时间:2023-07-04 09:27:36
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇生物技术创新,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!

(一)促使农业生物技术创新的有力保障
长期以来,由于法律保护制度的缺失,我国一直未能建立有效的分配机制把农业生物技术创新和科研工作者的贡献、利益有效统一起来,科研人员花费大量精力取得的生物技术科研成果得不到应有的重视和经济回报,导致科研人员主动研发和努力创新的氛围受到极大损害,潜在的科研力量受到难以计量的损失。知识产权制度视农业生物技术创新为一种受法律保护的无形财产,对农业生物技术创新成果从法律层面予以有力保护,使得科研人员的劳动成果从以往的无偿使用转变为必须有偿使用的专利和技术。科技人员的劳动成果得到法律的充分保障,经济回报的获得就成为一种必然。知识产权保护实际上成为一种有效的促使科研人员努力工作的激励机制,这一机制的出现对调动科研人员工作积极性必将起到极大的作用。
(二)突破农业生物技术创新瓶颈的有效抓手
随着传统农业技术的广泛和大量使用,农业生产领域出现了许多依靠传统方法难以解决的新问题,严重制约了农业的健康发展。例如由于棉田长期使用农药,棉铃虫产生了较强的抗药性,使用传统的农药已经无法起到应有的灭虫效果,我国棉花生产一度遇到无法解决的危机。农业生物技术的出现则为解决这些难题发挥了不可替代的重要作用,如转基因抗虫棉的成功研制和开发,成功地破解了棉铃虫无法杀灭的难题,获得了巨大的技术、经济和社会效益。据不完全统计,国产转基因抗虫棉市场的占有率连续9年出现超过10%增长率。在农业技术问题得到解决的同时,还获得了令人瞩目的社会和经济效益。抗虫棉的广泛应用,使得农药使用量大幅度减少,棉农的生产成本得以显著降低。事实证明,保护农业生物技术知识产权,借助法律保障平台实施科研创新成果转化,是突破农业技术创新瓶颈的最佳选择。
(三)农业生物技术实现持续创新的坚强后盾
随着人口快速增长、环境持续恶化,化肥的大量使用导致耕地生产能力不断下降,农业污染开始危及人类安全。这些问题的出现,促使人们重新考虑人类社会未来发展的战略思路。上世纪80年代,可持续发展的理念开始受到国际社会的重视。生物技术是一项具有极大的保护自然环境功效的科技手段,在自然资源极为有限的条件下,利用生物技术这一新兴工具为农业可持续发展开拓新的空间,是农业领域实施可持续发展的必然选择。因此,我们必须提高农业生物技术知识产权保护的力度和层次,在落实和规范现有知识产权制度的基础上,不断加快和完善农业生物技术知识产权整体的立法工作,从各方面充分发挥知识产权的保护和激励作用,使农业生物技术创新成果得以合法转化和高效应用,不断提升我国农业综合生产能力,保障我国农业实现可持续发展。
二、借力知识产权保护实现农业生物技术创新的对策
(一)实现知识产权保护与常规科研活动的高度统一
一是立项阶段严格把关。在立项时要特别重视文献资料的查询,尤其是要认真做好专利查询工作,严把立项质量关,确保研发目标的创新性和唯一性,从立项开始就避免发生技术侵权或低效研究现象。二是研发阶段着手保护。要把知识产权管理工作融入到项目研发的整个过程中,在研发活动的实践中建立知识产权保护目标考核制度,统筹对专利未来的维护和使用进行前期规划,要特别注意在研发过程中就把专利申请成果纳入到科研考核指标体系中。三是项目后期做好收尾工作。研究工作结束后要根据项目特点,因地制宜地选择知识产权保护方式,及时把科技成果进行登记形成知识产权。
(二)通过知识产权保护实现科研成果效益的合理分配
知识产权管理也是一种生产力,它对提高组织自主创新能力具有重要做用,因此,知识产权管理已经被纳入到许多组织的管理要素中去。农业科研单位优化生物技术知识产权管理必须重视下面两方面的工作。一是要熟悉专利申请和授权的有关程序,通过细致的工作提高专利申请的速度和有效性,及时保护专利申请人的合法权益,全面提高申请人从事科研工作的积极性。二是要把专利申请和单位的奖评考核密切联系起来。例如对有重要发明专利的人员予以重奖;在职称评聘时予以特殊待遇。三是要积极创造有利于科研人员创新的科研环境,逐步建立以知识产权为导向的内部激励机制,将知识产权拥有量、知识产权运用、管理及保护状况作为科技资金资助、科技进步奖评审的主要依据。
关键词: 信息技术; 现代教育理论; 生物技术教学
To make innovation on life technology teaching by using information technology
Yanli
Physician Training School, Jinzhou District, Dalian, Liaoning, 116100
Abstract:Based on the information technology teaching means under the background of teachers to provide modern information technology of the different kinds of media (such as projection, video booth, web, etc) as a platform, using the modern educational theory to guide teaching practice, aiming to improve the students' ability to the future society for the teaching goal.
