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【关键词】环境污染 生物技术 应用 前景
中图分类号:Q933
1我国生态环境的现状
我国生态环境污染日趋严重,如 “三废”污染、水体污染、土壤污染、废弃塑料和农用地膜污染、农用化肥和农药污染等,造成水资源严重短缺,土地荒漠化日益加剧,森林覆盖率剧减,草场严重退化。生态环境的恶化,时刻威胁着人们的生命财产安全,疾病发病率也迅速提高。因此,必须积极发展高新技术,如现代环保生物技术等,采用防治结合的方式,解决当前的环境危机,维护生态平衡,已迫在眉睫。
2环境生物技术简介
生物技术是建立在生命科学的基础上,通过直接或间接的方式利用生物或生物有机体的特定部分或某些功能,建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染,同时又能生产有用物质的工程技术。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、染色体工程、生化工程等。生物技术在环保领域发挥着越来越重要的作用,正衍生出一门新兴的学科与技术,即我们所说的“环境生物技术”,亦称“环境生物工程”。其特点如下:
2.1 实现对污染物的循环利用
对垃圾废弃物的降解生成的产物或副产物,一般都可重新利用。这样,可把污染降到最小程度,不仅可解决长期污染的问题,还实现了对固废的循环利用。
2.2安全可靠、效果明显
利用发酵工程技术治理,产生的物质基本属于稳定无害的物质,常见的包括CO2、水、氮气、甲烷等。并且,多数都是一步到位,无二次污染。因此,该技术既安全、彻底又高效。
2.3简化流程,节约成本
生物技术是建立在酶促反应基础上的生物化学过程。酶作为生物催化剂,实质是一种活性蛋白质。一般在常温常压或近乎中性的条件下即可发生反应。因此,绝大部分生物治理对环境条件要求不高,并可就地实施。
3.环境生物技术在三废处理中的应用
3.1在废水处理方面的应用
废水中含有许多有毒有害物质,比如,酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇、蛋白质等。废水生化处理经近百年的发展,现已形成了许多新工艺、新技术。通过生物技术治理废水,主要借助微生物的降解作用完成。它分为耗氧降解技术与厌氧降解技术两种。耗氧降解技术又分为:活性污泥法与生物膜法。目前,采用较多的是固定化酶与固定化细胞技术,它属于酶工程技术。固定化酶又称为水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法,导致水溶性酶和固态的不溶性载体结合起来,从而使酶不再溶于水。微生物细胞犹如一个天然的固定化酶反应器。微生物细胞的固定可采用制备固定化酶的方式。对于污水中的多种污染物,均可通过固定化酶或固定化细胞进行治理。国内外有很多这方面的成功案例。
3.2在废气净化方面的应用
废气是近年来重要的污染源之一。如何利用生物技术高效净化废气也成为重要的研究课题。目前采用的方法包括生物过滤、生物洗涤、生物吸附和植物修复法等。常用的生物反应器有生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。根据微生物在废气处理过程中的具体形式,分为两大类:生物吸附法与生物过滤法。前者可治理含胺、酚和乙醛等气体,后者可降解恶臭性废气。植物修复技术是把太阳能作为动力,依靠植物的同化作用达到净化气体的目的。它属于一种绿色技术。现在,全球都有很多成功处理废气的案例。美国利用微生物作用来净化工业恶臭气体,效果明显,且还不会出现二次异臭。德国与荷兰利用生物膜过滤技术可除掉超过90%的硫化氢。我国相关学者也在此方面取得了不错的成果。比如,利用生物膜填料塔处理橡胶再生脱硫过程中产生的低浓度的有机废气,经试验表明,该方法是可行的,若相关条件控制适度,净化效果显著,净化率可超过90%。相比原有的废气处理方法,生物技术法有着很多优势:节约成本、效果好、安全可靠、没有二次污染等。
3.3在处理固废方面的应用
工农业生产、城市建设与日常生活都会产生很多固体废弃物。传统固体废弃物的处理方式,不仅浪费资源能源,还会污染环境。利用生物技术处理城市生活垃圾和农业废弃物,不但可以把这些废弃物变为优质的有机肥料,实现废物的资源化,更有利于生态环境的良性循环。常见的处理方式包括卫生填埋、堆肥和发酵制沼气等。
4.环境生物技术在环境污染修复中的应用
4.1污染土壤的生物修复
随着农业的发展,各种化学杀虫剂、农药被大量使用。而这些农药很多都会残留在土壤中,。尤其是那些极难降解的农药给生态环境造成难以估量的损害。通过相关生物技术处理,可以把这些污染物质进行有效分解,生成水与CO2。不仅不会造成对环境的破坏,还能防止出现二次污染。但是是分解周期较长,不符合农业生产的需求。重金属属于土壤污染中重要的污染物。重金属污染的生物治理机制是:借助生物作用(酶促反应)导致重金属的化学形态改变,将其固定在土壤中,或减轻其毒性。这样,可有效制约重金属在土壤中的移动。通过生物的吸收、代谢作用后,会进一步固定重金属或减小其毒性,从而净化土壤。此外,生物修复污染土壤的过程中,还能提高土壤有机物的数量,调动相关微生物的活性,从而优化土壤生态结构。同时,还能强化对土壤的固定作用,避免土壤受到风蚀、水蚀的破坏,预防水土流失。
4.2.水体生物自然净化技术
环境生物技术中通过植物吸收达到净化水体与土壤的方法被称为生物自然净化技术。分为生物塘与人工湿地两种。前者把太阳能作为初始能源,利用塘中植物的同化作用将水中的污染物吸收掉,从而净化水体。生物塘中可栽植的高效净化植物有水葫芦、芦苇、水莴苣等。同时,还应构建集组合曝气、水生植物、水产养殖一体化复合生态系统,进而提高生物塘的处理能力。后者是通过自然生态系统中的物理、化学、生物等作用达到对水体的净化作用。由于人工湿地处理系统出水水质较好,可用于饮用水源的处理,并且所需成本也比常规处理方法要低。
4.3白色污染的治理
采用生物技术治理可从两方面入手,一是筛选具有降解塑料与农用薄膜的微生物,形成高效降解菌。二是分离克隆出带有降解功能的基因,再将其植入到特定的土壤微生物内,如根瘤菌。这样,既能发挥两者各自作用,还有利于加快对塑料垃圾的降解速度。此外,还应重点对预防白色垃圾技术进行攻关与研发。个别微生物可以生成一些高分子化合物,类似于塑料,被称为聚酯。为进一步节约成本、提高产量,人们正致力于通过DNA重组技术,试图改造某些微生物。比如,当前一个重点研究课题就是通过微生物发酵生产聚-β羟基烷酸(PHAs),相关研究人员正试图形成自溶性PHAs生产菌种。通过把PHAs重组菌发酵后,积累数量众多的PHAs,再添加一些信号物质,从而生成裂解蛋白,然后细胞壁被破坏,PHAs析出。即简化PHAs的提取流程,达到节约成本的目的。
4.4降解废水中微量油脂
含油废水属于一种量大面广的污染源。废水中的少量油脂并不能通过原有的物理或化学方法处理掉。上海交大生命科学技术学院和日本日立化成公司合作,从5种活性污泥或土壤中驯化分离出六种菌,分析了它们在低温条件下对低浓度植物类油脂的实际降解能力。不同菌的降解能力都各不相同,其中,发现两种菌的除油效果很好,除油率高达92.80% 和95.49%,相关特性还有待进一步研究。
4.5化学农药污染的消除
经统计资料显示,每合成一吨农原药需消耗3-4吨化工原料,多余的原料作为未反应物或中间副产物随水排出,每年数百家农药厂排出的废水上亿吨,危害极大。中科院成都生物所经过反复试验,终于找到了解决处理农药(乐果)废水的方法。他们将高效微生物菌种用于SBR设备处理有机农药废水,效果显著,使有机磷转化率达96-99%,其技术指标达到了相关排放标准。一般情况下施用的农药化肥约有80%的残留,特别是难降解的氯代烃类农药,给生态系统带来了极大的滞留危害,必须依赖基因工程构建的高效菌种来进行处理。但要想彻底消除化学农药的污染,还必须全面推广生物农药。生物农药是指由生物体产生的具有防治病虫害和除草功能的一大类物质的总称,大多是生物体的代谢产物,主要有微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。
