生物化工論文范文
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篇1
生物化學工程(又叫生化工程或生物化工)是化學工程與生物技術相結合的產物。生物化工是生物技術的重要分支。與傳統化學工業相比,生物化工有某些突出特點:①主要以可再生資源作原料;②反應條件溫和,多為常溫、常壓、能耗低、選擇性好、效率高的生產過程;③環境污染較少;④投資較小;⑤能生產目前不能生產的或用化學法生產較困難的性能優異的產品。由于這些特點,生物化工已成為化工領域重點發展的行業。
1.世界生物化工行業的現狀
生物化工發展至今已經歷了半個多世紀,最早主要是生產抗生素;隨后,是為氨基酸發酵、舀體激素的生物轉化、維生素的生物法生產、單細胞蛋白生產及淀粉糖生產等工業化服務。自20世紀80年代起,隨著現代生物技術的興起,生物化工又利用重組微生物、動植物細胞大規模培養等手段生產藥用多肽、蛋白、疫苗、干擾素等。而且,生物化工的應用已涉及到人民生活的方方面面,包括農業生產、化輕原料生產、醫藥衛生、食品、環境保護、資源和能源的開發等各領域。隨著生物化工上游技術——生物工程技術的進步以及化學工程、信息技術(IT)和生物信息學(bioinformatics)等學科技術的發展,生物化工將迎來又一個嶄新的發展時期。
生物化工行業經過50多年的發展,已形成了一個完整的工業體系,整個行業也出現了一些新的發展態勢。下面簡要描述生物化工行業的現狀。
1.1工業結構
由于生物化工涉及面廣,涉及的行業多,所以從事生物化工的企業較多。據報道,90年代中期,美國生物化工企業有:000多家,西歐有580多家,日本有300多家。近年來,雖然由于行業競爭日趨激烈,生物化工企業有較大幅度減少,但與生命科學(主要指醫藥和農業生化技術)諸侯割據的局面相比,生物化工行業依然是百花齊放,百家爭鳴。既有象諾華、捷利康等從事生命科學的世界性大公司,也有象DSM、諾和諾德等大型的精細化工公司,當然也有在某一方面有專長的小公司如Altus等。而且,由于世界大公司正把注意力向生命科學部分轉移,生物化工行業百花齊放的局面在很長一段時間內不會有什么改變。
1.2產品結構
傳統的生物化工行業主要是指抗生素(如青霉素等)、食品(如酒精、味精等)等行業,而在目前,它已幾乎滲透到人民生活的各方面如醫藥、保健、農業、環境、能源、材料等。同時,生物化工產品也得到了極大的拓展:醫藥方面有各種新型抗生素、干擾素、胰島素、生長激素、各種生長因子、疫苗等;氨基酸和多肽方面有賴氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、脯氨酸等以及各種多肽;酶制劑有160多種,主要有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、青霉素酶、過氧化氫酶等;生物農藥有Bt、春日霉素、多氧霉素、井崗霉素等;有機酸有檸檬酸、乳酸、蘋果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亞麻酸、透明質酸等。還有微生物法1,3.丙二醇、丙烯酞胺等。
目前,全球生物化工年銷售額在400億美元左右,每年約以7%~8%的速率增長。從產品結構來看,生物化工領域生產規模范圍極廣,市場年需求量僅為千克級的干擾素、促紅細胞生長素等昂貴產品(價格可達數萬美元/g)與年需求量逾萬噸的抗生素、酶、食品與飼料添加劑、日用與農業生化制品等低價位產品(部分價格不到:美元/g)幾乎平分秋色。高價位的產品市場份額在50%~60%,低價位的產品市場份額在40%~50%。而且,根據近年來生物化工的發展趨勢及人們對醫藥衛生的重視來看,高價位產品的發展速率高于低價位產品。
1.3技術水平