Key Words: Information Technology; Modern Educational Theory; Life Technology Teaching
传统教学是指教师用传统教学媒体(如语言、板书、教材、实物、挂图等), 依据教学进度,把课本内容依次讲解给全班的学生听,强调书本知识的传承。
基于信息技术背景下的教学是指教师以现代信息技术提供的多种媒体(如投影、视频展台、web等)为平台,运用现代教育理论指导教学实践,以全面提高学生适应未来社会能力为目标进行的教学。
《生物课程标准》别提出:生物技术的迅猛发展已经显现出巨大的社会效益和经济效益,并正在越来越多地影响人类的生活和社会发展。认识和理解有关生物技术在现代社会中的作用十分重要。并强调教师应从生活中的生物技术着手,通过各种实验和实践活动,丰富学生对生物技术的感性认识;以多种方式向学生提供丰富的信息,帮助学生理解生物技术的作用。
生物新课程对生物教学提出了新的要求。初中的生物课程都遵从了“提高生物科学素养”、“面向全体学生”、“倡导探究性学习”的相同理念,这样的要求单纯的利用传统教学是无法实现的,只有与信息技术良好结合才能够实现教学目标。尤其是“面向全体学生”、“倡导探究性学习”这两项要求,对传统教学提出了挑战,教师必须改变自己的教学方式和教学理念,并应用多媒体才能达到这样的要求。
多媒体教学的优点很多,如:
一.创设情境激发学习兴趣
多媒体的特点是图、文、声、像并茂,向学生提供形式多样、功能各异的感性材料,形象生动的画面、标准逼真的情景朗读、悦耳的音乐背景、妙趣横生的益智游戏,使学生产生如见其人,如闻其声,如临其境的感觉。它能激发学生学习兴趣,把他们带入宽松愉悦的学习环境中,让学生主动探索与进取。
例如,在年级第册第课,利用动画讲解食品制造中的发酵现象,
用课件展示发酵原理反应式:
再如,在疾病防治中讲解《青霉素的作用》,如果是利用挂图的讲解,学生理解比较困难,教师也讲解的吃力,但利用FLASH动画就可以展示这样一个合成的动态过程,使学生易于理解和掌握。
用flash演示小实验《青霉素的作用》
实验证明了青霉素能抑制细菌的生长,所以它能帮助我们抵御细菌的感染。
二.刺激感官机能提高记忆效果
人类获得知识的记忆保持比率中,视觉和听觉所占比例远远超过其他感官,而视觉和听觉结合并用能达到最佳学习效果。也就是音像结合能刺激多个感官,又能引起有效注意,有利于记忆力的培养和情感激。
例如,讲解食品保存中,用PowerPoint课件展示通过收集资料总结的各种保存食物的方法。
⑴脱水法⑵晒制烟熏法⑶渗透法⑷腌制法⑸巴斯德消毒法
⑹真空包装法
在讲解利用生物技术进行环境保护时,用PowerPoint课件展示污水处理厂如何进行污水净化。
三.增大教学容量提高教学效率
在信息化的时代,除了要求学生掌握书本知识外,还要求学生学到更多课外知识。运用多媒体教学有助于实现课堂教学的大容量、多信息、高效率。课堂上教师只需轻松点动鼠标,就能在短时间内直观、形象地演示教学理论的发展过程,揭示概念,使教学内容主线明确,理论分析深刻到位,基础知识的讲解更为详尽,课堂练习量和内容更为广泛有趣,新知识的巩固更为扎实。在演示过程中,教师还可控制演示速度或停顿,既可作为新知识的讲解,又可根据班级情况抽出更多时间和精力来提供讨论对象,启发学生主动质疑,引导他们观察思考。在这种和谐宽松的教学环境中,学生的求知欲望增强了,并且参与意识和探索精神得到了发展,使课堂教学过程出现生动活、轻松高效的局面,教学效率显著提高。
例如,在讲解
生物学课件的制作需要大量的素材,收集素材的途径主要有三个方面。1、网络下载,初中教材上的图片就是好的素材;搜索科技教学图片;2、收集旧教材相关课件素材,由于网络上有关新教材的课件一般都需要;3、自己拍摄或学生提供。
举例说出克隆技术的应用。举例说出转基因技术的应用。关注生物技术的发展对人类未来的影响。收集和交流有关转基因生物的资料。有条件的地方进行实地调查。
1997年2月,克隆绵羊“多利”诞生的标志着人类可以利用动物身上的一个体细胞,产生出与这个动物完全相同的生命体,打破了千古不变的自然规律。
教师应充分重视信息化课程资源的利用,包括各种生物教学软件、网络上的生物科学教育资源等。计算机多媒体以其极强的交互性和模拟功能显示出它在生物教学中的重要作用。生物教师应该在教学中充分利用各种教学软件,包括教师自制的教学软件,提高教学效率。伴随网络的发展,互联网传递着越来越多地生物信息,如动植物的图片、课件、动植物的趣闻、最新生物科学进展等。这些信息也应在生物教学中得到充分利用。
生命科学的许多学科内容存在交叉,导致了不同课程的实验内容也存在不同程度重复,就有可能造成学生在不同课程的实验课做相同的实验。因此,在制定教学大纲之前,需要注意不同课程教师之间的沟通和交流,避免相同的实验在不同课程之间重复做的现象。例如,DNA提取实验,在生物化学、遗传学、分子生物学等课程的实验中都有可能开设,如果在制定教学大纲之前,相关学科的教师之间没有交流和沟通的话,就可能在这三门课程的实验中都开设DNA提取实验。这样,不但不利于学生学习获得掌握更多实验技能的机会,而且会造成实验时间、资源和经费的浪费。在实验设置上,要适当增加一些设计性和综合性实验,使得一个实验中可以用到多门课程中的实验技术,这样就可以使得学生的综合素质和创新能力得以提高。为了进一步提高学生的创新能力,除了上课规定的实验内容外,还可以让学生多参加一些科研活动,如大学生创新课题、教师的科学研究等,学生可以向指导教师请教,由指导教师给予进一步的指导。通过学生积极主动地参与,就可以进一步激发学生的学习兴趣,更为牢固地掌握相关实验技能,提高其动手能力和创新能力。
