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关键词 动物生物技术;课程建设;教学改革
中图分类号 G642;G420 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)01-0326-02
21世纪是生命科学的世纪。生物技术是人类科学技术发展历史中最悠久、对人类社会具有重大贡献的学科之一。随着分子生物学前沿学科的不断进步,生物技术也得到了突飞猛进的发展。动物生物技术是一门现代生物科学理论和技术相结合的综合性学科,主要涉及动物基因工程、动物细胞工程、动物胚胎工程等几大领域,在诸多行业都得到了广泛的应用,如农业、食品业、医学行业等[1]。生物技术这门学科在各大高校中都占有很重要的地位,可见该门学科的重要性,因此学好生物技术这门学科对今后的就业至关重要。笔者在介绍生物技术的概念的基础上,总结了动物生物技术课程的建设与改革措施,以期为学生的就业打下坚实的基础[1]。
1 生物技术的概念
生物技术是指在现代生命科学的基础上,利用各种先进的技术手段和其他类科学的原理和技术来对生物体或生物原料等进行加工或改造等,目的是生产出人类所需的产品。先进的工程技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程等新技术。对生物体的改造是指按照人类的需要,改造或加工生物包括植物、动物、微生物等,使其能够生产出对人类有利的产品[1-2]。
2 教学现状与分析
内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业自1996年开始招生,2006年成为品牌专业,经过了16年的专业建设,首先于2003级生物技术专业学生中开设36学时的动物胚胎工程课程(专业选修课),随着现代生物技术的迅猛发展,36学时的理论讲授明显不足,于2005级学生中更改教学大纲,内容上增加了动物组织、细胞的培养技术、基因工程技术等,理论教学增加到54学时,并增加18学时实验教学,课程性质首次转为专业必修课,并创新性地更名为动物生物技术,当时整个生物领域还未出现命名为动物生物技术的课程,直到2009年5月1日,科学出版社出版了普通高等教育十一五规划教材《动物生物技术》,至此这一新课程有了正式出版的教材可参考。笔者调查了部分农林院校生物技术专业开设的主干课程,主要有11门(动物学,植物学,微生物学,生物化学,遗传学,细胞生物学,分子生物学,基因工程,细胞工程,发酵工程和酶工程),在调查的农林院校中(安徽农业大学,西北农林科技大学,山东农业大学,湖南农业大学,吉林农业大学,东北林业大学,青岛农业大学,江西农业大学,福建农业大学,华中农业大学,华南农业大学,云南农业大学),都开设《细胞工程》课程,目前只有内蒙古农业大学生命科学学院生物技术专业开设与《细胞工程》相近课程《动物生物技术》和《植物生物技术》课程。
3 动物生物技术课程建设与改革
3.1 教学思想与目标改革
落实科学发展观,逐步树立“以学生为中心”、“一切为了学生”的意识。教师要改变传统的教学观念[3],正确处理传授知识与提高学生学习能力之间的关系,使学生在学习一些课程基础知识的情况下,掌握一种主动学习课程相关知识的能力,成为富有知识和具有学习知识能力的复合型人才。
3.2 师资队伍建设
组建教学团队,将教学内容分为不同的教学模块,打破传统的一人一课的教学模式,每一模块由具有相应专业背景的教师承担,业务上要精益求精,力争紧跟各教学内容的学科前沿。定期开展教学研讨,督导组专家听课、评课,同时不定期开展自评和互评及学生评教,以促进整体教学水平的提高。
3.3 教材建设与改革