5.环境生物技术在环境监测方面的应用
应用在环境监测领域的生物技术主要有以下几种:①监测水质,利用细菌的数量、某些粪便指示菌(大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌)等②检测物质致突变性和致癌性,通常使用鼠伤寒少门氏菌来检验。③通过发光细菌对环境中的毒物进行检测,速度较快。④根据对水中藻类的生长情况测定,对水质进行监测或检测某些物质的毒性。近年来,国际上在这一领域的重点研究对象包括PCR技术(应用聚合酶式反应技术)、核酸探针、生物传感器等。PCR技术可用于当前还无法培养的微生物检测,一般适用于对土壤、水样、沉积物等环境标本的细胞检测。
随着今后技术的不断完善,对于水质的检测,核酸探针与PCR技术极有可能取代现在的常规微生物检测方式。此外,生物酶法具有良好的发展潜力,它适用于快速检测与现场测定。生物传感器具体有酶传感器、微生物传感器、免疫传感器,通过酶、微生物、抗原、抗体等生物材料作为分子识别元件,从而把外部对其理化特性的影响转化为电磁信号。它可用于对特定污染物的快速检测,并且操作简便、结果精确。
5环境生物技术现状及前景展望
5.1现状
环境生物技术虽有诸多优点,并能有效解决各种污染问题。但实际应用中依然存在种种局限:
①反应速度较慢,并且需要大型的反应器,需占用过多的土地面积。
②对于原水水质有着十分严格的标准,不然,不利于微生物的生长。
③运行过程中会发生一些问题,如污泥膨胀或流失,余下的污泥也不易处理。
④通常的微生物也极难解决人工合成物,尤其是难生物降解的污染物。
⑤实验室有可能泄漏某些活的有害菌体。大规模的微生物应用会给生态环境带来潜在的风险。
5.2发展前景
5.2.1各种新工艺新方法不断涌现
比如,国内有关专家利用高效反应器治理印染废水时,结合三种新技术,以提高生物处理效率。即在厌氧流化床中加入高效的脱色菌,通过聚集-交胶固定法,把脱色菌固定到活性污泥中。再在反应器中加入磁粉以构成稳恒弱磁场,从而对微生物产生正的磁生物效应以加快生化反应速率。此外,还有利用基因工程克隆生物生长基因控制植物生长、构建高效的细菌来治理各种污染问题,以及利用遗传工程处理农业固废中难降解的五碳糖等等新技术。
5.2.2综合利用
为了避免微生物降解污染物后形成二次污染,同时,让资源得到充分利用,生物治理技术也更趋向综合性利用,如利用降解后形成的微生物菌体、微生物体内酶、有关代谢产物、或其产生的能源。当前,“沼气田”发电是比较成熟的生物技术,投资少、成本低、使用管理方便,正受到很多国家的推崇。英国有的污水处理厂采用乳酸细菌降解农用工业垃圾生成乳酸。
5.2.3和其它现代科技有效结合
近年来,现代科技的发展特别是IT技术的快速发展,促使生物治理技术取得了极大的进步。生物处理工艺正实现自动化控制,并且,生物技术方面正积极开展数学模拟研究。据有关报道显示,目前已研制出电子计算机辅助系统。该系统分为分析程序与处理程序,进一步降低了废水处理厂设计方面的难度。随着自控技术的发展,连续性运行的大型氧化沟也随之产生。
5.2.4重点研究极端微生物与超级工程菌
极端微生物是指在一般生物无法生存的条件下能生存的生物。比如在高温、高酸、高碱、高压、高盐、低温等极端条件。这类微生物具有特殊的生理机制,有很高的环保应用价值。Whyte等经研究了解到,冷微生物菌株可以使石油烃、十二烷、正十六烷、甲苯、萘等发生矿化。随着技术的进步,对现有微生物的有效改造,不断研发出新的具有特殊功能的微生物。通过质粒工程技术,把分别降解芳烃、多环芳烃等的质粒接合到降解酯烃的细菌体内,形成一种“超级菌”。这种细菌在治理石油污染方面有着很好的应用前景,可以把60%的烃分解。同时,相比一般菌种,其几小时就能达到一般菌种净化一年左右的效果。
5.2.5转变观念,从治理转向预防
目前,随着环境问题的日益突出,世界各国都意识到环境保护的重要性。生物技术的发展也会从单纯地治理过渡到防治结合,以预防为主,最终实现清洁生产。比如,生产微生物农药、源于微生物体又能生物降解的表面活性剂等。今后还可应用于诸多领域,如洗涤剂制造、油类回收处理、感光乳剂稳定、植物病害防控、细胞破碎、微生物的快速测定等方面。目前,正尝试通过基因工程技术把PHBV基因植入某些植物体内,实现从植物体内获取塑料,从而解决严重的塑料污染难题。
5.3.展望
随着全球环境的日剧恶化,使人类的生存和发展遭到了一场前所未有的挑战,迫使人们进行一场‘环境革命’来振救人类自己。这场环境革命的意义就像18世纪的工业革命一样重大,而且需要更深入和彻底。在这场革命中,借助现代生物工程技术解决环境问题,纵然有其巨大的发展潜力与优势,也还存在诸多局限与不足,所以,面对环境危机日益恶化之势,不仅要建立健全相应的环境规划、法规、资金投入等生物技术良性应用环境,鼓励、资助研发更新更高效的环境生物技术,并使之得到产业化与商品化发展,还要把生物技术和其它各种相关技术有效地结合起来,才能切实有效解决当前困扰世界各国的生存危机的问题。
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关键词:计划生育 出生人口 人口统计 人户分离 统计口径
计划生育统计所提供的人口数据是人口形势分析,人口决策的基础性数据,是准确反映人口与计划生育工作的状况,为各级党委 政府对人口问题进行综合决策的重要依据。 其中出生人口数是计划生育统计工作的重中之重,计生出生人口数通过采集比对公安、卫生等部门的相关数据,采取自下而上和自上而下,多渠道多种数据来源的统计方式来统计。随着形势的发展,这种模式下的计生统计数据和其它部门的数据逐渐产生了差距,并有扩大的趋势。以我区为例,全区现有总人口41.8万人,流动人口43194人,人口城镇化进程日益加快,流动人口逐年增加,给计划生育统计工作带来了难度,出现了出生漏报,人口漏统重统,部门之间数据不一致等现象,针对这些现象,我区做了一系列调研,现就有关情况分析如下:
一、 计生出生数和公安、卫生数据的比对情况
近年来,全区出生人口数总体呈上升趋势。2007-2012年,卫生部门新生儿分娩数增长39%,公安部门新生儿申报户口数增长60%,而计生部门统计出生人口数仅增长7%;从数量上看,卫生、公安部门的数据较为接近,与计生统计出生人口数差距较大。通过比对,从下图可以看出部门间数据不一致的情况。(如下图)
二、数据差距的类型及成因分析
(一)统计口径造成的误差
从统计口径来看,卫生出生数统计的是区内各医院新生儿分娩人数,包括本地人口出生和外地人口在我区出生;公安出生数统计为一段时期内在我区申报户口的新生儿数,包括当年出生的人口,也包括往年出生的人口;计生目前采用的统计口径大致可以描述为“现居住地”统计管理口径,即常住我区人口的出生数和流动人口在我区的出生数之和。由于卫生、公安和计生出生人口统计的对象不是完全一致,所以出生数理论上肯定会有一定的差距,这是差距的成因之一。其二,公安、卫生的统计口径明确单一,计生统计口径的范围相对模糊。如计生的常住人口界定为“常住在本地,户口在本地的人;常住在本地,户口待定的人;户口不在本地,在本地有常住趋势的人”,在大量人户分离,人口流动性很大的情况下,很难判断统计对象是否常住。计生流动人口口径为“在本行政区域内居住30日以上、非本省(市、县)户籍的0岁以上人口总数”。其口径与公安及卫生的统计口径都不完全一致,因此流动人口在全区的生育数据也不能直接比对。
(二)人户分离造成的误差
