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激光共聚焦显微镜在传统光学显微镜的基础上作了改进,具有除目镜与物镜之外的图片放大功能,可以随时采集和记录检测信号,观察活细胞的结构及特定分子、离子的生物学变化。其选择单色性较好的激光作为光源,从根本上消除了色差。物镜的焦平面上加了一个带孔挡板,阻挡了焦平面外的杂散光,进一步消除色差。样品被分解成二维或三维空间上的无数个点,激光束逐个扫描成像,进而组成整体的平面或立体图像,计算机代替肉眼或照相机进行观察或摄像,数字化的图像在电脑中进一步处理,提高了图像的清晰度。该仪器还使用了光电倍增管,将微弱的信号放大,大大提高了灵敏度。由于以上优点,激光共聚焦显微镜可以应用到几乎所有有关细胞研究的领域。如原位鉴定细胞或组织内的生物大分子,观察细胞或亚细胞的形态结构;无损伤实时检测分析活细胞,并研究其形态和功能;在一个样品上同时进行多重标记,实时观察等。
2荧光探针
荧光探针在荧光成像技术中占据举足轻重的地位。一般荧光探针需具备优良的光物理性质,以便于激发和检测,且不与生物基质同时被激发,还要有较高的荧光量子产率和摩尔消光系数。荧光探针的溶解度要大,便于溶于缓冲液或细胞培养液中,且热、光性质比较稳定,有特异性标记位点。荧光探针需要具有良好的生物相容性,易于进入细胞内。荧光探针大致分为两类,包括化学类和生物类。化学类包括有机染料、纳米材料(金纳米粒子、半导体量子点等)及金属配合物等。生物类包括藻胆蛋白、分子灯标及基因编码荧光蛋白等。荧光探针在化学、光学、生物学等领域应用广泛,但是,目前仍缺少有效的分子探针识别疾病分子水平上的独特位点,故从分子水平上进行病理研究比较困难。
3荧光成像技术的应用
3.1蛋白质、金属离子的检测
生物体的生理状态可以通过蛋白质表现出来,生命活动离不开各种酶的作用,而酶大多是由蛋白质构成的,故研究蛋白质的结构和功能在认识生命活动过程中至关重要。刘亭延等采用荧光成像技术构建了一种检测人血清蛋白质的新方法。该方法以碳量子点为标记染料,以聚丙烯酰胺凝胶电泳分离出人血清蛋白,优化实验条件,最终得到清晰的电泳图。段相国等建立了一种HCVNS3/4A蛋白酶在小鼠体内瞬间表达的模型。金属离子在生物学中起重要作用,金属离子与荧光探针结合,在荧光显微镜下可观察细胞内金属离子的变化。Michael等选用Indo-1为模板,合成了一系列检测Ca2+的荧光探针,可用于确定活细胞定位置的Ca2+浓度。Sare等合成了Zn2+的荧光探针,并应用到细胞中Zn2+的检测识别中。人们还建立了Mg、Cu、Hg、Cd等离子的检测模型。荧光成像技术应用于蛋白质及细胞内金属离子检测还存在一些问题,如有的荧光探针不能通过细胞膜、成像过程对细胞造成损害、检测方法不统一等,因此,建立统一、低损害的荧光成像检测技术仍是极具挑战性的研究课题。
3.2肿瘤疾病的检测和诊断
目前,肿瘤的临床诊断主要依赖于显微形态学观察,从而在细胞层面上了解肿瘤细胞的类型与个体差异,这就要求检测手段不断进步。荧光成像技术以其操作方便、标记靶点多、灵敏度高等优点,广泛应用于肿瘤跟踪成像研究中,具有广阔的临床应用价值。高苒等建立了一种小鼠肿瘤模型,利用荧光显微镜和活体荧光成像仪可直接从整体和细胞水平上观察肿瘤,了解宿主与肿瘤间的作用。至今为止,人们对此进行了深入的探讨和研究,但该技术应用于体内时需要考虑复杂的体内环境,动物组织会产生背景噪音,影响该技术的发展应用。
3.3药物新剂型研究
为了提高药物疗效,降低毒副作用,发展药物新剂型尤为重要。荧光探针的不断发展使荧光成像技术在这一领域的应用范围不断扩大,可用于对药物运输过程、细胞屏障跨越方式、药物释放过程等的观测研究,它的迅速发展也大大促进了药物新剂型研究的迅速发展。陈刚等研究了荧光探针经内耳给药后的转运通路,在荧光成像系统下追踪了整个运输过程。钟华等构建了一种装载抗癌药物阿霉素的新型纳米胶囊,采用激光共聚焦显微镜实时跟踪观察药物投递释放过程,为新剂型的研究提供了理论平台。目前,类似的研究虽然较多,但仍处于理论研究阶段,诸如荧光探针毒性、生物体内相容性等问题还没有解决,没有合理的规范,难以规模化生产。
4结论与展望
(一)上好第一次课
微生物学是大学生接触生命科学领域比较早的一门课程。第一次课是全书的绪论,也是学生进入课程的第一印象,对以后的学习将产生重大的影响。我们采取以下几个方法进行尝试:首先,提出几个问题供学生思考。比如,天花病毒与康熙帝继承帝位有什么关系?目前大家知道最难治疗的疾病有哪些?你如何认识艾滋病?等等。一下子就将同学的兴趣及求知欲调动起来了。整个教学过程将不断解决这些提出的问题。其次,以微生物领域的奠基人巴斯德(Pastuer)和科赫(Koch)的科研故事为主线,讲述微生物的诞生及科学家所起的重要。比如强调巴斯德的开创性工作:否定自生学说、疫苗的研制等。在否定自生学说的过程,巴斯德如何对待传统观念,建立细菌学说。巴斯德研制狂犬病疫苗的故事脍炙人口。狂犬病一旦发作,致死率几乎100%。巴斯德将含有病原的狂犬病的延髓提取液多次注射兔子体内后,再将这些减毒的液体(即后来的减毒疫苗)给狗注射,狗就能抵抗正常强度的狂犬病毒的侵染。