前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的生物技术的具体概念主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
本节是对上一章“日常生活中的生物技术”的延续,同时又是对它的升华;突出了教材注意密切联系技术与社会,而且注重知识现代化的特点,使内容充满了21世纪的时代气息。本课主要让学生了解现代生物技术在实际生活中的应用,基于本课的特点,同时结合八年级学生的特点,我主要采取讨论、辩论、分析、总结等活泼多样的教学方式,让学生参与到教学中。通过学生调查、搜集、分析资料等方式,注重培养学生合作调查、自主分析、整理信息的能力。在完成对高新生物技术知识的认识与理解的同时,重视提高学生的学习兴趣和各种能力。
二、教学分析
(一)教学目标
1.知识目标
(1)举例说出转基因技术的应用。
(2)举例说出克隆技术的应用。
(3)关注转基因技术和克隆技术对人类生活的影响。
2.能力目标
(1)培养学生讨论、交流的能力。
(2)培养学生将所学知识运用到实际生活中的能力。
(3)培养学生实事求是的科学态度。
3.情感态度与价值观目标
(1)增强学生团结合作精神。
(2)能正确理解和对待现代生物技术产物对人类生活产生的影响。
(二)教学重、难点
1.教学重点
(1)基因工程及转基因技术的应用。
(2)细胞工程及克隆技术的应用。
2.教学难点
(1)转基因抗虫烟草培育过程。
(2)多利羊的克隆过程。
三、课时计划
1课时
课前准备
教师准备
多媒体课件
学生准备
搜集、整理相关资料
四、教学流程
(一)导入新课
教师:生物技术是当今国际上重要的技术,生物技术将为人类所面临的环境、资源、人口、能源、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径。那么今天我们就一起进入第二十一章“现代生物技术”的学习。
教师:通过上一章的学习,你知道的生物技术都有那些?
学生:发酵工程、基因工程和细胞工程等。
教师:同学们回答得很好,21世纪是生物科学的世纪,生物技术的发展与研究都已经进入到一个快速发展的阶段,各种高新研究成果不断涌现。今天我们就来具体认识和了解一些现代生物技术及其在生活中的应用。
(二)新课教学
1.基因工程和转基因技术
教师:请同学们看多媒体展示的“小鼠变大鼠”的图片,这种变化可不是自然状态下形成的,而是人为地采用了某种现代生物技术,这种技术就是我们要了解的基因工程和转基因技术。
教师:多媒体展示“巨型小鼠”,并讲解其产生的过程和原因
教师:多媒体演示转基因抗虫烟草培育过程
学生:根据多媒体演示总结转基因抗虫烟草培育过程
教师:根据这两个运用基因工程中转基因技术的事例请同学们回答以下几个问题:什么是基因?什么是基因工程和转基因技术?
师生共同讨论、交流,总结。
学生:基因――具有遗传效应的DN段
基因工程――按照人的意愿,运用人工方法,对生物的基因组成进行“移花接木“式改造的重组技术。
转基因技术――将外源基因直接导入动植物体或它们的受精卵内,并能在细胞中发挥作用的技术。
教师:基因工程和转基因技术主要是在分子水平对DNA进行定向改造,达到人们想要的动植物个体。虽然这种技术听起来挺复杂,但它们离我们的日常生活却很近。
教师:同学们能否根据你的课前调查举例说明。
学生:超市中的转基因食品,各种不同的转基因动物、转基因植物,还有转基因微生物等。
教师:非常好,导入外源基因的生物称为转基因生物,包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。转基因食品就是用转基因生物生产和加工的食品。
教师:现代生物技术除了能在分子水平对生物进行改造,同时还能在细胞水平对生物进行改造,下面我们就共同了解在细胞水平对生物进行改造的技术――细胞工程和克隆技术。
教师:多媒体展示细胞工程和克隆技术的概念。
细胞工程――在细胞水平上,有计划地改造细胞的遗传结构,培育人类所需要的动植物新品种等的技术。
克隆――不经过受精作用而获得新个体的方法。
教师:多媒体演示,讲解“克隆羊多利的诞生”。同时提出:在三只母羊中谁是多利真正的母亲?
学生:讨论、交流,得出:母羊A提供的是乳腺细胞的细胞核,所以它是多利真正的母亲。
教师:多利羊的克隆成功,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞培育出与这一动物几乎相同的生命体。那么,同学们认为多利羊的诞生对人类社会会产生什么影响?
学生:交流、讨论。
学生:多利羊的诞生标志着克隆技术的飞跃发展,但任何生物技术在造福人类的同时决不能超过法律、道德的底线。
教师:非常好,请同学们阅读课本14页最后两个段落,了解克隆技术发展的历史以及现代克隆技术在生活中的广泛应用。
教师:在了解了基因工程和转基因技术以及细胞工程和克隆技术之后,它们之间的区别在哪呢?
学生:讨论、交流。
学生:细胞工程是在细胞水平按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质从而获得产品的技术。
基因工程是在分子水平对DNA的定向改造。
五、课堂小结
1.举例说明基因工程和转基因计划
2.举例说明细胞工程和克隆技术
3.比较基因工程与细胞工程的区别
六、板书设计
第一节 现代生物技术的应用
1.基因工程和转基因技术
(1)概念:
(2)举例:巨型小鼠,转基因抗虫烟草
(3)应用:农业等
2.细胞工程和克隆技术
(1)概念:
(2)举例:克隆羊多利
(3)应用:医药,濒危动物保护等
七、课堂练习
1.产生克隆羊多利的融合细胞的细胞核来自( )
A.乳腺细胞 B.神经细胞 C.生殖细胞 D.其他细胞
2.我国已经培育出“青虫不吃的青菜”。你能利用所学到的知识设计这种青菜的培育过程吗?
【关键词】 生物与健康产业 概念 内涵
1 产业概念
以现代生物技术生产的产品及所形成的产业是国际上新兴的产业,涉及现代生物技术本身所形成的产品、利用现代生物技术改造传统产业培育的新产品,涉及传统生物产业与现代生物产业的内涵差别、产业规模等诸多因素,至今国际上有关生物产业的定义尚无明确界定[1]。国家发改委在《生物产业发展“十一五”规划》的研究编制过程中,将生物产业定义为“将现代生物技术和生命科学应用于生产以及应用于经济社会各相关领域,为社会提供商品和服务的统称,主要包括生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保等新兴产业领域”[2]。
生物与健康产业密切相关且互为交融。健康产业主要包括医疗保健服务业和医疗保健相关产业。医疗保健服务业由向公众和个人提供预防、治疗、护理、康复等医疗保健服务的卫生机构和医疗保障组织组成。医疗保健相关产业包括老年护理、健康管理、医疗旅游、美容养生等延伸性保健服务,以及为医疗保健服务提品和支持的产业。
我国广州、宁波等市根据区域产业特点与经济社会发展需求,将生物与健康确立战略性新兴产业加以培育,为此,有必要探讨生物与健康产业的概念与内涵,依此调查产业的发展规模、水平、结构等基本情况,及时为各部门制定政策、开展宏观调控提供依据。
2 产业构成
目前,国内外关于生物与健康产业内涵的理论研究成果不多[3],我国相关的产业分类指导和统计管理等制度出台相对滞后,导致国家的生物产业产值通过参考国内外材料估算的方法获得[4],数据准确性差,甚至不能反映其中的核心产业生物医药产业的情况,国家亟须建立一套相关的政策体系。
2.1 国家产业政策
在产业构成上,2011年11月,国家科技部《“十二五”生物技术发展规划》,明确指出我国现阶段重点发展的生物技术产业包括生物医药、生物农业、生物制造、生物能源和生物环保五大领域[5]。2012年12月,国务院《生物产业发展规划》,提出大力发展生物医药、生物医学工程、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保、生物服务七个重点领域[6]。然而上述文件对各领域的概念与内涵并无明确阐述。2012年9月,国家发改委《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(公开征求意见稿)》,其中生物产业包括生物医药、医疗器械、生物农业、生物制造、生物服务、海洋生物六个小类和23个条目,初步勾画了生物产业作为我国战略性新兴产业的基本组成。
2.2 产业内涵探索