所谓人户分离,是指人口常住地与户口登记地不相一致的现象。广义上来说人户分离包括流动人口和区内人户分离人口。目前,相对流动人口管理而言,区内的人户分离现象更缺乏有效的监管及服务机制,成为计生统计管理的难点问题之一。随着城市化的迅猛扩张,因拆迁、购房、就学、婚嫁等原因造成大量的动迁户、暂住户、空挂户,使户在人不在、人在户不在的人户分离人口逐年增加。由于人户分离,给计划生育统计管理工作增添了复杂性。主要表现:一是统计对象的管理界限不清。“以房定人”的现居住地管理口径,容易引起居住地与户籍地,居住地与居住地在统计工作上互相推诿扯皮,出现“大家都管大家都不管”的情况。造成的出生数漏报在总体误差中占了相当高的比例。二是计生统计与服务管理对象不完全一致。在申请再生育审批、享受独生子女父母奖励费、出具有关计划生育证明时,当前实际的人口计生服务管理工作依然延续着以户籍地管理为主的管理模式,但是由于长期人户分离,户籍地对所辖地区的居民婚姻状况、生育情况等无法及时了解,造成了出生人数的重报和漏报。三是区域内人口流动频繁,管理交接难以到位。人口居住地变化产生大量需要迁移交接的信息,一方面基层难以及时掌握变化情况,另一方面核实情况和录入信息要占用大量的人力,比较难落实到位,造成人口出生等信息重报、漏报现象时有出现。
(三)人口流动造成的误差
人口流动的大量性、随意性、分散性等特点使流动人口难于管理,特别是违法生育的情况难以掌握。流动人口数量增加和流动性增强,流出人口的去向掌握不准,底数不清和早婚早育现象的增多,使对这部分人违法生育的出生人口数统计难以保证准确。另一方面,由于计生政策符合率的要求与实际工作水平有一定差距,为了保持甚至提高工作质量“水平”,一些地区和单位仍然存在不如实上报出生数据的现象。在某种程度上背离了依法统计的工作要求,造成了违法生育数的“瞒报”。
(四)管理不到造成的误差
一是人口信息采集难。人口管理协作机制和信息交换平台尚未真正建立,人口信息难以整合共享。计生部门自身采集信息的渠道日益狭窄,大量人口信息需要公安、卫生、民政、工商、房管、物业等诸多行政部门甚至公司企业提供,信息采集渠道过于繁杂、信息采集不及时、信息不全均制约了统计数据质量提高,造成出生数的统计误差。二是信息核对难。由于信息量大,地址登记不详,电话停机换号等造成无法联系核对等情况时有发生。三是新建小区管理难。随着城市规模的不断扩大,一些新建小区成为管理的“真空”地带,由于没有及时划分管理区域,小区没有及时交接给社区居委会或相应的居委会(社区)没有及时配套建立,造成了已入住这些住宅区的人口出生信息无法上报。
三、对策和建议
从上述情况来看,计生出生人口统计误差出现的重要原因之一是过去老的统计方式和手段不适应人口形势的变化和要求而产生的,这就需要我们及时研究新情况,不断改进完善人口统计管理体制。
第一,明确和细化计生统计管理口径。公安部门将逐步实现实有人口管理,为计生部门现居住地管理提供了良好的机会。计生部门应当探索建立以现住地属地化管理为方向的实有人口管理体制。进一步细化现居住地和户籍地的管理责任,赋于现居住地统计和管理服务的权限,以社区“网格化”管理服务为依托,在服务中掌握动态人口信息,在社区建立一种没有户籍身份限制的人口服务管理新模式。
第二,强化人口问题综合治理。计生人口统计离开了部门的协作是无法取得成功的。要将人口统计工作职责纳入政府目标管理责任制,明确各部门职责,积极调动社会资源。如卫生部门积极推行分娩登记实名制,公安部门按照《户口登记条例》落实人走户迁的政策,在办理落户,迁移时协助审验计生证明等;人口计生部门更要发挥工作主动性,对人户分离人口进行摸底登记,落实人户分离人口的迁移交接,做到服务不减,工作不断。
关键词:城市生活污水;处理; 技术;工艺
城市污水处理厂的特点是占地面积大、规模大、单元多、投入多、使用年限长、规模效益好等。良好城市污水处理技术的发挥,对城市经济与建设发展具有重要意义。本文将对当前城市生活污水处理技术的特点与工艺进行分析与阐述,以提高污水处理水平,促进社会可持续发展。
1、 城市生活污水的几种处理技术特点及工艺
1.1AB法
AB法又称为两段活性污泥处理法,主要将污水管道与污水处理厂看作一个污水处理系统。具有耐冲击力、负荷性强、不需设置初淀池等特点,COD去除率达80%、BOD5去除率达90%。AB法采取的先进技术主要包括:侧向流坡形斜板沉淀池、自吸式射流曝气机及无支架污泥悬浮型生物填料。具体实施方法是:A段高负荷、B段低负荷,而AB两段之间采取分别回流,充分利用其中微生物,让其各自发挥作用,同时应创造良好的环境条件,确保在不同时期的微生物具有生长优势。
1.2SBR法
SBR法的进水、曝气、沉淀及出水都是在同一个池子中完成,常以3-4个池子为一组,轮换运作、间歇性运行,因此SBR法也称作序批式活性污泥法。SBR一体化的技术特点为工艺简单,由于只需要一个反应池,而没有回流污泥、二沉池及其他设备,因此一般情况下不需要设置调节池,亦可节省初沉池,因此可有效节省占地面积与资源,耐冲击负荷力强且行为方式灵活,可从时间上灵活安排曝气、缺氧及厌氧等不同状态,同时实现除磷脱氮。
1.3 A/A/O法
城市生活污水处理对出水有除磷和除氮的要求,A/A/O法是由厌氧/缺氧/好氧组成的工艺流程,充分利用生物处理法实现脱氮除磷,并获得优质出水,属于深度二级处理工艺。在这种污水处理法中,可实现同步除磷脱氮主要由两部分组成:一是除磷过程,当污水中的磷处于厌氧状态时,可释放聚磷菌;在好氧状态下又会更多吸收聚磷菌,以剩余污泥的方式排出系统;二是脱氮过程,在缺氧状态下,应控制含氮量小于0.7mg/L,由于同时兼备氧脱氮菌的作用,利用水中的BOD作为氢供给体,将好氧池混合液中的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气逸入大气中,实现脱氮目标。
1.4厌氧生物滤池
厌氧生物滤池主要以内部填料作为微生物载体,以实现厌氧生物膜法。由载体形成固定床层,并在表面附着生长的微生物,在这种作用下,生活污水经过沉淀池的预处理,自下而上升至床层,其中的有机物会随之分解;当进行酸化或者水解时,会生成沼气,再进行后续处理。接下来便进入关键阶段:在拔风系统状态下,滤池处于兼氧状态,就会预防甲烷细菌的生成,并进行下一步酸性阶段,实现耗氧处理。
1.5生物活性炭技术
生物活性炭技术是在上世纪70年展起来的城市生活污水处理新工艺。目前这种工艺技术已经在世界很多国家得以实际应用,并对污染水源的净化或城市生活废水的处理与再生等发挥作用。虽然这种技术的解释目前国内外尚未统一,但是在实际应用中,已经显示了独特的优越性。近年来,附着生物膜的活性炭处理水应用越来越得到认可,因此生物活性碳技术有了全新定义:利用巨大的比表面积和发达孔隙结构的活性炭,对水中的有机物和溶解氧较强的吸附特点,并将活性炭作为载体,提供微生物聚集与繁殖生长的重要场所。在合适的营养条件与温度状态下,发挥活性炭的物理吸附作用,以及微生物的降解作用等水处理技术。
2、 住宅生活污水处理技术特点与优化选择
在住宅小区中,生活污水处理主要运用城市生活污水的成熟工艺与技术,但是由于住宅小区的生活污水处理具有自身特点,因此需要对污水处理技术进行筛选、设计,最终实现科学合理、布局完整美观的方案。
(1)由于住宅小区的生活污水量相对较少,且可生化性能好,因此可选择生物膜法处理工艺,由于生物膜法具有微生物浓度高、生物丰富、食物链长等特点,因此不会产生污泥膨胀,且污泥沉降性能好。
(2)由于住宅小区的用地紧张,因此应优先考虑占地面积小的污水处理方法,并在设计时充分考虑这一问题,可选择地下式或者半地下式的设计方式,并形成地下污水处理站模式,地面上可实现绿化花坛等格局,美化环境。但是在设计时应注意满足臭气处理与通风要求。
(3)由住宅小区的建设工程决定,污水处理过程应由构筑物转化为设备,这是一种必然趋势,选择采配式的污水处理方式,做到设备简单、工期短,方便后期维护与管理。