根据调研,笔者选用了科学出版社出版的普通高等教育十一五规划教材――蒋思文教授主编的《动物生物技术》作为教材,该书比较全面系统地介绍了动物生物技术的概况、基本原理、技术方法和最新发展。同时,由于课时的限制,在教学过程中,不可能做到面面俱到,且课程知识更新速度较快,一些最新热点在教材中没有体现的,自行编写部分讲义,以文本形式拷贝给学生,并推荐其阅读中外文的优秀参考书。
3.4 课程内容改革
动物生物技术属于多学科交叉课程,也是各国科研工作者研究的热点领域,大量的研究成果层出不穷,也在不断地更新和充实着这一新兴学科的知识。无论是教师的教,还是学生的学都具有一定的难度,这就要求在授课内容的选择上,既要注意授课内容的完整性,又要保证实用性和先进性,同时做好与其他课程交叉内容的增、减和衔接。在课程内容上,首先介绍绪论,动物胚胎工程技术概述,体外受精,胚胎移植,性别控制,胚胎分割,嵌合体;其次,介绍分子生物学及基因工程基础;最后重点介绍细胞核移植技术、干细胞技术、转基因技术、动物生物反应器、动物细胞培养技术,动物细胞融合技术,杂交瘤技术和单克隆抗体技术。通过精心的安排,使学生能在有限的时间内,全面系统地了解动物生物技术课程体系的基本内容。
3.5 教学方法改革
3.5.1 利用重大科研成果,激发学生学习的兴趣,提高其学习的主动性。如美国科学家马里奥・卡佩基、奥利弗・史密斯和英国科学家马丁・埃文斯,利用“基因靶向”技术让小鼠体内的特定基因失去活性,培养出研究价值极高的“基因敲除”小鼠,为人类遗传病研究提供了药物试验的动物模型。有了这些动物模型后,人类就能更有效地找到治疗各种遗传病的新疗法,彻底攻克遗传病就为时不远了,这一成果使得他们一起获得2007年诺贝尔生理学或医学奖。罗伯特・杰弗里・爱德华兹爵士,英国生理学家,生殖医学的先驱者,因创建了“体外受精技术”,被授予2010年诺贝尔生理学或医学奖。一门课程的讲授,不但要使学生掌握和了解课程相关的一些基础知识,更重要的是要教会学生如何通过有效途径尽可能的获取更多的、更丰富的相关知识,特别是对于像动物生物技术这样一门新兴的学科领域,许多知识都处于动态更新和完善的过程中[1]。
3.5.2 跟踪学科科研动态,开拓学生视野,培养创新思维。本科生的课堂教学过程不仅仅是传授书本知识,更重要的是启发学生的开拓性思维能力和创新意识,培养和提高其发现问题、分析问题和解决问题的能力[3-5]。因此,在应用范围广、知识更新快的动物生物技术教学过程中,介绍学科研究的新动态和新进展,有意识地拓宽学生视野,打开学生思路,培养学生创新性思维是十分必要的。例如诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cell,IPS cell),由日本的2位科学家于2006年发表于世界顶级杂志《Cell》上。通俗地讲,就是通过某种方法,把高度分化的成体细胞去分化,使之成为多能干细胞,重新获得分化成多种细胞的能力。IPS技术是干细胞研究领域的一项重大突破,它回避了历来已久的伦理争议,解决了干细胞移植医学上的免疫排斥问题,使干细胞向临床应用又迈进了一大步,该成果的研究者获得了2012年的诺贝尔生理学或医学奖。随着IPS技术的不断发展以及技术水平的不断更新,它在生命科学基础研究和医学领域的优势也已日趋明显[6]。
3.5.3 创新教学形式,提高教学效果。在课堂教学过程中,要认真倾听学生意见,像朋友一样对待学生,拉进教师与学生的距离,让学生感受课堂文化,使其融入其中,积极思考,成为课堂的主体。同时可适当增加专题讨论会,通过学生准备ppt演讲等形式,一改以往整节课教师讲、学生记,缺乏沟通的模式,使学生处于主动学习的状态[7]。