2改革实践教学手段
传统教学所采用的教学方法通常是教师把实验原理和方法一讲,然后学生依据实验步骤操作。因为许多实验仪器、用品、药品学生都是首次接触,对其操作方法、注意事项以及实验中会出现的问题等会注意不到。最终,就会导致实验结果不理想,甚至实验失败。计算机技术的普及使得多媒体教学成为本科理论教学中常用的教学手段,但在实验教学中应用还较少。生物技术专业的许多实验,如,细胞生物学、生物化学、分子生物学、基因工程等课程的实验,都是在分子水平进行的,实验中的一些现象学生很难用肉眼观察到,造成学生对实验原理的理解困难和实验操作的困难。如果利用多媒体来对相关实验内容和操作进行演示,上述困难就能迎刃而解。如,分子生物学实验中的琼脂糖凝胶电泳技术,在原理部分,教师虽然讲到通过溶解琼脂糖再降温使得琼脂糖凝固,就能形成具有一定网孔的凝胶,不同分子量的DNA通过凝胶后就可以按照分子量的不同而分离。但是学生在理解的时候还是有一定的困难,通过多媒体动画,学生就可以直观地看到凝胶形成的过程以及不同分子量的DNA在凝胶中泳动的情况,进而牢固掌握实验原理。另外在加样的技术环节,教师虽然可以亲身示范,但是由于每堂课的学生较多和时间限制,教师不可能对学生进行一一的示范,这样学生在加样时就很难掌握正确的加样方法。而通过多媒体录像,学生可以清晰地看到加样过程,以及各种错误操作可能造成的后果,进而在实验操作中就能够进行正确的操作,避免错误的操作,达到实验成功的目的。
3积极筹建实习实践基地
生物技术是一个实践性很强的专业,所学知识必须同生产实践联系起来,这一点需通过实习、社会实践等环节才能实现。因此,我校生物技术专业在多门课程中设立了实习环节。校外实践教学基地是联系学校和社会的桥梁,是培养学生综合运用多学科知识去解决实际问题的纽带,也是大学生动手能力和创新意识培养的一个关键所在。目前,我校生物技术专业已在关山建立了植物学实习基地,另外,我省有一些大型的生物公司,如,洛阳市的华美生物工程公司、新乡市的华兰生物工程公司等,这些为我校生物技术的诗句基地建设提供了有利的条件。
4鼓励学生参与科学研究
参与科学研究,是增强学生创新能力培养的又一有效途径。我校从学生二年级开始,就鼓励学生积极参与“大学生课外创新项目”申报课题。学生根据自己的所学专业和兴趣先提出自己的方向,然后找相关研究方向的教师进行指导,对课题的可行性进行分析,最后形成切实可行的研究路线。申报成功后,学生在指导教师的指导下进行相关研究,指导教师对学生试验中遇到的问题进行指导。我系也积极组织和鼓励学生申报创新课题,通过创新课题的参与,极大提高了学生的实践和创新能力。另外,为了让更多的学生参与科学研究,通过公布教师的研究课题的方式让学生了解老师的研究方向,根据自己的兴趣报名参加教师的研究课题,教师再通过对学生的考察和了解进行双向选择,从而进一步扩大了学生参与科学研究的范围,使得他们的创新能力得到进一步提升。学生参与科学研究的另一途径是毕业实习。毕业实习是学生走向社会前的能力训练的一个重要环节,学生通过收集、整理、分析资料和试验数据,培养发现问题、分析问题和解决问题的能力,锻炼人际交往能力和沟通能力,加强他们的创新意识。
关键词:现代生物技术;教学改革;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)39-0057-02
现代生物技术诞生于20世纪70年代,是一门具有广阔应用前景的新兴学科。近年来,随着生命科学理论的快速发展和实验方法的不断创新和改进,现代生物技术在揭示生命本质、物种的定向改造、新产品开发、生态环境保护及疾病治疗等方面发挥着巨大作用。生物技术这一新生事物正迅速渗透到我们日常生活的各个方面,通过这门课程的学习,使学生从分子水平理解生命的本质,对构建学生的理论知识结构体系,提高知识的实际应用能力具有重要意义。但是,由于现代生物技术教学涉及的内容广泛、抽象,与生物化学、分子生物学、分子遗传学、微生物学及各种工程技术紧密联系,其新理论新技术发展迅速,传统的以教材和大纲为基础,以课堂讲授为主、实验为辅的教学方法无法跟上本学科发展的步伐。因此,如何根据本课程的特点,探索新的教学方法,提高课堂教学效率,使学生了解现代生物技术最新的进展,是我们每个老师必须不断思考的问题。根据现代生物技术发展快、综合性强、涉及领域广的特点,结合教学大纲的要求,我们从厚基础、强理论、重应用的教学原则出发,对现代生物技术的教学改革进行初步探索,并已初见成效。
一、以“有用、有效、先进”作为教学改革的指导思想
近年来,培养学生的职业核心能力(core competencies)成为世界范围内职业教育关注和重点投入的一个范畴,世界各国特别是发达国家纷纷采取了有力措施加以开发和培养。大学生应是高素质、高水平人才的代表,但是,在我们大学教育中存在着人才培养模式单一,学生眼高手低,独自解决问题的能力差,所学知识与社会需要脱节等问题。因此造成了毕业生就业难而好多岗位却无人干的矛盾。要解决以上问题,需要我们大学的教学积极地去适应社会发展的需求,使我们培养的学生能“用得其所”,不但先进,还要有用、有效。现代生物技术上游工程以基因工程为主要内容,是生物技术的实验室研究阶段,属于应用基础研究,下游工程是生物技术的扩大生产,加工应用阶段,使经改造的新产品能达到商品化、工程化、企业化,进而创造相应的效益。因此生物技术是一门理论、实验和应用相结合的综合性很强的学科,既要重视学生的理论教学,更要注重学生实验原理和操作技术等能力的培养,改变过去老师讲、学生听的填鸭式教学,引导学生理论和实践结合,达到学以致用的目的。另外,让学生根据所学知识,走出校门,到企业、农村、医院去寻找与生物技术有关的技术和产品,让学生观察比较现代生物技术使我们的生活发生了哪些改变,进而认识到学习本课程的重要意义,激发学生的学习兴趣,提高其主观能动性和自信心。
