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关键词:生物工程,卓越工程师计划,课程改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0268-02
生物工程是指诸如化学、生物化学、化学工程、微生物学以及计算机科学等相关学科通过有机的交叉而逐渐发展起来的一门具有一定复杂性并且涉及医药、食品以及轻工等领域的学科。有人将21世纪誉为“生物的世纪”,随着生物基础理论的不断突破,如何将其余生物工程实践相结合,将很大程度上决定了我们未来的某些行为方式。生物工程技术如今也称为了最为热门的科技领域之一,但是现实中,生物工程相关的拔尖应用型技术人才匮乏非常严重,一方面高校或者研究机构的研究人员具备深厚的理论基础,但是缺乏工程实践;但是企业员工具有非常完善的生产经验,但是理论知识比较匮乏。生物工程产业的市场空间与现有生物工程专业先关人才匮乏之间的矛盾一定程度上也促使了生物工程专业教学的改革。在此背景下,2010年6月,教育部就启动和实施了“卓越工程师教育计划”,该计划就是对《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010―2020)》强有力的贯彻实施,也是两纲要在工程教育上的重点项目,国家也将其作为促使我国又工程教育大国转变为工程教育强国的重要措施。该计划的目的就是要培养造就一大批创新能力和工程能力强、能够适应目前我国经济发展方式转变所需要的高质量的各类型工程人才,为我国走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略做出积极的贡献。其中,扬州大学的生物工程专业入选了教育部“卓越工程师教育培养计划”,在不断的探索与思考中获得了很多非常宝贵的经验,本文正是在此基础上对于生物工程专业卓越工程师培养方案的探索、实施等方面进行探讨,从而为培养创新型生物工程人才提供理论指导和实践创新模式。
一、当前我国生物工程教育存在的问题
1.课程设置比例不合理,与市场需求脱节比较严重。生物工程专业属于工学领域,而生物科学属于理学;前者主要关注与生物科学在实际生产中的应用,是生物科学的延伸;后者主要探索生物体内的科学问题,是整个生物产业大厦的根基。从以上分析,可以看出二者关注的重点不同,因此在高等教育过程中,相关专业的课程设置应该能够充分考虑到二者的特点。但是现实情况是,生物工程专业的课程设置理论课的比例严重超过其实践环节的份额。学生大一学期除了应付诸如高等数学、马克思哲学、大学物理、无机化学以及有机化学等非专业性课程之外,根本不能接触到与生物工程相关的微生物学、酶学等课程。从学生的心理角度分析,我们可以看出这一阶段的学生对于所选专业的兴趣以及好奇被严重的压制,有的学生甚至出现了迷茫,最终会导致很多孩子的心理发生不良的反应。其次,及时进入专业课学习阶段,理论课的学习比例仍然过大,学生应对这类考试的方式就是“死记硬背”的应试心态,根本无法从最深处去理解生物科学知识在实际中的应用。最后,生物科学发展迅猛,甚至一年内就会产生很多具有实际意义的成果,但是很多时候教师的知识背景跟新不快,无法满足当今生物产业的需求,最终导致误人子弟。
2.实验内容单一枯燥,学生实践环节薄弱。生物工程专业肩负着为国家培养具有扎实理论基础,对工程环节的了解也非常深入的人才。这类人才的本质仍然以实践为主。但是通过调研,我们发现大部分开设生物工程专业的院校未能丰富实验环节内容,仍然以生物最基本的实验为主。虽然基础实验是根本,但是现实实践中,这类实验不能够为企业提供非常实用的技术建议。长期以往,企业会对所培养的学生失去信任。
3.生物工程专业教师匮乏。虽然我国已经有很多院校都已经开设了生物工程专业,从表面来看,学校也都配置了相应的专业教师,但是这类教师的教育背景大多数是理科,工程背景很薄弱;即使某些老师工程背景比较雄厚,但是缺乏比较系统的生物科学的知识。造成这种局面的主要原因,还是与我国先关专业的培育体系有很直接的关系。
4.实习基地匮乏,企业无法提供长期的实地培训。生物工程专业实践环节进行的好坏,其实与学校企业间的关系密切相关。如果企业能够在一定程度上真正为生物工程专业的学生提供实践的机会,那么势必会造成双赢的局面,企业的知名度进一步的扩大,学生的生产实践能力得到显著的增强;但是显示情况下,企业一般会出于技术保密的考虑,只为学生提供见习参观的机会,无法从根本上提高咱们学生的实际动手能力。
二、“生物工程卓越工程师培训计划”实施的必要性和意义
为了努力培养一批具有国际视野、技术能力过硬以及具有很强实践能力的工程技术人才,教育部于2010年正式启动了“卓越工程师教育培养计划”。该计划是立足与我国工程技术人才匮乏这一现实,契合国家走新型工业化道路,加快培养能适应未来经济社会发展需要的高素质的工程技术人才。作为《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010―2020)》组织实施的一个重大研究项目,其主要目标是面向教育系统培养理论雄厚、工程技术熟悉的教师队伍;面向企业界输送具有当今最新的生物科技知识,具有解决实际生产难题的技术人才。“生物工程卓越工程师”计划正式在此基础上应运而生。该计划实施的主目的地主要是在保证学生有足够多的理论背景下,努力创造条件,加强学生工程实践、设计以及创新能力方面的培养。虽然,我国“生物工程卓越计划”起步晚,经验欠缺,存在的问题还很多,但是我们也相信在我们不断的摸索中肯定会开出立足本国国情的一条适合自己发展的道路。“生物工程卓越工程师”计划的实施势必会为我国迈向科技强国注入很强的能量。
三、生物工程专业卓越工程师计划实施方案的探讨
该计划实施的关键就是做好“学校”与“企业”的良好衔接。因为学校是提供理论教学的主要组成部分,企业担负着培养学生实践能力的重任,如何做好二者的衔接关系到该计划是否得以有效的实施。
1.生物工程专业卓越工程师计划的总体框架。该计划主要由两部分组成,分别为校内教学与企业实践,前者主要通过设置合理的专业,为学生提供较为全面的理论教育,使得学生对于生物工程相关的理论课程有一定深入的理解,比如生物化学涵盖了几乎生物工程先关问题的所有理论基础,学生很有必要对其进行深入的学习;后者主要负责学生的实践环节,各相关企业应该根据自身的状况以及所感兴趣的领域为学生设计合理的企业实践环节。
2.生物工程专业卓越工程师计划的机构设置。该计划的实施除了对学校和企业的分工进行明确之外,还应该设置一个部门,专门对该计划的实施进行监督、调研以及对调研中所产生的问题进行汇总。但是机构设置会出现一个问题,学校和企业本身只是合作关系,因此为了更好的加强交流,需要在企业和学校内部均设置相应的部门,由这两个部门分别对学校和企业所承担的事物进行管理。
3.“生物工程专业卓越工程师计划”校内培训阶段。①“生物工程专业卓越工程师计划”学院的遴选,参与该计划的学员均是本专业排名在年级前10%~20%内的优秀学生,经过由学校以及企业组成的学员遴选委员会的面试最终入围该计划。此外,本计划的选拔完全是在充分透明的情况下进行,符合条件的学生可以自愿申请,并提交先关的证明,对通过专家初审的学生进行上榜公布,确定面试名单;最后学院以及企业组成的学员遴选委员会对入围学生进行面试,然后通过综合面试成绩对学员进行录取。②“生物工程专业卓越工程师计划”校内培训方案,本计划的基本模式就是“3+1”模式,即学员需要在校内完成3学年的课程学习。区别于其他学生的课程,该计划需要设置针对性比较强的专业课程。③“生物工程专业卓越工程师计划”企业实践阶段,针对企业内部各部门之间分工的不同,需要参与培训的学员“先轮岗后定岗”。企业大多数实行“先轮岗后定岗”,期待学员通过这一阶段的了解,一方面对企业有更深入的认识,另一方面学员自己也能找到比较称心如意的岗位,只有学员本身对该岗位感到满意,他才能释放所有的能量,进而做出自身的贡献。
学员定岗后,将享受与“正式员工”相同的福利待遇,并且公司也会经常举行相应的活动,丰富员工工作外的时光,还能够增加部门间员工的交流,进而提高部门间配合的效率。此外,企业在为实习员工给予丰富的福利待遇之外,企业还应该发挥它的监督作用,定期为实习员工进行实践指导,为其配置“一带一”企业导师。该导师主要负责该计划内学员毕业课题的选题、开题以及课题的开展等程序。
以上方案也是先关人员在充分前期调研的基础上,结合生物工程学科的本身特点制定的一份计划方案。通过该方案的实施,我们期待在中国生,生物工程专业的从业人员的比例进一步的提高,素质更高;也期待未来参与该计划的学员能够更快的找到自己的角色。
我所任教的学校是江西省高安二中,作为一名教师,以什么样的知识内容来吸引学生,在课堂上如何调动学生的学习积极性?这些问题我在教学过程中都有了比较深刻地体会,我总结:在学习生物课程的内容时,特别是在学习生物科学前沿的时候,学生听得比以前更认真,积极发表自己的看法,有些问题是我都没有想到的,这也给了我一个学习的机会。这些课程都在轻松愉快的气氛中渡过。所以我认为在教育中适当的增加科学前沿知识是有一定必要的。
生物科学前沿知识要尽可能的和学生所学的知识有联系,这样既可以巩固他们所学的知识,又可以扩展他们的知识面。比如他们的课本在讲解遗传物质在细胞核中,就是从克隆羊多利引入,其中讲到了将融合的细胞在另外的母羊代孕,不是很明白,如讲解动物胚胎工程技术,这样就可以让学生知道代孕的含义。在讲解基因是DNA上的有效遗传片段,讲解转基因技术就可以让学生明白基因就是控制生物的性状,如人的高矮,头发的卷直。生态系统由生物因素和非生物因素组成,生物因素包括生产者、消费者和分解者,其中分解者是微生物,这时候就可以讲解微生物发酵,让学生明白大多数物质的分解是通过微生物发酵进行分解的。
下面我以《基因工程》为案例,阐述怎么利用生物科学前沿知识吸引学生积极学习。
资料准备:基因工程(DNA重组及转基因技术)——外源DNA与载体分子的连接就是DNA重组,这样重新组合的DNA叫作重组体或重组子。DNA重组技术(也称基因工程、分子生物学技术或克隆)纯化、处理和使用遗传材料的技术总和。这些技术主要基于对从细菌和动物细胞里纯化出的酶的使用,使得DNA复制、转化为RNA、转译为蛋白质都可以在实验室完成。这些步骤包括在DNA特异位点切割,连接和切断DN段和很多其它修饰直至对单个碱基对的处理。这些技术使得DNA的处理、在细菌和酵母体内将这些基因通过表达转化成蛋白质、病毒生物工程等生物工程产物、基于DNA的法庭诊断测试的发展成为可能。 转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一。它是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术,可分为转基因动物与转基因植物两大分支。主要介绍转基因植物:抗除草剂转基因植物、抗病毒转基因植物、抗虫转基因植物、抗逆境转基因植物等。
导入:大家都看过鲤鱼和鲫鱼吗?它们有什么区别?学生回答后总结,我们都知道鲤鱼比鲫鱼大,但是鲫鱼味道鲜美,如果有一种鱼既有鲤鱼的大个头,又有鲫鱼的美味这样就很完美了。有这种可能吗?这就是我们今天讲的转基因技术。
基因:DNA上的有效遗传片段,代表生物的性状,如人的高矮,胖瘦。
根据基因的概念我们可以知道鲤鱼的大个头由基因控制,鲫鱼的美味也有基因控制,当我们把鲤鱼和鲫鱼的基因整合到一起,这时的鱼就表现出鲤鱼大个头和鲫鱼的美味,我们可以把它叫做转基因鲤鱼,像这样的技术就是转基因技术。
转基因技术:指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术。
既然我们现在知道这种技术,那么它有什么作用,主要应用在哪些方面?
转基因技术的应用:转基因动物与转基因植物。我们开始讲的转基因鲤鱼就是转基因动物,还有植物方面的应用,有以下两个方面:
1.抗虫性 将具有杀虫活性产物的基因导入植物后, 其表达产物可以影响取食害虫的消化功能, 抑制害虫的生长发育甚至杀死害虫, 从而使植物获得对取食害虫的耐性, 减少或替代农药的使用,如棉花的棉铃虫,当棉花导入此基因就可以减少棉铃虫的危害,提高产量。
2.抗逆性 通过利用转基因技术, 研究具有抗旱、抗盐碱、抗重金属污染的或自身有生物固氮等特性的以及高光合效率的植物品种。在干旱地区的水稻导入抗旱基因就可以减少因干旱使水稻减产。
本文就找出那么几对看似是孪生的专业,让大家来辨别一下。
生物技术 vs 生物工程
这两个专业都属于生命科学学院,差别在于“技术”和“工程”,从字面上,基本无法很清晰地分析出区别。它们在学习的前两年的基础课程有很多重叠的部分,但是进入专业课的学习后,就开始走上不同的道路。
最大的区别在于,生物技术是理科,而生物工程是工科。前者偏理论,后者注应用。
生物技术学习的是生命科学的基本理论和系统的生物技术的基本理论和技能,学习的内容偏于理论,从微生物到细胞到分子到基因,一切都是为了向更高端的生命科学发展而努力,所以很多学生都会考研或是在研究机构做研究工作。
而生物工程相比生物技术来说,诞生的时间要晚一点。它是以生物科学为基础,应社会之需要而兴起的,所以更注重应用。简单来说,就是对生物进行创造和设计,在分子、细胞、组织和个体这些不同的层面上,对生命有机体进行新的改造,比如利用固定化菌体或固定化酶来大规模生产果糖浆来代替蔗糖。生物工程需要学习不少药学相关的课程,很多学生毕业后都进入了生物医药这样的高新技术产业做工艺和装备的研究、开发和设计工作。或者是进入政府的工商税务、海关、药检等部门从事监管工作。
高分子材料与工程 vs 材料科学与工程
想必大家已经发现这两个专业最大的差别了:“高分子”和“材料”。有机高分子材料是材料中种类非常丰富的一个大类,橡胶和塑料都属于高分子材料。材料科学与工程的“材料”里并不包括有机高分子材料,它研究的是金属材料和无机非金属材料(如陶瓷、水泥、混凝土材料)。
虽然都是材料,不过最大的区别在于,高分子材料与工程和化学的关系紧密,而材料科学与工程和物理相伴。这一点看看它们的课程设置就明白了。前者要学习无机化学、分析化学、有机化学和物理化学,基本涵盖了所有基础化学课程。后者则要学固体物理、量子力学和材料物理等课程。在学习的内容上,它们就很不一样。
就业方面,高分子更注重新型材料的运用和研发,反而是一些和化学沾边的公司更需要这一专业的学生,比如著名的陶氏化学。当然,说到橡胶和塑料,化工、汽车、电子、航空等行业同样需要相关人才。而材料科学与工程专业的学生在传统机械制造类行业更有优势,比如航天、船舶、重工业的相关企业。
环境科学 vs 环境工程
读到这里,也许你已经猜到了,这两个专业最大的区别在于前者偏理论,后者重实践,理学vs工学。的确,前者更多地注重在科研方面,而后者则注重在工程上。
环境科学专业的学习内容比较宏观,比如一个地区的生态环境的营造、环保的规划。学的是理学,对环境化学、环境毒理、环境微生物等方面的研究,偏重于理论上的学习。
相比之下,环境工程属于工程类专业,它的应用性要强得多,很多课程都是实打实地去学如何控制污染,比如水污染控制、大气污染控制、固体废弃物全过程管理,以及环境的评测。
有人开玩笑地说,这两个专业的区别在于,环境科学是指认垃圾的,而环境工程则是处理垃圾了。这种说法或许不完全正确,但可以给我们参考。
计算机科学与技术 vs 电子信息科学与技术 vs 电子科学与技术 vs 光信息科学与技术
首先,让我们镇定一下,千万别被这一连串的“科学与技术”给绕晕了。这四个专业,都和物理、计算机密不可分,但是细究起来,差别却不小。
从学习内容上来看,计算机主要学习计算机软件、硬件和应用系统的学习,学的是计算机。电子信息学的是如何获取、传输、处理和设计电子信息系统,偏重在电路和电子上,它的口径比较宽,电子、信息技术和计算机都有所涉猎,我们日常生活中所使用到的电信、广播、雷达、声呐和导航都是它的应用领域。电子科学与技术是信息科学和材料科学的交叉学科,学习的是各种电子材料、元器件、集成电路等的设计、制造和相关的知识。最后一个光信息则是现代光学和信息科学紧密结合的专业,研究的是如何用光取代电信号对声音、图像和数据等信息进行处理,比如光纤通信。
关键词 微生物学实验;环境工程专业;多媒体教学
中图分类号:G642.423 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)12-0123-03
环境微生物学作为我国高等院校环境类专业的必修科目,是一门多学科交叉的综合性、实践性及技术性很强的重要课程。随着生物科学技术在众多领域的应用和发展日益革新和壮大,这门前沿科学无疑成为研究和解决当今环境问题的新途径、新武器[1]。微生物学实验技术作为理论知识与工程应用的联结纽带,鼓舞着专业人才的科学创新思维,极大地推动环境化学、污染控制工程等领域的发展[2]。通过微生物学实验技能的系统讲解和演练,指导环境工程专业学生掌握一门实用的生物实验操作技能,培养其实验设计和动手能力,有效促进知识的迁移和转化,较好地服务于该专业本科生未来的科研活动和工程实践。
面对国家全面开展素质教育、大力培养创新型就业型人才的发展方向,各大高等院校坚持以提高本科教学质量,推进教学、科研、实践相结合,根据学校条件和专业背景,建立与社会服务相融合的特色教育,为培育更具专业素养和社会竞争力的应用型人才而努力[3]。微生物学实验作为训练专业人才基础操作技能的实用型课程,同环境工程专业领域有着重要的关联性和辅,因而成为各高等院校环境类专业的重要发展学科[4]。同时,由于微生物学特有的微观性、精密性和抽象性,环境专业学生微生物学相关知识和兴趣的薄弱,使得教师对该课程整个教学过程的设计和把握显得尤为重要。而传统的微生物学实验教学活动普遍存在诸多缺陷和需要改进的问题,比如:教材教学资源的陈旧滞后;教学理论与实际问题联系不紧密;学生积极性、重视程度不高;缺乏课程考核制度;等等。因此,笔者根据以往教学经历及同行反馈意见,对环境工程专业微生物学实验课程进行一系列设计和改进,在此进行简单总结论述。
1 开放式多元化实验教学
传统的微生物学实验教学中,如细菌染色、培养基配制和灭菌、菌种分离培养、物理化学因素对微生物生长影响的观察等,大都属于验证性实验,着重于强化理论理解和掌握操作流程,未能充分调动学生的积极性和创新性,对未来毕业设计和就业中面对实际问题造成不利影响[5-6]。开放式实验教学讲究内容、形式、地点的开放,除了增加设计性实验的比重,比如各类环境中(不同空气、土壤或水中)微生物的接种、培养和测定,完全可以由学生自主设计实验方案,准备实验药品和所需设备,教师帮助其审核实验方案的合理性,培养学生严谨的科研作风,认真分析实验结果,从实验操作过程中寻找和总结不同结果的原因[7]。为此,实验教师需要注意配备多余培养基或菌液等,对于实验过程中的失误或其他影响造成的异常情况,提供修正和弥补的机会,给予学生相对自由的实验空间和条件。同时,可以适当拓展设计性实验,加入观摩性实验环节,比如安排实验与环境工程专业实习体系相结合,让学生自主选择污水处理厂或者环境监测站等相关单位,提前接触认知实习的对象,通过观察污水厂水质变化情况、取样环节及污水处理流程的切身体验,了解活性污泥中微生物的作用和反应原理[8]。
在课程学时的安排上,教师及时安排学生对被培养菌种的观察和记录时间,提前布置下次实验内容,保证各实验小组方案的设计和讨论时间。另外,在条件允许的情况下,鼓励学生加入教师主持的相关课题,拓宽专业思路,从而对想继续专业深造和进行科研工作的学生起到积极的促进和引导作用。
2 武装课程背景,紧跟前沿热点
依托环境工程专业教学体系,本科环境微生物学课程的要求尚属理论学习水平,重在掌握操作过程的原理和流程,与实际工程项目的要求相差甚远;又鉴于大多数生物工程技术仍处在实验室探索研发阶段,或者依附其他行业生产和研发,纯生物工程行业的人才需求并未扩大,而纯微生物学专业就业面相对较窄,属于辅专业课程,所以学生的学习热情和主动性不够高[9]。
首先,从环境微生物课程相关理论及实验教材上讲,避免沿用陈旧的教学材料,借助现代网络多媒体技术拓展课堂内容,选择和侧重与实际问题接轨的内容,将国内外微生物科学技术的前沿进展呈现给学生。教师还可以在原有的课程里增设环境生物技术课程、环境污染生物修复技术等,掌握生物工程在相同的技术原理下在不同环境领域的应用,将理论知识和基本技能得到延伸和拓展。同时,鼓励和督促教师自身不断学习,掌握最新的专业动态,保持开阔的眼界和与时俱进的科研精神,通过分享国内外生物技术热点和相关科技文献,激发学生探索创新的求学态度,增强对所学专业的就业信心。
3 理论教学与实际案例相结合
将实际生产生活的相关知识点融入课堂教学中,指导学生在课外有选择地参与趣味性微生物小实验,诸如自制酸奶、酒酿、泡菜等利用微生物发酵原理的日常食物,对常见菌种如真菌、大肠杆菌等作观察和分析等,通过将微生物原理生活化、生动化,发挥学生主观能动性,使其在体验微生物与日常生产生活奇妙关系的同时,将所学技能融会贯通。在微生物学实验教学的整个过程中,坚持“学生主导,教师为辅”的原则,放手让学生从参与准备实验(培养基的制备、灭菌、接种等)到全程设计和操作,通过自行准备实验器具,自主安排实验时间,熟练微生物实验基本物品的配备、操作及其应用。当实验遇到困难受阻,鼓励学生通过调研和查阅相关案例文献来分析和解决问题,启发其创新性和设计性思维,帮助其产生一定的责任感和成就感,为今后独立参与相关工作奠定基础。
4 充分利用多媒体教学手段
依托学校现代网络教育教学系统,把目前互联网上优秀的微生物实验教学资源或者教师自制的视频、音频、图片等收集和整理起来,以多角度、动态清晰的方式将实验的全过程提前展现给学生,丰富了原本枯燥的实验内容,弥补传统教学及演示的不足,从而提高课堂教学质量[10]。笔者特别推荐将多媒体网络资源实施在实验预习阶段,尤其对于菌种的分离、接种、平板涂布划线法等环节,配合影像资料,更能寓教于乐,让他们在实验预习过程中即能得到充分的引导,更加直观、形象地领会到实验操作的要领。如果在条件允许的情况下,在后期的实验考核中,教师可以有选择地进行摄像记录、动态试卷等,这样更加客观而真实地反映学生的实际操作能力,进而提高课程考核效率。
5 严格保证教学实验安全