3.5.4 优化多媒体教学,引入现代信息技术。利用有限的课时,着重讲授课程的重点、难点、关键点、知识点间的联系,引导学生自觉地去思考,对于容易掌握的部分课程内容可安排学生自学。利用计算机和Internet等手段,从国外引进和下载原版图书和动感图像,进行多媒体教学,可以有效提高教学组织效率,充实教学内容。不仅可以多层次、多角度地向学生提供丰富多彩的教学信息,还可以提供更加生动形象的人机交互界面,充分调动学生学习的积极性[8]。例如,细胞融合,精卵受精,细胞核移植等内容。在多媒体教学中,坚持适度运用原则和有机结合原则,留出足够的时间给学生理解、思考,且结合使用板书、实物等各种教学媒体,取长补短,将教学内容化繁为简,增强教学的生动性和创造性,使学生喜欢学习[2]。
3.6 考核方法改革
首先,改变以往的考核方法,将重视课本上的知识转变成重视实践、将重视成绩转变成重视课堂教学,今后不以单一的考试成绩为总成绩,而要加上一定比例的实践考核成绩,让教师、学生都能重视实践;其次,增减考核方式的多样性,以平时成绩、实验成绩、期中成绩和期末考试等作为综合考查学生学习成绩的考核体系,即20%平时成绩、20%实验成绩、20%期中成绩和40%期末成绩[9]。
4 结语
随着科学技术的快速发展,动物生物技术方面的研究也会更加深入,因此各个高校要建设好动物生物技术专业已迫在眉睫。课程组立足于内蒙古农业大学生命科学学院自身特色,通过分析生物工程、生物技术、制药工程3个专业之间的内在联系,准确把握动物生物技术课程的教学地位,注重该门课程特点,围绕课程内容,加强教学建设,创新教学形式及考核体系,逐步完善优化动物生物技术多媒体教学,提高教学质量,达到人才培养的目的和要求[10]。
5 参考文献
[1] 王伟霞,李福后.生物技术专业《细胞工程》课程建设与改革[J].科技创新导报,2008(9):245.
[2] 周欢敏.动物细胞工程学[M].北京:中国农业出版社,2010.
[3] 蒋思文.动物生物技术[M].北京:科学出版社,2009.
[4] 朱海英,苏娟,訾晓渊.课程教学体系构建与学生自主学习能力培养[J].中华医学教育杂志,2007,27(4):107-109.
[5] 李淑芳,徐春厚,雍艳红.动物免疫学理论课教学改革的探索与实践[J].高等农业教育,2009(7):65-67.
[6] 刘锴栋.细胞工程教学改革与探索[J].现代农业科技,2010(10):30,32.
[7] 代建丽.植物细胞工程教学改革初探[J].科教文汇,2011(6):23,37.
[8] 张一春.现代教育技术实用教程[M].南京:南京师范大学出版社,2005.
有人会把生物科学与转基因结合在一起。事实上,转基因只是生物科学技术中的一部分,从业者都需要具有很高的职业道德。这么高端的科学技术,其实是能够运用到日常生活用品中的,比如化妆品、美容膏、绿色食品等。目前热销的运用生物科学的化妆品、食品,虽然不能够起到像广告中所述的“延缓衰老”这样夸张的作用,但却昭示了一个趋势,就如同乔布斯预言:“如果未来有一种专业的发展前景可以超过苹果机,那便是生物科学技术。”
生物科学(技术)是科学技术发展的产物,是近十年来才出现并发展起来的学科,目前位于最具发展潜力十大专业排名之首。“十一五”期间,我国生物技术进入大规模产业化阶段,并开始进入产业盈利期。生物技术和产业化将是我国“十二五”布局的重点。“十二五”规划中,将进一步推动具有自主知识产权的生物技术产业化,促进生物产业集群化和国际化发展。这无疑将为生物技术从业者带来更多的机遇。
生物技术专业就业:不是“四不像”,而是“潜力股”
据河北农大生命科学学院副院长杨学举教授介绍,生物技术专业是一个涉及面广泛且技术要求很高的专业。杨院长主攻植物新品种选育(小麦高产超高产新品种选育、优质专用小麦新品种选育),植物遗传资源的鉴评与创新,以及小麦产量性状与品质性状的遗传与相关工作等。