(4)随着城市化水平的提高,出水水质的要求也有所提高,因此原来单一的工艺很难满足需要,未来发展趋势为组合污水处理技术及设备。目前主要组合方式为:厌氧+缺氧处理、厌氧+好氧处理、多级好氧处理。从降低能耗及回收生物能力等角度来看,厌氧生物处理具有广泛前景,生活污水中的有机物原本就具备一定潜在能量,在进行厌氧处理时,一方面不需要曝气充氧,可以降低能量消耗;另一方面生成的生物沼气可以回收利用,最终利用于小区的供热和采暖,促成小区生态平衡系统。
(5)由于小区管理人员数量与专业素质的制约,住宅小区生活污水处理应选择便于管理的工艺,并提高自动化程度。
3、 城市生活污水的再利用发展趋势
湖南生物与机电工程职业技术学院2018年6月英语四级报名时间:2月底或3月初开放报名,报名时间持续一个月左右。
湖南生物与机电工程职业技术学院2018年6月英语四级报名入口:hnbemc.cn/
2018年6月英语六级报名入口【教育部公共入口】:cet.etest.net.cn/
湖南生物与机电工程职业技术学院2018年6月英语四级报名条件:
1. 全日制普通高等院校专科、本科、研究生在校生。
2. 各类全日制成人高等院校专科、本科在校生。
3. 修完大学英语四级课程的学生才能报考CET4。
4. 修完大学英语六级的课程且CET4 达到425分(含425分)以上的考生才能报考CET6。
5. 同等程度的大专生或硕士研究生经所在学校同意,可在本校报名参加考试;
关键词:作物种子生产技术;工作过程;课程改革
目前,我国高等职业教育课程仍未脱离学科体系的桎梏,专业设置和课程建设与职业岗位需求还没有紧密的联系,其为区域经济服务的高素质技能型应用人才的培养目标依然任重而道远。工作过程为导向的课程,其课程设计是实现课程目标的关键。课程设计应以职业能力培养为重点,与行业企业合作进行课程的建设与开发,充分体现职业性、实践性和开放性的要求[1-2]。高职《作物种子生产技术》课程是种子生产与经营、作物生产技术等专业的职业能力核心课之一,是必修的职业素养课程。但是,由于高职教育学制与本科接近,高职教学模式始终受到本科体制的影响,这门课程的教学内容陈旧,与企业真实工作过程和任务严重脱节。因此,坚持以市场需求为导向,开展基于工作过程的课程建设是高职《作物种子生产技术》课程改革的必然趋势。
一、课程开发指导思想
以工作过程为导向的课程开发是目前研究的热点,它将打破学科体系,凸显行动体系,并充分引入行业、企业元素,特别注重对学生实践能力的培养。所谓工作过程,是指个体“为完成一件工作任务并获得工作成果而进行的一个工作程序”,是企业根据员工已有的操作技能水平和工艺装备情况,为完成特定产品的生产或服务而制定的过程控制文件[1]。基于工作过程导向的课程建设,非常强调高新技术条件下与工作过程有关的隐性知识即经验的重要地位,同时强调学科体系知识应由学生在学习过程中自我建构获得而非灌输,强调“为了行动而学习”和“通过行动来学习”。但是,基于工作过程的课程不可能直接按照工作过程来设置,必须进行更深入地分析,完成每个工作程序的行动情境设计,形成完成这些工作任务的行动领域,并经过教学加工,才能成为基于工作过程的课程改革的依据。基于工作过程的课程开发思路,主要包括工作任务分析―行动领域归纳―学习领域转换―学习情境设计四个环节[2-3]。具体来说,工作任务分析即根据专业对应的岗位(群)实施典型工作任务分析,形成典型工作任务表;行动领域归纳即根据能力程度整合典型工作任务,并形成典型工作任务归纳表;学习领域转换即根据认知和职业成长规律递进重构行动领域转换为课程;情境设计即根据完整思维及职业特征,分解学习领域为主题学习单元,每门课程可分为多个单元(模块)。
二、基于工作过程导向的《作物种子生产技术》课程建设
(一)行业人才需求与专业就业岗位设置
广西种子行业职业岗位调查分析结果显示,种子企业职业岗位和人员结构为:种子生产45%、种子营销48%、种子科研7%;从职业成长的视角看,种子企业中技术应用管理人员占到55%,部门经理占30%,高级管理人员4%左右。同时,广西种子行业人才需求量的调查结果显示,技术应用管理人员和部门经理需求量每年需要新增250~450人,并且每年按4.2%速度递增。
根据以上调查分析结果,种子生产与经营专业职业岗位确定为种子生产繁育员岗位和种子营销员岗位(见图1);人才培养立足于广西种子行业一线技术管理与应用业务岗位技术员培养,其中部分具有组织管理能力和良好发展能力的毕业生经过3~5年岗位工作能够晋升到部门经理职位开展工作。
(二)基于工作过程导向的《作物种子生产技术》课程建设思路
1.典型工作任务分析和行动领域的导出。典型工作任务描述的是一项具体的专门工作,应该包含完整的过程,即包括计划、实施和评价等步骤,表现出职业工作的内容和形式。通过对种子生产与经营、作物生产技术等专业的职业岗位(群)所需能力进行深入分析,对于种子生产从业者来说,其典型工作过程是:种子生产计划制定,与制种户签订制种合同,制种物资亲本等材料准备,指导制种户播种及除杂去劣,纯度田间检验,种子收购,种子质量检验,贮藏等。作物种子生产技术涉及多种工作过程,其典型工作任务、行动领域见表1。
2.学习领域的构建。学习领域是一个跨学科的、案例性的、经过系统化教学处理的行动领域,是指向职业任务和行动过程的主题单元,它以职业能力为目标,以工作任务为载体,以技能训练为明线,以知识为暗线,由学习目标、学习内容和学习时间等构成[3-4]。在分析职业岗位能力的基础上,对作物种子生产技术具体工作任务进行重组和系统化,完成工作任务的行动情境描述。同时,要根据学校教师能力、实践条件,选择合适的教学方法、教学资源完成学习领域的构建(见表2)。
3.教学情境的设计。基于工作过程导向的课程教学,需要营造合理的学习情境,在进入实际工作前应对学习领域进行教学实施设计,其核心是如何在教学中模拟实际工作的真实要素[5]。它不仅要从实际工作问题或情境出发,利用真实而有效的问题或情境,激发学生的学习兴趣或欲望,而且还要让学生按照实际工作的操作过程或规范来解决问题。教学情境由教师根据教学计划、教学条件、教师执教能力和专长设计教学实施方案。下面以玉米杂交制种制技术为例说明教学情境设计(见表3):
三、课程开发的若干思考与建议
(一)充分融入行业、企业元素
基于工作过程的课程开发是建立在对职业岗位群所需能力的分析之上的,与企业的真实实务深度融合。学习情境离不开工学结合,离不开企业的积极参与。因此,职业院校课程开发、教学应充分融入行业、企业元素,做到教中有厂、厂中有教。
(二)注重教师素质提升
基于工作过程的教学对教师提出了更高要求,教师不但要对某一工作过程实践和理论知识非常熟悉,而且还要认真学习先进的高职教育理念,并应用到教学过程中。
(三)加强实践环节
加强校内外实训基地、实习基地的建设,引进企业生产线,把教学和工作过程结合在一起,建设“教、学、做”合一的实践基地。
(四)恰当处理高与职的关系
就业导向、能力本位是高职教育课程观的核心内容,岗位群的职业能力是高职教育课程的培养目标,基于工作过程导向的教学强调学生实践能力的培养,但不能走向弱化理论知识教学的极端。因此,不能片面强调高职学生的动手操作能力,忽略从学生知识、能力、素质协调发展的基础上来突出职业技能的培养,把单一的岗位操作技能等同于全面职业能力,忽视人才全面发展的要求。
(五)加强配套教材编撰
学科体系下,教师大多惯用材,但基于工作过程的课程教材融合了某一工作过程的知识,虽然知识总量没有变化,但知识的组织发生了重大改变,这样会导致教师在教学过程中知识不足和学生难以适应的问题,因此,迫切需要编写基于工作过程的与课程教学配套的高质量教材。
参考文献:
[1] 姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2] 姜大源.论高等职业教育课程的系统化设计―关于工作过程系统化课程开发的解读[J].中国高教研究,2009,(4).
[3] 赵志群.职业教育与培训新概念[M].北京:科技出版社,2003.
