发布时间:2023-10-09 15:04:36
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇生命科学和生物工程,期待它们能激发您的灵感。
我国生物工程专业专门培养掌握生物化学技术及其产业化的科学原理,掌握现代生物学、生化反应工程、酶工程、基因工程、发酵工程等生物工程技术,具有研究和开发生物化工产品、生物保健品、生物药品的能力,能够在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术、新产品研制开发等工作的高级科技人才;
生物工程属于工科,是由微生物学、化学、生物化学、化学工程和计算机科学等相互交叉发展而成的一门复合性学科,被视为21世纪三大前沿学科之一,是生命科学通向应用领域的桥梁学科。即生物工程是对生物进行创造和设计,对生命有机体按照预先设计的蓝图,在分子、细胞、组织和个体等不同层次上进行新的构思,然后结合工程学科的知识用它们大规模的生产出各种对人类有益的生物产品,在医药,农业,环境,能源,采矿等方面,特别是在人体生命科学方面,有非常突出的作用。
(来源:文章屋网 )
如何推动实践教学
以北方民族大学为例,该校设置的7个实验板块中,设计性和综合性本科实验项目的来源,均围绕教师的科研项目或科研成果而设置。例如:在微生物学板块中,部分实验教学项目是根据基金项目“虾青素高产酵母菌的选育及其产物功能研究”等课题而设置。再以福建师范大学为例,生命科学学院工业微生物教育部工程研究中心,投入建设经费2000余万元,建成省属高校领先水平的发酵工程中试车间[2]。目前该车间配备有多台10~1000L全自动发酵罐及其配套的辅助设备和下游工程设备,如空压机、空气净化系统、电锅炉、制冷装置、管式离心机、三足离心机、微滤系统、超滤系统、纳滤系统、喷雾干燥器等先进的仪器分析系统,完全可以满足该院师生进行相关实践性教学的需要。江南大学生物工程学院,在学生毕业实习之前,由学院下属的5个研究中心根据自身特色,各负责1个本中心课题组特色教学训练项目。将学生分为5个大组,轮流进行互动实验,每个项目安排4~5天,整个教学训练项目在短期内完成[3]。天津科技大学认为上述做法实质上相当于工业产品开发中的中试环节,具有连续或半连续的生产方式,并可以全面监测产品过程,从中发现问题和解决问题。因此,它是学生将知识从理论上升到实践的一个重要环节。例如湖南人文科技学院,与娄底百雄堂高科技农业有限责任公司建立校企产学研合作关系,合作内容是:(1)开展科研合作。(2)每年接收生命科学系学生实习。(3)共享资源。例如公司提供腊八豆菌种和腐乳菌种等现有产品和技术,作为科研合作的起点和生命科学系实验课的内容;生命科学系提供气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪等设备供公司产品质量分析使用。此举可供其他高校借鉴。2009年以前,生物工程与生物技术实验装备中多数涉及上游技术的设备已经基本配置到位(如基因工程操作设备,萃取、离子交换、吸附、层析、蒸馏、结晶干燥等实验室级别的代谢产物分离设备),缺乏的是下游生产级别的设备,所以要重点考虑配置实训车间设备。在高等教育装备博览会上,同样可以看到国家对高等教育实验室装备的一些新理念,以及设备制造业满足市场新需求的动向。浙江天煌公司的实验室设备,以典型工业产品范例和个案研究开发,作为高校实验实训的装备依据。涉及生物技术的实训系统,就有啤酒自动化生产线过程控制(工程型)系统(含5器和4发酵罐)等。高校还需建设固体制剂生产线实训车间(含30万级洁净水平操作间)和分离制备生产线(包括发酵罐、多功能动态提取罐、旋转薄膜蒸发器、结晶罐、迭片式离心机、板框压滤机等),适合各类食品或药品的生产操作训练。校内小型实训车间,其生产过程完全与工业化生产过程相同,使学生能够从生产原料预处理、培养基制备、菌种扩培、发酵罐灭菌、接种及发酵过程中工艺参数的控制、产品分离提取等各个环节进行实际操作和系统分析。不过,各校对实训车间的投入还是普遍偏少。天津科技大学生物工程校内实践基地,设备总价值近500万元,包括好氧发酵、果酒酿造、啤酒生产、分离提取、精制纯化等中试系统,涵盖了生物工程产业上中下游生产环节[4]。华中农业大学从2000年起分3期,建成生物工程专业教学实验室1000m2,包括有通风发酵、固态发酵、生物工程下游技术、啤酒加工等实验室及仪器分析室和准备室等。在引进现酵控制系统、发酵后处理设备的同时,成立了生物工程设计室,通过工程软件AutoCAD电脑绘制,进行发酵工艺和设备流程设计等操作。
实践教学中新手段、新体系的运用与推广
对于和实际生产联系最紧密的课程,如化工原理、发酵工程、生物工程设备、生物发酵工艺等,吉林农业科技学院考虑到设备的限制问题,增加了模拟教学,从专业教学仿真软件开发公司购置了仿真教学模拟软件,保证一人一机的实践演习。这些软件的仿真性强,尤其是配备的实践操作演练,能让学生真正达到工厂模拟化的操作练习。烟台大学生物工程系将计算机模拟仿真引入实践教学[6]。这种仿真系统能逼真地模拟工厂运行和各种事故状态的现象,大大缩短培训时间。在计算机仿真环节,该校选用了北京东方仿真公司开发的青霉素发酵工艺仿真软件,以单元操作的形式进行仿真模拟。青霉素发酵工艺仿真包括青霉素发酵生产、青霉素的精制和提纯等内容。同时,教师可以通过计算机监测系统,全程跟踪每组学生的操作,真正达到实践训练教学的目的。传统实验项目普遍存在反应体系大、样品处理量多和处理时间长等特点,也使微量移液器、微量与狭缝分光光度计等现代科教仪器不能充分发挥其先进性。微型化实验于1988年末开始引入我国,关于微型实验已有文献报道[7]。微型化实验的研究,是着眼于环境保护和实验安全的需要,体现了现代科学技术发展水平的要求。微型化实验具有现象明显、操作简便快速、节省经费、减少污染、安全和便于携带等优点。
本文作者:余多慰工作单位:南京师范大学生命科学学院
本文以生物工程人工生命的科学技术基础为题展开了相关的分析与探讨,重点就材料技术型生物医学工程、组织工程以及生物工程人工生命这三者间的相关性展开了深入的研究,结合本次研究最终对材料技术型生物医学工程、组织工程、人工工程以及具备改善人体组织器官功能的人工组织进行了详细的论述。
关键词:
生物工程;人工生命;组织工程;人工组织;人工器官
0引言
从广义层面上来说人工生命即为具备有人的生命指征、功能、结构以及外在形象的人工制造系统,是人对于自然生命的一种模拟与拓展。广义上的人工生命是多门学科合并之后的产物。一般认为人工生命学科是由生物科学技术与工程科学技术所结合而产生出的一门学科。下文将主要就针对材料技术型生物医学工程与组织工程、人工生命间的相关性,以及材料技术型生物医学工程、组织工程、人工组织及器官展开具体的论述。
1材料技术型生物医学工程
此种工程学科的主要研究目标即为各类生物材料及人工器官组织,其中就涵括了组织工程学科。在此方面研究工作中涵括有材料科学、生物科技、化学、信息技术、计算机技术、医学以及生命科学等多门学科的基础知识。生物材料也就是对于生物体进行临床诊治以及将其受损组织器官替换下来,亦或是增强人体某一部分功能的材料,因此就必须要求其能够植入到人体当中并不出现排异反应,确保活体细胞可以在此材料之上自然生长。生物材料亦可被视作构成人工组织与器官的核心材料。生物医学材料在未来一段时期的主流发展趋势,即为给予组织工程的发展提供优势特性显著的活性生物材料,应确保其具备良好的生物相容特点;亲水特性;性;预防组织粘附特性;抗炎特性;抗凝特性等。以保障活体细胞能够在所制成的人工材料上生长并对病变组织起到良好的改善、恢复效果,使之免疫识别与生物催化性能得以有效提高。依据生物医学材料的属性可将之主要划分为以下几种:
(1)无机非金属生物材料。①同人体组织力学间具备良好的相容性,同时还可改善组织生长的材料。②具备人体有机以及无机结构的复合型材料。
(2)金属生物材料。①毒性较低,弹性模量更加符合入骨特点的合金材料。②各种植入人体当中的器械材料,如较为常见的人工关节、种植牙、心脏支架等。③接入性诊治所采用的医疗器械设备如官腔支撑架、引导丝等。
(3)生物医用高分子材料。①可将血液之中的毒副物质吸出的材料。②能够在临床上应用于免疫性病症治疗的材料。
2组织工程与人工组织
目前临床上所面临的主要医学问题当中主要就包括了组织与器官的衰竭、损伤,而临床上在应对此类问题时所较常采用的措施方法主要包括以下三方面:
(1)自体移植。由人体自身的部分组织来对损伤位置进行修复,例如,对面部皮肤大面积烧伤患者进行面部手术修复时通常会取其自身大腿位置的皮肤来进行修复损伤组织。
(2)异体移植。例如,某患者在遭遇意外事故时,家属自愿将其身体部分组织如眼角膜、肾脏等组织捐献给有需要的人。然而此种情况时常会出现异体组织的兼容性问题,同时需要被捐助的人员与每年的捐献人数相比差距过大,供体不足情况十分显著。
(3)人工器官。这种方式能够彻底解决供体不足的情况,但是其目前所存在的问题也是十分显著的即异体反应与感染情况十分明显,绝大多数的患者在接受器官移植后都是应各类感染致死。对此人们也就设想若是能够采用母体细胞以及生物降解材料在人体当中构建起新的组织器官,也就是进行结构组织,代谢组织以及细胞系统的重新建构。目前这一设想已经不再是仅存在于人们脑海之中的假想,而已经走进了现实生活当中,可以预见组织工程的发展必将会促成这一设想的实现。当前,组织工程研究的主要内容即为:适宜的母体细胞来源;能够为细胞粘附生长提供空间的细胞外基质;可应用在促进细胞组织再生长的因子;以及组织间的相容性。开展组织工程通常会应用以下三种策略:
(1)细胞以及生物材料的杂化体系,例如由小块活体组织将特异细胞分离出来,通过体外扩散增大之后种植于生物相容性较好同时能够生物降解的聚合物所建立起的多孔支架当中,在体外培养一段时间后可将细胞和支架结构置入于患者体内;伴随着组织缺损部位的重新构建,聚合物将会逐渐降解并消失。
(2)仅具备生物降解材料体系,借助于生物生长方式促使细胞成长为多孔支架结构,在通过增殖、分化来产生为相应的组织结构,并且与周边组织相整合。例如采用珊瑚骨加支撑的羟基磷灰石陶瓷,其孔隙架构与人体骨架构极为接近,可被应用在骨组织工程支架中。
(3)细胞体系,经过移植的细胞经由生物过程演变为微结构。
3结束语
总之,从广义性的角度上来说人工生命必须要基于工程科学技术、生物科学技术以及生物工程科学技术的基础上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是广义上的人工生命科学技术基础。材料技术型生物医学是工程的研究对象主要是生物材料与人体的各个身体器官。组织工程则是借助于生命科学以及工程科学的基础理论与方法,来探究并开发出具备修复以及改善人体组织器官功能的新型临床应用取代物,也就是人工组织,因而材料技术性生物医学工程以及组织工程也便是生物工程人工生命的基础。
参考文献:
[1]杨国为,陈国江,涂序彦等.广义人工生命的科学基础(Ⅱ)--生物工程基础[J].计算机工程与应用,2013(09).