随着高校实验室建设的大力投入,实验教学质量的要求提升,实验室的各项安全管理事宜也显得尤为重要。为保证教学科研顺利有序地进行,保证校内师生人身财产安全,加强实验室设备及药品的安全教育和管理,以防各类事故的发生[11]。高校微生物学实验课程主要涉及生物安全、化学品安全、电气安全、紫外线辐射及消防安全等。例如:实验室酒精分类较多,用于清洁双手的酒精棉球、浸泡镊子(需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化学试剂)的酒精溶液等,要求实验教师严格配制和区别标注,防止混用造成不必要的污染,用后及时洗手消毒,未用完的菌种和培养基等合理保存并记录使用情况;无菌操作过程中,关闭门窗,严控课堂纪律,不得进行与实验无关的讲话、走动、吃东西等行为,防止杂菌污染;紫外照射灭菌过程中,清理超净工作台附近人员及物品,避免辐射伤害,以及臭氧对呼吸道的刺激;对于实验室经常使用的高压灭菌锅、酒精灯等,要规范安装及操作,定期检查仪器表盘、维修记录,发现异常及时修理,以免发生爆炸、火灾等事故。
6 完善考核制度,培养独立创新思维
传统的“课程预习—实验讲解及演示—分组操作—记录实验结果—评定实验报告”教学模式,不能够全面、清晰地考察学生的基础操作和应用能力。就石河子大学目前的实验教学条件看(2个超净工作台、8台显微镜、4个分光光度计等使用情况),仪器设备明显不足,造成学生在分组实验(4人/组)的情况下,得不到充分锻炼的机会,导致部分学生积极性不够,缺乏独立思考能力。另外,部分高校实验课程的成绩是依附于理论课程中的,没有单独的学分考评,学生的重视程度不够,往往造成眼高手低,动手能力差,实验收效难以保证[12]。因此,本文坚持“强化操作能力,弱化抽象理论”的考核方案,实行“预习设计(10%)+实验完成情况(30%)+单独实验操作(30%)+实验设计方案答辩(10%)+实验报告(20%)”的评分标准,在促进学生提高实验能力和重视程度的同时,优化教学反馈,便于教师更全面更具体地了解授课效果,调整教学计划、侧重点、难易程度等。
7 结束语
对于环境工程专业本科生,其微生物学实验操作技能的提高,以及对日后实际问题的分析和解决能力的提高都不是短期内能达到的,这需要相关专家和教师根据自身经历,提出宝贵的整改方案,供同行们不断实践、总结和切磋,更科学更有效地实施教学活动[13]。本文对该门课程教学内容、方式、安全措施及课程考核的探索改进,打破了传统实验教学的局限性,坚持将提高学生的实践操作能力贯穿于整个教学过程,旨在搭建环境专业类背景下微生物学理论和实践的桥梁,强化和拓展学生的专业实践能力和创新能力,为后续学生完成相关毕业论文起到辅导作用,对其在未来工作岗位上应对相关生物学实验、分析和研究探索提供一个很好的认识和锻炼机会。
参考文献
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[12]刘敬勇,罗建中,黄绍松,等.环境类本科专业环境微生物实验教学改革初探[J].广东工业大学学报:社会科学版,2007,
作者:马超 蒋一婷 徐桂娟 郑彩霞 单位:北京林业大学生物科学与技术学院
经过十几年的不断探索,北京林业大学生物技术专业形成了“一主两翼,两渠相融,三位一体”的人才培养模式,即以“学生获取知识、增强能力、素质养成”为主线,以理论与实践为两翼,以第1课堂教学为主渠道,实现第1课堂与第2课堂2个渠道的融合,以及集理论教学、实践教学和综合教育3个层次为一体。目前,北京林业大学生物技术专业每年招生2个班,在校生人数维持在每年260人左右;在人才培养和科学研究方面均取得了优异成绩,尤其是在生物技术专业招生质量逐渐下滑、毕业生就业压力不断增加的大环境下,仍然保持了招生录取分数位居全校前3名和95%以上的就业率。但是,面对新的机遇和挑战,深化北京林业大学生物技术专业人才培养体系的改革,突出人才培养的专业特色和行业特色,增加所培养专业人才的竞争力,仍应成为生物技术专业下一步发展的重点之一。因此,笔者在与生物技术专业学生、社会用人单位充分沟通的基础上,结合自己近年来的教学体会,提出以下建议,以期对生物技术专业人才培养体系的完善有所帮助。进一步明确、细化生物技术专业人才培养的特色大学的办学特色是学校生存和发展的核心竞争力,是一所大学的比较优势和核心价值的体现[2]。加强办学特色建设是林业高校生存和发展的需要,也是林业高校提升核心竞争力的需要。大学的学科建设是大学工作的龙头,是最能体现办学特色的因素,建设特色学科是林业高等院校加强办学特色建设的关键;而建设有林业特色的学科就要突出重点,整合资源,抢占学科制高点,注重建设特色鲜明、优势突出的学科群[3]。目前,全国开设生物技术专业的高等院校有几百所,如果各高校的生物技术专业缺乏自己的特色、人才培养没有自己的侧重点,那么所培养的毕业生就难以在众多的相同的专业人才中占得就业先机。北京林业大学生物技术专业设置的专业课程主要以生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、基因工程、细胞工程等为主,另外还设置了一些专业选修课。这种课程设置模式基本上是全国各高校生物技术专业普遍采用的模式,没有体现出林业行业高校自己的专业特色和人才培养特点。同时,北京林业大学的生物技术专业与学校的生物科学专业相比,在课程体系、教学计划、教学环节等方面,均大同小异,差异不超过15%。因此,建设体现林业行业特色和专业自身特色的课程体系应是北京林业大学生物技术特色专业建设的重点之一。目前,北京林业大学生物科学与技术学院拥有林木花卉遗传育种教育部重点实验室、树木花卉育种生物工程国家林业局重点实验室、北京林业大学毛白杨研究所、林木花卉良种繁育研究中心和北京林业大学中国林地资源利用研究中心;同时还拥有植物学、林木遗传育种、野生动植物保护与利用、生物化学与分子生物学、微生物学5个博士学位授予权学科,以及农产品加工与贮藏工程和细胞生物学2个硕士学位授予权学科。可见,北京林业大学生物科学与技术学院在林地资源的培育、开发和利用领域具有自己的资源优势和学科优势,并有多年的科研积累和人才培养经验。因此,把“林地资源的培育、开发和利用”作为生物技术专业的人才培养特色和专业培养方向能够充分反映北京林业大学生物科学与技术学院的科研特色和行业特色。在具体的人才培养过程中,可以将生物技术专业细分为“林地资源培育”和“林地资源开发与利用”2个专业方向,其中“林地资源培育”专业方向开设的课程以与遗传育种相关的课程为主,侧重于培养具有林地资源培育实用技术的专门人才;“林地资源开发和利用”专业方向开设的课程以与林地食用和药用资源的开发和利用相关的课程为主,如开设药用植物学、天然产物化学、生物药剂学、生物药物学、中药新药的研究与开发、药物分析化学等,侧重于培养具有林地资源开发实用技术的专门人才。在此基础上,再围绕特色人才培养的要求开设选修课程,并尽可能使生物技术专业的课程体系系统化,切实体现行业特色,加强学生专业技能的培养。例如,可以借鉴复旦大学生物技术专业的选修课体系,其系统地开设了天然产物化学、生物制药、药物分析方法与应用、新药研发概论、药物遗传学、药事管理学、药学文献检索、药用微生物学等30多门与药学相关的选修课,充分体现了其生物技术人才培养的“药学”特色。
精简生物技术专业的课程体系,突出重点课程目前,北京林业大学生物技术专业的课程体系包括人文社科类基础课、自然科学类基础课、专业必修课和专业选修课4部分。人文社科类基础课、自然科学类基础课、专业必修课主要是依据教育部的生物技术专业规范而设定的,各个高校基本大同小异,所以专业选修课的设置成为体现专业培养特色的重要环节。北京林业大学生物技术专业由于没有确立明确的特色培养方向,所以在课程设置过程中一度根据就业市场的变化而不断地调整专业培养方向,且不断地增加选修课的数量,希望课程体系能够涵盖本科毕业生就业、考研可能需要的所有专业课程。例如,由于生物制药领域就业前景较为乐观,所以为学生开设了生物制药、药理学、药用植物学、药用植物化学分析技术、药政学等专业课程。这些课程的教学大纲主要参考药学院开设的相关课程的教学大纲制定,对“如何与北京林业大学生物技术专业的知识背景相融合”“如何体现出与药学院本科毕业生的专业区别”等问题缺乏深入的思考。显然,单纯地开设生物制药方面的课程,尤其是完全照搬药学院等其他院校相同课程的教学大纲,是不可取的,也无法体现北京林业大学生物技术专业的特色。目前,林业系统,尤其是林业基层单位,对林地药用资源方面的专业人才需求巨大,尤其缺乏具有林业知识背景、熟悉林地药用资源、具有林地资源开发利用技术和制药专业技术技能的人才。因此,笔者认为,只有将生物制药技术方面的课程,如生物技术制药、药理学、药用植物学、药用植物化学等课程,与“林地资源开发和利用”这一专业方向紧密结合,将北京林业大学生物科学与技术学院在林地资源的培育、开发和利用领域所具有的资源优势和学科优势与生物制药技术相结合,才能使生物制药技术落到实处,并使北京林业大学生物技术专业充分体现自己的人才培养特色。除了精简生物技术专业的课程体系之外,还要突出重点课程。选修课程数量的不断增加使学生的课业负担加重,而思考和创新的空间被压缩。以北京林业大学生物技术专业为例,大学3年级上学期的必修课学时就达414学时,再加上选修课的学时,总学时可达500学时。这意味着1个学期的开课数量超过10门,学生每天至少要进行6学时的课程学习,由此学生的学习压力可想而知。另一方面,所开课程往往存在内容重复或相互重叠的现象。例如,生物制药课程与基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质与酶工程等课程就存在部分内容的重复,基因工程课程与分子生物学课程、细胞工程课程与细胞生物学课程之间也存在部分内容的重复。因此,笔者建议,要精简课程体系,协调各门课程的授课内容,突出重点课程和课程重点内容,强调课程特色,以降低课时总量、减轻学生的学习负担、激发学生的学习兴趣,为鼓励学生进行创新提供空间和创造条件。
加强自然科学类基础课程与生物技术专业内容的衔接为了强调化学、数学、物理、计算机等自然科学类基础课程对生物技术专业的重要性,教育部颁布的《高等学校本科生物技术专业规范》对这类课程的修读学分做了硬性规定,如化学类课程不少于13学分,数学、物理不少于8学分,计算机类不少于6学分。在具体的实施过程中,各高校的生物技术专业更是进一步强化了对自然基础学科尤其是化学类课程的重视程度。例如,北京大学生物技术专业规定学生需修读20学分的化学类课程(含实验)、8学分的数学类课程;清华大学生物技术专业规定学生需修读14学分的化学类课程、12学分的数学类课程。而北京林业大学生物技术专业规定学生需修读18学分的化学类课程、11.5学分的数学类课程,且学生修读数理化和计算机等自然科学类基础课程的全部学分需达到37.5分,占全部培养计划总学分的24%。这使生物技术专业学生大学第1、2学年的绝大部分时间都用于课程学习了。但是,遗憾的是自然科学类基础课程似乎正成为专业课程改革的死角。由于这部分课程均由理学院等外院教师负责讲授,而授课教师对生物技术专业课程的需求缺乏了解,教学内容大多拘泥于讲“试题”和“公式推导”,侧重于推理、原理讲解和逻辑分析,缺乏案例分析和应用,更缺乏与生物技术专业相关的案例分析和实际应用。例如,北京林业大学生物技术专业开设了高等数学和数理统计学课程(共计11.5学分),学习时间分别安排在3个学期,但最后的结果是当在专业试验课程中面对简单的试验数据时,却鲜有学生有意识地运用统计学知识;有的学生甚至连起码的t检验和F检验都不知如何运用。因此,笔者认为,生物技术专业应该加强数理化和计算机等自然科学类基础课程的改革,特别是要加强这些课程与生物技术专业内容的联系,使学生能够将基础理论知识学习与专业技能应用紧密地联系起来。进一步优化生物技术专业的课程布局由于人文社科类课程和自然科学类基础课程的修读学分占本科人才培养计划全部学分的一半左右,所以很多高校将这2类课程放在大学第1、2学年集中开设,而把专业课主要安排在大学第3、4学年。然而,在大学第3、4学年,学生面临着来自考研、出国深造、英语等级考试以及就业、毕业设计和科研实践等方面的压力,难以把全部精力放在专业课程的学习上。因此,笔者建议,高校的生物技术专业要打破目前的这种条块化课程分配格局,将人文社科类课程适当分散安排在大学的4个学年里;将动物学、植物学、微生物学、生态学以及专业引导性课程尽可能安排在大学的第1学年,将生物化学、分子生物学等专业基础课程尽可能安排在大学第2学年;同时将免疫学、遗传学、细胞生物学等课程尽可能安排在其他选修课之前。这样,学生既可以尽早接触专业课程、掌握专业基础知识、了解专业未来的发展方向,又可以提高学习基础课程的兴趣;更为重要的是能有效地缓解大学第3学年专业课学习的压力,提高对专业知识尤其是其他选修课程内容的消化、吸收和创新能力。此外,在课程安排的细节上,应该认真考虑专业课程之间知识的衔接性。例如,目前生物技术专业将有机化学、生物化学课程安排在同一学期就有些不妥,应予以适当调整。加强生物技术专业工程类课程的“工”科内容北京林业大学生物技术专业是以理科为主、工科为辅的理工科复合型专业,人才培养目标是培养应用研究型人才。为此,北京林业大学生物技术专业开设了基因工程、微生物工程、细胞工程等工程类必修课以及蛋白质与酶工程、生物制药等选修课程。然而从课程教学大纲来看,这些课程仍是以理论教学为主,适当搭配了一定课时的实验教学,但几乎没有工科方面的教学内容。这势必造成学生对生产设备缺乏必要的了解,在中试和生产车间实际操作环节中缺乏相应的生产设备维护、维修的基本知识。因此,笔者建议,对现有的工程类课程,要适当调整课程教学大纲,增加工艺学、设备、化工原理等方面教学内容的讲授比例;同时开设1~2门工科类基础课程,让学生了解一些工科基础知识。
加强生物技术专业学生科研素质的培养,规范学术道德培养学生的科研能力和创新能力,是新形势下生物技术专业人才培养面临的挑战。因此,在传授专业基础知识和实验技能的基础上,培养学生文献检索、实验设计、数据分析和论文写作等科研素质是实现创新型人才培养的重要环节。现在,很多课程的考核均采用撰写论文或者综述的方式,相对于传统的闭卷考试来说,是一种有益的尝试。但是,如何查阅文献、引用文献、撰写论文,有些学生到毕业都没有真正了解和掌握。在很多学生头脑里,撰写论文似乎就是百度、谷歌搜索外加复制、粘贴的过程;有的学生甚至认为只要不是全文照搬,经过适当拼凑加工就不算论文抄袭,更谈不上对论文所引用、参考的文献进行认真的选择和甄别了。因此,笔者认为,在大学生入校之初,高校就应该开设“文献检索”必修课程,使学生掌握查阅中英文专业文献的方法、了解文献的引用规则以及撰写科技论文的专业规范和学术道德。例如,浙江大学开设的“生物文献检索与论文写作”、复旦大学开设的“科学研究方法与论文写作”都颇有实用价值,值得借鉴。这些课程不仅有利于学生拓宽视野、培养查阅文献的技能,更有利于提高学生对学术道德的认识。为此,笔者建议,北京林业大学生物技术专业可以尝试将文献检索、实验设计、生物统计、科技论文写作等课程集合为一个模块,作为学生的选修课,在大学第2学年开设。这将有利于提高学生的科研素质和学术道德。近年来,我国高等教育体制发生了巨大的变革,从20世纪90年代开始,合并、联合办学、共建等已成为高校体制改革的主题。过去条块分割的高等教育管理体制正在被条块结合的体制所取代,高等教育综合化趋势日益明显。作为林业行业性高校,做好行业性与综合性的融合工作将有利于丰富林业高等院校的内涵、增强学校的科研创新能力、提升学校对社会的贡献力、提高林业院校毕业生的社会竞争力[4]。2010年,北京林业大学生物技术专业应届毕业生(2006级)考研率达41.82%、就业率达94.55%,应该说又是成绩卓著的一年。但是,挑战依然存在,形势依旧严峻。因此,加强生物技术专业的人才培养和课程体系改革仍不容忽视。通过明确、细化专业培养特色,调整课程体系,优化课程布局,加强课程间的衔接,适度调整理科、工科类课程的比例,以及加强学生科研素质的培养和学术道德的规范,可以使现有的专业人才培养体系更为科学、特色更为突出;可以进一步突出北京林业大学生物技术专业在“林地资源的培育、开发和利用”领域的专业特色,增强毕业生的社会竞争力,从而为我国林业领域培养一批既具有扎实的生物学基础知识又具有较强的生物技术实践技能的林业生物技术专业人才。
摘要:以初中生物新课程标准为纲,利用各种有效手段,培养学生的学习积极性、主动性,采用更多的、更好的方法来培养并激发学生的学习兴趣 ,提高教学质量,完成教学任务。关键词:培养;学习;兴趣
生物科学是自然科学中的基础学科之一,是研究生物现象和生命活动规律的一门科学。但由于在参加中考的学科中,《生物》分值比较低,有的地区属参考科目甚至不考。因此,学生对学《生物》不感兴趣。在初中生物教学中,培养学生学习《生物》的兴趣,成为广大生物教师面临的普遍问题。下面我就《生物》教学如何培养学生的学习兴趣谈谈个人的看法。 一、明确目的,激发学习欲望 爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”。对于初中年级的学生来说,兴趣往往能够激发他们对学习某门功课的热情而成为今后漫长学习道路上的推动力。兴趣不是先天就有的,而是靠后天培养起来的。作为初中生物教师,自上第一节生物课起,就应该注意激发和培养学生学习生物的兴趣。在第一堂生物课上,首先我热情洋溢地讲:纵观人类社会的发展史,每个世纪都有生物学的足迹,使学生知道生物是自然学科中的一门基础学科,是理、农、林、医的基础,人们的饮食起居、卫生保健都离不开它。21世纪是生物学的世纪。微观上,以细胞工程、遗传工程等代表的生物工程将有突破性的发展;在宏观上,由于人口“爆炸”,粮食短缺,资源枯竭,能源耗费,环境恶化,生态失衡等因素日益困扰着人们。生物学知识对于解决这些问题将发挥重要作用。使学生明白学习生物知识是时代的要求,也是未来世纪的迫切需要,从而激发了他们的学习欲望与兴趣。 二、多用直观教具和直观的教学手段对于讲解生物的形态、结构和一些生理变化的过程,如果只用干巴巴的语言来描述,学生难以接受,即使你讲得再好,学生的学习兴趣和学习效率也不会太高。如果利用挂图、模型、标本、实物等直观教具和直观的教学手段,充分调动学生的视觉、听觉、嗅觉等各种生理感官,将极大地提高学生听课的注意力,有效激发求知欲望,主动去探究知识。有条件的学校还可以利用电视、VCD、因特网、多媒体课件进行教学,将更能调动学生学习的积极性,起到事半功倍的效果。三、通过身临其境激发学生学习兴趣。 生物学是一门实践性很强的学科,实践活动对培养学生学习生物学的兴趣,掌握基本技能,发展他们的智力和能力,都有非常重要的作用。例如:我们在学习植物这部分内容时,如果我们只坐在教室里捧着课本大讲特讲,要不了几分钟恐怕就会有学生呼呼大睡了。为了避免出现这种尴尬的场面,我们完全可以把学生带出去,到大自然中去调查身边的生物,学生具有浓厚的兴趣和渴望。一方面先通过学生对问题热烈的讨论,如:①校园内有哪些生物?怎样对它们进行分类呢?②蚯蚓的生活习性是怎样的呢?使学生积极主动地参与到教学过程中来,再通过比较不同学生的回答,突出观察和调查的重要性,自然的引入调查。这样可以使学生遵循由感性认识到理性认识的途径来获取知识。通过以上的实践活动,让学生有一种身临其境的感觉,在实践中享受学习所带来的快乐,从而建立学习生物的兴趣。 四、采用直观教学,激发兴趣 俗话说:“百闻不如一见”,能合理地使用实物、模型、挂图、照片、录音、幻灯、录像及课件等多种媒体进行教学,易于激发学生学习兴趣。如上“观察种子的结构”,实验结束后,我出示“菜豆种子和玉米种子”的挂图,指示各部分结构,学生回答,然后引导学生说出它们的相同点和不同点,学生一目了然,印象深刻。又如讲“血液循环的途径”,我应用计算机教学,将血液在体循环和肺循环的流动,以动态的形式展示学生面前,学生盛感兴趣,注意力高度集中。再如上“探究苔藓植物”时,我为每个实验小组的学生提供新鲜的盆栽葫芦藓,“从形态上看,苔藓植物与藻类植物有区别吗?有哪些主要区别呢?这与它们的生活环境有关吗?”以此引发了学生的好奇心,激发了学生仔细观察,深入探究苔藓植物形态结构的兴趣。 五、重视实验、激发学习兴趣。 生物学是一门实验科学,研究它的主要方法是科学实验。实验不仅提高了学生的学习兴趣,还使学生掌握一定的技能,同时也培养了学生敏锐、细致的观察力和分析问题、解决问题的能力。做到:一方面,凡是应该让学生看到的,尽量让他们看到,凡是可以让学生做到的,尽量让他们做到。如讲光合作用的产物有氧气时,我们经常演示的是金鱼藻的放氧实验。这个实验虽不复杂,但常因季节的关系不能成功的演示,如因季节不合适,这部分内容可提前讲或用适宜强度的灯光代替阳光实验,在实验时,让学生代表进行收集气体、用余烬木条检验气体的操作。使学生都能看到成串的气泡从叶片表面冒出,余烬木条伸进收集有上述气泡的试管中复燃的现象。另一方面,增加易操作的实验,给学生创造可能多的动手机会。生物课可增加的实验很多,如可增加了以下一些实验:利用紫色洋葱外表皮细胞的质壁分离现象,直接观察细胞膜的存在;把菠菜叶下表皮置于不同温度的水滴中,观察气孔的开闭;观察黑藻叶肉细胞中细胞质的流动,并做不同温度下流动速度的对照实验;观察红辣椒果皮细胞间的胞间连丝;观察塘水中的一些生物等等。 初中生物新课程标准要求:“使每一个学生通过学习生物,能够对生物学知识有更深入的理解,能够使他们对今后的职业选择和学习方向有更多的思考;能够在探究能力、学习能力和解决问题能力方面有更好的发展;能够在责任感、合作精神和创新意识等方面得到提高。”作为一名初中生物教师,要以新课程标准为纲,利用各种有效手段,培养学生的学习积极性、主动性,采用更多的、更好的方法来培养并激发学生的学习兴趣,让学生爱这门课,喜欢上这门课,提高教学质量,为素质教育的发展打下坚实基础,使得学生能在课堂上和学校里快乐的学习,健康的成长。
参考资料:
作为一项重要的产权保护制度,知识产权是近代工业革命的产物,并随着信息业革命的到来而得到不断的补充与完善。事实证明,一个完善的知识产权制度能有效地促进科技的发展,刺激产业的增长,带来经济的繁荣。本文拟就生物技术产业的知识产权保护和管理问题做简单阐述,为我国生物技术产业的健康发展提供参考。