关键词:多向互渗;实验教学;实验教学中心
中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)06-0113-02
不同学科之间的研究取向近年来在科学研究领域中变得越来越重要。生物技术与其它学科之间的有着密切的关系,生物技术如果没有其它相关学科的支撑,仅凭生物技术不可能发展如此迅速,成为当今生命科学领域的领先学科。只有与其它学科相互依靠,相互结合,才能培养生物技术专业大学生的综合能力和科研素质。山东农业大学生物技术与工程专业,作为学校的特色专业,从当前高等教育和《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的要求出发,准确定位人才培养目标和规格,优化人才培养方案;对生物技术专业现有的实验课程内容进行合理调整,即使更新学科前沿知识,补充与农业生产紧密结合的应用知识;加强与相关学科之间的交叉融合,建立生物技术与其他学科相互交叉、相互融合、相互渗透的实验教学体系,提高学生的竞争力。
一、多向互渗“实验教学的必要性
单一实验手段对生物技术专业的学生来说显然是不够的。要培养专业素质高、综合能力强的应用型人才,必须及时调整实验教学体系,增加综合性、创新型强的实验项目,并注重结合相关专业的综合实验,对相关专业进行整合、重组,考虑学生的综合思维能力的提高,使学生能够将知识融会贯通。现在的学生对验证性实验掌握较好,但缺乏融汇各学科知识的能力,即缺乏相对全面性、综合性、系统性的知识结构。只有培养学生掌握更多的相关学科的知识,才能使学生具备完善知识结构,对所学知识进行分析、筛选、过滤,达到学以致用的目的,才能提高学生的实践能力和应用能力。西方许多国家在高等教育中意识到单科性封闭式的实践教育已经无法不适应高等教育对培养人才的要求,因此重视学生实践能力的培养,同时注重生命科学、信息技术教育与生物技术专业的融合,把生物技术作为农业高等教育的特色专业,是当今国内外高等农业教育的特色。而不同学科之间的支撑又为生物技术专业人才培养提供了良好的发展空间和平台,加强不同学科与生物技术学科之间的交叉融合更能起到促进生物技术发展的作用。在交叉融合的实验教学环境中,受不同学科知识的影响,更能够激发学生的创新思维和研究激情,提高生物技术与工程专业学生的整体素质。传统的专业实验课程联系不紧密,存在重复设置、实践教学各自相对独立,忽视实践教学之间的衔接和联系,即使在安排实验课时考虑不同学科之间的衔接,也仅仅注重形式上的交叉融合,而忽视课程内部的衔接和组织,忽视课程之间的关系,导致不同学科之间关联度很少、联系松散,使学生掌握的实验知识具有片面性,难以应对在将来走上工作岗位面临的复杂技术问题。因此面对传统教学模式的僵化,理论和实践教学脱节,教学内容和市场需求脱节、不同学科之间的交叉融合较少等现象,有必要采取多向互渗的新的实验教学模式,有效地提高学生的实践能力和创新能力。鉴于此,首先在实验课程设置上,打破传统的课程体系,重新构建多学科交叉融合的实验课程体系。
二、“多向互渗”实验教学管理的框架模式
“多向互渗“的实验教学管理模式是一个系统工程,需要了解农业生物学各学科之间的关联性,交互性。以生物技术专业创新人才培养为依据,以“多向互渗”为特色,构建与时展相适应的实践教学体系,彰显“以农业科学为优势,生命科学为特色”的教育理念,把知识传授、能力培养、素质提高融为一体。“多向互渗”实验教学管理模式应兼顾生物技术专业人才发展的多个领域,充分考虑创新人才培养体系的完整性。因为只有具备了知识的深度和广度才能将所学知识融会贯通,才具备创新的可能,“多向互渗”的实验教学体系为生物技术专业学生掌握不同学科知识,将来从事不同学科的研究和工作打下了坚实的基础。在原有实验教学体系的基础上,重新组建相关学科交叉融合的实验课程体系,使之具有创新性、交叉性和多样性等特点,将相关学科融于其中。新的实验教学体系应该按照学生的能力分不同的阶段实施,从提高基本实验能力,拓展专业实验能力,增强实践能力,逐步进行完成由基础到提高再到专业的过渡,形成生物技术与其他学科交叉互渗的立体培养实验教学体系,交叉学科课程设置为创新人才掌握多学科理论知识,从事跨学科研究打下坚实的基础。该体系在以学生为本、培养能力,提高素质的前提下,实现专业实验内容与其他专业实验内容相互渗透、相互衔接。在遵循“淡化专业,加强基础,拓宽面向”原则的基础上,生物技术与工程专业增加了综合性、创新型实验的比例,并将这些实验与生态环境、医学、食品、工业等有机结合起来。专业实验相互渗透,相互结合,明显增加了学生的实验兴趣。生物技术专业基础实验包括生物化学、植物生理学、植物学、微生物学和遗传学实验,为避免这五门实验重复设置,在实验安排上聘请专家仔细进行论证审核,并且先后顺序也做了有序调整,加强连贯性和系统性,使实验内容的设置更加科学合理,为后续实验、创新型和综合型实验的开设打下基础,同时,加强不同学科之间的内在联系,形成以生物技术为中心辐射生命科学各领域的实验群,增强各组成部分之间互补性与互通性。“多向互渗”的实验教学体系,使生物技术与工程专业的学生综合能力得到明显提高
三、“多向互渗”的核心内涵与操作方法
生物技术基础与专业实验之间的相互渗透有利于形成优势互补的学科群。相关学科间相互影响、相互借鉴,有利于发挥学科间的综合优势,取长补短。围绕生物技术专业紧密结合的相关学科,加强该专业实验教学的渗透和交叉,专业建设应在发展基础实验的同时,注重新兴学科的交叉,从理论到实践,组建跨学科的教学团队,建立交叉渗透的实践教学研究中心,围绕相关学科进行论证,不定期调整现有实验课程,积极引进优势资源,借鉴国内外高校经验,探索以生物学专业为背景的实验学科群建设,有利于培养创新型人才。当前随着生命科学领域的迅猛发展,各农业高校重视生物技术专业的发展,努力构建生物技术与传统农业有机结合的理论与实践教学模式,使生物技术形成特色农科专业,实现生命科学与传统农业之间的交叉综合,拓宽生物技术专业学生的知识面。在交叉融合方面尤其重视实践教学的拓展,回绕农业发展,形成以生物技术专业为重点,农理、农工、农艺等交叉融合的学科群,发挥协同效应,实现实验课程的交叉综合,提高专业学生的整体素质。
四、“多向互渗”的实验教学效果
实验学科多向互渗拓宽了实验室的开放力度,使学生有了更加灵活的时间支配自己的课外时间。交叉渗透的实验教学体系增加了综合提高型和研究创新型实验的比例,这两个模块的实验需要学生利用大量的课外时间完成实验,因此加大了实验室的开放力度,同时为学生研究性学习提供了广阔的空间,为人才培养提供了良好的发展空间和平台。交叉渗透立体实验教学体系,模糊了专业概念,将大学生的共性要求与个性发展紧密结合,在加强学生的学科基础的同时,拓宽了学生的专业口径,提高了学生合理运用只是的能力,避免了人才培养与当前社会需求之间的脱节,使学生毕业后能够尽快适应工作岗位,并且能够拓宽学生的就业渠道,增强了学生适应能力。渗透交叉的实验教学体系促进了教师队伍的发展,为适应教学要求,教师必须查阅更多相关学科资料,不断学习充实自己。然而,专业发展带来的学科之间的交叉渗透,对生物技术与工程专业的教师提出了新的挑战,这就促进教师不断拓宽知识面,密切关注其它相近学科的发展,及时查阅当前新的研究内容,补充到教学中,更新教学内容、改善教学方法和实施先进的教学手段,使专业紧跟学科发展的前沿,教学效果明显增强。
参考文献:
[1]刘智,钱佳丽,韩杨.在实验教学中注重学科交叉融合培养学生的创新能力[J].长春中医药大学学报,2009,25(5):817.
[2]顾玉林.多科性大学复合型人才培养模式探讨[J].重庆科技学院学报(社会科学版),2007,76(4):157-158.
[3]丁洪生,蔡颖.以创新人才培养为目标构建本科实践教学体系[J].北京理工大学学报[J],2007,14(9):45-47.