[2]杜严勇,胡春风.人工生命技术引发的哲学思考——全国人工生命技术的哲学思考研讨会综述[J].哲学分析,2013(03).
生物工程 实验课程 教学改革
生物工程专业是继生命科学专业和生物技术专业之后出现的生命科学领域的第三大专业,是以生命科学为基础,综合基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程和生化工程等技术手段在内的学科。生物工程是一门实验性和应用性很强的专业,生物工程领域作为生命科学的下游学科,也是比较容易进行产业开发的专业领域,这就对学生的认知能力、实验技能、应用能力和创新意识提出了比较高的要求。近年来,我国对生物工程领域的关注度日益增强,政策性导向也在向生物工程学科倾斜,为生物工程专业的发展创造了机遇。为适应和促进生物工程学科的进一步发展,需要大量高素质的人才,而人才培养中很重要的一个组成部分就是基础的实验课程训练。我们针对生物工程专业的特点,在实验课教学过程中尝试进行改革,初步摸索出一套比较适应现代生物工程学科发展的实验教学方法。
一、改变传统教学观念,提高实验课程关注度
传统教学观念认为,实验课程只是理论课程教学的辅助,处于从属的位置,因而对实验课教学关注度要小于理论教学。但就生物工程专业最近的发展和学生就业情况来看,仅仅具备扎实的理论知识是完全不够的,这和生物工程专业应用性强和产业化开发需求较多的特征不相符合。为适应生物工程领域发展对人才的需要,必须培养基础理论扎实,又同时具备相应的应用能力的综合素质人才。因此,实验教学改革首先要做的是转变传统的“实验课程教学辅助理论课程教学”观念,确立实验课程相对独立的地位,提高实验任课教师对教学的关注度,使教师能够全身心投入到实验课教学中,提高教学效率和教学效果;同时也提高学生对实验课程的关注度,使学生能够通过实验对理论知识进一步理解掌握,也能将所学理论知识更加灵活有效地运用到实验学习过程中。
二、设置合理科学的实验教学内容
生物学科发展迅速,新的技术和新的方法出现和应用很快。因此,实验课程的内容要紧跟学科发展前沿,结合经典实验技术和方法,设置适应学科发展和社会需要的相关实验教学内容。同时,生物工程专业具有应用性和前沿性的特点,这就决定生物工程专业实验课程内容设置的目的是培养具备实践能力和创新能力的人才。因此,在实验内容设置的时候就要考虑实验的实用性和灵活性。
我们实验设置把握的总体思路是以经典技术方法锻炼基础实验操作能力,以探索型实验锻炼学生发现问题及初步解决问题的能力,以综合性连续实验检验学生对实验的整体把握能力。教学内容设置的连续性可以对学生进行循序渐进的实验能力培养,避免出现实验设置顺序混乱对学生思维及能力培养造成不必要的误区。
三、改进教学方式,提高教学效率
与理论课程不同的是,实验课程更多的是考察学生独立发现问题、独立思考解决方法、独立操作验证的能力,整体来讲,学生的相对独立性要高于理论课程。因此,我们在进行实验课教学时,对教学方式进行了一些改进。
首先,实验的理论知识准备要充分。实验课在准备阶段,我们就要和理论课的进度结合起来,避免出现实验课提前于理论课的情况发生,同时也要尽量避免理论课结束很久之后再进行相关的实验课教学,尽量做到理论课和实验课同步进行,这样可以避免在进行实验课教学时进行长篇累牍的理论知识讲解,影响实验课教学时间和效果;同时,学生在实验课前准备相关理论知识的时候,也可以做到趁热打铁、有的放矢。
其次,实验教学的讲解要简明扼要。以往的实验课程教学,从实验原理到实验器材,从操作注意事项到实验结果处理,甚至实验分析和结果讨论,教师都要进行详细的讲解,这样的教学容易造成教师工作压力增加,而学生对教师的依赖心理过重,甚至觉得实验课就是走过场,对教学效果产生很大的不利影响。我们在教学过程中,针对不同的实验内容,制定相应的教学讲解时间,一般情况不超过25分钟,理论课讲述过的内容,进行简单的提问了解学生掌握情况,把讲解重点放在影响实验成败的细节的指导上,并加一些与实验相关的理论发展过程的讲解,以利于学生对实验的理解掌握。同时,简明扼要的讲解也要求学生在实验课进行前进行大量的相关理论准备工作,把“被动接收”变为“主动获取”,藉此培养学生独立思考的自主性,调动学生积极参与实验教学的主动性。
第三,实验课程进行过程中操作部分要放手。在实验操作过程中,突出学生的主体地位,放手让学生去进行实验的各个步骤,教师的作用是监督实验过程、保证实验安全、保障实验顺利完成。我们在讲解过程中仅演示实验操作的关键细节,其余的实验操作在不影响实验准确性的情况下,让学生根据自己的个人习惯进行操作。在实验整个过程中,教师会全程关注学生的操作,发现操作方面的错误及时进行纠正和辅导。而对实验过程中出现的问题,仅做必要的引导,启发学生依靠自己掌握的理论知识和实验技能进行分析和解决,培养学生独立思考问题和解决问题的能力。
第四,处理数据要缜密,确定结论要慎重。实验结果和结论是对整个实验的总结,是最终要得到的最重要的内容。因此,我们要求学生在处理实验数据时一定要缜密,严格按照相关的实验处理方法进行,得到正确的实验结果;在依照实验结果下结论时考虑周全,不能扩大或者出现不符合实验结果的结论,最终慎重下定结论。以此培养学生科学的思维方式,具备良好的分析能力和总结能力。
第五,最终提交的实验报告能做到实验的可重复性。我们评价学生提交的实验报告是否合格的最重要标准是能否依靠该实验报告重复出该实验,这是对学生表达能力的一种培养。我们在教学过程中要让学生意识到,只有做到清楚表达自己的实验成果,并且能够让别人成功重复,才能证明整个实验是成功的,如果只有自己清楚自己的实验成果而不为别人接受,那么整个实验就是失败的。
四、改进成绩考核方式,激发学生主动性
以往的实验教学考核主要是以学生提交的实验报告作为主要的评分参考,学生为了获得好的成绩,关心最多的是实验结果是否和教科书上描写的一致,是否达到了实验的预期目标,而往往忽视了实验课程设置的最初目的和实验过程中出现的关键实验现象,这种考核机制难以考察学生真实的综合实验技能,也不能有效了解学生对实验课程的掌握情况,不利于学生将来从事科研或生产工作。我们认为,实验课程成绩的考核相比较于理论课程考试,更多的是要考察学生对实验目的和实验原理的认识程度、对实验技能的掌握程度,对实验过程出现的问题的发现能力、针对问题的解决能力以及在实验过程中表现出来的创新思维能力;结合学生提交的实验报告是否能准确描述实验现象、是否能正确处理实验数据、对实验结果讨论分析是否合理以及书写是否规范等,综合评定学生实验课程成绩。
在实验教学中,我们从一开始就向学生明确实验课程的考核标准,让他们了解到仅仅靠实验报告是不能获得一个好成绩的,需要全身心投入到实验课程中去才能获得好的成绩和掌握优秀的实验技能,这样能够提高学生对实验课程的关注程度,激发学生积极参与实验教学的主动性。我们在教学过程中,专门准备有课堂教学备案记录本,从学生进入实验室之后,从讲课过程中学生的回应程度、实验过程中的具体操作、对出现问题的剖析理解、解决问题方法的选择等方面,对每一位学生的具体表现随时在记录本上进行记录备案,作为学生实验课程成绩考核的重要评定依据,再结合学生提交的实验报告进行综合的成绩考核评定。
五、结语
生物工程是生命科学的下游学科,对学生的应用能力和创新能力有更高的要求。作为培养生物工程高素质人才中关键一步的实验教学,不能采取传统的教学方式。经过我们对教学理念及教学方式方法的改变和探索,初步摸索出一套比较适合生物工程本科生实验课程的教学方法。整个生物工程学科要发展,只有做好各个基础性的工作,本科生的实验教学就是其中的一环,因此,生物工程专业的实验课程教学改革还需要朝着更好的方向继续进行下去。
参考文献:
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[2]蒋群,李志勇,张雪洪.生物工程综合实验教学的探索与实践.实验室研究与探索,2007,26(9):88-89.145.
[3]姜孝成,唐文岘,彭贤锦,于风江,吴吉娜.建立以能力培养为核心的生物学实验教学体系.实验室研究与探索,2009,28(12):159-161.165.
[4]周春丽,李玉萍,苏伟等,苏虎,刘华.《生物工程综合实验》教学体系建设探索.安徽农业科学,2009,37(31):1527.15274.
