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英文名称:Chemistry & Bioengineering
主管单位:湖北省教育
主办单位:武汉化工学院;湖北省化学化工学会;湖北省化学研究院;湖北省化学工业研究设计院
出版周期:月刊
出版地址:湖北省武汉市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1672-5425
国内刊号:42-1710/TQ
邮发代号:38-356
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1984
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
关键词:塘坝;生物工程;防护技术
一、生物工程防护坡的优势
经过多年生物工程防护坡建设和实际的应用研究发现,相比土袋打桩等传统的防护坡,采用生物工程防护坡具有以下优势:
1、投资少,取材方便
缺少资金是防护坡建设的主要难题,而利用生物工程技术建设的防护坡的最大好处就是节省开支,而且简单,易操作,不需要特别的技术,与传统的混凝土的防护坡相比,不仅节约了资金,而且使用效果好。
2、理想的护坡效果
使用生物工程技术建造的护坡虽说不能达到混凝土护坡的效果,但在7-8级大风直吹下,护坡不会产生掉土等现象,在较少投资下,取得非常理想的效果。
3、改善生态环境
采用生物工程技术建造的护坡不仅环境优美,改善当地环境,防风固沙,保护土壤植被,减少沙尘的产生,净化空气,而且使用生物工程技术的护坡的养鱼池还可以节省一定的饵料,具有一定的经济效益。
4、能减少北方高寒地区热胀冷缩引起的涂层破坏
由于北方地区冬季特别寒冷,混凝土护坡易冻裂,而采用水草和柳条结合的生物工程护坡能有效克服北港高寒地区土壤的热热胀冷缩引起的护坡破坏。
二、塘坝生物工程护坡技术方案
利用生物工程技术建造护坡首先要考察当地的实际情况,如堤坝的坡度,附近的植物情况,土壤情况,水土流失情况等,在实际工作中要综合考虑几方面的因素,综合考量,形成多层次,立体化的生物工程护坡方案。
1、全系列生态护坡技术
全系列生态护坡技术是从坡脚至坡顶依次种植沉水植物、浮叶植物、挺水植物、湿生植物等一系列护坡植物,形成多层次生态防护。在坡顶种植垂柳、水杉等本地的湿生乔木,株距为5m;常水位以上岸坡种植火棘、黄馨等耐湿性强的观赏灌木,地被铺设固坡效果好的结缕草;常水位附近种植根系较发达的野茭白、菖蒲、芦苇等本地挺水植物;向下种植芡实等浮叶植物和菹草等沉水植物。该类护坡技术主要应用在那些出现表层土壤侵蚀、植被稀少、景观要求较高的河段。
2、土壤生物工程护坡技术
土壤生物工程是一种边坡生物防护工程技术。它使用大量的可以迅速生长新根的当地木本植物,最常用的木本灌木和乔木如柳、杨、山茱萸等。应用这些存活的植物体,采用活枝扦插、柴笼以及灌丛垫等3种工程类型,以“点、线、面”的种植方式对整个边坡进行生态修复。
(1)活枝扦插。在机场镇的常水位以上的坡岸扦插4~5排长度0.5m、直径2~4cm的活性垂柳枝,株距约0.5m;坡顶种植柳树,株距5m;坡面地被铺设结缕草。常水位上方10cm处种植一排柴笼,其下方种植野茭白、菖蒲等挺水植物,有效控制淘蚀作用。
(2)柴笼。机场镇常水位以上的坡岸种植3排杞柳枝柴笼,排距0。8~1。0m。坡顶种植柳树,地被铺设结缕草;常水位以下依次种植菖蒲、野茭白等根系发达的挺水植物,以及苦草、菹草等沉水植物。
(3)灌丛垫。从常水位至坡顶的坡面上均匀铺植杞柳枝灌丛垫,单株枝条长1~2m,枝条铺植厚度控制在10~15cm,每隔1m压入较粗的枝条或木楔;坡顶种植夹竹桃、柳树等湿生乔木。常水位附近安置一些抛石,并种植菖蒲、野茭白等根系发达的挺水植物,株距30~50cm,向下种植苦草、菹草等沉水植物。
3、复合式生物稳定技术
复合式生物稳定技术是生物工程护岸技术与传统工程技术相结合的复合式生态护坡技术。这种生态护坡技术强调活性植物与工程措施相结合,采用水泥桩浆砌石块的传统护岸技术,以达到在复杂地形条件下的固坡作用,附以活枝柴笼捆插和活枝扦插土壤生物工程技术。其技术核心是植生基质材料,依靠锚杆、植生基质、复合材料网和植被的共同作用,达到对坡面进行修复和防护的目的。该技术适用于水力问题或生态问题比较突出的坡岸,比如易坍塌的陡坡或侵蚀严重的坡岸。
三、塘坝生物工程护坡技术的应用探讨
1、植物护坡技术具有近自然型、成本低、养护要求低、施工简单等优势,固坡作用突出,为我国各类边坡(山地斜坡、江河湖库堤岸、海岸坡岸、城市河网等)的侵蚀控制和生态修复提供了新的工程技术和方法。其中,土壤生物工程的护坡植物形成的河岸景观比较单一,有时密集生长的护坡植物导致生物多样性可能降低;复合式生物稳定技术对河岸的稳固作用最有效,护坡植物杞柳生长良好,但成本和施工难度较高,且石笼、土工布等人工基质不适合其他本地植物的生长,导致植物群落结构单一,多样性较低。在实际工程设计中,3类生态护坡技术可以整合运用,发挥各自优势,以获得坡岸生态修复的最佳效果。
2、植物护坡的结构稳定性主要体现在护坡植物的固坡作用和土壤的抗侵蚀性。监测结果表明,植物护坡的护坡植物生长良好,新生的枝叶和根系具有良好的护坡特性。尤其是土壤生物工程的杞柳枝和垂柳枝形成先锋群落,对河岸形成良好防护。应用土壤生物工程的方法和当地的植物资源对山地斜坡、江河湖库堤岸等各类边坡实现稳定加固、水土流失控制和生态修复,可在很大程度上改善这些地区的生态环境。例如西部地区有适生性较好的沙柳、柠条、沙棘等灌木,其根深枝繁叶茂,较耐干旱,且抗风护沙能力最强,在其丛下构成优良的小生态环境与土壤条件,从而形成荒漠与草原中独特的灌丛“小生境”,具有很强的复壮更新能力。
3、河岸生态系统的稳定性直接依赖于系统结构的复杂度以及系统内物种的多样性。坡岸植被的恢复使坡岸生境得到明显改善,河岸野生动物明显增多,尤其是两栖类动物。护坡工程完成后的3年中,植物护坡的植物群落的结构在不断变化,本地草本植物的覆盖度在不断增加,草本群落由一年生草本占优势向多年生草本占绝对优势转变。各类植物护坡的演替特征有所不同,活枝扦插与柴笼组合护坡、全系列护坡的本地草本植物种数趋于稳定,覆盖度增加,而灌丛垫和复合式生物稳定技术护坡的新生枝条易形成郁闭环境,导致恢复后的草本植物群落的种类数和总盖度出现减小趋势。
结语:综上所述,经过多年的研究和实践,在北方高寒地区采用水草和柳条等结合的生物工程技术建造的护坡适应了北方高寒的气候,利用植物发达的根系对土壤表层的固化,限制土壤颗粒的移动,不仅起到了改善当地生态系统的作用,还具有防风,固沙,涵养水源,对控制当地水土流失,维持生态系统的平衡都起到了重要的作用,而且相比混凝土护坡,生物工程护坡投资小,回报高,值得推广。
参考文献:
我学习的专业是生物工程,今年在一家动物药业公司进行生产实习,现在实习已经结束,回头总结我的实习报告时,感受颇深,它使我在实践中了解了社会,让我们学到了多在课堂上根本就学不到的知识,也打开了视野、增长了见识,更为我即将走向社会打下坚实的基础,基本上达到了学校要求的实习目的。这份实习报告共分六个部分,在这六个部分中,前面五个部分主要从公司的概况、生产、管理等方面加以客观介绍,内容来源有我在实习期间的所见所闻(主要)、从公司带回来的一些资料、回来后通过查书和上网获得一些知识等;最后一个部分则是我这次实习的一些主观认识,下面我就逐一来谈谈这六个部分。
第一部分 企业概况
我是在四川德润鑫动物药业有限公司完成本次实习任务的,它是一家集动物药业和动物保健品开发,生产,经营与服务为一体的高科技兽药gmp企业。位于成都市经济技术开发区龙泉驿区内,占地38亩。公司建于XX年5月。现有员工68人,其中:各类技术人员达60%,大学本科以上人员达50%,拥有博士1名,硕士2名,药剂师1名。公司全体员工均通过严格的兽药gmp系统培训,公司共建有水针车间、口服液车间、粉剂和散剂车间等四个车间,以及办公、仓储、检验等设施。于XX年3月一次性通过国家农业部gmp验收,具备完善的gmp硬件设施和软件系统,技术力量雄厚。公司现有产品:菌毒灭金针、鑫战役、冰火、润鑫喘鼻康、附红克星、芪多鑫、财富鑫、止痢大败毒、敌球甘露、禽病康、鑫大肠杆菌特号、润鑫杆快治、润鑫先锋、鸭哈哈、抗菌威达、润鑫别咳等四种剂型近100余个品种,经过半年的销售,取得了较好的业绩,产品和服务均受到了全国各地广大经销商和用户的好评和青睐!
