生物技術的具體概念范文
時間:2023-12-22 18:04:29
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篇1
對生物技術的一個普遍接受的定義為“對基因、細胞、器官、胚胎、微生物、動植物等生命體進行研究開發(fā)運用的技術活動”。就本文的生物技術研究(非農學意義,而是社會――經(jīng)濟意義上的)來說,對生物技術的一切研究都必定是建立在對生物技術如何具體運用于中國本土社會發(fā)展的研究之上的,是和中國人民的生活息息相關的。如果生物技術只是停留在實驗室階段,尚未能獨立地成為一種社會――經(jīng)濟事業(yè)的話,也就沒有生物經(jīng)濟這個概念了。所以,生物經(jīng)濟這個概念是指生物技術與實驗室外的社會接壤后發(fā)生的經(jīng)濟――社會事實。如果沒有產業(yè)化的運作,沒有它運作的動力與目的,生物技術本身并不能直接衍生出生物經(jīng)濟。我們就該關注什么樣的生物技術能夠被傳播運用,又是怎樣成為經(jīng)濟因子的,亦即生物技術作為一種社會事實和社會事業(yè)的運作的動力和目的。
實驗室里的生物技術,一個人可能一輩子也與此無干。要使技術與經(jīng)濟生活連接的前提必須是,在一定范圍內為人所需要并要獲取,必須有一個共享的范圍,這個范圍較大,技術的(經(jīng)濟)價值一般就較高。生物技術的傳播與共享永遠只是一個不斷克服局限的努力,但局限是永遠存在的,先天的利益不公正已經(jīng)包含其中。所以我們來研究生物技術,更重要的是研究它怎么逸出實驗室,飄落到社會經(jīng)濟生活土壤中,結出生物經(jīng)濟這朵花來的,而這朵花的粉與蜜又是為誰所擁有和采摘的。
2生物技術的物質層面與社會層面
第一個層面,物質層面亦即事實層面。生物技術其實是生物經(jīng)濟的潛在形式,是它的質料。就象轉基因大米種出來就是為了進入市場賣掉,但并不是所有的都賣掉了,有的也許是農民自己吃了,這時候它就不是生物經(jīng)濟成分;決定轉基因大米進入市場的是米業(yè)制度、米市行情和機遇,當然前提是你必須是用轉基因大米種子種出來的大米。借用邏輯學老祖宗亞里斯多德的一對哲學范疇來說,質料只是潛能,從潛能轉化為現(xiàn)實存在,還需要目的因和動力因,質料和形式這一對范疇是被亞里斯多德用來解釋事物發(fā)生的原因的,形式本身可以劃分為形式因、動力因和目的因,再加上質料因,便是亞氏著名的四因說,一切事物的發(fā)生離不開這四因。在他看來,作為潛能的質料從理論上講是在先的;但實際上,現(xiàn)實性是在先的,因為如果潛能在先的話,那么很可能一切的東西都可能存在,卻還沒有存在。就生物技術來說,它出不了實驗室,進入不了生產體系,沒有生產運作的目的和動力,就不會是生物經(jīng)濟的因素。所以,生物技術的第一個層面的含義就是劃定了生物技術的質料,從定義的角度來說,就是規(guī)定了事物的屬性。如果我們把生物技術與生物經(jīng)濟聯(lián)系起來看,那么生物技術的這一層面的屬性便不足以揭示出生物技術的種差,比如已能作為生物經(jīng)濟因子和不能、尚未作為生物經(jīng)濟因子的區(qū)別。
第二個層面,社會層面。生物技術必須具有社會――經(jīng)濟價值,才能進入市場完成使命,所以生物經(jīng)濟意義下的生物技術必然是社會性的存在。在生物經(jīng)濟概念下來看生物技術,就會重視價值觀視角的引入。作為生物經(jīng)濟因子的生物技術與否的兩者之不同就在于前者是有價值標準與衡量級別的,這個標準在一個共同的范圍內是有效的,尤其在技術的實用性、對經(jīng)濟的促動性等方面;然而這種效應也是有邊界的,它受制于我們所處的社會,所以才有一個社會里的生物技術創(chuàng)造出來的生物經(jīng)濟價值不同于另一個的社會的現(xiàn)象。生物技術的價值說到底是一種價值觀,是我們人在說這種技術而非那種具有價值,任何價值都不是孤立懸置的存在,主客體之間任何一方的缺失都會導致價值的消失。
3生物技術價值的有效性及其邊界
生物技術價值是一種價值觀,但它不是個別的價值觀,而是一種普遍的社會價值關系的體現(xiàn),在這個意義上,生物科技及經(jīng)濟行業(yè)是一種社會存在和社會事業(yè)。生物技術價值的主體當然是人,而人在其現(xiàn)實性上是一切社會關系的總和。在實際生活中,生物技術事業(yè)應該以國家和民族為價值主體,生物經(jīng)濟價值就必須服從國家民族共享的價值觀念體系,并且生物經(jīng)濟價值評價標準也應該以社會價值觀體系為邊界。目前生物技術界是眾所注目的朝陽領域,被視為解決中國“三農”問題的重要途徑,社會上對這個新生事物有贊揚也有疑慮。中國生物科技事業(yè)是伴隨著中國政治、經(jīng)濟、社會的深刻變革而發(fā)展起來的,改革的目標和歸屬是富民強國,“國”是社會主義中國,“民”是最廣大的中國人民,中國生物科技事業(yè)在根本上不得違背這個共同的利益原則,不得無視這個價值主體,這是它的使命,也是它的發(fā)展源泉和合法性所在。當前,新一界政府對經(jīng)濟建設利國利民的強調,對“和諧社會”的不懈追求,對“三農”問題前所未有的重視,都是深化改革、進一步推進社會主義現(xiàn)代化建設的表征。
4對“新型農業(yè)體系”理論的一點看法
篇2
【關鍵詞】生物技術;計算機;應用
【中圖分類號】Q50 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158(2013)01―0046-01
進入二十一世紀以來,由于研究的深入,對知識的進一步認識和了解,許多學科之間都有了一些交叉,尤其是一些新興學科之間的相互交叉,廣泛滲透更是對科學的發(fā)展起了很大的促進作用,人們進一步提升對自然界的認識,對人類本身也有了進一步的了解。隨著科學技術的不斷發(fā)展,尤其是計算機技術的飛速發(fā)展,計算機在其中的應用范圍也日益擴大,計算機和藥學兩者互相影響、互相滲透、互相結合,密不可分。
1、生物技術與信息技術的關系
信息技術和生物技術都是高新技術,二者在新經(jīng)濟中并非此消彼長的關系,而是相輔相成,共同推進21世紀經(jīng)濟的快速發(fā)展。信息技術為生物技術的發(fā)展提供強有力的計算工具。在現(xiàn)代生物技術發(fā)展過程中,計算機與高性能的計算技術發(fā)揮了巨大的推動作用。如今,人們越來越清醒地認識到,超級計算機在創(chuàng)造新品種的藥物、治愈疾病以及最終使我們能夠修復人類基因缺陷等方面是至關重要的,高性能計算可以為人類作出更大的貢獻。生物技術推動超級計算機產業(yè)的發(fā)展。隨著人類基因組計劃各項任務的完成,有關核酸、蛋白質的序列和結構數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長。面對如此巨大而復雜的數(shù)據(jù),只有運用計算機進行數(shù)據(jù)管理、控制誤差、加速分析過程,使得人類最終能夠從中受益。然而要完成這些過程,并非一般的計算機力所能及,而需要具有超級計算能力的計算機。因此,生物技術的發(fā)展將對信息技術提出更高的需求,從而推動信息產業(yè)的發(fā)展。生物技術將從根本上突破計算機的物理極限。運用數(shù)學、計算機科學和生物學的各種工具,來闡明和理解大量基因組研究獲得數(shù)據(jù)中所包含的生物學意義,生物學和信息學交叉、結合,從而形成了一個新的學科。生物信息學或信息生物學,它的進步所帶來的效益是不可估量的。
2、計算機在生物技術中的應用分析
生物醫(yī)學工程運用現(xiàn)代自然科學和技術科學的原理和方法,從工程學的角度研究人體的結構、功能及其相互關系以及其他生命現(xiàn)象。其目的是解決醫(yī)學問題,即研究和開發(fā)為防病、治病以及人體功能輔助等醫(yī)學應用的裝置和系統(tǒng)。用技術科學的概念和方法來解釋和描述人體各層次的成份、結構和功能,以及人體各種正常生理功能和病理狀態(tài)之問的差異,這些內容形成了這個學科的基礎部分。而防病、診斷、治療及功能輔助的具體技術和設備則形成這個學科的應用部分。
2.1 計算機技術在生物信息學中的應用
生物信息學在今后的無論是生物醫(yī)藥科研還是開發(fā)中都具有廣泛而關鍵的應用價值;而且,由于生物信息學是生物科學與計算科學、物理學、化學和計算機網(wǎng)絡技術等密切結合的交叉性學科,使其具有非常強的專業(yè)性,這就使得專業(yè)的生物醫(yī)藥科研或開發(fā)機構自身難以勝任它們所必需的生物信息學業(yè)務,殘酷的市場競爭及其所帶來的市場高度專業(yè)化分工的趨勢,使得專業(yè)的生物醫(yī)藥開發(fā)機構不可能在自身內部解決對生物信息學服務的迫切需求,學術界內的生物醫(yī)藥科研機構也是如此,而這種需求,僅靠那些高度分支化和學術化的分散的生物信息學科研機構是遠遠不能滿足的。可見,在生命科學的新世紀,生物信息學綜合服務將是一個非常重要的也是一個極具挑戰(zhàn)性的領域。
2.2 計算機在微生物學中細菌生化反應上的應用