关键词:高校;独立学院;特色专业建设;人才培养
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)03-0146-03
特色是高等学校的生命线,特别是作为民办独立学院的我校,只有走特色发展之路,才能适应社会经济发展、高等教育发展和中原经济区建设的需要。专业建设是高校最重要的教学基本建设,决定着人才培养的格局与办学水平,是提高教学质量和科研水平的关键,也是一项长期战略任务,对高校的改革与发展具有深远的影响[1,2]。特色专业是高校的一面旗帜,特色专业建设也是高校特色发展的重要组成部分[3]。高校的特色专业可以概括为:充分体现学校办学定位,在教育目标、师资队伍、课程体系、教学条件和培养质量等方面,具有较高的办学水平和鲜明的办学特色,获得社会认同并具有较高社会声誉的专业[4,5]。因此,在准确定位的前提下,我校特色专业建设的目标是“以质量求生存,以特色求发展”,同时坚持“科学、创新、示范”的建设原则,不断增强特色专业建设的质量和水平,并以特色专业辐射和带动其他学科专业的建设和发展,促进我校、院整体办学水平的不断提高。本文对新乡医学院三全学院生命科学技术学院特色专业建设进行了探讨,以期为我校、院专业建设提供参考。
一、我院专业设置概况
我院现有生物技术、生物工程和生物医学工程三个本科专业。生物技术是由多学科交叉形成的综合性新兴学科,具有基础性强、涵盖范围广、涉及领域宽等特点,是21世纪生命科学领域的核心科学技术,更是我国中长期科学技术发展规划纲要中优先发展的学科之一。生物医学工程是综合生命科学与工程技术的理论、方法和手段,依靠理、工、医紧密结合,促使理工学科与医学相互渗透、相互交叉的一门新兴学科,也是本世纪最具发展潜力的学科之一。生物工程是运用生物学、化学、工程学等基础学科的基本原理,并与机械、电子、材料、医学等多学科相互交叉、渗透、融合而发展起来的新兴工程技术学科。我院于2005年设置生物技术和生物医学工程,2008年又增加了生物工程专业,现有学生300余名。
二、我院特色专业建设优势
我校是河南省唯一一所西医类独立学院,医学专业已经具有了良好的社会声誉,这一特色优势为我院的生物技术、生物医学工程和生物工程三个医学相关专业医药特色建设奠定了坚实的基础。同时,我省开设生物技术和生物工程的二本及三本院校,如河南大学、河南师范大学、河南农业大学等,专业大多是涉农方向,而开设生物医学工程专业的院校还不多,这就为我院建设医学特色生物技术、生物工程和生物医学工程专业提供了宽松的外部环境。另外,新乡医学院生命科学技术学院已经积累了丰富的专业建设经验,生物技术和生物医学工程均为省级特色专业,这些经验是我院特色专业建设的有力支撑。
三、我院特色专业建设目标
特色专业建设要有明确的目标,才能保证各项建设工作的有序开展。根据发展规划和准确定位,同时兼顾科学性、创新性、前瞻性和示范性等原则[6],我院特色专业的建设目标确定为适应社会发展对人才的需求,发挥已有的医学专业优势,办出医学特色,使我院专业建设与人才培养紧密结合中原经济区建设、高等教育发展和国家经济社会发展需要,同时为我校其他专业建设和改革起到示范和带动作用。
四、我院特色专业建设模式
1.构建具有生物基础和医药特色的人才培养方案。人才培养方案是实施人才培养的指导性文件,是开展各项教学活动的基础,是组织实施教育教学活动的依据,对人才培养质量具有重要的导向作用[4,5]。以我校人才培养方案修订工作为契机,改革课程和时间教学体系,构建了具有生物基础和医药特色的生物技术、生物医学工程和生物工程人才培养方案,为我院特色专业建设奠定了坚实基础。(1)凸显生物科学与医药融合的课程体系。结合教学实践对课程设置和教学内容进行改革,科学合理安排必修、选修课程。对于生物技术、生物工程专业,课程设置以生物科学为基础,将细胞生物学、微生物学、细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程等列为专业必修课;选修课程多设置医药相关课程,如生物技术制药、医学遗传学、医学免疫学等。这样既可以保证学生的理论知识、实践能力和综合素质培养的要求,又可以充分利用我校已有的优质医学教育教学资源,体现生物科学与医学、药学的紧密结合,办出生物技术、生物工程专业的医药特色。在生物医学工程专业课程设置中,将专业基础课分成医学基础、电子学基础和医学仪器三大部分,注重教学内容的更新,打破不同学科课程间的壁垒,把理、工、医多学科的交叉与相互渗透反映到教学内容中。优化教学方法与形式,采取灵活多样的指导、启发、讨论式教学。如:充分发挥网络的作用,开展网络教育。新乡医学院和我省多数高校都已经加大了网络示范课程的建设力度,一批精品课程及优秀教育教学资源正在通过网络为广大学生服务。借此平台,学生学习的自主能动性极大提高,师生互动沟通的灵活性和及时性得到了有效保证,同时解惑答疑之余探讨科研及教学管理的积极性空前高涨,教育教学效果明显改善。因此,我校、院也于今年启动了网络示范课程建设,课程平台已搭建完成,一大批优质教学资源也已上传网络供师生共享,如细胞工程网络示范课程,有效促进了我院的教育教学效果和特色专业建设。(2)强化生物基础与医药特色的实践教学体系。实践性强是我院各专业的典型特点,为提高学生动手能力,培养出创新性应用型专业人才,突出实践性教学也是我院专业建设的主要特色。第一,强化实验室教学,整合实验教学内容,将其分为基础实验、专业实验两个层次和几个系列,避免了实验内容的交叉重复,使其更加系统和符合客观规律,知识结构更加合理。第二,以指导学生毕业设计(论文)为基础,设立科技活动小组,尝试开放实验室,让学生参加教师科研项目,同时举办实验技能竞赛等活动。第三,不断加强、扩充校外实践教学基地与实习基地建设,尤其是以双赢实习基地为平台创新生产实习教学,如:加强我院生物技术、生物工程专业的野外经济动植物实习和生物医学工程专业的金工实习及与“驼人集团”的合作等。通过强化实践教学体系,全面培养和提高了学生的观察能力、动手能力、实践能力以及思维能力、综合分析能力和解决问题能力。
2.深化改革,探索“多样化、实用型”的人才培养模式。人才培养模式是高校为学生构建的知识、能力、素质结构,以及实现这种结构的方式,它从根本上规定了人才特征,集中地体现了教育思想和专业的人才培养水平[6]。作为三本院校,我院特色专业建设始终重视人才培养模式的创新,把“厚基础、宽口径、强实践、重创新、高素质”作为人才培养的基本原则,把“满足学生考研、就业和用人单位需要”作为教育教学工作的出发点和落脚点,不断激发学生的创业精神、创造品质和创新意识,构建“多样化、实用型”的人才培养模式。
3.加强教师队伍建设。“治校兴业,人才为先;治教兴学,惟在得人”。高素质教师队伍是特色专业建设的基础和根本保障,近年来我院狠抓教师队伍建设,在人才聘任和引进方面向特色专业倾斜,在人员配备方面向特色专业靠拢,在人才培养和培训方面向特色专业侧重,收到了良好的效果。同时,我院充分利用新乡医学院的优良师资和各种有利条件,对专职教师进行理论及实践教学能力的培养,使他们不仅具备较强的专业理论素养,在实践操作技能教学方面也成为能工巧匠,切实提高教师队伍的专业素质。
培育高校专业建设的鲜明特色,不仅是全面提高人才培养工作过程中的一项必要工作,而且是打造学校核心竞争能力的重要途径[7]。面对竞争日益激烈的外部环境和人才培养工作的新形势、新要求,我校应以自身专业、资源为基础,以市场为导向,优化学科配置,构建完善的人才培养体系,打造具有三全学院特色的品牌专业,从根本上提升我校的核心竞争力!