第二部分 公司的总平面布置图
分析:
1,就企业所选的厂址来看:它位于成都经济技术开发区龙泉驿区私营园区内,具备以下优势:①在土地费用和纳税结构等方面享有一定的优惠政策;②在私营园区内分布有众多的医药产业,在研发、包装、运输、服务等环节形成共生的“地利”条件有利于企业的发展;③龙泉当地水资源丰富且符合注射剂生产所需水源要求,廉价方便。
2,就企业内部厂房的分布来看:由于这是一家通过gmp验证的企业,因此它也符合gmp在厂房设计上的标准。①从上图来看,生产区、辅助区和行政区布局合理紧凑,互不妨碍,既节约了土地资源,又可提高生产效率,比如其包材库房、生产车间、成品库房在布局上就减少了往返行进路程,节约了时间。②在针剂车间方位的选择上也遵循了应远离污染源,并在污染源的上风侧,有一定防护距离,锅炉在下风侧的原则。
第三部分 工艺流程简介
一,可灭菌小容量注射剂生产工艺流程:
可灭菌小容量注射剂生产工艺过程包括原辅料的准备、注射用水的制备、安瓿处理、配液过滤、灌装封口、灭菌检漏、印字包装、质量检查等工序。
(一) 原辅料的准备
1)领料:根据生产指令内容及车间生产作业计划,分别领取原料、辅料。应按生产指令内容仔细核对原、辅料名称、代码、规格、数量(重量),必须做到物料的名称、代码、批号、规格、数量准确无误。
2)原辅料进入洁净室的净化、灭菌:
原辅料 到货点收 抽样化验 入库入帐(分类分批
进入货位) 称量 净化(除尘、剥除外包装,
杀菌液擦抹) 气闸(缓冲)
灭菌室1(杀菌液) 灭菌室3(紫外线照射、臭氧灭菌) 风淋室
(二) 注射用水的制备
1)原水处理:饮用水往往含有悬浮物、无机盐、有机物、细菌及热原等杂质,先要进行预处理:采用滤过澄清法;将水通过砂滤桶,滤层通常由洗净的碎石、粗砂、细砂、木碳、陶制滤棒组成。经过滤过、吸附,可除去水中的悬浮粒子。这一步称为原水的预处理。接下来主要采用二级反渗透法(靠外界压力,使原水中的水透过膜,而杂质被阻挡下来,原水中的杂质浓度越来越高),即可制得注射用水。其制备注射用水的工艺流程如下图:
进料水 一级高压泵
2)注射用水的收集和保存:初馏水适当弃去一部分,检查合格后方能正式收集。收集时应注意防止灰尘及其他污物落入,最好采用带有无菌过滤装置的收集系统。在80摄氏度以上或灭菌后密封保存。
(三) 安瓿处理
1)安瓿的切割与圆口:生产中采用安瓿自动切割机,其作用一是切割瓶口到需要的长度;二是用火焰喷烘颈口截面使熔融光滑平整,从而减少以后工序中的破损率。切割、圆口完毕后拍出安瓿内的玻屑,贮放时不宜重压。
2)安瓿的洗涤:采用甩水洗涤法,就是将安瓿经冲淋机灌满滤净的水,再用甩水机将水甩出,一般反复三次以达到清洗的目的。最后用孔每项0.45μm滤膜滤过的注射用水洗净。
3)安瓿的干燥或灭菌:空安瓿洗净后,要进行干燥灭菌、冷却。一般要在烘箱内用120~140摄氏度温度干燥。灭菌好的空安瓿存放时间不应超过24h。如已超过贮存时间则必须重新洗涤、灭菌。
(四) 配液过滤
1) 称量
①配料前核对原辅料品名、批号生产厂、规格及数量,应与原辅料检验报告单相符。必要时应的小样试验合格单。
②处方、计算、称量及投料必须复核,操作人、复核人均应在原始记录上签名。
③剩余的原辅料应封口贮存,在容器外标明品名、批号、日期、剩余量及使用人签名。
2) 配制及粗滤
① 使用的注射用水在80℃以上保温下其贮存时间不宜超过12h。
②直接与药液接触的惰性气体,用前需经净化处理,其所含微粒量应符合规定的洁净度要求。
③药液混匀后取样,测定含量、ph值等。调整含量时须经复核。
④砂棒或板柜过滤机按品种专用,用于同一品种连续配制时要每天清洁消毒规程消毒。
⑤凡接触药液的一切设备管道和容器具,应根据品种制定清洗要求,定期用清洁剂进行处理。更换品种时必须用清洁剂处理,处理后应以注射用水洗涤至清洁。
3) 精滤
①药液应经半成品检验合格后,才能进行精滤。
②药液精滤应孔径为0.45~0.65μm的滤膜进行过滤。
③盛精滤品容器应密闭,并标明药液品种、规格、批号。目检色泽、澄明度,合格后方可流入下工序。
④药液自溶解至灭菌在12h内完成,特殊品种另定。
(五) 灌装封口
安瓿药液灌封是灭菌制剂制备的关键操作,应在同一室内进行,其洁净环境要严格控制(如洁净度为万级),以免污染。采用机械灌封,由安瓿自动灌封机完成。整个工艺过程包括安瓿的排整、灌注药液、充气和封口等。
1) 空安瓿的排整:将密集堆放的灭菌安瓿,依照灌封机动作周期的要求将固定只数的安瓿,按一定距离间隔组排在传送装置上
2) 灌注:采用灌封机进行操作。灌封机是利用具有单向阀的计量活塞完成定体积药液的抽取及灌注。机器上设有自动止灌装置。当安瓿空缺时计量活塞不工作,即停止灌注。
3) 充气:由于某些产品的稳定性较差,在安瓿内往往要通入惰性气体以置换其中的空气。所有充气过程都是在充气针头插入安瓿内的瞬时完成的。针头的动作要快速进退与短时停留,气阀要同时快速启闭。
4) 封口:是用火焰将已灌封好的安瓿颈部熔融密封。此工艺采用拉丝封口机。
(六) 灭菌检漏
1)湿热蒸汽灭菌法:用压力大于常压的饱和水蒸汽加热杀死微生物的方法。
2)紫外线灭菌法:是指用紫外线照射杀死微生物的方法。本法适用于物体表面之灭菌,无菌室空气及蒸馏水的灭菌;普通保健品可吸收紫外线,因此装于容器中的药物不能灭菌。紫外线对人体照射过久会发生结膜炎,红斑及皮肤烧灼等现象,故一般在操作前开启1—2小时灭菌而在操作时关闭。如若必须在操作中使用时,则工作者的皮肤及眼睛应做适当防护。
3)无菌操作法:无菌操作法是把整个过程控制在无菌操作的条件下进行的一种操作方法。无菌操作所用的一切用具,材料及环境均需灭菌,操作也在无菌室或无菌柜内进行。操作人员进入操作室之前要洗澡,并换上灭菌的工作服和清洁的鞋子和帽子以免造成污染机会。小量的无菌注射剂的制备,在层流洁净工作台进行操作。
4)检漏:灌封工序完毕,所有制品还必须进行一次检漏,检漏的目的是检查安瓿封口的严密性以保证灌封后的密闭性。采用热压灭菌检漏箱来进行。
(七) 灯检
应按《澄清度检查细则和判断标准》规定的检查标准和方法逐支目检。检查人员视力应为远距离和近距离视力测验均为0.9或0.9以上(不包装矫正后视力),无色肓,每年检查一次。检查后的半成品应注明检查者的姓名或代号,由专人抽查,不符合要求时应返工重检。每批结束后做好清场工作。灯检不合格品应标明品名、规格、批号,置于适当的容器内移交专人负责、保管或处理。
(八) 印字包装
注射剂经质量检测合格后方可印字与包装。每支注射剂均须印上品名、规格、批号等。用安瓿印字机进行印字。所印字迹应清晰可见,且不易抹掉。装安瓿的纸盒内应衬有瓦楞纸,并应放有割颈用小砂石片及使用说明书。盒外应贴标签,标签上须注明下列内容:①注射剂名称;②内装支数;③每支容量与主药含量;④批号、制造日期与失效日期;⑤处方;⑥制造厂名称和地址;⑦应用范围、用法、用量、禁忌;⑧贮藏方法与条件。
(九) 质量检查
包括对物料、生产过程、包装、成品入库及发运等的控制。
1) 物料的控制:
① 物料的采购:根据采购计划,首先考察供应商的基本情况:产品质量信誉,工艺水平,质量管理水平等,并按gmp要求,对供应厂商进行产品、工艺、设备进行验证,然后,将通过验证的厂商列为物料定点采购单位。
② 物料的入库、贮存与发放:原料、辅料及包装品的质量监控始于验收入库。物料到货后接受人员应查核送货凭证与订货合同一致,票物相符。注意外包装是否完整,标签是否正常,无异常情况始可入库;物料应分库存放,对有温度、湿度及特殊要求的物料应按规定条件贮存;药品的标签、使用说明书应由专人保管和领用,应由专柜或专库存放。凭包装指令,计数发放。发放、使用和销毁应有记录;物料发放时应根据进料日期先进先出,易变易出,毒、麻及贵重药出库要双人复核。依照生产指令所列的物料品名、编号、批号、规格和数量等进行发放,做好并保持适当的记录。
2) 生产过程的控制:(从下达生产批令开始,开领料单给仓库,经核对配送原材料到生产部,经核对后,按标准操作程序称量、配料。每次称量必须核对无误方可投料,并及时做操作记录,记录投料的每种成分、检验报告号和投料顺序,对任何偏离标准的操作都应向生产部门和该产品负责质控人员报告)
① 制水:在注射剂的生产中70%的质量问题与水的质量有关,其评价指标主要包括电阻率、菌落数(cfu)、细菌内毒数(eu)
② 洗瓶:监控的项目是保健品输液瓶经清洗后的清洁度。可取清洗后的输液瓶,灌装注射用水振摇,制得水样,然后按注射用水检验方法检验不溶性微粒、电阻率、微生物和内毒素等指标。
③配制:本工序包括称量,浓配,稀配、检验及过滤等过程。
a药液经含量、ph值检验合格后方可精滤。调整含量须重新测定。精滤药液经澄明度检查合格后直接进入灌装工序。
b直接与药液接触的惰性气体,使用前必须经净化处理,其所含微粒量要符合规定的洁净度要求。
④ 灌封:应经常检查装量半成品澄明度,药液从稀配到灌装结束一般不宜超过24h。
⑤ 灭菌:监控标准:每100ml药液中污染菌不得超过100个。
⑥ 灯检:不得有可见微粒。
3)包装的控制:在开始包装操作前,质检人员和包装管理员必须检查核实以下内容:包装线清场和设备清洗情况;包装材料容器、标签品种和数量;被包装产品品种数量,以保证没有外来的药物和标签混入,保证使用的容器、标签及其文字内容正确无误,确认产量在生产指令的理论是允许误差范围。
4)成品入库及发放的控制:包装完成后的产品,经质管部门检验符合企业内控标准,批准发放合格证可以入库。入库时必须经过验收和办理入库手续。发运产品应按照“及时、准确、安全、经济”的原则,并及时做好出库发运记录。
二,散剂的制备:
其流程图如下:
散剂:系指一种或数种药物均匀混合而制成的粉末状制剂,可供内服,也可外用。散剂的特点:①粉碎程度大,比表面积大、易分散、起效快;②外用覆盖面大,具保护、收敛等作用;③制备工艺简单,剂量易于控制,可配和饲料一起食用;④贮存、运输、携带比较方便。
(一)物料前处理:在固体剂型中,通常是将药物与辅料总称为物料,故而,所谓的物料前处理是指将物料处理到符合粉碎要求的程度,如果是西药,应将原、辅料充分干燥,以满足粉碎要求;如果是中药,则应根据处方中的各个药材的性状进行适当的处理,使之干燥成净药材以供粉碎。
(二)粉碎与筛分:此处采用干法粉碎。指将药物干燥到一定程度(一般是使水分小于5%)后粉碎的方法,采用高效粉碎机进行操作。筛分是指利用筛分器将粒度不同的固体颗粒混合物分离成若干部分的单元操作。采用zs515旋涡振动式分筛机进行操作。
(三)混合:指使多种固体粉末相互交叉分散的操作。因散剂要达到药物均匀分散状态,故混合操作是制备散剂的关键工序。在散剂制备过程中,采用搅拌混合法与过筛混合法配合使用。
(四)分剂量:将混合均匀的散剂,按重量要求分成等重份数的过程叫分剂量。此处用容量法进行分剂,很方便,误差在允许范围内。容量法分剂量必须注意散剂的密度、粉末成分的性质、疏松及紧密程度、铲粉用力轻重、快慢、方向、深浅、刮粉角度以及分剂量速度等,均可影响分剂量的准确性,力求及时调整,保持条件一致,以减少误差。
(五)散剂的质量检查:要检查的内容有:①均匀度取供试品适量置光滑纸上平铺约5cm2,将其表面压平,在亮处观察,应呈现均匀色泽,无花纹、色斑。②水分取供试品照水分测定法测定,除另有规定外,不得超过9.0%。③装量差异单剂量、一日剂量包装的散剂,装量差异限度应符合规定。
(六)包装贮存:散剂包装与储存的重点在于防潮,散剂的吸湿特性及防止吸湿措施成为控制散剂质量的重要内容。选用适宜的包装材料与贮藏条件可延缓散剂的吸湿。常用的包装材料有有光纸、保健品纸、蜡纸、保健品瓶、塑料瓶、铝塑袋、硬胶囊及聚乙烯塑料薄膜袋等。散剂贮藏的场所要选择干燥、避光、空气流通的库房,分类保管,定期检查。
三,溶液型注射剂的生产流程图:
关键词:化工原理;实践教学;改革措施;实践教学质量
工程类学科来源于实践又服务于实践。化工原理是化学工程类、生物工程类及各相关专业的专业技术基础课程,内容涉及基本理论、工艺计算、设备工艺设计和选型、经济核算以及节能等问题[1-2]。化工原理实践教学是化工原理课程教学的重要组成部分,肩负着使学生将学到的理论知识转化为实践技能的重要责任,是增强学生工程意识,培养学生实践能力和创新能力,提高综合素质的重要环节,在培养高级工程技术人才过程中发挥着不可替代的作用[3]。我院生物工程专业自2003年开始开展化工原理实践教学,经过多年的实践,取得了一定的成绩和经验。通过对现有成绩、经验的总结,不足之处的分析,以及改进措施的提出,以期与兄弟院校之间相互学习和交流,为进一步提高生物工程专业化工原理实践教学质量提供借鉴。
1实践教学取得的成绩
1.1建立相对稳定的实践教学基地
基于生物工程专业工科的教学要求和化工原理课程所担负的教学作用,我校化工原理的实践教学坚持遵循让学生一定能深入到大型化工企业中去锻炼的理念,这就要求学校与企业之间必须建立良好的合作关系。2003年实习之初,由于生物工程专业成立时间较短,缺少人力、物力积累,学院与化工类大型企业的联系较少,实习基地尚未建成。因此自2003年至2005年三年内,我们的化工原理实践教学基本上都处于“游击战”状态。这样必然导致教师、学生以及企业三方面互相了解较少,各方准备不足,实践教学效果不理想。从2003年至2005年,我们先后与兴平化肥厂、西安南风集团和渭南煤化工集团有限公司联系,开展实践教学。至2006年,在院领导和相关教师的不懈努力之下,经过多方对比、协商,把实践教学地点定在渭南煤化工集团有限公司(后简称渭化集团)。经过2006至2009三年连续合作,深入了解,校企双方达成“合作共建、互利双赢”的共识,于2009年6月举行了隆重的化工原理实践教学基地挂牌仪式,化工原理实践教学基地正式建立,教学基地的建立,一方面改善了实践教学条件,另一方面为促进“产、学、研”结合打下基础[4]。
1.2实践教学过程逐渐秩序化、正规化
经过几年的实践教学,基本上已经与渭化集团之间形成了较为固定的实习模式。每一学年,实践教学时间定在第三学期化工原理理论课程结束之后。参加人数约120人,分两批,每批60人。每批学生由三名带队教师负责。实践教学开始之前,由学院主管教学院长和带队教师与企业进行联系,商洽实践教学具体事宜,使企业明确实习目的和学生人数等情况,做好实践教学接待准备工作;进企业之前,统一给学生办理临时通行证;进企业后,先进行安全纪律教育和企业概况介绍;正式实习时,一般将学生分为三组,每组20人,跟随基地指导教师下到不同车间实习,实行倒班制,基地指导教师根据每个学生的现场表现进行打分,反馈给带队教师。最终实践教学考核成绩包括纪律(20%)、实践教学表现(30%)和总结报告(50%)。
1.3实践教学成效显著
经过几年的化工原理实践教学表明:(1)通过实践教学,使学生对化工生产过程的生产组织、管理措施和经营状况有了较全面的认识,通过观看现场真实设备和了解实际的生产工艺流程,对进一步巩固、加深和理解化工单元过程的原理起到很好的作用,同时增强了学生的工程观念,为化工原理课程设计和后续其他专业课的学习打下良好的基础[5];(2)实践教学过程中培养了学生实事求是的科学态度,使之逐步树立正确的工程思想、经济观点和严谨、认真的工作作风,提高了学生综合运用所学知识,独立解决实际工程问题的能力;(3)通过实践教学,使学生加强了理论联系实际的能力,学生在工业生产中感受到知识用于实践后所产生的巨大效益,主动将自己所学的理论知识与工业生产中所需的知识进行比较,找出差距,为今后的学习和工作提供了有益的参考和借鉴。
2实践教学中存在的不足
取得成绩的同时,我们在实践教学过程中也存在着一些不足:
2.1实践教学时间短,不能完全满足实践教学的要求
一方面由于化工生产自身具有的易燃易爆性和随着现代化工生产自动化、连续化和集成化,企业对外来人员数量的限制越来越严格;另一方面,高校扩招以来,学生人数逐年增加,学校实践教学经费紧张,导致目前我院生物工程专业学生实际的实践教学时间仅为2.5天/人,与生物工程专业本科教学培养计划所要求的7天/人实践教学的标准还有很大差距。由于实践教学实践的限制,目前的实践教学还停留在“走马观花”式的参观式实践教学,与实践教学的最终目标还有一定差距。
2.2实践教学内容和基地指导教师的不确定性
按照化工原理实践教学计划,结合企业实际情况,我们制定了实践教学指导书便于指导学生学习,但是由于大型化工企业的生产特点,生产车间随时都有可能出现一些意外情况,导致我们的实践教学内容很难保证按预期计划进行。此外,随着日趋激烈的市场竞争,目前的大型企业都处于不断精简状态,企业人员编制少,工作任务重。因此在整个实习过程中,车间技术员或车间主任很难抽出时间给学生详解生产的主要工艺流程及关键技术,只能临时抽调人员,基地指导教师人员不稳定,导致实践教学内容和效果的波动性。
2.3学生难以真正深入车间,了解相关设备构造和原理
近年来,我国的企业大多进行了改制,技术保密工作要求越来越高,好多企业已经出现了拒绝和学校合作的趋势。在这种发展背景下,厂方为了技术保密或担心侵犯知识产权等原因,不允许学生浏览有关的技术图纸,甚至不允许观摩设备内部结构(除非是巧遇设备检修或其他原因停机检查,否则学生根本无法了解主要设备、管件等的内部结构及物流情况[2])学生到现场后,只能学习熟悉流程、认知设备,对一些基本的安全生产控制方法,开停车和简单的事故处理是得不到锻炼的,学生真正深入车间时间很短,深入了解相关设备构造、原理的机会很少。学生对实习的总体感觉是“实习有用,但是较肤浅”。
3几点改进措施
为了使化工原理实践教学取得更好的效果,经过几年的不断探索,我们提出了以下几点改革措施。这些措施的提出将为进一步提高我院生物工程专业化工原理实践教学质量提供依据:
3.1调整教学计划、将原先安排在学期末进行的实践
教学调整到学生期末考试之后进行将实践教学环节调整到所有理论课程考试结束之后进行,便于学生全身心投入到教学实习实践中去,为提高实习效果提供了时间上和精力上的保证。
3.2系统编写和修订化工原理实践教学指导书,为教学效果提供保证
通过多年实践教学经验的积累,化工原理实践教学逐渐走向成熟和完善,为了进一步提高实习效果,必须在现有条件的基础上重新编写切合自身实习情况的实践教学指导书。内容主要涉及:(1)实践教学的目的、意义和预期效果。实践教学的目的意义和预期效果的提出,一方面使学生能够从思想上高度重视教学实习,端正实习态度;另一方面也使实践教学单位明确责任,依此做好接待实习的准备;(2)实践教学基地概况、生产技术、主要车间的仪器设备、工艺流程、产品种类及特性介绍;(3)实践教学的管理、评估、考核标准。①实践教学考勤占20%,主要考核学生在实习期间的出勤情况和遵守纪律情况;实习期间由学校带队教师考核;②实践教学的现场考核占30%,由实践教学基地指导教师根据学生参与情况和业务能力考核;③总结报告占50%,由所有实习指导教师根据实习报告质量统一考核。实践教学指导教材的编写,是实践教学进一步正规化的重要保障,这样教师有据可依,学生有章可循,企业任务明确,实践教学效果有明显改进。
3.3利用多媒体手段,结合实践教学指导书,减少实习的盲目性
实践教学是完全不同于其他理论课教学的,单纯靠书面上的介绍是很难让学生完全理解和接受,学生直接进入企业,必然带有很大的盲目性。因此我们可以充分利用现代化的计算机技术及网络资源,将实践教学基地的生产工艺、所涉及的典型单元操作、典型设备的原理、结构以及部分现场工作录像片制作成电子课件在实践教学前、实践教学中和实践教学后让学生观看。实践教学前,播放电子课件并与实践教学指导书结合起来进行实践教学动员,使学生在进入实践教学基地之前就对要实习的目的、重点做到心中有数,减少实践教学的盲目性。同时,通过形象、生动、色彩缤纷、图文并茂的电子课件的学习,能够提高学生实践教学的积极性,增强感性认识,给学生留下深刻印象,为进一步现场实习奠定基础。
4结束语
总之,化工原理教学实习的改革,是一个长期而艰难的的过程。随着社会的发展、国家和教育部培养创新人才战略思想的不断深入,给化工原理教学实习也提出了更高的要求,化工原理教学实习的改革势在必行。上述内容和观点是我们在总结六年教学实践经验的基础上进行的一些探索和思考,希望能为今后的化工原理教学实习工作起到一定的借鉴作用。
参考文献
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[3]娄向东,王晓冰,赵晓华,等.《化工原理》课程实践教学改革[J].新乡学院学报(自然科学版),2009,26(1):87-89.
[4]王记莲.高职院校《化工原理》实践教学改革浅析[J].化工时刊,2009,23(3):73-77.
1教材的选择
教材是学生掌握知识的最直接工具,也是教师与学生之间的桥梁。但是,如果教材编写的过于深奥,不易理解,学生将产生厌学情绪,同时也会对所学知识的实用性产生怀疑,不利于生物工程或相关专业人才的培养[3]。因此,选择完整、系统的知识体系,以及可以反映与本学科相关的产业背景和最新研究成果的优秀教材,是保证教学质量和教学效果的关键之一。在教学过程中,注重理论和实际相结合,坚持以学生为本的原则,内容兼顾实际生产过程中遇到的实际问题。除了教材上的知识之外,也要注意整个生物能源领域不断出现的新理论、新思路、新技术和新成果。通过阅览国内外优秀期刊和专业网站,访问行业内相关企业和研究机构,及时将新的知识介绍给学生,扩充学生的信息量,拓宽学生思路,提高学生学习兴趣,为学生今后的就业或继续在本专业领域进行研究打下基础。
2教学互动
教学方式也是体现教学质量的一大重点。在教学方式上,我们首先运用现代化的多媒体将教学过程中的重点难点内容通过图片、视频、动画等多种方式呈现给学生[4]。从而使得抽象难懂的内容具体化、形象化、趣味化,激发学生的学习热情。特别是,涉及到生物能源生产过程中的流程图、设备图以动画及视频的形式穿插在教学过程中,使学生更好理解,也更加直观。除此之外,我们也注重邀请一些专家学者、或与本专业相关企业的人士来进行一些讲座介绍。这样,可以使学生从科研或生产等不同角度对这个行业进行了解,加深学生对本专业的理解和认知度,而不是仅仅停留在理论知识上。此外,学期中和学期末,我们会安排几节课让学生自己上台,结合课上所学的知识,对自己感兴趣的产品做项目调研和介绍,甚至可以向老师提问,增加课堂的互动性、调动学生的积极性,以提高学习效率。
3实验教学的建立
学生毕业以后会进入工作岗位或科研单位继续深造,对理工科学生来说,动手能力是重要的一环。因此,除了课堂讲学以外,培养学生的实验操作能力也是生物能源课程重要环节。以生物能源中的纤维素乙醇为例,生产过程涉及到的纤维素预处理反应器操作、纤维素酶活测定,酶水解及发酵过程操作,均是课堂讲解所不能涉及的范围。因此,在生物能源课程中需穿插几次实验课,以便学生对生物能源涉及的实验及生产过程有一定的感性认识,从而对所学内容有更透彻的理解。苏州科技学院化学生物与材料工程学院在各级领导的关心下,拥有发酵罐、摇床等大型实验设备,并具有实验所需的HPLC,IC,HPLC-MS,GC-MS等分析仪器。同时,学院分析测试中心还具备核磁共振、电镜等大型精密分析仪器,可以说仪器设备齐全,为学生实验的开展和学习打下了较为坚实的物质基础。
4企业参观交流
为了进一步强化和促进学生对生物能源课程的认识,同时进一步提高学生学习知识的主观能动性和积极性,在学习期间,有必要安排学生到一些生物能源相关企业去进行参观学习。了解工厂基本的生产方法,熟悉基本的生产设备等等。并且,在参观之前,给学生布置任务,学生参观结束后需对产品的基本生产工艺流程、使用的主要设备、产品提取和质量控制等环节撰写报告,并作为平时成绩。让学生带着问题去学习,增加学习兴趣,以达到良好的教学目的。
5结论和体会
Abstract: With the rapid development of the marine industry, marine pollution of the marine environment has become increasingly serious. The traditional physical and chemical methods have been difficult to meet the governance needs for dealing with these marine pollution, and biotechnology is increasingly used in ship pollution prevention and control due to high efficiency, safe, inexpensive, non-toxic superior characteristics, so this paper focuses on the application of modern biotechnology in the marine pollution prevention and protection of the marine environment.
关键词: 现代生物工程技术;船舶防污染;生物技术应用
Key words: modern biotechnology;marine pollution;biotechnology application
中图分类号:Q819 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)26-0109-03
1 现代生物工程技术概述
现代生物工程技术是一项以DNA分子技术作为应用基础,在生物的个体、细胞甚至分子层面上运用生物技术手段,严格遵循要达到的目的,以生物学知识为应用基础对生物进行设计和操作,实现其预期额目的和作用的现代科学方法,主要包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等诸多系列的生物高新技术。
生物工程技术作为一门具有综合性和应用性的学科最早可以追溯到上世纪70年代,直到90年,现代生物工程技术才真正产生,通过发挥其独特作用渐渐造福人类。生物工程技术被认为是21世纪的主导技术,随着该项技术的不断发展,其所具有的独特优势作用也不断显现,正越来越受到世界各国的普遍重视,生物工程技术将为解决人类面临的环境、资源、人口、能源、粮食危机提供技术保障和支持。
现代生物工程技术不仅在作物改良研究、医药、食品工程中起着重要作用,而且能有效控制日益严重的污染问题,在环境和生物监测中起着重要的作用,比如在处理海洋污染中常用的生物技术通常涉及分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生殖生物学、遗传学、生物化学、微生物学等学科,可以通过研究这些学科来实现生物工程技术在船舶防污染中的应用。
运用现代生物工程技术处理污染问题与运用传统方法相比,生物控制方法明显具有许多独特的优点,生物工程技术通常情况下是以酶促反应为基础的生物化学过程,同时反应过程所需要的反应条件通常是常温、常压和近乎中性的条件,所以一般情况下这些生物处理技术都是能够实现的,并且还不会因为条件苛刻而影响其他反应的正常运行,这与物理化学处理方法技术需要高温高压的反应条件相比,大大简化了程序和反应过程,同时所需的设备也简单便于操作,整体工艺稳定安全等优点。
2 船舶航运对海洋造成的污染
海洋在人类社会的发展史上具有重要的地位,海洋生态环境是人类生存和发展的物质基础之一,同时随着海上货运量的逐年增加不可避免的在船舶运输中产生了一系列的污染海洋环境的问题,使海洋的生物资源遭受严重破坏,甚至危害到了人类的健康和生存。
随着船舶事业的蓬勃发展,无数的船舶在海洋上航行越来越频繁,随之而来的是与日俱增的船舶和各种有害物质品种进入海洋,使海洋生态环境受到不同程度的破坏,从一定程度上造成了海洋污染。在一般情况下,带来物质污染可分为油性污染物和非油性污染物。
2.1 油性污染物 一般情况下,船舶带给海洋的油性污染物主要是船舶在营运作业期间向海洋中排放的油性混合物和船舶在遭受海难事故中产生的溢油问题,这两类问题都不同程度的造成了海洋中有毒污染物的增加,对海洋的生态环境改变具有直接作用,因此需要慎重对待和分析。
船舶在营运期间向海洋中排放的油性混合物主要有:油船的压载水、洗舱水、船舶机炉舱的含油舱底水和分油机排出的油渣。其中油船压载水是指油船在卸货后空载返航时,为保持船舶有一定的吃水和稳性而注入货油舱的海水或淡水;油船洗舱水是指油船在进坞修船、通过运河和狭窄航道或换装不同品种油料时,为清洗货油舱所用的清洗水;船舶舱底水是指船舶动力装置运转期间,由于燃油系统、滑油系统等的渗漏,船舶检修时漏入舱底的油料,擦洗机器的破布棉纱等,当混入机炉舱舱底水中,未经处理排放时将造成可观的污染;分油机排出的油渣是指主副机锅炉烧用的燃油所产生的渣料。
船舶由于海上事故原因所产生的事故性溢油主要有船舶因触礁、碰撞、搁浅和失火等意外事故所造成的油船货油舱、货船燃油舱等破损的大量溢油,这类污染的特点是:常常发生在近岸或港湾内,往往在短时间内把大量石油类突然倾泻海中,对海洋生物资源,沿岸居民的生活环境和港湾设施危害甚大。[1]
2.2 非油性污染物 船舶所产生的非油性污染物主要指散装运载含有有害物质的液体或固体货物所产生的货舱洗舱水和舱底水,船舶生活污水和各种垃圾。
船舶在运输中产生有害洗舱水、压载水和舱底水的原因是随着油气运输船和化学制品运输船的数量越来越多,吨位越来越大,船舶所运载的含有害物质货物产生的货舱洗舱水和舱底水排放时约含0.6%运输量的有害残液,船舶从一港驳入的压载水可能带有有害生物到另一港排放时将给当地的海生物带来危害,这些有害残液或压载水排放时将危害海洋生物和人类健康。
船舶所产生的生活污水主要包括盥洗水、粪便及厕所冲洗水、厨房和医务室排出水及运送动物舱内的清洗水等,这些污水带有大量的细菌和传染病毒,对海洋生态系统的平衡也具有重要影响。
船舶运输过程中产生的垃圾主要来自运输货物而产生的包扎和垫舱材料、船舶维修保养而产生的废弃物,比如油漆、铁锈、废纸、玻璃及纤维、生活食品废料及食品包装等,这些垃圾排放入海也将造成污染。[1]
3 船舶防污染的传统方法
对于处理船舶所带来的污染问题,传统意义上一般采取化学和物理两种方法,按照所使用方法的原理来分主要分为化学分离法和物理分离法以及其他方法,下面简单介绍以下这三类方法。
3.1 化学分离法 化学分离法按照所使用方法的不同主要分为两类:沉淀法和电浮分离法,这两类方法使用条件不同,但是所达到的效果则相似。
沉淀法是利用使油污沉淀或上浮的原理,通过向含油污水中投放絮凝剂或聚集剂而达到油水分离的一种方法,其中所使用的两种沉淀剂又有细微的区别,絮凝剂可使油凝聚成凝胶体而沉淀,而聚集剂则使油凝聚成胶体使其上浮。
电浮分离法的原理是把含油污水引进装有电极的舱柜中,利用电解产生的气泡在上浮过程中附着油滴而加以分离、从而实现油水分离的方法。[1]
3.2 物理分离法 物理分离法按照分离原理不同,可以分为以下几类:
3.2.1 重力分离法 重力分离法是利用油和水的密度差,使水中油滴克服水流阻力上浮与水分离的一种方法,这种方法的主要影响因素是油粒直径、油和水的密度、温度,其中一般认为油粒直径小于50um的情况下这类方法就不再起作用,比如重力分离法就很难分离乳化油,另外重力分离法如按其作用方式的不同,还可分为机械分离、静置分离和离心分离三种。
3.2.2 过滤分离法 过滤分离法的原理是让油污水通过多孔性介质滤料层时,油污水中的油粒及其它悬浮物被滤料层截留,而水可以通过滤层排出,这类方法的特点主要有:一是油水分离的过程主要靠滤料层阻截作用,将油粒及其它悬浮物截留在滤料表面;二是具有很大表面积的滤料对油粒及其它悬浮物的物理吸附作用和对微粒的接触媒介作用,增加了油粒碰撞机会,使小油粒更容易聚合成大油粒而被截留。
3.2.3 聚结分离法 聚结分离法的主要原理是运用润湿理论和碰撞聚结理论,当微小油粒通过多孔材料时,让这些细小微粒互相碰撞促使油粒聚合增大从而上浮和分离,这类方法最大的特点是精细化,但是在使用聚结分离法时影响粗粒化程度的因素主要有聚结元件的材料选择和材料充填的高度密度等,决定聚结分离程度的关键是材料和油粒之间的相互作用,也就是说只有材料和油发生润湿,聚结才能发生。
3.2.4 吸附分离法 吸附分离方法的原理是用多孔性固体吸附材料作为滤器,当污水通过滤器时微小油粒被吸附在固体表面上,从而使油水分离,这类方法的特点是由于分子间普遍存在着引力,所以这类吸附方法没有选择性,并且可以吸附多层粒子。
3.2.5 气浮分离法 气浮分离法的原理就是通过产生气泡将污水中的细微油粒吸附上浮,从而达到油水分离的目的。[1]
3.3 其他分离方法 在实际操作中,除了常用化学分离法和物理分离法之外,经过方法创新,还有其他的一些分离方法,这些分离方法主要有:电解分离法、凝聚分离法、活性污泥法(生物化学法)、超滤膜过滤法、反渗透法。
4 生物工程技术在船舶防污染中的应用
以上部分主要列举出了一些传统的物理法和化学法在船舶防污染中的应用,虽然化学法处理污染的效果好,但因其操作条件差,腐蚀性高,还存在着二次污染又不能满足环保的要求,物理法也存在着一定缺陷,因而可以考虑在船舶防污染中应用生物工程技术,在船舶防污染中引进生物工程技术的原理是由于被污染过的海洋污水中存在着许多成分复杂的有毒物质,而运用生物技术中的微生物自身的降解作用可以降解海洋污水中的有毒物质,将其转化为无毒物质,从而使污水得到净化。
将生物技术运用到船舶防污染中,可以有效保护海洋环境,目前,在该领域得到应用的生物工程技术主要包括生物修复、防生物附着、生态毒理、环境适应和共生等,具体而言主要有以下几个应用方面:
4.1 处理油污染 船舶带给海洋的油性污染物都不同程度的造成了海洋中污染物的增加,对海洋的生态环境具有严重的破坏作用,生物工程技术在处理这类污染过程中采取的原理是运用微生物的生物降解将石油中的大分子降解为小分子,最后完全氧化为二氧化碳和水,这种方法具有高效、经济、安全、无二次污染的独特优点,对于海洋环境没有副作用。
4.2 处理有害防污漆污染 为了防止船底生物附着造成污染,减小船舶航行的阻力,节省燃料,提高船舶运营效率,运用生物工程技术的原理就是利用海洋生物的自身防污损机理,确保海洋生物污染预防机制正常运行,加大对有益微生物的筛选,从而提取和分离防污活性物质,制备天然生物防污剂用于海洋附着生物的防除。[4]
4.3 防治海洋大气污染 一般情况下,船舶运输过程中都会产生一定量的废烟废气,故而会向海洋大气中注入硫氧化物、氮氧化物和烃类污染物等有害气体,这些气体会对海洋大气造成严重污染,也会对动植物及人类造成极大危害,故而可以运用生物技术来处理海洋大气污染,大气污染的生物技术治理原理是利用微生物的生化作用,首先将大气污染物进行分解然后转化为无害或少害物质,从而达到治理的目的。[4]
参考文献:
[1]佚名.船舶防污染技术技术[EB/OL].百度文库.
[2]段怡萍.现代生物技术在环境保护中的应用和前景[J].科技创业月刊,2005(5).
关键词:生物工程;教学改革;高等院校
面对生物工程产业化的发展趋势,我国各高校均开设了生物工程专业,为该产业提供了不少高级专业人才。但是受经济条件和地方背景影响,高校在专业教学体系方面仍有较大差距,一些高校在教学设置上缺少特色和经验,从而影响自身的发展和人才的输出,因此高校必须就生物工程专业教学进行改革和创新。
一、明确人才培养方向,优化专业教学内容
生物工程专业人才必须要适应当代高新科学技术产业的实际需求,所以高校在培养人才时,除了要求其掌握生物工程专业基础知识和基本技能,还应注重提高学生的综合素养以及创新创造能力。但是当前高校在该专业的教学体系方面仍旧存在教学内容陈旧的问题,为了实现为社会输送高级专业人才的目标,促进自身生物工程专业的可持续发展,高校必须结合新时期发展背景,明确人才培养方向,优化专业教学内容。对此,高校首先应该对传统的“以书本为教学中心”的教学方式进行改革,利用信息技术和互联网技术拓宽专业教学模式,重视学生的个性化,对学生采取因材施教的教育模式,坚持“开放式”教学理念,营造愉悦且轻松的课堂教学氛围,从而充分调动学生的积极性,促进学生进行创造性的自主学习。[1]其次,生物工程专业的教师应当结合当下生物工程产业的发展形式,对教学大纲、教学内容和教学方案进行修订,继承传统教材中的创造性因素,融合国内外先进技术理念,有机整合生物工程教学知识点,实现优化专业教学内容、培养学生创新创造能力的目的。最后,高校必须明确生物工程专业的人才培养方向,由于生物工程是一个与实际生产紧密联系的学科,人才的需求情况会随着产业的变化而发生变化,所以生物工程专业的教师在进行教学安排时,必须与生物产业实际相结合,在传授基本知识的同时,应该根据最新产业进展现状不断更新教学内容,以此培养符合产业发展需求的高素质人才。
二、结合实际生产应用,改革专业教学模式
生物工程与生产实际紧密相连,高校的实践体系是否具有针对性和完整性直接影响着生物工程专业的教学质量,如果实践教学体系存在疏漏,就会严重制约学生的实践能力、创新能力。另外,生物工程专业的理论知识较为抽象,如果不能与实际应用结合学习,就容易导致学生只会纸上谈兵,与生物工程产业对人才的实际需求严重脱离。为了能够为生物工程产业输送理论知识扎实、实践操作能力优秀的专业人才,高校必须结合实际生物生产,优化教学实验项目,安装新型先进实验设备,结合当前应用技术改革专业教学模式。在设置生物工程专业的实验课程时,教师应当跟紧当前生物产业的热点应用技术,及时优化、更新实验项目,减少单一的、陈旧的且重复性、验证性较强的实验,多选择技术含量高且操作技术强的“新”实验,令学生能够将新技术和新理念融入到实践中,培养学生的动手能力和实践能力,使其不会与生物产业实际应用脱节。[2]除此之外,高校培养生物工程专业人才的主要目的是为了生物行业的实际生产服务,所以高校在进行实验教学模式改革时还应当重视实验的情景设定,尽量将真实生产情景融入到课堂教学中,使教学与生产实践能够紧密相连,从而实现提高学生专业技能水平的目的。例如建立微生物资源与发酵实验室,将真实样品作为实验对象,模拟企业生产车间和流程,营造真实市场和生产情景,令学生能够从企业的角度设计实验方案、发现问题并解决问题,使学生能够一毕业就快速融入到实际工作中。
三、加强高校企业联合,提升师资教学水平
生物工程要求学生能够充分掌握技能的应用性,所以学生不仅要具备扎实的理论基础,还要拥有较强的实际操作能力。为了能够培养出符合生物产业要求和社会发展需求的应用型人才,高校可以加强与企业之间的合作,按照企业对人才的需求情况改革专业教学体系,派遣教师为企业解决实际生产问题并学习最新、最前沿的生物技术,或者聘请企业的一线专家为学生讲授实际生产中需要注意的问题和知识,努力提升师资教学水平。如此,不仅能够丰富教师的知识储备、提高其技能素质,还能使学生真正了解实际生产情况,有力推动了生物工程专业的教学改革。另外,生物工程专业的教师还应当保持勤奋刻苦、持之以恒的学习态度,随着时展不断更新自身专业知识,提高专业技能水平,为培养教育专业人才奠定基础。
1.1专业课程衔接性差
生物工程专业课程衔接性的不足主要体现在两个方面:一是部分课程孤立,不能体现课程知识的承上启下作用,造成专业人才培养方案失去体系性。例如某些高校生物工程专业开设有工程制图课程,本意是想让学生掌握识读工程图纸的技能,以便后续工程类课程的学习。但由于这些高校工程学教学力量弱,导致工程类课程偏少甚至缺失,如此一来,工程制图这一门课程就在整个教学体系中失去了作用及意义。二是课程之间内容存在重复现象。由于教学计划不够完善,课程教师之间缺乏沟通,教材存在重复内容,导致部分课程在讲授内容上存在重叠现象。实验教学中,部分工程类实验由于实验条件的限制,往往用生物类实验替代工程类实验,使得生物工程专业实验课程中生物类专业通用的实验项目比例过大。
1.2教学师资队伍薄弱
生物工程专业教师缺乏是一些新开生物工程专业高校普遍面临的问题。生物工程学科属于较新的学科,学科人才不像其他较成熟学科那么丰富,从事高等教育的更是奇缺。高校往往通过引进生物技术、分子生物学与生物化学等专业的硕士、博士从事生物工程教学,或是利用本校一些相关专业的教师承担生物工程专业骨干课程的教学,导致整个教学体系远离生物工程专业“工科”一端,偏向于其生物技术、生物科学的“理科”一端,使生物工程专业与其他生物学专业产生趋同性,丧失了自身专业的特色,培养出的人才专业优势不明显。
1.3缺乏必要的实验、实践教学平台
实验教学平台和实践教学平台是高等教育培养体系中两个重要的支撑平台。实验教学被认为是当前培养学生创新精神和创新能力的重要途径,但目前实验教学主要是一些验证性的实验,综合性、研究性实验偏少,实验教学往往被等同于实践教学。实践教学应该更多地和生产实践相结合。由于教学与生产应用之间缺乏紧密联系,实践教学更多地停留在到企业参观学习和以验证性实验替代实践性教学的层面上,缺少以就业为导向的实践教学环节,自然就不能保证人才培养的质量。
1.4教学研究不系统
我国生物工程教学研究还是以相对独立的课程教学研究为主,缺少从生物工程专业整个教学体系出发的整体性、系统性研究;教学研究成果大多是描述性的结论,缺少实证性的调查分析数据支撑,这使得很多教学研究浮于问题的表面,不能从根本上解决生物工程教学中的问题。
二、生物工程专业教学改革措施
2.1完善教学计划
生物工程教学团队成员要共同制订教学计划,成员间共同协商,理顺课程之间的关系,避免课程之间出现知识点的重复和遗漏,实现专业知识和技术的衔接性,体现课程的延续性。教学计划是一个动态过程,在专业建设早期办学条件不够完善的条件下,更要注意经验的积累。实际工作中,通过兄弟院校师生之间的交流、专业教师的培训、邀请专家学者讲学、教师之间的教学研讨等多种形式互通有无,实现教学计划与人才培养目标的协调与统一。
2.2鼓励以学生为主体的教学方式改革
课程教学是整个人才培养的核心,授课方式应该以学生主动学习为主,教师引导答疑为辅,充分提高学生自主学习的积极性和有效性。ThomasR。Harris认为:让学生在课堂之外开展网络自主学习,然后带着问题到课堂中与老师进行交流探讨,这是生物工程教育中一种行之有效的做法。
2.3鼓励现代教育技术的应用与资源共享
加强影像、声音等多媒体技术手段在课程教学上的应用,让抽象的理论具体化,让呆板的文字生动起来。高校应该对自制多媒体课件、自制教学素材等教学行为进行嘉奖,从而提高广大教师探索的积极性。高校应该根据自身的学科、技术优势,开发独有的优势资源,通过一定的机制,在一定范围内进行交流共享,更好地提升教学资源的质量和利用率。
2.4努力实现产学研相结合的专业可持续发展模式
据了解,2015年9月25日,山东省眼科医院、眼科研究所谢立信院士为角膜盲患者王先生实施了生物工程角膜移植手术。“患者术后近3个月时间里,复查过4次,角膜植片状态很好,患者视力已恢复到0.3。”山东省眼科研究所角膜科主任翟华蕾介绍。
角膜盲是我国第二大致盲病因。我国现有角膜盲患者400余万人,并且每年新发角膜盲患者约10万人。全国每年捐献的角膜仅有3000余例,加上国外捐献或进口眼角膜,每年施行的角膜移植手术仅约5000例。此次手术采用的生物工程角膜“艾欣瞳”,由谢立信院士和史伟云教授牵头,与中国再生医学国际有限公司合作研发,是目前世界上唯一完成临床试验并上市的高科技生物工程角膜产品。临床试验结果表明,其效果接近捐献人角膜。
据介绍,获准上市的生物工程角膜虽然技术领先,优点颇多,但其应用范围相对人角膜狭窄,只能解决角膜移植中的板层角膜移植供体缺乏的问题,可以治疗50%的角膜盲患者,其余患者仍需利用捐献人角膜接受全层角膜移植术治疗。
另据悉,我国角膜病专业医生极度缺乏,国内能够熟练完成角膜移植手术的医生不足50人,再加上人工生物角膜与捐献人角膜有着明显不同的特点,从手术适应证选择到围手术期处理都有着独特的技巧,因此手术医生培训是关键因素。截至目前,山东省眼科医院已经举办三期生物工程角膜移植培训班。
肝胆外科借“慧眼”实现精准诊治
《健康报》讯 术前通过新型影像诊断技术,精确判定肿瘤大小和侵袭范围;通过立体定量评估肝储备功能,判断术后预留肝脏的大小及功能;通过3D重建和术中导航技术,帮助外科医师精密设计,实现手术方案的量体裁衣……北京清华长庚医院执行院长董家鸿教授表示,肝胆外科的精准诊治已不单纯依靠经验设计手术方式和手术方案,而开始借助生物学、影像学等先进技术,逐步实现可视化、可控化和可量化。
董家鸿团队演示了三维打印个体化肝脏模型引导下的肝门部胆管癌精准切除术,整个手术过程中,患者仅出血200毫升。作为该患者的主管医生,北京清华长庚医院肝胆外科项灿宏告诉记者,58岁的患者术后第二天已能下地行走,各项指标恢复正常。由于肝门部胆管癌位置特殊,长期以来被认为是无法手术根治性切除的癌症。不仅如此,在术前影像学检查中,手术团队还发现这位患者肝动脉、门静脉及胆管的解剖结构异于常人;肿瘤已经侵及门静脉主干,需要切除重建;同时,肿瘤侵及的右后肝管解剖位置深藏在肝脏深处,使得胆肠吻合重建困难。该医疗团队决定通过3D技术,真实重构患者肝胆解剖结构。
老人骨折可用PFNa内固定术
《健康报》讯 早晨8点左右,山东省聊城市东昌府人民医院急诊科突然送来一位高龄患者。老人今年81岁,早晨出门时不慎摔伤,经检查诊断为左股骨粗隆间粉碎性骨折。老人强烈要求手术,因为他不想当一个“躺着的累赘”。骨外科李众德主任为老人做了全面检查,确认他具备手术条件。调整好老人身体状况,完善术前准备后,在24小时内做了左股骨粗隆间骨折闭合复位PFNa内固定术。
老年人骨折后,做不做手术都有发生并发症的风险。据报道,传统的保守治疗方式病人死亡率大于34.6%,国外目前治疗该类骨折首选手术。由于老年人容易出现应激反应,所以不适宜用传统手术。传统手术需要切开一条长达20厘米的切口,手术时长2个多小时,输血约400毫升。我们采用股骨粗隆间骨折闭合复位PFNa内固定术,先进行闭合手术复位,再采用微创手术技术,在病人髋部切开3个1~4厘米的小切口,放入PFNa固定。PFNa属于一种新型股骨近端内固定术,即用螺旋刀片锁定技术取代传统的2枚螺钉固定,未锁定的螺旋刀敲入时,自旋转进入骨质,对骨质起填压作用,且不易松动退出。手术时间不到30分钟,出血极少。病人清醒后就能起身半坐,3~7天后即可以在助行器的协助下行走。目前我们已成功治疗100余位病人,明显改善了病人的生活质量。
青少年库欣综合征警惕罕见亚型
《健康报》讯 不久前,在积水潭医院内分泌科与泌尿外科的通力合作下,医生们终于将吕小姐增生的肾上腺切了下来,然而当看到病理标本时,在场的人们皆是一惊。原来,吕小姐患了一种罕见的肾上腺疾病。
两年前,吕小姐发觉自己没有任何原因的变胖了,而且面部皮肤发红,及腰腹部皮肤出现紫纹,还常有瘀斑出现。19岁的她正值花季,这些无缘由的变化令她十分着急,可到了当地医院检查后只诊断出“腰椎间盘突出”,吃药也不见效果。在之后的一年里,她的月经量明显减少,体重却持续增加,后颈部和肩背部的脂肪不断增多,四肢却越来越细。她的身体状况逐渐变差,腰部的疼痛使她翻身困难,双腿无力,甚至出现视物模糊。无奈下,她来到积水潭医院就诊,希望能够找到疾病的真正原因。
了解吕小姐的病情后,医生首先断定她有重度的骨质疏松。为了找到骨质疏松和肥胖的原因,内分泌科的专家为她进行了激素水平的检查,发现她的皮质醇明显升高,但双肾上腺无明显异常。介入科专家采用分段下腔静脉取血测量激素水平,发现其左侧皮质激素升高显著,初步诊断为库欣综合征。库欣综合征又称皮质醇增多症或柯兴综合征,是由多种病因引起的以高皮质醇血症为特征的临床综合征。患者主要表现为满月脸、多血质外貌、向心性肥胖、痤疮、紫纹、高血压、继发性糖尿病和骨质疏松等。
在内分泌科的精心治疗下,吕小姐的症状有所减轻,然而要想根治,还需要手术治疗。为了避免出现肾上腺危象,泌尿外科王海东主任制定了周密的手术计划。2015年12月7日,历时两个小时,手术安全顺利地完成。术后,当大家看到病理标本时都十分惊讶。通常肾上腺为金黄色,而患者的肾上腺有许多黑色小结节,这种疾病有个学名叫作“原发性色素性结节状肾上腺病”,是库欣综合征里十分罕见的一种亚型。该病好发于青少年患者,高峰在20岁左右。大多数病例病程较长,呈隐匿性进展,从起病到确诊大约需要2~5年。部分患者有家族史。目前,吕小姐身体症状已经明显缓解,为了防止其他并发症的发生,吕小姐还需要在院观察一段时间。在激素水平回到正常之后,她的身体会慢慢恢复。
冲击波治腱鞘炎见效快痛苦小
《健康报》讯 患者张女士,56岁,右侧桡骨茎突部(靠拇指一侧手腕处)疼痛两年余,有时可放散至手和肘部,活动腕部及拇指时疼痛加重。近日,张女士手臂疼痛加重,来到北京积水潭医院冲击波治疗室,诊断为桡骨茎突狭窄性腱鞘炎。我们采用放散状冲击波治疗机进行标准治疗,在治疗过程中保持患侧拇指功能位,患者拇指逐渐伸直,活动度增加,疼痛减轻明显并且局部硬结变小。
桡骨茎突狭窄性腱鞘炎是骨科的常见病,可发生于任何年龄,中老年人特别是女性患者居多,男女比例约为1:6,好发于从事手指和腕部工作的人。患者屈指不便,尤以早晨最为明显,但活动几下即见好转;局部有压痛和硬结;严重时可产生弹响,患指屈而难伸或伸而不能屈;在桡骨茎突处有疼痛、压痛和局部性肿胀,有时可触及硬块;指活动困难。