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1、生物技术在农业生产中具体应用
现代生物技术是一门集多项顶尖技术与工程原理、信息科学等为一体的综合性学科。一般来说现代生物技术主要包括以下七项技术:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术、生物芯片技术。上述七项技术彼此之间是相互联系,相互渗透的。其中基因工程是核心技术,它能带动其他技术的发展。因此本研究以基因工程在农业中具体应用为例进行系统研究。
(1)基因工程在植物遗传改良中的应用
我国基因工程在植物遗传改良中的应用现状主要包括抗逆作物育种、品质改良育种和固氮育种等。例如在转基因水稻新品种培育、转基因玉米新品种培育和转基因棉花的研究与产业化等方面都取得了较好的成绩。在我国每年植物因病毒、细菌及真菌、害虫、杂草、旱寒盐、高温等因素给粮食作物、园艺作物及经济作物造成了巨大的损失。随着我国现代农业生物技术的发展,以上问题也正在一步步解决之中。目前我国已相续培育并成功推广种植了一些转基因抗病毒作物、转基因抗细菌及真菌作物、转基因抗虫作物、抗除草剂作物、抗盐碱作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高温作物等。例如在抗盐碱作物方面,刘岩、玉慧中等将抗逆基因mtlD和gutD基因转入植物,获得了烟草、玉米、水稻等植物的耐盐碱转基因株系;在抗旱作物方面,我国科学家把美洲拟碟抗冻蛋白基因转入番茄,得到转基因抗寒番茄。此外我国还成功培育了烟草、马铃薯、黄瓜、番茄等抗病毒作物和将Bt杀虫剂晶体蛋白基因与豇豆胰蛋白酶抑制剂基因复合在一起的双价抗虫棉。在抗逆作物的培育和推广方面,可以说我国处于世界领先地位。
(2)基因工程在利用农作物生产食品中的应用
利用基因工程技术作用于农作物生产食品和食品添加剂主要包括三方面:改进食品原料的品质、改善果蔬采收后的贮藏保鲜性能和开发新型功能性食品。利用基因工程技术可对植物的蛋白质、油脂、淀粉、糖类、维生素等品质性状进行改良,也可延长果实储存期和改良食品风味。
2、生物技术在农业生产应用中存在的问题
(1)生物技术研究方面存在的问题
首先,基础研究比较薄弱。其主要原因:一是由于基础研究的直接性和可见性成果不是很显著,所以很多科研人员不愿意扎深根认真从事基础理论的研究;二是由于绝大多数人都没有认识到基础研究的重要性、基础性和长远性,所以我国在基础研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我国在基础研究方面无论是其重视程度还是资金投入和相关政策体制都存在很多问题。其次,应用研究还很欠缺。一方面是由于基础理论研究的薄弱决定了基础应用研究的缓慢发展。同时基础应用研究自身也存在很多问题。比如在植物基因工程育种方面存在如下问题:分离植物目的基因困难,导入外源基因的过程及其控制较为复杂。还有基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术各分支领域的结合度不高。第三,某些前沿领域的研究相对滞后。虽然我国在转基因抗虫棉、转基因水稻及家蚕基因方面处于国际领先地位,也参与了一些国际重大的基因组破译计划。但是我国所真正拥有自主知识产权保护的专项领域还是比较少的。这主要是由于我国的生物技术前沿领域研究较美欧等发达国家相对滞后。比如说在生物固氮领域研究得不够深入,影响转基因效率的各种因素、植物光合作用机理等重大问题的研究尚未突破,特别是生物技术与信息技术、神经科学等学科的交叉综合研究还没有引起足够的重视。
(2)生物技术应用所导致的一些问题
首先,对生态的负面影响。现代生物技术的发展和广泛应用,为我们解决了许多重大的环保问题,同时也研发出了不少的新型高效环保产品。但是不可否认,由于其技术本身的发展历程和科学技术在大自然面前的卑微,生物技术的应用也可能引发一些新的环境问题。此外随着全球未来人口数量的继续增加,利用抗逆作物转基因品种扩大农业耕地面积的同时,氮素等农业资源的使用量也随之加大,造成氮素等矿质营养物质生物化学循环的改变,对水体的富营养化可能具有潜在的促进效应,产生不利于人类和动植物生存和可持续发展的不利后果。可见,生物技术在农业生产中的应用也可能引起降低生物多样性程度、改变土壤结构、污染环境等导致生态失衡的一系列问题。其次,对食物安全的影响。转基因食品的安全性问题是潜在性的。主要表现在三方面:一是转基因食品的毒性问题。在这方面,目前只有一些相关的试验报道,尚无人体的研究报告。研究者用转基因食物喂养大鼠,结果有的试验显示大鼠的免疫系统受到破坏,有的试验显示对大鼠没有影响。二是转基因食品的过敏反应问题。假如供体基因的作物具有使某一部分人产生过敏的过敏源,那么将此作物的基因转移到其他作物,这种转基因作物便具有引发过敏的能力。三是转基因食品中的标记基因对抗生素的抵抗作用问题。在这方面,相关研究显示可能性是比较小的,但是我们也不容忽视。
(3)人才紧缺
根据孟弘等人在《对我国生物技术人才问题的几点思考》一文中介绍据2012年统计,我国设生物科学、生物技术和生物工程三大专业的高校已从2011年的978所上升至1058所,招生人数在2011年就超过8万人。目前估计我国生物专业在校生总人数不低于45万,每年毕业的人数5—7万。估计到2020年,我国培养的生物专业大学毕业生总数不少于40万,我国生物技术发展已经具有了很好的技术人才储备。可知我国生物技术方面人才的储备还是很充足。可是仍然存在以下问题:一方面人才培养的速度远远跟不上人才的需求量;另一方面从国外引进的农业生物技术高端人才更是稀缺。还有我们国家派出到国外学习借鉴的人才也显得不足。同时在我国,培养既懂科研技术,也知道生产和市场动向的复合型人才体系尚未建立。此外食品安全评估体系人才的培养方案和模式的构建尚未提上议事日程。再者虽然我国生物技术人才的储备已经很充足了,但是这些从高校培养出来的生物技术人才其毕业后从事农业生物技术方面工作的人占整个生物技术领域的比重比较小。
二、改进生物技术在农业生产应用中采取的措施
1、加强农业生物技术的研究
(1)加强生物技术的基础研究
由于现代生物技术涉及的领域广、范围宽。所以,针对我国在农业生物技术基础理论研究方面的薄弱,我们应该继续加强分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等生物科学基础理论的研究,同时也要加强与生物技术紧密相关的化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学等基础理论的研究。
(2)注重生物技术的应用研究
在生物技术领域,基础理论研究的目的是为了更好的服务于基础应用的研究。所以我们必须将基础理论的研究与基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、分子标记技术和生物芯片等现代生物技术的基础应用研究相结合,进行紧密而系统的研究。进而将这些基础理论与基础应用的研究同计算机科学、信息科学和微电子技术等相结合而后应用于生物技术育种、生物饲料、基因工程疫苗和功能性食品的开发等农业生物技术重大领域的研发。从基因组测序的研究转向基因功能探测和蛋白质功能探测的研究。例如,在生物固氮方面,在我国农区的布局上,氮含量高的区域实行豆、禾、经济作物间套轮作,可缓解和排除氨阻遏的障碍,发挥根瘤菌的固氮作用,实现两种作物互惠和高产;在有条件的草地发展一定面积的豆、禾、牧草混播种植制度。
2、采取措施避免应用生物技术所导致的负面影响
(1)现代性与传统性相结合
除了加强生物技术本身的研究、完善相关体制与法规、加大人才培养和资金投入以解决生物技术在农业生产应用中所带来的一些不良后果、环境问题等,我们还应该把农业生物技术的应用与生态学相结合,把生物技术育种与传统育种相结合,把生物技术作物种植、养殖与传统作物种植、养殖相结合。做到充分利用现代高科技术的同时,又顺应大自然本身的发展规律。
(2)建立健全转基因食品安全评估体系
