中广泛使用;即使碰上处理不了的,也可根据具体治理对象的具体情况,专门研发出针对性的、最具效力的配方。
3.4治理成本最低
生物酶技术产品投入资本小,但治理效果却十分显著。无需花高价购买地皮建厂,也不必购置大型仪器,在综合治理成本上有着明显优势,非常值得采用。
3.5纯绿色环保
当今环保意识已逐渐渗透到每个人们的心中,绿色产品成为人们普遍关注的焦点。而生物酶技术产品由纯天然菌种和酶复合后生成,在它的成分内既无转基因,也不包含任何的化学物质,也自不会给环境造成二次污染,是一种生物技术在环境保护应用上非常值得大力推广的环测方法。
4生物芯片技术
生物芯片技术起源于速测试试条发明后的次年,亦即1995年,通过这项技术,数以万计的基因的表达情形都可以被自动且迅速地监测出来。依照固定于芯片上的探针种类的不同,生物芯片可分为基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片以及组织芯片等。近日,国外的一个资深生物学家通过不断研究,发明了一种新的,独特的,可提供更多基因信息的组织芯片和细胞芯片。较之基因芯片或蛋白芯片,组织芯片可提供的信息更为庞杂,对于环境监测而言更为有用。因此许多环境科学家逐渐意识到了生物芯片技术的强大,并将之引入到环境科学研究中来。在科学技术较为发达的西方国家,他们基因学研究的新趋向便是基于生物芯片技术的环境基因学。作为科学技术稍显落后的我国,在生物芯片研究上成果并不那么突出。好在国家自然基金委与科技部都对这项新兴技术予以大力支持,并将之列入了前沿课题项目中,相信在不久的将来,我国的生物芯片技术也会取得非常成就。
5生物传感器技术
电子科技技术研发的不断深入、以及生物技术的研究的持续发力,使得生物传感技术应运而生,并获得人们的逐渐认可。它的特点在于高度集成化、微型化和自动化,能够快而有效地帮助环境监测进行有害物质分析。不仅常被用于环境监测,在食品工业与生物医药领域也都应用广泛。生物传感器通常由转换器和敏感材料(分子识别单元)俩个部分构成,其特点为:测定速度快、成本低、且操作简便。相信在未来会被广泛应用于环境监测中去,会大有所为。
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
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)09(a)-0245-01
21世纪是生物技术时代,随着科学与技术的发展,现代生物学取得了巨大进展。现代生物技术涉及的学科领域、研究对象和应用范围都极为广泛,对知识、技能的要求很高。而在我国,生物技术类专业不可避免地产生了实际需求与培养目标之间的脱节。不同学校之间如农业院校、师范院校、医学院校和工科院校的生物技术类专业的培养目标差异较大。生物技术本身发展较快,社会需求不断变化,特别是现代生物医药、食品和发酵等与生物技术相关的产业发展迅速,而培养目标相对滞后,这导致培养的生物技术类专业人才难以满足社会的需求。因此生物技术专业人才培养必须建立新的模式,以适应社会发展的需求。我校生物技术专业成立于2000年,随着社会经济的发展,原有生物技术专业人才培养模式已不适应社会经济的发展需求。生物技术是实践性很强的学科,学生不仅要掌握深厚的生物学理论知识,更重要的是要具有很强的实践能力和创新能力。近年来,产学研在各省市蓬勃发展,产学研相结合创新培养模式也越来越受到人们的重视[1-3],但生物技术所占比例较低,这和21世纪是生物技术时代还不尽符合。我们在生物技术专业理论和实践教学中,以创新教育为主,不断加强创新能力的培养,从2009年开始,在近五年时间把产学研活动引入生物技术人才培养当中,开拓了崭新的人才培养模式。
1 生物技术专业产学研相结合培养模式的优点
1.1 理论和实践结合更紧密
生物技术专业是理论和实践都很强的专业,仅仅通过平时的实验课程教学来提升学生的应用能力和创新能力是远远不够的。各个学校生物技术专业都在不断探索创新人才培养研究[4]。通过产学研合作,可以把企业生产中遇到问题带到课堂教学中,学生在掌握理论知识以后,通过对问题的探索,把理论知识更好地应用到实践中,极大地激发了学生的求知欲和对问题探索的兴趣,提高了他们分析问题和解决问题的能力。
1.2 提高了学生的社会适应能力
通过产学研活动,将理论知识转化为实践应用,提高了学生的创新能力,强化了学生择业的自信心,提高了他们的创新意识。我校生物技术专业与芜湖大浦国家农业科技园、安科生物工程公司、芜湖绿叶制药等企业合作,建立了稳定的实习基地,通过学生到基地进行生产和毕业论文等环节的实践,可以使学生和生产单位更好地相互了解,提高了学生的择业竞争能力。
1.3 产学研合作有利于企业科技进步和学校科研成果的转化
通过产学研合作教育,教师与企业可以开展多方面的合作,包括为企业解决生产中出现的问题,参与企业产品开发、技术改造、转化相关成果以及与企业共同申报各类科研项目,促进企业的科技进步,同时也能带动教师科研工作的展开,进一步提高生物技术专业学生的培养质量。
2 生物技术专业产学研相结合进行生产和毕业论文的教学模式
生产实习和毕业论文是本科教学中的重要实践教学环节,通过生产实习和毕业论文活动,培养学生的综合运用所学理论知识和基本技能,培养学生的创新能力。在生产实习过程中,通过具体操作岗位的锻炼,更好地了解相关生产环节,并运用所学知识分析和解决出现的问题。在毕业论文实施过程中,论文选题结合企业的技改项目、企业的科研项目或者由教师、企业和学生共同商定有实际运用的课题作为毕业论文选题。我校生物技术专业学生通过这些方式进行毕业论文的立项工作,与多家企业共同开展本科毕业论文工作,取得了较好的教学效果。