参考文献:
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关键词:生物化学实验;创新计划;教学促进
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)51-0249-02
生物化学是从分子水平和化学变化的深度阐明生命活动机理的科学,是整个生命科学的领先学科和中心支柱。近几十年来生命科学取得惊人成就,生物化学也成为该领域最活跃的学科之一,是发展生命科学各学科和生物工程技术的重要基础,特别是21世纪随着人类基因组框架图的绘制完成,生命科学迈入了后基因时代,应用各种生物化学技术手段也成为生命科学研究领域的主流,作为生命科学基础学科的生物化学无论从理论还是从实验技术方面都占有重要的地位。生物化学及其实验课程是生物工程等专业开设的重要专业基础课,其教学效果直接影响到学生对后续课程,如微生物学、基因工程与分子生物学、微生物生理学、酶工程等的学习。在学习生物化学理论的同时,需要通过实验来验证所学理论,以便熟练掌握实验技能,为今后继续深造和参加科学研究打下坚实的基础。
笔者所在学院开办生物工程专业已有二十余年,其前身是原贵州工学院轻工系1986年建立的发酵工程专业。生物化学及其实验课程是目前我院生物工程、酿酒工程、食品科学与工程的专业基础课,其教学地位十分重要。然而目前生物化学实验教学面临的主要困境是开设的实验项目较为陈旧,人均实验学时偏少,难以适应现代生物化学的研究与发展,也不能满足学生掌握新技术、新方法的要求。针对现有生物化学实验教学的不足,笔者认为通过大学生创新性实验计划,可以激发学生的主观能动性,提高他们的实验动手能力以及分析问题和解决问题的能力。
一、生物化学实验教学存在的主要问题
我院自开设生物化学实验课程以来,虽然实验内容经过多次调整和改进,但受制于实验经费不足、师资缺乏,以及教学改革带来的课程学时压缩等因素,目前开展的实验教学已很难适应现代生物化学的研究与发展。笔者认为当前实验教学主要存在以下几方面问题,需要进一步改进才能提高整个生物化学课程的教学效果。
1.人均实验学时少,学生缺少足够的动手训练机会。笔者所在学院开设的生物化学实验课程主要面向生物工程和酿酒工程专业。生物化学是一门理论和实验结合很强的课程,需要开设足够的实验来验证相关的理论知识,同时提高学生的实际动手能力。然而随着多次教学改革的实施,实践教学部分得到加强,课堂教学和实验教学课时却减少了。目前我院生物化学实验课程总共16~18学时,远远低于省外一般大学和211院校,无法满足学生对该门课程的实际实验需求。另一方面,由于受实验经费、场地以及师资匮乏等因素的制约,学生在开展实验时往往2~4人一组,每个人只负责实验的某个环节,很多实验不是独立完成,因而学生缺少必要的实验锻炼。虽然近几年在省政府的大力支持下,学校基础实验教学用地等方面得到很大提升,但短期内很难显著提高学生人均实验学时数。
2.验证性实验为主,限制了学生的创造性。目前我院生物化学课程开设的实验,如氨基酸的层析分离、酪蛋白的制备、考马斯亮蓝法测定蛋白质等,大多属于验证性实验,而综合性实验比较少。由于验证性实验一般都会有比较明确的实验预期,所以可能会出现一些学生实验不认真,甚至根据预期编造实验结果,同时抄袭他人实验报告的现象也时有发生,这些都不利于培养学生的严谨学风。另一方面,生物化学属于专业基础课,笔者所在学院一般安排在大二上学期开设该门课程,而这阶段学生思维还是沿袭了高中的授课方式,以老师灌输为主,学生的动手能力及自主思维创新的能力较差。虽然授课教师会反复强调课前预习的重要性,但由于很多学生自觉性较差,并不能按时预习。在实验的过程中只是按照实验教材中的步骤机械地进行,部分同学对实验的原理、步骤和现象不理解,教学效果欠佳。长此以往就会造成学生惯于接受、疏于思考、依赖性变强的恶性循环,其主观能动性和创造性进一步降低。
3.开设的实验内容滞后,难以满足现代生物技术发展需求。随着学校办学规模的提高以及专业的进一步细化,最近我院在原先生物工程基础上,结合贵州省白酒产业发展的需求,新开办了酿酒工程专业,这对生物化学及实验教学提出了新要求。目前生物化学教学一直沿用原先发酵工程的模式,实验内容及大纲只是在原有基础上做了细微的调整,没有体现各专业对生化实验技能的特殊要求。另一方面,最近十几年生物技术突飞猛进,生命科学迈入了后基因时代,应用各种生物化学技术手段也成为生命科学研究领域的主流。受制于教学条件和师资力量的匮乏,我院目前开设的生物化学实验课程基本停留在简单的定性验证,且实验对象大多数集中在糖和蛋白质,核酸部分的实验学时偏少,学生很难接触到分子生物和基因工程等先进仪器设备,难以掌握现代生物技术的实验技能。
二、大学生创新性实验计划对教学的促进作用
为了全面提高学生的创新能力和综合素质,教育部和许多院校都设立了以本科生为主体的创新能力培养计划,即国家大学生创新性实验计划,其目的是通过学生参与科研实验,激发他们的学习兴趣和创新精神,锻炼他们分析问题和解决问题的能力。近年来,我校也加强了本科生创新能力的培养,设立了专项经费用于支持大学生创新性实验计划。笔者这几年作为指导教师,带领本科生完成了国家大学生创新性实验计划和贵州大学大学生创新性实验计划。通过这些计划的实施,学生动手能力和综合素质普遍得到加强,可以一定程度上弥补现有实验教学的缺陷。
1.实验时间有保障,动手能力得到加强。教学实验一般要求学生在规定的时间内完成,且教学课时比较少,所以很多学生缺少机会进行充足训练。相比而言,大学生创新性实验计划则比较灵活,一般是在空余时间安排学生进行实验。虽然大部分创新性实验计划只资助半年或一年,但项目结束后仍可在老师指导下继续参加导师项目研究,甚至还可以结合本科毕业论文进行持续锻炼,因而学生做实验的时间有充分保障。另一方面,大学生创新性实验计划远远大于教学实验工作量,虽然每位参与学生在课题执行中承担各自的任务,但人均实验量还是比较大,学生有充足的时间来锻炼动手能力。
2.进一步开阔学生的视野。本科教学实验开设的内容相对比较滞后,无法满足学生对掌握新技术、新方法的需求。创新性实验计划的模式是按照科研项目的评价体系来申报和验收的,因而实验需要突显一定的创新性。本科生在参与大学生创新性实验计划时,需要在老师指导下阅读一定量的文献,了解与研究相关的前沿技术,同时在实施过程中有机会接触和使用先进的仪器设备。近年来生物科学进展日新月异,特别是后基因时代涌现很多新技术和新方法,而现有的实验教学基本停留在原先的模式,学生很难掌握日益革新的实验技能。通过大学生创新性实验计划的实施,可以进一步拓宽学生的视野,提高他们的综合实力。
3.激发学生主观能动性和创造力。本科生物化学开设的实验大多属于验证性质,同时实验内容较为单一,缺少对知识理论的综合运用。相比而言,大学生创新性实验计划的基本属于探索性研究,实验结果一般不可预知,这可以在一定程度上激发学生的主观能动性。创新性实验计划的实验较为系统,不仅仅是由单一实验构成,需要学生对知识的综合运用。笔者指导的大学生创新性实验计划,需要学生完成微生物的接种和培养,固态发酵工艺的控制和优化,以及蛋白酶的分离纯化和酶促反应动力学测定,不仅要求学生掌握蛋白质化学的基本理论和实验技能,同时也加强了学生对微生物培养这块的理论和实验操作技能。另一方面,在创新计划的实施过程中,除了前几次实验需要指导老师进行准备和示范,后续的研究一般要求学生学会独立设计方案,并进行相关实验准备和具体实施,在遇到问题时能够通过小组讨论,提出解决问题的切实方案。因此,通过大学生创新性实验计划的实施,可以激发学生主观能动性和创造力。
三、结语与展望
通过大学生创新性试验计划的实施,可以一定程度上解决现有生物化学实验教学中的一些弊端,并激发学生的主观能动性和创造力,全面提高学生的综合素质,满足学生掌握新技术、新方法的要求。然而受资金等因素的限制,大学生创新性试验计划只能在有限的范围内开展。考虑到一般学校很多老师的科研项目与生物化学专业知识体系密切相关,所以笔者认为可以将学生吸纳到教师的科研实验进行锻炼,让更多的学生有机会接触前沿技术,并通过创新研究提高自身的综合实力。
参考文献:
[1]胡晓倩,陈来同.生物化学实验教学改革实践与思考[J].实验室研究与探索,2006,25(8):960-962.
本辅修专业培养生物技术及其相关领域的应用型人才。
二、专业培养要求
本辅修专业的学生通过学习可获得以下几方面知识、能力和素质:
1、掌握生命科学和生物技术等方面的基本理论和基本知识,具有一定的生物工程原理的基础知识;
2、掌握生物技术方面的基本实验技能;
3、具有综合运用所掌握的理论知识和技能,从事生物技术及其相关领域产品研发、生产、管理的能力;
4、了解与生物产业有关的方针、政策和法规。
5、通过严格的科学思维训练,具备良好的生物技术专业素质。
三、课程设置
本辅修专业设置课程包括:生命科学导论、基础生物化学、微生物学、发酵工程、生物技术检测(含仪器分析)、污水处理工程、植物组织及细胞培养、食用菌栽培学。
四、课程简介
1、生命科学概论:
主要介绍生命科学的基础知识、基本理论、研究方法及成果应用,从不同侧面反映生命科学与其他学科间的交融。主要内容包括:生物学基础知识、生命科学对人类的影响、生命的物质基础、生物大分子的结构和功能、细胞与克隆技术、遗传与人类基因组计划、微生物与人类的健康、神经科学、生物钟与生物信息传递、生态环境与人口资源等。通过本门课程的学习,能够使学生了解和掌握有关生命科学的基础理论知识,拓展视野,丰富生命科学知识。
2、生物化学
使用教材:《生物化学简明教程》(第三版),罗纪盛等修订,高等教育出版社,1999年。
参考书目:
《普通生物化学》(第四版),郑集,陈均辉编,高等教育出版社,2007年;
《生物化学》(第三版),王镜岩,朱圣庚,徐长法主编,高等教育出版社,2002年;
Biochemistry:AnIntroduction(SecondEdition),T.McKee;J.R.McKee,(英文教材影印版),科学出版社,2000年;
InstantNotesinBiochemistry,B.D.Hames,N.M.Hooper&J.D.Houghton,(英文教材影印版),科学出版社,1999年。
3、微生物学及实验:
微生物学(Microbiology)为生物学各专业本科生的必修基础课。通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性,在工、农、医等方面的应用,了解该学科的发展前沿、热点和问题,使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识,了解微生物的基本特性及其生命活动规律,为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
微生物学实验是生物学重要的基础课之一,特别是随着分子生物学的发展与拓宽,微生物学方法与技术显得尤为重要。此外,医学、农学、林学等学科,甚至地质学、太空学等也需微生物的方法与技术。因此,熟悉掌握微生物学方法与技术,对其它很多学科的发展有直接的影响。无菌操作技能和无菌概念的建立是微生物学实验中最重要的内容。微生物学实验主要任务是使学生掌握研究与应用微生物的主要方法与技术,包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术,使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能。
使用教材:《微生物学教程》,周德庆,高等教育出版社,2000
4、生物技术检测
