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[关键词]毕业设计 教学体系 立体化 工程能力
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)15-0124-04
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》分别从全面提高高等教育质量、提高人才培养质量、提升科学研究水平、增强社会服务能力、优化结构办出特色等几个方面,对高等教育提出了更高的要求。提高质量是高等教育发展的核心任务,是建设高等教育强国的基本要求。作为应用型地方院校,提高人才培养质量、深化教学改革、形成鲜明特色是其赖以生存的生命力。地方应用型本科工科院校的特征在于与工农业生产实践联系紧密,其实践教学环节的重要性不言而喻,毕业设计的教学体系,也是特色专业建设的重要内涵之一。毕业设计是大学生在校学习的最重要的实践环节,是对学生四年来学习效果和实践能力的综合、全面检验,为学生实现实践、创新、创业奠定结实的基础。淮阴工学院生物工程专业是江苏省特色专业、国家特色专业建设点、江苏省高等学校本科重点专业类建设专业,以该专业为依托的生物化工学科是江苏省重点学科。学院经过几年的努力,在地方应用型本科院校的办学模式特别是毕业设计(论文)立体化教学体系建设方面做了初步探索。
一、立体化毕业设计教学体系的内涵
根据构成应用型本科人才的综合素质、创新精神、实践能力和创业能力的培养要素,将毕业设计分成一般性、综合性、创造性和开发性四个类型,根据各类型要求,在先期准备中,适时增加相应的教学环节,并储备相应知识和技术,构建与之对应的教学体系,综合专业特色、工程实践、学科交叉等诸多因素,逐步建立了毕业实践理论学习与动手实践并重、学校与企业结合、工程实践与技术改造并举的立体化育人机制。以培养具有工程实践能力与创新精神的应用型工程师为主线,以校内实验室和企业规模生产两大平台为支撑,体现创意、创新、创业三个实践教学层次,采取技术改造、产品研发、质量评价、规模实施四种方式,利用学科交叉及知识组合,融入创新创业一体化教育,构建毕业设计立体化实践教学体系,见图1。
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图1 立体化毕业设计教学体系内涵
二、立体化毕业设计教学体系的特征
(一)目标明确特色化
明确专业建设总体目标,立足办学定位,以面向工程一线的应用型高级工程技术人员为培养目标,以技术创新与工程技术管理为专业定位,以产学研合作培养为模式,以工程实践能力与创新意识培养为重点的生物工程专业人才培养体系。通过教学实践特别是毕业设计环节,凸显工程化特色教育,并通过特色专业的示范作用,向其他专业辐射。
生物工程技术是多学科、综合性的科学技术,具有实验性学科的特征。生物工业是生物技术领域中的重要分支之一,是在受控条件下利用生命过程本身作为产品的生产和加工的手段,由此产生种类数以千万计的产品,形成新的现代工业。生物技术产业成为世界各国经济社会发展战略的重点,我国也将生物技术产业作为高新技术产业置于优先发展的地位,产业发展对人才的需求不断增长。[1][2]在江苏省加快发展苏北的战略需求下,随着苏北工业化进程的加快,作为位于苏北腹地的淮安市唯一的一所工科本科院校,承担着向社会输出大量工程实践能力强的应用型人才的重要使命。酿酒是苏北的地方特色产业,有着洋河、今世缘、双沟、古顺河等多个名酒生产企业。具有工程实践能力的生物工程应用型专门人才是提升传统酿造及企业现代生物工程相关技术的主力军。同时,淮安境内的江苏天士力帝益药业有限公司、江苏清江药业有限公司等企业均采用生物发酵法生产螺旋霉素等常见药物。现代生物技术是这些企业产品升级改造及企业生存的保障,需要生物工程专业培养出 “有创意、会创新、能创业”且经过系统训练的应用型工程师。
(二)校企联合工程化
在毕业设计教学实际过程中,将校内实践与企业规模生产有机结合。以培养卓越工程师为追求,以工学交替为手段,以工程实践为重点,在生产一线培养动手能力强、会设计、懂运行、能管理的生物工程应用型工程师。[3]通过企业工程实际训练,巩固和拓宽专业理论知识、熟悉专业领域,增强大学生学习的主动性和针对性,培养学生理论联系实际及解决实际问题的能力、专业工程素质和工程能力,增强学生的综合能力的训练和独立工作能力的培养,增加学生的创新意识和适应社会的能力,了解并掌握生物制品的生产、运行、管理与营销,学会生物制品制备工程项目的设计、安装、施工与维护,达到应用型工程师所具备的技术和能力要求。
淮阴工学院生物工程专业有着稳定的大学生工程实践与就业基地18家,联合培养应用型工程师,其中包括洋河酒业、今世缘酒业、天士力药业等著名企业,这些能为本专业工程培养阶段提供保障,有效地保证了培养效果与培养质量。
(三)课题来源多面化
毕业设计选题很关键,它直接影响着毕业设计的成败。采集的课题来源广泛,有的是导师的纵向课题或横向课题,有的是学生自主申报的国家级、省级或校级大学生科技创新创业项目,有的是大学生创业大赛项目,还有的是学生自主提出的新创意。这些课题分别来自于工程实际、企业创新及技改(包括技术革新、产品研发等)、各类横向课题、国家及省市基金、工农业科技支撑、科技攻关、科技扶贫、星火计划、苏北专项、大学生科技创新等,与地方特色的生物制品优势资源密切相关,如凹凸资源与生物缓释、传统酿造与工程菌株、蔬菜粮食与功能开发、农业秸秆与综合利用、生物安全与质量控制等。
学院在多年的办学实践中,充分发挥科学研究与社会服务功能,不断分析地方产业的发展需求,围绕地方支柱产业和优势资源,坚持“有所为,有所不为”和错位竞争的原则,紧密围绕地方特色的生物制品优势资源,积极开展科学研究和社会服务。生物工程专业与企业共同进行课题研发工作,共同申报并实施科技厅企业博士基金、农业支撑、工业支撑以及苏北专项等项目,先后获国家、省、市立项科研项目共75项,其中国家级项目2项,省部级项目近20项。目前本专业与相关企事业单位共研的省科技厅立项项目共8项。本专业学生2011年新获批江苏省大学生科技创新项目4项、淮阴工学院大学生科技创新立项10项。
(四)实施场地平台化
生物工程专业多年来一直致力结合地方经济建设与优势资源,构筑多元化的产学研用合作平台,采取自主建设或省市及企业共建的方式,建有江苏省生物质转化与过程集成工程实验室、淮安市生物转化与生物制品高技术研究重点实验室、产学研共建淮安市生物能源研究与转化中心、淮安市乳品工程研究中心、淮安市农副产品检测中心、淮安市农业废弃物综合利用与新型基质工程技术研究中心、江苏省凹土工程技术研究中心、淮安市天然及合成香料工程技术研究中心和淮安市新型饲料添加剂工程技术研究中心等,这些多层次的实践教学平台为推进学科、专业发展,更好地为地方经济建设服务奠定了坚实的基础。学生能通过各类平台,学会并掌握产品研发、技术革新、设备改造、质量评价、规模实施等一系列问题的解决方法。
(五)指导教师多元化
为适应培养应用型本科人才需求,要加强指导教师队伍工程化建设。
淮阴工学院生物工程专业的前身是淮阴工业专科学校生物工程专业,专业具有良好的工程教育背景。现有教师队伍中有从企业引入的多年从事企业管理及产品生产的高级工程师,有经过企业工程学习的年轻硕士和博士,有企业的技术顾问或兼职技术总监,有企业的科技特派员等。此外,学校还在相关企业聘请了企业高级工程一线技术人员为兼职教授,与校内教学人员共同承担培养任务。学生在四年的学习中所涉及的工程实践环节均在各相关企业实施,工程教育基础较好。