1885年人们把一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩送到巴斯德那里请求抢救,巴斯德犹豫了一会后,就给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液,然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前,使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了,孩子得救了。这里同样可以提出问题供同学思考,巴斯德为什么犹豫以后,才给孩子注射?比如埃博拉病毒能不能像巴斯德一样做了这个实验后应用到患者身上?同学们会给出各种不同的答案,最后老师总结并点评。巴斯德主要担心的是他的所谓疫苗的安全性,但当时没有其他办法。第二个问题的答案是,现代疫苗的研究必须经过一系列的疗效和安全实验。首先在动物体内实验,然后在临床上实验,经过一、二、三期临床阶段实验才可能广泛应用于普通患者。当然在特殊情况下,如类似埃博拉病毒这种重大传染病发生时,经特批可能缩短一些时间。讲到科赫,主要强调科赫定律的产生以及科赫实验室的团队力量。科赫定律(Koch’spostulate)在当前的流行病学的病原体确定方面有重要的应用,而团队合作精神是科研工作的基础。另外,突出我国科学家在微生物领域的贡献。比如汤非凡发现沙眼衣原体,获得国际上的盛誉,让同 学们为自己的国家自豪。最后,课程要紧密联系实际。比如2009年课程教学过程中,无锡太湖蓝藻的爆发;2010年教学过程中,全球禽流感爆发等。对这些现象同学们有感性的认识,进而引出相关的知识点,容易激发起同学究其所以然的学习动力,更容易投入。
(二)保持学习的新鲜感
在教学的过程中,注意保持学生学习的新鲜感。首先适当介绍当前本学科的最新进展,比如科学(Sci-ence)、自然(Nature)、PLOSONE等学术杂志关于细胞结构、碳素循环、进化的进展等有关本课程介绍知识的进一步发展,让同学们觉得科学是发展的,不是一成不变的,还有很多的未知领域。这样有同学就会去查阅,增加新的知识。又如学到了病毒这一章,EV71(肠道病毒71)病毒引起手口足病(hand-foot-mouthdisease),这是现实生活当中亟待解决的难题。通过这个鲜活的例子,同学们学习到正链RNA病毒的相关知识,就觉得很容易接受了。
二、科学安排教学内容
对课程统筹安排,同学能够自觉的安排自学。比如显微镜的相关知识,消毒灭菌的相关知识,相对比较简单,就可以一带而过。而对于比较难懂且与生活密切相关的就要重点介绍,比如病毒的相关知识,补充了HIV(艾滋病病毒)、HBV(乙肝病毒)、禽流感(如H5N1)及埃博拉病毒的相关知识,同时这些又与自身的健康息息相关,学生非常感兴趣。
三、多种途径强化学习
(一)课程内容与其他学科的联系
微生物学的内容与其他学科,比如生物化学、细胞生物学及免疫学等联系比较多,尤其与生物化学的联系非常紧密。我们注重相关知识的回顾,让同学逐步清楚学科是联系的,各有侧重。这样也可以推动对其他生命科学课程的学习。其次注意课程内容前后的联系,比如绪论中讲到科赫定律,在讲到病毒的时候,SARS病毒的确认就是很好的例子,这样再次讲解,同学们印象就深刻了,而且教学安排上也能够前后呼应。
(二)现代课堂教学手段的应用
现代教学板书已经退居其次,主要起到提纲及提醒的作用。现在课堂教学要用好多媒体(PPT)及视频教学。好的PPT可以节省课堂很多板书的时间,增加信息量。尤其对于实行三学期教学的学校,显得尤为重要。而好的视频不仅形象,而且可以提高学生的注意力。在教学过程中,我们最成功的是选取了豪斯医生(Dr.House)的一集内容,该集是讲述豪斯医生如何分析婴儿感染哪一种病原微生物的,并对症下药。在视频开始前,要求学生带着问题去看:影片出现过哪些病毒及微生物的名称?抗生素为什么会滥用?病原传播的途径是什么?有的同学在临近毕业的时候说,老师,我现在还清楚的记得那节课。我了解了很多微生物的知识,很形象直观,简直是豪斯医生和医院的所有人在给我们上了一节课。教师的问题让我们抓住了问题的核心。
(三)与科研工作相联系
课程教授的过程中注意课本与实际科研的联系。比如我们目前从事的科研工作包括了特定环境中菌的分离纯化、生物质能源的利用、植物病毒的研究。当讲到这些方面,可以介绍科研的情况,取得的成果及研究的体会,让同学们认识到科研并不神秘莫测,反而因此想进入实验室进行科研的冲动。我们积极协助并指导有能力的同学开展科研活动。比如每年开展的全国大学生创新活动,上海市大学生创新活动及校级大学生创新活动,我们都给同学在相关领域提出指导性意见。生命科学学院及我们自己的课题组也有相应的创新项目供同学申请。
(四)及时解决学生的提问
目前可以通过很多交流途径与学生沟通,及时解决同学在学习中的问题。比如我们开通了博客,设立了专门的课程信箱,利用课程网站介绍最新的知识,等等,使大多数同学对课程产生了浓厚的兴趣。
四、课前精心准备
1尧信息生命科学还原了中医尧气功尧武术等传统文化的生命观的自然本质