細菌學的計量檢驗是醫(yī)學檢驗現(xiàn)代化的種重要手段。此檢驗技術是通過收集已確證的統(tǒng)計資料,并將系列生化反應試驗的反應結果數(shù)值化,按照一定的數(shù)學模型進行多元分析,利計算機的運算速度和記憶能力,檢驗標本作出規(guī)范化的定量鑒定。實現(xiàn)這一計量鑒定,我采用了計算機輔助編碼撿索系統(tǒng)(CAIS)菌科細菌系列生化反應機輔檢索程序(CAE-15)、(eAE-I)輸入微機。通過各項生化反應結果及增補試驗結果所得的編碼數(shù)經(jīng)過人工查詢,從計算機編程的“縮碼檢索手冊”中直接查找指定編碼的細菌概率分布和相應的補充試驗。計算機在微生物中的應用,不僅節(jié)約了時間和人力,而且鑒定結果準確可靠,避免主觀誤。
2.3 計算機在破譯遺傳密碼和管理基因數(shù)據(jù)方面的應用
計算機在破譯遺傳密碼和管理基因數(shù)據(jù)方面的潛力,在加利福尼亞大學圣迭分校的生物化學教授杜利特爾及其同事的工作中得以體現(xiàn)。他們在年進行的工作中只通過分析計算機打印輸出的數(shù)據(jù)就獲得了一個重要的生物學發(fā)現(xiàn)。杜利特爾教授的研究小組比較了兩個由計算機打印輸出的蛋白質序列,發(fā)現(xiàn)一種與癌癥發(fā)生有關的序列和一種與細胞生長有關的序列完全一樣,揭示出癌基因引起了細胞的不正常生長。這一發(fā)現(xiàn)在沒有進行過任何一實驗的情況下就獲得了。
2.4 計算機在創(chuàng)造生物的虛擬環(huán)境方面的應用
計算機還正被用于創(chuàng)造一個虛擬的生物環(huán)境,以便對復雜的生物網(wǎng)絡和生態(tài)系統(tǒng)進行模擬。這種虛擬環(huán)境創(chuàng)造不同的情境,幫助研究人員產生新的假說,并在實驗室里被用于檢測新的農業(yè)和制藥產品以及醫(yī)學活體實驗。在虛擬世界里,生物學家敲敲鍵盤就可以產生新的合成分,而在實驗室經(jīng)常需要幾年時間才可能合成一個真正的分子。有了三維的計算機模型,研究人員可以在屏幕上將各種基因和分子進行組合,然后觀察它們的相互作用情況。年,賓夕法尼亞州立大學和位于加利福尼亞拉霍亞的斯克里普斯臨床研究所的研究人員,通過使用最先進的計算機首次設計了一種極有價值的合成分子。這種被命名為的化合物是在計算機屏幕上構想出來的,幾家生物技術實驗室正在進行該化合物的批量生產??茖W家們打算通過使用新的信息時代的計算技術造出多種多樣的新分子。
2.5 計算機在生物醫(yī)學工程中的具體應用
生物醫(yī)學工程運用現(xiàn)代自然科學和技術科學的原理和方法,從工程學的角度研究人體的結構、功能及其相互關系以及其他生命現(xiàn)象。其目的是解決醫(yī)學問題,即研究和開發(fā)為防病、治病以及人體功能輔助等醫(yī)學應用的裝置和系統(tǒng)。用技術科學的概念和方法來解釋和描述人體各層次的成份、結構和功能,以及人體各種正常生理功能和病理狀態(tài)之間的差異,這些內容形成了這個學科的基礎部分。而防病、診斷、治療及功能輔助的具體技術和設備則形成這個學科的應用部分。
3、發(fā)展前景
計算機在生物醫(yī)學工程中應用的例子還很多,并且發(fā)揮著越來越重要的作用,同時對計算機技術水平的要求也越來越高。比如在生物醫(yī)學信號處理方面,普通的計算機已經(jīng)很難勝任實時處理的能力,使人們轉向研究處理速度更快的專門處理器件DSP芯片。在人工智能方面,往往還需要功耗更低、存儲更大的微計算機。因此,生物醫(yī)學工程在利用計算機的同時也促進了計算機的發(fā)展。二十一世紀是生物技術的世紀,信息生物學是自然科學中發(fā)展最迅速、最具活力和生氣的領域,并且為人類帶來了很大的便利與貢獻。不難看出,生物計算機研制成功以后,又會帶來一次革命,它將會給人類帶來更多的福祉,世人將以期盼的心情等待它的出現(xiàn)。隨著科技的發(fā)展,隨著生物技術的發(fā)展,它將越來越離不開計算機。不但如此,計算機和生物技術更越來越緊密結合。將更快地促進兩者的發(fā)展。
參考文獻
[1]張宜,湯韌.計算機單機及局域網(wǎng)在藥學領域應用發(fā)展回顧及現(xiàn)狀[J].武漢總醫(yī)院雜志,2005,13(4):12
篇3
關鍵詞:生物技術;有機廢氣;處理
近些年我國有機合成工業(yè)和石油化學工業(yè)不斷得到迅速的發(fā)展,在大氣中的有機化合物也逐漸增多,例如有機硫化物、有機氯化物等各種各樣揮發(fā)性有機物,對于人體的感官會產生刺激,一些物質甚至具有毒性,對于周圍的環(huán)境和群眾的健康會產生嚴重的危害?,F(xiàn)在人們越來越重視對這些污染物進行控制,在這樣的形勢下,產生了生物技術,引起人們的廣泛關注。
1生物技術的概述
1.1微生物的概念
以微生物處理廢水為基礎,生物技術不斷發(fā)展起來。從根本上說生物凈化就是氧化分解的過程。和廢水生物處理具有很大的不同,廢氣中的有機物質逐漸從氣相到液相,在液相當中進行溶解,濃度差不斷給予推動,可以擴散到生物膜當中,這樣一來,微生物就會進行捕捉和吸收。在這樣的條件下,污染物一旦進入微生物當中,在代謝的過程中,其能源和營養(yǎng)物就會被分解,就會產生代謝物,一部分就會融入到液相當中,剩下的一部分就會成為細胞物質,剩下的最后一部分就會放到空氣當中。這樣一來,廢氣中的有機物通過這樣的步驟,就會逐漸減少,最后被得到凈化。
1.2生物法的工藝特點
針對各種污染物,微生物的適應性都是比較強、比較快的,可以有效的降解和轉化代謝底物,和傳統(tǒng)的廢氣處理技術進行有效的比較,生物技術的處理效果更好,投資和運行費用都比較低,具有很高的安全性,也不會產生二次污染,還很容易進行管理。與此同時,通過吸收劑當中的微生物,可以有效的實現(xiàn)廢氣生物處理吸收劑的再生,并不需要一些具體的專門設備,使工藝流程和工業(yè)設備得到有效的簡化,使運行操作費用得到有效的降低。
2有機廢氣處理新技術
2.1低溫等離子體技術
針對低溫等子體技術,其高能電子、正負離子等可以和硫化氫和硫醇等進行反應,可以產生二氧化硫等無機物質,這些典型的廢氣可以利用電暈等放電形式,對離子體處理惡臭廢氣進行處理,具體的停留時間越長,實際電壓就會變得越高,其脫除的效果就會更加理想。
2.2變壓吸附技術
針對變壓吸附的基本原理,氣體組分在不同吸附劑上存在不同的吸附特性,利用這樣的差異,因為具體的吸附量會隨著壓力不斷發(fā)生變化,壓力不斷發(fā)生變換,氣體就會出現(xiàn)分離和提純等現(xiàn)象。針對比較常用的吸附劑,主要就是硅膠、活性氧化鋁等,除此以外,可以對某些組分的選擇性吸附,研制出具體的吸附材料,吸附劑自身的性能對于氣體吸附分離具有直接的影響。
2.3膜生物反應器
在廢水處理過程中不斷開發(fā)新材料的研制開發(fā),膜生物技術也在其中不斷進行應用。在有機廢氣處理的過程中開始應用膜技術。針對膜生物反應器,就是將傳統(tǒng)的生物廢氣處理技術結合膜技術,這種方法比較環(huán)保,生物降解的主要界面就是膜材料,可以提供出大范圍的比表面積,使降解效果不斷得到增強,使去除效率不斷得到提高。針對我國當前的膜生物反應器,還是處于發(fā)展的階段,膜生物構建和運行成本比較高,因此將其大范圍的云心,還是需要進行更多的研究和實踐。膜生物反應器的流量比較低,阻力也比較大,自身的水溶性比較差,去除效率也比較低,這樣一來,在廢氣處理過程中應用膜生物技術就會受到一定程度的限制。
2.4生物過濾床
生物過濾床其中具有吸附性的濾料,這是一種凈化裝置,在生物膜在掛之前,在過臨床中要將緩沖劑等營養(yǎng)因素摻入,在生物濾床當中如果產生具有一定濕度的廢氣,通過生物活性填料層的時候,針對其中的微生物,可以將廢氣中的有機物進行捕獲,在其自身生長的時候使其可以成為碳源。廢氣通過生物過濾床之后,可以得到有效的凈化,在濾料層當中存在的微生物,在實際生化降解的過程中,會得到不斷的生長繁殖,這樣一來,就會持續(xù)進行生物濾池的相關操作。當濾料使用過一年之后,大多都是呈酸性的,需要得到定期的維護和保養(yǎng)。和處理污水的生物過濾床進行比較,具有很大的不同,在處理廢氣的規(guī)程中,在生物過濾床當中,在微生物膜的表面或者內層當中會存在滯留的水,整個濾料床沒有得到貫穿,可以將含水生物膜看作是一個具體的單相。在生物過濾床當中,凈化廢氣,這是傳質和生化反應的串聯(lián),針對其傳質方向,主要是由氣態(tài)污染物向固、液混合相中進行有效的傳輸,和生化反應速度進行比較,傳質速度是比較快的,整個過程的控制步驟就是生化反應。
3結語
生物技術的運行比較簡單,而且比較環(huán)保,但是仍舊存在很多不足之處需要進行有效的改進,需要創(chuàng)新性聯(lián)合生物反應器,進行有效的設計研究,深入研究降解細菌等方面,促進我國有機廢氣處理方面的研究更好的發(fā)展。
參考文獻
[1]廖輝,付志敏,何志明,晏波元.紫外線燈在有機廢氣處理中的應用要點簡述[J].中國照明電器,2015,07:29-31.
[2]陸建海,顧震宇,韋彥斐,滕富華,汪昊其.鍋爐熱力焚燒技術在有機廢氣處理工程中的應用[J].環(huán)境工程,2014,06:71-73+101.
[3]王志良,周大順,胡志軍,李國平,王小平,李建軍,陳建秋.屬性層次模型(AHM)在有機廢氣凈化技術決策中的應用[J].環(huán)境工程,2014,10:90-93+151.
[4]劉美儀.探討有機廢氣處理技術及前景展望[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013,06:134.