(六)学科交叉组合化
学科交叉是“学科际”或“跨学科”的研究活动,是将不同的学科理论、方法或思维有机地融为一体的研究活动,其结果导致的知识体系构成了交叉科学 。[4]学科交叉体现了科学的整体性,实质上是知识体系的渗透和融合,是学术思想的交融,是交叉思维方式的综合、系统辩证思想的体现。
毕业设计是学生在校期间综合性最强的也最能体现能力培养的教学环节,产学研用等各个部门都很关注。随着人们对自然界认识的不断深入,当前科学技术的发展呈现既高度分化又高度综合的趋势,各个学科分化得越来越精细,不同领域的科研人员所关注的知识范围也越来越窄,一些问题往往需要许多学科共同协作才能解决,这就要求毕业生在具有扎实专业基础的同时,还能从事跨学科背景的交叉复合型创新,人才的要求向多元化、复合型转变。特别是对于面向工程一线的、以培养应用型人才为目标的地方性本科院校,更需要跨专业、跨学科的知识组合。
传统的创新往往把注意力集中在单个创新、产品创新、重大创新以及显性创新效益上,缺乏多重性、动态性、协同性。因此,要改变这一传统视角,以系统的观点、组合与集成的角度来研究技术创新行为,以提高创新能力和创新效益。[5]“新型豆渣制品的开发──可食用纸研制”的课题中需要测定产品应力及耐破度,由于可食用纸的受力很小,没有相应的机械强度测试仪器。学生和指导教师根据跨专业组合创新理论,创新性地自制了简单的测试拉应力的拉伸试验装置和耐破度的测试装置,及提出了可食用纸耐破度检测项目的检测方法,考查了将机械强度测试知识应用于可食品生物类毕业设计的创新及工程实践的可行性,并付诸实施。“太阳能控温生化制品运输箱的研制”课题,需要生物学、生物传感器、电子学、机械学、测控学等多学科的知识组合。“淡水鱼无水保活运输技术开发”课题需要将生物技术、生理生化、运输方式、运输工具、振动控制、质量评判等诸多知识点有效组合。“红外法测定西红柿的含糖量、土豆中蛋白质的含量、药物中含水量、维C银翘片中维生素C的含量”等课题,综合了红外检测、糖、蛋白质分子振动方面的知识,用振动方面的知识,通过非线性建模分析红外检测结果。这些跨学科毕业设计的创新实践表明,用组合创新理论指导跨专业毕业设计是可行的,组合创新理论适合在跨专业毕业设计中应用。
(七)培养能力层次化
在立体化毕业设计教学体系中,能力培养需要分层次实施,创意、创新、创业三个能力层次呈阶梯式提升。学会创意是基本,掌握创新是手段,能够创业是目标。创意、创新、创业能力培养,需贯穿于整个教学过程。实践环节教学是实现创意、创新、创业能力提升的最好体现。校内实验学习和学会创意是基础,经过一系列的训练,最终可以实现创新创业及科技产品规模化生产的总体目标,可以在不同的层次、以不同的方式实现这一培养目标。根据具体的毕业设计课题,有些表现为单一层次或方式,有些则属于多层次或方式的综合。
(八)学生参与阶段化
毕业设计需要综合性的知识,涉及各年级的知识点。学校实行本科生导师制,鼓励学生尽早进入实验室或企业,从大二开始,在具备了一定的专业基础知识之后,学生跟随导师进入课题组,结合科学研究及生产实际,学会解决实际问题的本领。学生可以根据自身的知识结构以及课题的需要,在不同阶段不同时期有选择地参与。低年级学生因其知识结构的限制,可以作为高年级学生的助手,逐渐学会并熟练基本技能,初步了解毕业设计的过程与要求。从大二进入专业基础课学习开始,让学生提早进入毕业设计的课题选择、资料查找、方案设计、实施操作、数据处理等环节,每个年级所掌握的知识阶段不同,则对课题的认识会有差别。
按照教学体系,参与课题或工程实践训练的方式有多种,包括技术革新、设备改造、新品研发、市场调研、方案设计、质量控制、规模生产等,其目标是达到实践能力与创新精神的培养和提高。对于具体的单一方式,能力训练主要内容有所区别,如设备改造侧重机械结构与电路的改进或设备选型等,质量评价侧重分析检测与指标控制,而产品研发则需在市场调研及确立目标的基础上,进行方案设计并实施。有的参与的只是局部工作,有的则可能全程参与。
(九)创业创新一体化
高校作为人才培养的重要基地,担当着培养具有创新意识、创新精神和创业能力的高素质人才的重要使命。在大学生就业形势及国家倡导自主创业的形势下,高校实施创业教育,培养创业人才,以创业带动就业,成为解决大学生就业的重要途径。[6]在创业、创新的教育背景下,将创业技术储备与创新实践有机结合,成为一体化,产生并储备创新创业技术,是创业与创新教育的具体化和提高,是创业技术的学习、储备与创新实践的有机结合。创新创业技术与创业技术不同,创业技术不一定是新技术,不一定具有技术的新颖性。即使是新技术,在创业技术储备与创新实践一体化的理念下,也要再改进,至少要根据自主创业的条件,作技术改进,形成适合自主创业条件的创业新技术,力争达到新技术的最高水平或代表新技术的最高水平。创新创业一体化与创新实践不同,创新实践不一定产生创业技术,创新实践的结果可以是一个新的理论、方法、理念、技术,而创业技术储备与创新实践一体化的结果一定是创新创业技术。江苏省淮安大学科技园是大学生创新创业基地,为创新创业一体化提供了很好的平台。
毕业设计活动中最易实现一体化。在毕业设计中,让学生在校尝试创新与创业技术结合,体验创新创业技术。创新是毕业设计的基本要求,产生一项技术是常事,如提出一种产品生产工艺,完成产品的设计与加工,研制一种新形食品等,学生均可获得一项技术,若这些技术可用于创业,则在毕业设计通过创新创业一体化达到了能力培养的目的。一体化的成果可以通过申请专利的手段,实现知识产权保护。用此方法,现已申请及授权的专利包括:活鱼无水运输装置(专利号ZL200720040594.4),食品霉变评判新方法(申请号201010248822.3),反复休眠无水保活淡水鱼的方法(申请号201010241746.3),太阳能半导体果蔬冷藏运输车(专利号200820042047.4)等,这些专利技术都可用于创业。活鱼无水运输装置是学生在毕业设计中完成的可用于创业的技术,具有该装置的全套设计图纸和设计说明书,并实现了专利保护。专利技术由师生共同完成,成果共享。师生共同申请专利还能激发学生参与创业技术储备与创新实践一体化的热情,并在学习、体验申请专利中,提高了保护成果的能力。
三、结语
总之,毕业设计是培养面向工程一线工程师的核心教学环节,需要先期的各种训练基础支撑。学生的创新创业能力、科研能力、解决工程实际问题能力均与此不可分割。体现专业特色的毕业设计立体化教学体系成果来自于各方面的综合,目前成果已在生物工程以外的制药工程、车辆工程等专业推广使用,效果普遍较好,这表明该体系适用于其他本专科专业。运用组合创新理论,结合生产实际,进行知识综合型毕业设计,能形成毕业设计的创新成果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 郑超,王伯初,祝连彩.中国生物技术产业化发展的现状及对策分析[J].重庆大学学报(社会科学版),2011,17(2):46-50.
[2] 赵新川.生物技术――未来经济发展的增长点[J].高科技与产业化,2011,(3):26-27.
[3] 倪依纯.工学交替培养模式面临的主要问题及其对策[J].中国职业技术教育,2010,(24):68-69.
[4] 周永明,楼程富.注重学科交叉培养复合创新人才[J].中国大学教学,2010,(8):16-17.