早期哲学家意指的“自然”(Physis)特指事物运动变化的“本性”(Nature)、“本原”(Arche)、“太初”。这种最初存在的东西在事物运动变化过程中始终起作用,它们赋予事物质料,是最原始的“基质”,并内涵引导形成事物运动和存在的秩序的“原则”。这一“自然”存在与中医和气功等传统文化的“气”或“元气”概念是一致。近代以前,这种存在之物只能存在于哲学家的主观思维和意识对象之中,与物理科学的实证实验对象无缘,但是现在前沿的量子物理学已为这种以前只能靠思辩或“神秘”体验去把握的存在对象提供了客观实证的物质基础———量子真空零点能全信息场。从一元论宇宙发生论和科学认识的客观信息性上,只能将这一本体的客观存在称为“信息场”、“本体信息”,它是未显现的宇宙“隐信息”、“所有信息”(全信息),中华传统文化称其为“道”、“无”。它通过生成“气”来化生宇宙万物世界。〖信息生命科学〗的“信息”即是立足于这一“量子真空零点总信息场”(“道场”)的宇宙本体信息而言。
2尧信息生命科学对气功尧中医和武术基础的野气冶理论解读
(1)信息生命系统中与先天“炁”和后天“气”生成世界万物的暗物质暗能量宇宙本体隐信息源———“道•气”场,布达佩斯俱乐部的欧文•拉兹洛将其比喻为“微漪之溏”,显性世界只是本体宇宙“池溏”背景上的微漪。这一混沌的生成本体,老子给了其恰当的描述,“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,字之曰道”(老子•25章)。著名量子物理和科学思想家戴维•玻姆创造了隐含序(Implicateorder)的概念,与显现序(Explicateorder)相对,表达了这一宇宙本体的特征;(2)气功修炼和医学实践中对生命“先天元气”的提取和运用;(3)元气的本体信息多维复合一体性的物理奥秘———纵波磁旋构成的挠场;(4)传统文化中的天(地)、道(德)、无极(太极)、性(命)都与这一本体信息场相应。3尧结论和建议在道(气)一元的基础上,运用信息生命科学整合中医、气功和武术等,是传统文化创新的科技之路。
参考文献
[1]赵敦华.西方哲学简史[M].北京:北京大学出版社,2001年1月,第一版.
[2]戴维•玻姆著,洪定国等译.整体性与隐缠序[M].上海:上海科技教育出版社,2004.12.
[3]欧文•拉兹洛著,钱兆华译.微漪之溏———宇宙进化的新图景[M].北京:社会科学文献出版社,2001第一版.
目前,中小学生文明礼仪行为习惯养成教育所包含的内容很多,包括养成不打架不骂人的好习惯、养成有错就改的好习惯、养成礼貌待人的好习惯、养成遵守公共秩序的好习惯等等,针对中小学生贪玩、叛逆的感性思维特点,通过音乐歌曲教学形式,例如一首《对不起,没关系》歌曲的学唱教学,对学生进行礼貌用语好习惯教育和有错就改的教育,这时学生不但不会反感,反而会更加主动地学习。
素质教育内容可以从不同角度来划分,其中环保教育是涵盖于中小学文明礼仪行为习惯教育的始终的,是当前素质教育的一个重要内容,如养成勤俭节约的好习惯、养成爱护自己和他人物品的好习惯、养成爱护公共财物的好习惯等等。
在音乐课堂上,可以利用音乐教材内容展开拓展教育。
音乐课堂上,教育学生养成勤俭节约的好习惯、爱惜课本。告诉学生所用课本纸张,都是来自大自然,是用砍伐的大树制成的,同时给学生讲解、展示树木在大自然中的作用防止水土流失、释放氧气、是鸟类等很多动物的栖息家园、能为人类生活、生产提供原料和木材,如果我们青少年能从小养成节约的好习惯爱护我们的課本,那么我们就可以减少对树木的不必要的砍伐,节约我们的林木资源,也减少对大自然的破坏,从这一点不难看出,音乐课堂也是对学生进行环保教育的好阵地、而环保教育是学生文明礼仪行为习惯养成教育的的重要组成部分。
音乐课堂上,教育中小学生要养成遵守社会秩序和爱惜公共财物的好习惯。如在公共场合不大声喧哗、爱护学校、公园等公共场所的花草树木和公共设施、不乱折花枝、不踩踏绿地。由于中小学生在世界观、人生观、价值观方面还没有完全形成,还处于感性思维阶段,很容易受到各种环境的影响,为了让孩子们养成好习惯,在音乐课堂上,可以利用音乐活动环节,把遵守秩序和爱护公物的词句编写成朗朗上口的歌曲,或者让学生利用学会的歌曲旋律,做遵守秩序和爱护公物的创编歌词练习,孩子们有着爱玩的天性,音乐活动可以让学生加深记忆,并且促使学生主动去接受教育;为了进一步加深孩子对危害的理解和感受,利用幻灯片和投影仪打出不爱护公共财物和不遵守秩序后造成危害的一些图片,再配上音乐,或者让学生观看小电影,激发学生的环保意识和遵守公共秩序的情感,教育学生从身边事做起、爱惜公共财物、遵守社会公共秩序、通过音乐课堂可以有效改善应试教育的束缚,让中小学生在愉悦的音乐氛围中,接受文明礼仪行为习惯的养成教育。
SSCI即社会科学引文索引(SocialSciencesCitationIndex),为SCI的姊妹篇,亦由美国科学信息研究所创建,是目前世界上可以用来对不同国家和地区的社会科学论文的数量进行统计分析的大型检索工具。1999年SSCI全文收录1809种世界最重要的社会科学期刊,内容覆盖包括人类学、法律、经济、历史、地理、心理学等55个领域。收录文献类型包括:研究论文,书评,专题讨论,社论,人物自传,书信等。选择收录(SelectivelyCovered)期刊为1300多种。SocialScienceCitationIndex(2001年)收录社会科学领域内1,700余种最具影响力的学术刊物。
二、SCI简介