1 生物技术的发展和我国的不足
生物技术的飞速发展已使人类进入了一个前人难以想象的新时代。随着人类基因组计划(HumanGenomeProject,HGP)的实施,人类开始有希望能真正解构生命的奥秘。尽管这种探索也许永远没有尽头。
人类基因组计划旨在分析测序人类基因组所有的基因,即由A、T、C、G四种碱基构成的DNA序列。这项耗资巨大的国际合作工程(由美、英、日、法、德、中国等国家合作)被某些学者誉为是“人类为了认识自己而进行的一项最伟大和最具影响的研究计划”。当然,这并不是说人类基因组计划的研究就是生命探索的尽头了。恰恰相反,随着功能基因组学(FunctionalGenomics)和医药基因组学(Pharmacogenomics)等后基因组学(Postge nomics)和蛋白组学(Proteomics)的兴起,人类对自身的理解又迈向一个新的征程。
伴随着如此动人的生命科学探索的又是无限的产业利润和商机。事实上,也正是由于生物技术产业对此计划的积极参与,才推动了人类基因组计划的顺利与加速进行。虽然早在70年代生物技术公司就已在美国开始建立并运行,但生物技术产业真正的蓬勃发展还只是在90年代初人类基因组计划开始实施之后。到今天,在美国共有约1300家生物工程公司,其投资约占世界年总投资130亿美元的75%,已累积投入650亿美元,所有公司的市值已达1100亿美元。并且,这还并不包括近几年由传统的制药业跨国公司转变而来的生物技术公司。
我国的情况却令人担忧。目前,无论是生物技术研究还是生物技术产业,在世界范围内,我国还处于“跟随”或“参与”的状态,虽然也不乏有突出的例子。比如我国在人类基因组计划的测序工作中只占大约1%的比例,而美英则占约85%,其中英国占近三分之一。又如我国虽然也有200多家生物技术公司,但年销售额上亿元的也只有两家,并且全国生物工程产品的年销售额总和还不如美国一家中等规模的生物技术公司。据我国专家比较,我国的生物技术研究与产业发展都比美国要晚10~15年。
造成这些不足与落后的原因是多方面的:有历史的,也有现实的;有体制上的,也有经济上的。为此,我国也已开始实施一系列改进措施,包括中国科学院的“创新工程”、国家“八六三计划”、“火炬计划”、“攀登计划”等,都收到了一定效果。在产业界,也已开始借鉴国外的先进经验,如与研究机构的紧密联合、借助于风险投资资金、有限公司转为股份公司并上市运行等,也呈现渴望快速发展的势头,前景是堪为乐观的。
在生物技术产业化的发展过程中,有一个长期被忽视的问题,严重地影响着我国生物技术产业的发展。可以说,如果此问题再不被重视的话,我国生物技术产业界不仅将要面临越来越被动、道路越走越窄的局面,甚至还会反过来影响到我国生物科学研究的发展。这就是生物技术产业的知识产权保护问题。
2 生物技术产业的知识产权保护
现代生物技术产业涉及的知识产权保护范围很广,包括专利、商标、版权(著作权)、工业品外观设计、商业秘密和反不正当竞争等。其中最具生物技术特色也最为重要的保护就是专利权的保护。因此本文主要介绍生物技术的专利保护问题,并对其他形式的保护略加介绍。
2.1 生物技术的专利保护
依据当今生物技术的发展所揭示的生命物质的层次,将专利法可能涉及的生命物质大致分为五类,分别为:
(1)分子 核酸类分子(如通常讨论的基因即DNA分子)、蛋白质类分子(如各种细胞因子、抗体等)、糖类分子、脂类分子或其修饰物(如聚乙二醇修饰的蛋白质分子或糖蛋白分子、脂蛋白分子等)。此类物质是极为广泛的一类物质,在实际的专利申请中占的比例也最大。
(2)细胞 以单细胞为其基本存在单位的生物或细胞,包括所有细胞微生物(如细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等)、动物细胞和植物细胞或其转化细胞、转染细胞等。疫苗、病毒/噬菌体(亦属微生物)、其他类基因载体如质粒等也可归入本类。
(3)器官 离体培养的器官如血管、视网膜等。
(4)胚胎 主要指高等动物包括人的胚胎或其嵌合体(chimera)。
(5)个体 包括植物体、动物体,其中主要是转基因的植物体或动物体。
上述物质基本构成了生命物质的全部内容。但仅有这些还是不够的,还需要加上一些针对上述五个层次的生命物质的操作方法,如合成、复制、序列分析、培养、转化、转染、融合、移植、克隆等。
至此,我们就得到了专利法可能涉及的有关生物技术发明的所有主题(subjectmatter)。
专利主题必须具有可专利性(patentability)。照国际上基本一致的要求,这主要指发明要具有创造性、新颖性与工业实用性。如《欧洲专利公约》(EuropeanPatentConvention,EPC)在其第二部分(实体专利法)第一章(可专利性)中就明确规定了可专利的发明应具有创造性(inventivestep)、新颖性(novelty)和工业实用性(industrialapplication)。我国专利法也有同样的要求。国际公约也是如此。如《TRIPs协议》第27条1款就做了与EPC几乎一致的规定,既强调了专利主题物质应具有的“三性”,还强调了发明不得因发明地点和技术领域等而受歧视。
可见,生命物质(包括涉及生命物质的方法,下同)要受到专利法的保护,要成为专利法保护的客体,也一定要具有可专利性的“三性”要求,即具有创造性、新颖性和工业实用性。
尽管已有既定的标准,但生命物质的可专利性判定却又不像对以前任何其他领域-如机械、化工与甚至计算机软件等领域-的判定那么简单,只要适用既定标准来判定就可以了。如果是那样的话,当今世界也就不会为是否授予哈佛转基因鼠和“多莉”克隆羊专利而争论得沸沸扬扬了。经过生物科学界、生物产业界(包括医药、卫生、农业等多个领域)、宗教界、伦理组织、环保组织、知识产权组织和法学界的积极参与和对各方利益的极力平衡,到20世纪末,随着《TRIPs协议》的广泛签署和欧盟于1998年通过《关于生物技术发明的法律保护的欧洲指令》(以下简称《指令》),世界对生命物质的专利保护问题也基本达成了以下几点共识。
(1)生命物质具有可专利性,当且仅当它们满足可专利性的要求(《TRIPs协议》第27条1款,《指令》第1条1款、3条、4条3款、5条2款)。
(2)动物品种、植物品种和繁殖植物或动物的主要是生物学的方法不具有可专利性(《TRIPs协议》第27条3款(b)项,《指令》第4条1款)。但如果有关的植物或动物发明不限于特定的植物或动物品种,则不可排除其可专利性(《指令》第4条2款)。
(3)有关微生物的发明或其相关方法具有可专利性,当且仅当它们满足可专利性的要求。
(4)对生命物质的简单发现,如一个基因的DNA序列,不具有可专利性;但若该生命物质是从人体中分离而得或由技术方法生产的,即它们对于公众来说是不易得的或是非显而易见的,则不应该排除其可专利性,即使其结构与自然状态中此生命物质的结构相同(《指令》第5条1、2款)。
(5)生命物质的专利保护应受到道德伦理与公共秩序的制约。此即所谓的“道德条款”。
为适应和促进生物技术产业的发展,专利法已在有关生物技术发明的可专利性上做出了相当的让步。主要体现在对“三性”标准要求的宽泛解释上,与以前相比已有很大的变通性。如对于“创造性”的判断,不再仅以自然界已存在该生命物质为排除理由(上述第(4)项),即即使某种物质存在于自然界(如人体中),但在其自然状态下却不可能为人们所利用,那么关于该生命物质的发明则不应因其已在自然界中存在而被排除其可专利性(如通过基因工程方法生产胰岛素)。同样“工业实用性”也已获得较为宽泛的解释。由此可见,专利法的调整已基本使生命物质的可专利性问题得到解决。但不可避免地还保留着许多限制。这些限制基本上是出自于道德伦理方面的考虑。如《TRIPs协议》第27条2款规定成员国在认为有必要保护其“公共秩序或道德”时排除发明的可专利性,并进一步把保护“公共秩序或道德”解释为“保护人类、动物或植物的生命或健康,或避免对环境的严重危害”。这在《指令》中有更具体的反映。如《指令》第6条1款与《TRIPs协议》一样排除了违反“公共秩序和道德”的发明的可专利性,并在其第2款以列举的方式明确排除了以下各项的可专利性:
(a)克隆人的方法;
(b)改变人的种系(germline)的遗传特征的方法;
(c)为工业或商业目的使用人的胚胎;
(d)可能导致动物痛苦而对人类或动物没有任何实质性医疗利益的改变动物遗传特征的方法和由这些方法产生的动物。
简言之,专利法和相关法律中的这些“道德条款”,就排除了某些有可能危及人类的道德伦理和尊严的生命物质或方法的可专利性,从而筑起一道保护屏障。
总结当今世界对生命物质的专利保护的发展状况,可以看出,随着生物技术的发展而不断调整的专利法,已逐渐敞开了对生命物质进行专利保护的大门。虽然出于道德伦理与公共秩序的考虑排除了一些特殊生命物质和方法的可专利性,但就总体而言,对生命物质的专利保护已经是不可逆转的世界潮流了,这对生命科学界、生物产业界及整个知识产权界的意义是不言而喻的。
就我国对生物技术的专利保护而言,由于我国专利法的立法、司法和执法实践时间都相对较短,经验相对不足,因此在某些方面的欠缺是明显的。这不仅体现在理论研究上的欠缺,也同样体现在具体专利管理实践上的落后。单就立法状况来看,我国专利法基本与EPC一致。但在具体的实践中,却又呈现出相当的灵活性。可以认为这种灵活性是必要的,它既是现实实践的需要,也为我国尽快与国际社会标准接轨积累经验,同时也能保护我国生物科学和产业的健康发展。
对于植物新品种的保护,各国情况也不统一,但基本上都由《保护植物新品种国际公约》(UPOV)加以约束。我国已于1999年4月23日正式成为UP OV公约的成员国。
2.2 其他形式的知识产权保护
生物技术产业界与其他产业界一样,要想有一个良好的运营秩序并能健康发展,就一定要有其他多种形式的知识产权保护。下面略加介绍。
商标 根据《TRIPs协议》的定义,商标是“任何能够将一个企业的商品或服务区别于另一个企业的商品或服务的符号或符号组合”。正如众所周知的例子,如CocaCola(可口可乐)、Kodak(柯达)等,其商标本身的价值已达数百亿美元之巨。这当然是多年苦心经营的结果,但也应该承认它们本身开始即具有的独创性。在生物技术公司中也有较好的例子,如Genetech、Amgen等。
商标的取得分为注册取得和使用取得两种,在不同的国家里有不同的规定。关于商标管理方面的国际公约有《商标国际注册马德里协定》、《商标注册用商品和服务国际分类尼斯协定》等,我国分别于1989年和1994年加入。
版权(著作权) 主要是对数据库(database)的保护。DNA序列与蛋白质序列的大量测定、对各种遗传性疾病的分析都会产生大量的数据,如何有效地管理与使用这些数据(库),以便既能有效地进行科学与信息的交流,又能保护自己的经济利益,就是研究机构与企业关心或者应该关心的问题。著作权能为此提供一定的保护。但有关方面的问题还在争论中。
工业品外观设计 在我国这亦属专利的一种。对于生物技术产业而言,这主要可能涉及到产品的包装问题。不可否认,一种新颖与方便使用的包装会有助于一项产品的推广。
商业秘密 包括技术秘密与经营信息。如果一项开发中的生物技术不适合申请专利(或者说用技术秘密的形式可以得到更好的保护)或者尚不到申请专利的时机,那么就应该采取商业秘密的保护方式。我国《反不正当竞争法》(第10条)和《TRIPs协议》(第39条)对此都有规定。
反不正当竞争 对于企业间的不正当竞争行为,受害者可依据相关的《反不正当竞争法》或相关的国际公约提起诉讼以求得补偿。
此外,还有地区性生物资源的保护问题,在国际知识产权界也一直进行着广泛讨论。我国生物技术产业界和科技界对此应有所重视与警惕,以免造成不可挽回的损失。总之,只有充分利用好各种知识产权保护手段,才可能使生物技术产业得以健康稳定地发展。
[关键词]理科高校;啤酒生产实训;教学体系;综合实践能力;考核体系
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)11-0136-04
一、引言
根据教育部《生物技术专业本科教学质量国家标准》的定义,生物技术是生物学领域一个新兴的、综合性的本科专业,是以理为主,以工为辅,理工复合型专业,培养应用型人才,同时在本标准中,强调了生物技术专业的实践性特点。[1]生物技术是一门承上启下的专业,上接生物科学、下连生物工程,是将基础理论成果转化为具有应用价值的技术和产品的枢纽和桥梁。教育部在《生物技术专业规范》中指出,生物技术专业教育的发展与生物技术产业的发展密不可分,人才培养目标与规格具有突出的实践性特点,在该课程体系的设置中,将生产实践列为综合实践教育课程的首要内容。[2]当前,大多数理科高校的生物技术专业是从生物科学理科专业演变而来的,在教学上沿袭了生物科学专业的教学体系和教学思路,使得理科高校开设的生物技术专业存在重理论、轻实践的特点,培养出来的学生存在三方面的不足:(1)相关学科知识的拓展和运用不足,学生理论联系实践的能力欠缺;(2)理科高校的学生普遍缺乏项目化的组织能力和合作能力,因为学生实验大多数是个体操作实验,如微生物学、生化等实验均是个体独立操作的实验,学生的岗位意识和团队合作意识淡薄;(3)传统的单元实验操作相对简单,涉及的危害因素较少或危害面较小,导致在实际生产中,学生安全生产意识淡薄。从而理科高校生物技术专业培养出来的学生与工业化生产对实践人才的需求还存在一定的差距。[3] [4] [5]此外,由于理科高校生物技术专业学生生产实践经验欠缺,大多数生产企业不愿意提供给学生亲自上岗实践的机会,学生到企业的学习主要是以“见习”或“参观”的方式开展,这种方式不利于学生综合实践能力的培养。《啤酒生产实训课程》是针对理科高校生物技术专业本科人才培养存在实践性不足这一特点开设的一门新课,涉及微生物学、生物化学、发酵工程与设备的一门交叉学科,它既与生物学、工程学密切相关,又涉及自动控制等理论。笔者之所以选择啤酒作为实训的典型代表,是因为啤酒的生产工艺涵盖了大部分生物制品生产的基本要素,使学生能够触类旁通,培养与本校人才定位相吻合的精英人才。本校微生物学教学团队经过多年的努力,建立了完善的微生物学模块化实验教学体系[7] [8] [9],本实训课程亦是微生物学实验教学改革的延伸与拓展,是使理论研究成果走向产业化的一个重要实践环节。该课程由传统的“单元实验”课程转变为工厂化模拟的“实训”课程,可有效克服理科高校学生重理论、轻实践的问题。
二、啤酒生产实训课程教学内容的构建
(一)教学对象、教学目标、教学队伍
《啤酒生产实训课程》是生物技术专业的专业主干课,总学分54课时,共3学分。课程安排在第三学年的第二学期(大三下学期)。学生已修完微生物学、微生物学实验、生物化学和发酵工程等基础课程,掌握了微生物发酵产品生产所需的基础理论知识和基本实验操作技能。该课程的教学形式为:讲授与实践相结合,其教学目标在于:(1)加强学生对微生物学知识的拓展和运用,提升学生将理论知识应用于生产实践的能力;(2)培养学生的岗位意识和团队合作意识;(3)强化安全生产教育。每批实训班人数为15人左右,每个工段安排1-2个责任人,每学期可容纳60-80人,每个学生跟踪实训全程。教学队伍由5名教师和4名二年级生物技术专业硕士研究生组成。研究生的主要职责是协调实验准备教师开展准备实训工作和担任指导教师的教学助手。
(二)教学设备
啤酒实训共配备一台粉碎机(用于麦芽粉碎)、1只200L糖化锅(用于麦芽糖化)、1只200L糊化锅(用于原料糊化)、1只200L过滤槽(用于麦汁过滤)、1个200L煮沸锅(用于麦汁灭菌)、1只200L回旋沉淀槽(用于去除麦汁中的沉淀)、4个200L锥形发酵罐(用于啤酒前发酵和后发酵)及制冷机(制备冷却水)、蒸汽发生器(制备蒸汽,用于灭菌或消毒)、消毒车(双氧水或氢氧化钠)等。实训用原料麦芽和啤酒花购自青岛啤酒股份有限公司,啤酒酵母购自安琪酵母股份有限公司。
(三)教学内容
1.强化生产实践的安全教育
啤酒生产实训工艺过程如图1所示,分别为:①啤酒从原料到产品的生产线,②高温蒸汽设备线路,③消毒设备线路,④制冷设备线路,⑤动力柜控制线路。此课程涉及粉碎机的使用,高温蒸汽、高压氧气和二氧化碳钢瓶、双氧水和较浓氢氧化钠等消毒试剂的大量使用等,因而安全生产显得尤为重要,而在微生物学实验教学中,学生仅在涉及酒精灯、染色时用到二甲苯等易燃、有毒物品。本实训课程模拟工业化啤酒生产过程,使用高温蒸汽进行麦芽的糖化、麦汁的煮沸,学生对高温蒸汽控制不当,可能导致麦汁溢出或人员烫伤;回旋沉淀槽、种子罐、发酵罐及它们之间的连接管道,采用高温水、3%-5%的氢氧化钠或3%的双氧水进行消毒或灭菌。氢氧化钠和双氧水具有一定的强腐蚀性或氧化性,操作时需认真检查各个线路连接是否到位,管道及接口的连接是否有泄漏等。制冷机在工作时注意防锈、防堵等。使用氧气罐时注意防明火。因此,啤酒生产实训必须首选对学生进行安全生产教育,要求学生熟练掌握设备工作原理及使用规范,确保实训过程中的人身安全和设备安全,促使学生从“不伤害自己,不伤害他人,不被他人伤害”做起,养成安全文明生产的良好习惯。在正式生产前,以水试车使学生理解各设备的原理及安全注意事项,便于学生在正式进入生产后能有效地将基础理论知识应用于实践,达到“工欲善其事,必先利其器”的目的。安全生产教育的另一个重要方面是产品质量安全,本实训课程要求学生依据国家标准进行原料检查及产品质量检测,防止使用发霉原料或不合格原料,规范实训操作以避免染菌,严格控制各类参数,以防因原料不合格、操作不规范或参数控制不稳定而导致产品不合格的问题。总之,安全生产教育对培养学生的科研素养和科研规范具有重要作用。
2.教学内容安排
啤酒生产实训教学体系分为三个部分:第一部分,“实训场地设备卫生、安全、设备简介”;第二部分,“啤酒生产工艺”;第三部分,“啤酒主发酵及参数监测”。各部分又分设3个、6个、8个项目,共计17个项目。与不连续的周次单元实验相比,啤酒生产一旦开车运行,需连续生产约1个月。
第一部分和第二部分教学内容如表1所示。此部分内容的教学目标是:培养学生基本实验操作能力,综合拓展能力和应用实践能力,团队合作、交流、组织协调能力等。此部分内容需要连续3-4天,教师学生全天在岗,从早七点半到晚八点半左右,主要涉及啤酒生产设备及各部件的连接,发酵设备的灭菌与消毒,啤酒生产的基础理论知识和原料的准备,麦芽的粉碎、糖化,麦汁的过滤、煮沸和冷却,酿酒酵母种子的培养和进罐。所有过程由学生亲自操作,突出体现以学生为主体的特点,反哺了学生的基础理论知识,加强了学生对微生物学知识的拓展和运用,培养了学生将理论应用于实践的能力。如:在微生物学实验中,没有涉及酵母兼性厌氧发酵、高压蒸汽原位灭菌、发酵罐原位消毒及大型制冷设备的使用;在传统的发酵单元实验中,也很少涉及从原材料到产品、从设备检查到工艺过程控制的理论技术及方法。啤酒生产实训课程模拟工厂化生产,很好地弥补了这一缺陷,使学生在典型性案例实践中充分认识到发酵产业化过程中的共性与个性问题,具备初步解决生物技术产业化过程中关键问题的能力,有效地培养了学生的综合拓展能力和应用实践能力。此外还培养了学生团队合作、交流、组织协调能力。笔者认为,团队合作、交流和组织协调能力是学生将来走向社会相当重要的内在素质。理科高校大多数实验课都是学生独立操作能力的训练,但是对于一项工作或一个产品而言,远非一两个人所能完成,多数情况下需要多人团结协作,通过合作、沟通,营造团结协作的良好氛围来共同完成。本部分内容很好地体现了这一点。
第三部分:啤酒主发酵及参数监测设置了8个小项目,如表1所示。此部分内容进一步强化了学生的实验操作能力、综合拓展能力和应用实践能力。进罐后的前发酵和后发酵需每天安排学生进行数据监测与控制,包括温度控制、压力控制、糖度控制,产品质量检测与控制等。学生在实训中,充分体会到一个合格产品的生产,其检测指标和控制手段是多维的。通过对主发酵参数的控制,学生可掌握发酵过程中一些指标的分析操作技能,加深了微生物学知识的拓展和应用,如:酿酒酵母兼性厌氧发酵机理及封罐时机的选择。同时在质量评价中,采用了微生物学、化学、物理学等多学科理论和方法,如:酵母质量检查采用了微生物学实验的方法;双乙酰的测定采用了蒸馏法和分光光度法,属于分析化学的方法;酒精度的测定采用了密度法,属于物理学方法。这些方法进一步加强了学生对所学理论知识的拓展和应用,提高了学生的综合实践能力和应用能力。
3.重视学生实践能力、岗位责任意识和团队协作能力的培养
本课程每一批次(约15人)即为一个团队合作小组,在指导教师的系统引导下,每个小组明确自己的人员构成、实训目的与内容、团队合作的必要性等问题。本实训课程持续的时间长,特别是前3-4天,工作量大,任务集中,有些操作需要同时控制,如:进罐时需要同时准备好种子液、控制好冷却设备、麦芽汁进罐等操作。针对本实训课程,教师讲授、学生跟踪实训全过程,此外,为强化学生的实践能力、岗位意识和责任意识,在教学内容上还做了以下安排:(1)实行学生值班制,安排学生定时观察设备运行是否正常,每天检测糖度,观察和记录压力、温度等各种发酵参数的变化。记录实施签名制,指导教师检查学生记录情况并将其作为成绩评定的依据之一,平均每位学生约值班两天。(2)设置岗位制度,对于时间长、较复杂的工段设置两位负责人,分主任和工段长,对于较容易控制的工段仅设置一位工段负责人。需要说明的是,由于学校使用的动力与蒸汽系统与工厂差别较大,通常采用的是电蒸汽发生器,而工厂实际用的是锅炉或外购蒸汽,且动力与蒸汽的工厂实际操作专业性强(有专门的专业),对生物专业的学生我们未将其设置为主要岗位。啤酒生产实训岗位名称与责任如表2所示,以此实现提高理科高校学生实践能力、岗位意识和团队协作能力的目的。(3)实施产品评价,每个合作团队展示自己的成果,包括团队合作过程的实训记录和产品。研究实践表明,实训的团队工作方法比传统教学模式更能锻炼学生的合作、协调、主动学习的能力。通过实训,学生体会到了岗位责任意识、团队协作工作理念,调动了学生学的习积极性。
4.加强啤酒生产实训课程与微生物学、微生物学实验、发酵工程、分析化学等课程的融会贯通