二、坚持“以学生为中心”的教学理念
学生是学习的主体,是教师的直接服务对象。在一个教学班中,学生在知识理解、实验操作及师生沟通等方面存在差异。因此在教学的各个环节中都要着眼于学生的不同水平和接受能力,有针对性地教学,对于接受慢的要给予鼓励,单独辅导。同时针对生物技术课程应用性强的特点,增加讨论课的比重。如将生物技术在农业、食品、环保、医药等领域的应用及转基因食品安全问题等内容模块化,让学生分组查阅资料、拟定讨论提纲,然后到课堂讲授。大家对所讲内容进行讨论,提出各自的观点,使学生由被动的学,变成主动的讲,既感受传授知识的乐趣与不易,也训练了阅读、整理资料的能力,还增加了学生互助团结的气氛,使其更有信心投入到学习中来。
三、现代生物技术课程教学改革的措施
1.注重第一次课的准备和讲授,激发学生对本课程的学习兴趣。第一次课主要包括绪论的讲授和课程信息介绍,它就好像是老师和学生初次见面递出的一张名片,绪论讲解把本课程的主要研究内容和成果展示给大家,课程信息介绍使学生了解教学的目的和任务、重点和难点,应读哪些参考读资料。通过第一次讲授,使学生从已知世界中寻找课程的最佳切入点,从实际需要中寻找与课程的最佳结合点。绪论既包括了生物技术的起源与发展过程,又展现了现代生物技术的重要地位和意义,以及最新的研究成果和发展动态。因此在讲授时以生物技术已取得的某些重大的或和我们生活中能接触到的相关成果来激发学生的学习兴趣,由此激发学生对本门课程的学习兴趣和学习自觉性,为今后的教学奠定良好的基础。
2.加强实验课的教学。以实验室现有的条件为基础,按“重视基本技能,开出经典实验,增加综合性、开创性实验内容”的原则对实验进行整合、归类,加大了综合提高性实验的比例。让学生根据自己的兴趣和发展方向,结合生物技术的“五大工程”,自主设计实验,采用开放实验室的方式,学生自主完成。如考研的学生注重基本理论的学习,加强基因工程实验的设计和操作,掌握基因克隆、基因定向改造、PCR技术、荧光定量PCR技术等实验技能及其在未来科研中的应用。就业方向的同学以应用性实验为主,如设计细胞工程实验,让学生进行愈伤组织培养及植株再生,观察植物如何从一个细胞成长为完整的植株,深刻理解植物细胞的全能性。发酵工程实验让学生学习米酒、酸奶的制作,学习发酵的原理及发酵罐的使用,从自己生产的产品中获得成就感。在整个实验过程中,以学生为主体,老师协助指导的方式,由此提高学生的独立思考、操作和协作能力,培养学生的互助合作精神,增强学生之间的感情。
3.加强教学与科研的互动,把现代生物技术的最新成果引入教学中。教学与科研互动是本科院校的重要特征,科研是知识和技术创新的基本途径,是新知识的源泉。在多年的教学实践中我们发现,生物技术相关教材编写的全面性和编写速度远远跟不上该领域的发展速度,而课题研究中所使用的往往是较先进的思路和技术手段,因此在保证学生系统掌握现代生物技术基本理论和实验的基础上,时刻关注该领域的发展前沿和热点问题,归纳整理,在自己教案相关章节的讲授过程中补充进去。例如在讲授核酸分离纯化时,除了传统的提取方法外,结合本院省级实验示范中心的罗氏高通量核酸纯化系统,介绍高通量核酸纯化系统的工作原理;讲授普通PCR的原理时,结合自己科研中基因表达的定量检测,介绍荧光定量PCR原理;讲授DNA双脱氧测序和化学降解法测序时,对最新的Roche454测序技术,Illumina Solexa测序技术和ABI的SOLiD测序技术等高通量测序技术进行介绍,并展示自己科研中所克隆新基因测序的结果并对结果进行分析,把抽象的DNA序列形象化;在讲授高等植物基因工程这部分内容时,把自己课题中从“基因克隆、表达载体构建、植物转化、获得相应表型的转基因植株”的整个过程的图片完整地展示给学生,使学生对神秘的转基因技术有了感性认识。同时吸收有科研兴趣的优秀学生参与到教师的科研中来,使学生的毕业论文(设计)与教师的课题相结合,增强学生的科研意识和创新能力。另外老师要带领学生走出校门,深入工厂、田间,了解生产中的实际问题,大大培养学生理论与实践结合,解决实际问题的能力,真正实现“用得其所”的创新教育模式。
四、对现代生物技术教学改革的展望
现代生物技术作为生物专业学生的专业选修课,与其他学科联系紧密,涉及面广,发展迅速。如何适应该领域日新月异的发展是我们需要思考和急待解决的问题。近年来,我们在本科教学改革中不断进行探索,增加实验课的比重,并在某些部分引入英文原版教材的内容,避免了课本翻译造成知识时间差,将最前沿的热点问题和重大科技成果及时补充到教学内容中来。同时,在本科教学中,由浅入深地选择有代表性的英语文献,从科普到专业,与学生一起阅读、讨论,由此拓宽学生的专业知识面、启迪思维,增强独立思考的能力,培养创新意识。通过两届学生的教学改革发现,新教学方法能激发学生学习的主观能动性,学生反应良好,可以继续推进发展。
总之,由应试教育变为能力培养是现代大学教育的首要任务。我们应增加讨论课和实践课,使老师和学生尽可能地面对面地讨论甚至争论,使学生由被动接受变为主动思考。我们的教育目的是培养能独立思考、具有活跃创新能力的现代社会需要的应用型人才,眼高手低、高分低能必将被淘汰。
参考文献:
[1]陈智武,陈珠琳,吴光皎.浅谈普通高校大学生职业核心能力的培养[J].法制与社会,2008,09(中).