目前生物技术专业的专业主干课程不但有高等数学、无机及分析化学、有机化学等基础学科,还有植物学、动物学、微生物学、遗传学等多种类似的学科,更有细胞工程、基因工程、微生物工程、酶工程等高科技学科。除了要学习书本上的专业知识外,还要进行大量的实验,比如生物工程下游技术、发酵工程设备等方面的基本实验技能。而除了技术操作层面的知识,生物技术专业的学生还要熟悉国家生物技术产业政策、知识产权及生物工程安全条例等有关政策和法规;了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及生物技术产业发展状况。因此,这是一门对学生综合素质要求极高的学科。
针对社会上流传的生物技术专业毕业生的“四不像”处境——“当生物老师比不过师范毕业,进工厂比不过化工专业,去药厂比不过制药专业”的看法,杨院长给予了否认的态度。在他眼里,生物技术广泛的课程涉及工业、医药、食品、农业、林业、微生物、发酵各个方面,也是生物技术专业学生的优势所在,因此生物技术专业的毕业生基础更广泛、就业选择面更宽、可塑性更强。
生物技术专业就业
根据记者的调查,仅河北农业大学生命科学学院2009年、2010年毕业生便约有75%的人选择了继续深造,研究生毕业后有的人选择留校从事教育工作,有的人在生物医药、生物化工、轻工、食品、能源、环保等行业的高新技术企业从事相关产品、工艺及装备的研究、开发、设计、管理及市场营销等工作,也有的在环保、商检、药检、海关、工商、税务和政府管理部门从事相关的监督管理工作,或在高等院校、科研院所从事教学和科研工作。而如今的毕业生,还可以去高科技生物医药类的公司,如果自己创业,国家还有优惠政策和创业资金。我国政府正在从不同层面大力推动生物技术产业的发展。无论是技术研发还是产业化示范,都有政策、财政以及税收等不同方面的支持。
其中,一些生物技术专业毕业的学生,找到了令人艳羡的“归宿”。有的在医药器械厂当了医药代表;有的去了生物医药公司从事发酵工艺有关的工作;有的进了事业单位技术监督局,有的进了中科院研究所从事有关DNA测序、转基因作物的研究以及新能源的开发工作等等。
就业故事
去年从中国科技大学生物技术专业毕业的小刘称,自己目前在石家庄某药厂做药厂质检员,虽然药厂的规模不是很大,但是效益还是不错的,她工作也比较得心应手。今年药厂打算送她继续深造,以增强自己的专业技能知识。毕竟做这一行,小刘说,上升空间非常大,而且实用性也很强。只要对自己及所学的生物技术有足够的信心,在大学期间不断充实自己的专业知识和专业技能,将来就会有广阔的发展平台。
随着社会对生物科学行业需求的增加,国家对该专业的重视程度也在不断提高,在行政事业单位也设置了一些关于生物技术的岗位。此外也可以选择去中小型企业做医药代表、化妆品工程师,从基层做起。
化妆品研发工程师:时髦,但不等于化妆师!
随着社会的进步,经济的发展,人们观念的转变,化妆品不再只是舞台上表演所需的东西了,在日常生活中越来越多的人需要化妆产品,过去人工合成单一的化妆品已经不能再满足人们的需求,人们追求更高质量的产品。这么大的化妆品市场需求要求化妆行业有专门的技术人员来开发、研制、改进、改良化妆品配方。
去日化公司做化妆品研发工程师绝对算千万个女生心目中的“白富美”工作之一。这种职业就是根据市场需求,使用符合化妆品安全标准的日用化工原料,进行化妆品配方研发并组织试产,测试其作用机理及功效。
而不同于很多女生心目中的畅想,化妆品研发工程师的日常工作实际上是非常严谨的,包括:负责化妆品原材料的测试、开发以及测试方法的建立; 根据开发计划进行新化妆品的配方开发和研制工作,进行新化妆品的配方稳定性、包材相容性测试,以及微生物竞争测试; 总结新化妆品的开发经验,改善老化妆产品配方,提高化妆品品质;组织新化妆品试产并制订相关标准操作规范、化妆品检验规范,指定化妆品内控以及化妆品原料的检验指标。这四个方面,每一个方面都对从业者的自身技术素养及心理素质有着很高的要求。