篇4
關鍵詞:生物技術概論;授課內容;講課方式
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)38-0158-02
《生物技術概論》是生命科學領域的基礎性課程,也是生物技術基礎知識和前沿科學相結合的綜合性課程。該課程通過向學生講授基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質工程等原理和研究方法,使學生了解現(xiàn)代生物技術與傳統(tǒng)生物技術的區(qū)別及現(xiàn)代生物技術發(fā)展趨向,初步掌握生物技術在醫(yī)藥衛(wèi)生、能源、環(huán)境、食品及工農業(yè)領域的科學應用,為學生將來從事與生物技術相關的工作打下基礎,并使其具備向生物學其他相關領域發(fā)展的基礎知識,如生物工程、生物制藥、食品加工、作物分子育種、動物育種等,讓學生在將來的學習和工作中有更大的選擇和發(fā)展空間[1]。
作為生物技術系學生的必修專業(yè)課程,《生物技術概論》課程內容難度較高,綜合性較強,學生在學習過程中的困難也比較多。而且在我校又是新開課程,面臨的問題更多。通過幾屆學生的學習,作者有以下幾點的心得體會:
一、適時選擇授課內容,控制課程內容深度
生物技術概論是涵蓋整個生物技術領域的一門課程,課程內容十分廣泛。我校選取的課本是由宋思揚、樓士林編寫的《生物技術概論》(科學出版社,第三版),該書全面介紹了現(xiàn)代生物技術的概念、原理、研究方法、發(fā)展方向及其應用領域。內容涉及基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、酶工程、蛋白質工程以及生物技術在農業(yè)、食品、醫(yī)藥、能源、環(huán)境保護等領域中的應用,同時還概要介紹了對生物技術發(fā)明創(chuàng)新的保護以及生物技術的安全性等。全書幾乎涵蓋了整個生物技術領域的所有內容,就一般院校的計劃學時來說很難一一講解。針對這種情況我們在授課時對內容進行了整合和刪減,側重結合專業(yè)特點,對部分教學內容做適當拓展與延伸,以期達到更有效的教學效果。
我校屬醫(yī)學院校,生物技術學生的專業(yè)方向是制藥方向,因此在授課時加重了與醫(yī)藥相關部分的內容講解。比如在介紹細胞工程時,學生重點掌握的是動物細胞工程。而對植物細胞工程比如人工種子的研制、單倍體的誘發(fā),只求學生能夠有初步的了解。而在講解生物技術應用時著重介紹了生物技術在制藥和醫(yī)學領域方面的應用,在講解時授課老師先搜集生物技術藥物的最新進展和最新的基因診斷和治療方面的技術,配合動畫、影音,務求能讓學生能直觀和深刻地了解這一方面的知識。
另外生物技術概論屬于承接學生專業(yè)基礎課(生物化學、細胞生物學)和專業(yè)課(基因工程、細胞工程等)性質的課程。在授課內容選擇上我們還需要考慮到雖然生物技術概論中已經(jīng)包含了四大工程的內容,但學生還將分別對這幾個工程進行專項的學習。因此本門課程的授課目的是讓學生理清整個生物技術脈絡,做到深入淺出。
目前的生物技術發(fā)展迅速,各種各樣的新技術、新方法層出不窮,不可能一一進行介紹。因此需要結合學生實際需要,有選擇地進行講授[2]。本校將生物技術概論安排在大三上學期講授,學生已經(jīng)有了生物化學、細胞生物學方面的基礎,比如:
二、教學方式的改變
1.采取互動式教學。生物技術的發(fā)展速度十分迅速,尤其是它的應用更是非常廣泛,很多應用與實際生活息息相關。因此備課時除了書本知識外,還需要授課老師廣泛查閱文獻資料,力求把最新、最熱的生物技術資訊傳遞給同學。在某些章節(jié)也可讓學生結合課本,查找文獻,自己完成課程的講授。通過這些既讓學生加深對知識的掌握,刺激了學習的積極性,老師也可以獲得更多的授課資源,一舉兩得。
在備課中還注意收集圖片、動畫和影音,力求把枯燥的生物技術理論講得生動易懂,讓學生易于理解,激發(fā)學生學習積極性;老師講授知識的同時,也應注意調動學生的積極性,適時進行提問,及時了解學生對所學內容的掌握情況,促進學生課后復習[3];針對大家關注和容易引起爭論的問題,適時組織學生進行課堂討論和辯論。如在講授緒論部分以后,組織學生進行“現(xiàn)代生物技術對人類之利與弊”討論,讓其對現(xiàn)代生物技術的安全性問題和倫理道德問題有一個初步認識。在后期講授生物技術安全性時,再讓同學們重新討論“現(xiàn)代生物技術是一把雙刃劍”這個議題。通過整學期的學習后同學們對此有了更深層的認識,看法也會有所改變。這樣對整個生物技術的發(fā)展也有更加客觀和理性的態(tài)度,取得了很好的效果。
2.以問題為導向,啟發(fā)性教學。生物技術是一門實踐性和科研性較強的學科,因此在課程講授中就要有意識培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和科研思維能力,鍛煉學生自主思考問題的能力。如在講授轉基因技術時,就讓學生對目前社會上針對轉基因的幾種不同的觀點進行思考。轉基因技術的意義究竟在哪里?它是一種工具還是一種武器?如何建立完善的評估體系能有效規(guī)避轉基因技術的風險?通過這些問題的設置,讓學生對講授的內容有更深層次的思考和理解。
另外在講解完生物技術四大工程等理論性較強的內容后,可以結合醫(yī)學院校特點,在講解基因治療時設置幾個具體病例,如腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥和乙型肝炎,先讓學生尋找不同病例的治療方法,通過治療方法的比較讓學生掌握基因治療和普通治療方法間的區(qū)別。
三、加強雙語教學的比重
雙語教學是授課發(fā)展發(fā)展的必然趨勢,但雙語教學涉及教師和學生雙方面的因素,是一個循序漸進的過程。學生的英語水平參差不齊,對雙語教學的接收程度也不一,不能因為一味強調雙語教學而挫敗了學生學習的興趣,只有根據(jù)不同的情況實時調整,找出合適的教學方法,才能夠真正發(fā)揮雙語教學的優(yōu)勢[4]。
我校已經(jīng)有很多課程部分采用雙語教學,針對生物技術概論的特點我們加強了雙語教學的比重,采用“混搭式”教學方法,在授課時將部分課件和參考文獻完全替換為英文原版。采用雙語教學和原版教材搭配,能使教師快速了解該學科最新的科研成果和發(fā)展動態(tài),并且使得學生們在掌握專業(yè)知識的同時,能夠提高外語聽、讀、寫能力,最終達到能自如地看英文文獻和用英文進行學術交流。在今后的課程中我們還將安排學生自己完成英文多媒體課件的制作,加深對知識點的了解。
四、課程發(fā)展趨勢
現(xiàn)代生物技術已經(jīng)應用于當今世界高新技術產品的主要領域,尤其在醫(yī)學和藥學上的應用也更為廣泛。很多非生物專業(yè)學生也對現(xiàn)代生物技術方面的知識產生了濃厚的興趣。因此為適應現(xiàn)代社會發(fā)展、科學技術發(fā)展的需要,同時也為了滿足不同學生的要求,使學生的興趣愛好、專業(yè)特長得到發(fā)揮,今后可以將《生物技術概論》作為一門非生物專業(yè)選修課針對全校學生進行講授,加強相關知識的普及[5]。以上是我根據(jù)《生物技術概論》幾年的講授所總結出的一點淺顯的看法,希望能給其他生物技術相關課程的老師一些借鑒。
總之,我們在教育中力求把枯燥的生物技術理論講得生動易懂,讓學生易于理解,激發(fā)學生學習積極性;老師講授知識的同時,也應注意調動學生的積極性,適時進行提問,及時了解學生對所學內容的掌握情況,促進學生課后復習;針對大家關注和容易引起爭論的問題,適時組織學生進行課堂討論和辯論。如在講授緒論部分以后,組織學生進行“現(xiàn)代生物技術對人類之利與弊”討論,讓其對現(xiàn)代生物技術的安全性問題和倫理道德問題有一個初步認識。在后期講授生物技術安全性時,再讓同學們重新討論“現(xiàn)代生物技術是一把雙刃劍”這個議題。通過整學期的學習后同學們對此有了更深層的認識,看法也會有所改變。這樣對整個生物技術的發(fā)展也有更加客觀和理性的態(tài)度,取得了很好的效果。
參考文獻:
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[3]王國霞,趙奇,楊玉珍,等.《現(xiàn)代生物技術概論》教學改革與實踐探索[J].寧夏農林科技,2012,(53):119-121.
篇5
一、生物技術應用引發(fā)的生物安全問題
生物技術可以分為以下幾種主要技術:基因技術、細胞技術、酶技術、發(fā)酵技術和蛋白質技術。其中,基因技術是現(xiàn)代生物技術的核心,其他生物技術都是以基因技術為底座發(fā)展起來的[1](P.5)?;诖耍疚奶接懙纳锛夹g主要是指基因技術,簡單來講,基因技術就是指重組DNA技術。(DAVID NAIOU:BIOTECHNOLOGY&NANOTECHNOLOGY-Regulation under environmental,health,and safety laws,OXFORDUNIVERSITY PRESS,p.5(2009).)
20世紀80年代以來,隨著人類大規(guī)模地開發(fā)生物資源,生物安全問題日益突出。生物安全問題有廣義與狹義之分,廣義的生物安全是指在一定的時間與空間范圍內,由于自然或人類活動引起外來物種遷移,外來物種在定居、建群、繁衍、擴展的一連串過程中造成的對本土物種和生態(tài)系統(tǒng)的威脅、危害,使之衰退,甚至退化和滅絕;或者由于人為造成環(huán)境的劇烈變化,導致生態(tài)環(huán)境的破碎化、邊緣化和退化,從而對生物多樣性產生影響和威脅;或者任意盜用和掠奪生物資源,砍伐和捕撈過度,嚴重時會導致物種瀕?;驕缃^;或由于在科學研究、開發(fā)、生產和應用中造成對人類健康、生存環(huán)境和社會生活的有害影響。而狹義的生物安全問題主要是指通過基因工程技術所產生的轉基因生物體及其產品的安全性問題,包括轉基因生物體及其產品可能引起的生態(tài)環(huán)境問題、人體健康問題以及社會經(jīng)濟問題等。本文探討的正是這種狹義的生物安全問題,即基因工程技術引起的生物安全。
轉基因生物對人類健康、對自然生態(tài)環(huán)境和生物多樣性等都會存在一些潛在的威脅,具體來講,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