生物化工經過80年代以后的蓬勃發展,不僅整個行業技術水平有大幅度提高,而且許多新技術也得到廣泛應用。
1.3.1發酵工程技術已見成效
據估計,全球發酵產品的市場有120~130億美元,其中抗生素占46%,氨基酸占16.3%,有機酸占13.2%,酶占10%,其它占14.5%。發酵產品市場的增大與發酵技術的進步分不開。現代生物技術的進展推動了發酵工業的發展,發酵工業的收率和純度都比過去有了極大的提高。目前世界最大的串聯發酵裝置已達75m\許多公司對發酵工藝進行了調整,從而降低了生產成本。如ADM(ArcherDanie1sMid1and)和Cargill公司在20世紀90年代初對其發酵裝置進行改造,將以碳水化合物為原料的生產工藝改為以玉米粉為原料,從而降低了生產成本,ADM公司生產的賴氨酸成本比原先降低了一半。
1.3.2酶工程技術有了長足的進步
酶工程技術包括酶源開發、酶制劑生產、酶分離提純和固定化技術、酶反應器與酶的應用。目前世界酶制劑從酶源開發到酶的應用都已進入了良性發展階段,各階段生產企業和用戶關系密切,合作廣泛。據報道,1998年全球工業酶制劑的銷售額為13億美元,預計到2010年將增長到30億美元,每年以6.5%的速率增長。其中食用酶占40%,洗滌用酶占33%,其它(主要是紡織、造紙和飼料等用酶)占27%。
1.3.3分離與純化技術也有很大進步
影響生化產品價格的因素,首當其沖的是分離與純化過程,其費用通常占生產成本的50%~70%,有的甚至高達90%。分離步驟多、耗時長,往往成為制約生產的“瓶頸”。尋求經濟適用的分離純化技術,已成為生物化工領域的熱點。已大規模應用的分離純化技術有:雙水相革取、新型電泳分離、大規模制備色譜、膜分離等。
1.3.4上游技術廣泛應用于下游生產
利用基因工程技術,不但成倍地提高了酶的活力,而且還可以將生物酶基因克隆到微生物中,構建基因菌產生酶。利用基因工程,使多種淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、氨基酸合成途徑的關鍵酶得到改造、克隆,使酶的催化活性、穩定性得到提高,氨基酸合成的代謝流得以拓寬,產量提高。隨著基因重組技術的發展,被稱為第二代基因工程的蛋白質工程發展迅速,顯示出巨大潛力和光輝前景。利用蛋白質工程,將可以生產具有特定氨基酸順序、高級結構、理化性質和生理功能的新型蛋白質,可以定向改造酶的性能,從而生產出新型生化產品。
1.3.5新技術在生物化工中也得到了極大的應用
比如,在超臨界液體狀態下進行酶反應,從而大大降低酶反應過程的傳質阻力,提高酶反應速率。超臨界C02無毒、不可燃、化學情性、易與反應底物分離。利用超臨界CO2取代有機溶劑進行酶反應,具有極大的發展潛力。又比如,微膠羹技術已被廣泛用于動物細胞的大規模培養、細胞和酶的固定化以及蛋白質等物質的分離方面。
2.世界生物化工行業的發展趨勢
2.1工業結構
行業與行業間的劃分將日趨模糊,企業間的合作將加大。目前,許多從事醫藥、農業、環境、能源等方面生產的企業,正在從事生物化工生產。特別是某些從事傳統化工行業的生產廠家,也紛紛涉足生物化工領域。如杜邦公司,長期以來主要從事有機化工和聚合材料的生產,現在正加大生物化工的開發力度,已開發成功了生物法生產1,3-丙二醇工藝,并正在開發用改性大腸桿菌生產己二酸工藝。DSM公司以前主要從事抗菌素方面的生產,現也加大了生物化工的投資力度。
由于生物化工涉及面廣,許多生化公司都有自己的專長,它們之間為了商業利益的合作也非常活躍。此外,隨著從事傳統行業的生產廠家的加入,由于技術與生產方面的原因,它們與從事生物化工開發與生產的企業合作也很頻繁。所有這一切,都使生物化工行業的合作越來越廣泛。如杜邦公司與杰寧科樂公司合作開發用生物法生產1,)丙二醇,進一步生產PTT樹脂。荷蘭的Purac公司與美國Cagill公司合資建設年產3.4萬tL。乳酸裝置,并計劃進一步發展到6.8萬V入DSM公司與美國Maxygen公司簽定了三年的研究合同,以利用Maxygen的DNA重排和分子培養技術,開發在7一ADCA和其它青霉素生產中使用的酶和菌種。2.2產品結構