使用教材:《仪器分析》(第三版),朱明华编,高等教育出版社,2000年
参考书目:
《生物物理学》,赵南明,周海梦主编,高等教育出版社,2000年;
《生化实验方法和技术》(第二版),张龙翔,张庭芳,李令媛主编,高等教育出版社,1997年。
5、植物组织及细胞培养
植物组织培养是一项以细胞全能性为理论基础的无性繁殖技术,以植物组织和细胞的离体操作为基础的实验性学科,是举世瞩目的现代生物技术之一。它应用无菌操作方法培养植物的一个离体器官、组织或细胞,加速繁殖植物个体,或获得有用物质等。本课程主要介绍植物组织培养技术的基本原理、设备、方法和应用,以实用为目的,使学生在了解基本原理的基础上,重点掌握实际操作技术。通过学习,学生将掌握植物组织培养的基本理论,掌握开展离体培养克隆植物的基本技能。
理论学习的主要内容包括:植物组织培养的基本技术、植物组织器官培养、茎尖分生组织培养、细胞培养、种质离体保存、植物组织培养苗的工厂化生产、药用植物的组织培养与工厂化生产、果树与蔬菜的组织培养技术、园林及观赏植物的组织培养等。
实验操作的主要内容包括:培养基的配制与灭菌;愈伤组织的诱导与分化;茎段的组织培养;植物细胞悬浮培养;叶的组织培养等。
6、发酵工程
本课程主要讲授微生物工程原理、微生物工程下游加工工程、微生物工程生产工艺及产品举例等部分。内容包括菌种的特征和选育,培养基的特性和选择,发酵工艺的控制,杂菌的防治和产品分离提纯工艺的控制等内容,为生物技术的应用奠定基础。微生物发酵工程课是一门综合性很强的课程,涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科,基础理论性和实践性均很强,同时要求基础理论和生产时间密切结合。在课程讲授过程中,将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术,讲解理论知识的同时,又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。因此,该课程需要在理论教学的同时,配合实验的实践环节,也要求学生建立实际生产的概念,在实践中巩固本课程的教学效果,学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会,培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离,建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力,动手能力也将有所提高。
推荐教材:贺小贤编著,《生物工艺原理》.北京:化学工业出版社.2003
曹军卫,马辉文,张甲耀编著.《微生物工程》(第二版).北京:科学出版社,2007
俞俊棠主编.《生物工艺学》.上海:华东理工大学出版社,1991
7、水污染控制工程
《水污染控制工程》是生物技术辅修专业的一门重要的必修课程。本课程的主要内容包括:水的资源特性,水体污染的特性,污染指标和污染控制的基本途径及方法,各种废水处理工艺的基本原理,主要设备的选型和构筑物设计计算等。通过本课程的学习,使学生掌握污水处理的基本概念、基本理论、基本工艺和及有关设备的技术性能,熟悉有关设计计算、安装调试、运行维护方面的知识,了解有关处理系统的管网设计、施工、维护运行方面的知识。由于本课程的实践性和应用性很强,因此必须强调理论教学与实践训练并重,使学生较好地掌握应用技能并具有较强的动手操作能力,能迅速适应实际工作的要求,同时具有水污染控制工程的设计、运行、管理及科研的初步能力。
使用教材:《水污染控制工程》第二版高廷耀、顾国维主编高等教育出版社
参考书目:《水污染控制工程》修订版张希衡编冶金工业出版社
《水处理工程》顾夏声编清华人学出版社
《水污染治理工程》黄铭荣编武汉理工大学出版社
《水污染控制工程》胡亨魁编武汉理工大学出版社
8、食用菌栽培学
本课程是在微生物学、生物化学、遗传学等相关学科基础上形成的综合性应用学科。食用菌栽培技术是现代生物技术的重要组成部分,是一门实践性较强的新兴实用技术课程。
食用菌是可食用的大型真菌,有利于改善人类的膳食结构、增强免疫功能、提高健康水平,是人类餐桌上的健康食品。联合国粮农组织提出每餐合理饮食结构应是“一荤一素一菌”,其中的“菌”指的就是食用菌。因此,近十年来,国内外食用菌产业的发展相当迅速,食用菌生产、加工在我国已然形成独立的新兴产业并开始步入工业化生产阶段。了解和掌握食用菌学基础理论和基本技能,对于将来从事相关技术工作和服务社会生产具有实践意义。
本课程重视学生的实际应用和操作能力培养。课程内容包括理论知识和实验操作部分,比例大体为:1:1。理论教学包括:食用菌基础知识、商业化栽培技术工艺和食用菌病虫害防治和加工保鲜技术三部分内容。实验教学重点加强操作能力和基本技能培养,使学生掌握食用菌制种技术、菌种分离与保藏技术,能够进行常规的食用菌栽培工艺操作。
本课程的目的:使学生理解有关食用菌的基础理论知识,掌握常见食用菌生长发育所需的营养、理化环境条件及栽培管理方法,掌握食用菌栽培过程及加工的多种基本操作技术,并且培养学生独立操作、实事求是的科学态度。使学生具备在实践应用中控制生产、服务科研和改造创新的专业基本能力和素质。
武汉生物工程学院介绍
学校校园占地面积1700余亩,建筑总面积80余万平方米。全日制在校生两万余人。学校毕业生就业率长期保持在95%以上,就业质量和就业满意度高。
学校形成了以理工学科为主体,以生命科学为特色,涵盖理、工、农、文、管、教、艺等7大门类的学科专业体系。现有13个学院,设有41个本科专业和23个专科专业。拥有省级重点学科、省属高校优势特色学科群、省级品牌专业各1个。
武汉生物工程学院优势学科
省级重点学科:生物学
省属高校优势特色学科群:生物学与制药工程
省级品牌专业:生物工程
“荆楚卓越工程师协同育人计划”项目:制药工程、机械设计制造及其自动化
关键词:生命科学;发展;人类生活;影响;分析
科学的发展与人类的生活需要息息相关,尤其是生命科学的发展,对人类的生产、生活和健康的影响是非常巨大的。生物科学技术直接关系到与人民生活、卫生、健康密切相关的农业、医药卫生、食品工业和化学工业的发展,同时对环保、能源等科学技术的发展也有很大的渗透、交叉作用,能够产生难以估量的社会效益和经济效益,现代生物技术的开发和应用将对二十一世纪的人类生活产生广泛而深刻的影响。
一、生命科学概述
1、生命科学的概念。生命科学即生物学,是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学,最终能够达到治疗诊断遗传病、提高农作物产量、改善人类生活、保护环境等目的。生命科学研究不但依赖物理、化学知识,也依靠后者提供的仪器,如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等,举不胜举,生命科学学家也是由各个学科汇聚而来,学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科[1]。
2、生命科学的产生和发展。自从有了人类,就有了生命科学,早期对生物的观察既是生命科学的开始,也是对生命现象研究的开端,后来人们对生物学的兴趣从简单观察转向了实际应用,例如对动、植物的驯化和饲养,但这些观察和应用的目的都是为了满足人类自身食物和住所的实际需求,而并非有意识的探索[2]。由此可见,生命科学是在人类的生活实践中自发产生的,早期最为引人瞩目的生物学研究者是希腊哲学家亚里士多德,他对生物体进行了大量的观察,深刻地解释了许多自然现象。他研究了多种水生生物的生命史和自然史以及鸡的胚胎发育,开始了生物科学的第一次飞跃和革命。尽管这些研究还只是代表着生物研究的最初阶段,但这是人类开始有意识地将它作为一门学科来进行的研究,所以亚里士多德被称为“动物学之父”。
二、生命科学的发展对人类生活的影响
1、对伦理道德中公平观的影响。传统伦理道德上的公平,是指普遍存在的一种人与人、人与自然、人与社会之间合理享有的基本价值,如自由、自尊、机会、荣誉等的伦理道德关系和伦理道德要求,强调对于所有的人来说都具有作为人的共同点,在此范围内他们是公平的,同样它也要求生命科学的研究和应用要有公平性,而生命科学的发展却给这种伦理道德观的破坏提供了可能。根据当代分子生物学研究的进展,遗传学家们发现原以为与遗传背景无关的诸多疾病,甚至性格特征、行为方式等性状已被证明与遗传背景有关[3]。譬如武断的个性60%源于遗传背景,具有XYY型染色体的男性容易犯罪。把人们原有的“人生而平等”的观念转换为“人生而有优劣不同”,从而带来基因歧视的问题。当人类有能力选择下一代的基因成分而制造“完美婴儿”时,社会中现存的有缺陷的人会更容易受到歧视,他们的尊严也会受到打击;再譬如,由于世界各国对基因图谱的公开和共享达成了共识,个人的基因信息将不可避免的成为像身份证上的信息一样公开化,这对于那些被检测出有基因缺陷的人来说,就有可能遭受到来自社会各方的歧视。
2、解决环境污染问题的有效武器。随着工业的迅速发展,环境污染问题已成为世界范围内的难题。解决环境污染的方法有物理法、化学法和生物法三类,其中生物法应用最为普遍。在污水处理、大气净化和环境监测等方面正在广泛使用生物技术。特别在二十世纪七十年代以后,人们发现了许多具有特殊降解能力的细菌,它们分别含有具有不同降解特点的降解质粒或代谢质粒,在生物工程技术的帮助下,已培育出分解性能高并在混合系统中能够占优势的菌种,如利用重组DNA技术把甲苯质粒中的甲苯降解基因和萘质粒中的萘降解基因在大肠杆菌中克隆,获得的多质粒细菌降解石油的效率会大大提高;又如通过生物工程技术培养的新细菌,可以把污染物中的有机汞转变成金属汞,以用于处理含有机汞的废水,同时回收金属汞,从而化害为利,变废为宝;再如细菌浸矿在采铜和采铀工业中得到应用,经生物技术改造的细菌,不但对金属的亲合力强,耐酸、耐热和抗金属毒性能力都得到提高,既可以降低生产成本,又可以降低对环境的污染[4]。
3、有效解决了能源危机。再生能源是能夠成为二十一世纪能源的一个必要条件,所谓再生能源,是指不随本身的变化或被利用而日益减少的能源,如风能、海洋能、地热能、太阳能等,它们可以从自然界源源不断地得到补充。与其相反,非再生资源的化石燃料、核燃料是随着被人类利用而逐渐减少的能源,特别是化石燃料将面临着枯竭的危机,而可再生能源家族中现实可行的能源是生物能源。我们的生活离不开能源,但我们的生活同样离不开美丽的环境,新世纪我们需要的是洁净、可再生和无污染的新一代能源。中国科学家从一种灌木的果实中,成功提取并加工出与柴油相近但更加环保的燃油,这种新型燃油可适用于各种柴油发动机,并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油[5]。生物柴油的燃油无论是用在农用发电机、拖拉机还是汽车,都没有出现传统柴油容易导致的黑烟弥漫的现象。
三、结语
综上所述,现代生物技术和生命科学的新进展,将进一步影响到社会进步和人们的社会生活。按照人类的意愿和需要改造现有的生物类型和生物机能,或创造全新的生物类型和生物机能,来造福人类正在逐渐变为现实。
作者:陆沐宁
参考文献
[1] 黄锴.刍论物联网的发展对人类生活与管理方式的影响[J].科技创新与应用,2017,(05):300.
[2] 黄国琼,秦宇彤,罗长坤.生命科学的发展对医学的影响[J].医学与哲学(人文社会医学版),2011,32(02):13-15+30.
[3] 蔡太生.浅谈生命科学的发展对人类生活的影响[J].生物学通报,2007(02):28-30.