关键词 高级生物化学 教学 理论 创新 实践
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.049
在工科院校中,“高级生物化学”是微生物学、发酵工程和生化与分子生物学专业研究生的重要基础课程,是连接“生物化学”和“分子生物学”的桥梁。它既是本科“生物化学”课程的提高和深华,又是研究生阶段 “分子遗传学”、“分子生物学”等课程的基础。课程的目的是强化和拓宽研究生生物化学的基本理论知识,多角度地认识生物化学的基本原理和现象,并在此基础上强化生物化学的实验理论、技能和分析能力,为研究生研究实验设计的合理性奠定基础。在工科院校中,“高级生物化学”课程主要涉及蛋白质结构功能、蛋白质稳定性、蛋白质合成与运输、基因与基因组学、蛋白质组学、代谢组学等章节的内容。近年来,生物化学领域的新进展、新发现层出不穷,高级生物化学成为生命科学领域极其活跃的带头学科。对于一些应用型的工科院校,高级生物化学课程将蛋白质化学和组学相关的基础理论及前沿进展传授给学生,培养善于理论学习,长于工程实践,勇于集成创新的应用型生物技术人才。
1教材中英文结合
目前高级生物化学学科发展迅速,新知识新技术不断更新换代。目前唯一的高级生物化学教材是李关荣主编的高等学校规划教材《高级生物化学》,①内容涉及蛋白质结构、功能、寻靶、基因与染色体、基因技术、生物膜与跨膜转运、生物信息转导、基因表达调控、代谢调节策略等,偏重理论知识的讲授。相对高级生物化学,生物化学课程的教材则很多,包括王镜岩主编的《生物化学》②(高等教育出版社,2002年出版),于晓虹主编的《生物化学》③(浙江大学出版社,2012年出版,面向21世纪精品课程教材,全国高等医药教育规划教材),刘国琴主编的《生物化学》④(中国农业大学出版社,2011年出版)等。王镜岩主编的《生物化学》内容全面,讲解细致,一直作为本科教学的典范,在本科院校的生物化学课程中广泛采用,但作为工科院校的研究生教材,该教材一来与本科教学重复,二来内容过于基础,缺乏前沿性。于晓虹主编的《生物化学》,内容着重阐述人体基础生物化学知识,为远程专升本教材,内容与本科教材有所区别,编写着重符合这专升本学生的需要,不适合作为研究生的教材。刘国琴主编的《生物化学》是面向生物学专业本科生编写的理科教材,内容包括三部分:首先,重点讨论了蛋白质、核酸、酶、糖类和脂质等生物大分子的结构、功能以及结构与功能之间的关系,同时介绍了这些生物大分子的重要生物化学性质及相关分离、分析技术的基本原理和应用特点;其次,对糖类、脂质、氨基酸、核苷酸的分解代谢和合成代谢及其代谢调节进行了系统、概要介绍;最后,主要以原核生物为例讨论了从DNA到RNA再到蛋白质的遗传信息流的分子机制。该教材内容上和王镜岩主编的《生物化学》有相似之处,适合选作生物学专业和生物技术专业教材,也适合生命科学相关学科,如医药、食品、农林等领域本科生使用。
除了以上教材,David Hames编著,王学敏等翻译的《生物化学》⑤(第3版·中译版)全书共13章,分别是:细胞结构与成像、氨基酸与蛋白质、酶、抗体、生物膜与细胞信号、DNA的结构与复制、RNA合成与加工、蛋白质合成、重组DNA技术、糖代谢、脂质代谢、呼吸和能量、氮代谢。该书属于精要速览系列丛书,是国外畅销教材,该书结构新颖,视角独特,重点明确,脉络分明,图表简明清晰,适合作为工科院校研究生教材。同时,由于研究生教学对于英语的阅读能力也具有较高要求,因此还可配合英文版作为课外阅读教材,也便于双语教学和国外客座教授的讲学。
2教学模式以启发式引导为主线
高级生物化学是一门抽象的学科,因此在教学中加入形象生动的flash动画,使学生对生物化学相关蛋白质、核酸等结构与功能的关系、分子作用机理等概念的理解更为深入;同时通过大量生物化学相关小电影的优美画面引起学生对该课程的浓厚兴趣。在课堂教学导入部分采用老师提问学生回答,通过案例进行启发教学的模式,在此环节,提问可引发学生自主思考,通过学生的各种答案教师引出需要讲授的内容,该方法可大大调动学生的学习积极性。在整个课堂教学中,摒弃传统的以教为主的模式,把学放在首位,对特定原理的学习采用探究式教学的方法。
在老师讲解基础知识的基础上,引入课堂讨论环节,议题与生物化学基本理论和概念充分结合,与本学科的发展与应用紧密联系,通过对前沿问题的讨论可激发学生的兴趣并发挥主观能动性,为进一步的深入学习奠定良好的基础。在课堂讨论环节,老师可安排讨论的题目供学生选择,也可由学生根据兴趣自由选题,然后公开宣讲,老师和同学既是听众,也是讨论的参与者,通过提问、讨论和解决问题,拓宽学生的眼界和思路。老师应及时对讨论过程进行点评,一方面充分肯定学生显示的创造性思维能力,一方面对思维中的不足进行纠正。课堂讨论环节可培养学生创新创造、分析解决问题的能力,同时也促使老师自我知识不断丰富和补充。
与此同时,将学术报告引进课堂,每个班级的生物化学课程均邀请1~2位国内外生物化学领域的知名专家为研究生做学术报告。这些多样的学术报告,既让研究生了解了生物化学学科的前沿进展,又让学生有了学术交流的机会,还可培养学生的科研思维和科学精神。
3充分利用网络资源
高级生物化学的发展日新月异,互联网累积了海量的生物信息资源,将对我们的教学工作起到非常重要的作用。在高级生物化学课程的教学中强调互联网资源运用的重要性,通过学生网络应用的亲身体验唤起学生的求知欲,在课堂教学过程中,对常用数据库进行介绍,提高学生信息收集和辨别的技巧和能力。例如,目前大多数的蛋白质序列结构和功能方面的信息都可以直接从网络公共数据库中得到,其中最常用的核苷酸序列数据库包括GenBank、EMBL、DDBJ 等,这些数据库中还同时包括了大量与序列直接相关的注释信息,方便学生从中获得需要的知识。另外,蛋白分析专家系统ExpertProtein Analysis System(简称ExPASy,http://expasy.ch,隶属于瑞士生物信息学研究所,国际上蛋白质组和蛋白质分子模型研究中心)可为用户提供大量蛋白质信息资源。因此,在高级生物化学的教学中首先详细介绍一些数据库的使用方法,再通过具体举例使同学掌握基本的查询方法和结果分析方法,并通过布置课后作业,使学生通过自己的实践更好地掌握数据库的运用方法。
4开放式实践教学贯穿始终
高级生物化学的理论知识相对比较抽象,对于初涉该专业的研究生而言较难理解,在理论教学中穿插大量实例是达到良好教学效果的必由之路。首先在教学过程中加入教师亲身经历的实验事例,例如根据工科院校背景重点讲解酶制剂的分子改造实例,使学生通过实例学习更好地掌握该课程的精髓,提高分析解决实际问题的能力。