生物化工產品正向專業化、高科技含量、高附加值方向發展。傳統的低價位產品受到冷落,而高價位產品如生化藥物、保健品、生化催化劑等則備受青睞。許多公司為了追求較高利潤,都將低附加值的產品剝離。如日本武田藥品工業公司不再生產味精,轉而生產其它高附加值的調味品如肌甘酸二鈉(IMP)和鳥甘酸二鈉(GwtP)。另外,生物化工將涉足它以前很少涉足的領域如高分子材料和表面活性劑等。
生化藥物由于附加值高而成為今后生物化工領域發展的重點。1997年生化藥物市場銷售額達130億美元,其中細胞分裂素80億美元,激素30億美元,其它20億美元;就具體藥物而論,促紅細胞生長素35億美元,人胰島素18億美元,粒性白細胞克隆刺激因子16億美元,人生長激素15億美元,小干擾素11億美元。預計今后其市場銷售額還將以8%的速率增長。
在氨基酸方面,雖然用于藥物合成氨基酸的量相對較小,但其發展潛力很大。據報道,500種主要藥物中,有18%含有氨基酸或其衍生物的合成。在藥物合成中,使用最廣泛的是L。脯氨酸、r苯甘氨酸和r對羥基苯甘氨酸。L。脯氨酸用于血管緊張素轉化酶(ACE)的合成,匹苯甘氨酸和r對羥基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外,多肽也是今后的發展重點之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽鍵組成的化合物,在臨床上使用非常廣泛,主要用于治療癌癥、HIV病毒和兔疫系統功能減退、對傳統抗生素產生抗體的感染以及疫苗等。全球合成多肽原藥的產量在100kg左右,但銷售額達2.5億~3億美元,而做成制劑的銷售額則達25億~30億美元。多肽原藥需求量的年增長率在10%以上。
碳水化合物方面,用于臨床的碳水化合物受到人們越來越多的關注。但是,用于臨床的碳水化合物結構復雜,如一對單糖,其不同的化學鍵就多達22種。因此,用化學法合成復雜的碳水化合物比較困難,難以實現工業化,而用酶法合成則是一條切實可行的途徑。
作為生化催化劑的酶,也將是今后發展的重點。1997年,生化用催化劑銷售額約1.3億美元,在過去的3~5年間,每年增長速率在8%~9%,預計在未來的3~5年間,將以同樣速度增長。生化催化劑主要用于手性藥物的合成。當前,手性藥物已成為國際新藥研究與開發的新方向之一。
1997年手性藥物制劑世界市場的銷售額為879億美元,占藥品市場的28.3%,到2000年將達到900億美元。在未來的25年內,約有一半的手性藥物要通過生化催化合成,因此,生化催化劑無論從需求量和需求種類來看,都具有很大的發展潛力。
生化表面活性劑由于具有無毒、生物降解性好等優點,今后可能成為表面活性劑的升級換代產品,但目前還處于探索階段。
生物化工在高分子材料、特殊化學品、生物晶片、環保等方面也將有極大的發展潛力。
2.3技術水平
不斷提高菌株活力、發酵水平、生化反應過程、分離純化水平,依然是生物化工面臨的課題。
在菌種開發方面,由于從20世紀70年代以來從自然界中篩選菌種以獲得新的代謝產物的機會明顯減少,人們便考慮利用已知菌種經適當改變其代謝特性后生產新的產品。如日本協和發酵公司已成功地把生產谷氨酸的菌種改為生產色氨酸。
在生化反應器方面,反應器放大一直是一個老大難的問題。因此,利用計算機技術對整個生化反應過程進行數字化處理,從而優化反應過程,是今后的發展方向之一。
在分離純化方面,親和層析受到廣泛重視,并有人研制了一種綜合專家系統軟件包,可在幾分鐘內告知對方被分離物系的分離方法和順序,以便根據產品所需進行取舍。