全面准确的产业统计需要对产业内各领域进行细分与测算。2008年,国家发改委着手建立生物产业运行监测系统。2008年7月,该委召开“建立我国生物产业统计体系研究课题”讨论会,总结生物产业统计试点工作,提出生物产业统计体系主要包括生物医药、生物农业、生物能源、生物制造、生物环保和生物服务六大块内容,讨论完善我国生物产业统计体系。2012年初,国家发改委、工信部等部门召开联席会议,提交了《战略性新兴产业重点产品和服务统计目录》与《战略性新兴产业行业分类统计目录》,对战略性新兴产业统计调查方法研究进行论证,提出认真做好生物产业等战略性新兴产业发展形势的监测和分析,加强信息引导,采取多种形式利用数据资源,促进战略性新兴产业健康发展。然而,由于生物与健康产业涉及的技术领域非常广泛,同时贯穿产业活动中研发、生产、流通和服务等多个环节,随着技术创新、产业分化和产业融合的不断发展,该产业的子产业关联性强、产业边界模糊等特征日益凸显,对产业的分类和统计标准设计要求较高,相关的指导和管理政策一直未能出台。
3 国内部分省市相关政策
在国家尚未出台统一的生物与健康产业相关分类和统计办法的情况下,国内各省市纷纷结合区域情况开展相关尝试性工作,在为区域产业发展提供决策依据的同时,也为国家相关政策的制定提供了参考。2011年12月,黑龙江开展全省生物产业统计工作,将生物产业分为生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保五大领域,然而关于各领域的定义与具体范畴未见,由科技管理部门负责推进。2010年,南宁市发改委委托南宁市统计局和广西社科院开展生物产业统计体系与产业指标课题研究并于2011年3月通过了成果评审,界定了生物产业的统计范畴,提出了生物产业指标体系及具体统计方法,但具体内容未见。至2012年初,已有云南、四川等十多个省市初步设立了新兴产业统计指标监测体系,对生物产业等新兴产业进行统计,其中以云南省、江苏省无锡市、浙江省宁波市对生物与健康产业的界定较为详尽。
3.1 云南省跨越一、二、三产业统计生物产业
云南省实施“生物经济强省”战略,2007年4月,省发改委《云南省生物产业发展规划纲要(2006-2020)》,提出“生物产业(烟草产业除外)指的是从事生物产品研究开发、生产和生物技术服务的产业,包括:生物医药、生物农业、生物制造(轻工、化工)、生物能源、生物服务业等。”2010年10月,云南省政府发展生物产业办公室《云南省生物产业统计报表制度(试行)》,将生物产业界定为“指以生命科学理论和生物技术为基础,结合信息学、系统科学、工程控制等理论和技术手段,通过对生物体开展研究并制造产品,或改造动物、植物、微生物并使其具有所期望的品质特性,为社会提供商品和服务的行业的统称,包括生物农业、生物林业、生物医药、生物能源、生物制造、生物环保、生物服务等领域。”该制度以《国民经济行业分类(GB/T4754-2002)》为依据设置云南省生物产业统计指标及口径范围,对生物产业的农业生产、工业生产、产品销售和利税等情况进行统计,指标体系涵盖一、二、三产业。该制度将烟草产业纳入生物农业统计范畴,因为云南省是我国最重要、规模最大的烤烟和卷烟生产基地,烟草种植业、卷烟工业是该省农业和工业的重要组成部分。烟草产业是该省最具比较优势、最有特色的产业之一,是省财政的主要支柱,所创税收自1988年起一直位居全省各产业之首,最高年份占全省70%。此外,烟草产业还促进了其他相关产业的发展,是该省的重要产业。2011年,云南省生物产业总产值达4100亿元,成为全省重要的支柱产业。但是,关于产值的具体构成未见报道。
3.2 江苏省无锡市分十大领域统计生物产业
2012年1月,无锡市统计局、发改委《无锡市新兴产业统计监测制度(试行)》,对该市物联网、节能环保、生物产业等十大新兴产业开展统计监测,该制度将生物产业界定为“包括生物技术产业和新医药产业。生物技术产业:主要是生物能源、生物工业、生物农业、生物环保等新兴产业领域。新医药产业:是指以新技术、新工艺、新剂型、新装备等的开发应用为特征,是蕴含巨大经济社会效益、最具广阔发展前景的新兴产业,主要包括生物技术药、中药、小分子药物和医疗器械、生物试剂、医用材料等。”在该制度的统计分类目录中,将生物产业分为生物医药制造、生物药品制造、中药制造、医疗器械和医用材料制造、生物工业产品制造、生物农业产品制造、生物环保产品制造、生物能源产品制造、药用包装材料、其他十大领域,统计生物产业的总产值、新产品产值、主营业务收入和从业人员数。但是,对于各领域的具体统计范畴及其与《国民经济行业分类》的关联未见,由市科技局与市农业委员会负责核定相关企业名录并组织统计工作。无锡市发改委公布的新兴产业发展数据显示,2012年1~10月该市生物技术和新医药产业总产值(营业收入)为252.75亿元,同比增长9.1%。
3.3 浙江省宁波市采用汇总系数统计生命健康产业
2013年3月26日,宁波市统计局、市加快培育和发展战略性新兴产业工作领导小组办公室《宁波市战略性新兴产业统计分类目录(试行)》,以《国民经济行业分类(GB/T4754-2011)》为依据,根据具体类别与相关战略性新兴产业的关联度确定不同的统计汇总系数,对该市节能环保、生命健康、新能源、海洋高技术等八个战略性新兴产业进行统计。其中,生命健康产业包括生物制品制造产业、生物工程设备制造产业、生物技术应用产业三个子产业,下分十个领域。
4 生物与健康产业概念与内涵
在我国现行的生物与健康产业统计体系下,本文以国家产业政策为基础,参考国内各省市产业界定方法,将生物与健康产业界定如下:
4.1 产业概念
生物与健康产业是指以生命科学理论和生物技术为基础向社会提供商品和服务的行业的统称,包括生物医药、生物农业、生物能源、生物环保、生物制造、生物医学工程、生物技术服务、健康服务产业领域。
4.2 产业构成
(1)生物医药产业:是指以现代生命科学理论为基础,与医药产业结合,利用生物体及其细胞、亚细胞和分子的组成部分或以其作为作用对象,结合工程学、信息学等手段开展研究及制造产品或改造动物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品质、特性,进而为社会提供商品和服务手段的综合性技术体系,其内涵包括生物医药产品研制、规模化生产和流通、服务等。该产业主要包括化学药品原料制造、化学药品制剂制造、中药饮片加工、中成药制造、生物及生化制品的制造、卫生材料及医药用品制造、医疗仪器设备及器械制造以及制药专用设备制造[2]。
(2)生物农业产业:是指运用基因工程、发酵工程、酶工程以及分子育种等生物技术培育动植物新品种,以及生产农业投入品如生物农药、兽药与疫苗、生物肥料以及生物农用材料所形成的产业。该产业包括农业生物种业、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物疫苗等重点领域[7]。
(3)生物能源产业:生物能源是指由生物质转变而成的能源,是从能源作物、林业废弃物和有机废料等生物质中产生的能源,包括来自树木的木材能源和来自非木材的农业作物的农业能源,其中储存着可用于产生电能、热能、液体燃料及气体燃料的化学能源。我国生物能源主要指利用淀粉、糖、动植物油脂以及木质纤维素为原料生产燃料乙醇、生物柴油、沼气以及生物质发电等[2]。
(4)生物环保产业:目前国际上尚无统一的界定,一般认为凡是与生物技术结合,充分利用生物的特殊功能进行生物净化、生物修复、生物转化和生物催化,从污染治理、清洁生产、能源开发到可再生资源利用,多层面、全方位地为解决工业和生活污染、农业和农村面源污染、荒漠化和海水污染等提供相关产品和服务的行业,均属于生物环保产业研究和应用的范畴,也是其发展的趋势和方向[2]。
(5)生物制造产业:包括采用微生物细胞、生物酶,以及基因工程、合成生物学和细胞融合为代表的现代生物技术及以发酵和酶转化为代表的近代生物技术成果形成的生物制造业,是以现代生物技术为基础大规模生产人类所需基础化学品与原料等的一种工业方式,广泛应用于化工、食品、制药、造纸、纺织、采矿、能源以及环境保护等许多重要领域[2]。
(6)生物医学工程产业:是指运用综合工程学、生物学和医学的理论和方法,提供生物医学材料制品、(生物)人工器官、医学影像和诊断设备、医学电子仪器和监护装置、现代医学治疗设备、医学信息技术、康复工程技术和装置、组织工程等产品研制、规模化生产和流通、服务的产业。
(7)生物技术服务业:是指以现代生物技术与其他要素为支撑,通过生物技术的研究、创新、应用、转化、转移、扩散,形成完整的生物技术产业链的服务活动的总和,是一种创造和传播生物技术知识,提供、应用生物技术知识服务的产业体系[2]。
(8)健康服务业:是指以现代或传统医学技术为主要支撑,以医疗服务、健康理疗、康复调理、生殖护理、健康管理为主体的,为人类健康服务的综合性体系。
参考文献:
[1]李学勇.中国生物产业调研报告[M].北京:中央文献出版社,2004.
[2]北京生物产业发展报告编辑委员会.启航2009北京生物产业发展报告[M].北京:科学出版社,2009.
[3]伍业锋,刘建平.生物产业的界定及统计制度方法初探[J].统计与决策,2011,(20):35.
[4]龙九尊.专家呼吁建立战略性新兴产业统计体系[N].科学时报,2010-9-13(B1).
[5]科学技术部.“十二五”生物技术发展规划(国科发社〔2011〕 588号)[Z].北京:2011.