第一,轉基因生物對人類健康的安全性帶來威脅。概括起來主要是:(1)毒性問題。人們對基因活動方式的了解還很不透徹,沒有十足的把握能夠有效控制基因調整后的結果,因此,人們普遍擔心基因的突變演化可能導致有毒物質的產生。(2)過敏性反應問題。轉基因作物因為引入外源性目的基因后,會使轉基因生物帶上新的遺傳密碼而產生一種新的蛋白質,這些新的蛋白質可能引起食用者或接觸者出現(xiàn)過敏反應。(3)抗藥性問題??股乜剐曰蚩赡鼙晦D入人畜消化系統(tǒng)中的細菌體內,使其對抗生素藥物的治療產生抗性。(4)有益成分問題。有研究發(fā)現(xiàn),外來基因會以一種人們目前還不了解的方式破壞食物中的有益成分,導致營養(yǎng)質量的下降。(5)免疫力問題。轉基因生物及其產品可能降低動物乃至人類的免疫能力,從而對動物及人類的健康安全甚至生存能力產生影響[1](P.54)。
第二,轉基因生物對自然生態(tài)環(huán)境存在潛在的風險。
轉基因生物對環(huán)境的影響可能是直接的,也可能是間接的;可以是馬上出現(xiàn)也可能是延遲出現(xiàn)的。這種風險具體體現(xiàn)在轉基因生物的“基因污染”可能造成的生態(tài)風險。“基因污染”即基因工程作物中的轉基因能通過花粉(風媒或蟲媒)所進行的有性生殖過程擴散到其他同類作物上,在遺傳學上稱為“基因漂散”(gene flow)。而這種人工組合的基因通過轉基因作物或家養(yǎng)動物擴散到其他栽培作物或自然野生物種并成為后者基因的一部分,在環(huán)境生物學上則稱為“基因污染”。(注:南寧政務信息網(wǎng):“淺析基因污染的概念及應對措施”,2005年6月1日。)例如,利用基因技術種植抗干旱、抗伏倒、高產量的玉米或者是抗干旱、抗蟲害的棉花,但是由于沒有對特殊基因物質進行有效的控制,其通過風媒或蟲媒散播了,結果在玉米或棉花旁邊長出了抗伏倒、抗干旱、抗蟲害、高產量的雜草。這種雜草比其他植物在自然中散播和存活的時間長,因為轉基因技術賦予了這種雜草與其他植物競爭的優(yōu)勢并可以侵占其他植物的領地[2](P.106)。(注:DAVID NAIOU:BIOTECHNOLOGY&NANOTECHNOLOGY-Regulation under environmental,health,and safety laws,OXFORD UNI-VERSITY PRESS,p.34(2009).)這不僅增加了除草的難度,也給對農作物野生近緣種的利用造成困難或使其成為不可能。不僅如此,受基因漂散過程影響的植物,其從轉基因中獲得的性狀因為是未經(jīng)過自然選擇過程的,其結果將會打破自然界的生態(tài)平衡,影響整個地球的生態(tài)系統(tǒng)。所以,“基因污染”對地球生態(tài)系統(tǒng)具有潛在危險,忽視這種危險,可能將重蹈工業(yè)革命對環(huán)境大規(guī)模破壞的覆轍,招致一場不可收拾的災難。與其他形式的環(huán)境污染不同,植物和微生物的生長和繁殖可能使基因污染成為一種蔓延性的災難,而更為可怕的是,基因污染是不可逆轉的。從美國的“星聯(lián)玉米事件”,加拿大的“轉基因油菜超級雜草”,到墨西哥的“玉米基因污染事件”越來越多的事實表明“基因污染”的威脅不容忽視。(注:人民網(wǎng)轉基因專題:“基因污染威脅中國生物安全”,2004年10月20日。)
第三,轉基因技術對生物多樣性的影響。主要體現(xiàn)在如下方面:
1.物種的引進和馴養(yǎng)問題。引進物種的原因可能是有意識的,有時也可能是偶然的錯誤。無意識的引進往往對生態(tài)環(huán)境造成很大的損害。物種的混雜使某些物種會損害當?shù)氐奈锓N,改變生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。例如,滇池到20世紀80年代大部分水生植物相繼消亡,存30余種,禍害就是一種外來的名叫鳳眼蓮的植物,它嚴重破壞了滇池水生系統(tǒng)的結構和功能,導致大量水生植物死亡。(注:參見“國家漁政部門表示我國欲建外來物種預警機http//www.legalinfo.gov.cn/gb/special/2003-01/15/content_10032.htm.)此外,有意識的引進物種行為也并不全都會結有益之果。有選擇的馴養(yǎng)物種,也會破壞生物多樣性,以法國為例,在19世紀,法國可以生產2 000多種蘋果,但是后來由于農民有意識地選擇市場更樂于接受的品種,今天法國的蘋果品種只有10余種;此外,栽培與推廣單一的高產品種,人工林品種單一化都影響到生物多樣性的質和量,而生物多樣性的減少,使得人們無法從中培養(yǎng)和馴化更好的生物品種,這必然會影響到人類未來的食物結構[3]。由此可見,物種的馴養(yǎng)和引進會影響生態(tài)平衡,改變生物多樣性,從而影響人類的生存。
2.轉基因品種的大量繁衍和克隆物種的危害。轉基因技術大量的被應用于農業(yè)、醫(yī)藥和工業(yè)。在自然界種植轉基因作物可能給野生生物帶來災難性的影響,而且移植的基因可以越過性別障礙,并將遺傳特征轉給一種臨近的生物,因此,風險是廣泛存在的。如通過基因改良培育活的有機體,在環(huán)境中能夠潛在繁殖,一旦基因改良體成為一種嚴重的害蟲,要將其消除將十分困難。然而,更另人擔憂的是克隆技術??梢灶A見,自然界原有的優(yōu)勝劣汰和進化過程將會因為這種技術的出現(xiàn)而受到影響,生態(tài)系統(tǒng)的自然演變因而增添了更多的干擾因素。毫無疑問,克隆技術增加了影響生物多樣性的可能方式。轉基因技術和克隆技術的進步,使得人類選擇性繁衍物種的能力得到增強的同時,意味著生物界自我循環(huán)的能力將受到更大威脅。
在農業(yè)領域,如果對植物品種授予專利,為了實現(xiàn)壟斷權,專利權人會對其研發(fā)的植物進行全面的控制,這將斷絕他人改良植株的機會,因此,有可能導致植物基因退化,從而影響生物多樣性。另外,大面積的單一種植使得整個農業(yè)建立在僅僅幾十個物種的基因基礎上;單一物種的次生林破壞了天然林豐富的遺傳基因;選擇多產的植物或家養(yǎng)動物取代利潤較低的更接近野生的品種。這些生產方式勢必會導致遺傳基因的貧瘠,長期下去,也會嚴重影響人類自身的食物結構和發(fā)展需要。再者,利用基因技術恢復已經(jīng)喪失的生物基因并將其重新引入環(huán)境,也有可能破壞生態(tài)平衡。在工業(yè)領域,大規(guī)模工業(yè)化帶來的污染使得物種多樣性的破壞加速,在科技發(fā)達的時代,城市化、人炸、沙漠化、濕地干涸等等因素甚至直接帶來了物種的消失[4]。
目前,生物技術的應用對人類和環(huán)境影響的中期和短期影響已經(jīng)越來越明顯。但是生物技術的應用對人類和生態(tài)環(huán)境的長期影響還不具有確定性,特別是,生物多樣性問題一直以來被不確定性嚴重困擾著。今天,我們僅僅粗略掌握了物種消失的速度,到下個世紀物種可能消失多少是不得而知的。物種的消失不同于其他的環(huán)境損害,因為一個物種消失后就永遠消失了。而且生物多樣性的大規(guī)模滅絕如果在目前得不到控制,將不僅使目前一半以上的物種遭到滅絕,而且使整個生物圈缺乏物種的時間至少達500萬年,相當于人類出現(xiàn)以來的20倍時間[5](P.62)。
二、風險預防原則指導下生物技術專利的慎重保護
伴隨著生物技術的發(fā)展以及人類對生物技術重要作用的認識,生物技術的法律保護問題越來越引起國際社會,特別是生物技術發(fā)展水平比較高的國家的關注。20世紀60年代至70年代末,國際社會通過了《保護植物新品種國際公約》和《國際承認用于專利程序的微生物保存布達佩斯公約》,以及歐洲國家締結的具有重要影響的《歐洲專利公約》,這些立法對許多國家產生了很大影響。在這種影響下,國際生物技術保護形成了兩類保護模式。第一類,雙軌制保護,即專門法和專利法保護兩種模式。第二類,單一制保護,即或采取專門法或采取專利法保護模式。
雖然形成了上述保護模式,但是,生物技術的專利保護問題一直以來都是國際社會有爭議的問題之一,也是WTO烏拉圭回合談判過程中的一項議題,不僅發(fā)達國家與發(fā)展中國家存在巨大分歧,而且發(fā)達國家之間也存在許多爭議。各國對生物技術專利保護的差異,不僅和各國專利制度的歷史、經(jīng)濟政策以及技術發(fā)展特別是生物技術發(fā)展的水平相適應,也反映了各國對生物技術專利的接受程度。
目前,我國對生物技術的專利保護完全達到WTO《與貿易有關的知識產權協(xié)議》的要求,而且對可授予專利的生物技術的范圍也是比較寬泛的,基本上和發(fā)達國家一致。但是,我國專利法忽視了生物技術對生態(tài)環(huán)境的影響,忽視了生物安全問題;另外,我國專利法也沒有將對生態(tài)環(huán)境的影響作為專利審查的內容和標準,這不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)境保護一體化的要求。實際上,對生物技術可能給生態(tài)環(huán)境帶來的損害,有關部門已經(jīng)予以了重視,例如,我國農業(yè)部頒布實施的《植物新品種保護條例實施細則》規(guī)定:對危害公共利益、生態(tài)環(huán)境的新品種不授予品種權。這一規(guī)定實際上就是將對生態(tài)環(huán)境帶來損害的生物技術排除在法律保護之外。這一點,部門立法反倒走在了前面。
筆者認為,我國對生物技術進行專利保護時應當采取慎重的態(tài)度,應該在風險預防原則的指導下對其決定是否予以保護,這不僅將對維護生物安全具有重要意義,同時,也可以作為限制外國生物技術專利的合法、有效的手段。
風險預防原則(precautionary principle)在理論上對其有不同的解釋,一種解釋是:“風險預防原則也稱風險防范原則、防備原則、謹慎原則,是指如果對某種活動可能導致對環(huán)境有害的后果存在著很大的懷疑(strong sus-picion)最好在該后果發(fā)生之前不太遲的時候采取行動[6](P.89)。國內學者都按《里約宣言》的規(guī)定,將其解釋為:“為了保護環(huán)境,各國應按照本國的能力,廣泛適用預防措施,遇有嚴重或不可逆轉損害的威脅時,不得以缺乏科學充分確實證據(jù)為理由,延遲采取符合成本效益的措施防止環(huán)境惡化?!币陨辖忉尪急砻鬟@樣一個基本精神:當遇有嚴重或不可逆轉的威脅時,不得以缺乏科學上的證據(jù)為由,推遲或拒絕采取行動保護環(huán)境。
風險預防原則立法興起于20世界80年代,其最初是德國在20世紀60年代提出的,隨后被一系列保護海洋的國際文件所采納。風險預防原則在國際環(huán)境法律文件中,例如,《生物多樣性公約》以及《卡塔赫拉生物安全議定書》中都得到了肯定。同時,該原則在其他一些國家和地區(qū)也明確得到了承認,例如,非洲《關于生物技術安全示范法》中明確規(guī)定了嚴格的事先預防原則。(注:Edited by LUC BODIGUEL and MICHAEL CARDWELL:The Regulation of Genetically Modified Organisms:Comparative Approaches,OXFORD university press,p.2(2001).)