而生物技术专业毕业的学生,从事化妆品工程师这份职业就很有优势,这主要体现在他们所学的专业课与日常实践上。首先,植物学、植物生理学奠定了他们充分的知识储备,有利于化妆品工程师从植物中提取天然无害物质作为化妆品的原材料;无机及其分析化学、有机化学能够帮助他们在工作中改善老化妆产品配方,提高化妆品品质,持续改进化妆品性能;微生物学的理论知识能够让他们从事微生物竞争测试,提高产品效能。更不用提生物技术专业的学生大部分时间在实验室中度过,动手操作能力较强,符合化妆品工程师职业技能的要求。
生物技术专业对口的毕业生从事化妆品工程师,工作第一年可拿到月薪5000元左右,待积累更多经验后月薪可达10000~20000元左右。
生物技术专业:从业者道德先行,再谈技术
生物技术的快速发展,已引起国际社会的普遍关注,有人高兴,有人担忧。然而在这个领域,关于人类胚胎学的研究始终受到法学界、社会伦理界、社会学家的普遍批评,他们强烈呼吁禁止人类胚胎干细胞的研究。对于从业者来讲,就务必做到恪守基本的伦理道德了。
首先,与其他科研类专业相同,生物技术的从业者要有正确的人生观价值观、基本道德素质。二十一世纪是生物科学的世纪,生物科学将会在本世纪发展到一个新的高度,从而对人类产生重要的影响力。但是从业者在工作的过程中,还要坚守住固有的伦理道德,比如面对一些克隆杂交、基因重组的技术手段,我们要适可而止,不能够让这些相悖于自然规律的成果危及子孙后代。
拿破仑因拒绝了富尔顿用铁造船的建议,认为用铁造船是天方夜谭,致使强大的拿破仑帝国如昙花一现。
曾经的诺基亚、摩托罗拉也因不能与时俱进而无法重铸昔日的辉煌。
……
时势造英雄,一场技术革命的发生会造就一个企业、也会毁灭一个企业,特别在一个特定环境下,如果固步自封只能自取灭亡。当前,中国宏观经济持续疲软,作为国民经济支柱的食品工业发展增速也随之减缓,同时近年来食品安全事件频发,企业发展及品牌建设也遭到了前所未有的挑战。可见,整个行业的转型升级迫在眉睫。随着国家战略“中国制造2025”的出台,以及被称为史上最严的新《食品安全法》的实施,促进“产业转型”、实现“节能增效”、保障“食品安全”已经成为企业、行业乃至全社会密切关注的话题。2015年12月10日,全球能效管理和自动化领域专家施耐德电气在厦门举办2015食品饮料与生命科学行业创新峰会。本次峰会探讨了在新的背景下,中国食品工业未来发展前景。
时势下的智慧工厂
施耐德电气食品饮料行业全球业务总裁Mike Jamieson针对全球食品和饮料产业现状,向大家分析了行业的机遇和挑战。他认为,在当前全球人口总量增加、食品需求井喷式增长,以及供应链体系越来越复杂、环境污染日益严重的背景下,实现安全高效、可追溯且可持续的发展运营是全球食品饮料行业的共同诉求。同时,他介绍了施耐德电气是如何通过改变消费方式、优化工业流程、实现多样化的整体布局和市场策略,来最终达到提高产品质量,保障食药安全的目的。
施耐德电气全球解决方案事业部食品饮料行业总监何晓柯在接受采访时讲道:“中国经济在2013年进入新常态发展模式,在2013年之前中国经济靠投资、消费、净出口三驾马车的拉动使GDP的增大达到两位数,现在这三驾马车的动力越来越小,要使中国经济继续健康发展就需要新的增长方式作为支撑,而新的经济拉动方式就是技术革新,很多发达国家的经济增长方式反复验证这一点。当传统的经济增长模式出现问题的时候,采用新技术能成为经济增长的一个强心针,将它比喻成强心剂不是说马上可以为社会带来大规模的经济效益,而是它会让整个生态系统变得简单。虽然中国经济在下滑,但食品饮料行业今年的增速仍为8%~9%。食品行业是与人们生活息息相关的行业,在城镇化、老龄化不断加快的背景下该行业会持续增长,而且二孩政策的出台也将会增加更多的人,社会也需要更多的食物。但这并不意味着每个企业都可以盈利,因为一些产能、管理理念落后的自然会被淘汰掉,这是优胜劣汰的过程,也是产业升级的过程。”