1 发展条件
近年来作物育种学发展很快,并将越来越迅速。其发展压力和动力主要有以下三个方面。
1.1 面临生命科学的新世纪:近半个世纪以来生命科学跨越了两个发展新阶段,一是1953年发现DNA分子结构进入分子生物学阶段,二是1972年发明重组DNA技术进入工程生物学阶段;其中的生物工程特别是基因工程已经从实验室走向产业化和商品化,与工业技术、信息技术并列,成为世界上的第三次技术革命。基因工程对农业、医药、环保等领域的影响最为强烈,在农业上首先应用于改造生物。基因工程有可能在植物、动物和微生物间进行有用基因的重组转移,超远缘地选育出新生物、新品种,推动作物育种学进入按照人们意愿有效改造生物的发展新阶段。
生物学科是一门实验性较强的学科,其实验教学对学生知识体系建立、能力发展的重要性不言而喻。但是有些生物实验时空跨度大、有些涉及有危害的材料和试剂,因此难以在目前本科生实验教学中实施。此外,还有一些实验需要使用昂贵、精密仪器,其台件数往往不能满足本科生实际操作需要。因而现有的生物学真实实验教学体系并不完整,影响了学生全面掌握生物学实验技能、制约了学生综合创新能力的发展。
随着现代教育技术发展,采用虚拟仿真技术、计算机图形图像技术等生成逼真的实验场景,可以在虚拟情境中完成真实情况下难以甚至不能实现的实验内容。因此,虚拟仿真实验教学资源的开发顺应而生,虚实结合的新实验教学体系为培养现代生物学创新人才提供保障。
一 虚拟仿真实验教学资源建设的紧迫性
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出,“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”。《教育信息化十年发展规划(2011-2020》>要求推动信息技术与高等教育深度融合,创新人才培养模式。发展规划还明确了建没各级各类优质数字教育资源的工作目标,提出要遴选和开发1500套虚拟仿真实训实验系统。
教育部在建设国家级实验教学示范中心加强实验教学基础上,进一步提出建设国家级虚拟仿真实验教学中心,这一举措具有重大意义。虚拟仿真实验教学中心重点开展资源、平台、队伍和制度等方面的建设,形成持续服务实验教学,保证优质实验教学资源开放共享的有机整体。特别对虚拟仿真实验教学资源的建设提出了具体要求:即以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等优质教学资源,推动信息化条件下自主学习、探究学习、协作学习等实验教学方法改革。
二 生物学虚拟仿真实验教学资源开发的必要性
生物学是21世纪自然科学的重点学科之一,对人类社会的可持续发展具有重大影Ⅱ向。生物学也是一门实验性学科,通过实验教学,提升学生的观察能力、发现问题和解决问题的能力,激发学生对生命科学研究的兴趣和灵感,培养学生的创新能力和实践能力。
然而,由于生命科学前沿理论和技术发展迅速、生物学实验系统性强、时空跨度较大、操作较为繁复、某些实验材料存在一定危险性以及某些实验需要昂贵仪器等,造成目前本科生真实实验教学资源的局限性,具体表现在:
因生物材料的生命特质原因,有些生物学实验往往周期较长,如动植物的发育实验、生态学的种群互做实验、生物进化实验等。在有限的实验课时内,现有的真实实验往往是片段的、不连续的,大尺度时空跨越的实验内容基本没有,造成学生知识体系和实验技能的不完整。
目前的生命科学研究已经深人到在分子水平揭示生命现象的本质,相关的实验过程往往是微观的、抽象的,在本科生实验教学中开展相关真实实验一方面成本高、消耗大,一方面传统实验手段无法帮助学生直观了解微观抽象的实验过程,从而影响实验教学效果。
现代的、先进的实验技术推动了生命科学发展,然而有助于学生理解前沿理论的实验内容难度大、复杂程度高、往往需要使用昂贵的大型科学仪器设备,在本科实验教学中难以广泛实施,使得学生不能及时了解、跟进先进的实验技术和理论知识。
生物实验可能涉及伤害的、危险的、污染性的实验内容,因为现有本科生真实实验教学条件有限而不能实施。例如致病菌、病毒、血液样品、同位素等等,涉及这些实验材料和试剂的实验内容在目前的本科生真实实验教学中常常都是回避的,导致学生的知识结构不完整、不系统。
生物技术工艺实验系统化程度高、周期长、成本大,在以往有限课时的本科生真实实验教学中,仅能安排个别常规技术,难以完成完整的工艺流程。学生在工厂车间的实习也往往无法接触企业的核心技术和工艺,只能粗略的浏览生产过程,没有落实学生应用能力的培养,造成学生理论和实践的脱节。
总之,现有的真实生物实验的局限性在一定程度上限制了学生现代生命科学的视野、影响了学生对先进理论本质的认识以及系统知识体系的形成、制约了完整生物学实验技能和综合能力的培养、不能更好的促进学生科研创新能力和实践能力的培养。
随着生物科学的迅猛发展和人才培养要求的不断提高,生物实验教学的内容愈来愈丰富,要在有限的实验教学课时内扩大教学量、提高教学质量和效率,必须对传统生物学实验教学内容和方法进行改革。虚拟仿真实验作为真实实验的重要补充和扩展,既有仿真性、经济性、安全性的优点,又能保证生物学实验的系统性、综合化,与传统真实实验有机结合,可以使学生开拓视野,获得更为全面的技能训练,掌握完整的生命科学知识体系,对培养学生观察能力、独立思考能力、创新能力和实践能力具有重要意义。
三 虚实结合的实验教学新体系在综合创新人才培养中的重要性
根据我校生物科学、生物技术专业人才培养目标,结合我校生物学学科特色,我校开发的虚拟仿真实验教学资源可以概况为4个模块:秦岭生物学野外实践能力培养模块、现代生物学综合创新能力培养模块、生物学教师实验教学能力提升模块以及生物技术工艺仿真实训模块。虚拟仿真资源与现有的实际操作实验教学项日相互融合和互补,搭建了较为完备的“分层次、多模块、系统化”的本科生生物学实验教学体系,使学生视野得到开拓,对生命现象过程认识更全面,对知识体系的掌握更系统,同时课题式的仿真实验项目能点燃思维、激发兴趣,加强了本科生的创新精神和实践能力的培养。
陕西师范大学理科(生物学)基础科学研究与野外实习基地被批准为国家级实践教学基地,每年对全国甚至海外高校开放。然而因环境承载能力、后勤保障能力等因素限制,进入基地进行实习的学生有限。我们充分利用秦岭资源,依托国家级野外实践教学基地,对生物学宏观性、时空大尺度实验进行仿真,为学生提供了新的实验资源和学习模式,学生可以在这个虚拟环境中开展现实中无法实现的大型野外生物实验、生态系统实验等。同时这些教学资源还可以共享给更多的来自全国各地的学生。
生命科学研究早已深入到分子水平。我们将细胞、分子水平的微观生命反应可视化,将抽象的前沿理论和技术形象化,为学生提供了形象逼真的新型实验教学资源,提供了以计算机为载体、信息技术为手段的新型学习方式。我们开发的虚拟仿真实验教学资源运用现代信息技术、教育技术,将学科前沿、研究热点及学院教师的科研成果引入实验教学中,将真实的生物学实验过程中极为迅速、经典技术难以跟踪、肉眼甚至现代科学仪器无法观察到的分子变化以及相互作用,借助计算机模拟实现其可视化,形象地描述以往无法给学生展现的微观生命世界,使学生能更直观的深刻理解产生生物实验现象的本质与详细过程。
生物技术、生物工程是生物学在人类社会的实际应用,有突出的价值和发展空间。以往学生进行生物技术、生物工程实训需要进入药厂、食品厂、酒厂等等的车间、工厂。因企业经济效益和技术保密等,学生只能参与部分生产过程。运用现代信息技术将真实的生产过程引入实验教学中,借助计算机模拟实际生产中昂贵的各种器械、成本高的运行过程,学生通过模拟操作和控制,直观的体验生物技术、生物工程的实际应用。我们为学生提供的生物技术、生物工程实训新平台,可以对学生系统进行产品研发、生产工艺的训练,解决生物技术应用人’才实践技能与生产实际脱节的瓶颈问题。
师范生的培养是我校的特色,生物学专业师范生因生物学这一个实验性学科的特殊要求,必须在掌握生物理论教学能力的同时锻炼实验教学能力。而目前的现状是我国54.4%的中学没有专职生物实验员,实验前材料和仪器准备不充分;因生物实验室和仪器设备短缺,能开出10个以上实验项目的中学很少;还有11.8%的学校一直没有开设生物实验课程。师范生在进行教育实习的时候基本不会进行实验教学的课程设计、课堂教学等实习内容。中学生物教学经典实验的虚拟仿真,给生物学专业师范生搭建了中学生物学实验室的真实情境,可以进行中学生物实验课的模拟教学训练,锻炼了师范生的实验教学技能。特别是基于这样的虚拟平台,多名学生可以同时在任何时间、任何地点、面向任何受众进行教学模拟,并可以反复演练,充分反映了虚拟仿真实验教学的高效性、便捷性和经济性。同时,该平台可以共享给在职中学教师进行继续教育培训;电可以共享给很多没有实验条件的中学,供中学生远程登录完成实验内容等,重复发挥“虚拟仿真实验中心”的开放共享特色。
四 虚实结合的实验教学新体系的优点
我校生物学虚实结合的实验教学体系的优点体现在:第一,紧紧结合我校生物科学、生物技术专业学生的培养目标和生物学各类实验的特点,可以选择特定的实验模块作为必修、或者选修的内容,发挥虚拟仿真实验可视化、虚拟操作的功能,突破传统实物生物实验教学的固有局限性。第二,以传统实验的亲历性巩固学生的事实经验,以虚拟仿真实验提升学生获取科学事实的能力、拓展科学思维、锻炼实践能力,有效解决了现有生物学实验教学资源局限性问题,为培养学生全面、系统的知识体系和合理、前瞻的技能体系开辟了新途径。第三,虚拟仿真实验所具有的普适性,使其辐射面广、受众广泛。除我校生物学相关专业在校本科生、研究生以外,我校承担的国家教师教育、西部教师培训计划等均可受益。同时,对在中学任教的生物学教师开放,提高其业务素质,服务我国基础生物学教育。
生物学虚拟仿真实验教学中心是我校生物基础实验教学中心的重要组成部分,以虚拟仿真的技术手段完成不可及、不可逆等实验内容,以新型知识载体的形式和真实实验相互补充,从而实现虚拟实验与真实实验协同育人、课内课外一体化的实验教学新体系,探索了虚实结合的生物学实验教学新模式,为培养现代生物学综合创新人才奠定了基础。
参考文献
[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[Z].2010.