在实践教学方面,由于在本科阶段生物化学课程的讲授中已按排了生物化学基本单元操作实验,如蛋白质的两性反应和等电点的测定、凝胶过滤层析测定蛋白质的相对分子质量、总含氮量的测定—微量凯氏定氮法、紫外分光光度法测定核酸含量、糖化型淀粉酶活力的测定及、酶作用的专一性、酶的激活和抑制、碘乙酸抑制糖酵解、底物浓度对酶活性的影响—蔗糖酶米氏常数的测定、蛋白酶活力的测定、酵母蔗糖酶的纯化及其酶性质的研究等。因此在高级生物化学的实践教学中,不再安排单独的实验单元操作,而采取开放式实践教学模式,即选定相关学院生物化学方面相关老师所在的实验室作为开放实验室,对有兴趣的学生进行时间、空间、内容和方法均开放的培训,通过一些小实验的自我设计和验证激发学生的学习热情,以达到更好的教学效果。同时通过开放性实验,使研究生对于整个实验的设计和操作更为理解,可为研究生进一步的课题选择奠定基础。
5 结语
【关键词】CBE教学模式;生物制药;职业能力;生物药物分离
0 引言
CBE(Competency Based Education)是一种“以能力培养为中心的教育教学体系”,该教学模式是美国著名心理学家布鲁姆倡导的一种新型教学模式。CBE教学模式打破了传统科学体系,以某岗位的从业能力为教学目标,以学生为主体,利用各种教学形式,充分发挥学生的主动性,最大限度的满足学生的求职需要。由于CBE式的教学模式能最大限度地调动学生的独立思考能力、学习能力和创新能力,所以CBE教学模式无疑是较为适合职业教育的先进教育模式。
1 高职生物制药推进CBE模式的必要性
1.1 传统教学存在的主要问题
目前,高职生物制药专业受普通高等教育的“课堂+书本”的学科型教育模式的影响,但此模式是不能达到高职教育发展的要求和目标的,其缺陷主要有两方面:
1.1.1 不能平衡“必需”与“够用”的矛盾
传统的教学模式强调知识的系统性和完整性,而高职教育则更多应该关注知识的运用。在传统教学模式下,是课堂教学主导实验实训。老师往往具有扎实的理论知识,却忽视了用人单位对高职学生的实际要求,最终造成“必需”的内容没有讲,学生缺乏理论指导实践的能力,讲了却“用不到”,影响了教学的效果和效率,甚至造成了教学资源的浪费。
1.1.2 不能解决“灌输”和“求索”的矛盾
在我国现行的高职教育中,能力的培养是通过课程的方式进行的,学生的实践能力是通过若干互相割裂的实验实训在完成的,作为学生只是机械的模仿和记忆,很难将实验内容举一反三的运用到实际生产中。传统的教学过程是一个灌输过程,学生很难从“要我学”转变成“我要学”,学习的积极性、主动性不高,从而影响了教学效果。
1.2 CBE教学模式的特色
培养应用型人才、“能力为本”是高职教育的特征之一[1]。高职生物制药专业必须加强实践教学,以锻炼学生核心技能为目标,兼顾学生就业渠道的拓宽,注重学生的专业素质和就业能力的并重培养。而我们之所以采用CBE模式,是因为此模式具有以下几个特色:
1.2.1 宽基础
生物制药专业是一个跨学科的综合性专业。生物制药的高职人才,需要同时掌握生物技术和药学基本原理.以及生化制药、发酵工程制药和基因工程制药的基本理论和技术。因此,我们广泛调研,了解周边生物制药行业对劳动力的要求,结合学生的职业生涯规划,制定相应的人才培养方案,旨在使学生对本行业有丰富全面的认识,掌握各项基本技能,具备良好的职业素质和道德。
1.2.2 重素质
与本科教育有所区别的是,高等职业教育培养的是“高素质的技能型人才”,技能是高职人才的核心竞争力[2]。因此.以培养能力为本位的项目化教学是高职生物制药专业的重要组成部分,在培养学生职业技能的同时,对培养学生自主学习能力、协作精神和创新意识有着不可替代的作用。
1.2.3 强特色
对于人才培养方案的设置,在满足“必需”和“够用”的基础上,结合本地区生物制药企业的特点,有针对性的对相关职业能力进行强化培养,使学生在掌握专业基本技能的基础上,对发酵过程控制、产物的分离提取精制等有完整清晰的认识。
2 CBE模式下《生物药物分离技术》教学的改革与实践
随着时代的发展,传统教学模式已不能满足需要,但是如何提高学生的学习兴趣,增强学生的自学能力,培养学生的职业技能,是值得探讨的问题。鉴于此,我们提出对生物制药专业主干课程进行教学改革,通过几年的探索,取得了显著的效果。现以《生物药物分离技术》课程为例,作简要探讨。
2.1 知识理论的整合
《生物药物分离技术》在生物制药专业的课程设置中处于核心地位,对专业人才的培养发挥着重要的作用。《生物药物分离技术》作为生物工程的下游加工过程,和生物制药各专业课联系密切,尤其体现在实验实训上。如《发酵工艺学》讲的是通过微生物发酵等手段生产目的产物,其终产品必须要经过生物分离过程得到。酶工程、细胞工程等的产物也要通过相关分离技术的应用,最终分离得到生化药品、酶制剂等。与此同时,《生物药物分离技术》与药学其他专业课有着密切的联系,例如药物制剂技术、药物生物检定技术、生物制药设备等。
生物制药教研室的老师开展集体备课活动,将相关课程的知识点罗列起来,形成一个完整的知识网络,并将相关课程的知识点进行了有机整合,有效的避免了知识点的重复讲授和遗漏,即节约了教学资源,又提高了学习效率,同时加深了学生对各关键环节的印象。例如,发酵工艺学重点开展菌种保藏与复苏技术、发酵工艺技术等技能的教学与技能训练;生物药物分离技术主要完成发酵液预处理及固液分离技术、膜分离技术、萃取与浓缩技术、层析技术、结晶与干燥技术的教学与实训;而药品生物检定技术则侧重生物药物的鉴别、检查、效价(含量)测定等基本技能的教学,各课程互有侧重,相辅相成。
2.2 项目教学的开展
新的教学模式旨在让学生在课堂上就能够体会到行业的职业特点,将知识和技能转化为职业能力。在《生物药物分离技术》的教学中,教师把项目分为综合性实验(实验)和校内模拟生产(实训)两类。值得注意的是:教学内容的拟定不是将各门课程的实验进行简单的拼凑。而是根据确定的岗位,分析起技能要求并以此为中心将各门课程的内容进行有机的整合,以一个或几个大项目的形式呈现,这样设计不但涵盖生物制药下游技术的几乎所有重要技能.而且有利于学生对项目过程整体的把握和学习,了解自己所学内容如何与职业岗位技能相对应,提高学习效果。
对于实验,我们强化某一岗位的职业技能,教师布置项目,学生成立实验小组。先由老师介绍本项目的基础知识,然后给学生分配阶段性学习任务,引导学生进行文献查阅、确定实验路线,经教师修订后让学生自行实验并对结果进行总结分析。我们开展了血清γ-球蛋白的分离纯化与鉴定、离子交换树脂法分离混合氨基酸、凝胶电泳分离脂蛋白等项目的教学,通过以上方式激发学生主动学习的热情,强化专业生产技能,同时锻炼了团队合作、文献检索和口头表达等技能。
对于实训部分,在完成实验教学的基础上,为提高学生的适应能力,我们模拟生物制药企业真实职业环境,尽可能与职业技能鉴定接轨,使该专业学生的核心技能得到培养和加强,同时进一步培养其职业能力与职业道德。例如,考虑到微生物发酵仍是生物制药企业使用的主要方法,可通过L-天冬酰胺酶的生产、庆大霉素的生产等培养学生的岗位技能、专业技能、严谨求实的工作作风,从而形成实训―科研―就业一体化人才培养模式。如柠檬酸的制备这个实训涉及到发酵工艺学的知识,同时主要涉及生物分离技术中的发酵液预处理、固液分离、初步纯化、高度纯化、直到采用结晶法制备出成品,包括了生化产品分离的整套过程。此实训项目涉及的专业知识面广,但这也是让学生将专业知识系统地应用于实践的一种好方法,所以要鼓励学生在方案的设计和实验的过程中勤学善思、勇于探索、不断进取。