[2]张玲.生物技术专业实践教学改革的探索[J].高教研究,2005,(2).
学生是学习的主体,是教师的直接服务对象。在一个教学班中,学生在知识理解、实验操作及师生沟通等方面存在差异。因此在教学的各个环节中都要着眼于学生的不同水平和接受能力,有针对性地教学,对于接受慢的要给予鼓励,单独辅导。同时针对生物技术课程应用性强的特点,增加讨论课的比重。如将生物技术在农业、食品、环保、医药等领域的应用及转基因食品安全问题等内容模块化,让学生分组查阅资料、拟定讨论提纲,然后到课堂讲授。大家对所讲内容进行讨论,提出各自的观点,使学生由被动的学,变成主动的讲,既感受传授知识的乐趣与不易,也训练了阅读、整理资料的能力,还增加了学生互助团结的气氛,使其更有信心投入到学习中来。
二、现代生物技术课程教学改革的措施
1.注重第一次课的准备和讲授,激发学生对本课程的学习兴趣。第一次课主要包括绪论的讲授和课程信息介绍,它就好像是老师和学生初次见面递出的一张名片,绪论讲解把本课程的主要研究内容和成果展示给大家,课程信息介绍使学生了解教学的目的和任务、重点和难点,应读哪些参考读资料。通过第一次讲授,使学生从已知世界中寻找课程的最佳切入点,从实际需要中寻找与课程的最佳结合点。绪论既包括了生物技术的起源与发展过程,又展现了现代生物技术的重要地位和意义,以及最新的研究成果和发展动态。因此在讲授时以生物技术已取得的某些重大的或和我们生活中能接触到的相关成果来激发学生的学习兴趣,由此激发学生对本门课程的学习兴趣和学习自觉性,为今后的教学奠定良好的基础。2.加强实验课的教学。以实验室现有的条件为基础,按“重视基本技能,开出经典实验,增加综合性、开创性实验内容”的原则对实验进行整合、归类,加大了综合提高性实验的比例。让学生根据自己的兴趣和发展方向,结合生物技术的“五大工程”,自主设计实验,采用开放实验室的方式,学生自主完成。如考研的学生注重基本理论的学习,加强基因工程实验的设计和操作,掌握基因克隆、基因定向改造、PCR技术、荧光定量PCR技术等实验技能及其在未来科研中的应用。就业方向的同学以应用性实验为主,如设计细胞工程实验,让学生进行愈伤组织培养及植株再生,观察植物如何从一个细胞成长为完整的植株,深刻理解植物细胞的全能性。发酵工程实验让学生学习米酒、酸奶的制作,学习发酵的原理及发酵罐的使用,从自己生产的产品中获得成就感。在整个实验过程中,以学生为主体,老师协助指导的方式,由此提高学生的独立思考、操作和协作能力,培养学生的互助合作精神,增强学生之间的感情。3.加强教学与科研的互动,把现代生物技术的最新成果引入教学中。教学与科研互动是本科院校的重要特征,科研是知识和技术创新的基本途径,是新知识的源泉。在多年的教学实践中我们发现,生物技术相关教材编写的全面性和编写速度远远跟不上该领域的发展速度,而课题研究中所使用的往往是较先进的思路和技术手段,因此在保证学生系统掌握现代生物技术基本理论和实验的基础上,时刻关注该领域的发展前沿和热点问题,归纳整理,在自己教案相关章节的讲授过程中补充进去。例如在讲授核酸分离纯化时,除了传统的提取方法外,结合本院省级实验示范中心的罗氏高通量核酸纯化系统,介绍高通量核酸纯化系统的工作原理;讲授普通PCR的原理时,结合自己科研中基因表达的定量检测,介绍荧光定量PCR原理;讲授DNA双脱氧测序和化学降解法测序时,对最新的Roche454测序技术,IlluminaSolexa测序技术和ABI的SOLiD测序技术等高通量测序技术进行介绍,并展示自己科研中所克隆新基因测序的结果并对结果进行分析,把抽象的DNA序列形象化;在讲授高等植物基因工程这部分内容时,把自己课题中从“基因克隆、表达载体构建、植物转化、获得相应表型的转基因植株”的整个过程的图片完整地展示给学生,使学生对神秘的转基因技术有了感性认识。同时吸收有科研兴趣的优秀学生参与到教师的科研中来,使学生的毕业论文(设计)与教师的课题相结合,增强学生的科研意识和创新能力。另外老师要带领学生走出校门,深入工厂、田间,了解生产中的实际问题,大大培养学生理论与实践结合,解决实际问题的能力,真正实现“用得其所”的创新教育模式。
三、对现代生物技术教学改革的展望
2.湖南工业大学 包装与材料工程学院,湖南 株洲 412007)
摘要:本文以科研实践模式为核心,树立正确的专业认识和增强专业归属感;培养学生的自主学习和科研创新能力等方面,探讨了生物技术高素质创新人才的培养,对高等院校培养高素质的创新型人才培养的改革提供参考。
关键词:生物技术;本科生;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)50-0097-02
2010年《国务院关于加快培养和发展战略性新兴产业的决定》出台,将生物产业作为战略性新兴产业大力发展,从国家发展战略上把生物产业作为新的经济增长点,必须依靠生物学领域的重大突破和大量的具有创新能力的生物类专业人才[1,2]。因此,在现代生物科学的发展下,如何培养大批具有创新思维和能力的生物专业应用型人才,具备适应生物产业作为经济新增长点,是我们从事生物技术专业人才培养的教育工作者急需探讨的问题。笔者以湖南工业大学生物技术系为依托,从学生对专业的认识、教学模式的改进、学生参与科学技术的研究开发积极性等方面为突破口,全面提高生物技术本科生创新能力,取得了较好的效果。