2011年《现代生物技术概论》被选为校级精品课程,在精品课程建设实践中,形成具有各自专业背景知识的教学团队。教学团队由教授、博士、硕士等组成,通过定期开展教学研讨、听课、评课等活动,加强教学队伍建设,促进了整体教学水平的提高。在校级教学类项目比赛中,团队多人次获得教学、教案、课件比赛中的好成绩。教学团队根据教材大纲和学生的培养目标,建设适用的教材。2007级以前的生物教育学生使用的是杨玉珍和汪琛颖主编的面向21世纪课程教材《现代生物技术概论》。2010年招生调整,开始本科招生,停止专科招生,原编教材已不适应该专业的学科发展。结合生物科学专业特点,教学团队的杨玉珍主编及团队多位教师参编了一部新教材《现代生物技术概论》,由华中科技大学出版社出版发行,该教材更好地体现了前沿性和科学性,教学团队拟定2011级生物科学专业采用此教材,以满足人才培养目标的需要。
教学内容体系的合理整合
考虑该专业学生已从其他相关课程中学习过酶、微生物发酵、蛋白质等方面的知识内容,该课程的基因工程部分教学内容是生物技术的基本原理、基本研究方法,内容抽象,难以理解,并且很好地体现了学科的科学性与先进性,故在教学中给予较多的学时分配和课堂讲授,同时发酵工程、酶工程、蛋白质工程等内容弱化课题讲授。另外,讲授生物技术在各行业的应用内容时,通过具体的实例以及多样的教学方法、教学手段的采用,使抽象概念化的教学显得多彩有趣。主次分明的教学内容设计,加上多样教学方式的采用,空洞乏味的知识内容不再难以理解,与生产生活息息相关的实践同时也增强了学生的求知欲望,获得了较好的教学效果。
结合学科发展前沿,充实教学内容
在原来教学改革思想的基础上,根据园艺植物生物技术教学任务和教学内容的调整,针对教学过程中新出现的教师学生专业化差别,学生教学参与感不强,优秀学生“吃不饱”,以及实验教学量增加的问题,通过推行模块化教学,情景化教学,推行有条件的全英文教学,以及完善整体化实验教学,进一步构建和优化该课程教学的内容体系和教学模式。
关键词:
园艺植物生物技术;教学改革;模块化;情景化
生物技术是现代生命科学发展的前沿学科。生物技术在农业领域的应用已经成为广泛关注的研究领域[1]。园艺植物生物技术以园艺植物为研究对象,主要领域包括蔬菜、果树、花卉和茶学。目前,国内多所农业院校园艺专业都先后开设了园艺植物生物技术课程[2-6],其中华中农业大学开设的园艺植物生物技术国家精品课程比较具有借鉴价值[7]。通过多年比较研究和教学实践,笔者在实践原有教学改革方式方法的过程中不断发现新问题[8],进一步总结教学经验,以期为今后的教学工作提供参考和借鉴。
1课程简介与特色
西北农林科技大学园艺学院开设园艺植物生物技术课程较早,是园艺学专业的基础选修课,同时也是设施农业工程专业的专业选修课。笔者所在教学团队领衔开展的园艺植物生物技术课程具有比较突出的特点,包括拥有自主编写的规划教材,学校公共资源拥有丰富的课外学习资料,具有优良的实践教学平台和知识、年龄结构搭配合理的师资队伍,以及拥有良好的网络教学环境等[8]。这些条件保证了园艺植物生物技术课程教学的顺利进行。近年来,经过不断优化本科教学培养方案,现已将笔者所在教学团队纳入园艺学院基础教研课程组,将园艺植物生物技术归类于园艺专业的通识性教学课程。该课程的设课时间已由原来的本科第7学期[8]调整为本科第5学期,是直接承接西北农林科技大学公共基础课生物化学和遗传学的后续专业课程。为了进一步加强现代生命科学基本理论的培养,学院同时在原第7学期设置园艺植物分子生物学课程,对园艺专业的学生进行深入教学。这种教学顺序和教学对象的调整势必带来一些全新的教学问题。
2目前存在的问题
2.1课程设置早于专业分配,出现教师分专业授课而学生
无差别听课现象按照课程设置计划,学院在本科教学阶段共设置园艺学和设施园艺学2个专业方向,在园艺学方向下又设置蔬菜学、果树学、茶学和观赏园艺学4个模块,园艺学方向的学生可以根据自己的兴趣喜好,结合综合考核成绩,在第5学期中期进行专业选择。另一方面,园艺植物生物技术课程设置于第5学期之初,这也就意味着学生选课时还没有选定专业方向。因此,学院在设置该课程时无法考虑专业选择,即只能实行无差别教学方式。在具体教学中,仍然以自然班为教学单元进行教学。在教师安排时,授课的课程组来自蔬菜学系和果树学系,具有不同的研究背景。由于生命科学的发展非常迅猛,体现在生物技术领域的高速发展尤为突出,新技术、新方法的涌现速度非常快,使得专业教师不可能及时更新所有领域的新兴研究成果,仅可能专注于自己的研究方向。这一特点在教学活动中就会表现出教学的侧重点不一致,在进行实例教学时不能够协调统一。例如,果树学科的教师比较重视植物组织培养方向的内容,而蔬菜学科的教师对于分子标记方向的讲解比较多。在讲解基因克隆方法时,果树学方向的教师会在同源克隆方向上列举较多实例,而蔬菜学方向的教师则在图位克隆方向上有较多的展开空间。这种教学方向,甚至教学内容的差异,对于园艺植物生物技术课程教学的统一很不利。在具体教学活动中,还表现出考试试题、成绩评定标准不一致的现象,这一点对于不同班级学生争取综合测评成绩排名,进而争取研究生报送名额的矛盾尤为突出。
2.2学生的教学参与感以及课程兴趣不足
园艺植物生物技术课程的知识特点就是过于抽象,特别依赖于生物化学、分子生物学的理论知识,很多知识内容属于“不可见”科学,更多的时候需要学生通过想象进行理解和推演。因此,有一部分学生会选择直接跳过理解和思考的过程,回归传统的死记硬背的学习方法。有部分学生对于教学内容、概念、方法还多停留在背诵的层面上,缺乏主动理解,对课程的学习仍以应付考试为主,真正能够通过学习对科学研究产生兴趣的学生人数还比较有限。
2.3部分优秀学生的知识诉求未得到满足
近年来,笔者在教学中发现部分学生存在求知欲望较强,而常规课堂教学不能满足其需求的现象,而且这种类型的学生数量近年来增加很快。西北农林科技大学由于特殊的地理、历史和政策条件的原因,每年有大量学生有出国深造的需求和机会。根据现阶段学科的发展特点,这部分学生中的绝大多数将会直接使用生物技术的相关知识,并且对于该学科的相关英文知识也有要求。针对这部分学生和部分早期规划考研深造的学生,学院从2015级学生开始成立实验班,进行更加专业化的辅导。根据学院的教学计划,需要对园艺植物生物技术课程进行精细教学改革,尝试进行全英文教学。
2.4实验教学内容仍需扩展
针对园艺植物生物技术课程长期存在的教学内容繁杂、实验课程设置不足的问题,学院于2017年开设园艺植物分子生物学与该课程进行互补教学,前者重点强调实验教学,计划再设置32课时实验教学内容。因此,如何整合2个课程的实验内容,需要进一步探究。
3教学改革的方向
3.1进一步整合教学内容,推行模块化教学方式
针对授课教师专业化问题,经学院教学办公室、教研室研究,并报请学校教务处批准,计划整合所有教学内容,打破原有教研室限制,成立园艺植物生物技术教学课程组,将原隶属于果树学、蔬菜学的教师重新组合,以教学内容为指导,分配教学任务,形成不同的教学内容模块。同时,学生不再分班级教学,而是整合成一个课程班级(视选课学生人数情况,再划分为平行的教学班次),接受所有课程组教师的授课。这样可以真正做到教师“讲有所长”,而学生可以充分学习到较为全面的专业知识。这种集体教学的方法以往多用于研究生教学中的研究进展讨论类课程,在本科教学中并不常见。针对园艺植物生物技术这门内容发展非常迅猛的技术型课程的教学,在多年研究教学方法的基础上,逐渐摸索尝试新的教学方式,可以尝试类似于进展讨论课式的模块化教学。在具体实施过程中,预先设定课程组长,由常年从事第一线教学、经验丰富的教授专家担任。课程组长负责召集具有不同专业背景的授课教师,按照教学大纲集体编制教学内容,分解形成不同的教学模块。这些模块包括园艺植物生物技术的背景与发展历史、分子生物学基础知识、基因文库基本知识、分子标记基本知识、基因克隆基本方法、载体基本知识、植物遗传转化基本知识、基因修饰植物基本知识等若干模块。课程组长协调授课教师领取各自的教学模块,授课教师编制具体教案和教学课件初稿。所有模块的教案和课件初稿编制完成后,课程组集体讨论各教学课件之间的衔接与过渡内容,形成最终的定稿。按照设计,课程组长不进行具体的授课工作,仅负责召集、协调各专业教师的教学内容以及各教学模块之间的衔接工作,组织安排教学进度,并有目的地进行听课考核和教学监督。作为组织者,教学组长具有明显的行政化特点,而非传统意义上的主讲教师。
3.2进一步推行情景化的教学方法
推行情景化教学方法是笔者所在教学团队于2012年提出的针对园艺植物生物技术课程特点的教学尝试。其主要思路是,针对某一特定技术和知识点,带领学生回到实现这些创新的时代,说明当时的技术背景,提出发明人的技术思路,展示最初的实验结果,推导新产生的理论。这种带入式教学可以激发学生对于所学习的知识,特别是对于科学研究的兴趣,使学生能够在当时的技术条件和知识背景下,独立推导出所要讲授的内容,同时让学生切实感受到科学研究工作并不遥远,自己通过努力也可以做到。几年的教学尝试表明,这种教学方法效果很好,很容易抓住学生的注意力,开发兴趣点,提高学习热情。更有甚者,有的学生会提出个性化的见解,引发更深层次的思考。在下一步教学改革研究中,将增加情景化教学的范例,系统分析具体教学内容的关联性,将每一项相关的技术内容串联起来,利用情景化将其讲述成为一个连续的科学研究故事,以激发学生的兴趣。这方面的一个实例是:DNA结构的发现与证明,半保留复制与核酸杂交,Southern技术与RFLP分子标记等几个内容可以通过连续的研究故事加以讲解。
3.3尝试推行有条件的全英文教学模式
针对学院组建的实验班和部分有出国深造意愿的学生,计划开设全英文的园艺植物生物技术课程。全英文教学使用小班授课形式,使用英文原版教材,全英文PPT演示和英语讲授。课程教学内容与正常园艺植物生物技术教学大纲要求相同,重点加强课程预习、自学内容。课堂授课兼顾讲解和答疑,讲解内容适当压缩,以阐述知识要点为主,进行适当的内容拓展,鼓励学生课堂提问和讨论。这种教学模式的目的是为了与国外高水平大学的研究生教育相衔接,尽力缩小国内外关于生物技术知识教学方式的差异,使学生提前适应未来的学习方式。另一方面,生物技术的最新研究成果往往以英文作为科技语言进行发表,让学生尽早接触专业科技英语,也可以培养他们的科研阅读、交流、写作能力,更容易对科学研究产生兴趣。
3.4完善整体化实验教育思想
随着学院不断加强生物科学实验课程教学,加大经费支持力度,增加实验教学课时,目前的园艺植物生物技术实验课程内容与指导已经不能够满足今后的需求。基于此,组织所有课程组的教师共同编写了《园艺植物生物技术实验指导》(试用本,以下简称为《实验指导》)。在编写过程中,全面贯彻整体性实验教学原则,以连续性实验为设计目标。目前《实验指导》已完成DNA相关实验内容的编制,主要围绕植物DNA的提取、检测、克隆、载体构建、分子标记等系列实验展开。实验之间互为顺承关系,前一个实验的结果(产物)是下一个实验的前体(供试材料),使所有实验设计以一个整体的形式呈现给学生。该实验指导已在2016年秋季学期发放给学生试用,学生反映情况良好。