在学生进行毕业论文工作期间,采用双导师制,学生吃住在企业,由企业安排专人进行管理,保证了学生的安全。学生有问题随时联系校内指导教师,每周与校内指导教师交流沟通一次。每周校内指导教师和企业指导教师沟通一次,及时掌握学生学习表现和论文进展,并及时解决相关问题。对学生毕业论文的进度实行中期汇报制度,同时要求企业对学生进行考勤和评价。五年的实践表明,上述措施能够较好地保证学生毕业论文的质量。
3 生物技术专业产学研相结合培养效果分析
不少专业在产学研合作培养创新型人才中取得了一定成绩[5]。生物技术专业产学研合作主要集中在生物制药、园林花卉、食用菌生产等企业,通过五年的运行,取得了较好效果。主要体现以下几个方面:(1)在师资队伍建设方面,通过产学研合作使教师的知识结构更合理,使企业有丰富实践经验的生产技术人员充实到教师队伍中,极大地提高了实践教学质量。(2)加强了实践教学平台的建设,2012年我校生物技术专业在芜湖大浦国家农业科技园建立了省级生物技术专业实习基地并获得相关经费的支持,完善了实践教学硬件设施。结合企业需求,和大浦农业科技园共同成立了农业生物技术研究所,进行相关科研活动,联合申报了国家省级等攻关项目10余项,获得经费500多万元,拓展了实践教学平台,提高了学生创新能力。(3)提高了学生的创新和创业能力,五年来,通过产学研相结合,为企业解决了蝴蝶兰的保鲜问题,病毒检测和防治,获得专利5项,10余篇,每年都有优秀学生留在企业工作,其中有5人自己创业成立园林花卉公司,从事园林植物花卉生产和销售工作。
总之,产学研合作模式较好地弥补了高校在创新教育中实践条件的缺陷,极大地激发了学生的创造欲望,提高了学生的创新能力。我们建立的生物技术专业产学研相结合的创新培养模式培养出了素质高、创新能力强的实用性人才,促进了科研创新,有利于生物技术专业的教学和学科的发展,同时也有利于教师本身教学和科研能力提高,对其他专业创新性人才的培养也有借鉴作用。
参考文献
[1] 罗道全.国外高校产学研合作教育的经验与启发[J].北京教育(高教版),2007(11):62-64.
[2] 冯玫,许晓明.亚太国家高校产学研合作教育模式比较与我国的模式选择[J].河北师范大学学报(教育科学版),2007,9(6):99-103.
生物工程的内容十分丰富,有限的课时内不能面面俱到地进行较为深入的讲授。因此,教师在教学内容的安排上,既要保证突出重点内容,又要兼顾知识内容的全面性。此外,还需要引入一些学科前沿成果,以跟踪迅速发展的生物技术的进步。我们对于课程教学内容的安排,特别注意了以下几个问题。
1.组建课程模块,合理安排教学内容。以生物技术的应用发展为导向,将本课程的教学内容划分成三部分:①绪论,介绍生物工程沿革及前沿。②生物技术基础,详细讲述基因重组技术、蛋白质和酶工程、细胞工程的基本原理,技术路线及特点,旨在帮助学生建立牢固的理论基础、掌握相关技术的应用方法。③生物技术的工程化应用及发展,重点介绍发酵工程、生物医药工程和环境生物工程,通过多个与人类生存和发展密切相关的案例的教学,培养学生综合知识的能力、融汇创新的能力。
2.让学生了解生物工程学科的全貌。课程的绪论部分分别从生物工程的沿革、生物工程的原理及特点、生物技术的应用及前沿发展、生物技术及其产业所发挥的巨大的社会和经济影响力等角度进行讲授,帮助学生标绘出一副生物工程的全貌图:从基础理论的研究突破、生物技术的应用发展、到渗透至各国民经济主要领域中产生的巨大影响,期间产生的反作用又促进生物学基础理论的研究突破。这个过程周而复始地推动着社会的变革与进步。
3.宽泛基础知识面,强调理论联系实际。生物工程是一个具有丰富学术内容的领域,而本课程课时有限,不能详尽地涉猎各个知识点,因此,如何设置课程内容就成了影响教学效果的主要因素。本课程对基础知识的教授强调的是“宽泛”而非“深入”,要求课程设置的基础知识教学能够满足学生理解生物技术的基本原理即可,而对于生物技术的实践应用则给予了重点关注。课程坚持理论联系实际,运用综合性案例,让学生了解从基本原理出发到实践应用的过程,学习综合应用所学知识解决问题的方法,培养科学思维方式。
4.以生物技术的应用为导向设置教学内容,跟踪学科前沿。在对课程的基本原理讲授后,根据学生的工程专业教育背景和将来作为社会工作者的特点,我们引导学生学习工程化应用方法,这是更为重要的教学环节。这部分教学内容占据了整个教学内容的相当大的比重。如,微生物发酵工程、细胞培养技术使生物技术产品实现产业化;生物医药工程中集中了生物技术研究的前沿方向和热点,各种生物技术在此融合;环境生物工程致力于建立人类与环境的和谐关系,以实现社会的可持续发展。本课程分别选择这些领域中的主要内容作为重点讲授部分,如转基因动物制药、单克隆抗体技术应用、固定化酶技术及酶法分析、环境污染的生物治理等,安排了较多的教学时间,以使学生更好地了解生物技术的新进展。
二、教学方法探讨
生物工程学是生命科学与工程技术结合所形成的一门综合性学科,基于研究对象(核酸、蛋白质)及层次(分子、细胞、个体)不同构建了不同的生物技术分支领域,同时基于应用领域的不同也形成了各自富有特点的应用技术,如生物医药领域中蛋白类药物的生物构建和生产、环境治理与保护中微生物的生物转化过程技术等。由于教学内容覆盖面广,为了提高教学效果,本课程在教学方法上进行了以下几个方面的探索。
(一)以生物技术原理为主线贯穿教学活动