另外,在生化過程的在線檢測和控制方面,利用生物傳感器和計算機監控,依然是今后的發展方向。
在酶催化反應中將發展有機溶劑中的催化反應。
生物上游技術的發展,將對生物化工產生深遠影響。人們對從病毒、細菌、植物、動物到人類基因組順序測定工作十分重視,并在此基礎上形成了基因許多產品一哄而上,盲目上馬,遍地開花,最終形成惡性競爭,許多企業破產倒閉。在競爭中生存下來的企業,也是元氣大傷,難以進一步組織技術改造。如僅江蘇省停產的發酵生產線就多達上百條。另外,行業內企業間的生產水平相差懸殊,企業技術裝備水平達到20世紀80年代以后國際先進水平的僅占20%~30%,多數處于20世紀60~70年代水平。
二是產品結構不合理,品種單一,低檔次產品重復生產,不能適應需求。在我國高檔的醫藥生化產品如激素、生長因子、干擾素、藥用多肽等,有的產量很小,有的沒有生產,因此每年都需進口。
三是在生產技術上,工藝、設備不配套,上下游技術不配套,產物的收得率低。我國雖然某些產品如檸檬酸、乳酸等發酵水平較高,但大多數產品的收率都低于國外,酶制劑的活力也明顯低于國外,生化反應器和分離純化技術更是落后國外15~20年。每年都要花費大量資金從國外進口生物反應器、細胞破碎機、分離純化設備及分離介質、生物傳感器和計算機監控設備。
四是有些產品投入產出比達15/=以上,造成嚴重的資源浪費和環境污染。
五是基礎研究薄弱,技術創新能力不強,企業的技術開發、技術吸收能力差,生產發展多數依靠傳統的夕蜒型、粗放型擴大投資的增長模式,效益低、市場競爭力低。
3.2建議針對我國生物化工行業存在的問題,筆者有以下建議:
3.2.1擴大經濟規模,提高競爭力要鼓勵建設大型的生物化工企業集團公司,使之集科研、開發、生產、銷售干一體。尤其要培育一批科技創新型企業。同時,也要鼓勵在某些方面有一定特色的小型技術創新型生化公司的發展,并淘汰一批生產規模小、生產技術落后、沒有市場競爭力的企業,從整體上優化我國生物化工的產業結構。
3.2.2調整產品結構要發展高檔產品,如高檔醫藥生化產品、功能性食品及添加劑(主要有低熱值、低膽固醇、低脂肪、提高免疫功能、抗炎、抗癌等產品)、生化催化劑等。另外,也應發展眾多精細化工產品及用化學法無法生產或很難生產的產品,如微生物多糖、生物色素、工業酶制劑、甜味劑、表面活性劑、高分子材料等。
3.2.3節約有限資源,強化環境保護在生化生產組學(genomics)。近年來又在信息學(informatics)的基礎上建立了生物信息學(bioinformatics)。信息學的內容包括信息科學十生物技術十生物工程十生物動力學等的綜合信息系統。可以預見,基因組學和生物信息學在生物化工中應用的商業前景極為可觀。
另外,其它行業的新技術如分子蒸餾技術、組合化學(combinatoricalchemistry)等,也將在生物化工中得到應用。
3.我國生物化工的發層現狀及建議
3.1發展現狀
我國生物化工行業經過長期發展,已有一定基礎。特別是改革開放以后,生物化工的發展進入了一個嶄新的階段。目前生物化工產品也涉及醫藥、保健、農藥、食品與飼料、有機酸等各個方面。
在醫藥方面,抗生素得到迅猛發展61998年我國抗生素的產量達到33486h青霉素的產量居世界首位。其它生化藥物中,初步形成產業化規模的有干擾素、白細胞介素。2、乙型肝炎工程疫苗。
在農藥方面,生物農藥品種達12種,主要有蘇云金桿菌、井崗霉素、赤霉素等。其中,井崗霉素的產量居世界第一位。
在食品與飼料方面,作為三大發酵制品的味精、檸檬酸、酶制劑的產量也有很大的增加/1998年味精產量從1990年的22.3萬、增加到56.4萬一檸檬酸產量從1990年的6.13萬、增加到56.4萬一酶制劑從1990年的8.5萬t增加到24萬t。酵母及淀粉糖的產量也有明顯增加。我國的味精生產和消費居世界第一,檸檬酸的生產和出口也居世界第一。另外,1998年乳酸的產量在1.5萬t左右,賴氨酸的產量在2萬t左右,卜蘋果酸的產量在6000t。