本课程教学体系注重生产实践与相关理论知识的融会贯通,充分体现学科交叉的重要性,要求学生具备较扎实的微生物学和微生物学实验、发酵工程、分析化学等相关课程的基础理论知识。如:酵母积累乙醇代谢途径、双乙酰还原、酿酒酵母的摇瓶培养到种子罐培养等用到了微生物学及实验的相关知识。培养基的配制在微生物学实验中,采用的是从市面上购买的瓶装试剂,如酵母膏、蛋白胨、牛肉膏等,而本实训采用的主要原料是非主粮作物麦芽(大麦经发芽烘干后),糖化是利用麦芽中所含的酶,α-淀粉酶、β-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、麦芽糖酶等将麦芽原料中的不溶性高分子物质,逐步分解为可溶性低分子物质的过程,加强学生对生化基础知识酶的理解。本实训应用了液体深层发酵,而在微生物学实验课中,通常只用到100mL的三角瓶和接种针接种,学生无法建立工业生产规模的发酵概念。发酵工程课程讲到种子扩大培养,但不开设实验,本课程的实践让学生切身体会到了生产发酵过程。发酵罐的设计原理,麦芽汁的过滤、旋沉原理等,体现了发酵工程、生化工程下游技术等应用基础理论在本课程中的运用,具有典型的工程应用特色。还对原料及过程的生产成本进行核算,而在其他课程中,缺少成本核算这一环节。如,麦芽在粉碎时需调节合适的辊间距,以使麦芽表皮达到“破而不碎”的要求,以利于麦芽汁的过滤,过滤介质为麦芽表皮,节省了生产成本。产品质量控制采用了微生物学实验、分析化学、仪器分析等分析检测手段,体现了化学与生物学两者的紧密联系,促进了学科交叉。通过啤酒生产实践使学生达到理论与实践相结合,基础知识与应用的融会贯通,从而培养了学生的综合实践能力。
三、建立与啤酒生产实训教学体系相对应的多样化考核体系
啤酒生产实训课程是团队合作课程,考核的目的在于培养学生的知识应用能力、实践能力和团队合作能力,注重实训过程考核,即学生在生产实践中的表现。考核项目和内容主要分为专业理论知识评价(20分)、操作过程评价(40分)、实训报告(20分)、团队协作能力评价(20分),评价方法参见表3。专业知识部分主要包含啤酒基础知识、啤酒工艺原理、设备构造及运行原理等基础理论知识。操作过程评价含原料处理、麦汁制备、发酵设备操作、啤酒品评及实训报告等,以及学生操作评价和数据结果评价。团队协作能力评价主要针对工作态度和团队协作精神。本考核体系的目的与教学体系目标一致,突出体现学生的科研素养和科研规范,基本实验操作能力,综合拓展能力和应用实践能力,团队合作、交流、组织协调能力等,从而培养与本校人才定位相应的应用实践型的精英人才。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词 动物科学专业;细胞分子生物学;实验教学改革;能力培养
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)11-0270-02
Exploration on Experimental Teaching Reform of Cell Molecular Biology for Animal Science Major
ZHAO Jia-fu 1,2 DUAN Zhi-qiang 1,2 ZHANG Yi-yu 1,2 NI Meng-meng 1,2 RUAN Yong 1,2
(1 Key Laboratory of Animal Genetics Breeding and Reproduction in the Plateau Mountainous Region,Ministry of Education,Guiyang Guizhou 550025; 2 College of Animal Science,Guizhou University)
Abstract As an essential course,cell molecular biology plays an important role in the training of high-quality innovative talents in the field of life science.Along with the rapid development of life science,more and more attention to the cultivation of students′ ability to operate experiments need to be improved,especially as an agricultural subject with extensive application.In order to improve students′ interest in experiment course of molecular biology and promote the students′ ability of experiment operation,this paper discussed the reform of experiment teaching content,experiment teaching methods,teaching evaluation ways of animal science,and put forward the concrete reform plan,based on the experimental teaching experiences of cell molecular biology.In conclusion,this article has important guiding significance to the cultivation of the students′ practical ability and research quality.
Key words animal science major;cell molecular biology;experimental teaching reform;ability training
细胞分子生物学是研究细胞内核酸、蛋白质等生物大分子的结构与功能,并从分子水平上阐述它们之间相互作用的关系及基因表达调控机理的学科[1],现已广泛应用于生物医学、农林牧渔等学科领域。我国是畜牧业生产和消费大国,需要大量基础理论扎实、创新实践能力强的畜牧科技人才。因此,重视畜牧兽医类本科生细胞分子生物学的理论与实践教学工作,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,并进一步加强其动手能力和创新能力的培养,对培养畜牧兽医领域的复合型创新人才具有重要意义。动物科学专业作为生命科学领域一门实践性较强的学科,毕业生应具备牢固的专业理论知识和较强的实践动手能力[2]。以贵州大学为例,该校动物科学专业一直以来没有分子生物学这门基础课程,然而为培养学生基本的分子生物学实验操作能力,又区别于生物学相关专业,因而学校增加了细胞分子生物学这门课程供学生选修。P者结合具体实践教学经验,从实验教学内容、教学方法、组织形式、考核方式等方面进行论述。
1 实验教学内容的改革
1.1 增加实验教学课时比例
在贵州大学2016版动物科学专业培养方案中,与分子生物学实验相关的专业课程只有动物分子遗传学和细胞分子生物学2门课程。动物分子遗传学为专业个性选修课,占2学分,共36学时,其中理论课28学时,实验课8学时;细胞分子生物学为学科大类选修课,占4学分,其中理论课72学时,实验课时。从基本的课时设置上不难看出,细胞分子生物学实验课时与理论课时比例严重失调,许多重要的实验难以开设,培养学生分子生物学实践操作能力的效果大大折扣。因此,亟须调整本校动物科学专业教学方案,增加细胞分子生物学实验课时所占比例。
1.2 编写适于动物科学专业的实验教学指导
目前,大部分高校细胞分子生物学课程均采用现成的实验教学指导,实验内容大同小异,并未体现出生物科学、生物技术、生物工程等理学类相关专业和动物科学、动物医学、水产养殖、草业科学等农学类相关专业在教学对象上的区别,均以大肠杆菌这类模式生物为实验对象,没有体现出不同专业研究对象的区别。因此,需要编写适合动物科学专业的细胞分子生物学实验教学指导,将动物组织中RNA的提取、不同组织中mRNA的表达差异检测、细胞中总蛋白的提取与分离鉴定等实用性、针对性强的实验编入教学指导。
1.3 改单个实验为综合性设计实验
根据贵州大学动物科学专业细胞分子生物学培养方案中实验课时的规定,同时为加强贵州大学动物科学专业细胞分子生物学实验课程的针对性和实用性,目前该实验课程只能安排4 个单个实验项目共时,分别是目的基因的扩增与连接、细胞的培养与冻存、细胞蛋白的提取与鉴定、细胞蛋白的免疫荧光染色。由于每节课只有2 h,所以对于许多实验项目学生只能参与其中的部分内容,有些实验的来龙去脉很多学生还没有搞清楚。为达到开设这门课程的目的,尝试将单个实验全部设计为综合性实验,每个综合性实验融合了多个单个实验[3],如猪GH基因原核表达载体的构建及表达、猪LPL基因的亚细胞定位研究、猪MSTN基因在不同组织的表达差异研究、猪APOA1基因在HEK-293T细胞中的免疫荧光检测、HEK-293T细胞总蛋白的提取、纯化与鉴定等综合性实验,这些实验学生只要参与完成其中一个项目,就基本上掌握了分子生物学的常用实验操作技能。
2 实验教学方法的改革
2.1 现有实验教学方法的弊端
一是教师课堂上讲授,学生到实验室验证,这种教学方式没有发挥学生的主观能动性,学生处于被动接受的状态,很难引起学生学习的积极性;二是教师准备好实验,学生只完成验证的那部分实验,这种方法无法培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,更难以培养学生基本实验的操作能力;三是针对部分实验,存在教师操作、学生观看的现象,如与细胞培养相关的实验,由于本科教学与研究生教学相比,参加实验人数多,易造成细胞室污染,所以很多实验都由任课教师亲自完成,学生基本上采用观摩的形式参与其中。以上教学方法上的弊端,严重影响了本专业学生实验动手能力的培养,不利于学生自身的发展。
2.2 实验教学方法改革的具体方案
“翻转课堂”是一种新型的教学理念,最早由教育学者萨尔曼・汗创造性地提出,该模式提出了混合使用技术和亲自动手活动的教学环境[4]。它把传统的“灌输式”教学完全翻转,转变成学生课前预习、提前领会知识要点的教学方式,是一种强调自主性和针对性的教学理念[5-6],对提高实验教学水平,培养出基础知识扎实、具有应用性和开拓性的创新型人才具有重要意义。为达到培养学生实践动手能力的目的,细胞分子生物学实验课程也引进“翻转课堂”的教学理念,转变师生角色,以学生为主体,发掘学生的个人潜力,培养学生的团队协作精神。按照“翻转课堂”的教学模式,在充分发挥学生主观能动性的前提下,制定细胞分子生物学实验教学方法改革具体方案。一是教师设计好综合性实验项目名称,提前供学生选择(至少10个综合性性实验项目名称);二是按项目分组(每组7~10人),选出组长,分工进行资料查询、方案设计和PPT制作;三是每组20 min进行PPT汇报,任课教师随堂对方案进行点评修改;四是参照实验方案开展研究,学生不必受实验课程时间的限制,在实验教师的参与下,根据各自时间安排完成整个实验项目;五是撰写实验项目报告,并写出个人体会和相关收获。
3 实验教学考核方式的改革
3.1 现有实验教学考核方式的弊端
以往的实验教学考核方式过于简单,且没有统一的标准,只注重是否来上课、是否交了实验报告、实验结果是否合理等方面,忽略了学生在发现问题、主动思考、团队协作、解决问题和语言表达等环节综合能力的考核。因此,实验教学考核方式的改革,应更重视学生综合运用所学知识分析问题和解决问题等方面能力的考察[7]。
3.2 实验教学考核方式改革的具体方案
考核标准和考核方式对教师和学生都具有指挥棒的作用。考核什么、怎么考核直接影响到教师如何教、教什么和学生怎么学、学什么的问题。本实验课本着对学生发现问题、分析问题、解决问题及实验操作等方面能力的培养,特制定如下考核方案:按百分制,其中实验方案设计和PPT报告占40%,实验技能操作和实验报告占30%,实验技术提问和团队协作占20%,考勤和纪律占10%。这样的考核标准不仅可以公正、公平地衡量学生的实验成绩,更重要的是调动了学生学习的积极性和自主性,锻炼了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
4 结语
通过对动物科学专业细胞分子生物学实验内容、教学方法和考核方式的改革,进一步打破了实验教学与科学研究之间的界限,使学生能够根据自己的兴趣开展实验研究,充分体现了学生作为实验教学的主体地位,不仅锻炼了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,还锻炼了学生实验操作、文献检索、PPT制作、团队协作及语言表达等方面的能力,达到了实验教学与科研素质培养的有机结合,为其今后从事相关研究工作或进一步深造奠定了坚实基础。
5 参考文献
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【关键词】 现代生物技术,;,,中药化学
摘要:目的探讨现代生物技术在中药化学研究中的应用。方法分析现代生物技术在中药化学成分产生途径、化学反应、合成和生产三个方面的应用。结果现代生物技术在中药化学研究过程中比传统研究方法更具有优势,为中药化学研究开辟一条崭新的途径。结论中药化学研究应当充分吸收和利用现代生物技术。
关键词:现代生物技术 ; 中药化学
中药是我国传统医学用以防治疾病的重要武器,其产生功效的物质基础是中药所含的化学成分。中药化学的研究在中医药学的现代化、国际化及中药产业化的进程中具有极为重要的作用[1]。其研究过程中通常要结合现代科学理论和成果,应用当代最新技术和方法来进行。现代生物技术是以生物体系(个体、组织、细胞、细胞器、基因)和生物工程原理来生产生物产品,培育新的生物品种或提供社会服务的综合性生物科学技术,在各个行业得到了广泛的应用,尤其是农业、环保、医药等领域。现代生物技术将是推动中药现代化的强有力的重要技术之一[2],并且在中药现代化研究中得到应用。现代生物技术在中药化学研究中也有应用,但这方面研究大多分散在其他研究当中,尚未见到报道对这方面有系统的分析,而且研究中药化学的人通常从化学角度入手,很少涉及到生物技术。本文就现代生物技术在中药化学研究中的应用进行一个比较全面系统的分析。
1 现代生物技术在中药化学成分产生途径研究中的应用
中药化学成分大多是药用植物在生长时期进行的一系列新陈代谢过程中形成和积累的,绝大部分是代谢次生产物,它们的产生往往有几种到几十种酶的参与,合成途径非常复杂。中药化学成分产生途径的研究要借助于酶工程、基因工程等现代生物技术来研究中药化学成分生物合成途径。研究中药化学成分的生物合成途径不仅可以有助于这些化学成分的仿生合成,而且还可以人为地对这些化学成分的合成进行生物调控,有利于定向合成所需要的化学成分,是整个中药化学研究的基础。国际上这方面的研究已经逐步深入。Heide等在辽宁紫草的细胞培养中,研究了与紫草宁生物合成相关的酶类,初步确定了紫草宁生物合成的关键酶是对羟基苯甲酸牦牛儿基转移酶(Phydroxybenzoate geranytransferase) [3]。Okada等[4]分离出了某种黄连细胞中的编码(S)四氢小檗碱氧化酶的基因,并进行序列分析。国内这方面的研究起步较晚,但也取得一些成果。中国科学院植物研究所叶和春研究员课题组已克隆出青蒿素生物合成途径中四个关键酶基因,构建了不同启动子下的Cad和PP基因植物表达载体,通过液氮冻融法等技术建立了二元载体系统[5]。利用基因技术研究红豆杉属植物中抗癌化合物紫杉醇产生途径中关键酶环化酶已经取得应用。吲哚生物碱合成过程的关键酶异胡豆苷合成酶(SSS),它催化次番木鳖苷和色胺缩合反应生成异胡豆苷。在萜类化合物(如倍半萜合成酶和二萜合成酶)和苯丙基类化合物(如查耳酮合成酶)的基因工程研究也取得了一定的进展。
2 现代生物技术在中药化学反应中的应用
中药化学反应非常复杂,广泛存在于药用动植物的生长采收阶段、炮制加工、中药制剂、临床调剂煎煮等中药产业的各个环节。中药化学研究的很重要方面就是研究其化学反应。现代生物技术在此方面的应用,给中药化学反应的研究开辟一条捷径。
2.1 羟基化反应羟基化发应是中药化学反应的一个重要类型,在中药化学成分生物合成途径中的乙酸丙二酸途径(acetatemalonate pathway ,AAMA途径 )和甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway, MVA途径)中都存在羟基化反应。传统羟基化反应需要大量的反应步骤和催化剂,过程复杂,大规模生产成本高。现在利用现代生物技术,就可以避免上述问题。通过培养具有部位特异和立体特异性羟基化烯丙位C=C双键的能力以及区别底物的不同对映体并选择性地对其中之一进行羟基化的能力的植物细胞培养物,在分子中的不同部位进行立体选择性氧化反应转化外源底物,从而实现羟基化。例如长春花(Catharanthus roseus)的细胞悬浮培养物可将香叶醇、橙花醇以及左旋和右旋香芹酮通过其戊基侧链羟基化为一系列的单羟基化异构体,再转化为抗真菌代谢物5,3羟基新二羟基香芹醇[6]。
2.2 还原反应中药化学成分的变化通常都存在还原反应。常见的包括羰基还原反应、C-C双键的还原反应、硝基还原反应等方面。现代生物技术在这些方面有着广泛的应用。利用细胞培养可以将醛和酮转化为相应的醇,羰基发生还原反应;C=C双键加成其他成分,发生C=C双键还原反应;硝基被还原,发生硝基还原反应。例如长春花细胞悬浮培养得到的全细胞,通过其过氧化物酶胞外分泌到培养基中,可以使进攻羰基表面发生还原反应,使羟基化合物在具羟基基团的部位具有活性[6];眼虫Astasia longa细胞培养物能够产生2种烯酮(enone)还原酶,可以还原香芹酮的C=C 双键,该反应具有部位特异[6];北洋金花(Datura innoxiu)、长春花以及Myrophyllum属植物细胞培养物都能够将TNT(2,4,6trinitrotoluene)经过硝基还原反应生成ADNT(2,4,6aminodinitrotoluene) [7,8]。
2.3 糖基化反应 糖基是中草药的重要生物活性物质之一,由其衍生的苷类化合物,常为中草药的有效成分。糖基化反应可以使不溶于水的化合物转变为水溶性化合物,许多中药成分的理化性质与生物活性发生较大的变化,因此具有很重要的意义。糖基化反应利用传统的微生物培养或化学合成很难做到,不过利用现代生物技术就可以比较容易完成。例如:丁酸具有体外抑制肿瘤生长和诱导肿瘤细胞分化的作用,但是其在哺乳动物系统中半衰期很短,人们通过悬浮培养的灰叶烟草Nicotianaplumbaginiofia细胞糖基化得到其糖苷,半衰期大大增加,可以开发为抗癌新药。
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2.4 氧化和环氧化反应 中药化学成分在自然条件或人为条件下,经常会发生氧化或环氧化反应,这些反应有一些具有利用价值,通常被利用的如醇类成分被氧化成醛或酮,继而被氧化成酸;含有酚羟基成分的物质,被氧化缩合;环氧化反应可以用于具有细胞毒性的倍半萜烯的结构修饰。现代生物技术的应用,可以人为地调节和控制以上的反应。例如:利用细胞培养,可以将醇转化成对应的醛和酮;莪术Curcuma zedoaria细胞悬浮培养物可以完成大根香叶酮(germacrone)的环氧化反应;Pras等[9]研究发现,在Mucuna prllFICIIS的细胞培养物中由酚氧化酶催化可以生成一个非常重要的药用化合物7,8二羟基一 N二n丙基2氨基四氢化萘(7,8dihydroxyNdinpropyl2aminotetralin) 。
3 现代生物技术在中药化学成分合成和生产中的应用
中药所含有的化学成分,通常含量都不高,而且含有大量的非药用部分和杂质成分,给中药化学成分的提取和分离带来很大的难度,有的中药生长时期很长,产量很低。随着人类需求的急剧增加,单靠传统的从野生或种植的中药材中提取,远远不能满足需要,因此需要对中药化学成分进行人工合成,或者通过人工技术提高其纯度和产量。中药活性成分一般结构复杂,常有多个不对称碳原子,利用化学合成来进行结构修饰存在着得出率低、反应专一性差、副产物多等缺点,既费事费力又效果不佳。近年来,以微生物为反应器进行中药活性成分的生物转化和生物合成,有望为这类中药活性成分的获得提供新的途径。中国药科大学研究人员利用微生物转化技术成功地在吗啡类似物蒂巴因的14位碳原子上定向引人了羟基,使其镇痛活性提高了100倍以上[10]。有些中药化学成分在植物体内的含量非常少,化学合成和半合成也不太理想,可以通过现代生物技术的控制,生产这类有效物质。现在已经研究成功的有利用细胞悬浮技术培养具有抗癌活性但生长期漫长且含量极低的红豆杉的活性成分紫杉醇、紫草的有效成分紫草宁色素、三白草的活性成分金丝桃苷、具有抗肿瘤作用的长春花的活性成分长春碱和长春新碱等,利用固定化细胞培养技术培养一些有效成分如黄酮、葸醌、各种色素和生物碱等[11],利用毛状根培养长春花、烟草、紫草、人参、曼陀罗、颠茄、丹参、黄芪、甘草和青蒿等40多种植物的有效成分[12]。 综上所述,现代生物技术在中药化学研究过程中比传统研究方法更具有优势,为中药化学研究开辟了一条崭新的途径。在中药化学研究中应当充分吸收和利用现代生物技术。
参考文献
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[9] Pras N,Batterman S,Dijkstra D,et a1.Continuous production of the pharmaceutical 7,8dihydroxy Ndinpropyl2aminotetralinusing a phenoloxidase from cell cultures of Mucuna pruriens[J].Plant Cell Tissue Organ Cult,1990,23:209.