本课程的教学活动以生物工程的原理为主线展开,形成了基因工程、蛋白质和酶工程、细胞工程、发酵工程等章节,以使学生在较短的时间内掌握各种生物技术的原理和应用方法。同时,通过对生物技术应用较为深入的生物医药工程、环境生物工程等内容的安排,培养学生根据应用对象的特点和要求综合应用所学理论知识的能力。
(二)理论联系实际,引入案例教学
发酵工程是将生物技术产业化的重要环节,包含了从菌种培养到制备合格产品的过程。[5]菌种决定着发酵生产工艺方法,发酵工程中高产菌种常常是采用生物技术方法构建的。发酵过程调控是基于微生物的生命代谢过程,培养条件的变化可以影响代谢途径。发酵产物的提取纯化是依据待分离目标物质的特性及待分离目的产物和杂质之间物性的差异来进行的,是决定生产成本高低的关键因素。如果只是按照发酵工程的过程来讲解技术基础及过程应用技术,涉及知识点多,知识点之间的相关性较弱,这对于刚开始接受专业课程教育的本科三年级同学来说,接受起来有一定的难度。而以具体物质的发酵生产为例进行分析,更为形象化,也容易被学生理解和接受。授课时,我们以红霉素的生产为例,分析了工程菌的构建方法与高密度发酵技术的应用,基于组分分离要求的分离纯化工艺方法的建立等,并将自己多年科研的成果结合至授课内容中。仅就红霉素的提取纯化而言,工程菌的引入及发酵调控技术的成熟,使红霉素发酵单位由原来的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分离技术的应用成为现实。目标产物的分离工艺由传统的“板框过滤-溶剂萃取-经过中间体盐的结晶纯化”发展为“微滤膜过滤-(纳滤膜浓缩)-层析分离-结晶纯化”新的分离工艺。该工艺利用层析操作的高分离效率实现了活性组分红霉素A与杂质组分红霉素B、红霉素C的分离;通过结晶过程中关键因素的调节,如结晶体系的组成及组成物的浓度变化、pH、温度、搅拌等,实现对产品粒度和晶形的控制,从而获得纯度高、药理活性强的产品。案例的分析过程加强了学生们的工程概念,如发酵产物的提取往往会涉及结构相似组分的分离,其分离方法的选择需兼顾分离效率高、分离条件温和的要求;微生物发酵是纯种培养过程,工程设备必须满足无菌操作的基本要求,发酵罐需要具备良好的混合能力,较高的传质、传热速率,且不能对菌体产生剪切破化;药物的晶形和粒度与药物的生理活性相关,现代药物质量控制指标除了纯度和杂质含量要求外,还有晶体的晶形粒度等结构指标要求;发酵产品的经济成本和社会成本概念等等。实现一个抗生素药物的现代化工业生产需要融合现代基因工程、细胞工程、化学工程的知识。
(三)课堂讲授与专题案例的调研相结合
本课程通过典型实例的剖析,加强了学生对基本原理的理解,并传授了生物技术的应用方法。我们时时跟踪生物技术领域的发展,对授课案例进行更新,以使教学内容紧密联系生物工程的新发展、新成果,体现该领域新技术、新水平,使学生感受到科学技术发展的巨大魅力,激发学习热情。但是,本课程的教学课时有限,课堂上不可能对生物技术各领域均充分展开。为了弥补这一局限,本课程在教学上设置了“专题调研+课堂谈论”环节,把生物工程应用专题案例的调研工作,以作业形式布置给学生去完成,并通过课堂讨论及提交论文的方式加以考查。[6]专题论文的完成及交流以小组为单位进行,教师组织学生组成学习小组,要求各学习小组在给定领域范围内对感兴趣的专题进行调研和论文的撰写。教师在组织学习小组之时,就将学习小组两两结对,要求各小组在完成本组专题调研的同时,对结对小组的课题也进行相应调研,并作为主审方在课堂上对结对组的专题内容设置提问,引导课堂讨论,而其他同学则可以对自己感兴趣的专题自由发表观点。
本课程要求,小论文要按照《华东理工大学学报》的稿件规范撰写,这也是对本科生撰写科学论文的训练,是专业素质培养的一部分。这种“专题调研+课堂谈论”教学模式,能让学生自动参与多专题的调研学习,达到巩固基础知识、拓宽知识面、深化专业认知的目的,同时能够较全面地训练和检验学生专业文献查阅、分析材料、归纳总结及思辨应对的能力。实践表明,这样的学习方式效果突出。学生李晓阳在听课小结中写道:“分组演讲、课程论文,每小组七八个人,不仅可以让我们自己动手获取知识,锻炼了动手能力,还能够培养我们团结协作的能力。只有分工合作才能把这项工作做好。”学生闫天一在小结中写道:“老师讲到了我国生物发酵工业发展的现状,虽然我国(抗生素)产量居世界之首,但生产效率比较低、产品附加值低、污染严重,主要以半成品(原料药)为主,这些都深深触动了我。在化学制药领域,我们仍是以仿制药为主。在21世纪,我想我们大学生的责任就是让中国不仅是世界的工厂,也要成为研发的中心。”
2.关注国内生物制品领域发展现实情况。
尽管目前我国生物制品的种类、数量不断在增多、生产工艺持续改进,呈现良好的发展势头,但与该产业发达国家相比,我国生物制品在自主创新方面表现出明显不足。具体表现为:新产品的研发多为仿制品或工艺改进品,科技含量高的新、特、优产品较少,且研发周期长,研发经费投入不足等[4]。以上原因导致国内新产品的研发跟不上疾病流行趋势变化。我国政府对生物制品产业发展高度重视,生物技术研究在各级各类科学技术研究发展计划中均占有重要位置,如国家“863”计划、国家“973”计划、十二五计划等[4]。在政策、条件、人才、资源多方条件的协调下,我国生物制品产业也取得长足进步。我国生物制品的标准化研究和质量控制水平不断提高。世界卫生组织(WHO)正式批准中国药品生物制品检定研究院为世界卫生组织的生物制品标准化和评价合作中心,标志我国从此跨入国际一流的生物制品质控队伍行列[6]。新产品方面,我国已经先后批准上市多种细菌性疫苗、病毒性疫苗和血液制品以及36种国产生物技术药物,其中7个品种在国际是首先批准上市,包括重组血管内皮抑素、重组葡激酶、重组人碱性成纤维细胞生长因子、神经生长因子等。整个产业产值方面,2010年我国的生物技术药物销售额已经超过1200亿元[6]。以上这些现状决定了高校生物制品课的设置的必要性和重要性。通过这样的课程可以发展学生的专业兴趣,提升学生的专业技能和创新能力,满足我国生物技术产业振兴的人才需要。因此,我们的教学过程中注意加强最新相关领域的发展趋势,引导学生注意创新能力的培养,以期对其今后的研究和工作能够发挥引导作用。