4结语
生物技术是迅猛发展的现代科学,其与植物科学、农业科学的结合创造出大量新知识、新技术和新研究领域。关注于生物技术的课程教学也必须与时俱进,不断调整教学方式方法,以培养紧跟科学技术发展的专业本科毕业生。通过近几年对于园艺植物生物技术课程教学改革的思考、研究、探索与实践,不断总结经验,在原有教学改革思想的基础上,针对目前教学要求和教学内容的调整拟定了新的教学改革方向。核心思想是提高学生对于课程知识的兴趣,激发学生对于探索现代生命科学知识的研究热情,培养学生的动手能力。通过个性化和差别化教育,为专业化深造教育输送人才。总之,园艺植物生物技术的教学改革是必要的,同时也需要不断关注、调整,以适应不断发展的对高素质、全面性、创新型农业人才的需求。
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[关键词]生物技术;安全要素;分析对策
中图分类号:TM453 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0378-01
前言:生物技术的发展带给人民较多的实惠。人民愈发的感到在生物领域中投入更多的精力进行研究能够有效的造福人民,为未来社会的发展带来益处。加之目前人民对物质方面的高要求,促使研究人员在生物技术领域的研究。因此,生物技术的发展是时代的潮流,应给予一定的关注与支持。但仍需注意当技术发展到一定阶段时便会出现相关问题,安全因素便是最为重要的一项。应在注重安全问题的同时加大对技术领域的研究,避免产生隐患。
一、生物安全的简述
生物安全是在技术领域的整体研发过程中应注重的安全问题[1]。笼统的概述便是动、植物或者其自身所携带的病菌等具有危害性质的物质,当其出现在整个社会中时便会对人体机能与环境产生破环。系统的论述便是人类通过某种社会活动,产生出具有危害人类自身的生物体。此种现象主要体现在人类对环境的肆意破环改变某种特定因素、对生物物种的侵袭等。
生物安全问题从人体机能与社会生态两种方面体现。研究转基因食品[2]。生物技术的发展在转基因方面使用程度较大。为迎合市场的需求,部分食品的生产商便想通过生物技术中的转基因手段,研发新型食品。此种做法便把某类生物带到了当下特定的环境中,例如:生产车间、农村田间等场所。当研究人员进行研发及加工的过程中,携带危险因子的生物便留在所处的环境中,某些抵抗力较弱人员便会带有此种因子,潜在的过敏原便形成。在生物制药时。在制药过程中形成的新的病毒,能够影响到先前的物种,致使其内部系统混乱,对人体机能与生态方面产生隐含的危害。因此,在技术发展的同时必须关注生物安全性,防止因研发而产生不利于生态及人类的情况。
二、生物安全测评的重要性
当前来看,生物技术的运用方面转基因是发展最为快速的领域。针对当前世界范围内粮食的紧缺,为满足人口增长带来的食品问题,转基因技术的研发与使用便提上日程。其产生的安全性因素便是在食品产生与运送的过程中管理不足,引发危险性。即波及人类身体与影响整体环境发展。现今尽管在技术领域上有所发展但研究人员应需注意转基因食品带来的隐形危害,在安全方面给予更多关注。
人类身体机能方面[3]。应注重关注病毒、细菌等问题。威胁人类机能物质是当下已经了解到或未知的某些病原。病原经过自身的发展易对人类安全构成威胁,影响人类安全,如禽流感病毒,可变换多种类型,对家禽类及人类都有危害,人们必须引起重视,在生物安全测评方面加大力度。
整体环境方面。体现在物种的侵袭方面。生态中各类物种的栖息与生存具有一定规则,肆意的引进外来物种进入,会破坏现有的平衡,影响整体环境发展。但人们存在一个弊端便是在经济利益面前忽视了对环境的保护。以牺牲整体环境为代价获得额外钱财,进而破坏了生态结构。如工业发展中工厂向海洋倾倒垃圾,使得近海区域被大片的覆盖,影响生物的正常生活。许多动物误食垃圾而丧命。因此,在人类生产活动中应注重对环境的保护,避免过多的行为破坏生态平衡,进而影响自身生存。
三、完善生物安全的对策
(一)法律保障安全
当前国家还未出台一部针对生物安全方面的法律规定,在具体出现有关问题时无法保障相关主体人的权益。因此,国家应尽快通过立法,切实保障人类及环境的安全问题。当前现有的生物技术领域的法律文件在内容规定上不健全,应在转基因方面给予一定的限制,合理规范其使用范围,以此推动生物领域的有序发展。在生物验、投入市场等方面制定严格的法律规范,达到统筹的作用。可借鉴澳大利亚在此方面的成功经验。澳洲在法律领域制定一套详细的生物技术法律。所有的技术研发及活动必须严格按照法律的规则执行,同时对触犯法律有关规定的行为主体及企业进行严厉的惩治,让其在心理方面有所顾忌,从而规范该领域的行为活动,切实保障国家及民众的安全。
(二)把控生物研发
鉴于人民对物质的需求加大,以及部分商人在利益面前的屈服。生物商品的生产与使用范围加大。第一:药品的使用,打着生物新技术的产品愈发增多。对药品的生产与使用有着严格的要求,不得任何人及企业以高科技手段或超高的疗效为诱饵,欺骗民众竞相购买。当前保健品受到众多老年人的倾爱,厂商夸大药品的作用,提供虚假的信息误导民众。老年人花费较多金钱购买的药品毫无用处有时甚至延误病情的治疗,在精神及身体上都对民众造成侵害。因此,严格把控生物药品的研发。在企业制药时定检查发现违法行为并及时制止,在源头处遏制行为。对制药人员进行知识培训,传播正确的思想意识,让其形成良好的行为规范。第二:DNA的使用[4]。DNA的使用本身在某些领域是由较强的作用,但当前人们在运用时便会出现不当的表现。如克隆问题,在人类伦理方面体现的尤为严重。克隆一直是社会所辩论的问题,支持与反对的声音同在。在伦理的平等性上,克隆存在自身的弊端。因此,在人类克隆领域的限制是必要的,加强各国的法律制定,让生物技术的发展有相关的界限,避免其触及到敏感领域。
(三)把控物种进口
社会的发展使得各国的交流日益频繁,交通的便利方便了民众的生活需求。但同时应看到的是,过于便利的物流在生物的运送方面存在不足。第一:食物的进口。食物从海外引进已经是一个极其普遍的问题,无论是日常必须品还是生活奢侈品。中国家庭的餐桌能够吃到美国的特色食物,满足人们对美食的需求。但仍需注意在事物进口时对动植物检疫的管控。一些食品问题高发的国家,应注重关注从此国运来的食物,如牛肉,自身极易携带病毒,人们使用后易得上疯牛病。因此,各城市的检疫部门应高度关注国外引进的食品,在源头处遏止危险的进入。第二:活体物种的进口。现今的人们喜爱养宠物,这本是一件好事,但有一部分群体喜爱饲养蜥蜴、毒蜘蛛等带有病毒威胁的动物。其会在境外购买,运送的过程中包装隐蔽以此逃避检查,相关工作人员应仔细检查境外的包裹,避免此类活体动物流入中国境内。此类带有毒性及病菌的动物在饲养中会把细菌传播给人类,其若继续繁衍后代,此种病菌便会影响整个国内的平衡系统,进而对生态及人类的未来带来隐患。因此,及时发现境外活体动物的流向,切实保障民众及社会的安全。
结论:当前生物技术的发展已成为时代趋势,既然不可避免要涉及此类领域,那就要在研发及治理的过程中投入更大的力度。在保证生物技术发展的同时加强安全性问题的研究。应正确认知生物技术的概念,知晓其自身的重要性,在意识领域上正确对待。其次注重在生物技术的运用上存在的弊端,在实践中总结相关经验,针对出现的问题及时解决,制定合理且由有效的对策,相关人员在研究过程中加强对生物安全问题的思索,让生物技术在正常的范围内更好的为社会服务,实现其价值最大化。
参考文献
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关键词:生物技术;课程建设;教学改革;学分制
学分制既是一种教学管理制度,也是建立在学生学习自由基础上的一种教育理念。学分制有完全学分制和学年学分制之分。目前,我国普通高等院校多数实行的并非完全意义上的学分制,而是学年学分制。随着我国高校不断推进的教育体制改革,许多高等院校的教学管理模式由以往学年制向学分制转变。与学年制相比,学分制下学生可根据自己的专业兴趣自主选择所修课程,因而较学年制有较大进步。为此,临沂大学自2008年开始全面实施学分制改革,推进课程的小型化建设,并制订相应的本科培养方案。
一、生物技术系列课程组成及课程开设简介
生物技术系列课程是临沂大学生命科学学院在生物技术专业开设的专业方向课程,其系列课程主要包括《基因工程》、《发酵工程》、《细胞工程》、《酶工程与蛋白质工程》及《生物技术大实验》等。通过系列课程的学习,使学生掌握基因工程的基本原理和实验方法,掌握生物技术各项技术和成果在发酵菌种选育改良、细胞培养、酶制剂研发、蛋白质改造等领域的应用;熟悉现代生物技术在农作物改良、新品种培育、疾病诊断和治疗、新药研发等领域的重大作用。通过综合性的生物技术大实验的设置,培养学生的自主学习、自主设计和创新能力及实验操作技能,拓宽学生的知识面及专业技能,为以后的专业实践学习及毕业后走向生命科学相关专业的工作岗位打下基础。2004年,《生物技术导论》作为一门综合性课程首先面向生物科学和生物技术两个专业开设。后来随着学科的发展、师资力量的壮大以及实验室建设的日益完善,2006年,生物技术专业的《生物技术导论》扩展为《基因工程》、《细胞工程》、《发酵工程》和《酶工程与蛋白质工程》四门课程,并开设相应的实验,充分体现生物技术及其下游应用特性。而生物科学专业继续以《生物技术导论》的综合形式开课,作为本专业的方向选修课。
二、学分制下生物技术导论系列课程的教学改革
1.教学内容改革实践。
①教学大纲的制定及授课学期的安排。由于生物技术系列课程具有涉及学科多、实用性较强、与实践结合紧密的特点,其基本理论和应用研究一直是非常活跃的领域。学分制下,教学大纲的制定应结合专业特色,将课程小型化、精致化。因此在课程内容选择上,我们精益求精,在制定教学大纲前,生物技术系列课程教学团队共同讨论,集体拟定教学大纲,充分结合专业的特点和定位,结合培养方案,既能体现学科特色,达到培养目标,又避免内容重复。生物技术专业的《基因工程》、《细胞工程》、《发酵工程》和《酶工程与蛋白质工程》的理论教学大纲和实验教学大纲分别制定,为了突出实验技能训练,各门课程理论教学和实验教学实行1∶1的学时设置,各32个学时(共3学分)。生物科学专业制定《生物技术导论》教学大纲,实行模块化教学,实验方面开设综合性的“生物技术大实验”,根据教学内容,理论学时为48学时,实验学时32学时。在学期安排上,生物技术专业在第四学期开设必修课《基因工程》及其实验,第五学期开设《细胞工程》、《发酵工程》和《酶工程与蛋白质工程》等系列选修课程,学生可以根据自己的兴趣和学分情况进行选课。对于生物科学专业,在第五学期开设《生物技术导论》和《生物技术大实验》,既能与前面学科衔接,又能为后面的考研、就业提供理论知识和实验技能训练。②教材建设。教材建设必须以服务人才培养为目标,以提高教材质量为核心。学分制的实施和教学计划的调整,教材建设需走在前列。本课程在选择教材时优先使用近5年内出版的“面向21世纪课程教材”和“国家‘十一五’规划教材”。以这些教材为基础,设计教学内容,编制教学讲义,实现立体化授课,同时指定几本相关教材作为参考书,并利用专业网站进行课外学习资源。