SCI即《科学引文索引》(ScienceCitationIndex),是由美国科学信息研究所(InstituteforScientificInformation简称ISI)创建的,收录文献的作者、题目、源期刊、摘要、关键词,不仅可以从文献引证的角度评估文章的学术价值,还可以迅速方便地组建研究课题的参考文献网络。SCI创刊于1961年。经过40年的发展完善,已从开始时单一的印刷型发展成为功能强大的电子化、集成化、网络化的大型多学科、综合性检索系统。ScienceCitationIndexExpanded(1997-2001年)收录全球自然科学、工程技术领域内5,800余种最具影响力的学术刊物。
SCI从来源期刊数量划分为SCI和SCI-E。SCI指来源刊为3500多种的SCI印刷版和SCI光盘版(SCICompactDiscEdition,简称SCICDE),SCI-E(SCIExpanded)是SCI的扩展库,收录了5600多种来源期刊,可通过国际联机或因特网进行检索。SCI涵盖学科超过100个,主要涉及农业、生物及环境科学;工程技术及应用科学;医学与生命科学;物理及化学;行为科学。
三、SCI、SSCI交叉关系
SSCI对其收录期刊范围的说明中明确告知该数据库中有一部分内容与SCI重复,这是因为学科之间本身有交叉,是社会科学与自然科学相结合的跨学科的研究在文献中的自然反映。
另外,SSCI从3400余种自然科学期刊中,通过计算机检索文章主题和引文后,生成一个与社会科学有关的文献目录,此目录再经ISI编委会审核,选择与社会科学密切相关的文献加入SSCI。因此SSCI也收录了相当数量的自然科学文献,二者的交叉关系更为密切。
四、哪些期刊是中文核心期刊?
通常所说的中文核心期刊,指的是林被甸、张其苏主编的《中文核心期刊要目总览》或中国科技信息所每年出版一次的《中国科技期刊引证报告》中指定的核心期刊。
五、ASPT来源刊、CJFD收录期刊意指?
一、课程教学内容安排
生物工程的内容十分丰富,有限的课时内不能面面俱到地进行较为深入的讲授。因此,教师在教学内容的安排上,既要保证突出重点内容,又要兼顾知识内容的全面性。此外,还需要引入一些学科前沿成果,以跟踪迅速发展的生物技术的进步。我们对于课程教学内容的安排,特别注意了以下几个问题。
1.组建课程模块,合理安排教学内容。以生物技术的应用发展为导向,将本课程的教学内容划分成三部分:①绪论,介绍生物工程沿革及前沿。②生物技术基础,详细讲述基因重组技术、蛋白质和酶工程、细胞工程的基本原理,技术路线及特点,旨在帮助学生建立牢固的理论基础、掌握相关技术的应用方法。③生物技术的工程化应用及发展,重点介绍发酵工程、生物医药工程和环境生物工程,通过多个与人类生存和发展密切相关的案例的教学,培养学生综合知识的能力、融汇创新的能力。
2.让学生了解生物工程学科的全貌。课程的绪论部分分别从生物工程的沿革、生物工程的原理及特点、生物技术的应用及前沿发展、生物技术及其产业所发挥的巨大的社会和经济影响力等角度进行讲授,帮助学生标绘出一副生物工程的全貌图:从基础理论的研究突破、生物技术的应用发展、到渗透至各国民经济主要领域中产生的巨大影响,期间产生的反作用又促进生物学基础理论的研究突破。这个过程周而复始地推动着社会的变革与进步。
3.宽泛基础知识面,强调理论联系实际。生物工程是一个具有丰富学术内容的领域,而本课程课时有限,不能详尽地涉猎各个知识点,因此,如何设置课程内容就成了影响教学效果的主要因素。本课程对基础知识的教授强调的是“宽泛”而非“深入”,要求课程设置的基础知识教学能够满足学生理解生物技术的基本原理即可,而对于生物技术的实践应用则给予了重点关注。课程坚持理论联系实际,运用综合性案例,让学生了解从基本原理出发到实践应用的过程,学习综合应用所学知识解决问题的方法,培养科学思维方式。
4.以生物技术的应用为导向设置教学内容,跟踪学科前沿。在对课程的基本原理讲授后,根据学生的工程专业教育背景和将来作为社会工作者的特点,我们引导学生学习工程化应用方法,这是更为重要的教学环节。这部分教学内容占据了整个教学内容的相当大的比重。如,微生物发酵工程、细胞培养技术使生物技术产品实现产业化;生物医药工程中集中了生物技术研究的前沿方向和热点,各种生物技术在此融合;环境生物工程致力于建立人类与环境的和谐关系,以实现社会的可持续发展。本课程分别选择这些领域中的主要内容作为重点讲授部分,如转基因动物制药、单克隆抗体技术应用、固定化酶技术及酶法分析、环境污染的生物治理等,安排了较多的教学时间,以使学生更好地了解生物技术的新进展。
二、教学方法探讨
生物工程学是生命科学与工程技术结合所形成的一门综合性学科,基于研究对象(核酸、蛋白质)及层次(分子、细胞、个体)不同构建了不同的生物技术分支领域,同时基于应用领域的不同也形成了各自富有特点的应用技术,如生物医药领域中蛋白类药物的生物构建和生产、环境治理与保护中微生物的生物转化过程技术等。由于教学内容覆盖面广,为了提高教学效果,本课程在教学方法上进行了以下几个方面的探索。
(一)以生物技术原理为主线贯穿教学活动
本课程的教学活动以生物工程的原理为主线展开,形成了基因工程、蛋白质和酶工程、细胞工程、发酵工程等章节,以使学生在较短的时间内掌握各种生物技术的原理和应用方法。同时,通过对生物技术应用较为深入的生物医药工程、环境生物工程等内容的安排,培养学生根据应用对象的特点和要求综合应用所学理论知识的能力。
(二)理论联系实际,引入案例教学