[10] 李 羿,刘忠荣,吴洽庆,等. 发酵中药拓展中药新药研究开发的新空间[J].天然产物研究与开发,2004,16(2):17.
一、2011年高考热点
1.建构模型
例1(2011年・福建卷・4)表1选项中,甲、乙、丙三者关系能用图1表示的是()
【答案】A
【备考启示】本题突出对生态知识的综合考查。该知识点是2011年高考命题的重点之一,也是2012年高考命题趋势所在。学生在复习时要掌握生物与生物和生物与环境之间的相互作用,理解生命系统的稳态,认识生命系统结构和功能的整体性;领悟系统分析、建构数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用;形成生态学和可持续发展的观点。生长素的发现和作用、动物激素的调节、神经与体液调节、免疫在维持稳态中的作用和生态系统的稳定性的维持是这类题命题的主要内容载体。
2.关注社会热点
例2 (2011・广东卷・3)华南虎是国家一级保护动物,可采用试管动物技术进行人工繁殖,该技术包括的环节有()
①转基因 ②核移植③体外受精④体细胞克隆⑤胚胎移植
A. ①③B. ①④C. ②⑤ D. ③⑤
【答案】D
【备考启示】本题是高考命题的热点。生物工程起点高落点低,主要探究科学技术,联系生活、生产实践,包括基因工程、细胞工程、发酵工程、胚胎工程和生态工程五部分。知识性目标以了解水平为主。
考生在复习时要注重基础,避免过难;弄清相关知识点间的内在联系,在新情境中灵活运用并作出合理的判断得出正确的结论;可以以专题的形式复习生物科学和技术中一些重要领域的研究热点、发展趋势与应用前景,会联系教材中的相关考点,加强以新情境为背景的试题训练;要分析相应高考试题考查的方式,找出高考命题的规律。
3.关注遗传特例
例3 (2011年・全国卷・34)人类中非秃顶和秃顶受常染色体上的等位基因(B、b)控制,其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶,而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。控制褐色眼(D)和蓝色眼(d)的基因也位于常染色体上,其表现型不受性别影响。这两对等位基因独立遗传。回答问题:
(1)非秃顶男性与非秃顶女性结婚,子代所有可能的表现型为____________。
(2)非秃顶男性与秃顶女性结婚,子代所有可能的表现型为____________。
(3)一位其父亲为秃顶蓝色眼而本人为秃顶褐色眼的男性与一位非秃顶蓝色眼的女性结婚。这位男性的基因型为____________或____________,这位女性的基因型为____________或____________。若两人生育一个女儿,其所有可能的表现型为____________。
【答案】(1)女儿为非秃顶,儿子为秃顶或非秃顶(2)女儿全部非秃顶,儿子全部秃顶(3)BbDdbbDd Bbdd BBdd 非秃顶褐色眼、秃顶褐色眼、非秃顶蓝色眼、秃顶蓝色眼
【备考启示】减数分裂与受精作用、DNA分子结构及其遗传基本功能、遗传和变异的基本原理及应用、现代生物进化与物种形成等知识是高考的重点。
考生复习时要加强基础知识和基本原理在现实生活与科学技术发展中的应用;善于使用假说演绎、建构模型等科学方法,理解遗传和变异在物种繁衍过程中及遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一;要准确理解遗传和变异的相关概念和规律,能在新情境中加以运用,并作出合理的判断得出正确的结论;正确理解细胞减数分裂与配子的形成过程、人类对遗传物质的探索过程、孟德尔遗传实验的科学方法、基因的分离定律和自由组合定律的实质、伴性遗传的遗传特点、生物变异在育种上的应用等知识;要关注遗传病特例,关注生命活动新进展。
4.注重开放性、探究性和时代性
例4 (2011・安徽理综・29・Ⅰ)保水剂是一类高分子聚合物,可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”,进行了以下实验。
材料用具:相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干,保水剂、氮肥等。
方法步骤:①选取长势一致的小麦幼苗若干,平均分为A、B、C三组,分别施用适量的保水剂(60 kg・hm-2)、氮肥(255 kg・hm-2)、保水剂(60 kg・hm-2)+氮肥(255 kg・hm-2),置于相同的轻度干旱条件下培养,其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午,于10:00-11:00从每组选取相同数量的叶片,进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如表2:
实验结论:适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正:步骤①____________;步骤②____________ 。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷,从影响光合作用的内在因素分析,保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是____________。
(3)实验测得的CO2 吸收量____________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量,理由是____________。光合作用强度可通过测定CO2吸收量,也可以通过测定____________释放量计算。
【答案】(1)缺少对照实验相同部位(2)提高光合作用酶的数量和活性(3)小于实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作用CO2释放量之差O2
【备考启示】这道试题体现了课改开放性、探究性和时代性的理念。试题将“影响光合作用的内在因素”与现代科技进展“适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度”相结合,充分利用现代科技发展新成果和新情境考查生物学基础知识及相关应用能力,注重基础性与前沿性相结合;渗透图文转换、建构生物数学模型方法的应用;重视掌握“观察、实验”与“系统分析”等科学研究方法,能对实验现象和结果进行解释、分析和处理,能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订,侧重对探究能力的考查。
细胞代谢将是2012年高考考试的重点,其中光合作用过程、影响光合作用和呼吸作用的环境因素为重中之重。复习时要正确把握细胞的结构、功能、能量变化以及细胞在生物个体发育中表现出来的生理过程和生理现象,正确理解这些知识点之间的联系与区别,学会在一定的情境中灵活运用相关知识,并作出合理判断,得出正确的结论;认真分析光反应、暗反应两个阶段中物质和能量的变化,弄清水和二氧化碳是如何转变为有机物的,结合光合作用的反应式探讨影响光合作用速率的环境因素;复习实验时要对“探究影响酶活性的因素”和“探究酵母菌的呼吸方式”这两个实验的设计方法和实验设计、思想等方面的总结,遵循“对照原则”和“单一变量原则”。
二、统筹规划,明确三轮复习目标
1. 一轮复习――落实基础,单元过关
(1)时间:2011年9月至2012年3月初。(注:各地复习时间划分会有不同。下同。)
(2)复习目标:全面落实教材的每一个考点。
(3)复习要点:
①立足课本,以《课程标准》和《考试说明》为依据,按课本章节顺序或按知识体系进行复习,将核心概念、基本方法与技能、基本观点理解透彻。生物学的基本观点包括:生命物质性的观点,结构与功能相统一的观点,生命的整体性观点,生命活动的对立统一观点,生物进化的观点,生物与环境相适应的观点,科学、技术与社会相统一的观点等。例如,研究植物在严寒来临之际,体内物质发生一定变化时就需要运用生物与环境相适应的观点去分析。
②学会建构知识网络,列出主干知识细目表,再依据知识细目表做好统一规划,为二轮复习奠定基础。
③训练应以基础题和经典的高考试题为主,测试以单元训练题为主,及时解决疑难问题。
2. 二轮复习――突出重点,突破难点,提高能力
(1)时间:2012年3月初至2012年5月初。
(2)复习目标:提高能力、突出重点、突出主干、综合运用。
(3)复习要点:
①深刻理解每一个知识结构及其重难点,将分散在各章节的有联系的知识整理,进行专题复习,如可设置细胞结构和细胞代谢、有丝分裂和减数分裂、遗传的基本规律、生态系统的稳态和环境保护、实验与探究等专题。
②以学科主干知识为出发点建构专题。近年高考的考试重点有向学科的主干知识集中的倾向,针对这一特点,专题设立可从命题可能性大的学科主干知识出发,如设立“高中生物基本理论在农业生产上的应用”专题;挖掘知识内在联系和应用。如我们在学习“蛋白质与糖类、脂质之间的关系”时可建构如图2的知识网络。
③适当关注热点,学以致用。平时应注意热点知识的收集,联系生活、生产、社会、自然和前沿科学实际等社会发展中的新问题,并用所学知识进行分析,洞悉现象后的规律。
3. 三轮复习――强化重点,调整状态
(1)时间:2012年5月初至高考前。
(2)复习目标:基础回归,查漏补缺,熟悉题型,调试心理,强化应试技巧。
(3)复习要点:
①结合高考命题规律和新的高考信息,缩小复习范围,强化复习重点。
a.细胞代谢中的光合作用既是高考的重点也是难点,光合作用过程、影响光合作用和呼吸作用的环境因素为重中之重。高考中,光合作用常与细胞呼吸、细胞结构与功能及相关实验综合考查。b.透彻理解细胞减数分裂、基因分离规律和自由组合规律的实质等知识,是突破高考难点的关键。c.植物生长素的作用、动物的神经、体液和免疫调节在维持稳态中的作用是高考命题的重点。试题通常以图表分析、实验分析和实验设计的形式呈现。d.生态系统的稳态及环境保护是新课程理综生物高考常考题,体现人与自然的和谐发展,为高考命题的热点。e.生物实验类试题的素材来自于生产、生活实际和高新科技,具有广泛性、新颖性的特点。实验考查的主要形式是:在已学过的实验基础上应对新情景的能力;根据实验过程分析实验结果产生的原因或说明的问题;考生对实验方案以及实验结果的分析与评价。
②选择适合当地高考试题模式的套题进行训练,确保各套题之间在知识点、能力考核、实验方面能够互补,真正做到精选精练。通过知识检测,考前查缺补漏,活化知识块。练习题最好是近几年的高考试题及教师精心编制的试题,切忌搞题海战术。
一、国外转基因技术的应用与中国的对比
转基因技术是指通过向受体转入外源基因的方法,改变生物体性状,以达到提高作物产量,改善作物抗逆性,或丰富营养等目的的一项技术。它的出现,似乎使世界饥饿、污染、营养不良等问题的解决曙光一现。有人将以转基因技术的应用为核心的生物技术的巨大进步称为“绿色革命”,认为这将深刻地改变我们原有的农业和产业。①因此,转基因及其应用也成了各国重点研究与发展的对象,下面将通过对比,来认识转基因技术层面上我国与国外的差距及可能带来的后果。
(一)转基因的产生与发展对比
从科学技术上说,转基因技术和基因理论起源于美国,在1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了美国科学家沃森(JamesDeweyWatson)和英国科学家克里克(FrancisCrick)的研究成果,确定了DNA双螺旋结构的分子模型,被誉为20世纪最伟大的发现,也是转基因技术的理论基础。1978年,限制性核酸内切酶在美国被发现,这种酶可以选择性切开双链DNA,②无疑这让不同物种间基因的转移成为了可能,也让转基因技术有了质的飞跃,发现者阿尔伯(WemerArber)、内森斯(DanienNathans)和史密斯(HamiltonO.Smith)3位博士荣获了1978年诺贝尔生理学或医学奖。紧接着,美国人梅里菲尔德(BruceMerrifield)发明基因合成技术,获得了1984年的诺贝尔生理学或医学奖,1993年美国科学家穆利斯(KaryMullis)发明DNA扩增技术(PCR技术),并于该年获得了诺贝尔生理学或医学奖。由此可见,几乎每一项技术的实现都是突破性的发明,转基因技术的实现,包含了很多诺贝尔奖级的发现,这些发现几乎都发生在美国,美国是当之无愧的转基因技术的开路者和领导者,美国的转基因技术和理论上的遥遥领先地位,早在20世纪便已确立。1983年,美国研制成功第一例转基因烟草,③同年,转基因马铃薯也在美国问世。随后,美国又研发了一系列转基因产品比如转基因耐储存番茄、转基因大豆、转基因玉米、转基因油菜,等等。如今大规模种植的4大转基因作物大豆、玉米、油菜、棉花中很多关键性技术都是由美国公司或科研机构发明实现的。我国转基因科研开始较晚,但在国家的大力支持下,总体进步较快。1985年,国家出台“七五”规划,该规划的8大新技术中的1项就是生物技术,这是我国首次将生物技术列为重大战略技术。随后,国家自然科学基金、“星火”计划、“攀登”计划、“973”重点基础研究发展计划等相继启动。①中国政府制定的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出:“发挥我国特有的生物资源优势和技术优势,面向重大需求,实施生物产业专项工程,实现生物产业关键技术和重要产品研制的新突破。”②这一系列政策的提出和实施,极大地推动了我国生物技术尤其是转基因技术的发展。不可否认的是,现代生物技术一直以转基因技术为核心,我国专门针对转基因技术也制定了“转基因生物新品种培育科技的重大专项”,专项投资100多亿元。③在国家各方面的支持和科学家的不断努力下,我国转基因技术得到较大发展,中国科学家于1988年将人工合成的抗黄瓜花叶病毒导入到烟草系作物的细胞中,获得了抗病毒能力很强的新品系。1989年,中国科学家将人类的生长激素基因导入到鲤鱼受精卵中,成功培育出了转基因鲤鱼。转基因鲤鱼的生长速度大大加快。我国科学家自主研制的转基因抗虫棉更是处于世界领先地位。2002年,世界卫生组织了一份《基因组学与世界卫生》的报告,在该报告中,认为中国、巴西、印度、亚太地区是发展中国家的4个大力发展基因组学的典型,是具备世界级科研力量的地区,且突出强调了中国的作用,肯定了中国在基因组学和分子生物学方面做出的贡献,尤其是在参与人类基因组测序方面所做的工作。该报告肯定了中国在科研方面的潜力,也赞扬了中国在科研方面做出的努力。④但是,我国在转基因核心技术方面,与国外相比还是有较大的差距。这主要表现在核心技术的突破、已有技术专利数量和全社会对待生物技术的态度上。第一,现有核心技术产生于美国,美国早已在技术上领先于世界。美国杜邦公司现已开发出第二代转基因技术,即通过表观遗传修饰的方法,实现对于生物性状的改变,从而避免转基因对于生物原有基因的破坏,也可以避免一些伦理争议。⑤而国内对这方面的研究依然甚少,在学术搜索“第二代转基因技术”时,相关科研性论文几乎为零。可见,如今美国凭借着多年来的技术积累和全方位的科学优势,走在了世界的前列。第二,在基因技术专利方面,美国也走在了世界前列。以总部设在加利福尼亚圣地亚哥的Illumina公司为例,Illumina公司成立于1998年,是一家主攻基因测序⑥的技术密集型公司,⑦通过一系列并购和专利措置,现在已经成为了基因测序的龙头企业,截止到2013年,仅其一家公司便拥有专利1061件,⑧成为美国媒体评出的“2014年度全球创新企业50强”之首。⑨反观我国,生物公司并没有哪一家走到如此前列,更没有哪一家公司拥有如此多的专利数量。我国生物技术公司或者一些生物科研单位会大量购买国外的仪器设备,建立所谓“最大”“最先进”的“中心”,这些“中心”实际上只是一副躯壳,其内部的设备、仪器均来源于国外。第三,我国与国外的差距还体现在全社会对于生物技术的态度上。我国的生物学科作为理科一直被边缘化,被称为“背多分”,即只要努力背就能考高分的学科。在就业方面,生物科学、生物技术、生物工程等专业也被亮起了就业红牌,因为生物产业的技术密集性,生物相关学科就业往往需要较高学历,学习生物的学生没有专心于科研的决心,一心想着就业或发财致富,本科或研究生阶段就纷纷转向金融、管理这些市场需求量大的所谓“高薪”“速成”专业。而美国生物学的学生就业,一项很强大的支撑就是其发达的生物产业化系统。甚至一些科学家自主创业,创办了一系列掌握核心技术的公司。
(二)转基因商业化的差距
中国人口众多,国土广袤,解决14亿人的吃饭和健康问题都需要生物技术。世界上最大的生物技术产品消费市场非中国莫属。①现在获得我国进口安全证书的只有转基因大豆、转基因棉花、转基因油菜和转基因玉米4种作物。其中只有转基因棉花允许种植,其他3种转基因作物只能作为加工原料,不能改变用途,进口的转基因粮食作物在我国尚未得到种植的批准。②我国科学家拥有自主知识产权的转基因杂交水稻品系“华恢1号”和“Bt汕优63”获得安全证书,即将迈入产业化应用的阶段。③1994年,美国食品药品监督管理局(FoodandDrugAdministration,FDA)允许转基因番茄在市面销售,这是美国第一次允许转基因产品商业化。随后,美国政府又批准了抗虫玉米和棉花、抗除草剂大豆以及油菜等10多种转基因作物的商业化生产,并推向市场。④转基因产品在美国市场上日渐丰富。出现。美国不仅是现代生物高新技术的发祥地,而且也是应用该技术研制新药的首要国家,大多数的基因工程药物都由美国首创。⑥1976年,DNA重组技术的发明人Boyer与投资者共同登记注册了美国的第一个现代生物技术公司———Genentech有限公司,并于1978年利用转基因技术研制出第一批基因工程药物———人的胰岛素和生长激素。Genentech也被认为是全球第一家现代生物技术公司。⑦转基因在农业方面的应用美国也是占尽先机,1994年孟山都公司(Monsan-to)研制成功抗农达(Round-upReady)大豆(又称转基因大豆)。1995年孟山都公司拥有了这项世界上最大的转基因大豆专利。⑧现如今,全球第一大种业公司———美国孟山都公司2013年销售额达到103.37亿美元,只低于我国和美国两国的种业市场总额,超过世界上大多数国家的种业市值。⑨孟山都公司又将销售额和利润额的一大部分投资于技术研发,其技术已经远远领先于其他国家和其他公司。加之美国对于转基因产品采取“无罪推定”原则,即不能证明转基因产品是不安全的,就可以认为它是安全的,美国的转基因产品推广和产业化、模式化已经达到了比较成熟的地步。2011年全球种子市场的销售总额约为345亿美元,而世界排名前两位的美国跨国企业就占据了44%的市场份额,详见表1。从以上论述中可以看出,转基因技术实际上是一项“美国制造”“美国推广”的技术,美国在科研方面早已占尽先机,我国虽然在转基因棉花、转基因水稻上略有优势,但是总体起步晚,加之各种社会因素的干扰,我国科研总体水平依然远远落后于美国。这种落后不仅仅体现在科研成果方面,还体现在生物科研相关仪器、药品制造方面,我国科学家使用的很多设备、仪器、试剂盒等多数都是国外生产的产品,这不仅浪费了资金,还限制了我国科学家的思维广度。空喊着“增加科研投资”实际上就是多花钱在国外的设备和试剂上,有一些甚至是对外国科研成果的单纯重复。国外公司尤其是孟山都等公司还有“专利战略”,为每一项可能的技术甚至基因申请专利,我国想要进行科研,就必须向其支付高额的专利使用费。基因申请专利,已经成为了外国公司封锁生物技术的一种强有力手段。但是,我国通过自主知识产权依然实现了某些转基因作物的商业化突破,并打破了美国的技术垄断。其中,最有代表性的是转基因抗虫棉。在20世纪90年代,棉虫灾害席卷我国棉花产业,美国借机向我国推广转基因抗虫棉,当时在国内“要不要发展国产转基因抗虫棉”甚至还引起了讨论。最终,政府、科学家选择一定要研制自主知识产权的转基因抗虫棉。在各方努力下,我国1999年实现了90%的国产转基因抗虫棉覆盖率,并且,中国的抗虫棉走出国门,面向国际市场来参与全球的竞争。目前,生物技术产业的发展正方兴未艾。作为引领世界经济增长的引擎之一,其年均增长率是世界经济增长率的10倍,技术的创新和突破也是一日千里,世界专利中有30%是生物技术专利。在制药领域,20%的新药属于生物技术制药,而80%以上的新药都可以看到生物技术的影子。美国的生物技术公司有340家上市,总市值高达3300亿美元。①21世纪是生物的世纪,生物技术开发与创新的重要性不言而喻。而现在,我国与国外的技术差距仍然较大,这种差距不仅是生物技术上的差距,也是仪器制造、精密测量的差距,甚至是思维方式、创新意识的差距,加之外国的专利封锁和技术垄断的现状,马太效应可能让这些差距不是在短期内能够赶上的,所以基于这样一种现状,我国应该做的不仅仅是加大科研力度这么简单,更应该在处于劣势的情况下保护好自身种子安全、粮食安全和食品安全,抵制国外的转基因入侵阴谋,这些政策的计划和实施不仅仅是科学层面上的,更需要政府层面和人文角度的关注和思考,只有这样才能让我国在转基因的机遇与挑战中立于不败之地。
二、基于产品而非技术的监管
一方面,转基因技术的风险的确存在,而且随着转基因技术的发展,这种风险可能会越来越大,所以对于转基因技术一定要有合适的监管措施;另一方面,监管制度有可能造成市场的紧缩,限制科学的发展。所以,我们应该通过一些可行的方式来正确监管转基因技术。
(一)科学技术的不确定性
关于转基因的争论,来源于其技术上的不确定性。生物界经过千百万年的进化,其复杂度和精密度往往超出人类的想象,所以基因科学认识的对象具有复杂性。在当下的科技条件下,基因结构的发现至今为止不过60年,分子生物学的研究也方兴未艾,我们对于基因以及生物体的基因调控机制尚有很多不明确之处,现代基因科学不能解释很多自然遗传现象,所以基因认识的主体也就是科学家具有一定的局限性。②这些都导致了科学在认知和某些现象解释上的不确定性,也导致了技术在操作和改造的后果上的不可控性。这也是科学技术不确定性的来源,同时也是转基因问题产生的根本原因之一。科学技术的不确定性是指在不知晓概率的情况下出现的,对于科学研究和技术应用后果出现的概率并不能被可靠地量化的一种现象。科学技术的不确定性伴随着人类整个认知过程的始终,人类科学的进步就是一个消除原有不确定性又产生新的不确定性的过程。的确,在科学上,向生物体转入基因,可能会破坏生物原有基因结构,干扰原有表达过程,改变原有代谢途径,这些都可能导致某些严重的后果。比如转入基因正好破坏了植物某些生存的必须基因,导致植物死亡;比如触发了某些基因过度表达,使得某些成分在植物体内含量过高;比如产生某些原有植物体本身没有但是却能够让人产生过敏反应的蛋白质,甚至可能是通过人类未知的某些途径对植物体或食用后的人体产生影响。在科学实验过程中,每次向植物转入基因的实验都会使用上百份植物材料,因为是否能够转入基因是一个未知,转入了基因之后是不是会死亡,会不会畸形是一个未知,是否能够符合人们的要求又是一个未知。经过这3道筛选,能够保留下的才是真正的转基因成果。经过层层筛选之后实验保留下来的转入基因的植株的形态结构和成分可谓是“千变万化”,一些生长周期发生变化,一些外形结构发生变化,不可否认,的确有一些可能会对人体产生危害,而且这种概率是不可预见的。科学的不确定性在转基因问题上体现得淋漓尽致,并且由于转基因食品问题涉及每个人的切身利益,所以转基因问题更是引发了广大民众激烈的讨论,转基因问题的研究,也会为日后科学技术的不确定性问题开辟了新的思路。随着社会的进步,科学转化为技术,技术转化为产品的速度越来越快,全社会面临的科学技术的不确定性问题会越来越多。德国学者乌尔里希•贝克指出,现代社会实质上正在向一个“风险社会”迈进。在风险社会之中,不明和无法预料的后果将会变成历史与社会的主导力量。①风险的来源并非基于无知和鲁莽的行为,而是基于理性的判断、区别、比较、分析、推论等认知能力。它不是对自然缺乏控制,而是期望对于自然的控制能日趋完美。②2005年,“风险社会”理论的创始人乌尔里希•贝克针对中国问题接受过一次访谈时就说道,“当代中国社会因巨大的变革转型正在迈入风险社会甚至将可能步入高风险的社会”。③针对高风险,我们不仅需要科学理性,更需要社会理性来解决这些问题。
(二)科学、技术、产品的关系
科学和技术是有本质区别的。首先是目的上的区别,科学的最主要目的是探求自然的最终本质以及内在规律,回答“是什么”和“为什么”这样本质的问题,目的是为了发现现今世界上已经存在的东西,表现为知识形态,所以科学是公共物品,是人类共同的财富。技术则不然,它是综合利用知识来为人类提供服务,回答“做什么”和“怎么做”这样实际操作上的问题,目的在于直接改造自然,发明世界上没有的东西,表现为物化形态,因此可以带来很多实际效益。基于此,私密是技术的一大属性,而专利就是用来保护技术的私密不受侵犯的利器。技术可以直接提高生产力进而为经济发展做出贡献,而科学则不然,它若想推动经济发展,必须通过技术来进行转化。④技术与科学并不等同,比如DNA双螺旋结构的发现、基因对于生物体性状调节机制的发现、限制性核酸内切酶的发现、质粒的发现,都不等同于转基因技术的出现,更不等同于转基因产品的上市。但是科学却能引领技术的发展,比如在第二次工业革命时,作为主导技术的电气和无线电技术,催生了电灯、汽船、电话、汽车、电报以及输电网等新型传输技术等等一系列现实的产品,而这些技术都依赖于电磁感应现象和电磁学的确立。再比如,在表观遗传学方面的突破,催生了以表观遗传修饰为核心技术的第二代转基因技术的出现,第二代转基因技术不需要直接地改变生物体基因,只需要在基因表达过程中予以干涉,如此基因改良技术将使得转基因作物性状的产生更加精确、迅速、高效。⑤这种转基因技术对于基因改变较小,同时也可以避免现存转基因技术伦理上的争议。现代社会,科学的进步是技术突破的前提和先导,只有科学上取得重大突破,再加以智慧的应用,技术才能水到渠成。科学技术进步的必要条件就是学术自由。某一权威的学术机构认为,学术自由应该体现在“学者有权探究知识,不管探索可能导向哪里,但同时又有责任完全地、准确地报告其研究成果”。⑥推动学术进步的主体一定是专心于它的专家学者们。学术自由,可以让学者感到社会的尊重珍惜,有了这些专心致力于高深学问而宁可默默无闻的专家和教授们,那些看上去冷门实际上却有可能推动整个人类进步的科学才不会消失殆尽,科学研究者不着眼于现在的得与失,而是为未来的突破创造可能性。投身科研本身就需要极大的热情,专注科研需要极大的定力,在别人纷纷“往上爬”的时候踽踽独行,在成果看不到应用希望的时候愿意默默去坐冷板凳。假如这样的人我们的社会不珍惜,不给他们自由的保障,那谁来推动我们的未来?以3D打印技术为例,它被称为“上上个世纪的思想,上个世纪的技术,这个世纪的市场”。⑦科学是技术的铺路者,学术自由是保障铺路者的“安全帽”。建立保障学术自由的良性机制与制度,切实让学术自由成为一种实践规范,⑧只有这样才能提升学者的科研创新能力和科研水平,激发学者的思维和探索活力,从而推动科学的不断进步提高,加快知识创新和人才培养的进程。技术与产品之间也是类似关系。产品是生产出来的物品,技术是产品的先决条件。但是产品与科学技术最大的不同,就是自由度的区别,产品中包含了太多社会价值和人文因素,它的风险的直接承担者是消费者,而大多数消费者并不具有直接辨别产品安全性的能力,对于产品风险并没有抵抗能力,因此产品相对于技术并没有那么大的自由度,它必须对消费者,对整个社会负责任,产品是技术的结晶,不是技术的附庸,产品必须是被检验过的技术,是能够完全造福人类的技术的推广。真正好的产品,不仅需要核心技术作为支撑,更需要经过严格的检测与把关。
(三)监管产品而不是技术
由前文的论述可知,科学、技术、产品3者虽然一脉相承,但是却在人类社会中扮演着迥异的角色,科学是探路者,技术是中转站,产品是最终目的。科学和技术的创新与研发存在的风险是微乎其微的,科学技术转化为产品,风险的范围就会由科学家及至普通民众,才有可能引发大规模破坏性的后果,这才是政府作为社会理性代表监管的关键所在。以对于转基因监管最为严格的欧盟为例。欧盟的转基因管理实行的是“以技术为基础”(technology—based)的管理模式,主要包括审批制度、标识制度、可追溯制度和共生管理等。①欧盟对于转基因实验的审批也很严格,即使是实验性质的种植也要经过严格的审批。欧盟1998年曾经停止过15个成员国的转基因食品的经营,1999年又曾经暂停过转基因植物的种植。这些对于技术的限制导致了欧盟成员国转基因技术的研发障碍,也一定程度上导致了欧盟现今技术上远远落后于美国、加拿大等国家。为了保护自身农业免受冲击,欧盟采取了对于转基因极为严格的市场准入措施,即便是已经在欧盟境内获得销售许可的转基因产品,也允许欧盟的各个成员国在一定的情况下,实行临时限制或禁止其在境内销售的办法。②这导致了国外某些公司和政府的强烈不满,2003年,被称为“转基因贸易问题第一案”的美国、加拿大、阿根廷3国与欧盟的贸易纠纷就是技术强国向技术弱国强推产品的一个典型例子。欧盟对于转基因的限制措施使得以上3国尤其是美国转基因产品出口受到重挫,这3个国家均向WTO提出申诉,认为欧盟这一行为严重违反了自由贸易原则,最终,2006年11月,专家小组做出了考察报告,认定欧盟对美国、加拿大和阿根廷3国对其出口的转基因产品所实行的禁止或限制销售措施违反了依据《卫生和动植物检疫措施协议》(简称SPS协议)下其应当承担的条约义务,构成了对美国、加拿大和阿根廷等方利益的损害,并要求其予以纠正。③由此可见,在现有国际秩序下,如果没有自己的转基因技术,国外的转基因产品强势入侵是不可避免的,转基因不一定安全,但是别人的转基因产品一定比自己的转基因产品更不安全,因为可能涉及国家粮食安全命脉,决不可拱手让人。所以,技术上的研发不能放松,毕竟转基因推广是大势所趋,转基因食品的安全性也得到了很多权威的认可。退一步讲,转基因即使是不安全的,但其也会是现代生物技术的开端,会引领更好的技术出现。我们要相信,谁引领了技术进步,谁就引领了“绿色革命”,谁就在未来的竞争中处于优势地位。对于技术的监管只会阻塞技术的突破,限制解决现有问题的新技术的出现。相比来讲,对于产品的监管可行也可控得多。我们对于产品的严格监管,大概可以分为以下几点:第一,加强对质量安全检测机构审核,以大学、科研所为依托,建立更加专业的转基因检测机构。对于检测机构要建立更加严格的准入制度,对于机构与人员、质量体系、仪器设备等多方面进行更加严格的监管,④保证测试结果的公平、公正、公开,建立能够专业、独立对现有检测技术进行改进的兼具科研的双重检测机构。第二,对于转基因产品涉及的专利问题也要予以审查。基因专利本身在法律上也一直是一个待讨论的话题。美国Myriad公司确定了人体BRCA基因(乳腺癌易感基因,具有这种基因的人会较容易患上乳腺癌)的位置,并将其从染色体中分离、测序,随后,Myriad公司对BRCA基因及诊断测试方法提出专利申请,并最终获得授权。这项专利的获得,使得BRCA基因被该公司垄断和“独自享有”,其他人和其他机构不得侵权。⑤而该公司可以趁机抬高这项服务的价格,原本提供这项服务的机构———宾夕法尼亚大学和耶鲁大学则不得再提供该基因的诊断测试服务。这一案例引起了美国社会乃至全世界对于基因专利的一场大讨论,如果对于基因申请专利,那么是不是以后针对此基因的产品都要向该公司缴纳专利使用费。后来一部分患者将Myriad公司告上法庭,法院判定专利无效,但是Myriad公司提出上诉并最终胜诉。按照基因专利法规来讲,只要个人或机构能够分离、测序DNA并确定它在生物体内的功能,就能给基因申请专利。美国、日本、加拿大等国家早就开始了抢注发现的基因。而一旦获取了基因专利,一条基因可以开发出一系列产品,继而长期获得高额利润。①基因专利的受害者当然是转基因产品的消费国,尤其是依赖于该类产品的国家。比如,因为美国孟山都公司的注册专利和基因抢注行为,使得印度的棉花厂商因生产含有该专利的转基因棉花而受到美国对其产品的抵制和限制,从而给印度的农民和商人带来了巨大的经济损失。②“物美价廉”的转基因产品上市尤其是转基因种子上市,可能造成的是整个社会观念和社会习惯的改变,是社会对于产品的依赖,如果人们离不开的产品的核心专利把握在别人手里,那么无疑我国的国家安全会受到极大威胁。现今一些大公司已经开始了“基因抢注”。2001年,美国孟山都公司对于发现于中国的野生大豆的一段序列一口气提出了64项专利申请,这样有可能导致的后果是,中国育种专家或者农民很有可能在不知情的情况下就侵犯了孟山都公司的专利权,进而面临高额赔偿。③所以上市的转基因产品必须要对其涉及的技术专利和基因专利予以审核,对于那些涉及国外专利的产品的上市要持谨慎态度。
三、监管产品而不是技术的合理方法
(一)积极推动生物技术应用
以转基因技术为核心的生物技术的应用是大势所趋,转基因的应用必将推动整个社会的进步。21世纪是生物的世纪。一方面来说,只有一项技术真正被应用,才能更好地促进这项技术的发展。无论是军事还是民用领域,生物技术的应用都会极大地推动生物科学的发展。以世界上最大的转基因巨头美国孟山都公司为例,该公司每年将其营业收入的10%用于科技攻关和技术研发,直接瞄准当今和未来国际生物技术的最前沿,该公司每天仅仅用于科研的投入就达到了260万美元,④令其他公司乃至其他国家都无法望其项背。可见生物技术的产业化会使受益者投入更多的资金进入到这个领域,从而真正推动这个领域的进步。市场这只“看不见的手”,会自动将更多的人才和资金吸引到这个前途无限的领域,也有望迅速改变我国生物技术落后的现状。美国政府每年投入到生物技术和生物工程的费用达到几十亿美元,坐落在马里兰州的军事医学研究所,其实就是美国基因武器的研发中心。世界上已经有许多国家借助生物技术研发出了各种“生物武器”。⑤但是,生物技术具有研究和开发周期长、技术含量高、产品寿命周期长等特点,这由此决定了该产业是一个高风险、高投入、高收益、长周期的行业。⑥在项目的种子期、创业期、扩展期和成熟期,都需要大量的、持续的资金投入。仅靠政府投入难以满足其需要,更无法使其紧跟世界先进水平,也会导致其与市场的脱节。针对我国目前现状,国家应该尽快让一些“检定合格”的转基因产品走出实验室,让转基因技术真正造福于我国人民,促进我国生物科学的长足发展。在适度的监管环境下,通过推动技术密集型生物公司的成立和发展,进而推动生物技术的应用,引领经济、社会发展。生物技术的应用,也会改变如今生物专业“冷门”的现状,《2014年大学生就业报告》将生物工程专业列为“红牌”警告的十大专业之一。⑦这在很大程度上是我国生物技术应用不够造成的。应用不够导致人才的缺失,然后导致科学技术整个的停滞不前,与发达国家的差距越来越大。只有推动生物技术的应用,才能吸引到更多人才投身于生物科技的研发,形成“科学—技术—产品—经济—人才—科学”的良性循环。生物技术的兴起和发展,既是机遇又是挑战,把握机遇,迎接挑战,我们才能真正实现我们的强国梦。
(二)在转基因的应用过程中引入保险机制
既然要推动生物公司的建设,那么就必须要开创生物公司全新的盈利模式和风险监管体系。转基因的应用实际上是一个“试错”的过程,虽然以现在的知识和监管体系来讲,试错的风险并不高,但是试错的代价却是极其高昂的,它涉及千千万万人民的生命安全,不能有丝毫的马虎。所以要通过一些措施防控这种风险,其中一种合适的方法就是在生物技术的应用过程中引入保险制度,为人民的生命财产安全保驾护航。由国家授权第三方权威机关对生物产品进行评估,一旦发现高风险产品则不允许上市,一些鉴定为“安全”的产品则需要生物公司为其购买“保险”,这些产品进入市场以后,如果出现像“三鹿奶粉”那样重大的食品安全问题,则由保险公司进行理赔。这样做不仅仅是给生物技术公司创造了一种可行的盈利模式,更是给生物技术的应用提供了一条可能的道路,通过为转基因产品买保险的方式,防控风险,监督风险,体现的是科技应用过程中的人文关怀与社会理性。保险的范畴要涵盖转基因生物风险的各个方面,现今公认的转基因风险按照产品的风险,主要有食品安全方面的风险和生态安全方面的风险,所以针对转基因产品的保险应该分为“食品安全”保险和“生态安全”保险。如果已经上市的转基因产品出现了食用性问题,造成的经济损失将由保险公司理赔。如果产生了对于周围环境的破坏,或者造成生态圈的不良后果,也由保险公司理赔。这样一来,无论是食用还是种植,都没有了任何后顾之忧。保险所能起到的作用,不是让人们接受转基因食品,而是的的确确保障这种产品一旦出了问题,能够及时筹措资金,保障受害者的利益,尽最大可能挽回损失。现有转基因产品的风险并不高,全球迄今为止没有出现过一例因为食用转基因食品而出现严重后果的例子,也并没有哪项被科学界权威认可的动物性实验验证了这一结论,所以转基因产品的保险并不会增加多少生物公司的成本,政府也可以对生物公司的这部分成本进行补贴,以提高转基因产品的市场竞争力。
四、结语
追随心去,跟着海霞留北京
罗永章是山东栖霞人,1962年6月出生,1985年毕业于兰州大学化学系,1987年到美国留学,先后在美国田纳西州立大学、加州大学伯利克分校和哈佛大学学习,1998年成为kosan生命科学有限公司的科学家。1999年11月,罗永章回国后在家乡山东组建了生物工程股份有限公司,担任首席科学家,开始了创业生涯。
由于工作关系,罗永章有一次到北京办事,休息之余,到一个朋友家里串门,在那里结识了中央电视台播音员海霞。
罗永章在美国时看过海霞主持的《中国新闻》,从看到她的第一眼起,他就喜欢上了这个美丽的播音员。
海霞 进门就立刻吸引住了罗永章,她远比电视上显年轻,一副清纯学生的模样,十分精神。两人很快聊了起来,罗永章觉得海霞说话很风趣,两人完全没有陌生感,如同老朋友一样,尽情地开着玩笑。两人在客厅聊得不亦乐乎,海霞对罗永章海外留学的故事特别感兴趣,不住地问这问那,一直到朋友喊他俩吃饭,两人还意犹未尽。
吃完饭,海霞有事要先走,罗永章下自觉地像老熟人那样去送她。罗永章回来后,朋友提醒他说:“哎,永章,你不是还没有女朋友吗?海霞也没有男朋友,我看,你们俩还真般配。”朋友的话让罗永章有些不好意思,他觉得自己年龄比海霞大很多,有点担心。朋友很热心,主动给他俩牵线,出乎罗永章的意,海霞答应和他交往。罗永章高兴极了,经过一段时间的交往,两人的关系正式确定下来。
一个现实的问题摆在两人面前,那就是两地分居。罗永章所在的公司在青岛,一切都刚起步,而海霞作为播音员,进入中央电视台是她人生的最高追求,如果仅仅为了家庭生活就让她从顶峰走下来,那样过于残酷和自私了。罗永章异常苦恼,一面是刚起步的事业,一面是挚爱的女友,哪一样都无法舍弃。
进退两难之际,罗永章去崂山散心,在庙里,很多人在求签。都说恋爱中的人是最软弱的,罗永章25岁时敢抛弃一切独闯美国,现在却对自己的事业、家庭举棋不定。罗永章手里握着求来的签,拆开签条,上面写着“追随心去”四个字。那一刻,罗永章释然了自己之所以烦恼重重,不就是把心落在了海霞那里吗,追随心去,下就是让自己追随着海霞吗?
罗永章把自己的决定告诉了海霞,海霞十分感动,本来她已经打定主意追随所爱的人到青岛,没想到罗永章先她一步作出了选择,就这样,这对恋人在北京携手相伴了。
忙碌夫妻,家庭聚餐找情趣
罗永章和海霞结婚后,成为清华大学的一名教授,开始了新的生活。罗永章常常忙起来无法回家,海霞的工作性质也决定了她的作息时间毫无规律。两人常常是你来我回,难得碰在一起,日常的交流常常要靠留言或者短信。夫妻俩打趣地说“这和两地分居有什么区别呢,大概我们这是世界上最近的分居吧?”
虽说聚少离多,但两人都是有情趣的人,知道该如何调节夫妻间的生活,保持生活的新鲜感。罗永章手机里保存最多的就是海霞的短信,他舍不得删掉。有一次,罗永章不慎把手机丢了,急得不行,他不停地拨打电话,恳请拾到手机的人能把手机还给他,同事们不解地问:“不就一个手机吗,至于这样吗?”其实,罗永章不是心疼手机,而是在乎手机里的短信。后来,手机终于被人送了回来,他这才松了口气。
罗永章知道,妻子的工作劳心费力,虽说只播出半个小时新闻,但这半个小时要面对的是全国亿万观众的检验,容不得半点差错,因此,精神压力可想而知。海霞每天回到家都是筋疲力尽,一进门就倒在床上,什么也不想做。每当这时,罗永章都会为妻子泡上一杯奶茶,亲自端给她。
罗永章很体谅妻子,只要他在家,总是把家里能做的事都安排好,不让海霞操半点心。要是两人都在家休息,他们就要好好度过一个浪漫、富有情调的休息日,只不过两人都忙,只能是在家里亲自刀做一顿好吃的而已。每到这时候,就是罗永章大显身手的时候了,因为他曾留学海外,对各国美食都有涉猎。而海霞却是一个典型的好吃佬,每当她睁着惺忪的睡眼起来时。总能听到厨房里传来一阵叮当的响声。罗永章系着大围裙忙活着,摆着手让她快出去。海霞会哼着歌,轻松地走到客厅里,喝着丈夫早已给自己调好的饮料,准备好好享受一顿大餐。
随着罗永章轻快地“来了,来了”的喊声,他把自己的劳动成果摆了满满一桌子,然后冲着海霞喊:“音乐呢?快放音乐。”海霞拧开音响,屋子里立刻充满了柔美的钢琴曲。等到一切都摆弄好,罗永章举起酒杯对妻子说:“好了,该享受了!”海霞会欢笑地打断他:“不行,我是这家里的女主人,这话应该我说,亏你还留过学,不知道餐桌上的礼节是要听女主人的吗?”罗永章举手做投降状说“一切听女主人的,你就宣布吧!”这样的家庭聚餐虽然少,但每次夫妻俩都吃得兴趣盎然。
海霞是公众人物,到哪都引人注目,有时候罗永章想和妻子一起逛逛街,但海霞很容易被人围观,常常寸步难行,罗永章自嘲地说:“娶个名人当老婆可真是受罪啊!”后来再逛街,两人总是小心地怕被别人发现,进店买东西都是海霞在外面等,罗永章进店快速解决。
相互理解,夫妻双双创佳绩
罗永章是个宽厚大度的人,很多时候他都主动礼让,处处为妻子着想。
海霞对于居家的清洁有着近乎洁癖的要求,而罗永章在这方面有些不拘小节。因此,提醒丈夫注意衣帽整洁和打扫卫生就是海霞的主要工作。对于妻子的唠叨,罗永章没有半点厌烦,他乐意按着妻子的嘱咐去做。有时,海霞急着出门上班,罗永章会喊住她,蹲下来帮她把皮鞋擦干净。有一次夫妻俩去旅行,在旅馆里海霞因疲劳早早地睡了,罗永章却在客厅里向服务员借来电吹风,仔细地把海霞的湿鞋子吹干。
海霞比罗永章小十来岁,有时夫妻俩下棋,海霞算计不过丈夫,喜欢耍赖,罗永章从不和她计较。有时夫妻俩闹些小别扭,海霞赌气不理丈夫,罗永章也不辩解,只是小心地为她掖好被角,然后为她泡杯奶茶。
丈夫有耐心,妻子也很体贴。有一段时期,罗永章因为忙,胃口不好,医生叮嘱海霞要让他多吃些养胃的东西。海霞知道丈夫生长在海边,喜欢吃田螺,特地买了好几斤。在挑选田螺时,她花大价钱挑选拇指大小的田螺,因为太大不好入味,小了吃起来麻烦。为了洗净田螺内的污泥,她整整放清水养了2天,每隔1小时就换上一遍水,还根据别人教的经验,在水里滴了几滴香油。为了除去田螺的腥味,她转遍了北京的小市场,买到一种叫紫天兰的植物叶子。一道炒田螺,硬是让海霞经过了如此繁琐的工序才做成。
罗永章在清华大学的生物科学与技术系任教,并参与清华大学的“百人计划”,担任责任教授,他的研究方向是蛋白质折叠机理、结构生物学、抗氧化机理和组合生物合成技术等,每一项课题都要花很多时间精力在实验室里。2001年,正当他准备甩开膀子大干 场时,海霞怀孕了。对于即将到来的新生命,罗永章欣喜不已,毕竟自己年龄也不小了,也该当父亲了,但一想到自己的工作刚刚起步,要是在这关头有了孩子,工作岂不是要受影响?
罗永章和海霞商量,是不是暂时不要孩子。罗永章的决定让海霞很难接受,“你忙,你什么时候能不忙呢?只怕到了退休都停下下来,难道要到那时候才生孩子吗?”后来两人达成共识,海霞幽默地说,“你不用管了,生孩子的事情我来安排。”
海霞怀孕后,暂时从中央电视台播音员的岗位上离开,在家安心休养。为了不打扰罗永章的工作,她本想回郑州老家,罗永章说什么也不同意:“让你离开我的视线,我工作起来也不安心,你就在北京待着吧。”只要能放下手中的工作,罗永章必定会在妻子的身边陪伴着,工作之余,他也会向同事讨教带孩子的经验,惹得同事都打趣地说:“罗教授还真打算当保姆呀,这可是高学历的保姆呀!”
海霞知道丈夫的心时刻都在工作上,因此,每当罗永章和自己在一起的时候,她总要想方设法地把话题往丈夫的工作上引。虽说海霞对丈夫的理论听不懂,但每次让罗永章为自己讲解,就可以让他在不工作的时候也把思维停留在研究上,不至于因为照顾她而中断思考。这样的方法的确有效,罗永章从没有因为要陪伴妻子而耽误工作。
终于,孩子降生了,罗永章也松了口气,他把家人接到北京来照顾妻子,自己则全身心地投入到工作中,在单调的工作中,妻儿的照片就是他最好的安慰剂。每当感到疲惫,罗永章总要看看设计成电脑屏保的妻儿照片,以此来放松;出差时,只要得空,他就会打电话回家,听听孩子的哭声和妻子的叮咛。
2003年,罗永章所研制的抑制血管生长的新药恩度从药物设计到制造技术都实现了重大突破,在世界范围内首次成功地解决了血管内皮抑制素的高浓度、大规模复性难题。恩度的成功引起了世界的瞩目,美国众多科学家在《科学》杂志上发表文章,高度赞扬恩度的抗癌作用,江苏先声药业公司更是斥资2亿元贮买恩度的专利,创下了国内医药界单一品种知识产权最大金额成交纪录,也让罗永章名扬天下。
罗永章,长江学者特聘教授,百人计划学者,曾获美国国立卫生院颁发的国家自然科学研究奖。
情意相合:爱恋之花绽放
罗永章是山东栖霞人,1985年毕业干兰州大学化学系,1987年到美国留学,先后在美国田纳西州立大学、加州大学伯利克分校和哈佛大学学习,1998年成为kosan生命科学有限公司的科学家。
获得了成功的罗永章并没有把美国看作一块乐土,1999年11月,罗永章回国后在京乡山东组建了生物工程股份有限公司,担任首席科学京,开始了创业生涯。
由于工作关系,罗永章有一次到北京办事,休息之余,到一个朋友家里串门,在那里结识了中央电视台播音员海霞。
毕业于北京广播学院的海霞,1994年进入中央电视台,成了广大电视观众所喜爱的播音新星。罗永章在美国时看过海霞主持的《中国新闻》,从看到她的第一眼起,他就喜欢上了这个美丽的播音员。
海霞一进门就立刻吸引住了罗永章,一个常在电视上露面的人活生生地站在了自己面前,这让罗永章有些不知所措。细细打量后,罗永章觉得海霞远比电视上显年轻,一副清纯学生的模样,十分精神。两人很快聊了起来,罗永章觉得海霞说话很风趣,感到很有意思。两人完全没有陌生感,如同老朋友一样,尽情地开着玩笑。两人在客厅聊得不亦乐乎,海霞对罗永章海外留学的故事特别感兴趣,不住地问这问那,一直到朋友喊他俩吃饭,两人还意犹未尽。
吃完饭,海霞有事要先走,罗永章不自觉地像老熟人那样去送她。罗永章回来后,坐在朋友家的沙发上发愣,似乎还没有从刚才的谈话中醒过来。这时,朋友醒悟过来:“哎,永章,你不是还没有女朋友吗?海霞也没有男朋友,我看,你们俩还真般配。”朋友的话让罗永章有些不好意思,他觉得自己年龄比海霞大很多,有点担心。当朋友主动给他俩牵线时,出乎罗永章的意料,海霞答应和他交往。罗永章高兴了,一对才子佳人的相识可以说是天作之台。经过一段时问的交往,两人的关系正式确定下来。
一个现实的问题摆在两人面前,那就是两地分居。罗永章所在的公司在青岛,一切都刚起步,而海霞作为播音员,进入中央电视台是她人生的最高追求,如果仅仅为了家庭生活就让她从顶峰走下来,那样过于残酷和自私了。罗永章异常苦恼,一面是刚起步的事业,一面是挚爱的女友,哪一样都无法舍弃.
进退两难之际,罗永章去崂山散心,在庙里,很多人在求签。都说恋爱中的人是最软弱的,罗永章22岁时敢抛弃一切独闯美国,现在却对自己的事业、家庭举棋不定,何不求上一签,让崂山神仙替自己作主呢?罗永章手里握着求来的签,小小的木棒似乎有着千斤的重量,他小心地拆开签条,上面写着“追随心去”四个字。这一刻,罗永章释然了:自己之所以烦恼重重,不就是把心落在了海霞那里吗,追随心去,不就是让自己追随着海霞吗?
罗永章把自己的决定告诉了海霞,海霞十分感动,本来她已经打定主意追随所爱的人到青岛,没想到罗永章先她一步做出了选择,就这样,一对苦心恋人在北京携手相伴了。
夫妻相守,爱情烈烈行走
罗永章和海霞结婚后,成为清华大学一名教授,开始了新的生活。罗永章常常忙起来无法回家,而海霞的工作性质决定了她的作息时间毫无规律。两人人常常是你走我回,难得碰在一起,日常的交流常常要靠留言或者短信。夫妻俩打趣地说:“这和两地分居有什么区别呢,大慨我们这是世界上最近的分居吧?”
虽说聚少离多,但两人都是有情趣的人,知道该如何调节夫妻间的生活,保持生活的新鲜感。罗永章手机里保存最多的就是海霞的短信,他舍不得删掉。有一次,罗永章不慎把手机丢了,急得他如同热锅上的蚂蚁,他不停地拨打电话,恳请拾到手机的人能把手机还给他,同事们不解地问:“不就一个手机吗,至于这样吗?”他们哪里知道,罗永章不是心疼手机,而是在乎手机里的短信。后来,手机终于被人送了回来,罗永章这才松了口气。
罗永章知道,妻子的工作劳心费力,虽说只播出半个小时新闻,但这半个小时要面对的是全国亿万观众的检验,容下得半点差错,因此,精神压力可想而知。虽说海霞已经是个资深播音员,但每次上节目也不敢掉以轻心,每天回到家都是筋疲力尽,一进门就倒在床上,什么也不想做。每当这时,罗永章都会为妻子泡上一杯奶茶,亲自端给她。
作为丈夫,罗永章体谅妻子,只要他在家,总是把家里能做的事都安排好,不让海霞操半点心。要是两人都在家休息,他们就要好好度过一个浪漫、富有情调的休息日,只不过两人都忙,只能是在家里亲自操刀做一顿好吃的而已。每到这时候,就是罗永章大显身手的时候了,而海霞却是一个典型的好吃佬,每当她睁着惺松的睡眼起来时,总能听到厨房里传来一阵叮当的响声。听到这声音,海霞就觉得如同在欣赏一曲动听的交响乐,罗永章系着大围裙忙活着,摆着手让她快出去。海霞会哼着歌,轻松地走到客厅里,喝着丈夫早已给自己调好的饮料,准备好好享受一顿大餐。
随着罗永章轻快地“来了,来了”的喊声,他把自己的劳动成果摆了满满一桌子,然后冲着海霞喊:“音乐呢?快放音乐。”海霞拧开音响,屋子里立刻充满了柔美的钢琴曲。每当看到这满桌子的美食,海霞都会想起自己单身时吃方便面的日子,和现在比起来可以说一个是天上、一个是地下!
等到一切都摆弄好,罗永章举起酒杯对妻子说:“好了,该享受了!”海霞会欢笑地打断他:“不行,我是这家里的女主人,这话应该我说,亏你还留过学,不知道餐桌上的礼节是要听女主人的吗?”罗永章举手做投降状说:“一切听女主人的,你就宣布吧!”这样的家庭聚餐虽然少,但每次夫妻俩都吃得兴趣盎然。
海霞是一个公众人物,到哪都引人注目,有时候罗永章想和海霞一起逛逛街,但海霞很容易被人围观,常常寸步难行,罗永章自嘲地说:“娶个名人当老婆可真是受罪啊!”后来再逛街,两人总是小心地怕被别人发现,进店买东西都是海霞在外面等,罗水章进店快速解决,这样的逛街虽无乐趣可言,但好歹也是一种休息。
琴瑟和谐,共谱一曲辉煌
罗永章是个大度的人,从不因为自己是著名学者就处处压妻子一头,很多时候他都主动礼让,处处为妻子着想。
海霞是回族人,有许多的民族禁忌,比如对于居家的清洁有着近乎洁癣的要求,而罗永章在这方面有些不拘小节。因此,提醒丈夫注意衣帽整洁和打扫卫生就是海霞的主要工作。对于妻子的唠叨,罗永章没有半点厌烦,他乐意按着妻子的嘱咐去做。有时,海霞急着出门上班,罗永章会喊住她,蹲下来帮她把皮鞋擦干净。有一次夫妻俩去旅行,在旅馆里海霞因疲劳早早地睡了,罗永章却在客
厅里向服务员借来电吹风,仔细地把海霞的湿鞋子吹干。
海霞比罗永章小十来岁,自然有些恃宠而娇,有时夫妻俩下棋,海霞算计不过丈夫,喜欢耍赖,罗永章从不和她计较。有时夫妻俩闹些小别扭,海霞赌气不理丈夫,罗永章也不辩解,只是小心地为她掖好被角,然后为她泡杯奶茶。看着丈夫如此有耐心,海霞的气也就消了。
对于丈夫,海霞常觉得自己愧欠他太多,有一段时期,罗永章因为忙,胃口不好,医生叮嘱海霞要让他多吃些养胃的东西。海霞知道丈夫生长在海边,喜欢吃田螺,特地买了好几斤。在挑选田螺时,她花大价钱挑选拇指大小的田螺,因为太大不好入味,小了吃起来麻烦。为了洗净田螺内的污泥,她整整放清水养了2天,每隔1小时就换上一遍水,还根据别人教的经验,在水里滴了几滴香油。为了除去田螺的腥味,她转遍了北京的小市场,买到一种叫紫天兰的植物叶子。当罗永章香甜地吃着妻子炒的田螺时,他没想到这样一种美味是经过了如此繁琐的工序才做成的。
罗永章进入清华大学,在生物科学与技术系任教,并参与清华大学的“百人计划”,担任责任教授,他的研究方向是蛋白质折叠机理、结构生物学、抗氧化机理和组合生物合成技术等,每一项课题都要花很多时间和精力在实验室里观察和分析。罗永章的能力有目共睹,2001年,正当他准备甩开膀子大干一场时,海霞怀孕了。对于即将到来的新生命,罗永章欣喜不已,毕竟自己年龄也不小了,也该当父亲了,但一想到自己的工作刚刚起步,要是在这关头有了孩子,工作岂不是要受影响?罗永章和海霞商量,是不是暂时不要孩子。罗永章的决定让海霞很难接受,毕竟孩子是两人爱情的结晶,怎么能说不要就不要呢?“你忙,你什么时候能不忙呢?只怕到了退休都停不下来,难道要到那时候才生孩子吗?”罗永章被妻子的话噎住了,半晌无言。倒是海霞体贴地说:“你不用管了,生孩子的事情我来安排。”
海霞怀孕后,暂时从中央电视台播音员的岗位上离开,在家安心休养。为了不打扰罗永章的工作,她本想回郑州老家,罗永章说什么也不同意:“让你离开我的视线,我工作起来也不安心,你就在北京待着吧。”虽说妻子不让自己多操心,但生孩子毕竟是大事,罗永章又怎么能放心得下呢?只要能放下手中的工作,罗永章必定会在妻子的身边陪伴着,有时在工作之余,他也会向同事讨教带孩子的经验,惹得同事都打趣地说:“罗教授还真打算当保姆呀,这可是高学历的保姆呀!”