2.教学方式的改革实践。
①采用多元的课堂教学形式,提高课堂教学效果。教学方法的选择和组合,要同教学内容、学生的特点及教师自身运用教学的能力联系在一起。传统的课堂教学形式主要是以教师单向授课为主,学生多为被动听课。为启发和调动学生的学习积极性,应根据生物技术系列课程的特点,选择不同的教学方法。对于理论性强、内容抽象的知识采用讲解—教授式,如《基因工程》中基因工程操作的基本过程、目的基因的克隆和筛选等内容,通过教师的精心编排,尽量使抽象问题具体化、繁杂内容简明化、同类问题规律化,便于学生理解和接受。而在讲基因治疗时,采用问题—探究式的教学方法,教师在课堂教学中穿插启发性问题,运用引趣、设疑、类比、联想等方法能刺激引发学生的学习兴趣与思考,也加强了师生之间的互动。例如,在讲基因治疗的作用时,先举一个乙肝病毒的例子,提示例子关键性,提出怎么办,让学生在教师的启发诱导下,主动积极独立地思考,使学生分析问题和解决问题的能力得到较快提高。翻转课堂是学生学习自主性和师生角色转换的重要体现。在教学过程中,让学生自由组合成学习小组,结合本组成员的兴趣,自主选择一个主题,调查研究,查阅文献,在课堂教学期间走上讲台为大家讲课,以此进一步培养学生的自主学习能力及表达沟通能力,增加师生之间的理解互信。对于一些较容易理解的内容,采用自学—辅导式教学方法,对于学生认知前提较好的内容,先由学生自己看教材,总结笔记,针对普遍问题和教学大纲要求讲解,然后归纳总结,使学生阅读教材的能力、逻辑思维能力、归纳总结能力等方面受到实际锻炼,掌握自学方法,让学生自主学习。②充分利用现代化教学手段。生物技术系列课程内容具有信息量大、抽象、应用性强的特点,如果使用传统教学手段,学生很难深刻理解这些内容。而使用媒体、影像资料等现代化教学手段,可以在有限时间内提供给学生最大的知识信息量。如基因工程中限制性内切酶、载体、重组DNA构建、PCR的原理等内容,比较抽象,学生理解比较困难,在讲授的基础上配以动画演示,把这些要素的应用展示给大家,生动直观形象地加深学生的理解程度。③改革实验教学,强化学生动手能力。如科学安排实验内容,根据学生反馈信息,调整实验指导方法、改革试验考查方式,促进教学质量的提高,着重考核学生分析解决问题的能力。在实验安排上主要分为3个层次:基础型实验、设计与综合型实验和研究型实验。通过基本实验技能训练,掌握基因工程最基本的实验技术及操作方法;掌握常规仪器设备原理及应用,培养数据处理和表达实验结果的能力。通过综合实验培养学生多实验方法手段综合、多途径信息获取,以及科学分析推理的综合实验能力和独立操作、解决实际问题的能力。通过设计实验,使学生能在教师指导下正确的进行实验设计,按自定实验方案操作、观察,获得实验数据,正确分析结论及解决实际问题。研究型实验是将最新研究成果引入到实验教学中。引入科研、教改成果,使实验内容与科研应用项目密切联系,充分体现基础与前沿、经典与现代相结合。如综合型实验“大肠杆菌感受态细胞的制备、转化与筛选”中,将以前单一分散的三个实验,按照其内在联系组合为综合性实验,不但使学生学到了感受态细胞制备方法、LB培养基的制备、质粒DNA的转化与筛选等3种基本实验技术,更重要的是使学生在掌握基本技术的同时,培养学生对基本技术和方法综合运用的能力。发酵工程实验中带领学生亲自操作发酵罐生产酸奶、米酒等产品,既掌握了发酵罐的结构,还体验了生产产品的乐趣。细胞工程实验中让学生自己取材,进行植物组织培养,观察植物是如何从一个愈伤发展成为一个完整的植株,体会植物细胞全能性的概念。
三、教学改革所取得的成效
在学分制指导下,通过对生物技术系列课程的教学改革,提高了学生选课的自主性,大大激发了学生对生物技术相关课程的学习兴趣。在酸奶发酵和米酒发酵实验中,学生体会到生物技术并不是深不可测,在蛋白质改造和基因工程药物设计中,在显微注射和动物克隆原理和技术的学习中,学生认识到现代生物技术的博大精深。在实验课中,学生根据自己掌握的专业知识积极设计自己组内的实验方案,并顺利完成一种植物的组织培养、完成酸奶制作和米酒酿制,实验结束后,学生们在实验报告的结尾都写出了自己的实验心得,体会收获的快乐。在教学互动环节,鼓励学生走上讲台,讲授自己所撰写的课程论文,通过此环节的锻炼,学生的总结及自我表达能力得到了提高。在教学过程中我们还注重学生科研能力的训练,先后申请了如“创新实验设计探究盐胁迫下纳离子对小麦种子萌发和幼苗离子毒害效应”、“低糖保健型石榴汁酸奶加工工艺的研究”、“玉米等主要农作物的抗逆性研究”等多个国家级和校级大学生创新基金,实验“叶用芥菜和白菜型油菜之间体细胞杂交体的RAPD鉴定”参加第十二届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛并获得三等奖。目前生物技术导论申报校级特色课程,正在建设中。近几年的教学实践显示,教学改革效果良好,并符合新世纪高等教育培养高素质现代生物技术人才的需要。
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1.1法律法规的建全与实施20世纪末,知识产权的保护已经成为一种国际趋势。美国首先调整了知识产权战略,强化了知识产权保护,先后制订了加速专利诉讼审理、扩大专利保护的对象、促进技术的转让、强化海外市场的保护力度等法规。随后,英国、德国等面对国际科学技术与社会发展新形势,陆续制定出本国的知识产权发展战略。1997年以后,日本参照美国的一些做法,从司法、行政及对外政策等角度,制定了重视专利的相关政策,通过对专利法和审查标准的修订遏制了侵权行为,保护了尖端技术,并通过设立专利技术转让中介机构,极大地促进了大学及研究机构的技术转让进程。与此同时,世界发达国家对知识产权的保护日益重视。为了更好地引进国外知识资源,保护我国知识产权,我国政府也作出了促进自主创新的知识产权发展战略,在法律,法规层面上健全了农业生物技术知识产权的保护工作。1985年颁布了《中华人民共和国专利法》,标志着我国知识产权保护工作正式起步。1993年对《专利法》进行了第一次修订,修订后的《专利法》补充了微生物、遗传物质发明和生物制品等发明同样可以获得知识产权保护,标志着我国开始将农业生物技术知识产权的保护纳入了法律保护之列。此后,我国于1994年加入了国际《专利合作条约》,于1995年正式成为《国际承认用于专利程序的微生物保存布达佩斯条约》成员国,表明了我国生物技术保护正式与国际接轨。这不仅有利于国外农业生物技术领域的发明人在我国申请并获得专利权保护,也有利于国内农业技术领域的发明在国际上获得保护,实现了农业科技的国际交流。随着我国在农业生物技术研究的快速发展,在具体组织实施农业生物技术保护工作层面上健全了一系列保护措施。国务院1993年颁布了《基因工程安全管理办法》,1996年7月农业部颁布了《农业生物基因工程安全管理实施办法》,并已陆续受理国内外一些转基因植物的安全性评价申请。2000年在联合国环境规划署和全球环境基金的支持下,我国制定了《中国国家生物安全框架》,提出了我国生物安全的政策体系、法规体系和能力建设的国家框架。2001年6月,国务院了《农业转基因生物安全管理条例》,接着农业部又了与之配套的《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》和《农业转基因生物标识管理办法》,并于2002年3月20日起正式实施。2008年6月5日,《国家知识产权战略纲要》正式,知识产权保护工作迈上战略新台阶。这表明我国已经基本形成了对农业生物技术的研究、开发以及基因资源的利用和保护等比较系统的法律保护框架。与此同时,我国建立了一系列的种质资源和微生物专用菌种保存中心,如农业部建立的的国家农作物种质资源保存中心、国家专利局建立的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)、普通微生物保藏中心(CGMCC)等。迄今,在作物种质资源、动植物基因工程、农业微生物技术等方面的知识产权保护工作已经取得了显著成绩。
1.2技术创新研究与知识产权保护并举技术创新与知识产权保护并举是当前开展农业生物技术研究的一项重要工作。国家不断加大“863”、“973”、“国家自然科学基金”、“植物转基因重大专项”等一系列科学研究项目的资助,使农业生物技术领域的研究取得了飞速发展。特别是随着我国植物转基因技术的成熟与应用,植物转基因科研创新取得了多项成果。如转基因棉花、水稻、小麦、大豆和玉米等作物的研究和技术突破;一系列农作物的抗虫、抗病、抗逆、高产和优质的转基因作物新品种的育成;建立了多种主要农作物的遗传转化技术体系等。在动物研究中,转基因猪、牛、羊等家畜的研究也取得了突出成果。RNAi、生物芯片等技术的开拓和应用进一步加速了农业生物技术自主创新的进程。在取得这些丰硕成果的同时,我国的知识产权保护意识有了进一步的增强,知识产权保护工作取得了显著成效,农业生物产业的国际竞争力有了明显提高。国家从战略高度上引导农业科研和农业知识产权的保护工作与国际先进技术同步、同向发展。一方面积极开展农业生物技术的知识产权保护,另一方面努力推动农业生物技术的发展。“十五”期间我国专利申请量逐年增加,年均增长率达22.8%;“十一五”期间,我国各级政府、企业和科技界的知识产权保护意识日益提高,预计发明专利申请总量将达到140万件。面对农业研究新成果的不断涌现,农业生物技术将在农业科技创中发挥着越来越大的作用。同时,与之对应的知识产权保护将显得更加意义重大。
2农业生物技术知识产权保护对农业科技创新的促进作用
科技创新是推动农业发展的重要动力,通过科技创新不断提升我国农业发展水平。在我国由传统农业向现代农业的转变进程中,知识产权保护对于提升我国农业国际竞争力,提高我国农业生物技术科研和产业水平将起到重大作用。
2.1农业生物技术知识产权保护是科技创新的有力保障目前,在农业研究领域,现有的机制还没有把农业科技创新和农业科技创新者的利益有效结合,农业科研与产业机构中缺乏竞争机制。因此,造成了科研人员创造的知识价值得不到市场经济下有偿的回报,导致主动研发和创造的积极性受损,更多的科研能量得不到充分发挥。农业生物技术知识产权的法律保护,从法律层面上认定了农业科技创新是一种无形财产,使农业科技成果从无偿使用变为有偿的专利和专有技术,农业科技人员的科研劳动成果得到法律保障,从而使农业科技人员获得应有的经济回报。在知识经济时代,知识已成为一种具有商业价值,可以共享的资源。一系列行之有效的农业生物技术知识产权保护制度可以保证农业科技产品在免受侵权的情况下充分共享,可为农业科技创新提供有效的激励机制,促进农业科研人员在良性科研制度和环境下创造更多的知识价值。