一、树立正确的专业认识和增强专业归属感
生物技术不仅包括生命科学的所有次级学科,同时又结合了化学、数学、微电子技术、工程学、计算机科学等尖端基础学科,具有典型的多学科交叉特性,因此,生物技术专业课程设置涉及面广。但由于总学时的限制,专业课所占的比重相对较低,尤其是当前现代生物科学的日新月异发展下,生命科学的研究与发展关系到人类的生活和社会的发展,学生要解决诸如人类社会面临的人口健康、粮食能源、资源环境等领域的问题进行深入研究缺乏相应的知识基础和视野,难以在实际工作中运用专业知识解决专业问题,导致目前生物类本科毕业生从事本专业技术工作的比例较低[2]。同时,由于网络上对生物技术专业的负面的宣传和介绍,一些家长和学生认为生物技术类专业就业率较低,导致部分学生不愿意学生物技术专业;尤其是我校的生物技术专业学生觉大部分是调剂生,而且我校生物技术专业之前是挂靠在包装与材料工程学院,对选择生物技术专业存在一定的抵触,他们在入学后,思想观念如不能得到及时转变,将会对专业前途感到迷茫,学习积极性不高。
为改变生物技术专业面临的这一现状,首先从入学教育上抓起,要依托湖南工业大学生物技术系、绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室和生物医学工程硕士点的学科和师资力量,以各位教授和博士研究方向,结合生物技术专业实际的特点,着重介绍生物技术专业的运用范围和在实际中能解决的问题,让学生了解生物技术专业,认识到生物技术的重要意义,激发学生的学习兴趣;同时在低年级开设一些体现生物技术前沿讲座,向学生传达最新的生物技术专业研究成果和应用推广情况,培养学生具有较强的专业归属感[2,3]。
二、改进教学模式,培养学生的自主学习和科研创新能力
作为教学的对象接受知识的主体,生物类课程的许多知识都以描述性的语言为主,大多数教师运用多媒体教学手段,采用灌输式、填鸭式教学方法,老师讲,学生做笔记,很难实现老师与学生的“双向互动”[4]。而在现代生物科学的日新月异发展下,为了具体落实生物技术专业学生的创新能力培养,教学方式要有所改进。在课堂上可以采用启发式、辩论式和讨论式等多种教学手段,将教学内容多层次、多角度地展现相出来,带动课堂的学习气氛,使学生由“被动”转化为“主动”、由“依赖”转化为“自觉能动”学习[4,5]。
在教学内容上我们也做出了对应的改进,改变过去以分割知识点和单元模式为主要授课内容,采取了注重新和精的原则,通过适当地整合知识点使之成为一个案例,表达一定的技术原理和方法,使学生可以借鉴、移植,在以后的学习和工作中解决实际问题[5,6]。同时要及时将本领域的最新研究成果、新技术、前沿发展动态引入到课堂教学中,结合生物技术专业学科交叉的特点,将不同的学科之间知识联系,培养学生科研意识。
三、建立科研实践模式,提高W生科研创新能力
生物技术专业是一个实验性和实践性很强的学科,在整个学生培养体系中实验教学占有很大的比重,注重实验项目与实验技术的综合与创新[7,8]。在现代生物科学的高速发展下,生物技术专业其实验教学改革目的和基本思想是培养学生的创新能力,主要采用实验项目与理论教学及教师科研项目相结合的教学方式,以开放性实验管理,增设综合性实验,有利于学生创新能力和创新意识的培养[8]。
目前,在一般的教学研究型地方院校,教师科研能力不强,部分学生对科研缺乏直观的认识。为培养学生的创新能力、科研意识,湖南工业大学在向教学研究型大学转型情况下,生物技术专业以湖南省生物医学工程重点学科建设为龙头,以绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室中心为平台,以教师高水平科研课题为依托,给学生个性发展空间,全面推动大学生自主创新研究。
我们以《基因工程》实验课程为例,通过验证性实验学习基本的实验技能,结合曾晓希教授的国家自然科学基金《土壤重金属生态毒性修复过程中的微生物群落结构和功能研究》,设计一个“重金属污染土壤中抗镉微生物基因的筛选鉴定”实验,时间为两周,整个实验分为以下四个部分:抗镉微生物的分离与鉴定、微生物抗镉基因提取与鉴定、抗镉基因DNA与载体的重组与筛选、抗镉基因在质粒的表达,实验将《基因工程》课程讲述的内容与用到的各种分子生物学技术有机地联系在一起,使学生有参与科研概念和过程。同时将学生分为四个小组,每个小组独立完成本组实验,锻炼学生的团队精神和科研协作能力。同时在实验过程中,同学们非常活跃,提取许多疑问和想法,努力将实验设计做的符合课题的要求,并且每一个实验都是一脉相承的,前一个实验没有做好都会影响后续的实验,这对学生动手能力,分析问题和解决问题能力都有很好的锻炼。同时,有助于培养学生的创新意识、创造精神,有利于学生科研创新能力全面提高[1,8,9]。
在生物技术高速发展的时代背景下新进展、新技术、新成果层出不穷,新的研究热点和学科不断涌现[9]。在生物技术专业学生教学中应注重以学生为主体,调动学生科学研究的积极性,培养学生的专业兴趣和社会适应能力,全面提高生物技术本科生创新能力。
参考文献:
[1]谢旭辉,胡忠.21世纪生物技术创新人才培养模式的探讨[J].高教论坛,2006,(1):46-49.