2.3 职业素质的训练
在确定项目课题时,要根据本项目需要掌握的理论知识点,紧密结合企业生产实际,使教学内容落到实处。以学生毕业后去用人单位“下得去、留得住、用得上”为目标,在实践项目的教学计划中可设立安全生产、法律法规、厂规厂纪等知识以及制药行业涉及到的专业基本知识等,培养学生的职业素质。
2.4 创新能力的培养
CBE模式强调在教学方式上要给予学生更多的自主性,教师只讲解设计思路,主要任务是负责实验方案的审查和解答学生疑问,不演示具体的操作步骤。在教学过程中给予一些必要的启发和引导,鼓励学生具有创新意识,对现有的实验内容、步骤提出合理建议为培养学生具备创新能力打下坚实的基础。在项目教学中,在课堂实验中尽可能地鼓励和引导学生积极思考,对学生提出的问题一般不作正面回答,而是启发学生通过自己思考分析并加以解决。同时,对实验中出现的异常现象,鼓励学生展开讨论,培养学生探究创新意识。
同时,为了激发学生的学习兴趣,我们尝试将企业生产、教师的科研和学生的实训相结合,让更多学生参与进来。例如,目前正在进行的或已经成熟的科研课题作为实训项目。把教师的课题分解成若干小项目。再安排学生分组进行实验.让学生从头至尾参与整个课题过程,这样不但可以培养学生的发现问题、分析问题、解决问题的能力,增加学生在实验过程中的积极性。
2.5 考核方式的改进
经过探讨,我们用过程性评价的方法来评估CBE教学模式下生物制药专业学生对《生物药物分离技术》的掌握程度。高职教育培养的是技能型人才,应重点加强对学生专业技能的考核,加大操作考核的比例。首先,在考核过程中穿插教师的提问,要求学生具有全面的理论知识,能举一反三,正确分析工作中遇到的技术问题。其次,加强对学生专业技能的考核,加大操作的比例。同时,评估学生的综合专业素质,并适当考虑对学生专业素质,例如:着装标准、生产术语的应用等。
在考核方式上,结合项目化教学分组实施教学的方式,采用先自评,再小组互评,最后由教师和实验指导老师对该生就学习态度、学习效果、职业技能掌握等做出综合性评价。
最后,运用考核的双重性,一方面检查学生对实践技能的掌握情况,同时借助考核反馈的信息.发现教学中可能存在的教学问题,提升教学质量。
3 实施CBE模式教学的效果和收获
综合学生对教学效果的反馈,对使用CBE教学模式后,学生的满意度提升了20%左右,用人单位普遍反映毕业生能很较快适应职业的需求,在职业技能、职业素质、职业道德等方面比改革前有极大的提高,深受到用人单位的欢迎。由此证明,基于CBE教学模式改革《生物药物分离技术》的教学方式取得了一定的成效。
3.1 促进教师向双师型发展
CBE指导下的教学中心是学生,教学目标是构建学生的能力结构,课程的评价指标也着重体现学生的能力变化,这使老师成为了课程学习的“组织者”与“指导者”而不仅仅是“灌输者”。这种课程中心的转移必然对专业教师提出了更高的要求,促进教师不断加强自身学习,激励教师下临床、下实践,不断更新知识储备,真正产生一批理论联系实践的“双师型”教师,形成“教学相长”的有利局面。
3.2 促进培养目标与社会接轨
其次,生物制药专业知识更新快,新技术、新方法层出不穷。要上好这门课程,教师就要有合理的知识结构.平时多学习、多积累,去企业实践以提高自身业务素质,使教学内容更加贴近生产。
高职院校培养的是技能型人才,毕业生毕业后要能到相应工作岗位顶岗,因此,高职院校可以聘请一些企业的技术人员参与教学。尤其是实训教学,这样有利于提高学生的学习兴趣,而且由于上课内容直接来自于生产生活.更有利于提高学生的专业素养,提升毕业生在就业方面的竞争力。
3.3 促进学生自主学习意识的加强
在教学过程中,本课程引入了来自生产企业和科研院校的一系列生产工艺与项目案例,是理论教学过程尽量和生产实践相联系,使学生产生“学以致用”的成就感,激发了学生的学习主动性。同时,生物药物分离技术是一门新兴交叉学科,也是生物制药专业的重要课程之一。通过近年来生物制药实训教学的改革,学生学习的主观能动性得到充分的发挥,实践教学质量也有了明显的提高。但是,生物制药行业发展迅猛。对高职类生物制药教学内容和方法的改进提出了更高要求,因此,我们必须进一步提高生物制药专业学生的综合职业素质,这仍然需要我们不断地实践和探索。
生物药物分离技术在生物制药专业人才培养中发挥着重要的地位和作用,作为一门与生产实践联系紧密的课程,其实验教学内容可以渗透到其它专业实验中。通过对生化分离工程及其它几门专业实验进行优化整合,开设制药工程专业大实验有利于学生对专业知识的系统掌握,充分拓宽学生的思路,使之深入理解生物分离技术在制药过程中的地位和作用,并且通过实验教学内容的整合,改进教学方法和手段,开设设计性、综合性的实验,这有助于提高学生的主动性、创新性,培养学生理论联系实际、分析解决问题和初步的科研能力,为今后从事相关的工作打下良好的基础,充分发挥实验教学在工科专业人才培养中的重要性。
【参考文献】
关键词:功能食品 现状 存在问题 发展趋势
中图分类号:TS218 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(c)-0192-02
食品是人类赖以生存的物质基础,随着食品工业的快速发展和人们生活水平的提高,人们对食物不仅仅满足对新陈代谢和营养物质的需求,而是更加关注健康,调节机体的作用。当今,健康长寿已成为人们普遍关注的问题,研究食品的功能成分、营养成分,为人群提供科学性食品预防疾病的发生;为疾病人群提供恢复性食品、辅助治疗,这已成为目前食品科学的任务。开发功能性食品已成为我国食品研究的热点和发展趋势。
1 功能性食品概念
功能性食品在国际上没有统一的定义,最早是出现在1982年出现在日本厚生省的文件“功能食品”的名称,1989年又将功能食品定义为“具有与生物防御、生物节律调整、防治疾病和恢复健康等有关的功能因素,经设计加工,对生物体有明显的调整功能的食品”[1]。
功能性食品在我国也称保健食品,是指具有特定营养保健功能的食品,即适宜于特定人群食用,具有调节机体功能,不以治疗疾病为目的的食品。在我国《保健食品管理办法》中明确规定了其基本特征和要求。(1)功能食品必须是食品,具备食品的法定特征;(2)功能食品必须要有特有的营养保健功效;(3)功能食品必须要有明确的适用人群对象;(4)功能食品必须与药品相区别;(5)功能性食品配方组成和用量必须具有科学依据;(6)功能性食品必须具有法规依据[2]。
2 功能性食品的发展现状
2.1 国际市场上
据统计,近二十年来,国外功能性食品总营业额增长近30倍。美国现有功能食品企业近530家,每年生产1000多个品种;日本企业高达400多家,每年有2000多个品种的产量;德国作为世界上做早发展功能食品国家之一,多年来一直保持稳定增长,现有800家生产企业,生产出2000多个品种的功能食品;英国、法国、瑞士等也有较大增长[3]。形成了完整的产业链和广阔的市场,拥有完善的法律法规制度的约束与管理,在技术上也有先进的食品生物技术作保障,得到了广消费者的认同。