2.2农业生物技术知识产权保护是促进农业综合实力提升的有效途径农业生物技术的发展为解决当前制约我国传统农业生产中的难题发挥了重要作用,如转基因抗虫棉、转基因植酸酶玉米及转基因抗病水稻等开创了农业高新技术应用的一个新时代。据农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)近几年的全球生物技术及转基因作物商业化发展态势报告显示,转基因作物在经历十多年的产业化后,仍在不断取得新进展。以中国的转基因抗虫棉为例,拥有抗虫棉核心技术的单价和双价抗虫基因分别获得了2001年世界知识产权组织(WIPO)和中国知识产权组织(SIPO)颁发的中国专利金奖和2003年中国专利优秀奖,利用这一核心技术我国已培育出80多个适应不同棉区需要的抗虫棉品种,其市场份额的增长率连续9年超过10%,累计种植面积已达1484万h2,累计减少农药使用量25.5万t,培训棉农2000多万人次,为棉农增加收入超过1484亿元,受益农户累计超过3000万户,取得了巨大的经济和社会效益。事实证明,有效的农业生物技术专利保护措施对我国农业科研和生产水平提高,农业产值提升作用巨大。现代农业竞争的焦点集中在生物技术上,保护农业生物技术知识产权,将技术引进与科技创新有机结合,将科研成果在法律保障平台上有效转化,这有助于推进我国科研院所和高校的智力成果迅速变为国民经济发展的切实需求,也是促进我国生物科技进步和加快实现我国农业现代化的最佳选择。
2.3农业生物技术知识产权保护是农业可持续发展的坚实动力农业可持续发展备受当今世界共同关注,20世纪80年代末,农业可持续发展的思想就已反映在一些主要国际组织的文件和报告中。我国在1994年了《中国21世纪议程——21世纪人口、环境与发展白皮书》,其中包括确立实施农业可持续发展的基本原则和措施。随着人口急剧增长,食品供需和全球气候变化矛盾的出现,全世界仍有很多国家粮食供给紧张。同时,自然环境的破坏导致了森林面积减少、土地沙化、水土流失及有限的耕地生产能力下降等现状,不仅影响当代人的生存,也影响子孙后代的发展,这就促使人们重新考虑农业未来发展的战略思路问题。利用生物技术为农业可持续发展开拓新的空间这是当今农业领域最重要的体现,而以生物技术为代表的农业高新技术对知识产权的保护工作提出了更新更高的要求。因此,我们必须增强农业生物技术知识产权管理与保护,加快农业生物技术知识产权立法工作,规范现有知识产权制度,积极发挥知识产权的作用,做好科研成果的合法有效转化、发明专利的高效应用、重点品牌的培育和保护等一系列系统性、战略性的工作,最终使得农业生物技术知识产权的保护与经济、科技和文化发展相协调,促进农业科技创新,提升农业综合实力,推动我国农业可持续发展。
3农业生物技术知识产权保护、利用与设计
在知识经济时代,知识已成为一种具有商业价值且可以共享的资源。国家可根据自身相关的条件和需求作出科学规划、策略。因此,笔者提出“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”的概念,即:将知识产权保护贯穿于科研工作的全过程,落实到科研项目的开题、研发路线设计、关键技术突破以及成果评定等每个环节。如涉及粮食安全领域的小麦、玉米、水稻等主要粮食作物和棉花、油菜等主要经济作物品种的资源研究和转基因新品种培育上;农业病虫害与畜禽疫病的防治技术等方面的研究上,既要有领先的科研理念、技术创新,同时还要将知识产权的保护和利用渗透进去,旨在推动农业生物技术的综合发展。
3.1农业生物技术知识产权保护与日常的科研有效结合“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”就是要将知识产权保护贯穿于科研工作的整个过程,在科研立项、研发设计、技术突破等各个环节充分联系和体现。首先,要确立战略目标。在立项时就要树立知识产权保护意识,重视专利查询和文献资料的查新,真正做到思路开阔,立项质量高和研发目标准确,避免技术侵权或低效研究。其次,要在项目实施过程中提升知识产权管理水平。在项目开发过程中建立目标考核制度,并对专利的维护和使用进行规划,同时将专利申请成果作为科研考核指标。最后,项目结束后要结合具体情况,适时、适当地选择知识产权保护方式,使科技成果及时形成知识产权。对尚未申请专利或尚未得到专利授权的科技成果,应注意保密,以备后续研究。除此以外,还要科学判断国内外未来农业生物技术及其产业化发展趋势,优先确立与国计民生相关的技术领域作为发展重点,比如生物制药与基因治疗产品、生物农业与食品加工、海洋生物资源开发利用、生物防治技术及防治药物开发、环境生物治理技术等等。
3.2农业生物技术知识产权管理和创新激励“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”就是为了充分、有效、合理地发挥专利制度对自主知识产权的保障和激励作用。一是要建立一套行之有效的激励机制,将一系列有效措施和激励政策渗透到科研工作的每个环节。知识产权管理已成为促进自主创新、提高市场竞争力的重要手段之一,因此要强化农业生物技术知识产权管理。二是要进一步简化专利申请和授权的程序,加快审批、授权的速度,使申请人的合法权益得到及时的保护,以提高申请人进一步研发的信心和积极性。三是要激励创新,进一步细化和完善奖励办法,对重要发明专利的发明人可破格评聘相应的专业技术职务,推荐申报各级荣誉称号等。四是要积极创造有利于科研人员创新的科研环境,逐步建立以知识产权为导向的内部激励机制,将知识产权拥有量、知识产权运用、管理及保护状况作为科技资金资助、科技进步奖评审的主要依据。
3.3加强国际农业生物技术知识产权保护经验的研究“农业生物技术知识产权保护、利用与设计”还需要不断强化国际间农业生物技术知识产权的交流与合作,重视对农业生物技术知识产权保护国际规则的制定、调整以及发展趋势的研究。积极参与农业知识产权保护国际规则的变革和发展进程,共享各国农业科技进步带来全球资源的同时,也要主张我国应有的权益,维护国家的长远利益。首先,我国是发展中国家,我们必须谨慎地对农业知识产权的保护范围和保护水平作出决策,国内立法应当以维护本国利益为原则,遵循我国所加入的国际条约的最低要求,在此基础上制定有利于我国的农业知识产权制度。应当谨慎地对待高新农业知识产权国际条约的立法保护,对于像农业遗传资源这样的我国的优势领域,则应当加强立法保护;其次,改革现有不合理的农业科研管理体系,建立以提高自主知识产权为主的农业科研管理体系。长期以来,我国农业科研人员的工作过程大都是按照“科研立项完成验收鉴定报奖”这样的程序开展的,没有把知识产权作为科研工作的重要目标之一。因此有必要重新确定农业科研工作的目标,将农业科研成果与自主知识产权相结合;再次,要学习、参考、借鉴国外经验,建立技术转让中介机构制度,促进高校和科研单位专利的顺利转让,得技术专利的形成及转让更加便利、快捷;最后,要加强保护措施。随着农业生物技术的日趋发展,国际交流与合作愈来愈频繁,但相应的保护措施也要加强,因为谁占据了专利权谁就抢先登上了至高点,由此带来的潜在经济价值是非常巨大的。因此,不断的跟踪有关国家的制度及执行情况,调整、制定我国相应的对策。既要防止海外知识产权对我国农业生物产业造成的侵害和影响,也不能因为苛刻的保护政策妨碍了积极的科技引进与交流;在加强与有关国家在法制建设及执行等方面交流的同时,也要不断促进科研产业单位和企业在海外专利的取得及行使;积极参与国际间专利合作条约的修订、各国专利制度间的协调、先行技术调查结果及审查结果的相互共享等。
4结语
关键词:食品生物技术;微课;教学方式
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2016)02-133-03
Application of Micro-lecture on Higher Education Theory Course of Food Biotechnology
Lin Shaoling et al.
(College of Food Science, Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)
Abstract:As a main course in food application field, the theory course of Food Biotechnology is mainly about the application of biotechnology in the food research field.Due to the boring characteristics of traditional teaching method, new teaching ways are develped to meet the requirement of the theory teaching of Food Biotechnology.With the advantages of personalized learning and online learning,micro-lecture play a good role in provoking the interest of students and promoting the teaching effect.This new teaching method has attracted world-wide attention and achieved great success.This paper discussed the definition and characteristics of micro lecture, and the topics of "Genetically Modified Food” in the course of food biotechnology was choose as an example to illustrate the principle, idea and key points of micro lecture design, which could provide a new way for the teaching reform of the course of “Food Biotechnology”.