促使風險預防原則進入現(xiàn)代環(huán)境法的一個重要原因,是包括生態(tài)危機在內“環(huán)境風險”等問題的出現(xiàn)。科學技術的迅猛發(fā)展,一方面為人類解決環(huán)境或生物安全提供了有力的技術支持;另一方面,也帶來了新的不確定性,如有毒化學品、轉基因產品釋放等導致的環(huán)境風險和生物風險。對這類風險目前在科學上沒有一個清楚、確定的認識,如果因此拒絕采取任何預防性措施,一旦危害后果出現(xiàn),則不可逆轉。為了應對這些以不確定性為特征的環(huán)境風險或生物風險,遵循“風險預防原則”無疑是決策者的理智選擇。尤其在生物安全方面,由于現(xiàn)代生物技術、轉基因生物體等所導致的生態(tài)不安全風險很難得到科學確定性的證明,因而對生態(tài)風險更需要適用“風險預防原則”,采取防御性的措施和行動[6](P.89)。
在風險預防原則進入現(xiàn)代環(huán)境法以前,如果一種活動或者物質在被證明是危險之前則被假定是安全的,而風險預防原則轉變了這種假定,當一種活動或物質不能證明是安全的以前,則被假定是危險的。風險防范原則在環(huán)境保護中的運用改變了原來環(huán)境法在面臨不確定性時采取等待態(tài)度的做法,這反映了生態(tài)環(huán)境保護理念的轉變。
我國引入風險預防原則決定于是否對生物技術予以專利保護具有必要性。如前所述,生物技術對人類健康、對自然生態(tài)環(huán)境和生物多樣性等都會存在一些潛在的威脅,一旦這些威脅轉化為現(xiàn)實,其后果往往非常嚴重,甚至是不可逆轉的。為了防止這些威脅而導致的生物安全問題的出現(xiàn),我國有必要引入風險預防原則。正如歐盟委員會一直堅持,由于科學證據(jù)無法充分證明部分創(chuàng)新性技術的安全性,因此該新技術即具有風險;因此,決策者在制定政策決定時,除應考慮該風險所可能引起之疑慮外,還應通過預防性措施將該風險消除或降至可接受的程度之內;這種不待相關科學知識之發(fā)展而先行采取措施的決定,即屬“預防性策略”[7](P.89)。
除去必要性考慮之外,我國引入風險預防原則還取決于對生物技術予以專利保護是否可行。對于生物技術的安全問題,《與貿易有關的知識產權協(xié)議》第27條賦予成員國自行采取措施對威脅公共健康、生命或環(huán)境的發(fā)明可以拒絕授予專利的權利,也賦予了成員國以國內法控制生物技術風險的責任。根據(jù)該規(guī)定,從我國的國情出發(fā),為維護我國利益,面對生物技術可能引發(fā)的生物安全,我國完全有權利將可能損害生態(tài)環(huán)境的生物技術排除在專利保護之外。
引入風險預防原則對生物技術予以專利保護的具體做法是:(1)修改現(xiàn)行專利法補充規(guī)定對可能造成環(huán)境損害的生物技術專利不授予專利權。(2)修改專利法補充關于“對已經(jīng)授予專利權的生物技術規(guī)定可以通過無效宣告程序宣告其無效”的規(guī)定。在專利法中引入風險預防原則對于維護生態(tài)安全具有重要意義,環(huán)境問題的解決僅僅依靠環(huán)境法是不能完成的,在專利法中引入風險預防原則對于維護生態(tài)安全具有重要意義,通過各個法律部門的相互合作與協(xié)調,這樣才能夠實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的協(xié)調發(fā)展。
注釋:
[1]劉長秋等著:《基因技術法研究》,法律出版社2005年版。
[2]唐安幫主編《中國知識產權保護前言問題與WTO知識產權協(xié)議》,法律出版社2004年版。
[3]張金屯著:“論生物多樣性保護與可持續(xù)發(fā)展”,載《經(jīng)濟地理》1999年19卷第2期。
[4]汪惠敏:“科技和法律在生物多樣性保護中的互動關系”,載《生物法律》2004年第2期。
[5]唐雙娥著:《環(huán)境法風險防范原則研究-法律與科學的對話》,高等教育出版社2004年版。
篇6
Abstract: This article explains the concept of bio-industry competitiveness, on this basis analyzes the development status of bio-industry and the existing problems. According to the characteristics of the biotechnology industry and Porter's industry competition theory, the determinants of bio-industry competitiveness and the condition and problems of China's industrial development are analyzed and the economic strategies and measures are pointed out.
關鍵詞: 生物產業(yè)競爭力;決定因素;存在問題;經(jīng)濟戰(zhàn)略
Key words: bio-industry competitiveness;determinants;problems;economic strategy
中圖分類號:F062 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)20-0185-02
0 引言
現(xiàn)代生物產業(yè)在醫(yī)藥生物技術、農業(yè)生物技術以及工業(yè)生物技術產業(yè)化浪潮推動下正快速由最具發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g產業(yè)向高技術支柱產業(yè)發(fā)展。世界各國的政府和公眾愈來愈意識到生物產業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿蛯θ祟惡蜕鐣薮蠖钸h的影響,紛紛把發(fā)展生物產業(yè)作為基本國策,因此,生物產業(yè)化競爭日趨激烈。從而使生物產業(yè)競爭力成為國內外學術界、產業(yè)界乃至整個世界關注的焦點。生物產業(yè)競爭力是競爭力在生物產業(yè)層次上的體現(xiàn),而其決定因素和經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略是研究的核心內容。
1 生物產業(yè)的競爭力的概念及其范疇
生物產業(yè)是指將科學和技術運動到生物有機體及其部分產物和模型中,為改變生物及非生物物質而創(chuàng)造知識、產品以及服務的同類生產經(jīng)營活動單位的集合。生物產業(yè)所具有的經(jīng)濟特性是,具有較高的知識和資本高度密集性、對政策和專利的依賴性較強,企業(yè)規(guī)模呈現(xiàn)兩極分化,其發(fā)展不僅需要技術動力還需要市場需求動力的驅動。
生物產業(yè)競爭力是指屬地的生物產業(yè)的比較優(yōu)勢和它的一般市場絕對競爭優(yōu)勢的總和。是在全球世界經(jīng)濟自由貿易條件下,是一國的生物產業(yè)和其他國家進行比較時所具有的更高生產力,并向全球世界市場范圍內提供適合消費者需求或購買者需求的多種生物產品以及相關的服務,并能夠持續(xù)地獲取利潤的能力,即生物產業(yè)生產力和市場力。
2 生物產業(yè)競爭力的決定因素
生物產業(yè)競爭力的決定因素是衡量生物產業(yè)競爭力的基本前提,同時也是展開生物產業(yè)競爭力研究的前提條件。通常在進行研究分析時,一般借鑒波特的“鉆石模型”理論,在結合目前生物產業(yè)發(fā)展和競爭特點的基礎上,分析和總結出生物產業(yè)競爭力的決定因素。其中主要包括生產要素、需求條件、相關生物產業(yè)鏈體系等。
其中所謂的生產要素,包括與生物產業(yè)有關的勞動力、自然環(huán)境、技術知識、資金資本、基礎設施等多種資源,其中,需要特殊強調的是“要素創(chuàng)造”而不是通常所說的要素稟賦。主要有開發(fā)和保護生物資源、專業(yè)人才的培養(yǎng)以及人才培養(yǎng)的作用以及生物產業(yè)創(chuàng)新體系的形成和運行。
需求條件,其中包括產業(yè)所提供的生物產品和服務市場需求的數(shù)量和質量,受到市場需求結構以及消費者的行為影響。目前不管是國內還是國外在生物產品和服務需求方面表現(xiàn)巨大,不管是現(xiàn)有需求還是潛在需求。需求在促進生物產業(yè)發(fā)展上起著重要的作用,同時需要注意將潛在需求及時有效地轉化為有效需求。
其他與生物產業(yè)有關的支持產業(yè),與生物產業(yè)相關的上游產業(yè),如生物資源、生產資料相關聯(lián)的產業(yè)等,和下游產業(yè)如生物技術產品應用、配套體系等,與其共同構成相互支持、相互依托的科學有機生物產業(yè)鏈體系,其體系內部的協(xié)調性和共生性是十分重要的。同時企業(yè)所制定的發(fā)展戰(zhàn)略及策略、產業(yè)的結構與競爭對手,生物產業(yè)企業(yè)關于競爭的相關策略等都是生物產業(yè)競爭力的決定因素。因此應該實行產業(yè)結構的合理布局,提高生物產業(yè)的競爭力,實行生物產業(yè)集群式健康發(fā)展。
3 生物產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)在與存在的問題
篇7
關鍵詞:生物技術;課程建設;教學改革;學分制
學分制既是一種教學管理制度,也是建立在學生學習自由基礎上的一種教育理念。學分制有完全學分制和學年學分制之分。目前,我國普通高等院校多數(shù)實行的并非完全意義上的學分制,而是學年學分制。隨著我國高校不斷推進的教育體制改革,許多高等院校的教學管理模式由以往學年制向學分制轉變。與學年制相比,學分制下學生可根據(jù)自己的專業(yè)興趣自主選擇所修課程,因而較學年制有較大進步。為此,臨沂大學自2008年開始全面實施學分制改革,推進課程的小型化建設,并制訂相應的本科培養(yǎng)方案。
一、生物技術系列課程組成及課程開設簡介