2.2 国内
总体上来说功能性食品发展经历了初级起步阶段、迅速发展阶段和规范提高阶段三个阶段,开发和生产的功能性食品大致分为以下三代。[4]
第一代功能食品:为初级功能食品,仅根据食品中的营养成分来推断该类食品的功能,未经过严格的实验证明或严格的科学论证。该类产品主要为各类强化食品和滋补产品。
第二代功能食品:要求经过动物和人体实验证明其具有某种生理调节功能的食品,强调了科学性和真实性。目前我国市场上大多为该类功能性食品,第二代功能食品比第一代产品有了较大的进步,其特定的功能有了科学依据。
第三代功能食品:在第二代产品的基础上,进一步了解在功能性食品中起作用的功能因子以及产生的作用机理,了解功能因子的结构,稳定性等。该类产品在我国市场尚不多见,也是我国未来研究和发展的重点。
据资料显示,截止2010年年底中国约有2000家保健食品企业,投资总额在1亿元以上的大型企业占1.45%,投资总额在5000万元至1亿元的中型企业占38%,投资在100万元至5000万元的企业占6.66%,投资在10万元至100万元的小型企业占41.39%,投资不足10万元的作坊式企业占12.5%,大中型企业所占比例在逐年提高。2011年12月,国家发展和改革委员会、工业和信息化部共同了《食品工业“十二五”发展规划》,首次将“营养与保健食品制造业”列入国家发展规划。从产业规模来看,目前我国营养与保健食品仅占整个食品产业7万多亿元产值的10%,与其他发达国家相比还存在相当大的差距。因此,大力发展营养与保健食品制造业势在必行。
3 功能性食品行业存在的问题
3.1 企业数量多、规模小
2010年年底中国约有2000家功能食品企业,总投资额在1亿以上的大型企业1.45%,投资总额在5000万元至1亿元的中型企业占38%,投资在100万元至5000万元的企业占6.66%,投资在10万元至100万元的小型企业占41.39%,投资不足10万元的作坊式企业占12.5%。数量多而规模小时我国面临的一个问题。
3.2 市场分配不均匀
虽然我国功能性食品市场已初步形成,但存在地域性差异,东部发达的地区应用人群多而中西部地区偏少;人群年龄差异,在功能性食品领域儿童老年对功能食品的应用展主要部分。人群数量庞大但功能性食品的消费人群少,与发达国家比较还有一定的差距。
3.3 产品技术含量不高,许多产品都是在低水平上的重复[2]
从目前我国的功能食品的水平来看,多数还是属于第二代产品,功能雷同较多。大多数集中在免疫调节、抗疲劳和调节血脂等方面,普及产品多,专用产品少。与发达国家相比尚存在一定差距。
3.4 国民对功能食品的认识尚存在偏差
国民对功能食品的认识存在两个极端,一方面,部分消费者缺乏营养与食品保健知识,不嫩更科学的选择功能食品,盲目追求时髦,“保健跟着广告走”,听信不实事求是的广告宣传。另一方面,由于少数假冒伪劣产品混入市场,价值一些虚假广告充斥于各种媒体,是部分消费者对功能性产品产生了怀疑,以至于对其一律拒绝。
3.5 重生产轻监管,没有完善的规范制度[5]
产品上市前,审批程序严格,产品上市后,行业监管松。产品鱼目混珠现象严重,因为缺少规范,保健食品大都只能“各领”一两年。对于保健品行业法律制度不完善,以至于违法犯罪现象严重。
4 针对问题解决的措施
4.1 平衡资源、地域的差异
随着经济的发展,消费这的需求在不断提高,不同地区对功能食品的需求量都有了明显的增加,尤其是北京、上海、广州等发达的城市占据了我过保健品市场的半壁江山,因此需要整合资源满足不同地区的需求。
4.2 大力发展大规模的企业
对于我国目前功能食品企业数量多、规模小的特点,需要通过企业间的并购合作等发展大规模的工厂基地。适用于高精尖技术的运用,统一管理。有利于食品质量的保证,能够充分的利用现有的资源生产出更多的产品。
4.3 建立完整的科技体系
功能性食品的科技人才培养体系的建立和完善是我国功能食品科技发展的关键因素。建立开放性的科研开发体系是未来国际发展的必然要求[6]。加强人才的培养,积极创新,将现有的高新技术运用到功能性食品的开发生产过程中。如生物工程技术、分离纯化技术、超微粉碎技术、冷冻干燥技术、微胶囊技术、冷杀菌技术等。并在此基础上大力创新,发展第三代产品,积极地更新换代产品。
4.4 规范市场秩序
针对市场上场产品质量问题,食品安全问题等进行严格控制,严格功能性食品企业的审批条件,对现有的企业进行严格的监督管理,保证在质量上要赢得消费者的信赖;同时规范广告市场,严禁夸大功能食品的功效,对于假冒伪劣产品要依法取缔。有关部门要对功能性食品市场进行有效的监督,规范功能食品市场,保障消费者的健康权益。
4.5 加强功能食品的安全性和功能性的评价
功能食品具有特殊的健康营养价值,在某些疾病预防和健康存进上有着重要的作用;其组分有多种多样,使得安全性的评价复杂化[7]。在安全性评价过场中要明确在不同组分的产品面对不同的人群时,安全性也会因人而异;同时要明确功能性,是的其产品能够明确针对的对象,从而促进人群的身体健康。
5 未来的发展趋势
《食品工业“十二五”发展规划》中提出提高食品与保健食品及其原材料生产质量和工艺水平。大力发展天然、绿色、环保、安全有效的食品、保健食品和特殊膳食食品;开发适合不同人群的营养强化食品、特殊膳食食品,开发具有民族特色和新功能的保健食品。调整产业结构,改变企业规模小、技术水平低、产品同质化等状况。到2015年,营养与保健食品产值达到1万亿元,年均增长20%;形成10家以上产品销售收入在100亿元以上的企业,百强企业的生产集中度超过50%[8]。
未来的发展过程中,功能食品业会有更大的发展空间,积极地向已天然、绿色、环保、安全的方向转型。加强新技术新工艺在产品上的应用,极大在创新技术的投资,使得更多的技术向产品成果的转型;加强对新功能性组分的研究,大力发展大三代产品,使得未来的产品更加吸引消费人群;与我国传统的中医结合起来,研发具有我国传统特色的功能性食品,生产具有国际竞争力的产品。功能性食品将会是21世纪世界上最主流的产品。
我国人口占世界的1/5,拥有巨大的市场,会给我们功能食品行业带来长足的发展,更能带来可观的经济效益。
参考文献
[1] 李朝霞.保健食品研发原理与应用[M].南京:东南大学出版社,2010.
[2] 李世敏.功能性食品加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,2003.
[3] 赵余庆.保健食品研制思路与方法[M].北京:人民卫生出版社,2010.
[4] 刘静波,林松毅.功能食品学[M].北京:化学工业出版社,2008.
[5] 席文娣.我国功能食品生产存在的问题及研发方向[J].甘肃科技,2008,24(5).
[6] 白超.探讨我国功能食品科技发展面临的问题及解决措施[J].华章,2007(9).
[7] 白新鹏.功能性食品设计与评价[M].北京:中国计量出版社,2009,6.