Key words:Food biotechnology;Micro lecture;Teaching method
食品生物技术(Food Biotechnology)是研究生物技术在食品领域应用的一门学科,基础理论较多,抽象概念难以理解,传统的教师课堂讲授的教学方式导致课堂较为枯燥,学生学习兴趣不高,无法达到预定的教学效果。随着微时代的到来,一种丰富有趣、微小精悍的新型教学方式――微课应运而生。这种课堂注重培养学生的学习习惯,并且根据学生的个性特点,分析学生的各种行为习惯和学习习惯,提出针对性的解决方案,让学生逐步养成良好的学习习惯,对于教育教学非常有帮助[1]。
本文浅谈了微课的定义、特点及制作步骤,并重点举例说明了其在食品生物技术理论教学中的应用,证实其在食品领域教育教学中的重要作用,体现食品学科的特点和发展方向。
1 微课的定义及组成
相较于传统授课方式,微课(Microlecture)以微小为显著特色,教师采用视频、音频等多媒体教学方式为主,辅以配套资源,围绕某个单一的知识点进行教学。学生通过微课进行学习,提高了对学习的兴趣性和自主性。这种新型教学形式既是对传统教学方式的继承,更是对传统教学的创新和发展。
“微课”的核心组成内容是课堂教学视频(课例片段),同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅教学资源,它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”了一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。因此,“微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源,又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。
2 微课的特点
当前,微信、微博、微电影之所以越来越受人欢迎,在于其“微”的特点。相比传统的长篇新闻,人们更愿意花费更少的时间看到更多的内容。微课正是利用此特点:主题突出、视频为主、时间较短[2],具体如下:
(1)主题突出、内容具体:一个课程就一个主题,或者说一个课程讲一个事,研究的问题一般来源于教育教学具体实践中的具体问题:或是生活思考、或是教学反思、或是难点突破、或是重点强调、或是学习策略、教学方法、教育教学观点等等具体的、真实的,自己或与同伴可以解决的问题。
(2)以视频为主、资源容量小:“微课”视频及配套辅助资源的总容量一般在几十兆左右,视频格式须是支持网络在线播放的流媒体格式(如rm,wmv,flv等),师生可流畅地在线观摩课例,查看教案、课件等辅助资源;也可灵活方便地将其下载保存到终端设备(如笔记本电脑、手机、MP4等)上实现移动学习、“泛在学习”,非常适合于教师的观摩、评课、反思和研究。
(3)教学时间较短:教学视频是微课的核心组成内容。根据中小学生的认知特点和学习规律,“微课”的时长一般为5~8min左右,最长不宜超过10min。因此,相对于传统的40min或45min的一节课的教学课例来说,“微课”可以称之为“课例片段”或“微课例”。
3 微课的优点与不足
3.1 微课的优点 (1)课程资源由各种教学短片构成,内容以知识点为单位,聚焦新知识讲解,形式上强调片段化、碎片化,便于网络传播与学习;(2)由传统的教师授课给学生学习到技术支持的学生自学并且教授给他人;(3)提供支撑师生开展教学活动、管理教学过程的支撑环境,提供教学分析、评价与诊断功能;(4)通过云计算、云存储技术建立可流动、可获取、可应用的大规模非结构化教育数据。
3.2 微课的不足 事物都有两面性,微课也不是万能的,它有着自身的局限性,如单次授课只能讲解一个知识点、视频录制和制作较复杂等,同时也要考虑完全视频教学的形式在学生中的接受度。最好采取微课与传统教学相结合的形式[3],循序渐进。
4 食品生物技术微课的制作及应用
制作微课时可以使用快课工具+PPT录制、拍摄设备直接录制教学视频、电子白板软件录制、平板电脑+“涂鸦”工具录制等多种手段。制作流程通常为:明确教学主题-撰写教案设计练习―准备素材―制作课件―实施拍摄―后期制作―教学反思―上传平台。
在制作微课时,选题要有针对性,结构简短完整,视频录制应内容丰富,注意分镜设计、时间的控制;授课时应注意语言明确规范,视频和现场的切换,与学生的互动[4];课后将微课放置网络平台供学生复习,听取建议以进一步完善教学[5]。
本文以食品生物技术的一个重要课程专题“转基因食品”为例阐述微课在这门课当中的应用。“转基因食品”作为一个社会热点问题,公众对转基因食品的认识不足,争议较多,如果通过传统教学方式,需要45min的教学实践,而采用微课教学方式,我们设计成15min的微课,课前提出3个问题:什么是转基因食品?转基因食品是否安全?它是否存在长期隐患?由此让学生思考并引出本节课内容。视频中讲解转基因食品概念、分类、优缺点、争议问题以及各国政府对转基因食品的态度等,同时PPT展示番茄、黄金大米等转基因食品的图片表征其重大社会意义,并配以图表数据展示转基因作物在各国的种植面积等,在视频进行中现场与学生互动提问,就市面上小西红柿、彩椒等是否为转基因食品问题进行讨论,从而使学生更深刻理解转基因食品的概念。课程结束时再对课堂重点内容进行简单总结,并把相应的微课视频放在公众网络平台供学生复习思考。
运用微课这种授课形式能让学生更容易接受课程内容,轻松学到知识,对枯燥无味的知识可以深刻记忆,而且编辑好的视频资源能够帮助教师节省时间,提高教学技能[6]。微课鼓励学生选择最适合自己的方式接受新知识,通过技术手段优化教学流程、教学结构,能有效提高课程教学质量。
5 微课资源在高等教育食品学科中的前景展望
当前,我国高等教育中食品科学课程的授课方式主要以教师集中授课为主,教学效果并不理想。而在网络web2.0时代,随着信息与通迅技术快速发展,与当前广泛应用的众多社会性工具软件(如博客、微博、Facebook、Youku、Tudou等)一样,微课具有十分广阔的教育应用前景。对食品科学学科的教师而言,微课技术能突破传统的教学与教研方式,革新教师传统的听评课模式,教师的电子备课、课堂教学和课后反思的资源应用将更具有针对性和实效性。微课资源库的校本研修、区域网络教研将大有作为,有望成为食品学科教师专业成长的重要途径之一。对于学生而言,微课以视频的方式呈现给学生,加强感官认识,提高学习效率,可以课后帮助学生查漏补缺、强化巩固知识,是传统课堂学习的一种重要补充和资源拓展。特别是随着手持移动数码产品和无线网络的普及,基于微课的移动学习、远程学习、在线学习、“泛在学习”将会越来越普及,微课必将成为一种新型的教学模式和学习方式。更是一种可以让学生自主学习,进行探究性学习的平台。但微课作为一种全新的从国外引进的教育模式,面向的学生情况有所区别,未来还需进一步的调整和改善以适应我国实际教学[7]。
6 结语
微课是微型课的代名词,来源于现实的课堂教学模式,是课堂教师授课的浓缩、搬迁与改版,本质上属于教师为中心模式。网络技术作为课程教学的重要介入手段,突破了传统课程教学的基本结构,对课程教学的内容结构、教学流程结构、师生互动结构进行了优化与重构,从而带来了新的教与学方式。
微课小而精、新颖而有趣,应用在高等教育食品生物技术理论教学中,既能提高教师工作效率,又能促进学生自主学习的能力。但微课的制作十分考验教师的能力,尤其是推陈出新的能力,比如对素材的选择、视频的剪辑、讲解的方式等,这些都不是容易的事情。如何更好地制作微课,跟上时代的步伐,将其应用到食品科学专业理论教学中是高校食品科学专业教师需要思考的问题。
参考文献
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[2][4]郑君芳,贺俊崎.“微课”与“翻转课堂”应用于生物化学教学的初步探析[J].继续医学教育,2014,11:71-73.
[3]傅维.基于《食品卫生》课程翻转课堂的教学实施与教学研究[J].考试周刊,2015,58:160-161.
[5][6]綦慧敏.微课在《天然药物化学》实验教学中的应用[J].生物技术世界,2013,05:123.
关键词:生物产业 产业集聚 发展模式 策略
中图分类号:F062.3
文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2013)04-060-03
一、生物产业的发展概述
生物产业是生物技术产业融合效应的具体体现,包括从生物技术产品的开发、生产、流通直至服务的一系列行业,涵盖生物医药、生物化工、生物农业、生物能源和生物环境等多个领域。生物产业作为知识与技术高度密集的产业,与其他产业相比,具有高技术、高投入、周期长、高风险、高回报的特点。生物产业集聚密集度要求高,包括资本密集、技术密集、智力密集,往往需要实体产业园承载。
近年来,国际上生命科学研究取得重大突破,产业化步伐不断加快,产业规模迅速扩大,其增长速度25%~30%,是世界经济增长速度平均数的8-10倍,成为继信息产业后全球经济社会发展又一重要推动力。随着体细胞克隆、干细胞、基因治疗等新技术不断突破,新兴生物医药产业蓬勃发展。2009年,全球生物药品销售额达到1300多亿美元,占整个医药市场比重达到15%。目前,全球研制中的生物技术药物超过2200种,80%进入临床试验。预计未来5年,生物药品市场进一步扩大,占全球药品市场比重超过25%。与此同时,创新化学药物和以核技术为基础的大型诊断医疗装备也取得重大突破,攻克了一些重大的健康医疗难题,推动了生物产业发生了革命性的变革与发展。
生物技术及其产业化得到各国政府、科技界和企业界的重视,被各国作为提升产业竞争力的战略重点,予以大力扶持加快形成产业集聚。生物产业将成为全球增长最快的产业之一,成为拉动世界经济发展新的重要的增长极。
二、全球生物产业发展历程
Davis和Meyer于2000年时代周刊上提出了生物经济概念。生物经济始于1953年以DNA双螺旋结构的发现为标志,为孕育阶段,到2001年人类基因组破译完成,标志着孕育阶段的终结,在2001年后的20多年是生物产业的成长阶段,预计到2025年生物产业将进入成熟阶段。世界生物产业目前处于孕育阶段与快速成长阶段的过渡期。具有生物经济时代特征的是最初的4大产业——制药、健康医疗、农业及食品,并且与环境、能源、信息和化工等领域融合,甚至渗透到原来与生物无关的各个领域,从而引起一场产业革命,世界将进入生物经济时代。
全球生物产业市场仍以欧美为主,日本紧追在后;但未来十年欧洲及日本将比美国具有较高的成长率。在全球生物产业结构方面,仍以医药为主;就未来十年的成长率来看,农业领域将具较高的发展,这是由于各国将根据自有的特色发展生物产业,如欧洲发展农业、日本发展食品产业。