埃森哲大中华区副总裁李晓东出席峰会并表示:“中国制造业正面临着从2.0向4.0的巨大转变,要实现智能制造,就需要通过‘产品+服务’的混合模式实现业务创新,同时将服务融入产品研发,以智能技术推动创新,将产品及运营全面数字化,从而实现转型升级。”
别人在变,你不得不变
建立智慧工厂的过程是一个企业生产方式转变的过程,这个过程对于企业的员工以及高层领导来说是一个巨大的挑战,而智慧工厂的实施更是一个缓慢的过程,在此过程中企业要牺牲很多眼前的利益,能否把握现实利益与长远利益的关系,将智慧工厂实施并坚持下去,对于企业来说至关重要,可见企业要建立智慧工厂必须有全局和长远的意识。“有些企业觉得现在的工厂挺好,盈利也不错,不需要建立智慧工厂,那么他们是否知道外面发生了什么变化?竞争对手发生了什么变化?消费者的需求又发生了什么变化?今天可能他们工厂在同行业中处于领先的地位,但如果今天、明天不改进,后天可能就会被别人超越。”何晓柯在采访中说道。
何晓柯接着介绍道:“施耐德电气不会比饮料企业更了解饮料的生产工艺,我们帮助他们的是怎样用好、管理好设备,这是我们更擅长的事情。施耐德电气全球解决方案事业部从以前的一个部门成为现在的一个大团队,与客户一起一步步验证了我们当初很多前瞻性的想法。在与他们合作的过程中我们了解到国内很多企业都是在低头看路,而没有抬头看天,而施耐德电气则是在一边抬头看天,一边低头看路,在合作的过程中来帮助企业‘看’的更远,而智慧工厂正是施耐德看到的明天。智慧工厂最终是什么样子没有人能讲清楚,因为只要技术在改进,智慧工厂就不会有尽头,而我们所做的是用当前最先进的智能化技术为客户打造成最先进的工厂,与客户一起向前走,共同探索智慧工厂的未来。”
施耐德电气曾帮助一个客户在国内建立一个工厂,这个工厂从选址到建成处处都有施耐德电气的身影。选址时,施耐德电气帮助客户考察中国各个省的经济发展情况,施耐德电气把中国看成了一个世界,把中国每个省看成一个“国家”,然后将各个省的GDP和其他国家的GDP进行比较,这样将中国各个省、甚至各个大城市的GDP情况直观地呈现给了客户,客户在了解之后非常震撼。接下来施耐德电气帮助客户进行了一系列市场调研并咨询一些专业人士,和客户一起与当地政府、开发商接触洽谈,然后帮助客户选址并做工厂基础性设计,包括所有电气设备、自动化设备等的选择、安装、使用等,到最后工厂建成,施耐德电气都在全程参与。现如今,该工厂仍然有两位施耐德电气的工程师,这两名工程师帮助他们管理生产线,维修生产过程中出现的问题,同时保证他们的生产线不断改进,时时处于领先的地位。此外,施耐德电气还为客户的质量体系提供信息化工具,为他们提供KPI分析结果。
智慧工厂的构成
在采访中何晓柯介绍了施耐德电气在相关行业的集成化解决方案。该方案融合了集成化管理平台、过程和机器管理、电力管理、楼宇管理、关键电源管 理等五大领域的前沿技术和专业经验,施耐德电气将帮助客户实现“从生产到规划”的全管理层可视化,并实现智能制造。同时,借助卓越制造、精益能效、高级服务、智造信息化等解决方案,并凭借在智慧工厂、世界级制造WCM、GMP验证等领域的咨询服务,施耐德电气将为工厂提供涵盖全生命周期的整体解决方案,并最终帮助客户提高生产效率,降低能源消耗,促进食品安全,保障工厂可靠运行,实现世界级制造工厂。
何晓柯表示:“中国食品工业面临换挡降速、利润放缓的新常态时期,中国食品工业在全球市场的失位也迫使行业开始修复、调整、升级。互联网+时代,IT技术和大数据服务手段紧密结合使‘智能制造’得以真正运用到企业生产、运营中。作为全球能效管理和自动化领域的专家,施耐德电气围绕‘智慧工厂’助力食品企业弯道超车,智胜未来”。