针对转基因食品对我们人体健康的影响是潜在的和隐性的,我国应建立健全转基因食品安全评估体系。为此,我们要确立科学客观的评价原则,既不能以偏概全,夸大威胁,也不能漠然视之,回避转基因产品可能存在的潜在危险。应投专款、定专人,将安全性问题设立为一项重要课题。从食品安全、生态安全着手,实事求是地个案评估,作出科学的评价,尽快制订和完善国家生物安全管理的法律、法规体系。使转基因食品的安全评估落到实处,使老百姓对转基因食品买得放心、用得安心。一方面我们要科学合理地应用生物技术,建立健全相应的法律、法规体系和管理机构,加强转基因生物的进出口管理。另一方面我们要加强、扩大科普宣传,提高全民对转基因食品的安全意识。
3、加大人才的培养
[关键词]校企共建工程中心 生物技术实践教学
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)01-0135-03
黑龙江八一农垦大学生物技术专业是在农业微生物实验室的基础上建立的,曾三次被评为黑龙江省普通高校重点建设专业。该专业经过多年发展,培养了大量社会所需的生物技术人才,与社会联系广泛,社会声誉逐步提升,专业建设能密切联系本地经济社会发展,在与相关产业和领域的合作方面有良好的机制与途径,毕业生广泛受到用人单位的欢迎,历年初次就业率就达到85%以上。
经过多年的建设,生物技术专业的培养体系已较为成熟,但生物技术的迅猛发展,新知识、新技术的不断涌现,对生物技术人才培养的质量提出了更高的要求。因而,生物技术专业人才培养目标、思路及方案的制订要充分考虑学校的优势、就业需求和未来发展的需要,要站在学科前沿,紧盯生物技术专业的发展趋势,适度超前,培养在几年乃至若干年之后,仍为社会所需要的人才。[1]本文依托黑龙江省寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心这一平台,对生物技术专业的实践教学模式进行初步探索、研究。
一、生物技术专业实践教学存在的问题
我校生物技术专业的学生实践能力的提高主要通过以下几个层次进行:首先是基础课实践能力培养,主要是通过生物基础、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学和遗传学课程的实验与生物基础课的野外实习得到初步的锻炼;其次是在学习基因工程、发酵工程及设备、细胞工程、生物工程下游技术等专业课程中的实验及实习得到进一步的训练,主要涉及一些专业基本技术的培养;最后就是本科毕业论文的设计、研究及毕业实习。但在实践能力培养过程逐渐发现存在诸多问题。
(一)实验课内容陈旧重复
实验教学是培养学生实践能力的重要环节。生物技术是21世纪发展最快的学科,生物技术的研究内容、方法及设备日新月异。为了适应生物技术的发展,实验教学要不断地革新。而我校由于师资力量条件的限制,仪器设备年更新率不足5%,致使有些课程的实验内容无法更新。比如,发酵工程及设备的实验有3个:豆酱的生产、酸奶的发酵和固定化酵母细胞及酒精的生产,实验内容仍旧停留在20年前的水平。而发酵工程及设备、酶工程两门课程均有固定化细胞的实验内容,基因工程、分子生物学也存在实验内容重复的问题。实验课内容的陈旧及重复,使培养的学生不能适应社会的发展,竞争力不强。
(二)课程实习实施效果良莠不齐
生物技术专业的课程实习主要涉及三门课,一是生物学基础,在帽儿山进行为期1周的标本采集及鉴定实习,该课程的实习由学生直接参与,加之有丰富经验的老教师带队,历年实施效果较好,得到学生欢迎。另两门是发酵工程及设备、生物工程下游技术专业课,也均有1周的课程实习,但该两门课程的实习均是采用参观实习的形式,由于该部分的实习均是参观发酵车间,噪音大,学生听不清楚,学生在实习过程中走马观花,预计的实习时间很难达到,存在着实习实际学时达不到理论学时及实习效果差的问题。另外,发酵车间均大同小异,选择参观好几个发酵工厂,学习效果差异不大,学生通过实习学到的知识量少。
(三)毕业论文研究不能有效提高学生的动手和创新能力
学生是在指导教师的指导下进行毕业论文的设计、实施和撰写,毕业论文的完成可以培养学生的创新能力和实践能力。但目前存在着老师指导学生数量过多的现象,有的老师会指导10名左右本科生;同时需要老师填写及督促、检查学生完成的表格有选题执行情况统计表、指导教师情况统计表、教师工作总结、毕业论文执行情况检查表、中期检查表、工作进度表、教师指导记录表、工作日志、学生工作总结和优秀论文推荐表等,这些均加重了老师的工作量,使老师平均指导每个学生的精力减少,不可避免地造成学生毕业论文完成质量不高的问题。
(四)毕业实习实施困难
教学计划中安排学生在第八学期的1至15周进行毕业实习,是将四年所学的理论和实践相结合的重要阶段,可促进学生基本理论、基本知识、基本技能的融会贯通,提高学生运用知识解决问题的能力。而目前就业的严峻形势、学校对就业率的要求使学生不能安心去实习,因为利用实习阶段去找工作的学生较多,而学院为了完成就业的任务,也放松了对毕业实习的管理。另外,长期的教学实践表明,由于学生的动手能力差,学生进入实习单位后不能很快适应角色,用人单位也不愿意接收实践能力不强的学生。
二、工程中心建设的实践条件
寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心依托单位为黑龙江八一农垦大学,共建单位为哈尔滨世宏环保工程有限公司。中心目前拥有包括35L-500L-1000L发酵系统、厌氧操作台、大型高速离心机、凝胶成像系统、高分辨率显微镜、蛋白质纯化系统、高效液相色谱等仪器设备100多台套,价值500多万元。中心学术带头人王伟东教授目前为国家“十一五”科技支撑计划项目首席专家、黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目首席专家、黑龙江省普通高校新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年基金获得者。研究团队多年来在木质纤维素的微生物分解与转化、畜禽粪便和秸秆资源化处理生产生物有机肥、沼气发酵技术与工程和秸秆微生物发酵生产饲料技术等方面取得了众多的研究成果。
共建企业哈尔滨世宏环保工程有限公司是一家环保工程设计及施工、农林废弃物及污水处理的生物技术与生物质能源工程公司。公司涉及农业废弃物处理、环境污染(水、气、固体废弃物)防治厌氧处理工程、大型沼气发电工程、发酵料液制肥工程、环保设备集成、环保产品、环境工程等诸多方面。公司自成立以来,完成了鸡西市梨树区碱厂村、阿城滨圣养殖基地、通河龙口等多处大型沼气工程。公司通过多起大型沼气工程的建设,具备了丰富的建设经验,能够承担大型沼气工程的建设与机械设备的开发、安装、调试等工作。公司不仅致力于沼气工程的建设工作,还致力于先进技术的开发与利用,开展畜禽粪便堆肥化、生物质能源工艺技术及相关工程设备研发、技术熟化、成果转化、技术服务等。
三、依托工程中心的实践教学改革措施
(一)优化实验课设置,整合实验内容
针对实验教学过程中存在的问题,参考国内高校生物技术专业课程实验的设置进行实验项目的整合,把重复的内容进行了归类,开设新的实验项目。每门课程的实验内容、方法及目的均由授课教师进行开会论证,参与者为生物技术专业所有的授课教师及学院主管领导,特别邀请共建企业技术人员进行指导,对实验课的开设实行严格的论证,并对有些课程的实验进行了整合,形成一门课程:生物技术综合大实验课程,总学时为40学时,在第六学期开课;教学内容主要是融会贯通生物与分子生物学、微生物学、发酵培养的实验技能,综合考虑学校的教学条件及今后进入企业进行实习的要求开展实验;教学方式采用学生自行查阅资料、设计方案,由指导老师对实验方案修正后实施。
(二)调整专业课程实习为生产实习
鉴于专业课程实习与毕业实习存在的诸多问题,对生物技术的教学计划进行修订,保留了生物基础课程实习,取消了专业课程实习,在第五学期的开学之初增加4周的生产实习,主要是进入发酵企业进行顶岗实习。为了让学生能在实习单位尽快适应生产单位的条件,充分利用工程中心拥有的发酵设备条件,在工程中心进行1周的操作训练后分散进入实习单位,如大庆志飞生物化工有限公司、肇东日成酶制剂厂、大庆华理能源生物技术有限公司等10多个企业,采用学校教师与企业技术人员共同指导负责制对学生的实习进行指导和管理。