[关键词]提升;生物工程;办学优势;方法分析
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)11-0159-02
解决当代人类所面临的人口增加、资源的匮乏、环境污染加剧、疑难病的治疗等重大问题,需要依赖生物技术的发展和应用。基于此,作为高新技术重要组成部分的生a物技术,正受到世界各国政府和社会各界的重视,全球性的生物技术热由此形成。化工学院生物工程专业自2000年成立以来,虽经历一段时间的快速发展,但目前仍存在着师资力量相对薄弱、发展定位不清等问题。本文试图通过构建特色专业人才培养体系、整合教学资源、实践教学模式改革等方式来形成特色明显的产、学、研相结合的教学体系,提升本专业的办学优势。该研究也可为其他矿业类综合性高校生物工程专业办学提供思路和参考。
一、生物工程的学科概况
生物工程是一个新兴学科,它以人类生物产品需求为导向,融合生物学、化学、物理学和工程学的理论和方法,系统性地设计、优化和改造生物体系与功能,着重解决生命科学研究成果产业化所面临的技术与工程问题,以推动生物产业健康发展。
生物工程因其独特的研究对象而有别于其相关学科,其具有以下特点。一是借助于工程学技术,以生命科学研究成果为对象、以实现成果转化和应用为基本任务,从而使该学科具有明显的工程产业特征。二是通过基于生物学原理的创造和设计,紧密结合工程学的技术手段,大规模的生产出各种对人类有益的生物产品,具有应用技能与理论设计、创造融合互生的学科特质。三是该学科在当代科学技术发展中广泛融合生命科学、化学以及物理学理论和工程技术问题,是基础科学与工程技术交叉最具特征的学科之一。
生物工程产业随着20世纪40年代起抗生素、氨基酸、有机酸等的工业化生产而逐步形成,早期以发酵产业为主。自20世纪70年代基因重组技术和以单克隆抗体技术为代表的现代生物技术的形成,为解决随之产生的工程与技术问题,生物工程进入了一个新的阶段,逐渐形成了微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等研究理论与方法,于是生物工程成为了一门独立的学科,并随着生命科学的发展而迅速发展。生物工程正在成为发展最快、应用最广、潜力最大、竞争最为激烈的领域之一,也是最有希望孕育关键性突破的学科之一。而生物工程产业作为一个正在崛起的主导性产业,已成为产业结构调整的战略重点和新的经济增长点,将成为我国赶超世界发达国家生产力水平,实现后发优势和跨越式发展最有前途、最有希望的领域。
二、生物工程的学科内涵
生物工程学科的核心是研究和开发基于生物学理论基础上的系统工程技术问题。本学科的主要特征是利用细胞或酶特有的代谢和转化特性进行物质的加工与转化,运用现代生物技术对生物体与生物分子进行改造,建立优化的生物过程与工艺实现先进生物制造。
细胞培养与代谢工程、生物催化与转化工程、合成生物技术与系统生物工程、生物药物与材料工程、生物资源与环境工程等高新生物工程技术已成为推动世界新技术革命的重要力量。随着基因药物、基因治疗、转基因作物、生物材料、生物能源、生物矿物技术等一大批高科技含量的产品在市场显露出强大生命力,生物工程产生了巨大的社会效益和商业价值。
三、矿大生物工程专业的学科发展现状
矿大生物工程专业十多年来始终以跟踪生命科学与技术国际前沿和适应市场经济需要为基准,随着学科的发展,专业的内涵从传统发酵工程拓展到了生物工程的整个领域,通过学科交叉形成了以生物工程上游、中游与下游技术紧密结合为主要特征的工业生物技术专业特色。
该专业存在的不足是,在矿业类综合性高校中,生物工程专业还属于非优势专业,且存在着师资条件相对薄弱以及发展定位不清等问题;其专业课设置不是很合理,生物技术专业课及化学、化工知识学习深度均有限,本科毕业生胜任未来工作所需的科目较多,学业较重,要想学好学精需投入大量精力;本科毕业工作前景不是十分明朗,相关就业领域要求较高学历,故多数毕业生选择进一步深造学习,就业者一般从事层次较低的传统生物技术工作或转行从事其他工作。
四、提升矿业类生物工程专业优势的方法分析
矿大生物工程专业可依托学校的国家级洁净能源中心、低碳能源研究院及生物工程硕士学科点,以培养学生实践能力和创新精神为核心,形成学科建设―专业建设―课程建设相互促进的格局,逐步将中国矿业生物工程专业建设成为“紧密结合区域经济建设及矿区生态服务建设,培养高素质应用型生物工程产业人才”的特色鲜明的本科专业,加强对周边院校生物工程专业的示范引导作用,吸引更多国内高水平的生物工程专业人才来本专业任教,形成区域产业人才培养的孵化器。
(一)构建特色专业人才培养体系
生物工程专业是在化学、化工、药学、环境科学、生物冶金、生物脱硫和工程学基础上发展起来的新兴交叉学科,具有综合性、实践性强等特点。在课程体系的建设过程中应重点做好以下几方面的工作。
1.完善具有鲜明特色、科学的人才培养方案。通过与本专业属地矿业生物技术企业的结合,在培养目标方面充分考虑矿业生物技术企业快速发展的实际需求,使培养方案具有一定的前瞻性,突出人才的专业特色培养。
2.生物工程专业还应紧密结合华东区域经济发展及属地矿业生物技术公司发展的特点。生物工程专业还应结合中国矿业大学的校情,考虑周边矿业生物技术企业发展的需要,设置一些相关课程服务于矿物生物技术的设计与改造;矿物生物分析、矿物生物处理技术;矿区环境生物修复;矿区废弃物的生物转化与循环利用、生物能源的开发以及这几个层次的技术在许多矿业问题中同时交叉应用。
3.建立矿业大学特有的学生培养成熟度能力模型,客观评价学生综合素质。
4.构建毕业生质量评价监控体系,实施综合评价。建立健全毕业生跟踪机制,与企业共同寻找理论教学与工程实际应用的结合点,完善毕业生的质量监控体系。
(二)形成一支综合素质高,学术水平高的教师队伍
生物工程专业应努力建造一支结构合理、学术水平较高、工程能力较强的教师队伍。可借鉴矿大化工学院过程控制专业的成功办学经验,多方面整合生工教师队伍。
1.将低碳能源研究院的一些教师纳入生工教师队伍中来,因为其研究内容切合生物工程发展的最新状况。根据生工能源的发展方向,可将其聘为生工的名誉教师,负责讲授新技术和创新研究的一些课程,从而壮大教师队伍,强化学术交流,增强生工专业学生的自豪感。
2.融合环测学院环境工程的一些教师,尤其是负责讲授环境微生物学的一些教师,可邀请他们为生物工程专业的学生授课,也可将其纳入生物工程的名誉教师。这样既能壮大教师队伍,又不会造成成本开支的大幅上升,师生比才会趋于合理。
3.联系南京某高校的大牌教授,聘请他们为我院荣誉教授。多数矿大生物工程专业的教师与南京某高校教师渊源颇深,学术交流来往密切,可聘请在业内影响较大的资深教授作为生工专业的荣誉教授,定期为生物工程专业学生来校讲学,强化学术交流氛围。
(三)构建新型实践教学体系
实习是实践教学体系及高校人才培养计划中的重要组成部分,是提高人才培养质量和促进理论与实践相结合的重要实践教学环节,同时也是推进素质教育、培养学生创新精神、提高学生实践能力的重要过程。通过实习,可以使学生获得生产实践知识和技能,巩固所学理论知识并使其与生产实践相结合,培养学生团结协作,不断提高学生分析和解决问题及独立工作的能力。为进一步加强对实习教学工作的组织领导和科学化管理,不断提高实习教学质量,学校大幅度地提高了认识实习、生产实习、毕业实习及其他各类教学实习的经费。
1.实习应体现“就地就近、互惠互利、专业对口、相对稳定”的原则,探索学院与实习单位建立“实习-见习-就业”的校企合作模式。
2.实践教学体系还应形成“基础―综合―设计―创新”逐步推进、“启发―引导―讨论”和“发现―论证―研究”方法结合的实践教学新模式;构建“实验―实践―实习”相互补充、“课内―课外、校内―校外、教学―科研”相结合的实践教学方法。
3.努力寻找生物工程专业建设与区域经济发展、矿区经济发展相结合的切入点,提出“寓教于研,以研促教,研教融贯,教研相长”的理念,形成校内外基地互补、产学研基地结合的实践教学基地新模式,强化了学生工程实践能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 马越,廖俊杰.现代生物技术概论[M].北京:中国轻工业出版社,2007.
[2] 国务院学位办提供的《一级学科》和《博士、硕士学位基本要求》征求意见稿[Z].学位办[2012]54号.