关键词:生物学 实验教学 技能培养
生命科学是实验性科学,生命科学研究及其应用的技术和手段是推动理论研究及相关产业形成发展的动力;同时,随着我国高校的大规模扩张,培养学生技术创新能力,拓展学生的就业面,直接服务于国民经济建设也已成为当前高校的重要任务之一。因此,我院实验教学体系与教学内容随着生命科学发展及社会需求进行了改革,创造生命科学本科生技能平台,强化学生的实验与实践技能,使毕业生既能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,也能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物科学及技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作。以适应飞速发展的生命科学与生物产业的需要。
生命科学本科生技能平台建设一直是我院本科教学中的重点之一。1978年学院成立了独立建制的生物学教学实验室;1996年,学院被批准建设“国家生物科学理科基础研究和教学人才培养基地”,同时建设生物学国家理科基地实验教学中心,2004年被遴选为江苏省生物学实验教学示范中心。
在生命科学本科生技能平台建设中,我们重点进行了下列几方面的改革与实践:
1 明确实验教学定位,创新实验教学理念。生命科学发展是依赖研究方法、技术和手段的创新,因此生物学实验教学中人才培养的理念应体现四个观念:
发展观:所培养的人才具有可持续发展观,掌握生命科学前沿技术;
整合观:能够整合并灵活运用生命科学研究方法和各种资源;
科学观:所培养的人才具备严谨求实的科学精神:
创新观:培养的人才富有原创性思维,为在科学研究、生产实践和社会建设中做出创新性的成果发挥作用。
2 注重生物学实验教学分层分类与系统性的结合,构建实践创新能力培养的教学体系。
2.1
以“口径宽、基础厚、能力强”为人才培养目标,注重整个课程体系中实验教学内容的整合,积极把最新科研成果转化为实验项目,按基础型实验、提高型实验(综合性、设计性、应用性实验等)、研究创新型实验设计实验内容,以培养和提高学生的实验能力。按基础实验、拓展实验、开放实验、科研训练和专业实习构建实验教学体系,综合性实验占总实验的20%,设计性实验占总实验的10%,创新性实验占总实验的10%。使生物学实验教学体系形成基础性实验、综合性专业训练、研究创新性实践三个层次。其中第1个层次主要是系统学习从宏观到微观的生物学知识,第2、3个层次重点是培养学生的实践能力和研究能力。
2.2 充分发挥南京师范大学生物学实验教学中心空间的巨大优势。统一布局基础实验室、专业实验室、拓展实验室、大型设备实验室及博物馆,加快创新实验室、模拟车间工厂和校内实践基地建设,在学院教师科研实验室中遴选培育可持续性发展的大学生科研训练的基地。开展低年级学生与高年级学生组合、本院学生与校内外学生联合等形式的科技创新实践团队建设,获得高水平的训练成果。
2.3 建设大学生创新与创业能力训练实验室:现代生物科学研究技术实验室和生物技术制品研发与产业化过程模拟训练实验室。
现代生物科学研究技术实验室:依托学科优势,从分子水平、细胞水平及系统生物学层次,构建生物化学与分子生物学技术、细胞生物学与遗传学技术、生物多样性与生态学技术、生物信息学等训练平台,开展研究性教学,开设设计性、综合性实验。开展SRT研究、毕业论文及大学生创业竞赛,学生自主选题与教师指导相结合,重在训练学生独立思考、查阅文献、自主设计实验的能力。在逐步学习和掌握实验技术、验证科学假设的同时,完成课题。将研究性学习、综合能力培养、科学研究成果及转化等产学研一体化理念寓于实验教学,培养创新型人才。
生物技术制品研发与产业化过程模拟训练实验室:建设生物发酵工程及其下游技术体系、生物活性成分提取、分离与纯化技术体系、生物功能分子功能评价技术体系与生物制品技术体系四个专业体系;与上述四大体系配套的生物工程下游技术、生物药学综合大实验二门实验教学课程体系。开展本科学生生物工程与生物制品相关的研究开发的初步训练和毕业实践,掌握基本的实验方法,培养创新精神和实践能力,为国家培养创业人才,为地方经济服务。
3 实验教学与科研、工程和社会应用实践结合。开放实验和科研训练为广大师生创造科研条件,促进学生科研水平和能力的提高,学生根据自己的科研兴趣在导师指导下申报科研训练项目,在良好的实验条件下取得了丰硕的科研成果。借助教师科学研究的基础,积极开展大学生创新与创业计划策划与竞赛,获得第五届“挑战杯”江苏省大学生创业计划竞赛的特等奖。
积极安排有针对性的专业实习,建设实习基地,使学生直接投入到疾病监控与预防、环境监控与保护、生物资源调查和收集、生物资源开发、生物茶品的工业化生产等实际工作。
多渠道、多方位开展社会实践活动,开创性地开展主题为科技兴农、环保宣传、水质调查、生物夏令营和卫生咨询等社会实践活动,服务地方的各项建设,取得了优异成绩。
强化动植物野外实习对全面训练与提高学生综合素质的重要作用。围绕实习基地区域及生物多样性的特点,通过立项的形式,开展有针对性的科研实践活动,培养学生理论联系实际的能力,促进学生知识、能力、素质协调发展,增强学生的创新意识。2008年和2009年都设立天目山野外综合实习科研训练计划项目。
4 注重实验教学的改革与创新的研究。实验教学,关键是让学生能够独立操作动手,是教技能、教方法,大学提供的就是良好的设备条件和技术服务,从菜种理想要求来看,生命科学的实验技能方法应是了解和掌握得愈多愈好,愈能开拓思路,愈能技高胆大有创新意识,有创造作为。为进一步推进我院本科教学创新,提高教学质量,强化绩效,鼓励广大教师注重教学工作,积极投身教学研究与改革,实施《国家理科基地高等教育教学研究与改革项目基金计划》。
我们鼓励广大教师、实验技术人员积极争取实验教学研究立项,鼓励自编教材,奖励实验教学研究成果,让生物实验教学培养出更多能动手干事、有扎实专业技术本领的优秀人才来。资助实验教学教师和实验技术人员参加各类的实验
教学研究与改革学习,通过本科的实验教学,努力改变学生不仅仅会“看”,更多是会“做”。强调技能培训,坚持技能考核过关,严格规范的进行专业实验技能学习,让学生能真正牢固的掌握专业技术本领,为今后的学习研究和工作打下扎实的基础。结合学院的学科优势和以往的实验教学特色项目从2000年起自编使用了八本实验讲义:“植物学实验”、“植物生理学实验”、“动物学实验”、“动物生理学实验”、“微生物学实验”、“细胞生物学实验”、“遗传学实验”和“生化下游技术实验”,收到了良好的教学效果。其中,“植物生物学实验”教材已出版,“动物生理学实验”还被南京医科大学采用,已使用了四届,受到好评。
设立实验内容完善、更新与创新研究基金,不断改革更新实验教学内容,提高技能培训的份量,强调实际动手能力的提高和实用方法技术的掌握,同时积极创造条件,跟进相应设备条件的改善和添置补充。
为了强化本科生科研素质和能力的培养,强化绩效,鼓励教师积极开展大学生科研训练计划,取得显著的科研训练效果与成果,为此,生命科学学院实施国家生物学理科基地基础人才培养创新能力训练基金计划。资助教师承担大学生科研训练项目与竞赛项目、大学生科研训练。
5 实验教学方法与手段信息化,实行准入制与开放式。完善生物学实验教学中心的实验教学与管理网络平台。利用blackboard平台,全面实行实验教学网络化,开发生命科学实验的系列多媒体教学软件和网络视频课程,推广虚拟、仿真等实验技术手段,辅助生物科学实验教学,实现生命科学实验的远程教学。现在的实验教学中心有了完善的教学资源和信息平台,它是我们倡导的实验教学要“精讲多练”的重要前提。拥有生物互动显微镜室,每门实验课程都建有基于“毕博平台”的网络课件,学生可以方便地在网上浏览实验多媒体课件,可以在网上预习,与老师交流等。学生在做实验前,必须通过预习考核,方可进入实验室。因此,每位学生做实验都是“有备而来”,所以教师只需讲解要点、难点,让学生有更多的时间动手操作。生物学实验教学中心网站集实验中心管理、实验教学、中心新闻、实验教学论坛、设备管理、学生预习、学生选课等功能于一身。
实验教学中心是校院两级管理、相对独立运作的开放性实体,实验教学实行准入制与开放式运行:①生物学基础实验教学实行预习准入制,学生在线完成教学内容预习和测试、获得合格后,进入实验室进行开放性操作,允许在一定时间范围内完成。②拓展性实验和学生SRT项目,实施全开放。
6 注重实验教学中心实验教学保障体系建设。硬件保障:生物学实验教学中心专用建筑面积达7200m2。中心下设仪器台套件数充足的生物学基础实验室和专业实验室、设备先进及精密的创新性实验室和大型设备实验室、资源丰富及实践性强的博物馆、生物工程中试车间及校内动、植物学实践基地。截至目前,实验仪器已超过2000台(套),资产超过2500万元,设备完好率100%,设备利用率100%。为开展研究性实验教学、开放性实验教学提供了保证。
经过多年的建设,南京师范大学生物学实验教学中心已经拥有一支教学梯队整齐、年龄与职称结构合理、学术背景多样、研究领域开阔、教学与实践经验互补的实验教学团队。参与实验教学的教师队伍中,现有教授15人、副教授12人、高级实验师4人、讲师和实验师3人、助教7人。博士学位获得者20人、硕士学位获得者12人。平均年龄不到40岁,以中青年教师为主体的师资配备,年龄梯队呈现出良好的发展潜力。分别来自于中国科学院、南京大学、南京农业大学、中国药科大学、南京师范大学等院校以及多位从国外留学回国的高层次人才,涉及生物学、农学、医学、药学、海洋、化学、食品、工程、环境科学、生态学等学科,具有良好的学缘结构,具有多学科交叉、互补的优势。
中心建制:生物学实验教学中心实行校院两级管理、相对独立的实体运作,工作任务相对独立,所有实验课程独立设课,承担生科院内外的全部实验教学任务,在生科学院教学委员会和实验教学中心管理委员会指导下,开展实验教学课程体系、实验内容、实验教学方法的改革与研究,进行教学实验室的建设与管理。
人事制度:设立实验教学关键岗、高职岗位,建立人性化、激励先进、职称及进修深造有发展空间的人事制度,稳定了实验教学队伍。
7 发挥南京师范大学师范教育特色,推进中小学实验教学。南京师范大学生命科学学院是江苏省中学生物教师培养基地,是中学教师生命科学理论更新和现代生物学教师技能培训的基地,承担国家中学生物学教学课程标准制定、教育与实验的编写及主办《中学生物学》杂志,每年承担江苏省中学骨干教师培训的实验教学任务。
8 利用南京师范大学生物学教学中心资源优势,发挥辐射作用。目前,生物学实验教学示范中心开设的实验课程数为12门,实验项目数144个。每年承担6个专业类(逾千名本科生)186000实验人时数的实验教学任务。2004年,生物学实验教学中心被江苏省教育厅遴选为首批面向南京仙林大学城的基础课共享共建实验室,是省校院三级共建项目,接受南京医科大学、南京中医药大学、常熟理工学院和南京晓庄学院等院校本科生来本中心进行实验课程学习,接受了省内外几十家高校的参观学习,已成为共享的生物学实验教学基地。
参考文献
尊敬的领导:
您好!