(三)建设“多师结构”的实践教师教学团队
在培养理论与实践兼备教师方面,我院进行了有益的探索。[5]为了进一步提高教师和学生的实践能力,本科毕业论文的指导教师打破完全由教师承担的制度,采用企业技术人员和教师共同指导方式。一方面减轻老师的工作量,另一方面研究的课题在一定程度上也解决了企业的一些问题,同时学生的综合能力也得到了提高。
(四)鼓励学生依据工程中心的条件申请创新训练项目
为推进创新创业人才培养模式改革,强化学生创新创业能力训练,进一步提升大学生的创新能力和创业能力,培养适应创新型国家发展战略需要的高水平创新人才,我省及学校从2012年起设立创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。获批省级项目,学校支持8000元/项;获批校级项目,学校支持5000元/项。鼓励学生利用工程中心的条件进行创新训练项目申请,申请成功后,工程中心将依据项目的内容提供实验条件。
四、人才培养效果
实验课程整合后,改变了以往以小的实验为主,实验内容简单,仅仅为理论中某一知识点验证的弊端,将有相关的知识内容有机地结合在一起,对学生系统掌握理论知识起到了很好的诠释作用。生产实习的安排在解决了专业课程实习仅是参观而得不到实际锻炼的问题的同时,还为更好地开展毕业实习奠定了基础,在此过程中工程中心起到了良好的衔接作用。“多师结构”的实践教师教学团队使学生的毕业论文质量得到了进一步提高,解决实际问题的选题内容比例增加。2009级毕业生选题中,针对实际问题的选题占32.4%,虽然比例还不是很高,但比2008级毕业生增加了近10%。2009级毕生中有15人参加到创新研究项目中,有5人次获得优秀毕业论文,投稿论文3篇。
五、结语
生物技术专业结合校企共建工程中心进行了一些可提高学生实践能力的教学改革,充分调用工程中心的各种资源,让生物技术专业学生在工程中心中可以体验不同的角色,获得不同的经历,接受多种熏陶,打造学术型和应用型人才培养并举的育人平台,将学生、指导教师团队、工程中心、企业现场融入生物技术人才培养体系当中,构建“四位一体”的实践教学模式。研究虽然取得了一定的效果,但阻碍实践教学能力提高的因素还有很多,诸如限制实验项目更新的仪器设备、毕业论文中流于形式的一些表格填写、毕业实习与就业矛盾的解决等问题,还需要主管部门的认真思考,提出合理的解决方案。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 王彦杰,韩毅强,晏磊,等.生物技术专业“落地人才”培养模式的探索与实践[J].安徽农学通报,2012(5):150-151.
[2] 王洪振,于长春,郝锡联,等.生物技术专业本科实践教学的改革成实践[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2010(1):113-115.
[3] 赵琦,苟小军.地方高校生物技术类专业实践教学改革[J].实验科学与技术,2013(2):56-58.
生物技术研究所面对新发展形式下的新问题,制定了一系列有利于该所发展的科研管理制度。
1.1立题程序及课题管理
组织生物技术研究所学术委员对申报者撰写项目申请书进行论证评议,经审核同意方可申报,并将申请书、可研报告提交给业务秘书备案。由主持人负责课题的全面实施,学术委员会随时对课题执行情况进行检查,并于年终召开总结报告会,总结经验教训,并从中发现新的研究亮点,同时确定下一年的工作方案。因客观原因,不能完成科研课题者,课题负责人要写出理由。在项目申报中,该所积极支持和鼓励年轻人申报课题,设立所级课题,鼓励年轻人积极探索和创新,并允许失败。
1.2科技成果的申报
项目完成后要及时写出课题科研总结报告、课题工作报告,报上级主管部门,申请组织鉴定,并申报相应渠道的科研成果。成果申报按规定填写各种申报表、鉴定证书,并提前查阅检索,材料完备方可申报,同时将申报材料报所科研秘书备案。
1.3科技档案归档
科技档案由课题负责人按时立卷归档。获奖的科研课题,公布获奖等级后,整理立卷后移交所科研秘书保存,同时上交电子版材料。
1.4科研项目经费管理
科研经费到位后,课题负责人应将计划任务书及批准经费的详细预算交所财务,项目单独立账,并严格按照计划任务使用经费,严格执行财务制度,并由课题主持人、室主任、使用人、所长签字后方可报销。
1.5科研工作奖励制度
发表的论文被SCI等四大检索收录,按院奖励办法执行;在国家一级、二级和三级学术刊物上发表的研究论文,所里将分别给予300元、200元、100元的奖励。由学术委员会及科研管理秘书对当年的论文进行核实确认,于年终总结及下一年科研计划安排的工作会议上进行奖励。
2科研管理工作实践与成效
完善科研管理制度,奖罚分明,调动了广大科研人员的积极性和创造性,生物技术研究所科研工作取得了一定的成绩。
2.1承担项目
“十一五”以来共承担了30余项研究项目,科研经费计500多万元。既有国家转基因专项、国家农业部948重大项目,又有国际合作项目、黑龙江省攻关项目、黑龙江省自然基金项目、地方项目和黑龙江省农业科学院创新工程项目。既有理论基础性研究,也有应用研究。
2.2获得奖励情况
坚持以课题研究为中心,力求多出精品。在研究人员的共同努力下,一些研究成果受到了有关方面的奖励和好评。获得国家级、省级成果19项,省科技进步二等奖6项,省科技进步三等奖5项,其它奖8项。
2.3获得专利情况
现有自主知识产权的专利3项。
2.4及著作情况
近5a百余篇,其中发表SCI论文2篇,国家一级刊物10篇。
2.5技术成果转化和应用情况
2.5.1马铃薯脱毒种薯气雾栽培生产技术该技术来源于农业部“948”项目“一种新型脱毒种薯生产技术的引进”。从1999年起开始在省内外转让和推广该项技术,省内外共转让5家,转让收益为59.5万元。截止到目前,推广该技术的生产面积已经达到12.3万m2,年生产脱毒核心种薯787万粒,推广脱毒种薯2万hm2以上,产值增加6800多万元。
2.5.2黑生101产业化情况黑生101是黑龙江省农业科学院生物技术研究所利用具有自主产权的花粉管导入技术培养的高产、优质、高蛋白大豆新品种,自1997年推广以来因其丰产性好、品质优良,深受广大农民的欢迎。参加了省长创新工程的招标,中标后在建三江地区开发示范,与建三江垦区的4个农场对接,签署了协议。经过3a的实施圆满完成预定指标。其中,高蛋白大豆黑生101的示范推广,实现了科研单位、生产单位(包括建三江农场、吉林敦化大豆加工企业)的结合。仅此一项使建三江七星农场及种植单位年收入增加了近10万余元。
2.6开放联合
2.6.1对外开放黑龙江省农业科学院创新工程
投资700万元建设生物技术重点开放实验室,购进国内外先进仪器设备199台套,从根本上改善科研条件。2006年11月被科技厅批准为分子育种省级重点实验室,依托于黑龙江省农业科学院生物技术研究所,功能是为全院30个研究所提供生物技术实验平台;为在读的硕士、博士、博士后提供研究和实验平台;对全省乃至全国全面开放,吸引和培养一流的农业生物技术人才;目标是在省级分子育种重点实验室的基础上,建成国内一流的农业生物技术实验室,加速争创全国创新型一流农科院的步伐,推动黑龙江省作物分子育种快速发展。仅近2a中,来实验室工作的有30人次、16个项目,他们分别来自经济作物研究所、耕作栽培研究所、育种研究所、玉米研究所、苗木脱毒中心、谷物检测中心等10余个研究所和东北农业大学、黑龙江大学、齐齐哈尔大学、蚕业研究所、黑龙江省出入境检验检疫局等单位。另外,长期以来一直保持与国家级及省内大学等实验室的对外合作关系。其中有北京大学生命学院、中国科学院遗传所、中国农业科学院、北京市农林科学院、植物所、国家质检总局动植物检验所、中科院上海植生所及省内哈尔滨师范大学生物系、黑龙江大学生命学院等单位。
2.6.2人才培养情况鼓励本学科青年科研人员
在职攻读硕士、博士学位。为青年科研人员积极创造科研条件,采取“老中青结对”的形式,按不同研究方向和学术特长,以老带新。目前有2名青年科研人员攻读博士学位,其中1名已获得博士学位;5名青年科研人员攻读硕士学位,其中2名已获得硕士学位。在培养青年科研人员的过程中,提倡学术创新,形成竞争和激励机制,对表现突出、成果优秀的青年人才在职称评审和学术骨干选拔方面予以优先考虑。2006年新晋升助理研究员1人;2007年新晋升研究员1人,助理研究员1人,获得国务院特殊津贴1人;2008年晋升研究员1人,助理研究员3人。2a来,联合培养博士研究生4名,硕士研究生8名,为生物技术领域培养了一批优秀人才。
2.6.3共建情况该所积极遵循“开放办院、开放办园”方针,通过“走下去、返回来,派出去、引进来”
面向“三农”开放,面向国际开放。积极响应省政府和院党组的科技要为“三农”服务的宗旨,帮扶10弱县,派出3名优秀科技人员到经济发展较弱的贫困县担当科技副县长。
3国际合作
先后邀请俄方专家20人次,接待俄罗斯、独联体、东欧国家的专家80余人次。派出科技人员8人次。双方进行科技合作,引进马铃薯种质资源80份,经过评价筛选,育成新品种龙引薯1号;引进小麦、小黑麦、大麦种质资源200余份。先后与俄罗斯(亚麻、小麦方面)、美国(生物质能)、波兰(小麦生物技术)签订农业科技合作协议。
4存在的主要问题
虽然科技工作取得了较大成绩,但面对市场经济不断发展,知识经济初见端倪,农业科研单位科技管理工作也面临新的机遇和挑战。审视生物技术研究所的科技工作,肯定成绩的同时,也存在一些急需解决的问题。一是同国内生物技术同行相比,差距还很大,因此要有长远目标,发挥自己的优势,得到同行的认可;二是缺少国家级项目支持,要积极做好储备,争取国家级课题的立项;三是缺乏能在全国占领一席之地的优势研究领域,能得到国家高层次奖励的成果少,发表的高质量论文不多;四是省级重点实验室运转资金不足,制约了实验室的对外开放和运转;五是能直接参与市场竞争的物化成果匮乏;六是尚未建立起完全适应社会主义市场经济发展的科技管理创新机制和科技创新体系。
5对科技管理机制创新的几点建议
5.1从观念上创新
实施科技管理机制创新,就要在观念上创新。应该注重管理者的思维创新,包括对科研的策略、地位、管理模式等方面的认识创新。科研单位应立足科技服务经济、科技服务基层,开展科技诚信服务、科技创新服务,改掉过去等靠要的因循守旧思想,出谋划策,为科研单位争取大量的科技项目和资金。
5.2从服务方式上创新
实施科技管理机制创新,就要在服务方式上创新。要注重调动科研人员和科研管理人员两方面的积极性,就科研人员而言要鼓励为企业服务,为地方经济服务,就科研管理人员而言应加强服务意识,提高服务水平,提升服务质量[2]。开展丰富多彩的科普活动,为经济发展注入生机和活力。
5.3从管理上创新
实施科技管理机制创新,就要在管理上创新。要创新管理理念,创新管理方法、创新管理模式,要注重过程管理,项目管理和成果管理。组织科技人员开展科技攻关,在保证数量的基础上,突出好项目、大项目,大力培植出新技术产业。
5.4健全科研机构,加强科研制度建设
要有效开展科学研究,必须设立专门的科研机构。负责科研课题项目管理、成果管理、经费管理、科研考核、科研档案整理、科研信息公布等。设立学术委员会,审议学术研究方向及中长期研究发展规划;对重大课题经费的合理使用提出建议并进行监督;协调本学科领域与国内相关的重大学术活动;对中长期规划和年度计划执行情况、人才培养、研究工作的进展、国内外学术交流活动等进行评估。科研工作要有专门的领导主管。
缅甸生物安全政策
根据2005年《缅甸农业生物技术》报告,目前在生物安全和转基因食品或转基因衍生食品的管理方面,缅甸还没有相关的国家政策和指导方针。生物安全政策是一个能够明确表述国家发展政策和配置优先权的法律,包括针对生物技术。缅甸已加入东南亚国家联盟(AssociationofSoutheastAsianNations,ASEAN)生物安全框架协议,也承诺实施卫生和植物检疫措施,并实行流通商品转运过程中的ASEAN框架协议。然而,一些法律条文(例如杀虫剂法、植物害虫检疫法和动物健康和发育法)也直接或间接与生物安全问题相关。目前,缅甸还没有与种子相关的法律条文,缅甸农学院正在就林业、畜牧业和渔业起草相关的法律。尽管没有相关转基因食品商业化和很少的转基因作物栽培方面所适用的规章制度,但是缅甸很有可能从邻国(特别是中国和印度)进口种子(也可能是转基因种子)[5]。
缅甸生物技术研究与应用现状
缅甸主要生物技术研究机构农业和灌溉部(MinistryofAgricultureandIrrigation,MOAI)下属研究机构MOAI下属研究中心有11个组织以及缅甸农业服务局(MyanmarAgricultureService,MAS)、农业研究局(DepartmentofAgriculturalResearch,DAR)和缅甸经济作物开发公司(MyanmarIndustrialCropsDevelopmentEnterprise,MICDE)[6]。缅甸农业服务局(MAS)主要负责技术转移、合作等方面的工作,与农业研究局(DAR)共同完成研究、开发和高品质种子分配方面工作。缅甸农业服务局生物技术实验室主要致力于:分子鉴定、组织培养研究以及水稻、香蕉、兰花和珊瑚树单双倍体的研发。DAR主要负责大田作物的研究,如水稻、玉米、小麦、油料作物、豆科作物、水果和蔬菜。它的主要任务是开发新的、改良的农作物品种,实现产量增加、品质提高和抵抗生物和非生物逆境,并向农民推广新品种和新技术;主要解决地区问题和满足国家需要。只有通过MAS的农田检验、分配高品质种子、每年的审定,DAR才能向农民推广研究成果。然而,它们取得的成果还存在不小的差距。在DAR其他农作物部门和农作物生理研究部门共同的协助下,DAR的生物技术部正在致力于组织培养、单双倍体的研究。通过组织培养和单双倍体的方法改良的农作物有水稻、花生和甘蔗。2004年,通过组织培养的方法已获得抗干旱的水稻品系。最近,缅甸经济作物开发公司(MICDE)与缅甸棉花和家蚕公司、缅甸甘蔗公司、缅甸黄麻公司和缅甸作物公司进行了重组。虽然他们都在MICDE的统一管理下,但是他们也有自己各自的主攻方向。尽管这些公司进行各自的研究项目,但是与DAR进行高水平的技术人员和设备的交流合作,还是非常有必要的。教育部下属的科研中心在教育部的统一管理下,缅甸建立了许多科研中心,包括:新世纪生物技术开发中心(NewCenturyBiotechnologyDevelopmentCenter,NCBDC)、勃生大学生物技术实验室、仰光大学和毛淡棉大学水产养殖研究中心和密支那大学微生物研究中心[7]。新世纪生物技术开发中心(NCBDC)成立于2003年5月,主要为公众传播生物技术的基本常识和理念,通过与政府和私人合作的方式开展研究活动,建立稀少、濒临灭绝和特有物种的保护区和苗圃,着手研究对于人类健康有益的项目,为后代的可持续发展保护生态资源,在植物栽培领域提供技术培训和咨询服务[7]。勃生大学生物技术实验室创建于2000年,主要研究生物肥料、生物防腐剂、微生物水产饲料、生物活性药物成分等[7]。海洋生物局成立了最大的水产研究中心,毛淡棉大学和该研究中心合作致力于新鲜咸水虾养殖、其他水产生物养殖和海藻培育。动物局、仰光大学也成立了水产研究中心,它主要关注于多种经济鱼类的育种。同时,它的业务范围扩展至蝴蝶养育、观赏鱼养殖和新鲜鱼饲料。它与政府组织及专业水产的私营养殖部门都有密切的合作[7]。密支那大学微生物研究中心由植物局建立,地处缅甸北部的克钦邦。它重点关注多种植物和动物生存的地区,例如多年生兰花种子的培养、菠萝的组织培养、克钦邦药用植物和稀有物种的培育[7]。科学与技术部(MinistryofScienceandTechnology,MOST)下属的科研单位科学与技术部(MOST)下属的相关科研单位有仰光科技大学(YangonTechnologicalUniversity,YTU)和曼德勒科技大学(MandalayTechnologicalUniversity,MTU)的生物技术系。仰光科技大学(YTU)生物技术系成立于1998年,主要培养水产技术专业研究生,并从事利用当地土著植物治疗动物疟疾的研究。曼德勒大学是MOST管辖下的生物技术研究中心之一,共设九个专业,分别是植物和农业生物技术、医学生物技术、经济生物技术、食品生物技术、水产生物技术、动物生物技术、环境生物技术、分子生物技术和生物信息学。主要目的是培养出大量高素质和杰出的生物技术人才,通过生物技术推动农村和城市发展,利用先进的生物技术来支持政府的工作。生物技术研究进展主要研究内容目前,缅甸主要的生物技术研究与应用有:香蕉、兰花、草莓、番木瓜、火龙果、珊瑚树、芦荟、芒果、油棷和青蒿(用于抗疟药)[3]等植物组织培养、分子育种、多样性和指纹图谱的鉴定、缅甸水稻栽培种的遗传多样性、GMO食品的检测和非GMO食品的认证、生物肥料的商业化、缅甸药用植物的抗干扰片剂生产、海藻的生物能源利用、抗氧化剂的筛选、缅甸传统草药中的抗肿瘤和抗菌剂药物/食物等。转基因作物(Bt棉花的研究)自2001起,来源于印度的转基因Bt棉花已在曼德勒研究机构中试验种植4年了。试验结果表明,缅甸的土壤和气候非常适宜Bt棉花的生长繁殖。2006年,采用转基因技术、具有稳定抗虫特性的长绒Bt棉花品系(Ngwechi6)是农业和灌溉部棉花和家蚕局(CottonandSericultureDepartment,CSD)里程碑式的成就[8,9]。2010年,缅甸正式成为南亚和东南亚地区的第5个转基因棉花种植国家,同时,它也成为世界上第29个转基因作物商业化的国家[10]。“SliverSixth”(即“Ngwechi6”)是长绒Bt抗虫棉品系,已有37.5万农民种植了大约27万hm2,占全缅甸棉花种植区的75%[10,11]。转基因食物的安全性、潜在的危险和伦理上的担忧一直处于激烈的讨论中。因为对于人类健康和环境而言,我们不可能预测所有可能的后果。一些国家已经对农作物的基因进行了部分改良,并得到了相关权威部门的认可。目前在生物安全和转基因食品或转基因衍生食品的调控方面,缅甸还没有相关的国家政策和指导方针。人才培养在缅甸,叶辛农业大学(YezinAgriculturalUniversity,YAU)是唯一一个农业大学,与国家农业研究体系(NationalAgricultureResearchSystem,NARS)有密切关系。就推进大学生和研究生进行论文研究而言,这是和MOAI管理下DAR、MEDCE和MAS的合作体系。一些来自不同部门和公司的高素质人才对YAU进行游说,想与他们进行深入的合作[6],以强化生物技术领域(包括农业、药物研发、发酵和工业生物技术)的人力资源和人才培训。就这一点而言,在MOST的管辖下,仰光科技大学(YTU)新近成立了生物技术系。自从1998年该系已经开始在生物技术领域管理一些项目[6]。在2001年,在伊落瓦底省的勃生大学建立了一个国家生物技术发展中心,并且与日本的国家技术和评估研究所开展合作研究。合作研究DAR与国际组织建立了非常好的合作关系,例如与国际水稻研究所(InternationalRiceResearchInstitute,IRRI)的水稻合作项目、与国际热带半干旱地区作物研究所(InternationalCropsResearchInstitutefortheSemi-AridTropics,ICRISAT)的豆类和油料作物合作项目以及与国际玉米小麦改良中心(InternationalMaizeandWheatImprovementCenter,CIMMYT)的玉米合作项目等,双方之间可以实施连续的育种计划[6]。MAS与日本筑波大学实验室也进行了合作研究,其中包括短期、长期培训(硕士和博士的培养),进行种质资源的收集等[12]。勃生大学生也与日本的国家技术和评估研究所有合作关系。MOST和日本芝浦工业大学[4]、遗传资源所[7]、日本九州大学和国际原子能机构(InternationalAtomicEnergyAgency,IAEA)[12]之间也有一些合作研究。
在教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会的《生物工程专业规范》和《生物技术专业规范》的指导下,普通高校生物工程和生物技术专业可以开设《生物技术政策与法规》课程。
一、课程开出的意义
21世纪是生物技术和信息技术的世纪,生物产业呈现出内涵日益丰富、布局更加集聚、垄断加速形成的新局面。随着信息技术的进步,公共媒体的力量迅速延伸到社会生活的各个角落。随着公民社会的到来,社会公众参与公共事务的意识也迅速提高。这些都造成原本属于专业技术领域的很多问题逐渐演化为社会公共问题,对大学生人生观、价值观等产生了显著的影响。因此,《生物技术政策与法规》课程的开出,不仅丰富学生的专业知识、经济管理知识和人文社会科学知识,增强学生就业和创业意识和技能,而且对激发学生爱国主义热情,培养法制、严谨科研和理性思维意识,树立正确的人生观和价值观等均可发挥积极的影响。
二、课程的主要教学内容
《生物技术政策与法规》以20学时为宜,可分六章讲述,主要教学内容见表1。
三、课程教学的主要参考资料
目前我国没有出版《生物技术政策与法规》专用教材。授课的主要参考书目有《生物技术法》[1]、《生物技术的法律问题研究》[2]和《高新技术产业法律保护》[3]等。典型案例可关注国家相关法律网站、主流媒体和科技期刊的相关报道。
四、课程的教学方式和效果
1.教学方式。课程教学以国内外生物技术产业发展政策、法规和规章制度为主线,以典型案例为素材,灵活运用启发式教学法、研讨问题教学法、任务驱动教学法、多媒体组合教学法等组织教学,引导学生进行市场和商场调查,搜集典型案例,获得第一手资料。
2.教学效果。(1)利于学生专业课程学习和就业与创业选择。教学中涉及大量生物产业相关的专业知识,如生物医药、生物农业、生物制造产业、生物能源和生物环保等,通过教学使学生在较高的层次了解和把握相关的产业和技术,有利于专业课程的学习。课程教学可以帮助学生确定个人今后专业学习和就业创业的发展方向,激发专业学习兴趣,增加学习的针对性和目的性。(2)增强法制意识,激发学生的爱国热情。课程教学使学生全面了解国内外生物技术立法现状和执法特点,丰富法律知识。通过“正宗”香油第一案、大学生掏了16只鸟被判刑10年半、河南耍猴艺人被拘案等案例的学习,增强法制意识,树立正确的价值观和人生观。通过世界具有“巨大生物多样性”国家等案例的学习,认识到我国具有非常丰富的生物资源和生物多样性,为世界农业发展做出了杰出的贡献。通过美国的优生运动等案例的学习,使学生深刻认识到资本主义国家破坏人权的残酷历史事实,激发学生的民族自豪感和爱国热情。(3)增强科学研究和明辨是非的意识和能力,促进学生成长。教师可结合自身的科学研究,结合黄禹锡造假事件和教师专利申请实例等案例教学,使学生了解科学研究和技术开发的基本过程,增强学生科研意识和能力,培养严谨、求实的科研作风。通过国内关于“挺转”和“反转”的争论相等案例教学,增强学生理性思维、明辨是非的意识和能力,促进个人成长。
关键词:独立学院;生物技术;课程体系
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2016.11.150
现代生物技术的蓬勃发展从1953年弗朗西斯•克里克和詹姆斯•沃森发现DNA双螺旋结构开始,分子生物学、细胞生物学技经过60年的发展把整个生物学带入了崭新的应用领域。生物技术的最大特点是涉及的技术种类多样且复杂,是一门跨领域特性极强的综合性学科,可广泛应用于医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域,其研究的深度和广度可以小至分子、细胞乃至纳米层次,也可大到组织、个体、群落甚至整个生态系统。如果没有生物技术的一个公认的定义,就很难区分什么不是生物技术,生物技术学科相对独立的学术体系,相对完整的理论框架将非常难于设置,人才培养课程体系的确立也无据可依。我国自1997年高校批准设立生物技术专业至今,普遍采用以基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术对生物技术定义进行界定,在人才培养上主要以理为主,以工为辅。生物技术的定义决定了生物技术专业教学的课程体系,课程体系依赖生物技术定义,并随着定义的发展而调整。
1关于生物技术人才培养目标的确立
新的工程技术的出现,经常是在学科的边缘或交叉点上。由于一个专业要求多种学科的综合,而一个学科是在不同领域的应用[1],在我国高校现行体制中,生物技术专业往往被等同于一个二级学科,以学科的定义成为高校教学、科研的功能单位,对教师教学、科研及为社会服务进行了界定。在这种模式下,生物技术面对大量的学科交叉应用,在教学上却固步自封,本科专业方向设置狭隘,闭门造车,教育教学和产业应用脱节严重,在医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域甘当配角,失去了生物技术专业在学科交叉领域的大好发展机遇。生物技术专业课程体系中的专业方向课程体现的应该是专业在多种学科的综合后在某个领域的应用,是具体的人才培养应用方向。在生物技术强国美国[2],斯坦福大学的生物学专业包括生物物理、海洋生物、分子与细胞生物学、神经生物学、生态与进化生物学方向;哈佛大学直接将生命科学划成了生物学和生物化学两个专业,生物学从遗传学和分子生物学跨越到生态学和古生物学,而生物化学专业则主要关注的是分子和细胞的结构和功能;加利福尼亚大学伯克利分校含有综合生物学与分子和细胞生物学两个专业,后者包括生物化学和分子生物学方向、细胞和发育生物学方向、遗传学和发育方向、免疫学方向以及神经生物学方向。美国一流高校在生物技术人才培养上的显著特点是:将生物学的二级学科作为本科人才培养的方向(又称为课程方案)。在我国只有“985”,“211”大学才具备将生命科学的专业分支建设为生物技术的专业培养方向的能力,其原因主要是生物技术为实验性科学、需要大量的高端生物技术相关设备以及相应的研究型学者师资。国内独立学院受师资、设备和资金的局限性,2013年办学较好的前十个独立院校中只有华中科技大学武昌分校、燕山大学里仁学院、北京师范大学珠海分校举办生物类专业,而且在传统意义上,独立学院生物技术学科布局非常不完善,不可能看齐国内外一流大学,将生物学的二级学科建设为多个人才专业方向。因此,将生物技术人才培养与产业应用相结合,跨学科建设专业方向,延展学科资源共享效益,建立特色课程体系并付诸实践是独立学院举办特色生物技术相关专业的关键步骤。珠海市食品、医药和医疗机械制造产业发达,社会对跨学科的生物技术专业体现出的能力要求表现为食品安全领域的生物技术应用需求、制药领域的生物技术应用需求以及医疗器械领域对生物技术的应用需求。北京师范大学珠海分校在学科布局上对生物技术在专业方向设置上提供了很好的跨专业资源共享平台。我们结合泛珠三角经济发展需求、依据自身实际条件首先确立如下专业培养目标:培养拥有扎实的现代生物技术基础理论,系统掌握生物技术的应用实践技能,富有利用生物技术研发生物制品的科学思维与实践能力,可从事生物制造与生物制品安全以及食品检验检疫等领域中生物技术应用的相关研发与管理工作的高素质专门化应用型人才。同时,在未来5-10年内逐步规划制药领域、医疗器械领域的应用型人才培养方向,服务珠海市生物技术跨学科应用型人才需求。
2关于课程模块的优化实践
生物技术课程模块式优化有利于适用于社会对人才培养的需求,也有利于课程设置的稳定性,容易总结经验提高教学质量。经过7年的改革实践,我校生物技术课程模块优化主要分为三个部分:一是精准勾勒专业知识模块。模块优化主要使学生清楚哪些是生物技术专业的核心课程,哪些是自己必须了解的生物基础知识。生物技术专业课程体系包括微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、工业微生物学育种学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、酶工程等专业内容。受限于160学分的总限制,生物技术专业不可能将所有的内容都开设成单独的课程,而且各类课程中重复性内容较多,不利于学生综合掌握专业基础知识,因此在专业课程内容设置上,必须做到“有基础,有专业”。有基础,用12个学分构建生物技术的专业基础知识结构,共5门理论课程,知识点覆盖微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、微生物学、人体结构与生理等上游生物技术基础知识;有专业,用20个学分构建五个核心专业课程,含基因工程与分子生物学,细胞工程,发酵工程,蛋白质工程原理及应用,酶学原理与酶工程。二是构筑适应社会需求的专业应用模块。专业方向课程的设置要具备一定的灵活性,以应用性、实用性为准则,必修和选修互补,模块上除设置食品安全检验检疫生物技术必修模块外,充分考虑学生就业、升学、留学需求,尽可能提供适应学生需求的选修课程模块,满足个性发展需求。专业方向必修模块包括:现代仪器分析、HACCP原理与应用、分子生物学检测技术、食品安全控制技术、食品卫生毒理学、现代食品分析技术。专业方向选修模块包括:生物化学和分子生物学、细胞和发育生物学、遗传学、发育生物学、免疫学、神经生物学、药物设计与药物研究、生物物理学、生物仪器分析、工程制图、电工电子学等。总之,专业方向课程模块优化的方向是甩开传统学科分类包袱,以实际应用为导向,以现实资源为依托,开展交叉学科人才培养适应社会需求。三是夯实提高学生实践能力的实践模块。人才培养要做到实效性,必须用实验课程来培养学生。我们逐步取消了一课一实验配套的办法,将所有实验课整合成独立规划的实践课程,综合后分为4个阶段:第一阶段主要在各专业实验课里完成,实行课堂化管理(分为四个技能训练课程,每周4-6学时),最后考察评价,夯实基本生物技术实验能力;第二阶段在专题研究课程内完成,教师单独辅导,以开题报告,研究报告作为评价标准,获得相应学分;第三阶段主要在国内外实践基地统一组织、自由安排时间进行专业技能培训,以大量的实践、见习、参观为主要手段,融入部分毕业实习内容,独立撰写实习报告;第四阶段主要在校内外实验室完成,根据毕业论文具体要求,在相应实验结果前提下,独立撰写毕业论文,并参加答辩。
3关于保障生物技术课程体系实施的实验条件
生物技术在学科划分上理工不分,即可以发理学学位,也可以发工学学位,实验科学的特性决定了生物技术人才培养的高成本,高投入。独立学院自筹经费的特点决定了学校在举办生物类专业上与公办高校在人才、资金投入上相去甚远的现状。我校作为高等教育改革试验区,举办生物技术专业同样面临资金、人才匮乏局面。只有通过社会资源的整合,协同创新办学体制才能解决生物技术专业对高端设备的需求,同时实践基地的建设要从人才培养的角度出发,设备应符合现代生物技术人才培养以及特色专业培养目标的需求。经过文献搜索和对珠海300家企业的调研发现:与用人单位共同培养食品安全领域的生物技术应用人才符合国家和珠海地区发展的需要。2007年我校与国家进出口检验检疫局珠海局正式签署协议协同培养生物技术专业人才。通过办学模式的创新,“平等自愿、产权不变、协同建设、资源共享”的方针使得双方能够大胆持续投入,共建共享实验室,至今我校已经建立了分子生物学、卫生检验检疫两个国家级实验室,部分生物实验室达到生物安全二级水平,实验条件满足生物技术课程体系的教学实践要求。另外,在实践课程经费投入方面,生均实验材料费为750元/人,学院预算仪器购置费为2857元/生,年度生均实践环节总投入为3607元/生,将教育部2004年2号文件“学费20%直接用于教学”的规定不打折扣落到实处。
4生物技术课程体系改革实践效果
学生服务社会的能力是课程体系改革成功与否的试金石。首先,实验条件是实现生物技术专业课程体系规划的重要保障,“检学”协同创建高水平的、可持续发展的专业实验室体系为执行生物技术课程体系,进行人才培养、创造了先进的实验室基础,学生实验训练得到有力的保障;其次,通过实验室共建、资源共享,协同管理,把直接为企业提供食品安全检测的国家级区域性中心实验室对学生开放,作为学生通过高层次技术服务学习的平台,对学生具有深远的“学有所用”的意义,学生能够用自己的专业知识直接服务于社会,并作为切身利益方对课程体系设置的反馈能够直接基于社会的实际需求,这优于任何第三方去评价课程体系改革效果;最后,摸索出了适应特殊机制大学应用型生物技术人才培养课程体系,取得了明显效果,学生升学率达20%,就业率高于地区平均水平,学生得到了实实在在的收获。
参考文献:
[1]刘春惠.论“学科”与“专业”的关系[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2006,(2):66-71.
明确人才培养目标,优化人才培养方案,建立以生物技术为基础多方向发展的生物技术复合型人才培养体系
生物技术专业培养的是适应社会主义现代化建设需要的,具有一定的知识广度与深度、专业技能扎实、实践能力强、综合素质好,在农业、医药、化工、食品、环保等行业从事与生物技术有关的生产管理、技术开发与应用研究等工作的高素质复合型应用人才。因此,在人才培养过程中应该特别强调学生不仅具有坚实的专业理论基础,熟练掌握基本实验技能,而且要具有较强的社会实践能力和开阔的知识视野,具有一定的创新能力和创业精神[2]。围绕上述人才培养目标,在培养方案建设时特别强调“加强基础,注重实践,分流培养”。加强基础主要是加强人文社科类综合基础、理科平台基础和生物技术相关基础课的教育。注重实践主要是强调对学生实践技能的培训,整个实践教学的比重大大增强,实践教学学时数占到总学时数的42%;实践教学环节不仅包括了基础实验课程、综合实验课程、毕业论文设计,而且还强调到企业进行实训和实习,以满足学生在产学研结构链上的锻炼。分流培养是发挥四川大学理、工、医交叉融合办学的特点与优势,在统一的基础教育基础上,实行专业分流培养。根据学院的实际情况及社会对生物技术人才的具体需求,我院在生物技术专业设立了3个培养方向:生物技术基础方向、生物制药方向及生物化工方向,学生可根据自己的兴趣与专长在上三年级时自由选择其中一个方向进入专业课的学习阶段。在新的人才培养方案指导下我们重建了课程体系,力求体现出以下特点:基础课程板块,突出“宽”的特征,使学生有坚实的数理化基础及宽厚的生物学基础、药学基础、化工基础;专业必修课板块则要考虑学科交叉、融合的特点,不仅开设了生物技术的相关基础课,还增设了生物化工、生物制药、天然药物化学等课程。此外还开设丰富多样的专业选修课程,包括生物医药类、化工类、管理类等课程,以此拓宽学生的学识范围,培养复合型应用人才(见图1)。
以学科建设为支撑,积极推进课程改革和教学内容改革,实现科教融合的教学方式
以生命学院、药学院、化工学院为依托的生物技术专业拥有3个国家重点学科:植物学、遗传学、药剂学,以及一个创新药物与中药现代化研究交叉学科建设点。拥有国家“211工程”重点建设学科I期:资源生物学;II期:生物技术与生物资源的保护及利用。在生物技术专业建设的过程中充分利用这些学科优势与特点,对课程内容进行了深入的改革与整合。我们要求所有任课教师有意识地、有针对性地引导学生既要专注本学科领域内知识的掌握运用与发展,又要放宽视野,关注相关学科的基本理论及发展的趋势,力求教学内容符合新世纪对生物技术复合型应用人才培养的要求。鼓励教师积极开展教学方法的改革与研讨,开展具有特色与创新性的教学改革思路与举措的探索。学院积极组织教师申报各级教学研究与改革项目,并给予相应的经费配套支持。近几年本专业教师围绕生物技术专业建设成功申报了20余项国家与省部级教研教改课题,如“生物技术跨学科人才培养模式创新示范区建设”,“生物技术特色专业建设”等,发表了近40篇教学研究论文,其中植物生物学、细胞生物学、普通生物学获得国家级精品课程称号,另有省级精品课程10门。生物技术是实验科学,通过实验训练提高学生的科研素质及分析问题与解决问题的能力,是培养高质量生物技术人才的关键之一,生物技术专业建设的一个重要内容是对本专业实验教学体系的改革。我们淘汰了落后的实验,适量减少了验证性实验,增设了综合性、研究性、设计性实验。同时我们还强调将成熟的科研成果转化为实验内容,如油菜Toc33基因的克隆为国家自然科学基金项目的研究成果,引入分子生物学实验课程,通过该实验学生掌握了分子生物学的质粒提取、基因组DNA制备、PCR、电泳、DNA分子重组、遗传转化、重组子筛选鉴定、测序和生物信息分析等基本技术。再如以高原植物狼毒为研究对象的天然生物杀虫剂的研究是科技部支撑计划项目,该项目的部分研究成果引入到天然产物分离制备技术实验课程中,使学生掌握了天然产物从分离制备到纯度鉴定及性质分析所涉及的一系列实验技术,这种综合设计型实验项目比单个的验证实验更能激发学生实验的兴趣,同时还让学生获得了近似于科研工作的综合性训练。
构建卓有成效的师资培训与人才引进机制,优化师资队伍结构
教学质量是高校的生命线,也是专业赖以生存的基础,而师资队伍的水平高低、学缘结构、学历结构等因素都极大地影响着教学质量。在生物技术专业的建设过程中一方面通过政策保障,让知名教授、博士生导师走上讲台为学生讲授学科基础课和专业基础课;另一方面注重发挥有丰富教学经验的老教师的传、帮、带作用,有计划、有针对性地对青年教师进行教学素养、教学理念、教学方法的指导,促进青年教师的快速成长。学院陆续出台一系列保障师资培训的措施:如提倡和鼓励中青年教师在职攻读博士学位,对于在职攻读学位的教师给予工作量的适当减免;实施教师研修计划,选派拔尖人才、骨干课教师到国内外著名高校、研究机构进行短期和中长期研修,扩大国内国际交流规模,支持教师参加各种国内国际学术会议等等。完善而有保障的师资培训措施,使得中青年教师的业务水平大幅度提高,成为本专业教学中坚力量。近几年,本专业教师中有两人获得国家教学名师奖,1人获得四川省教学名师称号,3人获得校级教学名师称号,另有8人获得校教学优秀奖。在加强中青年骨干教师培训的同时,学院还积极采取有效措施从国内外引进高水平的学术带头人,做到人才培养与引进的有机结合。近几年先后从国外引进了20余位优秀人才,这些高层次人才引进后均承担了多门专业基础课的教学,并开设多个前沿讲座,将学科前沿与专业基础有机地融合,取得了良好的教学效果。除此之外,为满足生物技术特色专业的建设要求,还特别重视“双师型”教师的引进与培养。我们选择具有较高专业理论水平,有较强的教学、科研能力和熟练的专业实践技能,同时还具有一定的组织生产经营和科技推广能力的优秀、成功企业家和创业者作为“双师型”教师为学生开设实践环节教学课和创业实践课。如世界著名生物学家、发明家梁朋博士、四川三叶草生物制药公司创始人及董事长,为本科生讲授生物制药,同时指导本科生科研训练。李伯刚博士,成都地奥集团董事长,为本科生讲授制药企业经营管理,同时指导学生在地奥集团的生产实习。此外,泸州老窖酒业集团总经理张良以及水井坊集团副总经理赖登燡均作为我院兼职教授指导学生的生产实习。
以雄厚而独具特色的科研优势加强实践训练,促进生物技术复合型应用人才的培养
四川大学生命科学学院以西南地区重要植物的资源生物学及可持续利用研究为重点,特别在植物资源保护与利用方向开展了较为深入的研究。近5年,学院年科研经费平均4000余万元,承担了多项“973”“863”以及自然科学基金项目,平均每年发表SCI论文100余篇,学院的科研优势对于学生的实践训练提供了强有力的支撑。实践训练的重要方式之一是对学生进行科研训练,我们充分利用学校雄厚的科研条件和完备的科研平台,如四川大学生物治疗国家重点实验室,生物资源与生态环境教育部重点实验室(生命学院),靶向药物及释药系统教育部重点实验室(药学院)和四川省制药工程与技术重点实验室(化工学院)等7个省级重点实验室,采取科研立项制或科研参与制对学生开展科研训练。同时,依托上述国家级、省级重点实验室和“211”“985”科技创新平台以及国家生物科学实验教学示范中心,积极组织学生开展大学生创新性实验计划的实施。形式多样的实践训练取得了良好的人才培养成效,多名生物技术专业的学生在本科阶段与他人合作发表科研论文,其中以第一作者发表SCI论文18篇,并在挑战杯全国大学生创业大赛等多项赛事中获奖。
关键词:应用技术大学;生物技术专业;递进式实践;能力培养模式
目前,重庆三峡学院设置有生物技术(制药方向)本科专业。在分析目前及今后本专业的社会需求和用人单位对生物技术专业学生素质、能力等人才规格要求的基础上,课题组成员和相关教师逐步统一了生物技术专业应用型人才的培养目标,拟构建“递进式实践”能力培养模式。
1“递进式实践”能力培养模式的必要性
“递进式实践”能力培养模式:学生第一年和第二年注重基础理论和实验能力的培养,第三年以实验专题的形式通过实验设计、实施来解决实践问题。校内实验体系按照“基础实验-综合提高型实验-研究创新性实验”开设。最后一年到企业,毕业论文(设计)也一同完成。
1)提高学生实践应用能力是生物技术产业不断发展的迫切要求。目前,我国的生物技术产业正蓬勃兴起并已成为一个巨大的新兴产业,作为人才培养基地的高校生物技术专业,必须承担起为社会培养合格生物人才的责任,通过教学改革和创新,提高学生的工程和创新能力。
2)提高学生实践应用能力是提高本专业教学质量的具体体现。新形势下,人才的质量指标已不能简单地用学业成绩来衡量,而需提升到由社会根据学生的能力来评判。对于生物技术专业的学生来说,工程能力和创新能力是走入社会体现各种能力的基础和起点,因此,提高生物专业学生工程和创新能力是提高本专业教学质量的具体体现。
3)两大实践教学平台建设是提高生物技术专业学生创新能力的有效措施。校内实验模拟平台通过“基础实验-综合提高型实验-研究创新性实验”三个层次的训练,熟悉生物技术的基本概念、方法后,逐渐形成较为系统的科研理念。毕业实习在校外生产实习平台进行,学生全程参与企业的生产过程。经过两大实践教学平台的建立,形成校内实验和校外实习相结合的实践教学模式,实现跨越式的应用型人才培养,从根本上提高实践教学的质量。
2“递进式实践”能力培养模式的研究
内容改革和优化生物技术专业应用型人才的培养目标,确立校内实验模拟与校外实习两大实践平台,通过“递进式实践”能力培养模式,以“3(学校)+1(社会)”的方式全面提升学生的工程应用能力和解决实际问题的创新应用能力。
1)校内课程与实验平台。(1)一年级和二年级注重基础理论和实验能力的培养,第三年以实验专题的形式通过实验设计、实施来解决实践问题。三年级的专业课程采取“12+6+2”的模式,以学期为单位,前12周上理论课,后6周上实验课,最后2周总结、交流和考试。根据各专业课内容的相关性,纵向形成由浅到深,由基础性实验到创新性实验设计的课程体系;横向注重各相关课程联合开展实验,形成纵横交叉的网状专业实验课课程体系。(2)改变按课程分配和管理实验室资源的模式,统筹实验资源,实现实验教学以及学生创新科研活动中的平台式共享,以学生为主导开展创新性实践训练,增加学生创新能力锻炼的机会。(3)改进专业实验课程的内容,增加创新性、自主设计性实验课程的比例,设计接近生产实际、知识交叉的实验内容,使实验教学内容体现生物技术项目的系统性和全面性。
2)校外学生实践平台。学生最后一年在公司企业实习。要求每个学生至少在2家及以上的企业或公司有实习经历(每家实习单位至少3个月),学生提交相应的实习报告并有实习企业的指导老师及负责人评价,作为实习是否合格的依据。毕业设计由学校和公司两个指导教师共同协商指导完成。
3“递进式实践”能力培养模式的方法
1)课程与管理规范。配合2015版人才培养方案,重新制定各门理论和实验(实践)课程标准、考试大纲、教案、课件、教学进度表、实验室开放制度等。
2)实验平台的训练。从第3学期到第6学期,以先上理论课后上实验课为主要开课模式,共享校内实验平台,根据专业各课程知识体系相关性,协调安排各实践课程实践时间,设计系列专题性或综合性的生物技术工程和研究模拟项目,建立诸如“药物分析与提取”“药剂生产工艺”等课程圈,学生在指导老师的指导和专职实验教师的配合下,完成实验设计并实施,最后得出结果,分析,交流。变单一的实验老师考核为实验考核团队,完善考核机制。
3)校外实习平台。大学生创业是一项社会系统工程,扶持学生创业需要高校、政府和社会各界共同参与。校外实习平台采用“高校+企业+学生”的组织形式,学生第四年由学院安排或者学生自主申请实习单位(至少2家企业或公司,每家实习时间至少3个月),毕业论文(设计)可在实习单位完成,报学院、学校备案,以便实习期间跟踪监控。学生直接参与合作单位的相关生产及工艺研究或者销售等工作;实习单位配备一位指导老师,做好任务布置、技术指导及考核总结工作。
参考文献
[1]陆开形,朱世华,於宏,等.校所合作:独立院校实用型生物技术人才培养新尝试[J].宁波教育学院学报,2015,17(1):4-6
[2]温钢,杨梅,闫广平.工科院校生物技术专业人才培养模式的探讨[J].吉林化工学院学报,2014,31(12):46-49
中国热带农业科学院热带生物技术研究所的戴好富博士对海南特有的黎族药物的挖掘、整理和开发作了不懈的努力。8年多来,他们进行了深入的野外调查、图片拍摄和文献查找工作,并虚心请教了海南大学、海南师范大学和海南省药学会的相关研究人员,以及多位黎族民间医生。在此同时,他还专门组织了省内外从事药学、植物分类学等领域的专家学者,在深入黎村山寨进行实地调查和收集散于民间的黎族药用知识与资料的基础上,首次科学系统地从药名及其别名、植物来源、植物特征、产地、采收加工、性味功能、化学成分、药理和民间应用几方面对近600种黎族药用植物进行整理和综述,编写形成了《黎族药志》。书中每种药名旁均加注黎族杞方言的药名,较为详细地记载了黎药品种的实物和内容。
《黎族药志》第一辑于2008年出版,收录了200种黎族药用植物,第二辑也已于2010年出版,两册共75万字,彩色铜版纸印刷,16开纸页面,图文并茂,装帧精美,成为了海南第一本完整彩色图录的黎族药志典籍。
《黎族药志》第三册正在出版,将收录包括黎族民间常用的植物、动物和矿物质等。
戴好富,男,1974年出生,研究员,博士生导师,现任中国热带农业科学院热带生物技术研究所副所长,主要从事热带药用植物中的活性次生代谢产物的研究和开发利用曾获“海南省五四青年奖章”等荣誉和称号。
迄今为止,戴好富已发表科研论文150余篇,其中SCI收录的论文62篇。申请国家发明专利29项,其中11项已获授权,3项实现产业化。先后获2011年农业部神农中华农业科技奖二等奖、2010年海口市科技进步二等奖、2009年海南省科技进步一等奖等。
黎药研究相关书籍
01.《海南民间验方草药》(1965年·油印本),由海南中医药研究出版,海南中医药研究所编。记录了许多医生使用过,或是民间使用过,证实是效果很好且一直流传下来的处方。
02.《黎族民间草药集锦》(内部发行·2004年),由海南省民族宗教事务厅出版,刘明哲主持编辑。该书收集海南黎族300多种草药的黎族医药书籍,全书附有300多张照片,分治疗肝炎疾病类药、消化系统疾病类药、泌尿系统疾病类药、骨科疾病类药、风湿坐骨神经疾病类药、呼吸系统疾病类药和毒蛇咬伤疾病类药等共13类。