在有機酸方面,衣康酸的產量達5000乙我國開發的生物法長鏈二元酸工藝居世界領先地位,目前生產能力達500Va以上,并有數家企業有建設長鏈二元酸生產裝置的意向。
在保健品方面,我國已能用生物法生產多種氨基酸、維生素和核酸等。另外,我國生物法丙烯酞胺的生產能力達到2萬V山與日本同處于世界領先地位。
但是與發達國家相比,我國生物化工行業存在著許多問題:
一是我國的生物化工產業主要以醫藥、輕工、食品業為主。部分企業對生物化工產品大都是精細化工產品這一點了解不夠,加之行業規范也不夠,導致過程中,應選擇合適的原料,以降低成本與消耗,并加強廢物處理,減少環境污染。
3.2.4提高生產技術水平,特別是下游技術水平因為我國生物技術上游技術水平與國外相差僅3~5年,而下游技術水平則比國外相差15年以上,改造傳統發酵產品生產技術,不斷提高發酵法產品的生產技術水平,開發生物反應器,提高我國生物化工產品分離和提純技術,大規模開發生物化工裝備等應首先提上議事日程。另外,還應積極采用微生物法代替化學法,開發基礎化工新產品的工業化生產技術。
3.2.5加強產學研結合,注重上下游結合國內生物化工技術力量分散,為了做到優勢互補,應加強產學研結合。另外在生物化工生產過程中遇到的很多問題,都是由于上、下游結合不夠緊密而影響技術經濟指標。因此,在人力和財力的投入上,應考慮上下游結合,以加快生物化工產業的發展。
篇2
“卓越工程師培養計劃”是適應我國工業化發展進程,培養和造就一大批創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的工程技術人才的重要舉措,是增強我國核心競爭力、建設創新型國家、走新型工業化道路的必然選擇[2]。實施“卓越工程師教育培養計劃”,將進一步豐富我校的產學合作教育模式內涵,提升它的品牌效應。實施“卓越工程師教育培養計劃”也將使我校的辦學特色更為鮮明,兩者是相互促進的。我們將緊緊抓住這次機遇,按照“卓越工程師”的要求,整體設計人才培養方案,科學制定培養“卓越工程師”的通用標準和行業標準,深入研究理論與實踐課程教學大綱,強化校企實習實訓基地建設,強化“雙師型”師資隊伍建設,建立相應的配套政策和建立質量保障體系,以最大的工作熱情確保“卓越工程師教育培養計劃”在我校實施成功。為此,我院按照學校要求積極組織實施“卓越工程師教育培養計劃”的設計方案。為積極貫徹落實學校在人才培養和學科建設上“頂天立地”的戰略目標,學院經過幾年的不懈努力與探索,在人才培養模式、效果上大力進行創新。以培養高素質應用型創新人才為指導目標,產學研結合,走出了我院依托科研發展,教學科研良性互動,提升教育教學質量的新路子,在取得了顯著的建設成就同時為實施“卓越工程師教育培養計劃”奠定了堅實基礎。
二、改革具體措施
1.堅持以教學為中心,科研促進教學。科研是大學活力的源泉,以科研促進教學是提高大學教學質量的重要途徑[3]。科學研究不僅可以增強教學的深度、拓展教學的廣度,而且可以更新教師知識結構、完善教師的知識體系,提高教學效果。高校教師既要從事教學,又要進行科研,要將二者有機結合,以科研促進教學。我院提出了以行業產業為導向的生物工程卓越工程師培養模式。在培養應用型創新人才的辦學定位基礎上,以教學為中心,根據經濟社會發展需求和自身條件、發展潛力,繼承辦學傳統,不斷深化人才培養模式改革,明確了“堅持立足地方、依托地方、服務地方的辦學方針,依托四川及成都市現代生物產業,堅持以生物產業發展對人才的需求為導向”的辦學理念。我院堅持以現代產業發展對人才需求為導向,構建了以產學研戰略聯盟為平臺,學科鏈、專業鏈對接產業鏈的辦學模式。已在全院范圍內努力營造了“產學合作、工學交替”的良好氛圍。使“以教學為中心,科研促進教學”成為學院的共識和自覺行為。