三、全球生物产业的发展模式及其成功经验
(一)新加坡模式
上世纪80年代新加坡就开始致力于生物制药产业的发展。90年代初,经济发展局成立生物技术投资风险基金,开始关注生物医药业并向其投资。到2000年,新加坡决定将生物医药业作为战略产业,予以重点扶持和优先发展,政府宣布将逐渐从高度依赖的电子制造业向生物医药转移,制定了把新加坡建成国际生物医药制造与生命科学研究中心的远景目标,决定将外汇储备的5%至10%用于生物技术及其产业发展。目前新加坡已经从众多大力发展生物医药产业的亚洲国家中脱颖而出,生物医药产业已经成为新加坡的四大支柱产业之一。具体推动新加坡生物产业跨越式发展的模式可以用“两局、两园、两公司”来概括。
所谓“两局”是指具体负责生物产业推进的两个政府部门,即新加坡科技研究局和新加坡经济发展局。为推动生物产业的发展,上述两个政府部门进行了大幅度的重组、优化、协调,把生物产业从源头到上、中、下游的推进发展工作有机地整合到一起。具体表现是,科技研究局主席直接负责生物产业,同时兼任经济发展局的联合主席;经济发展局下属的生物产业管理机构接受其领导,工作对其负责。在这样的两局架构下,新加坡出台了多项推动生物产业发展的具体政策与优惠措施。这些具体措施涉及人才引进与培养,科研经费管理与科研成果转化推广,风险投资与创新企业孵育,国际顶级生物医药巨头的引进、合作与合资等方方面面。所谓“两园”是指生物医药管理机构、研究机构、风险投资公司、生产企业相对集中的两个区域。其一是大士生物医药园,其二就是启奥生物园。所谓“两公司”是指生物医药管理机构在推进生物产业发展时所依托的两个主要公司。其一是裕廊集团,其二是风险投资公司Bio One资本有限责任公司。
总体而言,新加坡采取的是“研发模式”来实现产业集聚。其成功在于:多为生物医药公司,以研发为主且规模普遍较小;科研机构集中,高端人才优势明显;产业园区规划完善;孵化体系健全;产业资本雄厚。
(二)日本模式
上20世纪80年代以来,日本政府充分认识到生物技术在未来经济中所具有的战略作用和自身在生物产业化方面所存在的差距,采取了一系列的政策措施奋起急追,这些政策措施主要包括以下几个方面:
一是政策、计划引导。1988年,日本提出以信息、生物技术等产业为主导的口号。日本生物技术研究开发投入明显增加,1997年,各省厅对生物技术研究开发投入达2508亿日元,大大高于高技术项目平均投入。二是政府对生物产业高度重视。1999年1月,日本签署了《开创生物产业的基本方针》,该文件提出和确立了把日本“生物产业立国”战略作为日本新的国家目标。为此,日本政府成立了以小泉首相为首的“生物技术战略委员会”,并于2002年颁布了长达200多页的《生物技术战略大纲》。三是强大的财政支持。日本政府从2002年开始逐步加强了生物技术方面的研究投入。重点放在加快生物基础技术开发和人才培养以及产业化步伐等方面。目前,日本的生物研发经费在科技预算中约占13%。四是研究机构和高校的改革。日本政府采取的一系列有利于本国生物产业发展的方针政策,给日本的国立高校和研究机构更多的竞争压力,使它们向自治、具有独立管理权限机构的方向转变。五是促进产官学合作。推出了产学合作的产业研发促进计划、风险企业实验室计划和面向未来的研究计划。六是金融市场改革。经过政府一系列政策的推动,日本的风险投资市场方兴未艾,从2000年到2001年,生物风险企业的投资猛增到540多亿日元。生物风险公司也从1995年的60家左右上升到2002年底的334家。
总体而言,日本采取的是政府主推模式来推动产业集聚,其成功在于:政府高度重视,采取了一系列推动生物产业发展的措施;经济基础雄厚,电子等产业基础好,向生物产业延伸能力强;科研机构集中,高端人才优势明显;风险投资和产业资本雄厚。
(三)美国圣地亚哥模式
早在1912年,圣地亚哥成立了第一个生命科学研究机构。随后,加利福尼亚大学圣地亚哥分校等机构也相继迅速发展壮大,迅速提升了圣地亚哥在生命科学领域的研究水平,吸引了大量生物技术领域的专家和学者。因此,在第一家生物技术公司成立前,圣地亚哥地区已经建立了大量的专业研究机构,并且储备了大量世界一流的专业人才,为后来生物产业的发展奠定了技术和人才基础。2007年Milken Institute的评估报告中指出,从研发能力、美国国立健康研究院基金投入额、在技术增长最快的“500强企业”所占比例以及生物技术企业的规模和成长速度等方面综合考虑,圣地亚哥在全美生物技术集群地中名列第一。
圣地亚哥生物技术集群不仅是本地企业和机构自发发展的结果,同时也有政府的推动作用。因此,圣地亚哥生物技术集群不能简单地归为自发型或者政策驱动型,而是两者共同作用的结果。民间自发力量是圣地亚哥生物技术创新集群发展的动力,一些历史文化因素和科研基础诱发了创新集群的产生和发展。这些自发因素包括了雄厚的科学技术基础、浓厚的创业文化氛围、大批的专业人才聚集、风险投资介入。
美国联邦和加州、圣地亚哥地方政府的政策和资本支持有力地推进了圣地亚哥生物产业的发展,主要的政策和措施有以下四个方面。一是政府研发投入。圣地亚哥吸引了大量的公共研发资本,如国家自然科学基金和美国国立卫生研究院基金等,为基础研究提供了资本支持,有力地推动了圣地亚哥生物技术集群的科研水平,从基础研究环节入手为整个生物技术集群的发展奠定了基础。二是税收优惠政策。除了直接增加研发投资外,联邦和地方政府还制定了相关的税收优惠政策,如减免高技术产品投资税、高技术公司的公司税、财产税、工商税等。三是制定相关法律,形成了强有力的法律保护体系,为生物技术知识产权、技术转让、技术扩散等提供了法律支持与保证,有利于生物技术集群中的各方参与者,尤其是生物技术公司获得相应的社会资源和法律保证。四是打造公共服务平台。以UCSD CONNECT为代表的公共服务平台,将包括大学、科研机构、企业和中介服务机构等各方参与者联结在一起,形成一个社会关系网络,便于各参与者之间相互联系、沟通与合作,促进集群内资源的合理配置。
总体而言,圣地亚哥采取的是自发型及政策驱动型叠加的综合模式来推动产业集聚,其优势在于:大多为生物医药公司,且规模较大;集合研发、生产、销售及CRO等各种业务类型的公司;大量的人才资源——既有科学家,又有企业家;产业园基础建设完善;大量的风险投资做后盾;拥有多个全球领先的生物医药研究机构,可获得大生物产业500强企业大量的研发资本投入,同时向这些大生物产业500强企业提供大量的高端研发人才。
(四)美国北卡罗莱纳模式
北卡罗莱纳州的生物产业以“研究三角园”为核心,覆盖大部分北卡地区。“研究三角园”被北卡罗莱纳大学、北卡罗莱纳州立大学和杜克大学三所高校包围,于1959年开始建设,由于选址合理,政府扶持得宜,周边教育科技资源丰富,研究三角园区吸引了众多国际知名商家,园区产值目前雄踞全美科技园区第二位,仅次于加州硅谷。
北卡罗莱纳的生物产业集群得益于其庞大完善的健康产业社区教育系统。北卡政府于上世纪90年代设立北卡生物技术中心,先后投资近两亿美元用于当地生物产业的硬性和软性的基础建设。其投资设立的北卡社区学院系统通过“生物网络”等项目培训大量生物技术的专业人才:包括生产制造、质量控制、加工处理、车间管理和生产支持等领域。这些人才的存在通过以下三方面直接促进了北卡地区生物产业的快速发展:一是涌现了大量的生物技术的CRO公司,目前北卡地区拥有美国数量最多的服务外包公司。二是形成了较大规模的医疗设备、化学试剂、医药前体、保健品产业集群。三是承接波士顿等地区的生产型生物技术企业或企业的生产部门。这些产业的快速建立反过来又进一步促进“研究三角园”的生物科技产业化和创新,最终形成了一个良好的生物产业生态系统。
总体而言,北卡罗莱纳采取的是职业教育模式来推动产业集聚,其优势在于:以CRO、医疗设备、医药中间体及保健品公司主;培育大量的专业人才,满足当地集中的生物医药企业需求;产业园区规划完善,有较大吸引力;承接波士顿地区溢出企业;低劳动力成本优势;较多的风险投资。
四、对加快我国生物产业集聚的策略建议
(一)加强生物医药研究开发基地建设
在生物技术领域,吸引企业进入本地区产业集群的最重要因素是一个实力强大的研究开发基地,如美国生物技术集群都是在优秀的研究中心周围形成的。为此,有必要把我国本地生物技术领域强大的科研力量充分发挥出来,并且有针对性地引进技术创新平台和研究开发机构,改善科技基础支撑条件,为产业发展提供关键要素。
(二)注重引进和建设生物产业服务机构
引进和建立服务于生物医药产业的科技中介机构,具体承担项目跟踪管理、新药申报、市场调研、技术交易、知识产权服务等工作,提供配套专业化服务。一是依托高校和研究院所和中介机构,逐步完善和健全整个体系,为科研单位的生物医药创新活动提供服务,并通过服务体系强化产学研合作。二是建立生物技术的知识产权中心。与国际社会合作,完善生物技术知识产权保护法律体系,加强国际间知识产权法律保护协作与联合,制定统一的国际规则,把知识产权法律保护作为执行生物产业政策的有效工具。三是建立先进的技术产业化中心。鼓励有条件的高等院校和科研机构与生物企业合办技术中心、中试基地,或通过联营、投资、参股等多种方式实现与企业的联合,增强企业的技术创新能力和实力,增强科技成果的转化率。并且对技术服务中心及整个体系的运作方式和经营机制进行创新的探索,寻求使该服务体系发挥最大功效和实现良性循环发展的途径。
(三)培育有特色的生物医药产业集群
培育有特色的生物医药产业集群可考虑两种途径,一是把握生命科学领域的新技术、新发现不断涌现的机遇,围绕一种或一组关键技术,沿着技术创新和扩散的路径来培育产业集群,即形成以特定技术为中心的集群,例如基因技术企业集群;二是结合现有的优势产业进行相应的延伸,比如IT、电子产业就可以向医学领域延伸,形成电子医疗器械产业集群。
(四)做好基于产业集群的招商引资
政府应系统评估本地区的生物技术发展环境和战略,处理好三方面关系。一是生物医药产业发展规模与质量的关系。应从培育产业集群和提高产业竞争力的角度出发,注重所引进项目的质量和发展潜力,不宜过分注重产值和规模,或以短期利益为导向过多发展“短平快”的项目。二是吸引跨国公司和培育本土中小生物医药企业的关系。在引进跨国生物医药企业工厂和研究机构的同时,要积极培育本地中小企业,鼓励生物科技人员创业,并加强跨国公司与本地企业、研究机构的联系,加强新技术新知识的引进、消化和创新。三是招商引资外生比较优势与内生竞争优势的关系。在现有园区开发模式特点和已享受的优惠政策基础上,以营造良好的创新环境和完善专业技术支撑与产业服务体系为主,提升招商引资水平,培育园区自生长和自增强能力。
参考文献:
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