以柴达木矿产资源开发为背景建立的工业体系主要是传统产业,多以开采原矿出售或出售初级选矿产品为主,缺乏深加工产品,采掘业的比重大于加工业,产品单一,不能形成合理的产品链。选矿工艺不成熟,开采方式落后,综合利用水平低,资源浪费和环境污染严重。如柴达木大部分盐湖矿床为多种有益组分共伴生的综合矿床,但目前只是开发其中的一种组分钾。由于综合利用工艺尚未解决,其它镁硼锂等有益组分没有综合回收利用,使得钾盐开发中老卤就地排放,原卤进一步老化,钾矿资源遭到破坏;芒硝的开采多为人工开采,采富弃贫现象严重,形成资源浪费;元明粉生产工艺及设备落后,早已停产;高纯镁砂的生产工艺不过关,至今无法组织有规模的生产;溴、碘、铷的综合利用,尚未进行新的深入研究,无法考虑开发利用问题,严重制约了盐湖资源的开发利用。部分地方小厂在矿产资源中还在使用落后的生产工艺和技术,有的工艺和生产成本均缺乏竞争力,这些问题若不及时解决,势必影响柴达木矿产资源的规模化集约化开发。由此可见,柴达木矿产资源开发、发展循环经济需要依靠科技进步来推动,同时科技进步也将对柴达木地区科技资源的整合、科技布局的调整、科技进步的方向、科技创新的重点都产生深刻的影响。
一、科技进步对发展循环经济的影响
现代经济增长理论和实践都已证明了科技进步是推动经济增长的重要因素,同时,提高技术进步在经济增长中的作用也是经济增长方式转变的重要内容。我们知道,技术进步对经济增长的贡献率是评价经济增长方式及其转变的一个重要指标,经济增长是否依靠和实现了技术进步是区别粗放型和集约型经济增长的一个重要标志。如果经济增长主要是依靠技术进步和生产效率的提高来实现的,那么这种经济增长就是集约型的。否则,如果经济增长主要是依靠生产要素投入的增加,那么这种经济增长方式就是粗放型的。因此可以说,实现经济增长方式从粗放型向集约型的转变就是依靠科技进步,降低消耗、提高资源利用效率和生产要素使用效率,来推动经济持续快速平稳增长。
一方面,循环经济是一个集知识密集、技术密集、资本密集和劳动密集为一体的新经济发展模式。发展循环经济的每一个环节都必须有强大的科技支撑体系,不论是企业清洁化生产,还是工业园区的生态化改造;不论是资源的生态化利用,还是废弃物的再生化处理,都离不开科技进步和科技创新。另一方面,发展循环经济就是要解决经济社会与资源环境协调发展的问题,而科技进步则是解决经济社会与资源环境协调发展问题的主导力量。调整资源开发战略,提高资源利用率,改变传统的生产、消费模式,保护生态环境,建设资源节约型、环境友好型社会等,都离不开科技进步的推动和支撑。
1. 科技进步对资源开发的影响
当前的环境污染和生态破坏在很大程度上是由于资源的不合理开发所导致的。科学的资源开发战略,是在不断有序开发资源的过程中,一方面拓宽对现有资源价值的认识,另一方面推广应用减量技术、再利用技术和系统化技术,提高资源的使用效率。以煤炭资源为例,煤的洁净燃烧和转化技术的迅速发展,不仅提高了煤的利用率,还大大降低了对环境的不良影响。又如在材料方面,发展循环经济要求重新设计材料性能,使其与生态系统相容。因此,只有依靠科技进步,实现资源开发的减量化、再使用和再循环,走发展循环经济的道路,才能实现资源的可持续开发和永续利用。
2 .科技进步对减少资源消耗的影响
科技进步一方面使人类可以开发利用新的资源,减少对传统资源特别是不可再生资源的利用,少用或不用污染性资源;另一方面使人类可以减少各类资源的使用量。要减少各类资源的消耗,就必须采用新的技术生产节能产品、设备和生态环境材料。如节能电光源、绿色照明技术与产品、节电和节水产品与技术、变频调速技术及产品、工业节油技术及装备、节能型家电、节能型燃气设备、节能型供热供暖设备、节能型建筑产品及技术、节能风机、水泵、冰蓄冷技术、节能型机电设备等新型能源转化材料与技术、绿色工程材料与技术等。
3. 科技进步对治理环境污染的影响
粗放式经济增长在我国总的经济增长中仍占有很大的比重,以资源的过度开发和环境的巨大破坏来获得利益的生产模式还没有得到完全改变。对已经被污染的环境,如果任其自然恢复,需要一个漫长的历史周期。利用科学技术,如水化学技术,空气净化等技术,可以对水环境,大气环境等进行抢救性整治。同时,依靠科学技术手段实现清洁生产,把污染治理从生产的末端扩大到全过程。在生产过程中选择省能源、污染小的技术和设备,减少能源的消耗,提高资源的使用效率,同时考虑后续的废物处理问题。总之,通过科技进步,发展一系列环境友好技术和生产工艺,以达到减轻污染,减少资源利用,保护环境的目的。
二、科技进步在循环经济发展中的地位和作用
1.科技进步在循环经济发展中的地位
自产业革命以来,人类的经济活动呈现出一种加速增长的趋势。从有文明史记载到20世纪初,全球经济规模只增长到约6 000亿美元,而这还不足现在全球每年经济规模增加的数量。据预测,到21世纪中叶,世界人口将达到100亿,而全球经济规模将达到150多万亿美元,是现在的5倍,如果人类继续沿袭以往的经济增长方式,这种规模的增长对环境所形成的负荷是不言而喻的,必将在发展经济和保护环境之间面临一种两难境地。当前,人们力图通过大幅度降低污染强度而实现人口总量绝对增长、人均收入水平日益提高情况下的抑制环境退化的目标,在节约资源的同时,把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度,这正是发展循环经济所要达到的目的。
循环经济的发展,最终要靠科技进步。无数事实证明,科技进步是实现全面、协调、可持续发展的不可或缺的必要条件。发达国家的工业化历程告诉我们,只有依靠科技的不断创新和进步,才能真正解决好经济增长、生态环境保护和社会进步的和谐发展问题。科学技术是第一生产力,环境问题的根本解决和循环经济发展的关键必须依靠科技进步。人类发展的历史表明,科技进步在改变人类命运的过程中具有伟大而神奇的力量。今天,在人类面临经济发展与环境退化两难境地,从而寻求循环经济发展道路的历史关头,把希望再一次寄托在科学技术的发展与进步上。在讨论科技进步的重大意义时,一个更为现实的背景是:在全球跨进新世纪的时刻,各主要国家都在纷纷考虑21世纪自己在国际领域中的地位,并为此制定战略和对策。在形形的战略和对策中,科学技术的发展无不占据极其重要的地位。而且,一个日益显著的趋势是,科学技术、环境保护、经济竞争和国家安全这几个重大战略课题被越来越紧密地联系在一起,给予一体化的考虑。这至少表明,科学技术发展已经被十分密切地结合到有关环境的战略与对策的考虑中。在跨入21世纪的前夕,我国政府提出了以“科教兴国”促进经济增长方式由粗放型向集约型转变的战略,这与循环经济发展是完全吻合的。科学技术作为一个国家综合国力的重要体现,是循环经济发展的主要基础之一,没有较高水平的科学技术支持,循环经济发展的目标就不可能实现。循环经济发展的每一个环节,如废物资源化、清洁生产、生态产业链、环境工程等都有对科技进步的要求。科技进步可以有效地为循环经济发展提供依据和手段,开拓新的可利用资源领域,提高资源综合利用效率和经济效益,提高保护资源和生态环境的有效手段。
2.科技进步在循环经济发展中的作用
科技进步在循环经济发展中的作用主要表现在以下几个方面:
(1)科技进步是扩大资源供给的有效途径。相对于人类对资源的无限需求而言,资源的供给是受到严重限制的,众多制约因素中,一个关键的因素就是科学技术。科学技术对资源供给增加的作用表现在两方面:一方面,科技进步可以使几年前人们还难以想象其利用价值的自然物成为今天宝贵的资源,从而使资源供给的绝对数量增加;另一方面,科技进步可以提高资源的利用效率,从而使资源供给的相对数量增加。因此可以说科技进步可以控制资源。