3.注重教材和讲义的建设和更新。
生物制品的教材建设相对其他课程明显落后,正式出版的教材屈指可数。针对这一现实,我们经过长期时间的研究总结,编著了一部由化学工业出版社出版的适合综合院校本科相关专业使用的国家级“十二五”规划教材。经过几年的教学实践,对于很多相关的问题有了更加深入的了解,加之相关研究内容和技术及授课教师的科研成果有了新的发展变化,因此对该部教材已经在进行新的修订(第二版)。尽管如此,教材的修订速度仍无法跟上相关研究和产业的最新发展趋势。为弥补这一问题,实际教学过程中注意讲义的不断更新,在保证主要框架结构无改变的前提下,注意生物技术各个方面的最新发展以及应用到生物制品领域的最新变化。特定传统生物制品品种的工艺改变和技术提升、以及最新制品的产生和生产是主要的关注点。
4.课程论文的作用。
传统的考试考核方式效果显著,但也有过于教条等缺点,在正常授课和考试考核的基础上,把部分成绩和课程论文联系起来,用课程论文作为一些专业课考试形式,作用将非常巨大[7]。通过指定内容或自选内容相关领域的文献阅读,完成综述论文的撰写,达到成绩评定和自身文献阅读能力培养的目的。通过广泛的特别是英文文献的阅读,不但可以加强文献阅读能力培养,而且对于加强相关领域知识的了解也具有促进作用。此外,该论文作为成绩评定的一部分还可以弥补单纯考试的局限,经实际评估,该举措是具有积极作用的。
中图分类号:G643 文献标识码:A
二十一世纪是生命科学的世纪,随着生物技术产业化的迅猛发展,日益激烈的国际竞争对高素质生物产业创新型人才有强烈的需求。然而我国的生物技术领域的高端研究和生物技术产业还落后于发达国家,并且社会尚未形成良好的自主生物技术产业平台和应用型生物技术人才培养平台。西安理工大学研究生院针对生物技术专业本硕连读培养模式进行了深入细致的改革,旨在培养掌握较为广泛的生物科学基本知识和实验技术,具有良好的工程学基础,德智体等方面全面发展的理工结合、生物工程上下游结合、产学研结合的生物技术专业创新型人才。
1 提升对生物技术专业本硕连读培养规律的认识
生物技术专业本硕连读的培养目标是培养在生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才。一切问题的提出和解决源于实践,高水平的实践教学是学生掌握理论的重要手段,是培养具有创新能力、独立动手能力、提出问题和解决科学问题的有效载体①。
进入21世纪以来,在发展迅速、具有国际通用性、可比性强的生命科学领域对复合创新型生物学人才的竞争日趋激烈,我国高等生物学教育要想在培养创新型人才的竞争中取得成功,必须加强基础理论教学、强化科研能力训练、重视实践能力培养、鼓励创新,拓展学生个性发展空间,培养一批基础知识扎实,创新意识强,动手能力突出,团队精神兼备的优秀人才。通过对生物技术专业本硕连读培养模式的深入改革,进行深入持久的教学革新,以探索出一条培养生物高新技术领域从事研发与产业化工作的创新型人才的有效途径。
2 准确定位生物技术专业本硕连读的培养目标
根据学校建设以工为主、多学科协调发展、特色鲜明的国内一流教学研究型大学的奋斗目标,“治学严谨、管理严格、教育质量高”的教学传统,学校依托生物技术专业理工复合特点,确立了生物技术专业本硕连读人才的应用型、复合型培养理念,以“统一基础、分段实施、分流培养、本硕贯通”培养生物技术专业本硕连读创新人才。注重培养具有扎实的现代生命科学理论基础与工程基础知识、熟练的实验操作技能、知识面宽广的高级专业人才,这和传统生物学理科相比有较强的数学、物理、工程基础和应用能力,和传统生物类工科相比有较强的生物学基础和现代生物学专业知识,充分体现了生物技术上下游的结合。并且在培养过程中强化研究型、应用型教学,以科研促进学习,注重能力培养,培养创新型人才。
3 深化课程改革,构建新型生物技术专业本硕连读教学体系
为实现以上培养目标,必须在教学内容、教学方法、管理体制、培养方向等诸多环节进行深入和持续的改革,构建“规范化、分层次、综合型、开放式”的理论教学与实验教学体系,融合科研与教学内容,实施多种形式的实践教学模式,拓展学生个性发展空间。
3.1 优化课程设置
设置课程体系必须坚持学科交叉融合、文理工渗透,而每门课程体系中,突出重点内容,精简陈旧的内容与重复内容、削枝强干,留给学生自我学习的空间,并通过国内外优秀教材选用和特色教材建设,实现教学内容的整合、集成和充实,不断将学科发展的前沿性课题融入教学。
学校将专业基础课分为必修课、指导性选修课和其他选修课模块,即植物生物学、动物生物学、微生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术等必修课,以及生物学思想及概念、生理学、生物统计等指导性选修课和生物学前沿、发育生物学、生物进化等其他选修课程,既及时地将生命科学及生物技术的最新进展介绍给大家,充分激发学生学习生命科学及生物技术的积极性,也为学生打下坚实的理论基础。