[2]严明理,刘丽莉.生物类本科生创新能力培养方式探索[J].当代教育理论与实践,2014,6(7):147-148.
[3]刘超,洪法水.生物科学本科生科研创新能力的培养[J].实验室研究与探索,2012,32(2):206-208.
[4]蒋永荣,方成,夏金虹.基于学科交叉培养本科生创新能力的探索[J].高教论坛,2015,(7):45-48.
[5]姜勇.科研实践模式提升生物技术专业人才综合素质的研究[J].中国教育技术装备,2015,(21):168-169.
[6]王雪琴,谭晓蓉,张璐,等.生物技术专业本科生科研创新能力培养模式探讨[J].教育教学论坛,2013,(42):213-214.
[7]朱杰,张艺馨,蒋尔鹏,等.生物技术专业本科生创新能力培养探讨[J].基础医学教育,2015,17(7):604-606.
医学生物技术是由生命科学与医学交叉融合而成的新兴学科,在人才培养过程中,不仅要求学生掌握生物技术专业相关理论及实验知识,还要求学生有一定的医学知识储备。为此,在实验教学课程设置的过程中,着重突出了一些与现代医学相关的交叉前沿内容,如医学微生物、医学免疫、实验诊断、分子生物学检验技术、临床基础检验技术等,通过这些内容将理论与实践相结合,让学生了解到生物技术在医学领域的具体应用,同时通过对新技术的讲解与示范,进一步拓宽学生的思维视野,为今后的工作以及科研实验打下坚实的基础。
二、实验教学课程整合
生命科学是一门以实验为基础的自然科学,传统的生物技术实验教学内容主要安排在理论教学内容之后,实验教学地位不明确,其内容大都为重复性验证实验,并且课程之间的相互联系不紧密。这导致许多学生只注重理论知识,对于实际动手操作的重要性认识不足,并且忽视了生物技术各门课程之间的内在联系。为此,我们尝试将实验教学内容进行整合,如将发酵工程中的“工业微生物菌种的选育和纯化”、基因工程中的“工程菌生长曲线的绘制”、酶工程中的“目的蛋白的诱导及SDS-PAGE电泳”相联系,通过对实验课程的精心设计合理安排,不但将各门课程联系到一起,让学生对学到的知识形成体系,同时大大激发了学生的求知欲望和探索精神,对实验课程的顺利推进,起到了良好的效果。
三、开放实验室
建立开放实验室创新平台是促进医学生物技术学科发展的重要举措。目前,大多数院校生物技术实验室开放时间与形式均存在不确定性,即实验课时间开放,其他时间不开放,或是根据教师的科研实验安排开放实验室,这样不符合以学生为中心的实验教学标准。我们尝试面向全体学生进行开放式实验教学,同时开放了医学免疫学实验室、生物化学检验实验室、临床输血实验室等与生物技术相关的医学实验室,鼓励学生自主设计完成实验,从实验的准备到结果的分析,绝大多数工作都由学生自己完成,老师只为学生提供一些必要的建议,解决实验过程中遇到的难题。这样不仅能使实验室的资源得以充分利用,同时培养了学生分析解决问题的能力,并且让学生在自主设计实验的过程中,对所学知识进行更加深刻的理解,真正做到学以致用、用以促学、学用相长。
四、鼓励学生参与教师科研实验工作
关键词:生物技术;发展;生物教育;创新
中图分类号:G633.91文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国教育体制的改革与完善,在生物教学中注重对学生动手能力、实践能力的培养, 注重对学生复合能力、适应能力和创新能力的培养, 是生物教学追求的总目标。然而, 目前生物学教学仍然处于“强调学习结果, 忽视探索问题; 以阅读科学代替了做科学; 一味要求学生独立思考, 不鼓励学生研究问题和讨论结果”等教学状况。生物技术是以生物体系和生物工程原理来生产生物产品, 提供社会服务的综合性生物科学技术, 是由多学科交叉形成的理论与实践并重, 以细胞工程、酶工程、发酵工程和基因工程等技术体系为主的新兴学科。它的发展已经对人类生活产生了重大的影响, 其理论和技术并重的学科体系, 给生物学教育创新以及课程结构、教学内容和教学方法等方面提供了良好的素材, 并奠定了坚实的基础。
1、生物技术的概念、分类与发展
1.1 生物技术的概念与分类
什么是生物技术? 从字面上来说可解释为在分子、细胞水平上定向操纵或改造生物体的技术。但这个概念的外延很容易被人为地扩大, 即认为“生物技术”可方便地用于对所有利用生物体本身、代谢产物及功能等技术的泛指, 只不过是操作的物质层次不同。
对于生物技术的分类, 在学术界存在着两种观点: ①按照生物学科发展的大致历程, 把生物技术也分为传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术; ② 从产业发展的角度, 把 20 世纪 70 年代以前包括有机溶剂、维生素、工业用酶制剂和抗生素等在内的老工业, 称为“传统生物技术”; 而把 DNA 重组和单克隆抗体两大技术建立以后的工业, 称为“现代生物技术”。显然, 生物技术的发展与科学和技术的发展是同步的, 与生物学科的发展更是密不可分。现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的, 包括基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程等, 它们是互相联系、互相渗透的, 其中以基因工程技术为核心。
1.2 生物技术的发展
1.2.1 传统生物技术阶段。传统生物技术是指 19 世纪末到20 世纪 30 年代前, 以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品, 其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域, 通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品, 如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。