关键词:专业;分类培养;模块化教学;实践教学
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)12-0100-02
教育部阳光高考网站2013年列出了因就业难被亮红牌的全国十大专业名单,生命科学学院现有的4个本科专业中名列有3,即生物工程、生物技术和生物科学。因此,生物工程、生物技术和生物科学专业的教学改革和从根本上解决发展瓶颈已势在必行。
一、专业现状
生物工程和生物技术是近年来新兴起来的学科专业,二者都包含着若干二级学科领域。其中,生物工程包括酶工程、蛋白质工程、糖工程、基因工程、发酵工程、胚胎工程、组织工程、细胞工程等;生物技术包括植物生物技术、动物生物技术、微生物生物技术、环境生物技术、农业生物技术、组织培养、繁殖发育技术等。对应每个二级学科领域,都有一系列的专业课程设置。内蒙古农业大学生命科学学院现有两个工科专业和两个理科专业,分别是生物工程和制药工程,生物科学和生物技术。其中,生物工程和生物科学专业是生命科学学院最早设立的专业,属于一类本科专业。生物技术和生物制药是二类本科专业。目前我校的生物学一级学科挂靠生物科学专业。从2013年开始,我们实现了按类招生,从第三学期开始再进行专业选择。
二、生命科学类专业存在的主要问题
目前生命科学类专业,尤其是生物科学和生物技术专业从在以下几个突出的问题:(1)培养出的毕业生就业竞争能力差。这是一个全国性的普遍问题,不是个案。究其原因首先是这两个专业在高校的专业设置中发展过快,远远超过了生命科学行业发展的需求。现在全国高校中没有生物科学和生物技术本科专业的寥寥无几。其次生物科学专业涉及的领域太过广泛,涉及到了动物、植物和微生物,由于涉及领域宽导致专业不专,使毕业生的就业竞争力弱。(2)生命科学类专业在大学专业中实力不强。随着生物技术的普及,生命科学面临着与高校计算机专业外语专业等一样的困境,它不再是一门只有专业人士才能掌握的技术,生物技术已经渗透到许许多多的领域当中了,例如农学、园艺、林学、兽医、人医、微生物等生命科学的范畴之中,而像内蒙古农业大学的专业设置中又有这些专业,这些专业又是非常接地气的专业。从研究领域来看,在植物领域,生命科学学院是不到20人的团队,而农学院光作物领域就是上百人的队伍。所以生命科学学院在高校中,尤其是在我们这样一个农业高校中的地位可见一斑。
三、解决方案
基于上述情况,要解决这些问题,需要我们对生命科学类专业中尤其是生物科学和生物技术二个本科专业进行专业定位,通过继续加强师资队伍建设和制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化、专业化教育发展,在保证学生宽口径教学的基础上,推动学生的专业技能培养,从而提升专业竞争力和学术影响力。具体通过以下措施来实现。
1.专业定位。专业培养方案要跟上时代的发展和社会的进步,所以要解决生物科学和生物技术这两个专业所面临的困境,我们首先要进行这两个专业的重新定位。定位之前首先要做的工作是:(1)收集全国相关高校生物工程和生物技术专业培养方案,结合各高校学术地位、专业优势、地理位置、经济环境等,比较分析其专业特点和专业定位情况;(2)比较分析生物工程和生物技术本科专业的特点、优势、不足和国内所处的位置,结合自治区发展目标和经济发展趋势,围绕自治区农牧林与生物产业需求,并结合自治区生产生活中的教育和科技需求,探讨我校生物科学和生物技术专业定位目标,制定出符合时展和社会需求的生物科学和生物技术的专业培养方案。
2.强化师资队伍建设。专业建设的基础是师资队伍建设,教师既是思想的启蒙者,又是知识的传播者,是教学第一线的主力军,在教学、科研的工作中占有主导地位,拥有高水平的教师队伍,才能培养出合格的人才。所以生物科学和生物技术专业加强建设的首要步骤是加强师资队伍建设。在建设过程中要加强名师建设,加强学术带头人和学术骨干建设,加强青年教师的培养。在教师师资队伍建设中不能是一个口号的问题,需要各级部门下大力气,需要资金和配套设施的投入,需要师资培养部门务实事。强大的师资队伍配合以科学的教学管理模式构成生物科学和生物技术的专业建设核心要素。
3.优化课程体系,推进模块化教学。首先我们应该大力支持学校的关于优质教学资源的整合的倡议,把一些专业基础课程例如动物学、植物学、生态学、动物生理学和植物生理学等课程整合到学校的优质教学资源中,由学校层面的平台来开出。另外针对生物科学和生物技术专业涉及范围过大,重点不突出,我们在强化专业课教学质量的前提之下,通过制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化和专业化方向发展。配合生命科学类专业分类培养模式,建立模块化教学。这个模块化不能撼动教育部关于生物科学和生物技术专业定义的根基,所以可以在学生的选修课程中加入模块化教学。例如加入马铃薯快速繁殖技术、食用菌栽培技术、转基因技术、分子标记开发与应用、动物体细胞克隆技术等模块,每一模块由2—3门课程组成。要求学生按照模块化课程进行课程选修。模块化教学最大的特点就是将某一阶段所要学习的知识点,以一定的载体为依托,将相关的知识点组合起来,形成一个知识模块。它重视学生在学习过程中的实践活动,注重学生学习能力的培养。虽然模块化教学盛行已久,但是其在高职教育中应用比较多,也产生了积极的作用。但是在生物科学和生物技术专业中引入模块化教学的高校还比较少。西北农林科技大学生命科学学院的生物科学和生物技术专业已经根据陕西地区与生命科学相关的经济发展特点建立了模块化教学特点,已经取得了显著的成效,每年为太白酒业、天士力公司等相关的企业输送了大量的人才。实践证明生物科学和生物技术模块化教学的引入将推动这两个专业的建设,直接提高了生物科学和生物技术专业学生的就业竞争力。
4.继续优化实践教学。高等院校的实践教学改革已取得很大成效。实践证明,强化实践教学是提高大学生实践能力、创新能力的措施与保障,是培养大学生创新意识与拓展知识的有效途径,是理论与实践相结合的桥梁,是提高大学生综合素质的重要平台。实践教学在人才培养中占据非常重要的地位。在我校生命科学学院专业分类培养体系改革中我们要继续加强实践教学的力度。首先结合2016年新一轮人才培养方案的修订,继续加强实践教学在生物科学和生物技术两个专业中所占的比例。另外我们在新培养方案的制定中在选修模块中大量增加了与应用技术密切相关的一些课程,例如在生物技术专业培养方案的选修模块中增加了环境生物技术、食品生物技术和生物制品学等课程,这些课程的增设把实践教学有目的有方向地引导到生物技术的实际应用环节中。这样在我们的生物科学和生物技术的人才培养中进一步完善了从理论教学和实践教学到实际应用的科学的人才培养体系。其次我们需要继续加强学校和学院两级实验教学平台的建设。就学院而言我们需要做好以下几方面的工作:一是加强对原有实验教学平臺的建设,包括优化实验室资源的配置、对必要的老旧仪器设备升级、对实验教学人员进行培养。二是继续完善实验室的运行机制,保证实验课顺利地高质量地开出。三是加强对实验教学环节的考核,完善实验教学环节的监督机制。由于近些年高校扩招的原因,导致实验教学的压力远远大于其承载能力,所以在实验教学中我们需要想出更多的办法来保障教学质量。这里需要做的工作有很多,例如实验经费投入,实验室配套仪器设备的完善,提高实验教学人员的能力和素质,进一步合理化实验教学工作量的计算,完善实验教学的监督机制。四是完善大学生创新实验室的开放机制。五是建设我维护好校外实习基地,充分为我们的实践教学服务。
一、生物专业分类
生物学专业是有着较长历史的专业之一,人们在生物学的基础上,通过不断与其他学科相交又而诞生了很多新的专业,比如生物科学、生物技术、生物工程、生物化学、生物信息学、生物医学、食品科学与工程、海洋生物科学、海洋生物工程、畜牧生物等。
为了便于对这些专业进行区分,大致把他们划分成如下六类:
第一类生物科学专业
生物科学专业旨在培养具有扎实的生物科学理论基础,掌握本学科的基本理论和基本技能,具有一定的科学研究能力和创新精神的生物学专门人才。
第二类生物工程专业(相近专业:生物技术专业、生物工艺专业)