发酵工程是将生物技术产业化的重要环节,包含了从菌种培养到制备合格产品的过程。[5]菌种决定着发酵生产工艺方法,发酵工程中高产菌种常常是采用生物技术方法构建的。发酵过程调控是基于微生物的生命代谢过程,培养条件的变化可以影响代谢途径。发酵产物的提取纯化是依据待分离目标物质的特性及待分离目的产物和杂质之间物性的差异来进行的,是决定生产成本高低的关键因素。如果只是按照发酵工程的过程来讲解技术基础及过程应用技术,涉及知识点多,知识点之间的相关性较弱,这对于刚开始接受专业课程教育的本科三年级同学来说,接受起来有一定的难度。而以具体物质的发酵生产为例进行分析,更为形象化,也容易被学生理解和接受。授课时,我们以红霉素的生产为例,分析了工程菌的构建方法与高密度发酵技术的应用,基于组分分离要求的分离纯化工艺方法的建立等,并将自己多年科研的成果结合至授课内容中。仅就红霉素的提取纯化而言,工程菌的引入及发酵调控技术的成熟,使红霉素发酵单位由原来的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分离技术的应用成为现实。目标产物的分离工艺由传统的“板框过滤-溶剂萃取-经过中间体盐的结晶纯化”发展为“微滤膜过滤-(纳滤膜浓缩)-层析分离-结晶纯化”新的分离工艺。该工艺利用层析操作的高分离效率实现了活性组分红霉素A与杂质组分红霉素B、红霉素C的分离;通过结晶过程中关键因素的调节,如结晶体系的组成及组成物的浓度变化、pH、温度、搅拌等,实现对产品粒度和晶形的控制,从而获得纯度高、药理活性强的产品。案例的分析过程加强了学生们的工程概念,如发酵产物的提取往往会涉及结构相似组分的分离,其分离方法的选择需兼顾分离效率高、分离条件温和的要求;微生物发酵是纯种培养过程,工程设备必须满足无菌操作的基本要求,发酵罐需要具备良好的混合能力,较高的传质、传热速率,且不能对菌体产生剪切破化;药物的晶形和粒度与药物的生理活性相关,现代药物质量控制指标除了纯度和杂质含量要求外,还有晶体的晶形粒度等结构指标要求;发酵产品的经济成本和社会成本概念等等。实现一个抗生素药物的现代化工业生产需要融合现代基因工程、细胞工程、化学工程的知识。
(三)课堂讲授与专题案例的调研相结合
本课程通过典型实例的剖析,加强了学生对基本原理的理解,并传授了生物技术的应用方法。我们时时跟踪生物技术领域的发展,对授课案例进行更新,以使教学内容紧密联系生物工程的新发展、新成果,体现该领域新技术、新水平,使学生感受到科学技术发展的巨大魅力,激发学习热情。但是,本课程的教学课时有限,课堂上不可能对生物技术各领域均充分展开。为了弥补这一局限,本课程在教学上设置了“专题调研+课堂谈论”环节,把生物工程应用专题案例的调研工作,以作业形式布置给学生去完成,并通过课堂讨论及提交论文的方式加以考查。[6]专题论文的完成及交流以小组为单位进行,教师组织学生组成学习小组,要求各学习小组在给定领域范围内对感兴趣的专题进行调研和论文的撰写。教师在组织学习小组之时,就将学习小组两两结对,要求各小组在完成本组专题调研的同时,对结对小组的课题也进行相应调研,并作为主审方在课堂上对结对组的专题内容设置提问,引导课堂讨论,而其他同学则可以对自己感兴趣的专题自由发表观点。
本课程要求,小论文要按照《华东理工大学学报》的稿件规范撰写,这也是对本科生撰写科学论文的训练,是专业素质培养的一部分。这种“专题调研+课堂谈论”教学模式,能让学生自动参与多专题的调研学习,达到巩固基础知识、拓宽知识面、深化专业认知的目的,同时能够较全面地训练和检验学生专业文献查阅、分析材料、归纳总结及思辨应对的能力。实践表明,这样的学习方式效果突出。学生李晓阳在听课小结中写道:“分组演讲、课程论文,每小组七八个人,不仅可以让我们自己动手获取知识,锻炼了动手能力,还能够培养我们团结协作的能力。只有分工合作才能把这项工作做好。”学生闫天一在小结中写道:“老师讲到了我国生物发酵工业发展的现状,虽然我国(抗生素)产量居世界之首,但生产效率比较低、产品附加值低、污染严重,主要以半成品(原料药)为主,这些都深深触动了我。在化学制药领域,我们仍是以仿制药为主。在21世纪,我想我们大学生的责任就是让中国不仅是世界的工厂,也要成为研发的中心。”
三、结束语
关键词:信息计量;CSCD;CSSCI;学科竞争力
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2013)10-0-02
信息计量是用定量方法来描述和研究信息的现象、过程和规律的一种定量分析。信息计量被广泛应用于信息分析和预测、科学评价等方面。利用信息计量的基本原理和方法,加工、整理及实际调查统计所得的资料,从而可以分析和估测某一学科和技术领域的衍生及其发展趋势。在此基础上,可获得某一学科的产生、发展、分化和相互渗透等动向。利用信息计量数据,还可以评价科学论文和科研成果的质量,可以为科研计划的制定和进行科研管理提供重要依据。2002年以来,科技部联合教育部、中国工程院、中国科学院等部门多次制定和颁布了有关科学技术评价的相关文件,可以说科学技术评价的意义和作用已不言而喻,各种评价方式也随之涌现。在各种各样的评价活动中,竞争力评价是其重要的组成部分之一。所谓“竞争力”是指竞争者(团体或个人,包括国家、高校、企业……个人)获取竞争优势、赢得胜局的能力。学科竞争力评价作为竞争力评价的一个方面,则成为机构评价和个人评价的重要内容和重要组成部分。本文试图通过对我校的核心期刊信息的分析,从信息计量角度了解我校的科研发展概况,为我校今后的学科建设、人才引进、科研政策制定等提供一定的参考与启示。