1.2.2 近代生物技术阶段。近代生物技术是以 20 世纪 40年代抗菌素的提取, 50 年代氨基酸的发酵到 60 年代酶制剂工程为线索, 仍以微生物发酵技术为技术特征的。这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展, 细胞工程相关技术日臻完善, 但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素, 因此只能被视为近代生物技术。
1.2.3 现代生物技术阶段。现代生物技术以 20 世纪 70 年代 DNA 重组技术的建立为标志, 以世界上第一家生物技术( Genetech, 遗传技术) 公司的诞生( 1976) 年为纪元。此后, 越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域, 并取得了许多重大的进展。至此, 以基因工程为核心的技术上的革命带动了现酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展, 形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。
2、生物技术发展与生物教育创新
随着基因操作技术不断完善、基因工程药物和疫苗研究与开发突飞猛进、转基因植物和动物取得重大突破, 阐明生物体基因组及基因编码蛋白质的结构与功能成为当今生命科学发展的一个主流方向, 生物技术将在人类生活中扮演更为重要的角色。为了鼓励和推动生物技术的发展, 许多国家制订和采取了一系列政策及措施。如为了保持生物技术的领先地位, 刺激生物技术产业快速发展, 美国食品和药物管理局在 1995 年底决定放宽对生物技术公司的限制,对用生物技术方法生产出来的药品与传统药品一视同仁;日本提出了“生物技术立国”的战略思想, 政府从一开始就介入了生物技术的组织与协调, 建立了“产、学、研”三位一体的联合研究与开发体制; 英国政府发表了“生物技术制胜2005 年的预案和展望”报告; 新加坡设立了“生命科学部长委员会”, 制定了 5 年跻身生物技术顶尖行列的计划。这些重大举措显现了外国政府欲抢占生物产业制高点的魄力和决心。我国也将生物技术摆在了重要的位置, 在国家“863”和“973”计划、“攀登计划”、国家自然科学基金和国家政策计划中也已将生物技术方面的项目列为重大项目, 以此推动生物技术的蓬勃发展。
生物教育创新是一个系统工程, 包括课程标准、课程目标、课程结构、课程教学和评价创新等内容。对基层生物学教育工作者而言, 生物教育的创新, 重要的就是要把生物教学从“以破坏学生形成一些重要的思维能力为代价的死记硬背”的教学状况中解脱出来, 重视“科学探索过程”的教学, 它反映了科学家获得知识的思维方式和使用方法, 是学生享用终身的财富。2001 年新颁布的《生物课程标准》“,以学科体系、学生需要、社会发展”为结合点选择课程内容, 以“人与生物圈”为框架构建课程体系, 以“提高学生的科学素养”为宗旨定位学科价值, 以“科学探究”为策略改变学生的学习方式, 以“科学、技术、社会”为切入点体现课程回归生活, 以“渗透人文理念”培养学生的情感态度和价值观, 以“开发与利用课程资源”为手段实现课程目标。在全国范围内全面实施新大纲、新教材, 在原有基础上充实了许多现代生物科学知识。如新大纲在必修课部分新增了生物科学新进展, 细胞分化与衰老、细胞癌变、人类的遗传病与优生、环境与人体健康、绿色食品等内容; 选修课部分介绍了营养与健康、人体两大免疫机制、生物固氮、发酵工程、细胞工程、酶工程、基因的结构和基因表达调控等内容。当然, 这些具体内容和表述方式上的改进, 给广大教师教学过程的创新奠定了一定的基础, 也在教学实践中取得了一些成效, 推进了生物学教育改革的进程。
3、生物技术的发展推进生物教育改革
生物技术是当今迅速发展的高新技术, 是 21 世纪最具有发展潜力的新兴产业, 它涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程。其中基因工程发展迅猛,已经成为生物科学领域最有生命力、最引人注目的前沿科学, 生物技术已被广泛应用于食品、医药、农业、化工、环保等工业部门, 且随着对生物分子认识水平和改造生物遗传物质手段的提高, 生物技术必将为有效解决长期困扰人类的粮食短缺、疑难病症、能源危机、环境污染等问题带来美好的前景。
生物技术又将成为21 世纪科学技术的主流。这不仅因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源, 而且还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用。现代生物学发展的新技术、新成就, 特别是与人类生活息息相关的技术落实到学生的课程和教材中去, 使其成为培养学生的基本素材。20 世纪末, 国外一些专家认为: 随着科学和技术的飞速发展, 公众的科学素养比以前任何时候都显得重要。因而, 加强生物技术教育, 培养公民的科学素养是生物教育发展的必然趋势。
结语
总之, 人类伴随着生物技术发展, 亲身感受着生物技术给我们带来的生活质量的提高, 关注生物学领域学科发展的动向, 并能及时恰当地体现在生物教育中, 特别是体现在课程建设、教学内容改革、学生技能培养等诸方面, 并逐渐改变“重结论、轻过程”的教学局面, 是生物技术发展和生物教育创新永恒的主题。
参考文献: