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关键词:无线传感器 物联网 茶场
随着茶叶的传播,目前茶叶的生产和消费几乎遍及全国和世界五大洲的国家和地区。我国是茶叶的故乡,加之人口众多,幅员辽阔,因此茶叶的生产和消费居世界之首。由于茶叶受到世界人民的欢迎,并成为三大饮料之一,所以世界茶业的发展速度也很快。目前,世界五大洲中已有50个国家种植茶叶,茶区主要集中在亚洲,茶叶产量约占世界茶叶产量的80%以上。茶叶生产和饮用已经历了几千年的历史过程,人们对茶叶的需求也出现新的要求。这是因为,在社会发展中,一旦人们对衣、食、住、行的要求得到了满足,就特别注重保健和文化生活方面的需求。茶,这种天然保健饮料必将愈来愈受到人们的青睐。与此同时,由于它含有大量的对人体起着一定的保健和防病的成分,更会吸引大量消费者去饮用它。茶叶已成为人们生活中不可缺少的伴侣。
现代茶叶种植发展迅速,不仅种植品种更多、规模更大,而且种植区域也更加集中,这给农业人员的管理和优化种植增加了难度和成本。为了解决这些问题,我国的茶叶种植正在向信息化和智能化的方向发展。只有应用先进的较低成本的信息采集手段,实时、精确地获取大棚环境信息,制定科学的管理决策,最后通过智能设备或人工控制等措施,才能提高种植作物的经济效益。
茶场茶叶长势的好坏、产品产量和质量的高低,关键在于温室内环境条件对于作物生长发育需求的适宜程度,因此准确监测温室内的环境因素才能确保高产、高效、优质和低耗。无线传感器网络是融合了嵌入式软件硬件、传感器、无线通信、芯片制造、智能控制等多种学科的综合性技术,这个新兴学科从一开始诞生就由于其潜在并广阔地应用前景而受到了众多学者和研究者的青睐,引起了学术届、工业界和国家安全机构等的高度关注,大有引起一场新技术革命的势头。无线传感器网络是由大量随机分布的微小节点组成的,网络节点自身带有传感器、数据处理、无线通信等模块,不需要任何网络基础设施,通过自组织的方式组网,借助其传感器模块,有效的与物理环境交互,能够协作的实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境和监测对象的信息,并把信息通过无线网络传输到数据处理中心。从某种意义上说,无线传感器网络将在逻辑上和物理上的信息世界融合在一起,极大的扩展了现有的网络范围并且提高了人类认识世界的能力。通过无线传感器网络,人们可以在任何时间、地点和环境条件下都能获得详细可靠的信息。目前具有这些特点的无线传感器网络已经广泛地应用在国家安全、国防军事、医疗卫生、环境监测、健康监测、物质跟踪、制造业、智能农业、家庭应用以及供应链管理等各个方面。
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN)是近年来新发展起来的学科,它改变了人类与自然界交互的形式,将客观上的物理世界与逻辑上的信息世界紧密地结合在一起,极大的拓展了现有网络的功能和人类认识世界的能力。在2003年的美国技术评论中无线传感器网络位于新兴十大技术的首列;同年的美国商业周刊将WSN称为全球未来的四大新技术之一。WSN实际上是一种特殊的Ad-hoc网络,传感器与嵌入式计算机、无线通信和电子等多学科技术合作,实时监控监测区域监测对象信息后,将处理后的信息传送给用户(王殊,阎毓杰,胡富平,2007)。无线传感器网络,以获得客观的物质世界信息,在许多领域的应用前景十分广阔,可应用于工业、农业、生物医学、环境监测、军事防御、危险区域远程控制等。
WSN的最根本的目的是采集监测区域内监测对象的信息。典型的无线传感器网络具体如下:通过飞机将大量传感器节点(数量从几百到几千)扔到监控地区,每个传感器节点通过自组织方法构建无线传感器网络。传感器节点是物理信息收集和发送者,而且根据某些路由规则将收集到的测量数据传送到汇聚节点。其中,汇聚节点(也被称为网关,基站)是一种特殊的节点,通过移动通讯网络,卫星通讯,互联网,与用户监控中心交互,还可以通过无人机飞越网络上空,将汇聚节点中的数据进行采集。它能够从根本上解决传统传感器网络的一些体积庞大,布线闲难等问题。闲此,常被用在某些难布线、能源供给不方便、或者人员到达闲难的地方和一些意想不到的地方 (如突发自然灾害,固定通信网络被破坏)等。也是因为WSN拥有抗毁性强,能够迅速扩大等特点,不需耍一个固定的网络做为支撑,可以广泛地应用于军事防御、工农业、交通运输、环境保护等领域。
关键词:液相色-质谱联用;动物性食品;抗生素残留;检测
中图分类号:F407.82文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2008)33(c)-0043-02
目前,对检测食品中兽药残留的方法有很多:微生物学检测法、免疫分析法、色谱法,还有新近研发的生物传感器、纳米材料、生物芯片等技术。微生物检测法是测定抗生素残留的经典方法,具有前处理简单、经济、批量大等优点,但精确度、准确度和特异性不高,缺乏灵敏度。本文就近两年将液相色谱-质谱联用技术(LC/US)应用于动物源性食品中几种常见兽药残留的检测方法做一个综述。
一、对动物性食品中抗生素残留的测定
(一)、硝基呋喃类
硝基呋喃类药物主要包括呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃西林和呋喃妥因.硝基呋喃类药物对光敏感,代谢快,母体化合物在动物体及其产品中很快就降至检出限以下,但其代谢物以蛋白结合物的形式在体内可残留较长时间。显然,检测硝基呋喃类药物母体化合物已不能反映真实的用药情况。目前,各国均将硝基呋喃代谢物作为指示硝基呋喃类药物残留的标示物。研究动物组织中4种硝基呋喃类代谢产物AOZ、AMOZ、SEM和AHD的自动固相萃取HPLC-MS分析方法,以2-氯苯甲醛和2-硝基苯甲醛作为衍生化试剂。色谱柱:Intersil ODS,150mm×4.6mm,5μm(GLScience Japan);以乙腈-0.1%甲酸为流动相,采用梯度洗脱。流速:0.6mL/min,进样量:30μL。离子化模式:正离子API-ES。采用两种不同衍生化试剂硝基呋喃代谢产物选择离子(SIM),对于2-氯苯甲醛衍生物AOZ、AMOZ、SEM和AHD的同位素离子分别为:m/z225∶227:m/z324∶326:m/z198∶200:m/z238∶240。对于2-硝基本甲醛衍生化物AOZ、AMOZ、SEM、AHD的选择离子分别为:m/z 335、m/z 236、m/z 209、m/z 249。回收率为85%~90%:检出限可达0.5μg/kg。采用硫酸锌和亚铁氰化钾脱蛋白,电喷雾电离正离子方式(ESI+)、多反应监测(MRU)方式成功测定了奶粉中的硝基呋喃代谢物。流动相A为乙腈,B为0.1%甲酸(含0.5mmol/L醋酸铵),梯度洗脱:流速0.2mL/min,柱温30℃。4种代谢物内标法回收率在89.5%~110.3%之间。方法检出限(3倍S/N)AMOZ、AOZ为0.05μg/kg,SEM、AHD为0.1μg/kg,优于欧盟的要求[1]。采用高效液相色谱―电喷雾多级质谱(LC/MSn)同时快速、准确测定蜂蜜中呋喃西林、呋喃唑酮、呋喃它酮和呋喃妥英4种硝基呋喃类抗生素代谢物。硝基呋喃类代谢物在酸性条件―F经过邻硝基苯甲醛衍生化,液相萃取后经色谱分离。色谱柱:ZORBAX 80A Extend C18150 mm×2.1mm,5μm(Agilent)。流动相:甲醇(B)和超纯水(A),采用梯度洗脱。进样量:20μL:流速:0.2mL/min。质谱仪采用电喷雾正离子(ESI+)检测模式,扫描模式为二级质谱。加标样品平均回收率达到64%-79%,定量下限(LOQ)为0.1-1μg/kg,检测限(LOD)达到0.05-0.5μg/kg[2]。PPMulder等报道用液相色谱-串联质谱(LCMS/HS)确证定量检测禽肉及肝组织中的3,5-二硝基水杨酸肼(3,5-dinitrosalicylic acid hydrazide,DSH)代谢物。经酸性衍生化为NPDSH和NPHBH,乙酸乙酯提取,采用电喷雾负离子检测模式进行测定。NPDSH和NPHBH的[M-H]为m/z374,NPDSH的碎片离子为m/z182和226,而NPHBH的碎片离子为m/z 183。肌肉和肝组织中的检出限分别为0.04mg/kg,0.025 mg/kg,定量限分别为0.10mg/kg,0.05mg/kg[3]。
(二)、喳诺酮类
喹诺酮类(Quinolones,QNs)是1,4-二氢-4-吡啶酮-3羧酸衍生物的抗茵药,4-吡啶酮-3-羧酸是共同的功能基团,对细菌DNA螺旋酶具有选择性抑制作用。其中氟喹诺酮类(Fluoroquinolo-ne, FQs)是近十多年来研究最多、发展最快的一类合成抗菌药。由于不合理用药和滥用药的情况发生,因此,氟喹诺酮类药物残留问题越来越引起人们的重视。LC-MS法检测灵敏度高,能方便地对微量兽药残留组分进行检测,同时能对兽药残留组分进行结构确证,是目前检测食品中FQs残留确证检测的最佳方法之一。研究建立了水产品(鳗鱼、虾、鱼肉)中3种氟喹诺酮类抗菌素(PQs)残留量的LC-ESI-MS/US液相串联质谱测定方法。测定的3种氟喹诺酮类抗菌素:恩诺沙星ENRO、单诺沙星DANO、沙拉沙星SARA。色谱柱:LichroCART(r),Pu-rospher(r)STAR RP-18e,125×2mm,5μm:流动相:乙腈(A)和0.1%甲酸溶液(B),梯度洗脱。流速:0.2mL/min:柱温:30℃:进样量:10μL。质谱条件:扫描方式:多反应监测(HRM),正离子。3种氟喹诺酮抗菌素标准在1.0ng/mL-200ng/mL范围内具有良好的线性。样品检测限(LOD)0.5-2.9μg/kg,定量检测限(LOQ)分别为:1.8(ENRO)、8.2(DANO)、2.4(DIF)μg/kg,这种测定方法可作为原鳗、烤鳗、虾肉、鱼肉等样品的定量检测和确证方法,符合国外对氟喹诺酮类抗菌素残留的最大允许限量(HRL)要求[4]。
(三)、氯霉素类
氯霉素(Chloramphenico,lCAP)是一种广谱抗生素,能抑制细菌蛋白质的形成。动物源食品中氯霉素残留对人类的健康构成直接或潜在的威胁,特别是氯霉素导致人类再生障碍性贫血。用液相色谱-大气压光电离质谱(LC-APPI-MS)开发出测定鱼肉中氯霉素的方法。样品用乙酸乙酯萃取并挥发至干,然后用乙腈和正己烷萃取。分离柱采用ZorbaxEclipseXDB C18150×3 mm, 5μm,10mmol/L醋酸铵水溶液-甲醇为流动相:掺杂剂:丙酮,0.05mL/min:梯度洗脱:柱温:40℃:进样量:20μ:l流速:0.5mL/min。选择离子监测(SIM):m/z321 [M-H]-。对于加入量为0.1-2ng/g的样品,小鲱肉和比目鱼肉中氯霉素的平均回收率分别为89.3%-102.5%和87.46-94.8%。LOD为0.07ng/ml。小鲱肉和比目鱼肉中氯霉素残留的检测极限(信噪比=3)分别为0.27ng/g和0.10ng/g。采用电喷雾电离源(ESI),负离子模式采集,选取m/z:321/152为监测离子对测定对虾中氯霉素残留。用乙酸乙酯提取。C18Inertsil 5ODS-2色谱柱(5μm,2.1mm×50mm,Meta ChemTechnolegies Inc.):甲醇为流动相,流速为300μL/min,进样量为20μL。该方法线性范围为0.28~28μg/L,相关系数r=0.99991。定量检测下限0.07μg/kg。牛英娟等建立了液相色谱/电喷雾离子阱(Q-Trap)质谱测定虾中氯霉素残留的分析方法。色谱柱:InertsilODS-3柱(2.1mm×15cm,5μm)。流动相:乙腈0.01mol/L乙酸铵水溶液,梯度洗脱。流速0.5mL/min,进样量5μL:柱40℃:检测波长278nm。MS条件:电离方式(-)API-ES,选择离子模式,对m/z321进行MS2检测。浓度为0.1~20μg/L的线性相关性系数为0.99953:浓度为20~1000μg/L的线性相关性系数为0.99803,回收率均在70%~116%范围内。岳振峰等以m/z321.0为母离子,m/z152.1、257.0和194.1为子离子,采用多反应监测(HRM)负离子模式对鸡肉组织中的氯霉素残留进行检测。采用微量化前处理方法。色谱柱:BDS C18,2.1×150mm,3.5μm:进样量:30μL:柱温:30℃:流速:300μL/min:流动相:乙腈-水(V/V10:90),梯度洗脱。方法的检出限为0.010μg/kg(S/N≥3),定量下限为0.10μg/kg,线性范围为0.100~1.00μg/L,加标回收率为74.3%~84.0%。氯霉素类抗生素除代表药氯霉素外,还有甲砜霉素和氟甲砜霉素。同时建立了鸡肉中氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素三种氯霉素类抗生素残留的高效液相色谱-电喷雾电离三重四极杆质谱测定法。色谱柱:XDB C18柱(150 mm×2.1 mm .id.,3.5μm):进样量: 30μL:柱温:30℃:流动相:乙腈-水,流速:300μL/min,梯度洗脱。该方法采用多反应监测(MRU)负离子模式,氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素的定性分别采用m/z152.1和257.0,m/z185.1和290.1,m/z185.1和336.1,定量离子分别为m/z321.0/152.1,354.0/185.1和356.1/336.1。方法的检出限为0.010μg/kg,测定低限为0.100μg/kg,线性范围为0.050-1.00ug/L,加标回收率为69.0%-92.8%。
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(四)、β-内酰胺类
β-内酰胺类抗生素主要包括两类热不稳定的化合物:青霉素和头孢菌素。在兽医临床上,最为常用的β-内酰胺类抗生素包括青霉素G钾、青霉素G钠、氨苄青霉索、盐酸普鲁卡因青霉素、阿莫西林、头孢唑啉、头孢氨苄、硫霉素等。利用电喷雾四极杆串联-离子肼质谱测定牛奶中β-内酰胺类抗生素的残留量。该方法可检测5种p―内酰胺类抗生素(氨苄青霉素、阿莫西林、青霉素G、青霉素V和邻氯青霉素)和2种头孢菌素(头孢匹林和头孢噻呋)。样品用乙腈提取。用水/甲醇(含1%乙酸)梯度洗脱。氨苄青霉素、阿莫西林、头孢匹林和头孢噻呋用质子加合物[M+H]+进行定量,而青霉素G、青霉素V和邻氯青霉素则用钠离子加合物[M+Na]+进行定量分析。该方法可检测出美国FDA所规定的牛奶中允许检出量5ng/ml和安全使用量2.5ng/mL。最低检测限(信噪比=10)为0.2ng/mL(氨苄青霉素),0.4ng/mL(头孢噻呋),0.8ng/mL(头孢匹林),1ng/mL(阿莫西林和青霉素G),2ng/mL(青霉素V和邻氯青霉素)。利用弥散固相萃取柱(spersive-SPE)采用液质联用技术测定牛组织中β-内酰胺类抗生素的残留。弥散型萃取柱与传统的萃取小柱相比,操作简单,绝对回收率高。所检测的10种β-内酰胺类抗生素有:脱乙酰基头孢匹林、头孢匹林、阿莫西林、头孢噻呋DCCD、氨苄青霉素、头孢唑林、青霉素G钠、苯唑青霉素、氯唑西林、萘夫西林和双氯西林。除了头孢噻呋DCCD回收率为58%之外,其余平均回收率≥70%。
结语:LC-MS对简单样品可进行分析前净化并具有几乎通用的多残留分析能力,用于对初级监测呈阳性反应的样品进行在线确证,其优势明显。液质联用系统是残留分析理想的检测手段。对于需要高灵敏度、宽适用范围、复杂基质的多残留快速筛选工作而言,液质联用无疑是首选的最佳检测手段。
作者单位:东北农业大学
参考文献:
[1]彭涛,邱月明,李淑娟等.高效液相色谱-串联质谱法测定动物肌肉中硝基呋喃类抗生素代谢物[J].检验检疫科学,2003.13(6):23―28.
[2]蒋原,丁涛,沈崇钰等.液相色谱-电喷雾质谱联用检测蜂蜜中四种硝基呋喃类代谢物[J].畜牧与兽医.2005.37(3):12―15
[3]杨成对,宋莉晖,毛丽哈等.对虾中氯霉素残留的分析方法研究[J].分析化学.2004,32(7):905―907
关键词:分子生物技术;微生物领域;环境
微生物技术是在多种学科上面相互紧密交叉的一门应用学科,对环境污染修复技术方面的发展具有重要的推动作用。本文主要介绍目前常用的分子生物技术,分析分子生物技术在水、土壤、恶臭等方面的应用,明确分子生物技术在环境工程微生物修复治理工作中的重要性,为在下一步的分子生物技术的研究提供一个良好的契机,也为在环境工程的工作取得良好的效果而做好各项准备工作。
1与环境工程相关的分子微生物技术
1.1PCR核酸技术
PCR是一种利用脱氧核糖核酸半保留复制的原理,在体外扩增位于两段已知序列之间的DNA区段,从而得到大量复制的生物技术,其应用在整个行业中最为广泛。PCR技术主要分为以下三种:PCR-SSCP技术、PCR-DGGE技术以及PCR-RFLP技术。
(1)PCR-SSCP技术主要通过利用银染法以及荧光的检测技术等,对SSCP凝胶DNA谱带进行详细的分析,应用这种技术进行分析,能够简化测试的试验步骤,比较方便且精准;
(2)PCR-DGGE技术是按照一定顺序检测生命物质碱基,获得变性试剂解链不同的内容物质反映,对样本进行检测,从而达到研究目的;
(3)PCR-RFLP技术主要是利用限制性核酸内切酶的特性进行样本分析,在基因组上寻找多态性位点,从而揭示个体或群体间遗传变异或评估种间亲缘性关系的一种分子标记技术。
1.2荧光原位杂交技术
荧光原位杂交技术是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法,根据目前已公布的、定位在不同分类等级的rDNA分子的特定位置,设计以rDNA为靶点的寡核苷酸探针,然后用荧光标记探针,用于原位鉴定单个细胞.目前可利用此方法,使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类。
1.3基因重组技术
此技术是利用DNA体外扩增或重组技术把需要的基因或DN段从供体生物基因组中抽取分离,或通过人工合成的方法获取基因,并经过一系列的切割、加工、修饰、连接反应产生重组的DNA分子,再将其导入适合的受体细胞,从而获得基因表达的过程。
2分子生物技术的应用
工业的高速发展极大地促进了我国经济的增长。然而,工业污染已对我们正常的生活环境及个人健康造成了不可忽视的影响。分子生物技术应用对环境污染的修复和治理成为现今行业的关注热点。
2.1水处理中的应用
微生物絮凝剂是由微生物菌体内外分泌的生物大分子,并带有电荷。相关的研究表明,微生物絮凝剂对生活污水及工业废水的COD及SS的去除率可分别达到68%和91%。相比铁盐、铝盐等化学药剂,微生物絮凝剂对活性污泥所产生的絮凝作用更高效,其产生的沉淀也更易过滤,且絮凝后的残渣可生物降解,不会造成二次污染。由此可见,微生物絮凝剂具有高效、无毒的优点。
2.2土壤修复中的应用
由于土壤生物修复技术具有环境友好、成本低、可原位处理等优点,因此成为了目前的一个研究热点。有益微生物可通过自身代谢分解土壤中的有机污染,其分泌的有机酸、铁载体等物质能使重金属转变为无害的螯合态。此外,根际微生物还能协助植物生长,促进超富集植物对土壤的修复效果。通过分子生物技术筛选具有高效代谢能力的菌种,并观察分析微生物在修复过程中的群落动态变化,可进一步了解土壤生物修复的机理,建立土壤功能微生物资料库,促进土壤生物技术在实际应用中的优化。
2.3臭气处理中的应用
微生物的代谢作用可把臭气分解成硫酸盐、CO2、H2O等无害无味物质,特别适用于堆肥厂、污水处理厂、垃圾填埋场等环境卫生处理设施的臭气治理。目前常用的生物除臭工艺包括过滤除臭、滴滤除臭、曝气式除臭以及洗涤式除臭。分子生物技术已广泛用于分析臭气处理设备中微生物代谢功能及群落的变化。通过扩增除臭细菌某基因的可变区,并结合相关的分子生物技术,观察除臭生物装置中的微生物的多样性、丰度及代谢功能在不同pH、碳源或其他制约条件下的变化,可筛选出最有利的菌种。因此,分子生物技术的应用对臭气治理具有非常重要的意义。
2.4对石油降解方面进行分析研究
石油的成分复杂,包括一些对微生物有毒害的物质。因此,如何鉴定、筛选、培养具有高效降解能力的菌种成为石油污染物生物处理技术的关键。为了更好的解决石油的污染问题,需要相关研究人员在分子生物与石油污染进行深入细致的研究,并积极寻找有效可行的治理方法。分子生物技术在环境工程方面,主要具有环境治理效果好、无副作用、成本较低等优点。由于分子生物技术的众多好处,得到了各方面的广泛认可,使得这项技术在我们行业的发展上起到了重要的作用。
3结语
我国现今所面临的难题是,如何降低对环境的污染,如何能够进一步改善我们现在的生活环境。环境工程生物修复技术作为目前行业的热点,而分子生物技术俨然已成为环境工程微生物不可或缺的研究手段,这同时也在另一个层面让我们充分的认识、理解到分子生物技术在环境工程中的重要性。分子生物技术的研发与应用是我们在环境保护中的前沿阵地,我们在不断的分子生物研究中进行发掘和创新,为我们的环境工程事业做好有力的技术支持,同时也为我国在环境保护方面做出重要的贡献。
参考文献
[1]石琛,王璐.环境微生物领域分子生物技术的应用进展[J].中国科技信息,2013,16,135+139.
[2]张凤.在环境工程微生物领域中分子生物技术的应用[J].绿色科技,2013,08,192-194.
[关键词]农业种植;生物技术;应用
我国是一个名副其实的农业大国,经济的发展离不开农业。信息技术的发展为我国农业发展拓宽了道路,生物技术的应用提高了农业生产水平。生物技术不仅促进了我国农业的发展,提高了农作物的产量,更促进了我国经济的迅速发展。
1生物技术应用的重要作用
(1)对农作物抵御病虫害、节约资源有积极作用。
由于我国人口众多,为提高农作物产量,就必须使农作物免于虫害及自然灾害,其应对对策便是农药,农药的大量使用使我国可耕种土地污染十分严重。在此背景下,生物技术应运而生,生物技术的应用可改善农作物抗旱抗虫抗灾等能力,提高农作物产量及存活率。其从根本上使农作物基因发生有利改变,使农作物本身具有防治虫害的本领,这从根本上降低了农药的使用量,极大地保护了我国的耕地。
(2)解决我国人口温饱问题。
我国人口增长速度快,基数大,现存可耕种用地难以满足人口的巨大需求,这需要我们在农业种植技术上不断创新,以提高产量。而生物技术可通过改变农作物基因的方式,促进农作物产量的提升,真正解决我国人口的“吃饭问题”。
(3)对我国食品安全的保障有积极作用。
近些年,地沟油、瘦肉精、催熟剂等引发的一系列食品安全问题,引起普通大众、国家机关的高度重视,这对农作物种植要求更加严格,从农作物的种植、生产、运输等各个环节都需绝对安全,“无公害”蔬菜、食品受到普通大众的高度追捧,农产品不仅要具有高营养价值,还应安全无害。生物技术的应用解决了农产品低质量的源头,为我国食品安全提供了一道天然屏障,我国农业种植中应广泛应用生物技术。
2生物技术的应用
2.1转基因技术
将基因进行人工修饰和分离后,导入到生物体的基因组中,使生物发生变化的过程,就是转基因技术。转基因技术在农业种植领域应用十分广泛,其能将一种作物的优良基因转移到另一种作物中,例如,一种作物抗倒伏力强,可将其抗倒伏基因转移到其他抗倒伏能力弱的作物中,使这种作物在生长过程中充分结合自身优势与外来抗倒伏能力,产量会获得大幅提升。此外,还能加大社会经济效益成长力度。ISAAA的年度报告指出,早在2012年,发展中国家的转基因作物种植面积就超过了发达国家,中国位于世界各国转基因作物种植面积的第四。转基因技术的应用节约了大量耕地,减少了大量杀虫剂的使用,降低了燃烧秸秆所产生的二氧化碳排放量。尽管如此,人们对转基因技术还是存在疑虑,主要有以下几方面:
(1)转基因食品是否安全可靠。
例如,“华恢1号”和“Bt汕优63”这两种转基因水稻,虽于2009年获得安全证书,但由于转基因技术一直是人们关注的焦点,且农业部颁发安全证书的过程并非透明,这加大了公众对转基因技术的疑虑,转基因水稻是否可放心食用成为社会热点话题。
(2)转基因技术的应用是否会破坏环境。
转基因技术培育出的作物,可视为一种新的物种融入当地环境中,会对当地生态系统产生影响。例如,“抗除草剂的转基因油菜”,其抗除草剂的基因在油菜的整个生长过程中会流入其近源物种之中,打破整个农田的生态平衡。其产生的破坏可能在短时间内难以发现,但其危害确是真实存在,其解决途径需要技术的不断革新。虽然转基因技术遭受公众质疑,但其优势也是有目共睹的。转基因技术在未来应用中不断得到革新、优化,其终将深入到各个领域中,为人类发展带来更多的便利。
2.2组织培养技术
农作物组织培养技术是在无菌、适宜的环境下,对农作物细胞进行培养,使农作物细胞良好发展并生长完全。其可以加速农作物的生长,降低病毒对农作物的侵害程度,并且能够快速的培养出符合当地环境的优良品种。因而组织培养技术可广泛应用于未来农业领域。首先,在组织培养技术的应用中必须拥有良好的培育环境,光照时间、室内温度、湿度等都会影响培养效果;其次,创造符合标准的培养基,培养基内需加入矿物质成分,矿物质成分可提供作物生长所需要的养分,促进作物的生长。最后,科学处理褐变现象也是组织培养技术的关键,褐变现象直接影响作物培育进展,需及时科学处理。
2.3生物农药生产技术
生物技术在农业生产领域的广泛应用使生物农药也得到应用,生物农药主要利用生物新陈代谢的产物,将其制成农药。生物农药的应用可逐渐替换现阶段的普通农药,达到防治污染、保护环境的目的。但生物农药的生产过程较为复杂,技术难度大,且生产成本高,这在一定程度上阻碍了生物农药的应用进程。针对此种情况,可将具有产生药物作用的生物基因导入微生物细胞中,使其产生药物,这不仅减少了材料的使用,降低了生产成本,还优化了制作过程,可进行大批量的生产。
3应用前景
任何事物都具有两面性,生物技术也不例外,其对农业生产的作用是不可忽视的,但其产生的负面效应也不可小觑。由于我国科研水平的限制,对转基因技术掌握的还不够透彻,其对环境的影响、对生态系统的破坏、对食品安全的影响等都未得到很好的解决,这些都是人体健康的潜在威胁,我们必须加大生物技术的研究力度、强化科研技术,以求提高我国综合科研水平。例如,进行植物光合作用的相关研究,强化植物固氮能力等,使植物生长突破环境的制约,利用可造优势快速生长,提高产量、质量等。使生物技术能够全方位、多层次的渗透在农业种植领域的各个方面,真正为人类的发展谋福祉。在我国社会经济的发展中,农业起着至关重要的作用,只有农业种植技术高速发展才可适应经济发展的要求。目前,生物技术得到较好的发展,在农业乃至其他许多领域中都被应用,其一方面促进了我国农业的发展,改善了人们生活水平,另一方面也促进了我国社会经济的大力发展,我们必须持续发展生物技术。
[参考文献]
[1]陈继侠.农业种植中生物技术的应用研究[J].农业与技术,2015(09):122-123.
[2]骆春波.农业种植中生物技术的应用[J].农业与技术,2015(20):24.
1、生物技术在农业生产中具体应用
现代生物技术是一门集多项顶尖技术与工程原理、信息科学等为一体的综合性学科。一般来说现代生物技术主要包括以下七项技术:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术、生物芯片技术。上述七项技术彼此之间是相互联系,相互渗透的。其中基因工程是核心技术,它能带动其他技术的发展。因此本研究以基因工程在农业中具体应用为例进行系统研究。
(1)基因工程在植物遗传改良中的应用
我国基因工程在植物遗传改良中的应用现状主要包括抗逆作物育种、品质改良育种和固氮育种等。例如在转基因水稻新品种培育、转基因玉米新品种培育和转基因棉花的研究与产业化等方面都取得了较好的成绩。在我国每年植物因病毒、细菌及真菌、害虫、杂草、旱寒盐、高温等因素给粮食作物、园艺作物及经济作物造成了巨大的损失。随着我国现代农业生物技术的发展,以上问题也正在一步步解决之中。目前我国已相续培育并成功推广种植了一些转基因抗病毒作物、转基因抗细菌及真菌作物、转基因抗虫作物、抗除草剂作物、抗盐碱作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高温作物等。例如在抗盐碱作物方面,刘岩、玉慧中等将抗逆基因mtlD和gutD基因转入植物,获得了烟草、玉米、水稻等植物的耐盐碱转基因株系;在抗旱作物方面,我国科学家把美洲拟碟抗冻蛋白基因转入番茄,得到转基因抗寒番茄。此外我国还成功培育了烟草、马铃薯、黄瓜、番茄等抗病毒作物和将Bt杀虫剂晶体蛋白基因与豇豆胰蛋白酶抑制剂基因复合在一起的双价抗虫棉。在抗逆作物的培育和推广方面,可以说我国处于世界领先地位。
(2)基因工程在利用农作物生产食品中的应用
利用基因工程技术作用于农作物生产食品和食品添加剂主要包括三方面:改进食品原料的品质、改善果蔬采收后的贮藏保鲜性能和开发新型功能性食品。利用基因工程技术可对植物的蛋白质、油脂、淀粉、糖类、维生素等品质性状进行改良,也可延长果实储存期和改良食品风味。
2、生物技术在农业生产应用中存在的问题
(1)生物技术研究方面存在的问题
首先,基础研究比较薄弱。其主要原因:一是由于基础研究的直接性和可见性成果不是很显著,所以很多科研人员不愿意扎深根认真从事基础理论的研究;二是由于绝大多数人都没有认识到基础研究的重要性、基础性和长远性,所以我国在基础研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我国在基础研究方面无论是其重视程度还是资金投入和相关政策体制都存在很多问题。其次,应用研究还很欠缺。一方面是由于基础理论研究的薄弱决定了基础应用研究的缓慢发展。同时基础应用研究自身也存在很多问题。比如在植物基因工程育种方面存在如下问题:分离植物目的基因困难,导入外源基因的过程及其控制较为复杂。还有基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术各分支领域的结合度不高。第三,某些前沿领域的研究相对滞后。虽然我国在转基因抗虫棉、转基因水稻及家蚕基因方面处于国际领先地位,也参与了一些国际重大的基因组破译计划。但是我国所真正拥有自主知识产权保护的专项领域还是比较少的。这主要是由于我国的生物技术前沿领域研究较美欧等发达国家相对滞后。比如说在生物固氮领域研究得不够深入,影响转基因效率的各种因素、植物光合作用机理等重大问题的研究尚未突破,特别是生物技术与信息技术、神经科学等学科的交叉综合研究还没有引起足够的重视。
(2)生物技术应用所导致的一些问题
首先,对生态的负面影响。现代生物技术的发展和广泛应用,为我们解决了许多重大的环保问题,同时也研发出了不少的新型高效环保产品。但是不可否认,由于其技术本身的发展历程和科学技术在大自然面前的卑微,生物技术的应用也可能引发一些新的环境问题。此外随着全球未来人口数量的继续增加,利用抗逆作物转基因品种扩大农业耕地面积的同时,氮素等农业资源的使用量也随之加大,造成氮素等矿质营养物质生物化学循环的改变,对水体的富营养化可能具有潜在的促进效应,产生不利于人类和动植物生存和可持续发展的不利后果。可见,生物技术在农业生产中的应用也可能引起降低生物多样性程度、改变土壤结构、污染环境等导致生态失衡的一系列问题。其次,对食物安全的影响。转基因食品的安全性问题是潜在性的。主要表现在三方面:一是转基因食品的毒性问题。在这方面,目前只有一些相关的试验报道,尚无人体的研究报告。研究者用转基因食物喂养大鼠,结果有的试验显示大鼠的免疫系统受到破坏,有的试验显示对大鼠没有影响。二是转基因食品的过敏反应问题。假如供体基因的作物具有使某一部分人产生过敏的过敏源,那么将此作物的基因转移到其他作物,这种转基因作物便具有引发过敏的能力。三是转基因食品中的标记基因对抗生素的抵抗作用问题。在这方面,相关研究显示可能性是比较小的,但是我们也不容忽视。
(3)人才紧缺
根据孟弘等人在《对我国生物技术人才问题的几点思考》一文中介绍据2012年统计,我国设生物科学、生物技术和生物工程三大专业的高校已从2011年的978所上升至1058所,招生人数在2011年就超过8万人。目前估计我国生物专业在校生总人数不低于45万,每年毕业的人数5—7万。估计到2020年,我国培养的生物专业大学毕业生总数不少于40万,我国生物技术发展已经具有了很好的技术人才储备。可知我国生物技术方面人才的储备还是很充足。可是仍然存在以下问题:一方面人才培养的速度远远跟不上人才的需求量;另一方面从国外引进的农业生物技术高端人才更是稀缺。还有我们国家派出到国外学习借鉴的人才也显得不足。同时在我国,培养既懂科研技术,也知道生产和市场动向的复合型人才体系尚未建立。此外食品安全评估体系人才的培养方案和模式的构建尚未提上议事日程。再者虽然我国生物技术人才的储备已经很充足了,但是这些从高校培养出来的生物技术人才其毕业后从事农业生物技术方面工作的人占整个生物技术领域的比重比较小。
二、改进生物技术在农业生产应用中采取的措施
1、加强农业生物技术的研究
(1)加强生物技术的基础研究
由于现代生物技术涉及的领域广、范围宽。所以,针对我国在农业生物技术基础理论研究方面的薄弱,我们应该继续加强分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等生物科学基础理论的研究,同时也要加强与生物技术紧密相关的化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学等基础理论的研究。
(2)注重生物技术的应用研究
在生物技术领域,基础理论研究的目的是为了更好的服务于基础应用的研究。所以我们必须将基础理论的研究与基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术的基础应用研究相结合,进行紧密而系统的研究。进而将这些基础理论与基础应用的研究同计算机科学、信息科学和微电子技术等相结合而后应用于生物技术育种、生物饲料、基因工程疫苗和功能性食品的开发等农业生物技术重大领域的研发。从基因组测序的研究转向基因功能探测和蛋白质功能探测的研究。例如,在生物固氮方面,在我国农区的布局上,氮含量高的区域实行豆、禾、经济作物间套轮作,可缓解和排除氨阻遏的障碍,发挥根瘤菌的固氮作用,实现两种作物互惠和高产;在有条件的草地发展一定面积的豆、禾、牧草混播种植制度。
2、采取措施避免应用生物技术所导致的负面影响
(1)现代性与传统性相结合
除了加强生物技术本身的研究、完善相关体制与法规、加大人才培养和资金投入以解决生物技术在农业生产应用中所带来的一些不良后果、环境问题等,我们还应该把农业生物技术的应用与生态学相结合,把生物技术育种与传统育种相结合,把生物技术作物种植、养殖与传统作物种植、养殖相结合。做到充分利用现代高科技术的同时,又顺应大自然本身的发展规律。
(2)建立健全转基因食品安全评估体系
针对转基因食品对我们人体健康的影响是潜在的和隐性的,我国应建立健全转基因食品安全评估体系。为此,我们要确立科学客观的评价原则,既不能以偏概全,夸大威胁,也不能漠然视之,回避转基因产品可能存在的潜在危险。应投专款、定专人,将安全性问题设立为一项重要课题。从食品安全、生态安全着手,实事求是地个案评估,作出科学的评价,尽快制订和完善国家生物安全管理的法律、法规体系。使转基因食品的安全评估落到实处,使老百姓对转基因食品买得放心、用得安心。一方面我们要科学合理地应用生物技术,建立健全相应的法律、法规体系和管理机构,加强转基因生物的进出口管理。另一方面我们要加强、扩大科普宣传,提高全民对转基因食品的安全意识。
3、加大人才的培养
我们需要在教学过程中补充与生物技术制药相关课程的理论知识,这就要求教师在教学过程中既要阐述生物技术相关原理,更要强调制药学的相关内容,该课程的重点是生物技术在药物研发和生产中的应用。现代药学专业必不可少的课程现代药学专业与生物技术密切相连,据不完全统计,全球应用生物技术制备的各种药物已超过150多种(不包括血液制品),全世界3亿多人从这些药物和疫苗中受益。近年来,传统的化学制药已经逐渐向新型的生物制药转变,而生物技术制药研究制药工业中所涉及的相关生物技术,成已为广大药学工作者关注并且发展成为一门新型学科。生物技术制药这门课程就是在这种背景下开设的一门新的专业基础课,其对药学专业学生的重要性不言而喻,是现代药学专业必不可少的课程。这就要求教师在教学过程中及时掌握知识的前沿性,把握生物技术知识的难点与重点,尤其要让学生透彻理解生物技术与药学之间的密切关联。
生物技术制药教学内容改革初步探讨
随着科技的不断进步,尤其是生命科学知识爆炸式的增长,生物技术制药的内容也在不断翻新,教科书的内容不断增加,因此在讲授相关的教学内容也应该不断更新、变革,加速新型药学人才的培养。在教学中不断更新药学相关学科知识生物技术制药最终目的是通过生物学方法获取预防和治疗疾病的药物,其主要以基因工程、细胞工程、抗体工程、酶工程和发酵工程为基础,其中涉及细胞生物学、生物化学、免疫学等生物学科以及药剂学、药理学、药物分析等药学学科。因此,在讲授生物技术制药课程时,要不断更新药学相关学科与生物技术的密切联系,以及与生物技术制药相关的药学学科的内容与应用。笔者每年在讲授基因工程制药时,每次都强调最新的药剂学、药理学等药学学科知识在基因工程药物的特点、原理及应用,并且每次都增加一些新的基因工程药物及其治疗的新出现的疾病,让每届学生都能及时掌握与药学相关的新知识。2.2在教学中不断更新最新生物技术制药知识生物技术制药技术发展日新月异,而教材一般是2-3年更换一次,因此仅依靠教材很难及时把最新的生物技术制药知识传授给学生。为了使学生能更好地了解生物技术制药研究的最新进展,同时培养学生自学的兴趣与能力,笔者通过查阅大量文献,每次讲课都通过制作PowerPoint向同学们讲解最新的生物技术制药知识。比如2007年讲授基因芯片技术在药学的应用,2008年讲授转基因药物,2009年讲授基因条形码可视化筛选药物靶标技术等。在教学中及时更新生物技术学科前沿进展学生在学习知识的同时,还需要及时掌握最新的相关学科的前沿知识。生物技术和制药技术的发展迅猛,为了让学生及时了解本学科的前沿知识,必须不断更新教学内容,把最新的知识引入教学中。笔者在教学过程中,在以高等教育出版社出版的《生物技术制药》为教材的基础上,每年都查阅最新文献便于扩展补充生物技术学科的最新前沿进展。如在教学内容中补充了转基因动物植物制药、基因芯片筛选药物靶点、生物信息学、药物基因组学、药学蛋白质组学等。通过在教学中对新知识的不断补充,让学生及时了解生物技术制药的前沿,在拓展学生知识面的同时,也加深了学生对学科重要性的认识,从而调动了学生的学习兴趣并培养了学生的创新能力。
生物技术制药教学方法改革初步探讨
生物技术制药行业发展迅速,因此教育工作也需要与时俱进。我们在教学实践中结合药学专业特点,对生物技术制药教学方法进行了一些探索。理论课:签字式教学法、PBL教学法及多媒体教学法相结合签字式教学法,即教师给每位学生一张项目签字单,把要讲的课程分成按教学大纲的内容分成若干个片段,每个片段都有其教学的重点和难点,以及要掌握或要理解的知识点,学生自己找时间地点进行学习[3]。PBL(problem-basedlearn-ing)教学首先以学生对该课程的某些教学难点提出问题,老师则以问题为中心、以问题为基础的讨论式教学和启发式教学[4]。而多媒体教学能够将现代临床微生物学中的某些难懂的、抽象的教学内容以图形、表格、文字、声音、动画、视频等多种形式表现出来,使学生更容易理解和接受。笔者在2006届药学学生中,尝试了将这三种教学方法相结合的新的教学方法。首先采用签字式教学法,把签字单及教学大纲发给学生,让学生自己学习,同时每隔一段时间检查签字单。当学期过半时,通过班长,让学生对自己不懂的地方提出问题。我们把学生的问题进行汇总,统计分析,然后集中3节课把学生有问题的知识点侧重讲解,同时把难以理解的地方全部做成多媒体,让学生通过图片、图形、表格、动画、视频等加深理解知识,达到激发学生的学习兴趣,提高学生学习主动性和研讨能力,培养其团队协作精神。再对学生的问题进行追踪,及时关注学生掌握知识情况。在最后的考核中,学生总体成绩相比2005届略有提升,高分学生数量减少,但大部分学生都集中在70-80分数段,而且不及格学生明显少于2005届学生,同时学生的反馈很好,对所学知识的掌握也很牢固。说明这种方法利用学生对生物技术制药知识的理解,能够提高学生学习的主动性。实验课:启发互动式实验教学及推行开放型实验室生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程及发酵工程,涉及大量的相关分子生物学、遗传学等实验,但是生物技术制药实验课教学时间太少,开放时间非常有限,因此药学学生对生物技术不能熟练掌握。而实验教学是生物技术学科培养学生能力的不可缺少的重要环节,生物技术制药实验教学体系的改革探索,不仅将提高学生的实验技术操作水平,而且为学生提供科研创新的平台,培养学生独立分析问题、解决问题的能力,全面促进学生综合素质提高。笔者在实验课上引进了启发式互动教学并在实验原理讲解中加入多媒体课件。启发式互动教学就是在实验课通过不断提问,让学生了解该实验的原理及过程。比如在讲解琼脂糖凝胶电泳时,笔者会提问为什么DNA会跑出不同的条带?为什么电压是影响因素?是不是电压越高越好?把学生引向该实验的原理,让学生更好地学习实验技术。同时在讲解实验原理是时,通过将与实验相关的内容用图片、Flas等展示出来,使生物技术制药的实验教学更具直观性和形象性,可进一步加深学生的理解。如在介绍蓝白筛选技术时,通过播放Flas,加深学生对此知识及技术的理解和掌握。在每一次实验结束后,还要组织学生集体进行实验总结,让每位学生讲述自己在实验过程中的实验现象、遇到的问题以及经验教训,可以使学生更好地巩固实验教学内容,达到预期的实验目的,收到更好的成效。为了加强学生实践能力和创新能力的培养,给学生更多的实践机会,开放型实验室作为实验教学环节的新形式,目前已成为我国高校实验室改革和发展的大趋势[5]。开放型实验室就是在课余时间开放实验室,同时加入一些学生感兴趣或者生物技术含量高的实验,比如基因芯片等技术。学生通过开展这些实验项目,提高了动手能力和分析解决问题的能力,获得了不错的综合教学效果。虽然开放型实验室由于条件的一些限制,具体实行起来会有一些困难,随着教学条件、实验条件的逐步改善,并且对现代微生物学重视程度的加深,开放型实验室教学必将在所有院校施行起来。
所谓“双语教学(BilingualTeaching)”,英国著名的朗曼出版社出版的《朗曼应用语言学词典》所给的定义是:Theuseofasec-ondorforeignlanguageinschoolfortheteachingofcontentsubjects(能在学校里使用第二语言或外语进行各门学科的教学)。我们可以具体理解为:在教学过程中,包括在教材使用、课程讲授、课后辅导、考试等诸多教学环节中使用外语和汉语两种语言进行教学。随着我国对外开放步伐的进一步加大以及对外交流的日益频繁,迫切需要大量的既精通英语、又有丰富专业知识的高素质“复合型”人才。为此,教育部高教司在2001年4号文件中就已经提出:今后本科教育20%以上的课程必须进行双语教学,同时强调率先在金融、法律、生物技术、信息技术、新材料技术及其他国家发展急需的专业开展“双语教学”。然而,目前国内双语教学(英语和汉语)仍存在有普遍问题:教材选择混乱、教学手段落后、师资队伍和学生英语基础参差不齐等等,使得双语教学举步维艰,学生产生畏难、抵触情绪[1~4]。因此,研究和探索合适的双语教学方法,是一项迫切的任务。
1《生物技术制药》进行双语教学的重要性
《生物技术制药》是制药工程和药学专业的一门主干课程。生物技术制药是采用现代生物技术,利用生物体作为生物反应器,按照人们的要求来生产所需的医药产品的高新制药方式。基因工程干扰素、基因工程甲流疫苗、基因工程乙肝疫苗、重组人肿瘤坏死因子、抗癌中药紫杉醇的生产技术等等都是生物技术制药的杰出成果。在人类与病毒及各种疾病的斗争中,生物技术制药的巨大作用和优势日益突现,生物技术制药已被公认为是最有发展前景的制药方法,也是国家提出的新兴战略产业-生物医药产业的重要组成成分[5,6]。近年来,随着生物药物发展的突飞猛进,生物技术制药的新理论、新技术层出不穷[7,8],给课程教学带来挑战;同时由于生物技术在医药领域获得了越来越广泛的应用,生物药物的种类和数量迅速增加[9],教学中需要不断补充新知识和新内容;另外,目前我国制药工业的研发和生产与国外相比,仍存在较大差距[10],其中一个原因就是我国的制药工程学科的教育与国外相比还存在着很大的差距。因此,为了更好地学习先进的生物制药知识与理念,拓宽学生的知识面,加快我国医药产业的进一步发展,在生物制药工程专业开展双语教学是十分必要的。
2《生物技术制药》进行双语教学的课程教材和师资力量的建设
2.1课程教材的建设在双语教学中,我们以外国原版教材为基础,编写适合制药工程专业本科生的《生物技术制药双语教程》和教学参考资料。我们选用国外生物技术制药优秀教材:2007年出版的由DaanJ.A.Crommelin,RobertD.Sindelar和BerndMei-bohm主编PharmaceuticalBiotechnology:FundamentalsandAppli-cations(生物技术制药:基础和应用)和RodneyJ.Y.HO主编的Biotechnologyandbiopharmaceuticalstransformingproteinsandgenesintodrugs(生物技术和生物药物,从蛋白和基因到药物)。国外教材突出的特点是实用性较强,而这一点恰恰是多年来中国教材中的薄弱环节。国外教材中还配以各种案例,通过对案例的分析,能提高学生的分析问题、解决问题的能力,使学生能把学到的东西应用到实际工作中去。
2.2师资力量的建设在师资力量上,本课程的授课教师均是本专业具有高级职称并具有海外留学背景的教师担任。另外,我校建立了双语教学培训班,定期派遣青年教师到英语国家进行学习。这些长期活跃在科研第一线和留学归来的教师,是我们进行双语教学的骨干力量。
3《生物技术制药》进行双语教学的教学方法
与双语教学这种授课模式相对应,我们在授课过程采用适合的教学方法。
3.1多媒体教学在双语教学中,授课对象是大三的本科学生,授课方式主要采用多媒体教学。由于《生物技术制药》是实践性较强的一门课程,课件中将理论和操作技术多采用视频和Flas展示。这样就使所讲的内容通俗易懂,易于学生理解记忆,激发学生兴趣。在授课过程中,采用英语讲解配合英文幻灯片的模式。对于难度较大的知识面,教师会辅以适当的中文讲解。
3.2小组讨论由学生自由组合,分成若干个小组。教师根据学生情况,设定几个题目,让学生自己收集双语材料进行课后讨论。讨论后鼓励各组学生代表用英语发言,教师进行归纳总结,并进行评选。这样做,学生将主动学习并收集学习资料,拓宽了理论知识和英语的广度和深度。
3.3开辟双语教学网站将授课课件提前在网上公布,可帮助学生预习生词、了解教师讲解线索和重点内容,培养学生的学习兴趣。同时在网站的论坛上,学生还可及时地进行交流和提问,教师将给予解答。
3.4成绩考核体系采用了结构化评分方法对学生进行课程考核,即总成绩由多部分组成:课后小组讨论占20%,多种形式的平时测试占30%,期末考试占50%。
4《生物技术制药》进行双语教学在学生中的问卷调查和效果
评价我们通过以上教学方法,对我校制药工程和药学专业本科生进行问卷调查,调查《生物技术制药》进行双语教学的认同率、授课内容、教学方法、以及教学效果评价等。发放187份调查表并全部收回,有效份数185份,占98.9%。调查结果表明,95.2%的学生认为有必要进行双语教学方法,认为一般的占1.5%,认为没必要的仅占1.7%。这个结果说明,绝大部分学生已经认可了在《生物技术制药》课程进行双语教学这种教学模式。
4.1《生物技术制药》进行双语教学授课内容的选择为了确定双语教学可用于《生物技术制药》的具体章节,我们对其进行了调查。结果(见表1)表明,除概论外,其余的章节,如基因工程制药、细胞制药、酶工程制药、发酵工程制药、抗体工程药物、基因治疗、转基因动物与生物反应器等学生赞成使用双语教学。概论部分,可能是学生刚接触双语教学,对课程内容不熟悉,并且概念和进展内容较多。因此,在概论的讲授中,我们将在进行英文幻灯片放映和英语口授的同时,配以中文讲解其中的概念。
4.2对双语教学的方法的满意度调查结果(见表2)表明,全部学生赞成使用多媒体教学和建设教学网站,绝大部分学生赞成小组讨论。这个结果表明我们使用的教学方法适合教学内容。
进入2017年,企业数字化迎来关键转折点,其中一个关键原因是SaaS正广泛的影响着更多行业的信息化进程。主流企业正规模化采用现代化SaaS来改变企业运营的根本和基础。从前端产品服务数字化到后端工厂数字化再到中间的企业运营数字化,一个全集成的数字化商业模型正在形成中,而现代化SaaS恰恰代表着这个加速集成的平台,SaaS云应用正在驱动“互联网+”新济的到来。
IT与生物行业跨界携手
云计算、大数据、物联网、人工智能……IT科技的发展总是以我们难以想象的速度在不断诠释和改变着我们生活的世界。而生物技术也在无声中释放着能量,犹如坚固的基石,为人类进步搭建向上的阶梯。IT技术和生物技术行业的交错在很多科幻影片中都曾经出现过,并且都带给人们意想不到的结果。然而科幻或许代表着人们难以企及的未来,在现实世界中,信息技术与生物技术的结合正代表着技术的跨界融合,实现着一个又一个突破。
杭州华安生物技术有限公司(以下简称“华安生物”)作为一家主要从事抗体研发与生产的高新技术企业,成立于2007年3月,总部位于中国杭州,致力于为全球的科研工作者和工业客户提供高品质的抗体试剂及抗体服务。迄今为止,华安生物已累计完成超过 3000个定制抗体项目,涉及植物、动物、医学、水产、病毒等不同的科研领域。
从华安生物的生产过程管理需求来说,由于生物技术行业抗体生产周期长、涉及流程步骤多,可以细分到几十个甚至几百个小步骤,每一个步骤之间的结果录入,包括周期中投料、仪器配备、人员配备的预算等精细化的管理都需要一个完整的解决方案来提供。从资源整合的角度来看,华安生物针对财务、销售、生产信息的联通也有较高需求,因为许多客户及市场反馈信息是可以为研发提供参考的。同时,三个模块信息的相连通,既可令业务员及时接收到生产数据的输出和反馈,也可方便财务为销售提供实时报价,从而实现企业整体工作效率的提升。
为有效规划业务流程,形成系统的管理架构,华安生物部署了ERP云,这一选择为其实现高效的财务、供应链及生产管理,为其转变业务模式、整合流程,提升综合竞争力,并领先于同类企业打下坚实基础。杭州华安生物技术有限公司常务副总经理宋秀丽介绍,ERP云的系统平台稳定性强、灵活性大、内置丰富的现代企业管理实践,很好地满足了华安生物对于财务、供应链以及生产等项目管理实现改革性提高的需求。利用技术方提供的完善的ERP云服务,华安生物可快速提升各业务部门管理和协同能力,在提升业务敏捷性、简化业务流程、节省开支上都实现跨行业领域的最佳实践。
多重业务的云迁移
生物科技是一项集研发、生产和销售于一体的行业。研发集中了企业的大量技术精力,而随着产品线的增加,销售队伍的逐渐扩大,与销售机会相伴而来的,是对销售活动效率的更高要求。华安生物结合自身需求,又因为有了ERP云的经验,再一次向云靠拢上线了销售云。得益于云系统的易用性、分析能力,以及快速建设能力,销售云为华安生物提供了全面的客户的360°视图,同时也帮助他们布局了一套完善的销售流程和运作机制。通过销售云平台,华安生物也将利用信息技术实现人员和销售流程的结合,让销售流程和运作机制能够真正落地,并实现与财务流程的对接;同时,精准的分析和系统的优化也将有效帮助华安生物加强对客户信息的掌控。
关键词 环境生物技术 教学方法 教学探讨
中图分类号:G424 文献标识码:A
随着分子生物学、遗传学及生物化学等学科的飞速发展,使得环境生物技术成为一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题与能源危机的最有效手段。当前,全球人增地减、资源匮乏以及不合理的工农业生产而导致的环境污染等已成为严重制约人类社会可持续发展的关键因素。在此形势下,为培养环境工程与新能源开发的专业人才,在高校及科研院所开设环境生物技术课程具有重要意义。
环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,该课程系统全面介绍了环境生物技术相关知识,主要包括环境生物技术的生物学基础(即微生物学、酶学、生态学)与理论基础(即生化反应计量学、生化反应动力学、生化反应热力学),以及环境污染治理基因工程技术、环境污染生物治理技术、环境污染生物修复技术、环境污染预防生物技术等。对于今后从事环境工程与科研设计及其相关领域的学生,在学好该门课程后才能更好地应用生物技术及其方法来解决生态环境中实际存在的问题。环境生物技术涵盖内容较多,范围较宽,发展迅速,使得本课程的教学难度较大。因此,为使教学适合时展的需要,提高教学质量,并取得比较好的教学效果,本文作者结合对本门课程教学的实践经验和体会,对环境生物技术这门课程的教学改革进行了初步探讨。
1 优化教学内容,增强学习兴趣
对于环境工程专业研究生,环境生物技术的课程教学能否做到让学生既能掌握生物技术基本知识,又能做到和环境工程专业相结合,是关系到本专业方向培养目标能否实现的重要因素之一。
环境工程专业的学生对生物学知识仅有初步的认识,缺乏较为深层的理解和掌握。为了增加学生对环境生物技术这门课程重要性的认识,以及激发他们的学习兴趣,需要合理安排好课程知识结构与教学内容,这也是保障良好教学质量、提高教学效率的前提和基础。因此,教学内容要科学编排,既要体现课程的基础性和前沿性,又要注意知识内容的深度与广度的有机结合。由于环境生物技术是一门涉及众多领域、各个方面知识的课程,教师在授课过程中将环境工程专业课以及基础课等与其他知识体系融会贯通,有助于学生系统思考与理解课程知识内容。此外,将环境生物技术最新发展成果引入教学当中,能够丰富课堂教学内容,使学生了解和掌握最新生物技术,从而激发学生主动学习的积极性,增强学生独立思考与解决科学难题的能力。如讲述前面章节的细胞工程、发酵工程、酶工程及基因工程等基本原理时,可相应结合后面章节有关各技术在环境污染防治、环境监测以及能源开发等相关领域中的科研成果,以及在现代工农业生产与人们日常生活中的广泛应用。
2 教学方法的改进措施
2.1 运用多媒体教学手段
环境生物技术本身是一门较为抽象的课程,因此在授课中,综合应用集文字、动画、图片、影音、视频等于一体的现代多媒体手段,在一定程度上可以弥补传统教学形式单调、枯燥等缺点,能够比较直观、生动、形象地讲授课程内容,使一些抽象难懂的知识直观而形象,便于学生理解。如在生物学基础知识教学部分,通过图片演示,让学生了解和认识自然环境中的各种微生物形态及其细胞超微结构;播放植物组织培养技术、动物培养基书等科教视频,不仅给学生留下深刻的印象,而且加深了学生对授课内容的理解,激发了学生的学习热情。
2.2 应用实例教学
在教学过程中,结合生产实践,以科研促进教学,激发学生学习专业的兴趣和自豪感,介绍学院部分教师(下转第131页)(上接第113页)承担的一些重大科研项目和科研成果,并鼓励感兴趣的学生主动担任教师的科研助手。除了教授教材中的基本理论,还要引进工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例。如在讲授污水处理原理部分内容时,带领学生参观污水处理厂,让学生实地了解污染物生物处理工艺,这样在参观中使学生进一步巩固了理论知识,同时也直观地认识污水处理工艺及活性污泥或生物膜降解污染物质的巨大作用,能够获得良好的教学效果。
2.3 创设课程研讨会教学模式
在环境生物技术的教学中,教师可将课程分为两个方面同时进行,一方面以课程基本理论与关键技术为主讲教学形式,另一方面以学生的专题报告为辅助教学形式。第一方面为课程主题讲授,由主讲教师按照环境生物技术课程的核心内容,并结合环境生物技术相关领域的新技术、新成果进行讲授,同时提出相关专题供学生课后准备,对学生准备过程随时进行指导;第二方面结合课程相关理论知识,学生自己选择相应专题或文献,模拟学术会议的模式进行课堂研讨会,要求学生课后查阅专题相关领域最新的科研成果,把握发展动态,并认真撰写读书报告,在课堂上对所阅读的文献进行报告。这种研讨式教学方式有助于学生掌握最新知识以及理论知识的实际应用,同时有助于培养学生的科研能力与创新思维能力。
3 考核方式的调整探讨
目前,高校对学生掌握课程知识内容主要还是以传统的笔试考试方式为主。这种考核方式难以取得满意的效果,并往往会导致学生只会死记硬背,考试前突击,考试后全忘的现象。因此,改变现有教学课程的考试方式,探讨取代传统的考试方式是检验学生学习情况的重要手段。