生物技術系列課程是臨沂大學生命科學學院在生物技術專業(yè)開設的專業(yè)方向課程,其系列課程主要包括《基因工程》、《發(fā)酵工程》、《細胞工程》、《酶工程與蛋白質工程》及《生物技術大實驗》等。通過系列課程的學習,使學生掌握基因工程的基本原理和實驗方法,掌握生物技術各項技術和成果在發(fā)酵菌種選育改良、細胞培養(yǎng)、酶制劑研發(fā)、蛋白質改造等領域的應用;熟悉現(xiàn)代生物技術在農作物改良、新品種培育、疾病診斷和治療、新藥研發(fā)等領域的重大作用。通過綜合性的生物技術大實驗的設置,培養(yǎng)學生的自主學習、自主設計和創(chuàng)新能力及實驗操作技能,拓寬學生的知識面及專業(yè)技能,為以后的專業(yè)實踐學習及畢業(yè)后走向生命科學相關專業(yè)的工作崗位打下基礎。2004年,《生物技術導論》作為一門綜合性課程首先面向生物科學和生物技術兩個專業(yè)開設。后來隨著學科的發(fā)展、師資力量的壯大以及實驗室建設的日益完善,2006年,生物技術專業(yè)的《生物技術導論》擴展為《基因工程》、《細胞工程》、《發(fā)酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》四門課程,并開設相應的實驗,充分體現(xiàn)生物技術及其下游應用特性。而生物科學專業(yè)繼續(xù)以《生物技術導論》的綜合形式開課,作為本專業(yè)的方向選修課。
二、學分制下生物技術導論系列課程的教學改革
1.教學內容改革實踐。①教學大綱的制定及授課學期的安排。由于生物技術系列課程具有涉及學科多、實用性較強、與實踐結合緊密的特點,其基本理論和應用研究一直是非?;钴S的領域。學分制下,教學大綱的制定應結合專業(yè)特色,將課程小型化、精致化。因此在課程內容選擇上,我們精益求精,在制定教學大綱前,生物技術系列課程教學團隊共同討論,集體擬定教學大綱,充分結合專業(yè)的特點和定位,結合培養(yǎng)方案,既能體現(xiàn)學科特色,達到培養(yǎng)目標,又避免內容重復。生物技術專業(yè)的《基因工程》、《細胞工程》、《發(fā)酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》的理論教學大綱和實驗教學大綱分別制定,為了突出實驗技能訓練,各門課程理論教學和實驗教學實行1∶1的學時設置,各32個學時(共3學分)。生物科學專業(yè)制定《生物技術導論》教學大綱,實行模塊化教學,實驗方面開設綜合性的“生物技術大實驗”,根據(jù)教學內容,理論學時為48學時,實驗學時32學時。在學期安排上,生物技術專業(yè)在第四學期開設必修課《基因工程》及其實驗,第五學期開設《細胞工程》、《發(fā)酵工程》和《酶工程與蛋白質工程》等系列選修課程,學生可以根據(jù)自己的興趣和學分情況進行選課。對于生物科學專業(yè),在第五學期開設《生物技術導論》和《生物技術大實驗》,既能與前面學科銜接,又能為后面的考研、就業(yè)提供理論知識和實驗技能訓練。②教材建設。教材建設必須以服務人才培養(yǎng)為目標,以提高教材質量為核心。學分制的實施和教學計劃的調整,教材建設需走在前列。本課程在選擇教材時優(yōu)先使用近5年內出版的“面向21世紀課程教材”和“國家‘十一五’規(guī)劃教材”。以這些教材為基礎,設計教學內容,編制教學講義,實現(xiàn)立體化授課,同時指定幾本相關教材作為參考書,并利用專業(yè)網(wǎng)站進行課外學習資源。2.教學方式的改革實踐。①采用多元的課堂教學形式,提高課堂教學效果。教學方法的選擇和組合,要同教學內容、學生的特點及教師自身運用教學的能力聯(lián)系在一起。傳統(tǒng)的課堂教學形式主要是以教師單向授課為主,學生多為被動聽課。為啟發(fā)和調動學生的學習積極性,應根據(jù)生物技術系列課程的特點,選擇不同的教學方法。對于理論性強、內容抽象的知識采用講解—教授式,如《基因工程》中基因工程操作的基本過程、目的基因的克隆和篩選等內容,通過教師的精心編排,盡量使抽象問題具體化、繁雜內容簡明化、同類問題規(guī)律化,便于學生理解和接受。而在講基因治療時,采用問題—探究式的教學方法,教師在課堂教學中穿插啟發(fā)性問題,運用引趣、設疑、類比、聯(lián)想等方法能刺激引發(fā)學生的學習興趣與思考,也加強了師生之間的互動。例如,在講基因治療的作用時,先舉一個乙肝病毒的例子,提示例子關鍵性,提出怎么辦,讓學生在教師的啟發(fā)誘導下,主動積極獨立地思考,使學生分析問題和解決問題的能力得到較快提高。翻轉課堂是學生學習自主性和師生角色轉換的重要體現(xiàn)。在教學過程中,讓學生自由組合成學習小組,結合本組成員的興趣,自主選擇一個主題,調查研究,查閱文獻,在課堂教學期間走上講臺為大家講課,以此進一步培養(yǎng)學生的自主學習能力及表達溝通能力,增加師生之間的理解互信。對于一些較容易理解的內容,采用自學—輔導式教學方法,對于學生認知前提較好的內容,先由學生自己看教材,總結筆記,針對普遍問題和教學大綱要求講解,然后歸納總結,使學生閱讀教材的能力、邏輯思維能力、歸納總結能力等方面受到實際鍛煉,掌握自學方法,讓學生自主學習。②充分利用現(xiàn)代化教學手段。生物技術系列課程內容具有信息量大、抽象、應用性強的特點,如果使用傳統(tǒng)教學手段,學生很難深刻理解這些內容。而使用媒體、影像資料等現(xiàn)代化教學手段,可以在有限時間內提供給學生最大的知識信息量。如基因工程中限制性內切酶、載體、重組DNA構建、PCR的原理等內容,比較抽象,學生理解比較困難,在講授的基礎上配以動畫演示,把這些要素的應用展示給大家,生動直觀形象地加深學生的理解程度。③改革實驗教學,強化學生動手能力。如科學安排實驗內容,根據(jù)學生反饋信息,調整實驗指導方法、改革試驗考查方式,促進教學質量的提高,著重考核學生分析解決問題的能力。在實驗安排上主要分為3個層次:基礎型實驗、設計與綜合型實驗和研究型實驗。通過基本實驗技能訓練,掌握基因工程最基本的實驗技術及操作方法;掌握常規(guī)儀器設備原理及應用,培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理和表達實驗結果的能力。通過綜合實驗培養(yǎng)學生多實驗方法手段綜合、多途徑信息獲取,以及科學分析推理的綜合實驗能力和獨立操作、解決實際問題的能力。通過設計實驗,使學生能在教師指導下正確的進行實驗設計,按自定實驗方案操作、觀察,獲得實驗數(shù)據(jù),正確分析結論及解決實際問題。研究型實驗是將最新研究成果引入到實驗教學中。引入科研、教改成果,使實驗內容與科研應用項目密切聯(lián)系,充分體現(xiàn)基礎與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代相結合。如綜合型實驗“大腸桿菌感受態(tài)細胞的制備、轉化與篩選”中,將以前單一分散的三個實驗,按照其內在聯(lián)系組合為綜合性實驗,不但使學生學到了感受態(tài)細胞制備方法、LB培養(yǎng)基的制備、質粒DNA的轉化與篩選等3種基本實驗技術,更重要的是使學生在掌握基本技術的同時,培養(yǎng)學生對基本技術和方法綜合運用的能力。發(fā)酵工程實驗中帶領學生親自操作發(fā)酵罐生產酸奶、米酒等產品,既掌握了發(fā)酵罐的結構,還體驗了生產產品的樂趣。細胞工程實驗中讓學生自己取材,進行植物組織培養(yǎng),觀察植物是如何從一個愈傷發(fā)展成為一個完整的植株,體會植物細胞全能性的概念。
三、教學改革所取得的成效
在學分制指導下,通過對生物技術系列課程的教學改革,提高了學生選課的自主性,大大激發(fā)了學生對生物技術相關課程的學習興趣。在酸奶發(fā)酵和米酒發(fā)酵實驗中,學生體會到生物技術并不是深不可測,在蛋白質改造和基因工程藥物設計中,在顯微注射和動物克隆原理和技術的學習中,學生認識到現(xiàn)代生物技術的博大精深。在實驗課中,學生根據(jù)自己掌握的專業(yè)知識積極設計自己組內的實驗方案,并順利完成一種植物的組織培養(yǎng)、完成酸奶制作和米酒釀制,實驗結束后,學生們在實驗報告的結尾都寫出了自己的實驗心得,體會收獲的快樂。在教學互動環(huán)節(jié),鼓勵學生走上講臺,講授自己所撰寫的課程論文,通過此環(huán)節(jié)的鍛煉,學生的總結及自我表達能力得到了提高。在教學過程中我們還注重學生科研能力的訓練,先后申請了如“創(chuàng)新實驗設計探究鹽脅迫下納離子對小麥種子萌發(fā)和幼苗離子毒害效應”、“低糖保健型石榴汁酸奶加工工藝的研究”、“玉米等主要農作物的抗逆性研究”等多個國家級和校級大學生創(chuàng)新基金,實驗“葉用芥菜和白菜型油菜之間體細胞雜交體的RAPD鑒定”參加第十二屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽并獲得三等獎。目前生物技術導論申報校級特色課程,正在建設中。近幾年的教學實踐顯示,教學改革效果良好,并符合新世紀高等教育培養(yǎng)高素質現(xiàn)代生物技術人才的需要。
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關鍵詞:以學生為中心;課程改革;生物技術
以學生為中心的生物技術專業(yè)課程改革最重要的創(chuàng)新之一是從傳統(tǒng)的、基于學科的課程向綜合的、基于能力的課程轉變。這一根本性變革的動力是基于生物學的巨大進步、社會需求的擴大以及生物技術教育自身理論和實踐的發(fā)展。要求從教學計劃的制定、教學內容的實施到教學結果的評估,全程讓學生參與其中,突出學生的主體地位,讓學生真正成為學習的主人,教師必須習慣于從“發(fā)號施令者”轉變?yōu)椤皡⑴c組織者”,要鼓勵學生主動參與教學活動,形成學生主動進行師生間、學生間互動合作式的學習模式。
1當前生物技術專業(yè)課程教學中存在的問題
目前,生物技術專業(yè)課程教學中的突出問題是教育教學內容以及學生掌握的知識與社會需求不一致。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
1.1偏重于理論科學知識的講授。
當前的生物技術專業(yè)教學過于強調理論科學知識,這會產生一些負面效果。例如,學生的理論知識都懂了,但讓他設計一個實驗或者獨立進行某項技能的操作,就會出現(xiàn)無從下手的情況。還有些學生認為生物技術專業(yè)只能進行一些高端的研究工作,而忽略了自己也是技術人員,從而影響了他們對專業(yè)的認知以及對自己未來發(fā)展的定位。作為一門實踐性非常強的學科,這就要求生物技術專業(yè)在進行教學改革和課程設計時應加強理論知識與應用技能的融合。
1.2教師缺乏與學生的交流與互動。
現(xiàn)在生物技術專業(yè)一個班級人數(shù)將近60人,教師每節(jié)課在完成學校規(guī)定的教學任務的基礎上,如果要與每名學生進行互動交流幾乎是不可能的,這就導致有些教師為了順利完成教學任務與學生的溝通互動很少,有時甚至只是與一些優(yōu)等生進行互動,而冷落了其他學生。同時,互動的形式很單一,基本是教師提問全體學生回答的形式,這種形式看似是全班學生都參與了教學互動,但實質上教師的問題過于簡單,學生不用深入思考就能回答上來,對于這種形式,學生興趣不大,有的甚至是應付了事,達不到應有的學習效果。以學生為中心的生物技術專業(yè)課程改革,旨在豐富教學手段,增加師生互動,讓學生從被動聽講變?yōu)橹鲃訁⑴c,并及時進行交流,將生物技術理論與實際應用有機融合,并擴展到實際生產和生活中。
1.3課程設置與教學方式?jīng)]有突出學生的主體地位。
該校生物技術專業(yè)的課程設置是根據(jù)國家對生物技術專業(yè)的培養(yǎng)目標要求并參考其他相關高校和當?shù)亟?jīng)濟需求進行選定的。而課程的授課方式也只是一些常規(guī)方式,對于這些課程更適合通過哪種教學方式開展,學生更喜歡哪種教學方式,當前還沒有具體探討。教學方式的選擇會影響著教師和學生之間的溝通與聯(lián)系,最終會影響課程的教學效果。以學生為中心的教學改革中,要求要突出學生的主體地位。因此,教師需重新定位自身與學生的角色,并適時轉變,創(chuàng)新教學方式,這是課程改革的重點。如果在課程設置和教學方式中都沒有明確學生的中心地位,那所謂的以學生為中心的教學改革就是無效的,不會對教師和學生產生實質性的影響。在這種情況下,有可能還是傳統(tǒng)的教師占主導地位,最終以學生為中心的教學改革淪為形式。
2以學生為中心的生物技術專業(yè)課程改革的措施
2.1加大實踐環(huán)節(jié)的比例,加入虛擬仿真內容。
在教學中,可以將更多的實踐、實驗和虛擬仿真融入到課堂教學中,學生會發(fā)現(xiàn)理論與實踐的相關性并將新技能進一步應用。例如,在時長2小時的微生物發(fā)酵產酶實驗課上,教師先用10分鐘介紹了相關技術的概念和基本操作步驟,然后進行20分鐘的發(fā)酵車間實際生產過程的虛擬仿真,展示這種技術在實踐生產中的應用,從而強化實驗認知。在學習虛擬仿真過程后,利用30分鐘讓學生對照各個環(huán)節(jié)對理論知識進行再理解,鼓勵學生互相提問并發(fā)表評論,而后再進行60分鐘實際的實驗操作過程,讓學生指出實驗過程與生產中的不同之處,以強化學生的學習體驗。加大實踐環(huán)節(jié)的課堂教學,既能鞏固理論知識,又能提高學生的操作技能。
2.2教師加強與學生的交流互動,從中掌握學生的學習需求。
由于課堂上的時間有限,大量的交流互動不可能在課上進行,這就要求教師要做好教學設計,考慮教學內容、教學條件、時間、空間等因素,遵循互動規(guī)律,建立適宜的互動活動,同時設計的活動要生活化、情境化、信息化,要注意能夠吸引學生的興趣。除了師生互動,還要允許生生互動。教師還可充分利用課下的時間與學生進行交流,比如通過學習通、釘釘?shù)溶浖c學生建立學習群,對于一些不懂的內容和感興趣的知識點學生給老師留言,讓老師及時掌握學生的學習情況和學習需求。學生課下也可以直接與老師進行交流探討,同時,老師也要做好教學記錄,針對學習情況,主動聯(lián)系一些學習差的學生,有針對性地進行輔導和答疑。只有把學生的需求置于教學活動的中心,才能形成“自主學習”模式,學生最終才能學會并掌握知識。
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關鍵詞:藥學分子生物學;生物學技術;課堂教學;教學方法
藥學分子生物學是在藥學、遺傳學和生物化學等學科的基礎上發(fā)展融合形成的新學科;它是將分子生物學的新理論、新技術滲入藥學研究領域,從而使藥物學研究由化學、藥學的培養(yǎng)模式轉化成為生命科學、藥學和化學相結合的新藥模式;同時它還是當代生物科學發(fā)展的引擎,是現(xiàn)代生物技術的基石。[1]近年來隨著分子生物技術的發(fā)展,它的應用領域也在不斷拓寬,它與醫(yī)學和藥學方面的交叉也越來越多,因此,分子生物學在今后已經(jīng)不再只是生物技術專業(yè)的必修課,它也成為藥學院學生的重要必修的基礎課之一。
分子生物學主要是從分子水平上闡述生命現(xiàn)象和本質的科學,是現(xiàn)代生命科學的“共同語言”。分子生物學技術把研究技術提高到了基因分子水平,可應用于遺傳性疾病的研究和病原體的檢測及腫瘤的病因學、發(fā)病學、診斷和治療,新藥開發(fā)等方面的研究。所以,常用分子生物學技術是現(xiàn)代分子生物學研究的重要核心內容之一。掌握了常用分子生物學技術,并能將理論和實際操作結合,也就相當于掌握了一把從微觀世界揭示生物學奧秘的鑰匙。經(jīng)過多年教學,筆者將對此章節(jié)的教學體會總結如下。
一、介紹本學科最新前沿動態(tài),提高學生興趣
分子生物學是一門發(fā)展快速的前沿學科,由其發(fā)展帶來的成果和研究進展日新月異。由于教材跟不上分子生物學發(fā)展速度,在授課時我們及時將最新的分子生物學進展補充到教學內容之中。以基因敲除技術為例,教材主要介紹傳統(tǒng)第一代同源重組方法,這種方法是經(jīng)典基因敲除方法,但效率低(1 per 106 cells),實驗周期長,可以說基本被淘汰的方法。隨后又出現(xiàn)了鋅指核酸酶(ZFN)[2]、TALEN、CRISPR/Cas9等方法。尤其是2012年出現(xiàn)最新CRISPR/Cas9方法,以能夠實現(xiàn)任意敲除、成功率高、打靶效率很高、脫靶率高、周期非??斓葍?yōu)點著稱。這種方法構建的基因突變動物具有顯著高于傳統(tǒng)方法的生殖系轉移能力,是一種高效、快速、可靠的構建敲除動物模型的新方法,所以在動物模型構建的應用前景將非常廣闊。
將這些最新的分子生物學科學進展補充到教學內容之中,一方面可以提高學生學習興趣,另一方面使學生了解本學科最近發(fā)展動態(tài),從動態(tài)中學習,而非死記硬背書本內容,有助于大學生的能力和素質培養(yǎng)。
二、注重融會貫通,重點突出,便于學生掌握重難點
以分子雜交技術為例,該技術可分為核酸分子雜交、蛋白質分子雜交、原位雜交、生物芯片等,所涉及的概念、原理、方法操作較多。如何將這些紛繁復雜的內容在一次理論教學中完成,我們進行了深入的思考和探索,在授課時注意淡化概念,注重聯(lián)系實際和實驗操作,使學生對整體分子雜交技術有感性的、總體上的認識,然后記憶各個方法概念、知識點,這樣使各個知識點不是孤立存在,而是統(tǒng)一形成網(wǎng)絡,使學生學到的不是一個個孤立的知識點。將分子雜交技術與前面學到的基因、復制、轉錄、翻譯銜接緊密,介紹每種方法應用及其臨床意義,在教學中注意融會貫通和啟發(fā)式教學。以核酸分子雜交為例,核酸分子雜交又可分為Southern印跡和Northern 印跡,通過啟發(fā)式教學方法,學生通過短暫的回憶和思考,使思維進入到“基因復制和轉錄”的空間中,再介紹兩種方法的原理和應用范圍,從而學生能很好理解Southern印跡主要應用于DNA檢測,而Northern 印跡用于分析mRNA的轉錄或mRNA分子大小,此時再進行講授每種方法的操作流程,突出重點,便于學生掌握重難點,會取得更好的效果。
三、應用多媒體教學,對學生進行啟發(fā)式教學
多媒體資源已經(jīng)廣泛應用于教學中,它可以使課堂教學內容生動活潑、豐富多彩,并徹底改變傳統(tǒng)的教學模式和學生的認知過程。俗話說好鋼要用在刀刃上。多媒體在教學中的應用也是同樣需要用在“刀刃上”,這樣才能發(fā)揮其關鍵的作用。教學的“刀刃上”是指教學中的重難點以及銜接點、導入點、啟發(fā)點、思維盲點等,所以只有處理好這些關鍵點,才能上好這門課程。筆者通過網(wǎng)上查閱資料、Flash 動畫和自制彩色圖片等方式,使復雜的分子生物學操作流程變得形象直觀、易記憶和理解,初步取得了較好的教學效果。每節(jié)課程結束前還進行小結,將重難點內容和圖片回放,并提出思考題讓學生思考,這樣既有助于理解和掌握本節(jié)課的內容,又可排除學生對新知識的畏難和對學習的抵觸情緒,逐步養(yǎng)成起學生對分子生物學學習的興趣和信心。另外,每節(jié)課程結束后還進行習題講解和課后答疑,利用QQ或郵件等手段與學生交流和互動解答問題,這樣可及時鞏固課堂知識和建立師生之間互信。因此,將多媒體應用于教學中,可以使授課過程更加豐富多彩和靈活多樣,同時可使課堂教學更具有創(chuàng)新性。
四、將自身科研經(jīng)驗運用到教學中,讓教學內容更豐富多彩
作為高校教師,我們在承擔教學任務的同時還從事一些科研工作,科研工作是將自己所學理論知識運用于實踐。在教學過程中,為了豐富教學內容,筆者將自己的科研成果和經(jīng)驗穿插于教學中,這樣從實際出發(fā)可以使授課效果更生動、具體和形象,讓學生更容易理解并加深印象。這種教學方式既可幫助學生更容易理解本課程內容,并且還可將抽象的書本知識具體形象化,還開拓了學生的視野,激發(fā)學生學習興趣和動力,使其不再認為科學遙不可及。另外,利用課堂時間向學生介紹常用的科學文獻檢索方法和常用網(wǎng)址,讓學生在課余時間可以通過這些方式攝取相關知識,了解本學科最新研究動態(tài),擴展視野,逐步培養(yǎng)學生自發(fā)地閱讀國內外文獻,增強對科學研究的興趣,為以后研究生的學習打下基礎。
總之,針對常用分子生物學技術這章內容在藥學分子生物學的重要性,以及其內容的抽象性和復雜性的特點,我們通過不斷地實踐和探索,建立了高效的教學方法,并得到學生廣泛的好評。
參考文獻:
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【關鍵詞】基因工程;教學模式;教學改革
20 世紀70 年代誕生的基因工程是以分子遺傳學為理論基礎、以微生物學和分子生物學的現(xiàn)代技術方法為手段發(fā)展起來的新興交叉學科,它是對不同生物的基因,在體外進行切割、拼接和重新組合,再轉入生物體內,產生出人們所期望的基因產物,或創(chuàng)造出具有新的遺傳特征的生物類型,開創(chuàng)了人們按照自己意愿在體外操縱生命的新紀元[1]。歷經(jīng)近40年的歷程,該學科發(fā)展十分迅速,隨著新知識、新概念、新技術的不斷涌現(xiàn),已取得了質的飛躍,成為21世紀生命科學的核心學科,廣泛應用于農業(yè)、醫(yī)學、藥學等各個領域。
基因工程課程是全國高等院校生物工程和生物技術等專業(yè)的一門前沿性重要專業(yè)必修課。其理論覆蓋面廣,內容豐富、高新技術較多,且實驗操作條件要求較高,需要學生系統(tǒng)熟練的掌握基因操作技術、細胞操作技術、遺傳學技術等基礎學科的理論知識,給理論及實驗教學帶來了一定的困難。目前采用傳統(tǒng)的教學方法已無法滿足學生的求知欲,難以取得令人滿意的教學效果。為了順應科學的發(fā)展,讓學生在實踐課堂中更好地認識和體會前沿科學的探索方法,在過去兩年的基因工程課程教學中,筆者積極參與基因工程課程的探索式改革,根據(jù)需要調整教學內容,使學生能夠深入理解本課程的基本概念、原理及操作方法,啟發(fā)學生思考,深入學習新時代背景下的遺傳工程技術,為培養(yǎng)生物技術高素質人才提供理論支持。
1教學內容改革
1.1以科學發(fā)展為向標,精簡教學內容
《基因工程》是一門系統(tǒng)性的課程,內容多且抽象難懂,涉及面廣,每一章節(jié)的內容緊密連接、環(huán)環(huán)相扣,需記憶的知識點較多。例如基因工程工具酶的內容是基因修飾、基因改造的基礎,載體的內容是學習基因轉化、篩選的前提等,因此,各部分內容之間有很強的邏輯性和連貫性,如果前一部分沒有打下良好的基礎,那么學習后邊的內容就很困難。因此,要以全局觀重新構建本課程的教學內容體系。