2.強化培養學生的工程能力和創新能力。我們將具備一定專業知識并能運用所學知識完成工程項目的能力稱為工程能力。就目前社會所需來看,我們的學生在這方面還存在著巨大的不足。因此,強化培養學生的工程能力有助于他們今后在走入工作崗位時更好地解決實際困難。例如,在實踐環節方面,圍繞學生的工程實踐能力的提高,盡力運用校內外資源,為學生設置工程實踐與鍛煉環節。通過生產實習,幫助學生建立專業與工程的概念。大力培養學生的動手能力,尤其重視對學生實驗技能的培養,越是基礎的實驗要求越嚴格越規范,做到讓每一位學生都能帶著嚴謹的態度操作每一個實驗項目。強化創新能力是人才培養中的一個重要內容,是科技活動的靈魂。在科技活動中培養學生的創新能力至關重要[4]。鼓勵教師在教學方法上做出一定的創新,通過與學生之間的互動,將創新思想引入課堂,激發學生的創新意識,從而啟發學生的創新思維,最終樹立起自己的創新觀點。運用創新的教學模式,例如通過多媒體形式將世界最新科技引入課堂,組織一場針對最新科技的討論,讓學生像參與者一樣體會整個項目的策劃實施。
3.通過激發興趣,培養學生綜合素質和社會責任感。興趣是學習最好的老師,一旦我們對某種事物產生了興趣我們就會全身心投入進去,不斷探索,不斷求知。因此興趣的培養是“卓越工程師教育培養計劃”中的一項重要內容。為充分培養學生的興趣,首先我們要先啟發他們對事物的興趣,老師可以通過在課堂教學時不斷跟同學互動,增進學生對新知識的渴望,把他們引進門后鼓勵他們參加各類科研知識講座、參加科創活動,并在其中不斷指導等。設置個性化實驗室、簡歷實驗室開放中和實驗室競賽等,著力培養濃厚的學習與研究興趣,并促使學生進行“興趣———行動”的轉變[5]。
篇3
近年來我國生物化學領域科學技術發展迅速,生物化學科技查新工作在科技與經濟活動中發揮著越來越重要的作用,查新工作的質量直接影響著生物化學科研工作者研究水平的評定及該類科研工作的方向。本文結合工作實踐,討論了生物化學領域科技查新工作的相關問題。
1 科技查新工作的定義
科技查新(簡稱查新),是指具有查新業務資質的查新機構根據查新委托人提供的需要查證其新穎性的科學技術內容,按照《科技查新規范》(國科發計字2000544號)進行操作,并做出結論(查新報告)。
2 科技查新工作的作用主要的幾個方面
科技查新工作的作用主要體現在三個方面:
(1)為科研立項提供客觀依據,用以證明其是否具有新穎性。
(2)為科技成果的鑒定、評估、驗收、轉化、獎勵等提供客觀的文獻依據并保證其科學性和可靠性。
(3)為科技人員進行研究開發提供可靠而豐富的信息資源。
3 科技查新工作的主要步驟:本文由收集整理
科技查新流程如下圖所示:
4 查新報告的撰寫及對查新項目新穎性的評價:
4.1 科技查新工作的結果是為被查新項目出具一份報告,稱為“科技查新報告”,該報告包括封面、正文及簽字蓋章等內容,正文為報告的核心,包括以下內容:
4.1.1 課題的科學技術要點
根據用戶提供的研究報告及其它技術資料寫出的課題的概要,重點表述主要技術特征、參數、指標、創新點等。
4.1.2 檢索過程與檢索結果
包括對應于查新課題選用的檢索策略、數據庫、檢索年限、檢索詞(關鍵詞)、檢索式及檢索命中的結果。
4.1.3 查新結果
對查新課題與以上命中的結果進行新穎性及先進性對比分析,最后得出查新結論。
4.2 對項目新穎性的評價
一般遵循以下幾條原則:
4.2.1 相同排斥原則
查新項目的技術領域和目的相同,技術手段實質相同,預期效果均與現有技術相同,那么該項目缺乏新穎性。反之,則新穎性成立。
4.2.2 單獨對比原則
進行查新工作時,應當將查新項目的科學技術要點與每一份對比文獻中公開的與該查新項目相關的科學技術內容單獨地進行比較,不得將其與幾份對比文獻內容的組合進行比較。