3.2 深化课程体系与内容的改革
根据“加强基础,突出素质,注重能力,引导创新”的原则,构建生物产业技术实训平台课程、把握核心课程、放开选修课程,增加高水平的前沿理论及技术研讨课程,加强前沿学科和边缘交叉性学科知识的融合,将新兴学科知识引入课程体系,不断对教材进行修订,如普通生物学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、遗传学、现代生物技术、动物生物学、植物生物学等,努力将一些新概念和新技术及时体现在教材中。
3.3 加强实践教学,构建优化实验教学体系
培养具有创新精神和实践能力强的高素质人才,必须在现有三个层次递进式教学模式的基础上,减少验证性、重复性实验,增加综合性和设计性实验教学内容,删除繁复、陈旧的实验内容,增加应用性强的实验内容。通过实验内容的合理安排,使不同层次实验内容融会贯通,形成科学性强、联系性紧密的模块式实验教学体系②。同时重点利用综合实习、选修实习及毕业实习等阶段以自愿选择的方式,在小型生物产业平台上对学生进行生物产业专向应用性技术的强化培训。
(1)增加实践教学与理论教学的学时比,加强实践技能与科学思维训练。生物技术专业本硕连读设置的实验课为7~10门(5门选修课),理论教学的学时数与必修课的实践教学学时(包括课内实验、综合实习、科研训练)之比为1:1.5,实验课独立开设。以提高学生实验动手能力、实践创新能力,同时增强学生理论与实践结合的能力,使学生知识、能力和素质得到协调发展。
(2)加强综合与创新实验的比例,有利于综合能力的培养。生物技术专业本硕连读实验教学分为基础生物学实验、专业实验、综合实习、生产实践、毕业论文等5个层次,各层次相互衔接、内容递进,实验项目的设置突出综合性和创新性,分阶段提高学生的专业技能和创新能力。
基础生物学实验以基本技能训练为主线,引入现代技术方法改进验证性实验,培养基本实验技能,同时综合型、设计型实验比例不低于35%;专业实验主要培养学生专业综合能力,综合型、设计型实验比例为50~70%;综合创新能力训练,是通过综合实习环节,围绕现代生物科学的前沿进展,全部设置综合型、设计型实验实习内容,学生可自选项目进行实验,培养学生独立分析问题和解决问题的能力;生产实践是在第7学期,把学生派到相关生物技术企业,在研发或生物技术产业化相关岗位上进行顶岗实习;在毕业论文环节中,学生自愿选择学科,依托教师的科研项目,设立毕业论文题目。
在整个的实践教学体系中,各个层次实验教学内容合理安排,加大综合型、设计型实验比例,引导鼓励学生的创新思维,培养学生独立设计实验的能力,并以学生为主体,教师为主导,尽可能把静态的内容转变为动态的实验,注重实验过程与实验结果的有机联系,提高学生分析问题和解决问题的能力。
(3)融会贯通实验课与理论课内容,提高教学水平和效率。在实验教学方面,将必修和选修相结合,将现代生物技术作为全体学生的必修实验模块;动物生理、植物生理、微生物、环境生物学及生态学的实验内容设为学生的选修实验模块。进一步加强学生基础实验能力,在更大程度上满足了个性化培养的需求,同时还将实验教学与理论教学之间合理衔接,实验课与理论课内容融会贯通,有效地避免生物类课程多年形成的“繁、窄、旧”甚至重复的现象,使学生创新能力的培养和科研训练有了较强的时间保证。
4 加强双师型“三高”师资队伍建设,提高人才培养水平
生物技术专业本硕连读培养体系以师资队伍建设为关键,以教育质量为生命线,兼顾优势,求特色、求发展。在师资队伍建设过程中,以培养中青年学科带头人和“双师型”教师为重点,引进与培养相结合,形成激励竞争机制,已经建立一支政治思想过硬、业务素质精良、具有创新能力和诚信人格品质的高学历、高职称、高水平、结构合理的高素质教师队伍,造就一批教育教学能力强、学识素养高、精通现代生物技术的高素质、复合型教师队伍。通过高效的管理体制和运行机制,确保人才培养方案的实施和人才培养目标的实现;加强教学建设和管理,突出教师教学、科研和产业化能力训练,以高素质的教师队伍,确保人才培养质量。
5 完善配套制度,加强科学有效的集约型管理
为保证生物技术专业本硕连读培养体系的顺利实施,学校制定了与之配套的教育管理办法,如培养过程中对本硕连读生实行双向流动、分流淘汰、自由选择专业方向的管理机制;依托生物技术的学科和研究优势,本硕贯通,并制定专门的奖学金条例、本硕连读条例、导师制条例等,为创新型人才的培养提供可靠的保障;加强实施课程教学质量评价制度和教育质量过程监控;革新选课管理办法、完善教学数据库;深化研究生开展集中开题、学位论文盲审工作制度等。
西安理工大学研究生院通过对生物技术专业本硕连读培养模式进行了一系列深入细致的改革措施,深入研究生物技术专业本硕连读的培养规律和培养目标、针对培养目标优化和平衡课程设置、革新生物技术专业本硕连读教学体系、完善配套制度等,着力提升生物技术专业本硕连读创新型人才的培养水平。
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中图分类号:G642.474 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)02(c)-0194-02