(2)科技进步是经济增长的主要源泉。科学技术是第一生产力并不意味着科学技术作为生产力的一个独立要素而存在,科学技术作为第一生产力的意义在于其同生产力其他各个要素的渗透和融合。科学技术与生产力其他要素之间不是加法关系,而是乘法关系,即科学技术是作为乘数乘到生产力三要素上去的。显然,当科学技术为零时,生产力为零;当科学技术不为零而大于零时,生产力便会成倍地增加。科技进步越快,这个倍数越大,经济增长就更快。循环经济是一种新的经济增长模式,科技进步在循环经济发展中同样起着决定性的作用。为加快经济发展,必须加快科技进步,使科技进步真正成为促进经济增长模式转变和经济增长的主要源泉。
(3)科技进步是促进产业结构合理化的主导力量。从根本上来说,产业的形成、分解和新兴工业的诞生都是科技进步的结果。历史经验证明,三次产业的依次出现和重心转移以及各次产业内部各个阶段的依次递进,都与科技进步密切相关。科技进步改变产业结构的过程是使产业结构不断合理化、高级化的过程。随着技术进步,人类可利用越来越先进的机器设备去从事生产实践活动,技术在人类生产活动中应用的密度越来越大,技术密集型产业和制造业在产业结构中所占比例越来越大,劳动密集型产业和第一产业所占比重越来越小。当技术水平高度发展时,生产的高效率使得直接从事生产活动的人越来越少,劳动力向第三产业转移又推动了第三产业的发展。技术进步使产业结构不断向合理化、高级化发展的这一过程中,带动了整个经济的协调发展,从而使得宏观结构效益和资源配置效率得到提高,有效缓解资源与环境的瓶颈约束,建设节约型社会,构建结构合理的循环经济产业体系。
(4)科技进步是解决环境问题的重要手段。发展中国家的大量事实表明,科学技术落后是自然生态破坏和环境污染的重要原因。因此,保护生态,减少环境污染也必须依靠科技进步。科技进步对环境保护的作用表现在三个方面:第一,科技进步能够帮助人们认识环境污染。如,环境化学和分析化学的产生,就帮助人们认识了环境污染物中有害物质的种类、浓度及其危害;第二,科技进步能够帮助人们治理环境污染。如,生物工程技术、遥感技术、核技术、活性炭技术等新技术在环境保护中的广泛运用,都为环境问题的解决提供了有效的途径;第三,科技进步有利于培养人们的环境意识,在树立循环经济的观念方面也发挥了积极的作用。
三、大力推进科技进步,提升柴达木矿产资源开发和循环经济发展水平
循环经济是先进生产技术、关键链接技术及资源再利用技术支撑的经济模式,不是传统社会低水平物质循环利用方式下的经济模式,没有先进循环型技术路线支撑,循环产业链就不完整,循环经济技术必须创新。因而,可以说技术创新是循环经济的生命线。
发展循环经济的最基本环节是形成循环生产技术体系,没有能够实现循环生产的技术就不可能进行循环生产,更不可能建立起循环经济体系。循环生产技术并不等同于环保技术,尽管它们具有环保功能并在环保产业中广泛运用。这是因为,循环生产是一种新型的生产模式,普遍存在于各个产业、各种生产活动中,它是新工业生产技术的广泛集成和组合。例如,纳米技术、生物技术、新材料技术、新能源技术等等,都要参与到循环生产技术的集成中,才能形成全面的循环生产技术体系。目前,循环生产的技术要素并不缺乏,主要是缺乏自觉的组合与使用。
大力推进科技进步,提升柴达木矿产资源开发发展循环经济,是十分重要的一项工作,它不仅是柴达木矿产资源开发实现深度和广度两个方面的需要,也是实现柴达木矿产资源开发中发展循环经济至关重要的一个重要措施。柴达木矿产资源开发涉及的矿种多,需要多种技术的组合与集成创新,才能促进提高资源的综合利用和循环生产水平,缓解和解决目前矿产资源在传统资源开发模式下存在的严重的资源浪费的现象和问题。但是,就目前柴达木矿产资源开发发展循环经济而言,相当多的技术多为一枝一节, 不具有循环经济所要求的跨工艺、跨流程、跨行业、跨部门等基本技术特征;有相当多的技术在循环经济概念提出之前已经出现,多为过去在“清洁生产”中生产和使用的技术,只不过是现在再挂上“循环经济”之名;相当一部分技术的技术含量低,经济效益和环境效益低。另外,循环经济可以在一定程度上解决资源短缺和环境问题,但它不能解决经济增长和资源短缺与环境压力的全部问题。因此,在柴达木矿产资源开发发展循环经济方面,我们不能把循环经济与科技进步对立起来。在发展循环经济的同时,还必须同等重视科技创新和高新技术的研究与开发,不断发明新技术、新材料和新工艺。
第一,要利用新材料技术和计算机信息,推动矿产资源工艺技术设备的高科技化。我国工业设备各个年代生产制造的都有,由于国民经济一直采取粗放发展的方式,忽略对已建成的企业技术改造和设备更新,不少设备都属于应该淘汰的落后设备。因此在循环经济高科技化的过程中,必须要对生产设备分类进行淘汰或改造,根据自身条件加大力度实施工艺设备技术改革。
第二,以科技创新和高新技术推动、提升柴达木矿产资源开发循环经济的发展水平,要把自主创新作为支撑和引领循环经济发展的主要方面,通过创新能力的培育与提高,从模仿创新走向自主创新,解决柴达木矿产资源开发中的问题,逐步实现经济增长方式的根本转变。推广推进循环经济与高新技术相结合,走出一条适合柴达木矿产资源开发的循环经济道路。
第三,下大力气扶持一批在柴达木矿产资源开发中拥有自主知识产权、具有规模经济优势的大型高技术企业,通过大企业整合科技资源,带动产业核心竞争力的综合提高。重点要支持企业技术中心建设,提高产业和企业的创新活力。形成在矿产资源开发中具有一定竞争力的循环经济型企业。
第四,要正确处理好高新技术与发展循环经济的关系。高新技术具有高、精、尖、新的特征,但是高新技术不等同于 “清洁”技术,也不是没有污染或污染程度低的技术。高新技术也有环境污染问题,也要消耗短缺资源,而且高新技术污染具有隐蔽性、滞后性、累积性、连带性等特征。以美国为例,在高新技术产业集中发展为主的硅谷地区就存在着典型的高新技术污染。据美国硅谷报告的污染状况:一是高度危险的废溶剂等化学物质正从约80%的地下储罐向外泄漏;二是地下水中发现了大约100种化学物质;三是圣克拉拉郡发现了150多处地下储罐有泄露,并且有200口公共水井和私人水井被污染;四是每年有3~12万t的重金属从硅谷通过地下水道排入旧金山湾,正在使附近的湿地蒙受严重的环境危害。另外,硅谷的大气污染也相当严重,对此,要有足够的关注和重视。一方面,柴达木矿产资源开发发展循环经济,要利用高新技术提升其发展水平,另一方面,高新技术产业也应该适合循环经济的发展模式,要运用循环经济的原则来规范高新技术,要构筑从宏观到微观的主体化环境保护体系,以防治高新技术污染,使高新技术在提升柴达木矿产资源开发发展循环经济水平时遵循“绿化”的方向。
四、在发展循环经济中注重对传统产业的改造
柴达木矿产资源开发传统产业的增长模式,是以低水平需求和产业结构为背景,所需求的都是成熟技术或中低水平技术,这些主要依靠技术引进就可以解决。随着成本要素的不断提高和增加,低成本利润的效率逐渐降低,中低技术的市场空间日趋缩小,在成本上升的背景下,企业要降低成本提高利润保持增长,就需以高新技术来改造、提升传统产业的技术水平和产品。
在发展循环经济中,要依靠科技进步改造和振兴柴达木矿产资源开发的传统产业。要加快科技进步,推广应用先进科技成果,以先进科技为先导把矿产资源开发建立在科技进步的基础上,提高科学技术在矿产资源开发中的贡献程度,并通过信息技术的广泛应用,将信息技术与矿产资源开发中的各产业技术相结合,带动矿产资源开发在高起点上迅速发展,促进矿产资源开发从高能耗、高物耗的粗放型增长模式向集约型增长模式转变。要重视柴达木矿产资源开发中传统产业的内涵发展,依靠高科技的投入,解决能耗高、原材料消耗大、综合回收利用差、投入产出低、污染严重等问题。依靠高科技的投入,提高现有生产的工艺技术水平,促进产业结构的变化,产生新的生产部门,延伸产业链,推动生产力的发展和提高,使现有产品的质量、 品种、价格性能比有较大的改造。