海霞知道丈夫的心时刻都在工作上,因此,每当罗永章和自己在一起的时候,她总是想方设法地把话题往丈夫的工作上引。夫妻两人在散步时,她会问丈夫的研究工作到底是干什么用的?罗永章会形象地对妻子解释,虽说海霞对这样的理论听不懂,但每次让罗永章为自己讲解,就可以让他在不工作的时候也把思维停留在研究上,不至于因为照顾她而中断思考。这样的方法的确有效,罗永章从没有因为要陪伴妻子而耽误工作。
终于,孩子降生了,罗永章也松了口气,他把自己的家人接到北京来照顾妻子,自己则全身心地投入到工作中,在单调的工作中,妻儿的照片就是他最好的安慰剂。每当感到疲惫时,罗永章总要看看设计成电脑屏保的妻儿照片,以此来放松;出差时,只要得空,他就会打电话回家,听听孩子的哭声和妻子的叮咛。
2003年,罗永章的事业到了关键时刻,他研制的抑制血管生长的新药恩度从药物设计到制造技术都实现了重大突破,在世界范围内首次成功地解决了血管内皮抑制素的高浓度、大规模复性难题,具备了千克级生产能力。
恩度的成功引起了世界的瞩目,美国众多科学家在《科学》杂志上发表文章,高度赞扬恩度的抗癌作用,江苏先声药业公司更是斥资2亿元购买恩度的专利,创下了国内医药界单一品种知识产权最大金额成交记录,也让罗永章名扬天下。
关键词:特色专业;基本特征;发展动力
提高高等教育质量是社会各界关注的一个热点问题,也是高等教育领域自身建设的重点与难点。提高高等教育质量涉及的因素众多,不仅有外部因素,而且有内部因素。仅从高等学校内部而言,如何建设好一批优势学科,如何加强特色专业建设都成为高校管理者认真思考的问题。本文仅就特色专业建设的理论问题加以探究,希望对理清特色专业建设的疑惑和思路有所帮助。
一、关于特色专业建设的几个理论问题
特色专业建设不仅是一个实践问题,而且也是一个理论问题。在教育部第一批“质量工程”项目实施之后,高校管理者普遍关注的问题不仅是如何获得特色专业,更为关心的是特色专业的本质特征是什么?特色专业是否具有可复制性?高校如何加强建设特色专业等。
1.关于特色专业的基本特征问题
特色是一个事物或一种事物显著区别于其他事物的风格、形式,是由事物赖以产生和发展的特定具体环境因素所决定的,是其所属事物独有的。有的学者从高校核心资源和竞争力的角度指出品牌专业(特色专业)具有如下特征:有价值、稀缺性、不可模仿和替代性[1]。笔者认为特色是由“特”和“色”两个字组成的,“特”是独特,“色”包含两个方面的内容,一方面是指色彩,另一方面是指成色。色彩指的是形式,成色指的是质量。因此色是形式与内容的结合与统一。根据上述理解,所谓特色专业就是一个学校较为独特的、成色较高的专业。独特体现在优势学科的支撑性和专业的不可替代性。成色体现在学校发展的沉淀性和专业与社会需要的契合性。
首先,我们看一下特色专业的独特性。一般而言,从教育部审批的特色专业来看,特色专业对于高校来说,都有一个甚至几个优势学科的支撑,体现出明显的优势学科的支撑性。这是学校独特性的重要体现之一。如上海交通大学,教育部审批特色专业30个,其中工程方面的特色专业最多。这些专业与学校重点学科的支撑是分不开的。围绕工程方面的国家一级重点学科就有9个:力学、机械工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理、计算机科学与技术、船舶与海洋工程、管理科学与工程、生物医学工程。特色专业的独特性还体现在专业的不可替代性,这是特色专业的最重要的特征之一。如上海对外外贸学院,作为华东地区唯一的一所对外经济贸易类大学,学校具有从事国际商务高等教育的悠久历史、鲜明特色和传统优势。原来是对外经贸部直接管理的院校,后来归为上海市管理,作为一个特色鲜明的高校,金融、外贸、英语是其特色,所以上海外贸学院得到教育部审批的特色专业有:国际金融贸易、金融学、工商管理、物流管理、英语(商务英语方向)5个。这种专业的不可替代性是由学校的特殊历史和学科所支撑的,尽管其他高校也可以举办类似的专业,但是其成色就不及这类高校。
其次,我们再看一下特色专业的成色问题。特色专业的成色好坏首要表现在学校发展的沉淀性。特色专业的发展不是一蹴而就的,往往具有学校发展的悠久性与沉淀性。正如教高司函[2008]208号《关于加强“质量工程”本科特色专业建设的指导性意见》所指出的那样:特色专业是指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,获得社会认同并有较高社会声誉的专业。特色专业是经过长期建设形成的,是学校办学优势和办学特色的集中体现。这里面有几个关键词:办学定位、办学特色、社会认同、长期建设。因而特色专业之所以被批准,并不是短期的效应,而是长期建设与努力的结果,是一所高校教师队伍、专业方案、资源保证等方面的集中体现。如果说资源和专业方案可以短期加以解决,但是教师队伍的形成并非一日之功,需要长期加以积累,尤其是教师教育教学能力的形成,不仅需要专业知识,而且需要个体经验的长期积累。
特色专业的成色好坏还体现在专业与社会需要的契合性,这也就是专业适应市场的程度。一般而言,特色专业就是在学科建设与劳动力市场方面结合较好的专业。在当下,判断一个专业的好坏,衡量的一个重要标准就是就业因素。特色专业不仅是学科建设有雄厚基础,而且是用人单位反映较好的专业。据调查,不同专业呈现出不同的状态,有些专业严重供大于求,有些专业处于就业的黄牌警告状态,也有些专业处于供不应求的状态。在一些红牌专业中,既有前些年热门的专业,也有近几年红火的专业,甚至是未来的战略新兴专业,究其原因是因为一些高校盲目追求热门,甚至是为了节省开支所致。
另外,特色专业的成色还表现在学校的办学理念、人才培养目标、培养模式、培养质量等方面是否具有显著特色,只有上述几个方面达到较高的水平,人才培养的质量才能明显优于其他专业或其他学校同类专业,并得到社会的广泛认可、较高的声誉。因而特色专业的要素包括用户反馈、教师队伍、专业方案(包括学科、课程、教材等)和资源保证等。
此外,在特色专业建设工程中,我们经常听到品牌专业的说法。那么这两个概念有何异同呢?首先,特色专业与品牌专业有相同之处,即都是独特的专业。其次,特色专业与品牌专业在细微方面仍有差别。具体体现在两个方面:一是特色专业在层次上略低于品牌专业,因为对于一个学校而言,特色专业可能不止一个,但是对于品牌专业可能只有一个;二是品牌专业从商业营销角度而言,是占据更多消费者的、具有良好社会声誉的专业。比如对于中国传媒大学来说,播音与主持艺术专业首先是一个特色专业,同时又是品牌专业,每年的招生非常火爆。之所以说播音与主持艺术是品牌专业,是因为它有良好的社会效应,因为中央电视台的不少著名主播出自中国传媒大学,他们为中国传媒大学的播音与主持艺术专业赢得了不少荣誉。正如有的研究者所指出的那样:品牌是一种标志,其实质是产品的销售者关于产品特征、品质和利益的最庄严、最重要的承诺,是一种根植于消费者心中的良好形象。它反映质量,蕴含着理念和文化。所以品牌专业是指专业条件、改革成果、建设和管理水平、人才培养质量和社会声誉等达到一流水平的专业[2]。
2. 关于特色专业的发展动力问题
特色专业的发展是多方面因素相互作用的结果,不仅有社会的强烈需求、政府管理的需要,而且有学科发展和学校发展的内在需求。因此,特色专业发展的动力是四维因素作用的结果。
一是人才市场的需要。特色专业的社会需要主要体现为市场的需求。社会经济、文化对人才的需求信号是关键。市场需要主要体现在专业与就业的关系上。在教育领域一直存在着通识教育与专业教育之争,专业教育与职业教育之争。应该说任何一方观点都没有错误,问题的关键在于我们秉持什么样的立场,以及如何应对就业市场对人才需求的要求。有的专家研究指出:“通中求专”、“专中求通”是两种不同的专业与课程设置战略,西方国家多采取“通中求专”的专业战略,而我国较多采用“专中求通”的战略[3]。其实,“之争的关键是要解决专业与市场之间的关系问题。研究表明:专业与就业有一定的相关性。
第一,专业对口率问题。一般而言,就业者总希望找到与自己专业一致或者相近的专业工作。但是所学非所用的现象屡见不鲜。因而,提高专业的适应性就成为高校面临的一个重要课题。据麦可思研究,2010届本科毕业生的专业对口率为69%,高职高专为59%,均比2009届上升了2个百分点,但仍然低于2008届(本科71%,高职高专61%)。2010届本科专业门类中,专业对口率最高的是医学(88%),其次是工学(75%),最低的为历史学(47%)。而高职高专对口率最高的专业门类为材料与能源大类(86%),其次是土建大类(81%),最低的为法律大类(33%)。具体到专业来看,2010届本科专业对口率最高的为建筑学(94%),其次是学前教育、土木工程和临床医学(均为93%);高职高专专业对口率最高的为道路桥梁工程技术、高压输配电线路施工运行与维护(均为93%),其后是护理和学前教育(均为91%)[4]。这说明:高校在人才培养方面还需要积极应对人才市场的需求,否则就会加大两者之间的差距。第二,专业数量与就业质量的问题。专业与劳动力市场关系是最为紧密的一对关系。但是高校办多少专业为宜呢?是否学科越多越好呢?这些都是高校管理者关心的话题。经麦可思研究,高职类院校、应用型本科院校、“211工程”本科院校和“985工程”在专业数量与就业之间存在明显的差异和关系。数据分析表明,与高职院校类似,应用型本科院校开办专业门类数量较多,对其培养的2009届毕业生的就业数量和质量均呈现消极的影响。与高职院校相同,应用型本科院校毕业生的就业状况主要受到专业大类数量的影响,而在同一个专业大类下的专业小类数量的多少并不明显影响该专业大类毕业生的就业状况。应用型本科院校开办的专业大类较多,其培养的毕业生在毕业半年后的就业率就有所降低。所办专业大类在6个及以下的应用型本科院校半年后就业率平均为92.9%;专业大类在7~8个的应用型本科院校为91.3%;而专业大类在9个及以上的应用型本科院校为90.3%。应用型本科院校开办的专业大类数量越多,其培养的毕业生半年后的就业质量就越低。分析发现:所办专业大类在6个及以下的应用型本科院校,其毕业生半年后的月收入平均为2510元,专业大类在7~8个的应用型本科院校这一指标为2430元,而专业大类数量在9个及以上的应用型本科院校下降到2414元;所办专业大类数量在6个及以下的应用型本科院校,其毕业生专业对口率为71%,而专业大类数量为7~8个和9个及以上的应用型本科院校,分别为69%和68%。应用型本科院校开办的专业大类较多,也会影响到工作的稳定性。专业大类在6个及以下的应用型本科院校,其半年内的离职率为23%,而专业大类在7~8个和9个以上的应用型本科院校,其半年内的离职率分别上升到27%和28%。可见,应用型本科院校所办的专业大类数量越多,其培养的毕业生在毕业半年内的工作稳定性越低,或者说初次就业质量较低。应用型本科院校开办的专业大类较多,也导致了毕业生对母校的推荐度降低。专业大类在6个以下的应用型本科院校,2009届毕业生对母校的推荐度为53%,专业大类在7~8个和9个及以上的应用型本科院校均为48%[5]。与此同时,“985工程”院校的专业大类数量较多,并不一定会对其毕业生就业结果产生消极影响。而对于其他研究型本科院校来说,专业大类数量较多,会对其就业结果的各项指标起到负面影响,尽管与高职院校和应用型本科院校相比,这种消极影响不那么明显[6]。研究发现以下规律:学科和专业设置对于不同类型的高校有其不同的规律,学科与专业并不是设置的越多越好,存在边际效应和规模效应的规律。
二是知识体系发展的需要。众多事实证明:对人类社会产生重大影响的有两大类资源,一是思想,二是基础科学。高校是产生思想的地方,同时,高校是基础学科较为集中的地方,也是知识生产和传播的地方。因此,特色专业对于发展学科、形成知识体系具有不可估量的作用。
特色专业不是凭空产生的,有其特定的要求。这是由这个特色专业赖以产生和发展的特定具体环境因素所决定的,这个环境中较为重要的因素是学科的基础问题。优势学科与特色专业的关系可以概括为:支撑与促进的关系。优势学科的形成需要优势专业的支持,其色专业就是优势专业。良好的学科优势为专业建设提供支撑,同时特色专业建设促进优势学科的形成和发展。如中国海洋大学在68个本科招生专业中,以海洋科学、海洋技术、水产养殖、海洋经济等为代表的涉海类专业 24 个,占专业总数的35.3%,以化学(含海洋化学)、地球信息科学与技术(含海洋测绘)、生物科学(含海洋生物)为代表的与海洋特色相关的专业13个,占专业总数的19.1%,另有与海洋特色关联不强的专业31个,占专业总数的45.6%。中国海洋大学十分强调专业建设和学科发展的有机互动,以优势的特色学科建设推进专业建设和人才培养,逐步形成了若干个特色鲜明、理工或文理交叉融合的专业群。例如依托海洋学科,构建了“海洋科学—(海洋)化学—(海洋)地质-海洋技术—港口航道与海岸工程—环境科学—海洋管理—海洋经济学等”专业群;依托水产学科,构建了“水产养殖—海洋渔业科学与技术—海洋生物资源与环境等”专业群;依托生命学科和食品科学与工程学科,构建了“生物科学—生态学—生物技术—生物工程—生物化学与分子生物学—食品科学与工程—药学—海洋资源开发利用技术等”专业群;依托工商管理学科,构建了“工商管理—会计学—财务管理—旅游管理—市场营销—电子商务—物流管理等”专业群。这些专业群为促进学校本科教学水平和人才培养质量的全面提高,发挥了重要的作用。正是鉴于此,中国海洋大学得到教育部审批特色专业12个。这说明知识发展与专业发展具有明显的双向作用。
三是学校内在发展的需要。高校最基本的职能是人才培养。随着高等教育从精英教育到大众化教育时代的来临以及高校生源的减少,高等学校之间的竞争更加激烈,争夺生源的大战愈演愈烈。去年,仅山东省剩余的高招指标就达4万个。另外,有不少考取北大、清华的考生也纷纷转而报考香港的高校。因此,学生不仅在选专业,而且在选学校。这无疑是对高等学校的严峻考验。特色专业对于一个高校而言,无疑是一张“名片”,特色专业越多就说明这个学校的整体实力越强。尤其对于选择高校的学生与家长来说,特色专业,尤其是品牌专业是吸引学生报考的重要因素之一。因此特色专业是一个学校形象的象征,从传播的效果来说,也是学校提升社会声誉的重要手段。正是鉴于此,众多高校把培育特色专业作为一个重要战略加以重视。
四是政府治理作用的需要。从政治学的角度而言,政府是社会职能的履行者。政府对于特色专业的需要更多的是从专业管理的角度以及满足社会需要的角度出发的。从专业管理的角度,就是要通过国家行为引导高校办出特色,合理定位。从满足社会需要的角度出发,就是要使高校的专业更符合社会经济结构的转型、产业的升级换代;减少专业的重复设置,更符合用户的需要,使专业更加对口,学生毕业后更加适应工作岗位的核心能力要求。
3. 关于特色专业的培育问题
特色专业的培育实际上就是解决特色专业的成色问题,即让特色专业的成色、质量更加符合客户的需求。特色专业培育涉及两个方面的因素:政策引导与学校自觉。政策引导解决的是政府对特色专业的管理问题,学校自觉解决的是特色专业的基本要素和形成问题。
政策引导方面,需要政府处理好的是制度建设的长效性与灵活性,即政府要从根本上解决制度缺失问题与管理的僵化问题。对于特色专业而言,制度方面亟须加强的是:把特色专业建设作为一项长期任务,从政策上,实行长期的制度扶持,建立周期性的保障措施,使特色专业建设成为优先考虑的因素,即:特色专业建设要有长效机制,确保办出成效。另外,对于专业的设置要制订出有利于高校自我发展和约束的机制。
学校自觉方面,需要处理好的基本矛盾是:学科逻辑与社会需求;人才培养过程质量与教师队伍、专业方案(包括学科、课程、教材等)和资源保证等的关系。从专业发展而言,学校急需把握学科逻辑与社会需求的矛盾,即处理好作为专业支撑的学科发展的基础。除了保证发展特色专业之外,要重视传统专业的改造和新兴交叉学科的培育,以适应专业与人才市场的对接。与此同时,人才培养过程质量不仅涉及学校的办学理念、人才培养目标、培养模式,而且更为重要的是作为学校承担专业教学任务的教师队伍状况、专业培养方案,以及为教学所相应的资源保证等。因此,特色专业的培育绝非一日之功,需要从多层面加以改进,促进特色专业的提高和完善。
二、关于加强特色专业建设的若干政策建议
特色专业建设的主体是政府与高校,因而加强特色专业建设需要政府与学校双方的共同努力,两者缺一不可。
在政府层面,今后一个时期建议做好以下工作:
一是继续实施特色专业建设工程,强化特色专业建设的持续效应。自教育部与财政部联合实施第一轮“质量工程”后,社会各界的反映是积极的,其效果也是明显的。如特色专业建设的预期数量目标基本实现;初步建立了特色专业三级体系;示范和带动效应初步显现[7]。但是由于工作重点的转移与资助经费有限的因素,致使有些政策不能持续跟踪进行,从而影响了政策的有效性。因此,建议教育部继续加大特色专业建设的力度,在下一轮“质量工程”中继续开展特色专业的建设,鼓励不同高校在特色专业建设的基础之上,建立更多的品牌专业,形成高等学校不同的风格与特性,进而引导高等学校分类发展,各安其位,从而为建设高等教育强国打下坚实的基础。
二是借鉴先进国家管理专业的理念,形成政府引导与高校自觉的专业管理的新机制。有的研究者提出,在美国高校专业设置的权力主要集中在大学董事会,部分州政府以有限的专业设置审批权引导高校回应州政府对高等教育的需求。在高校层面上,大学以高水平的课程管理为平台,以市场和州政府的高等教育政策为导向,以较大的自灵活设置与调整学科专业。而高校富有特色的主辅修制度又为学生充分发挥专业学习兴趣、增强未来社会的职业技能提供了强有力的支持,是高校专业设置合理化的一个有效补充[8]。他山之石,可以攻玉。在特色专业建设上,教育主管部门应该在宏观监控方面,加大制度建设,逐步增大高校设置专业的灵活性,以适应社会对专业的需求,同时加大高校对专业的约束机制,从而形成良好的可持续发展基础。
三是培育第三方组织,提供供求信息,建立专业与人才市场之间的供求联系与平衡机制。影响特色专业建设的因素很多,但是最关键的因素是市场信息。对于复杂多变的市场信息,紧靠政府与高校都是无法完成的,因而只有借助中介组织的力量,开展信息搜集与,才能不断提高高校满足人才市场需要的可能性。因而培育具有公信力的第三方组织就成为当下一个紧迫的任务。
在高校层面,在相当长的一个时期,高校需要做好以下几个方面的工作:
一是高校在特色专业的独特性方面,一方面要重视培育学校的优势学科,努力打造支撑学科,使更多的特色专业具有发展的源泉和后劲。对于不同的学校,要有不同的学科发展战略,对于“985工程”研究型大学要重在培育序列性学科群,即围绕某一方面的学科打造系列性的学科群,扩大学科之间的融合与整合,增强特色专业建设的发展后劲。对于“211工程”大学要重在培育几个学科,使特色专业发展有空间。对于其他类型的院校重在培育专业与课程衔接的学科,使特色专业更加适应市场的需要。另一方面,要不断发掘和增强特色专业的不可替代性,逐渐形成品牌专业。特色专业的不可替代性就是要体现不同的服务功能和分类指导的作用。如安徽省在特色专业建设方面就积累了不少成功的经验,实施分类指导,构建特色专业建设体系。安徽省强调重点大学特色专业的建设目标是培养高层次创新性人才,支撑区域经济社会发展;其他本科高校特色专业建设目标是培养高素质应用型人才,服务地方主导产业发展;高职高专院校特色专业目标是培养高素质技能型人才,推进人口大省向人力资源强省转变;继续教育特色专业以优质高教资源建设为抓手,建设目标是形成共享的资源平台和便捷的学习方式,服务学习型社会和终身教育体系的建设需求。上述以服务和支撑安徽经济社会发展为主要特征的特色专业建设体系,得到了全省高校的认同和实践。这也说明:特色专业建设一个重要的引导作用就是要发挥它的分类指导作用。另外,各高校要认真研究学科数量多少与大学生就业之间的关系,确保开设的专业在符合学科逻辑的同时,更贴近人才市场的需要。
二是高校在特色专业的成色方面,要适应市场的需要,要建立新的办学理念,逐步加大大学生就业核心能力的培养。高校作为人才培养的主要基地,在适应未来人才市场方面,需要改进办学的理念与模式,更加重视课程环节。大学生毕业后对专业与学校的满意度、校友推荐度也是衡量学校办学好坏的重要指标。这些政策建议对于高校加强专业建设具有重要的启发意义,而特色专业建设在此方面具有较好的有利条件,应该起到引领和辐射作用。
参考文献:
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