生物技术学科是人类新兴的自然学科,其研究成果在在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业应用前景广阔,进入21世纪,以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛,并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。曾经高等院校的生物技术专业是热门专业,但近几年呈下行趋势,其原因一方面是社会急剧变化带来的急功近利思想,更重要的原因是高校人才培养定位不准,方式落后带来的人才培养不能适应我国经济社会发展需要。随着经济社会的快速发展,人们逐渐意识到现代生物产业已经涉及生物医药领域,生物农业领域,生物能源领域,生物制造领域,生物环保领域五大领域,需要各类生物技术人才。高等学校独立学院的学生培养目标是既有一定理论基础、更重视实践能力的应用型人才。生物技术是一门涉及领域宽、涵盖范围广、基础性和实践性很强的学科,生物技术不仅能应用于生物科学,还与食品科学、医学、药物学等相关的学科关系极为密切,承担着迎接可持续发展的生物经济时代重要责任。生物技术应用人才前景广阔,可以在推进农业革命、增加能源供给、改善环境状况、确保生物安全与人类健康等方面发挥积极地作用。
高等院校独立学院应用生物人才培养既要重视本科教学的学科体系,达到本科教学标准,更要适应社会经济发展的需要,致力转变教育理念,深化教育教学改革,积极探索培养学生实践能力和创新精神的有效途径。浙江师范大学行知学院自开办生物技术专业以来,就着力以“应用型”生物技能人才培养为目标,构建具有特色的技能人才标准,探索实用生物技能人才培养模式,以适应经济社会发展需要。
1 准确定位,构建有特色的应用型生物技术人才技能培养规格
由于应用性,实验性、实践性是生物技术专业最重要的特点,因而实践教学具有独特的教学特点和教学手段,在培养学生动手能力、创新能力、实践能力等专业技能培养方面起着极其重要的作用。但长期以来,本专业实践课程存在课程设置彼此独立,实验内容缺乏整体设计,实验内容的专业方向特色不强,注重学科逻辑,实践教学从形式到内容都存在围绕课堂进行体验式、验证式实验,而综合性、应用性实验很少,实验教学模式落后、单一,缺乏对学生具体操作能力的培养,进而也实际影响学生专业技能、创新创业能力的提高,不适应独立学院知识、能力、素养为一体的应用型人才培养的目标。制定应用型生物技术专业人才培养技能规格已成为教学改革的当务之急。
针对目前存在的问题,结合浙江师大行知学院“实基础、厚素养、精技能、强能力、善创新”的应用型人才培养目标与教学实际,我们在2010级生物技术专业本科教学指导计划的基础上,大力提高实践性教学课时数,制定了涵盖生物技术专业人才的专业素质能力、专业基本技能、研发及创新能力、适应社会能力等4方面的人才培养规格。
(1)专业素质能力:主要体现“厚素养”,包括崇高的理想、高尚的道德品质,正确的人生观、价值观、健康的身心,良好的语言表达、人际交往和沟通能力,团队协作与组织能力,社会适应与协调能力,基本的外语和计算机应用能力等等。主要通过相应的通识课程完成专业基本素质方面的训练,共计48学分,其中实践训练460学时。
(2)专业基本技能:包括较为系统的生物技术基本理论和基本技能。主要通过学科平台课程(18学分)、专业核心课程(30学分)中单独开设的实验课程进行。如有机化学实验、仪器分析实验、植物生物学实验、动物生物学实验、生物化学实验、微生物学实验、细胞生物学实验、生化技术、发酵工程实验等,以及集中于食品生物技术和生物制药技术的专业方向课程完成相应的专业基本技能训练,实践总课时达到了942课时,远高于理论课时。此外,还包括信息采集、加工、处理及项目申报与论文写作能力的实践训练(36课时)。此部分重在培养学生掌握本专业的知识体系和基本技能,以大量的实验课强化学生的专业实践能力,夯实学生的技能储备。
(3)研发及创新能力:通过专业基本技能训练,学生掌握了专业基本的实验技能,在此基础上,大三大四年级通过设置相应的综合实验及实训项目,进行相关实验技能的综合应用实训,如发酵工程综合实训、生物技术综合实训、生物工艺综合实训、食品药品检验技术及实训等等(合计108学时),整合实验项目,强化实践能力和创新能力的训练,使学生初步具备生物技术及其产品研发的能力,如具备从事发酵工艺、食品生物技术、生物技术制药、功能食品开发、现代生物技术等的基本技能。同时,结合学术报告、学年论文以及鼓励和指导学生进行相应的项目申报与、参加生命科学技能竞赛、科技创新和创业大赛等(可获得相应的学分)以及参加生物技术学分社团活动并通过考核可以获得学分,进一步激发、锻炼学生的研发及创新能力,促进学生个性发展。
(4)适应社会能力:主要包括对相关行业、单位的了解(始业教育、专业见习、社会实践、形势与政策专题讲座等等),职业技能培训、相关职业技能证书考证培训,职前培训及岗前实训等。在大三暑期的实践教学周设置了专业基本技能达标考核和国家高级职业技能证书考证工作,要求学生必须已获得相应的实践课程学分方可以参加此两个考核,且必须通过专业基本技能达标考核并获得至少一种本专业相关的国家高级职业技能证书,才可以进入大四的专业实习和毕业论文工作。同时,将专业实习延长至暑期开始至少4个月,并鼓励学生将生产实践中遇到的实际问题作为毕业论文的研究内容,使学生更有针对性地学习、研究,更有效地将专业技能应用于生产实践,使学生在实践中提高素质,获得技能,增强了学习兴趣,提高了学习效果,逐步实现与社会的无缝对接。
2 校企合作,共同探索学生的应用能力培养途径