本文选择CSSCI(中国社会科学引文索引库)和CSCD(中国科学引文库)为文献信息源。这两个引文库分别由南京大学中国社会科学研究评价中心和中国科学院研制开发,其中CSSCI收录包括法学、管理学、经济学、历史学、政治学等在内的25大类的500多种精选学术期刊信息,CSCD数据库收录数学、物理、化学、天文学、地学、生物学、农林科学、医药卫生、工程技术、环境科学和管理科学等领域出版的中英文科技核心期刊和优秀期刊千余种核心期刊信息,核心期刊是期刊中学术水平较高的刊物,是我国学术评价体系的一个重要组成部分。
一、整体情况分析
1998-2012年间,CSSCI和CSCD信息资源库共收录我校期刊论文700多篇,根据这700多篇文献的整体分析:我校科研发展大致可以分为三个阶段:缓慢发展期(1998-2003)、平稳发展期(2004-2007)、成熟发展期(2008-2012)。
1.缓慢发展期。1998-2003年,1998年至2003年六年间,每年的文献量不超过20篇,1998年的3篇文献分别来自南京教育学院的李槟、孙庆、赵恩柱,刊于《河北学刊》、《江苏社会科学》、《辞书研究》上三篇文献《一座晶钢的雕像——论丘东平和他的创作》、《冷战的本质特征及其结局的必然性》、《从专科词语的性质看专科词典与语言学的关系》,由于2000年教育部批准原南京师范专科学校、南京教育学院、南京市晓庄师范学校合并组建成为全日制公办本科院校,因此1998年这些作者署名均为南京教育学院,在统计科研成果时均统计在内。由于这个阶段文献总量仅有70篇,因此把这个阶段称为我校学科发展的缓慢期。
2.平稳发展期。2004-2007年,为我校科研发展的平稳期,年文献量较前一阶段有所增加,年文献量在36篇以上,100篇以下,整个阶段的文献量为198篇,该阶段文献量最多的学者为我校的颜森林老师,从CSCD的统计数据来看,四年的文献量达12篇,平均每年3篇,该学者主要从事为通信、非线性光学、激光器与混沌等物理学方面的研究,排名并列第二文献量为7篇的有三位老师,分别为我校的秦林芳老师、邵建老师和林继成老师。
3.快速发展期。2008-2012年,为我校科研迅速发展的时期五年总文献量为430篇,年均文献量在100篇以上,由于本文的检索时间为2013年8月,因收录文献的时滞性等原因可能2012年的有些文献还未来得及被收录至数据库中,因此2012年的文献总量比前几年要少。从CSCD的统计数据来看,这一阶段文献量最多的学者为我校的华春老师,其文献总量达39篇,该学者主要从事植物逆境生理等植物学方面的研究,该学者在我校原生命科学系建立和发展了一支强大的学术团队,因此发表的文献大多数是以合作者的形式出现的,这体现了自然科学研究中团队合作的重要性。从CSSCI的统计数据来看,这一阶段文献量最多的学者为我校的秦林芳老师,其文献总量达到24篇,且为独著,该学者长期以来主要潜心于作家丁玲及其文学创作研究,笔耕不辍完成了大量的论文。
二、学科类别分析
为了分析我校各学科发表文献量,对我校教师发表的700多篇核心论文关键词进行统计。由于本文信息集来自两个不同的信息资源库CSSCI和CSCD,因此对于文献所属学科界定可能存在不一致,因此本部分内容仅供参考。将两个数据库中的近似学科进行合并处理后,通过EXCEL统计,本数据集700多篇文献共涉及56个学科,将发文量排在前20名的学科列于表3中。
由表1可知,我校作为一所师范院校,教育学这门学科科研产出的数量位列第一,其中贡献最大的两位学者分别是陈维维老师(7篇)和张波老师(7篇)。尽管教育学这本学科科研产出数量居高,同时也应看到这门学科之所以产生高文献量是因为我校教育学所属二级学科比较多,如学前教育、课程与教学论(数学、语文、英语、化学、物理)等。从图2可看出,这些学科尚未形成一支成熟的科研团队,大部分属于独立科研状态,这样的状态不利于我校某些学科的发展与壮大,特别是学前教育作为我校的重点学科,科研产出相对于同是校级重点学科的生态学来说,不仅数量少,也未形成稳定的科研团队。
三、结束语
根据上述对我校学者核心期刊的信息计量分析,可以看出,1998—2012年,我校科研经历了从缓慢发展到稳定快速的发展过程,某些学科研究趋于成熟,该领域的研究队伍已经具有相当的规模如生态学。同时也应看到我校作为一所师范院校为主而形成的地方本科院校,教育学的一些二级学科尚未形成一支或多支成熟的科研团队,该学科缺乏有学术影响力的领军人物,难以形成科研核心。
新建地方本科师范院校主要是通过重组师范教育资源而形成的,“师范性”是其特色,新建地方本科院校要根植于地方文化沃土,服务本地区经济发展需求,围绕区域经济、社会发展和地方特色资源形成强有力的科研团队,进行产学研合作,形成科研优势,培育科研特色。可以从三个方面寻求突破:一是立足南京经济社会发展需要,寻求科研服务特色。二是侧重应用研究,寻求研究领域特色。三是寻求科研运作模式特色,重视学科间的交叉、渗透和融合,促进多学科间的相互交流、交叉、融合,最大限度地挖掘各个学科的科研潜力,变劣势为优势。
参考文献:
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[5]梁永霞,李正风.基于CSSCI的中国科技政策研究的知识图谱[J].中国科技论坛,2010(11).