我叫付鑫,于2008年毕业于山东农业大学生命科学学院生物工程专业,我们学校是一所有着百年悠久历史的综合性大学,而以我就读的生命科学为特色.我们专业主要以研究生物极其相关的医学制药类为主要研究方向.
在校期间,我利用课余时间学习了医学本科的知识,并对生活中关于医药的知识有常识性的了解,在学生会工作期间,也培养了我教强的组织能力,天生的个性开朗活泼,养成了我良好的生活习惯极其教强的沟通能力与团队精神.
有一种感觉叫做热爱,有一种追求叫做执着.我有着对医药行业深深的热爱与执着,正是凭着这种对事业的热情和孜孜不倦,我相信我可以在这个行业中飞的更高!
专业建设初期,我们一直思考农业院校生物工程应办出怎样的特色?我们认为只有因地制宜,利用现有的学科优势,根据全省的实际需求,才能有效地确定专业特点。我校是农业部与地方共建的农业院校,有传统的优势学科,例如,作物学、植物学是湖南省重点建设学科。生物学基础强,是生物学博士点一级学科。但工科基础弱,贮备的工科背景老师少,如何体现农业院校的生物工程特色,确实需要动脑筋,利用已有资源学科优势,丰满教师的工科知识,并结合湖南农业经济特点才能办出农业生物工程专业特色,办好生物工程专业。首先,根据湖南经济发展特点分析,湖南是农业大省,正在向新型产业转变,要发展成农业强省;其次,湖南农产品如水稻、茶叶、柑桔、苎麻等产量居全国前列;植物资源丰富,特别是药用植物资源在湘西、湘南地带分布广泛;农副产品和废弃物很多没得到增值利用,或直接排到环境或直接燃烧,严重影响了生态环境,农民增产不增收。如果利用生物技术加工、改造农副产品,不但增加农副产品的附加值,节能环保,还能促进新型产业的快速发展,加速农业大省农业强省的跨越。农业生物工程培养的人才应该既掌握生物技术又具有良好的工程技能,有能力将生物技术的成果转变为生产力。那么,落实到我校生物工程人才掌握的知识点上,我们确定以发酵工程和天然功能产物提取和制药应用为核心的知识群为抓手,建设我校生物工程专业特色。
2课程设置与课程建设要体现培养目标
生物工程课程设置分为公共必修课,专业基础课,专业主干课,选修课(必选课和自修课)。公共课程英语、体育、计算机、数学等外。生物工程专业基础课程群包括生物化学、分子生物学、生化与分子生物学实验技术、微生物学、化工原理、机械制图、基因工程等专业基础课。生物学师资力量雄厚,依托生物化学与分子生物学学位点进行课程建设。生物工程专业主干课程群包括发酵工程、酶工程、生物制药工程、生物分离工程和相应的实践教学等课程。依托生物工程与技术硕士学位点进行课程建设。生物工程专业基础课有深厚的生物学学科作为建设后盾。“生物化学、分子生物学”已建成湖南省精品课程,“细胞工程”以及“基因工程”已建设成校级精品课程;“微生物学”得到学校教学改革课题和多媒体制作经费资助,多媒体制作获得“优秀奖”。
“分子生物学概论”和“生物化学与分子生物学实验技术”已分别成为全校本科生和硕士研究生的热门公选课。生物工程专业主干课程设置我们体现两个模块:以发酵工程为技术核心课程模块和以生物制药为核心的课程模块,以两个模块方向的理论知识要求和技能实践要求制定其他课程,并依托学科建设课程。该课程群是生物工程专业重点建设内容,也是最能体现专业特色的课程群。虽然师资年青,但力量较强、思维活跃,充满创造力,教师大多来自外校,学缘丰富。课程建设卓有成效,专业特色明显。为加强专业特点,专业发挥教师学术特长,根据发酵工程技术和天然产物开发与综合利用两个科学研究分向,建设了专业发酵工程与生物制药工程两个专业方向的课程体系,进行专业实验内容和生产实践内容的建设,将两个方向的理论课程进行整理和更新。以发酵工程为核心的课程群包括发酵工程、酶工程、微生物育种与变异、氨基酸发酵等;以天然产物开发与利用的课程群包括生物工程制药实验技术、药理学、药物分析和天然产物化学。现在发酵工程、酶工程、生物制药工程、微生物实验技术已建成校极精品课程,生物分离工程、药理学同样得到院级的课题资助。围绕发酵工程和生物制药的课程群体系的相应建立,其目的是扩展学生的在微生物应用和药学方面基本知识和技能,扩大其就业范围。延伸功能已扩展到研究生与自考生的教学和实践活动。在选修课的设定中,结合农业学科专业拓展知识面,培养学生的创新能力,主动适应人才市场的需要,鼓励学生选修其他相关专业的选修课。如食品科学院开设的食品营养学、农产品加工与贮藏;资源与环境学院开设的环境工程等课程都添置在生物工程专业选修课内;为了适应部分学生考研要求,我们也将遗传学、细胞生物学、免疫学等设置在选修课内。学生通过自己就业或学业定位,可以有多门课程选择。
3重视实践教学,并围绕两模块课程群实践课程体系建设
我们采用理论教学实习教学生物工程设计教学“三段式”教学模式组织实施实践教学。在此模式中,特别注重后两个环节,按小试验大试验生产实习工程设计教学的循序渐进的办法培养学生的实践能力。小试验设计针对性强,每个试验都有考核技能的重点,旨在规范学生的操作技能培养模式,对学生实践能力和创新能力的培养,取得了实效。通过理论——实践——理论——实践的反复学习过程,可使学生理论掌握扎实,实验操作规范,分析问题和解决问题能力增强。对于综合大实验,根据学科的内在联系,将专业主干课程综合大实验重新组合,将原来零散实践环节组合成相对独立于理论教学体系又与之相衔接的实践教学体系。例如,我们把原来的发酵工程、酶工程、生物制药工程和分离工程四门课程的综合技术课合并在一门生物工程实践课中,集中在4周进行实践训练,例如,发酵工程环节学生自己利用菌种优化条件生产酶制剂,在酶工程环节利用酶制剂催化反应,并同时研究酶的催化特性。分离工程环节通过提取植物功能产物,在生物制药工程环节利用包埋技术等制成药胶囊并研究药理作用。这样,使同学们对实践工艺有直观的感受,同时也综合运用了理论知识。对于一些重要的选修课,适当设计10个小时左右的实验课,例如,把药理学、药物分析实验纳入在生物制药实验中开设。生产实习教学中,以熟悉大规模生产流程和设备为主,将理论与生产实际结合,在实际生产中发现问题和思考解决问题。
2010年,我校生物工程专业得到国家支持,建设生物工程实训基地,基地建设的的模拟生产线仍然根据发酵工程和天然产物提取和药物制造两条工艺路线设计。这样,从课程群到实验基本培顺再到生产实习都可归纳在这两条主线上。专业建立了稳定的校内外实习基地,湖南红鹰翔生物工程有限公司、湖南泰古生物技术有限公司、株洲千金制药有限公司等为校外教学实习提供了良好的条件。毕业实习是学生专业实践的重要环节,根据学生考研要求和就业去向,分别进行毕业论文和毕业设计。专业充分利用校内外良好的科研平台提供毕业生实习机会。除开一些生物技术公司外,湖南作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地、作物生理与分子生物学省部共建教育部重点实验室、食品科学与生物工程重点实验室、烟草工程技术实验室、国家柑橘改良中心长沙分中心、中国烟草中南农业试验站、湖南省农业生物工程研究所、湖南省棉花科学研究所、湖南省畜牧研究所等研究机构每年提供生物工程专业毕业实习岗位。北京大学生命科学院、华南农业大学生命科学学院、中国科学院亚热带农业研究所、国家杂交水稻工程中心都接纳过我专业学生的毕业实习。
4积极推进“产学研”联合开发,大力提升生物工程本科教学创新平台,促进教学质量的提高
本专业在本校建立了与企业合作的产学研型“湖南农业生物工程研究所”,还与科研单位合作联合培养研究生,这些措施为培养学生专业能力、提高实践水平、优化人才培养环境提供了良好的条件。通过“产学研”合作,有大批的企业横向课题与生物工程本科教学直接相连,在专业教师指导下,在大三学生中成立了“酶制剂研究小组、抗生素研究小组、天然产物研究小组、酿酒小组”等课外兴趣小组。另外,专业建设还通过湖南农业大学校级平台、以及生物科学技术学院院级平台资助生物工程专业学生广泛进行创新项目研究;从2006级以来,每年立项6~10项创新项目。学生都有机会参加工程实践训练和工程项目课题研究,提高了实践教学水平和科研能力,根据学生在科研活动中的表现,从根据创新能力、实验技术、书写研究报告或情况,给与学生以学选修课学分。
5以学科建设带动专业建设
我校生物工程所依托的学科为生物学一级学科博士点下自主设置的生物技术与工程博士点和硕士点。根据国内外该学科现状和发展趋势,结合我校多年来建设生物技术、生物工程专业的经验以及生物工程技术领域相关产业发展对人才的需求,我校生物技术与工程博士点设置三个研究方向:(1)转基因与生物反应器工程方向;(2)细胞培养、酶与发酵工程方向;(3)生物转化与生物分离工程方向。科学研究从师资队伍、教材建设、教学模式、教学内容改革和教学实践等多层面带动了专业建设。专业建设水平提高,学生质量优秀,也促进了学科研究的进步和教师从事科学研究的积极性。
6师资队伍的建设