生物工程也叫生物工艺、生物技术,是以生物科学为基础,运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料。例如,基因重组技术、DNA和蛋白质序列分析技术、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程等工程的诞生和发展,已在工业、农业和医疗卫生等方面得到了广泛应用,并取得许多突破性进展。
第三类生物信息学专业(相近专业:基因信息学专业)
生物信息学是近年来发展并完善起来的热门交叉学科,最初常被称为基因组信息学。生物学是生物信息学的核心和灵魂,数学与计算机技术则是它的基本工具。广义地说,生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物学数据的一门学科。
第四类生物食品专业(相近专业:食品科学与工程专业)
生物食品专业是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识,能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级科学技术人才的学科。
主要专业课程:生物学、生物化学、分子生物学、生物统计学、数据库、计算机软件基础、生物信息学、蛋白质组学、基因芯片技术、生命系统建模等。
第五类生物医学工程专业(相近专业:医学生物技术专业)
生物医学工程是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科,也是运用自然科学和工程技术的原理与方法,研究与揭示人体的生命现象,并从工程角度解决人体医疗问题的一门综合性高技术学科。生物医学工程专业是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科,旨在利用现代工程技术的手段解决生物医学上的检测、诊断、治疗、管理等问题以及进一步探索生命系统的各种运动形式及其规律性,是21世纪生命科学的重要支柱,共有21所高校开设了生物医学工程专业。
主要专业课程:模拟与数字电子技术、微机原理、数字信号与处理、工程生理学、医学成像与图象处理、生物传感技术、细胞生物学、生物化学、遗传分子生物学等。
第六类海洋生物技术专业(相近专业:海洋渔业科学与技术专业、水产养殖专业等)
这类专业培养具有坚实的现代海洋生物科学和现代生物技术基础知识和基本技能的人才。他们能在科研、生产及教学等部门从事海洋生物基础理论研究、高新技术研究和生物制品开发及相关管理。
主要专业课程:细胞工程、基因工程、微生物工程、蛋白质工程、生物工程下游技术、生物技术大实验、生物信息学、发育生物学、发酵工程设备等。
二、专业学习的苦与乐生物学是一门涉猎多种基础学科的专业,在大学期间需要学生学习多种基础型学科,如:高等数学、无机化学、有机化学、生物化学、物理、英语、计算机等等,几乎涵盖了理工科的全部基础学科。
不过,大家不要被以上这些艰涩的数理化英课程吓到,当你接触到生物专业课时,一个色彩斑斓的趣味世界就此向你敞开。通过动物学的课程,你会感叹造物主的神奇,从最低等的原生动物到最高级的哺乳动物,每个物种都有其独特的适应自然界的特点。学了微生物,你便了解了冬虫夏草为何又是虫又是草,也学会了如何在没有冰箱的情况下保存食物。在遗传学课堂上,你可以跟同学们热烈探讨转基因食物到底是好是坏,先有鸡还是先有蛋。等你了解了分子和细胞学之后,你便可以和朋友们侃侃而谈,人为什么会生老病死。
作为一门实验学科,除了理论知识的学习,生物学还要求很强的动手能力。化学是生物的基础,在一开始的各种化学试验中,要求大家能够精确地配置试剂,调节pH值,在茶叶中提取咖啡因,在杂质中提炼萃取某种纯净物……当然,最让其他专业同学羡慕也最受同学欢迎的是各种生物大实验。比如动物学实验:同学们总是一边内心默默为那些为科学献身的小动物们垂泪哀悼,一边又摩拳擦掌跃跃欲试:“庖丁解牛”一般地解剖蝗虫并临摹它的各种器官;亲手淹死了一只白鸽,然后再给鸽子做“人工呼吸”吹鼓它的嗉囊;用电流刺激破坏了脑神经的青蛙尸体观察反应……植物学实验,制作豌豆根尖的压片标本,再在显微镜给它们画一幅写真。除此之外,生物学专业还有为期一周左右的野外实习,同学们会进入某一个自然保护区,在与大自然亲密接触的同时,也不忘了利用自己的专业知识,分析当地的生态状况和资源,采集制作各种动植物标本,最后汇总成一份图文并茂的实践报告。
一个生物学家,一定是一个兼具动手动脑能力的博物学家。作为小小的生物学子,经过几年的科学训练,你rE--定成为了朋友圈中的Mr,Knowall。
三、就业与发展
据调查了解,生物学毕业的同学大致上可以有几个方向去发展。
1.读研与出国
生物学快速发展的特点决定了对它的研究在大学四年期间的学习是远远不够的。因此,生物专业毕业生选择继续深造的比例比其他专业要高出很多,这也是生物学本科就业率低的部分原因。在很多“985”院校的生命学院,保送研究生甚至保送硕博连读的比例也相对较高。另外,生物专业也一直是最容易出国的热门专业,拿奖学金也相对容易。
2.公务员或者事业单位
在报考公务员和事业单位时,生物学专业的选择面确实相对比较窄,但仍然有一些不错的选择。比如待遇较好的药检所和疾控中心,这两个单位一个与药厂发展息息相关,一个主管公共卫生事业,都是国家非常重视的单位。
另外,高校和中学也是属于事业单位,毕业后留校发展或到中学任教也是不错的选择。高校内有很多研究所,如健康工程研究院,水生所、组织免疫所、生殖中心之类,一些中小学的自然或生物老师,本
科生便可以胜任。
3.投身科学研究行业
生物专业可以到各大企业从事与生物技术有关的应用研究和技术开发,大致有三个方向。
外企:在中国设立了研发中心的知名外企,一般是医药企业和日化企业,比如拜耳、宝洁、高露洁等。他们的职位多是进行高端研究的,设备精良,待遇丰厚。
国企:中粮基团下属的中粮研究院,有涉及转基因研究、微生物发酵、生物能源研究这几类:中烟工业,评价烟和研究烟产品。中国生物技术公司。是我国历史最为悠久的从事疫苗和血液制品研究及生产的专业机构,据说里面的研究掌握着中国的生物产业发展方向。
私企:有人说,一个硕士拿着一叠自己的简历去广州科学城转一天,肯定能找到工作。这里的私人生物企业或者是合资企业数不胜数,一般选择专业对口的毕业生。其中发展迅速和规范较大的要属华大基因,它是中国最大最先进的基因测序公司,也为很多高校学生提供奖学金和各种实习就业机会。
4.非研发的技术支持岗位
如果你不愿意做实验,还有很多生物技术公司的非研发岗位可供选择。生物技术公司是专门为生物学研究服务的企业,他们提供科研所需的各种高科技仪器、试剂以及其他的专业实验。这类公司的非研发岗位包括销售代表、技术支持、市场专员、客服代表、工程师等。这些岗位要求从业者具备生物专业背景知识以及良好的沟通能力。
四、报考指南
开设生物类专业的院校有两百多所,大致可以按综合性大学、师范类院校和特色专业院校分类。
作为理学的一个重要门类,生物学在综合性院校往往能得到较好的发展。国内顶尖水平的国家重点学科数量,被当作衡量高校科学研究实力的最关键参数之一。而雄厚的财力是与科研实力成正比的,所以我国首批评选的生物学一级重点学科,就包括清华大学、北京大学、复旦大学、武汉大学这几所著名高校。另外。四川大学,中山大学,浙江大学,上海交通大学等老牌高校也有生物学二级重点学科。
作为理学类的基础性学科,生物学专业在师范类院校的开设比较普遍。在全国217所招收生物学硕士研究生的大学中,师范类院校占了36所。师范院校一般以培养生物学教师为主要目的,但随着大学生就业市场的开放,一些实力较强的师范院校开始培养科研技术人才,其中优势学科单位有5所,分别是东北师范大学、北京师范大学、华东师范大学、湖南师范大学和南京师范大学。
由于主要学科与生物学的联系紧密,一些农林、医科、海洋等专业院校也会招收生物学专业的硕士研究生。这些院校的生物学专业极具特色,在与主要学科的交叉中获得了良好的发展。比如中国农业大学、西北农林科技大学、首都医科大学和中国海洋大学,就是其中的佼佼者。
另外,国家在一些重点高校中还设立了生物学基地班,全国只有19个,属于国家理科基础科学研究和教学人才培养基地。基地班实行“本―硕―博分流连读制”,经费方面有专门拨款,在实验条件、导师设置和保研名额上都有政策的倾向性,所以门槛也相对较高。