一、政府与高校科技成果的商业化转移
尽管美国著名的科研型大学大多为私立大学,但政府在大学科学研究及科技成果的商业化转移中都发挥着极其重要的作用。政府的作用主要表现在两个方面:首先,政府大规模的科研经费投人是高等学校科学研究的强大支撑。美国大学的科研经费有多种渠道,如私人基金会、工商企业界等,但自50年代后期以来,政府的科研投人是大学科学研究经费的主要来源。政府与大学的科研与伙伴关系始于1954年。但是,在上个世纪五十年代以前,美国政府是很少对大学的科研进行投人的。1957年10月4日苏联首次进人太空并获得成功,极大地震动了美国政界和科技界。1958年,美国国会通过法案,设立“SelcetCommitteeonAStro-nautiesandSpaeeExploration”。这个委员便是美国科学委员会的前身。同时,美国政府大幅度增加了对高等学校科学研究资助。此后,美国政府的科研投人及其对高校的科研资助不断扩大。1972年,联邦政府对高校的科研拨款为160亿美元,2001年达到280亿美元。其中对霍普金斯大学的科研拨款为9.23亿美元,对华盛顿大学的拨款为5.2亿美元。其次,联邦立法赋予高校科研成果知识产权的拥有权,为高校科研成果的商业化转移创造了前提性条件。在1980年以前,由联邦资助所获得的科研成果,政府拥有其所有权,专利权很少转移到工商部门,因而也不能直接产生经济效益。1980年,联邦政府拥有30,。00件专利技术,其中仅有50%商业化。为促进大学科研成果向工商业的转移,联邦政府于1980年12月12日制定颁布了Bayh一Dole法案。Bayh一Dole法案赋予了大学对政府资助的科研成果专利的拥有权,为这些科研成果的专利政策构建了一个基本的法律框架。其基本的目标是刺激联邦基金资助的专利技术商业化,提高专利技术的使用效率,并促进经济发展和社会福利水平的提高。Bayh一Dole法案的基本内容包括两个方面:一是明确界定了受联邦资助机构的权力和义务;另一方面则明确界定了政府的权力。按照这个法案,大学可以自主地将这些技术专利转让给企业,并获取专利销售收人或股份收入。但是受资助的大学有义务向政府报告技术专利的取得及使用情况,有义务行使技术专利的所有权,并与技术发明者分享专利收人,有义务优先向中小企业转移技术;大学获得的收人应用于资助教育和科学研究。政府虽然将资助大学科研获取的专利的所有权授予给了大学,但保留了控制权:政府对非排他性执照的权力;对大学没有报告的或未获得专利的技术发明的所有权;对大学专利的优先使用权;以及在特定条件下要求大学专利授予政府或其他特定机构的权力。这样既能让大学拥有知识产权,并能自主地进行科技成果的商业化,同时政府又能对大学的科技成果的开发和转化进行有效的调控。Bayh一Dole法案极大地促进了美国大学的科研创新及科技成果的商业化。据统计,美国设有技术牌照办公室的大学由1980年的25所增加到了1990年200所;科研机构申请技术专利的数量2000年比1991年增加T238%;牌照2000年比1991年增加T161写;版权同期增加了520%。在1993一1997年期间科研机构获得技术专利超过8000个;1980一2000年期间,有3376个新的公司以大学科研机构的技术专利为基础而建立起来。除财政拨款支持和制定相关的法律外,政府对大学的科学研究及科技成果的商业化不进行直接干预,但美国大学的科研得到了有效的组织,其中有三个方面是十分重要的:首先,美国联邦对整个政府的科研投人和使用方面有一整套严密的控制程序。美国每年的科学研究的拨款及分学科的分配比例,要经国会审议通过,重大的项目(如超过100万美元的自然科学基金项目)要报国会批准,国家科学研究机构(如国家健康研究院)和基金(国家科学基金会)的主要负责人要经国会通过后由总统任命。这些措施确保了政府对大学科研的宏观控制和引导。其次,科研项目的审议注重同行专家的意见。不论是美国科学基金,还是国家健康研究院资助的大学科学研究项目,基本上都采用同行专家评议的办法,同行专家评议的结果决定具体项目的取舍。同行专家主要依据学术标准进行审议,而不会受到来自政府部门的非学术影响。同时,美国科学基金会及健康研究院都有一套比较严密的有关同行专家评议的组织制度和行为规范,较好地保证了同行专家评议的公正性。再次,美国政府鼓励大学科研成果的商业化,但并不直接介人大学科技成果的商业化过程,而在法律规定的具体框架范围内由市场自发调节,大学向那些企业转让科研成果,采取何种形式转让以及如何确定转让价格或收益,由大学与企业同行确定,政府不承担科研成果商业化的风险。
二、大学在高校科技成果商业化中的作