目前,國內外出版的《基因工程》教材版本較多,編寫內容各有側重,編排體系各有特色。因此在選擇教材時應全面比較、慎重考慮,所選教材應具有新意,能展示近年來基因工程領域所取得的理論成果。但我校生物技術專業(yè)的基因工程課程所安排的學時數(shù)僅48學時,因此,要求教師適當精簡部分內容,根據(jù)科研和生產實際工作中對基因工程知識和技能的要求,對課程內容進行取舍,按照酶切、連接、轉化、擴增、鑒定等操作單元一根線將全部知識串起來,構建合理的授課內容體系,以期達到最佳的教學效果。
此外,《基因工程》是本校學生在修完《分子生物學》、《微生物學》、《細胞工程》等課程后才學習的課程,因此其教學內容可精簡,避免與已學課程重復,可對教學內容進行刪減,對重復的部分內容提醒學生復習,課堂教學時以提問的方式回顧或以課外作業(yè)形式進行,這樣就可留出充裕時間講解新的知識點,使得教學內容不只局限于教材,而以教材為依托向課外延伸,拓寬學習的內容,鼓勵學生閱讀多種課外資料,增加知識的積累。這樣可以激發(fā)學生學習的興趣,避免理論講解過于晦澀難懂,提高教學效果。
1.2結合國內外基因工程新動態(tài),引進新知識新內容
在教學過程中引進國內外基因工程最新科研成果的研究動態(tài),使得學生接受目前基因工程相關的新觀念,鼓勵學生利用課余時間查閱和檢索中外文文獻,讓他們了解基因工程的新動向,領悟基因工程在動植物遺傳改良、基因治療、環(huán)保應用等方面的研究正處于不斷發(fā)展中,正是由于科研工作者共同努力的結果,其應用前景十分廣闊,從而喚起學生學習興趣以及對未知領域求知的欲望,增強生物技術專業(yè)自信心。
1.3理論與實踐有機結合,雙管齊下
基因工程是一門實踐性、技術性較強的課程,一方面扎實的理論基礎是學習和研究基因工程的重要前提,另一方面基因工程又要通過具體的技術環(huán)節(jié)來完成,技術性和實踐性很強。但在傳統(tǒng)理論授課過程中,教師普遍采用“先理論,后實驗”的傳統(tǒng)教學模式,筆者常感到學生們對于分子遺傳的許多實驗設計和方法興趣濃厚,但缺少實踐體會,學習效果不理想。因此,如何在理論知識中整合實驗課程一直是筆者思考的問題。只有通過不斷實踐,才能深化有關理論和掌握基因工程的具體技術。對于初學者來說,首先要注意學習和掌握有關技術的基本原理和儀器設備的規(guī)范操作技術,培養(yǎng)規(guī)范的操作技能,比如加樣槍(pipette)的規(guī)范使用和質粒DNA提取純化、電泳鑒定等基本技能,如實記錄實驗結果與數(shù)據(jù),培養(yǎng)學生的動手能力及發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力,并在撰寫實驗總結報告中提高學生的歸納總結能力。
如在講述基因工程中“分子克隆載體”理論章節(jié)時,載體的構建與改造中以pUC18/19載體為例,利用菌落的藍白顏色進行重組子篩選的原理,教師可將科研中的重組質粒轉化β-半乳糖苷酶缺陷型工程菌(大腸桿菌)后的藍白斑篩選的實驗圖片,在課堂上通過多媒體展示,對藍白斑篩選的機制原理進行闡釋,以及在轉化與藍白斑篩選操作中受體細胞的狀態(tài)、載體的空間構象、重組載體轉化后是否有一定形成白斑,在實驗室4℃冰箱擱置一兩天為何白斑會變藍色等現(xiàn)象,解釋外源DN段與質粒載體的連接以及轉化都存在一定的效率,最后生長出來的菌落并不都是陽性克隆,需要采用特殊的方法篩選出可能含有目的基因的重組體克隆[2]。通過理論知識的講解,加強學生對實驗每個操作環(huán)節(jié)的關注,讓學生明白每個環(huán)節(jié)都可能影響最后的實驗結果,使學生在實驗操作中要具有嚴謹?shù)目茖W研究的態(tài)度。
因此在觀念上,應強調基因工程“實驗同理論課同等重要”的教學理念,徹底改變“重上課,輕實驗”的觀念。通過這樣的過程培養(yǎng)學生應用知識的能力,加強學生對文獻資料的查詢能力,拓寬知識面,可系統(tǒng)地梳理所學的理論知識。這樣在《基因工程》教學實習中組織學生進行基因工程的“切、接、轉、增、檢”五大步驟中的目的基因及載體的切割及連接、重組質粒的轉化及擴增、重組子的篩選與鑒定,較為完備地將《基因工程》的上游技術緊密銜接綜合成為一體。
2教學方法改革
2.1發(fā)揮教師的主導作用,交流親身體會
多媒體輔助教學在教學中的優(yōu)勢雖然比較明顯,但運用不當將喪失其優(yōu)勢,在課堂教學中老師若只扮演播放幻燈者角色,不注意面對學生調整授課節(jié)奏,這將直接影響雙方互動式交流,而交流減少必將疏遠教學者與學習者的距離,弱化教師在教學中的主導地位,以及學生的主動性思考。筆者結合自己的經(jīng)驗,在教授基因工程這門具有很強操作性的課程時,在涉及實驗操作等相關知識點上講授自己的實驗體會,把自己的成功經(jīng)驗與同學們分享,失敗體會則告知同學們以提高警惕,避免在實踐中出現(xiàn)類似的錯誤。
再譬如講到“基因工程發(fā)展狀況及應用”章節(jié)時,向學生介紹我國歷史上在基因工程領域所取得的成就,介紹我國的生物科學家如何為科學事業(yè)做出貢獻的事例,激發(fā)他們的民族自豪感,從而增強了他們的危機感和責任心,增強他們學習基因工程的熱情。因此,在教學過程中,教師要循循善誘,激發(fā)學生的參與興趣,我們的做法是在教學過程中闡明基因工程的應用成果,開闊學生的視野,驅使他們積極主動思考、主動探究,使其產生強烈的參與意識,使教學過程成為教師與學生互動和協(xié)作的過程,打破傳統(tǒng)的“啟而不發(fā)”、“無動于衷”等模式[3]。
2.2激發(fā)學生興趣,參與研討式教學
愛因斯坦說過,“只要把學生的熱情激發(fā)起來,那么學校規(guī)定的功課就會被當作一種禮物來接受?!眰鹘y(tǒng)的灌輸式教學容易讓學生產生惰性,也不利于教師對學生學習情況的及時把握?;蚬こ陶n程本身抽象理論較多,因此在教學過程中,我們預留一定比例的課時,引導學生走上講臺參與教學討論,營造活躍的課堂氣氛,極大地調動學生學習的主動性和興趣,有助于學生對課堂知識的掌握,例如在講解“基因工程產品安全性評價爭議”的章節(jié)時[4],我們預留出互動環(huán)節(jié),讓學生分析影響轉基因產品安全性因素有哪些,如何站在科學的立場辯證地看待和分析這起爭論,這不僅關系到基因工程技術的深入研究,而且直接影響到生物技術產業(yè)的發(fā)展。學生在查閱相關方面最新文獻和動態(tài)資料的基礎上結合自己的理解各抒己見,分組討論,最后再由老師進行點評、歸納,安排他們登上講臺講解,這樣既可以鍛煉他們的表達能力,同時也增強他們看待科學問題的綜合能力。這種教學方式調動了學生學習的主動性和興趣,同時使學生在閱讀能力、自學能力、口頭表達能力等方面受到實際鍛煉,達到事半功倍的教學效果。
2.3增加投入,完善多媒體教學
基因工程課程中涉及的信息量比較大,概念抽象、理論性強,如果使用傳統(tǒng)的教學手段,學生只能得到一些感知的內容,無法使其得到直接的體驗,從而加大了學習和理解的難度。而多媒體、影像資料、電視錄像、電影、CAI課件等現(xiàn)代化教學手段,可以使學習內容圖文并茂、有聲有色、栩栩如生,便于學生理解記憶。例如,利用FLASH 動畫演示聚合酶鏈式反應過程中DNA聚合酶是如何在模板鏈和引物的引導下,以指數(shù)倍數(shù)迅速擴增的過程,使得原來抽象難以理解的內容變得形象直觀,既激發(fā)了學生的興趣,又加深了學生的理解。改變了以往一支粉筆、一塊黑板的傳統(tǒng)教學方法,可以在有限的時間內提供給學生最大的知識信息量。為此,我們以科學性、教育性與技術性為標準,精心制作了基因工程多媒體課件,將教學內容多層次、多角度地呈現(xiàn)給學生。
2.4以科研項目為依托,促進基因工程的課堂與實驗教學
本科教學過程具有很強的探索性,它不僅要傳授知識,還擔負著發(fā)現(xiàn)未知和培養(yǎng)學生探求新知能力的任務。在過去的兩年中,筆者做了幾個方面的嘗試,一方面借鑒教學團隊成員們多年的科研工作的積累,將多種成熟的分子實驗技術和實驗材料提供應用到實驗教學中,比如,根據(jù)目的基因設計引物進行PCR鑒定,利用切口平移法標記探針進行DNA分子雜交等分子遺傳研究領域的常用實驗技術。另外,依托教師所在的科研團隊和研究項目,教師們把科研成果轉化為實驗課程內容,借助科研項目小組的實驗材料,學生們才可以嘗試更多的實驗技術與方法,利用科研平臺和項目背景促進實驗教學的發(fā)展,開闊學生的學術眼光和視野、進行學術熏陶,這是一條行之有效、立竿見影的改革途徑。
把教師正在從事的科研課題新知識貫穿到教學之中,使課堂內容更為具體、親切、富于實際感受,從而激發(fā)學生科學研究的興趣和靈感,鼓勵學生申請一些研究生課題參與到研究工作中。實踐表明,通過啟發(fā)式的案例教學,不僅使同學們深刻領會到學習該門專業(yè)課的真正目的和用途,而且還大大提高學生培養(yǎng)和樹立辯證的思維與系統(tǒng)的方法來綜合運用專業(yè)理論知識去分析及解決復雜實際問題。由于基因工程具體操作中涉及基因的選擇、技術路線的制訂和實施,面對的都是系統(tǒng)問題,充滿著局部與整體、微觀與宏觀對立統(tǒng)一的辯證關系,只有應用辯證的思維和系統(tǒng)的分析方法,才能客觀地分析生物代謝環(huán)節(jié)、生理過程、發(fā)育階段等在性狀決定中的作用,從而制定出動態(tài)優(yōu)化、高效的技術方案,這樣有利于學生學以致用的應用型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng),收到了良好的教學效果[5]。
長期的實踐告訴我們:教學是科研的基礎,科研是教學的發(fā)展與提高的依托?!痘蚬こ獭肥乾F(xiàn)代生物技術專業(yè)典型的專業(yè)基礎課,其發(fā)展迅速,教學效果好壞直接影響高校生物技術專業(yè)人才的培養(yǎng),進而影響高校人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。通過對《基因工程》教學內容與教學方法的改革,不僅改變了在教學中只能教死書的狀況,而且把在科研工作中積累的經(jīng)驗帶到了課堂,豐富了課堂教學內容,提高了課程質量,促進學生跟上學科的發(fā)展進程,為國家培養(yǎng)更多高素質的21世紀合格人才。
參考文獻:
[1] 吳燕華, 郭濱, 婁慧玲, 崔玉良, 顧惠娟, 喬守怡.從基因克隆到表達分析——改革基因工程實驗課程的實踐與體會. 遺傳,2012 ,4(2): 248-252.
[2] 魏群.分子生物學實驗指導(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2007:7
[3] 康培安. 《基因工程》教學方法改革的探索.安徽農學通報.2011,17(23):179-180
[4] 孫明. 基因工程[M]. 北京: 高等教育出版社,2006