独立学院生物技术应用人才的培养离不开学院的总体育人氛围。近几年来学院不断探索“定制式”人才培养方式,根据行业需求,共创办涉及农业、生物、制药、制造业、金融、旅游服务等行业的32个人才培养特色班,聘任222名企业家为兼职教授。学院通过构建网络服务平台提升大学生“就业力”,通过实施“双元双重(学院与企业互为培养主体,企业与学院人才互为技术与教学骨干)”和“师傅带徒弟”机制提升大学生适应力,为中小企业培养了一批能服务中小企业、扎根中小企业、推进中小企业可持续发展的高水平应用型人才。
积极探索与行业企业联合,建立互惠互利、良性互动的合作关系,探索应用人才培养模式。生物技术应用型创新人才培养目标是系统掌握本专业必须的基本技能、方法和相关知识,适应当前与未来生物技术发展的能力;基础知识宽厚、应用能力强、新知识和新技术的学习能力强,社会与岗位适应能力快、创新素质高、综合素质好的高层次应用型人才;能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企、事业单位和行政管理部门工作的应用型创新人才。根据本专业特点,结合社会需求,给学生提供在生物技术产业单位实习的机会。让学生深入具体岗位,理论联系实际,大胆实习,放手操作,融会贯通。培养学生科研兴趣,给学生提供个性发展的空间,提高学生科研素养和解决实际问题的能力,使毕业生与就业单位的科研、生产研发和管理达到“无缝接轨”,从而能够在社会生产、管理和服务的第一线解决生物技术方面的实际问题。本院生物技术专业2010―2012级三届学生的实践看效果明显。学生普遍具备了现代生物技术基础实践技能,显著增强学生在食品生物技术与生物制药技术两个专业方向的专业技能,并具有一定的行业综合技能,学生的应用研发能力、交流能力和创新思维能力有较大提升。毕业生基本胜任在食品、功能食品生产、产品开发、食品药品检验及质量管理、生物技术制药和医药卫生等领域从事应用研究、技术开发、产品营销、生产管理等工作,受到用人单位普遍好评。
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生物技术作为一门涉及领域宽、涵盖范围广、基础性强、多学科交叉的新兴生物学科,被认为是21世纪科学技术的核心,可为人类解决人口、资源、能源、环境等领域面临的难题提供新思路、新途径、新方法。近年来,国内生物技术产业蓬勃发展,社会经济高速发展和科技进步需雄厚人才资源作为支撑,高校作为人才重要的培养基地,学科或专业发展与对应产业发展息息相关,两者相互依赖、相互促进。随着生物技术产业的发展,国内开设生物技术专业的院校数目迅速增加,有的新增此专业不久,有的已有悠久的专业历史。但开设此专业的高校层次各不相同,有“985”“211”的国家重点高校,有省属的重点高校,有省属的一般高校(二本,三本类),还有一些职业技术类院校。所有开设本专业的院校类别也呈现多样化,有医学、师范、农林、理工等类。因此,采用多角度的教学改革和课程体系优化,培养具有创新意识与创新实践的有用之才,使我国的生物技术更快速发展,已成为高校培养高质量生物技术人才的神圣历史使命与重要职责。
生物技术专业的学生能不能在有限的几年时间内,把自己塑造成一名合格的生物技术人才,与专业课程体系密切相关。因此,专业课程体系的设置是否适应社会、经济的发展,是否具有系统性、创新性、前瞻性,将决定培养对象是否符合行业的需要,是否具有创新精神和应用型才能。课程体系是高等教育教学改革的最基本环节,是培养目标的直接反应。专业课程建设是专业教学建设内容的重中之重,可有效地提高学生的学习质量,使学生更好地掌握学科知识和专业技能。然而,大部分高校特别是地方本科院校课程体系的设置却没有随着时间推移和产业发展发生明显变化,表现出明显的滞后性。同时,对理工科学生的培养,实践经历和动手能力的培养与积累十分重要,特别是对于将来准备攻读研究生继续深造的学生而言更加如此,这种能力的锻炼需要课程体系中设置专门实践环节来完成。但是目前还有许多地方本科院校没有专门设置集中实践环节,或者虽然设置了但是学时占总学时比例偏低,如山西师范大学生物技术专业。另外,大部分地方院校的课程体系不能体现为地方经济服务的思想,甚至与企业脱钩。基于此,山西师范大学生物技术专业对课程建设工作展开了积极探索。
一、本学院生物技术专业的培养目标
根据人才培养模式及生命科学发展的需要,依据本学院现有的办学条件和发展潜力,学校将我院生物技术专业定位为师范类教学研究性专业,以适应地方经济社会生活发展对人才的需求。本学院制定的生物技术专业人才培养目标是:不仅具有良好的政治素质和道德修养,扎实的生物科学及生物技术基本理论、基本知识、基本技能、基本的教育教学能力、教育管理能力和教育科研能力,还能胜任基础教育的教育教学和管理工作、生物技术领域的研究、开发及其管理的专门人才。目前,本学院生物技术专业培养目标定位指向明确,注重基础理论教学、英语水平、计算机应用及实验技能的提高。毕业生可到高等院校、研究所、生物工程、医药、食品、农林等行业,从事与生物技术相关的科学研究和行政管理工作。
二、对本学院生物技术专业课程体系改革的思考
人才培养目标的实现以合理的课程体系为前提。随着学院办学条件的不断改善和教师教育、科研成果的不断积累,我们对生物技术专业学生培养方案和教学计划进行了修订。在修订培养方案和教学计划中,强调实践环节,适当扩大实践课的比重,整合实验内容,增加综合性、设计性实验课时比例,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,以提高学生的创新能力。目前,我们队生物技术专业设置的课程体系基本结构如表1所示,总共170学分。