美国大学在科学研究中扮演着重要的角色。美国的基础科学研究主要是由大学承担的,应用技术的开发则主要由企业特别是大型跨国经营企业(如IBM公司)来进行。美国大学科学研究的经费投人主要来源于政府拨款及企业界。按照Bayh一Dole法案,政府资助科研成果的专利权属于大学,而不是技术发明者,大学在政府资助科研成果的商业化过程中也就扮演着所有者的角色。企业界的捐赠是以大学为对象的,企业界商业化的科研经费一般也是与大学签订协议。在这类科研成果的商业化过程中,大学同样扮演着供给主体的角色。尽管美国各大学对其使用的表述不尽相同,但一般都认为科研型大学的基本使命是推进知识创新、教育学生和从事科学研究、技术开发,从而服务于国家和社会。大学在科研和科技成果的转化中,主要在如下方面发挥作用:首先,组织科研项目的申报,并为大学获得科研经费进行游说活动。大学教师和科研人员申报政府资助课题是在大学组织下进行的。大学除设有科研管理部门外,通常还有专门机构或专人负责对政府的关系。美国大学协会和美国教育理事会也均负有游说政府,对政府施加影响,从而争取政府增加对高校科研拨款的任务。在大学教师和科研人员的申请项目获得批准后,学校可以获得相当于教师所得科研经费60%的拨款。这些拨款将主要用于学校公共科研设施的建设,实验室的维护及水电的开支等。其次,组织技术专利的申请。对于获得政府资助的科研项目;学校负有向政府汇报资金使用情况的义务。对于具有市场前景的技术成果,学校负责申请技术专利,并负担相应的申请费用及专利维护费用。在美国,一项技术专利的申请费通常为1.5一2.5万美元。再次,直接负责科研成果向企业的转移。大学科研成果向企业的转化有多种形式,主要有出售专利,或以专利为基础设立新的企业。在促成科研成果向企业转移的过程中,学校要负责寻找接受科技成果的企业,负责与企业进行商务谈判和签约,同时还要负责对专利使用过程进行监控,并获取专利收益和维护专利权益。美国大学在积极促进科研成果向企业商业化转移的同时,十分重视防范这种商业化转移对大学的负面影响。为此,我们所考察的哥伦比亚大学和麻省理工学院主要采取了如下一些措施:第一,强调大学的科学研究必须以创新知识,促进教育学生和服务社会为己任,而不能以盈利为目的。从大学所得的专利权收益与所投人的科研经费比较看,大学的科学研究总体上是以基础研究为主的,可以取得专利权的研究成果毕竟只是其中的一部分,能够带来教育收益的往往也只是所取得专利权的一部分。大学所取得专利权的收益总额远低于大学的全部科研投人没有国家的拨款支持,大学靠科研成果的商业化,根本无法维持高水平的科学研究特别是高水平的基础研究。第二,大学的科学研究与科研成果的商业化运用之间必须既有顺畅的通道,又要有相对隔离的防火墙。哥大和麻省理工学院鼓励教师和科研人员从事具有商业化前景的科学研究和技术开发,但并不允许教师和科研人员直接对企业转让技术;也不允许教师和科研人员在企业担任领导职务;研究人员在其成果取得技术专利后,可以出去创办企业,但必须向学校支付专利费,并辞去大学的职务。同时,大学也不干预教师的科学研究,以保持科学研究的独立性,并营造自由进行科学研究的良好环境,大学更不会以获得专利收益的多少作为晋升职称和增加薪金的必要条件。第三,大学设立专门的机构和配备专门的人员从事科研成果的商业化转移工作。科研型的大学一般由一位副校长分管,设有科技成果转移办公室,办公室的工作人员一般应具有法律学位和工商管理学位,并有企业背景。大学通常还与擅长于知识产权法律事务的律师事务所合作,聘请专职律师办理知识产权的申请及维护事项,以及办理科技成果的企业转移的种法律事项。这些专门的工作人员通常要主动地与科研人员进行联系,与企业联系,既为研究人员与企业的联系牵线搭桥,又可避免大学研究人员陷入科技成果转让的商业事务而影响学术研究。第四,大学鼓励以其科技成果为基础创办企业,但并不直接追加商业化的投资。在获得技术专利后,将新技术由试验室推向市场,往往还需追加投资,主要靠风险投资。大学不仅不承担追加风险投资的风险,如果企业不能按协议有效地利用专利,大学还可以按事先的约定收回技术专利而转让给其他公司。第五,注重科研人员的学术道德和法律规范。按照美国有关的法律,大学对大学教师的科学研究行为承担连带责任。如果教师在科学研究中伪造试验数据,虚构试验结果。剿窃他人成果或有侵犯他人权益等违反法律的行为,不仅要追究研究者本人的责任,还会追究研究者所在大学的责任。为了规范教师的科研行为,哥伦比亚大学设立了专门的办公室和两个专门委员会负责学术规范。办公室的主要职责是进行学术道德和法律规范的宣传教育和处理相关的日常工作;专门委员会的主要职责是制定学校有关学术道德规范的政策,检查评估科学研究的道德法律规范,并对有关的纠纷作出裁定,对违反学术道德规范和法律规范者作出处理。大学还特别注意经济利益关系对教师行为的影响。哥大规定,教师在校外机构取得一万美元以上的咨询收人构成与该单位的利益相关关系,如从事对该企业产品的技术鉴定等工作,必须事先向学校申报;教师不得利用学校实验室及设备等介源为与自己利益相关的单位进行科学研究和护术开发等。第六,充分尊重教师从事科学研究的独立性、自立性。哥大和MIT两所学校都没有制定一级的科学研究发展规划和年度计划,也没有对教师从事科学研究及技术发明的方面作出硬性要求,教师可以自主选择科学研究的方向和项目。与科学研究相关的学科的设置及大型科研设备的配置,学校主要听取专家委员会的意见,必要时,还会听取校外有关方面同行专家的意见。