1.加强课程体系与地方经济之间的联系
随着社会与经济的发展以及长远战略需要,国家对高等教育赋予的使命已经由精英化教育向大众化教育转化。地方性本科院校为更多的年轻人提供了接受高等教育的机会,为我国地方经济的发展提供了人才和智力支撑。对于地方性本科院校,服务地方经济是其不可推卸的责任。
山西师范大学地处临汾,位于山西的南部,离省城太原较远。作为地方性本科院校,为培养生物技术专业人才设置的课程体系应该紧密联系地方经济。临汾有大小规模的酒厂、药厂、醋厂等相关企业,为了利用好这个优势并使得我们的课程体系更贴近地方经济,我们开设了《生物仪器分析》《生物制药技术》《乳品工艺学》《软饮料工艺学》等相关课程。当然,这只我们根据目前实际情况所做的一点改进和尝试,专业的课程能体系还需要根据需要而做相应的调整和修改。
2.改革教学内容,调整不同模块课程之间的比例
国家教育部对生物技术专业的课程设置要求核心课程是生物技术专业学生必须掌握的知识,各校必须严格按课程设置来执行;不属于核心课程范围的专业课,各校应根据实际情况对其进行取舍,并根据自身特点适当增加一些相关课程,逐步建立有自身特色的课程体系。鉴于此,我们对本专业各个课程的教学计划重新进行了审定和调整,着重考虑了以下几部分:①注重教学内容“少而精”,做到“精讲多练”。②教学内容重视基础理论知识,突出重难点,淡化一般内容,删除臃肿内容。③注重理论联系实际,强化能力训练,如自学能力、分析能力等。我院生物技术专业的教师向学生公布自己的研究课题,让学生按自己的意向申请,在教师指导下参与科研实践,并将有较高理论或实用价值的实验成果及时总结成论文、专利等,这不但可以扩展学生的知识面,还提高科技论文写作能力。④利用学院现有生物技术实验教学示范中心、重点实验室和重点学科等优势,建设特色的生物技术专业实验课教学体系,所有专业课程实验课程独立设课,且要求所有专业实验必需开设综合性和设计性实验。⑤注重实验课与毕业及生产实习的地位。⑥注重课程论文与毕业设计、毕业论文的训练和要求。
另外,要想培养素质全面、视野开阔、有专业特色、实践能力强且适应地方经济需要的生物技术专业本科生则要求我们提高集中实践环节以及选修课模块的比重。因此,我们需要在有限的学分总数条件下,对不同模块之间的学分之间进行适当调整。在对学生和各课程教师进行调研和教研室集体讨论的基础上,合理的对已开设的专业基础课程和专业必修课程进行内容整合或者课程合并,这样积压出课时可以用来增加实践环节和地方经济密切相关的选修课比例。如将《生物化学》中“DNA的复制与修复”的与《分子生物学》中的“染色体与DNA”合并,“RNA的生物合成与加工”“遗传密码”“蛋白质合成及转运”与“生物信息的传递”合并;《基因工程》课时从原来的33课时增加到42课时,实验课时从原来的15课时增加到30课时。
3.调整教学计划,给学生更多的自主(选择)权
生物技术专业课程的学期安排基本情况是:第一学年主要开设公共课程及少量专业基础课,第二学年主要是开设专业基础课和专业课,第三学年开设专业课程和少量选修课,第四学年开设的是则全部为选修课以及毕业论文。从课程的指导性计划可以看出留给学生按照自己兴趣进行专业相关选修课程选择的机会并不多。因此,可以尝试把主干课程的开课学期跨度压缩,我们初步认为在第三学年的第一学期全部结束所有主干课程还是比较合理的。相对以前的安排可以增加一个学期的自主选择机会。
4.进行课堂教学改革与考试改革
任何事物的发展和改革都不是简单的单因素问题,一般会牵涉到多个相关方面。课程体系改革也不例外,要想进行富有成效的课程体系改革,课程体系中所涉的全部或者大部分课程的教学改革和考试改革是必要的。
目前,多数院校的教学模式仍然是“教师讲、学生听;教师写、学生记;教师问、学生答;老师考、学生背”,学生与教师之间缺少互动,学生被动地接受教师传授的知识,缺乏思考、创新的动力。这在一定程度上抑制了学生对学习的主观能动性。为提高本专业课程的教学质量和水平、学生的综合素质和能力,我们学院推行课堂教学改革,推行“翻转教学”等模式,把学生的主体地位充分发挥出来,课堂不再以教师为主,而是以学生为主,充分调动学生的主动性,让学生由被动学生转变为主动学习。
随着高等教育目的和理念的革新,一门课程的教学质量,不能全部以学期末的一次考试成绩来度量,我们学院还分A卷和B卷来判定学生学习的质量。在此过程中不仅伴随着试卷难易程度的困扰,还可能有其他非卷面方面的能力无法得到测量。所以,只有推进考试改革,学生才能更有效地接受教师所采用的新课堂教学方式。在考核过程中,对专业性比较强的课程,实行半开卷或开卷考试,注重考查学生分析问题和解决问题的能力,课程作业成绩占20%、课堂回答问题成绩占20%、出勤成绩占10%、期末考试成绩占50%,总分值为百分制。对实践性较强的课程,通过撰写综述论文、研究报告等形式进行考查。如分子生物学、细胞生物学、生物制品学等,主要考核学习态度、实践能力、创新能力和思维能力等。
地方性高校能否履行好自己的责任,培养出适合社会、经济需要的专业人才,融入到地方的经济发展中去并做出自己的贡献,使所在地区能真正感受到地方高校的存在,是地方高校自身能否健康发展和实现存在价值的重要标准。因此,与时俱进地构建新的与地方经济紧密联系的课程体系就显的十分必要和紧迫。当然,本文只是从目前我校生物技术专业的实际情况出发,认为在今后一个阶段需要尝试推进的一些改革思路。
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