4.2.3 具體(下位)概念否定一般(上位)概念原則
在同一科學技術主題中,具體(下位)概念的公開即可使一般(上位)概念的查新項目失去新穎性。例如,對比文獻公開某產品是“酪蛋白制品”,就使“利用蛋白質制成的同一產品”的查新項目失去新穎性。
反之,一般(上位)概念的公開并不影響具體(下位)概念的查新項目的新穎性。例如,對比文獻公開的某產品是“利用蛋白質制成的”,并不能使“酪蛋白制品”的查新項目喪失新穎性。
4.2.4 突破傳統原則
該原則通常用于數值范圍的判斷,主要是指:若在現有技術中公開的某個數值范圍是為了告誡所屬技術領域的技術人員不應當選用該數值范圍,而查新項目卻正是突破這種傳統而確立該數值范圍,那么該項目具有新穎性。
篇4
【摘要】 從工學和藥學有機融合的角度,探索制藥工程專業課程體系的改革,以培養“厚基礎、博知識、強能力、高素質、寬口徑”的“化學-生物-制藥工程學”于一體的復合型高級制藥工程技術人才。
【關鍵詞】 制藥工程 課程體系 改革
制藥工程專業是以藥學、化學工程技術、生物工程為主相互交叉的新興學科,是化學工程和制藥類專業的前沿學科。自1995年美國新澤西州立大學開設制藥工程高等教育以來,國外很多院校在工程學院或化工學院下設了制藥工程專業。我國國務院學位委員會和教育部于1998年把制藥工程專業設置為本科教育,我校(原鄭州工業大學,現鄭州大學)于1999年在化工學院設置了制藥工程專業,經過幾年的開拓辦學,我們已經積累了一定經驗。但由于我國制藥工程專業剛剛設置不久,對于各個高校來說制藥工程專業都是新興的專業,再加上該專業交叉性極強,既是工程技術的一個分支,又是藥學的重要組成部分,如何根據社會的需求,將生物、化學、藥學、醫學、化學工程等各學科有機的融合在一起,培養出合格的、高素質的制藥工程專業人才,以改變我國制藥工業規模小、生產水平落后的狀況,就顯得十分緊迫和必要。本研究根據目前制藥業存在的問題及人才需求,從工學和藥學有機融合的角度出發,探索制藥工程專業課程體系的改革。
1 制藥業存在的問題及人才需求[1]
建國以來,我國醫藥工業發展迅速,特別是改革開放20年來,大多數制藥企業進行了改造或擴建,引進國外先進技術和設備,并通過消化、吸收和革新,提高了我國制藥工業技術和裝備的整體水平,但仍存在很多問題,如規模與我國綜合國力和用藥需求很不相稱、現代生產工藝技術落后、制藥設備陳舊、制藥工程技術的力量十分薄弱等等。
隨著現代醫藥工業的高速發展,醫藥生產企業要想在市場中生存,必須增強實力,形成規模經濟,重視技術革新和新產品研制開發。首先從制藥工程和生產效率的角度考慮,應以現代工程技術為基礎,注重品種開發的連續性,實現高效、低耗、優質的集約化大生產。其次要注重新產品的研制開發與生產。對化學原料藥,要提高現有緊缺產品的生產能力,重視新路線、新工藝的研究;對藥物制劑要研究和開發新劑型、新品種和新輔料,重視粘膜、粘附制劑和單克隆抗體與藥物偶聯的靶向制劑等新技術的研究,重視緩釋透皮吸收以及脂質體、微囊、微球、乳劑等新型制劑的研究與開發;對制藥機械要發展高度自動化、微機控制和無泄漏成套設備,加強膜過濾、凝膠過濾和超臨界二氧化碳提取等新技術和新設備的應用與開發。
同時,隨著我國加入WTO及GMP、GSP、GCP、GLP、GAP等質量管理規范的實施,我國醫藥工業將進入世界經濟體系,直接參與國際醫藥市場競爭,一切滯后和有悖于WTO條例法規的地方需要盡快完善。醫藥企業要通過聯合形成規模經濟,增強實力,走集團化、現代化生產經營之路,要掌握各種新工藝、新技術、新劑型及生產過程管理和控制工程等方面的知識,并在此基礎上合理進行老產品技術改造和新產品的開發生產,以取得更好的經濟效益和社會效益。而只懂得藥物制劑、生產工藝知識的藥學類專業人才已不能適應現代醫藥生產企業發展的要求。醫藥生產企業需要既懂得藥物制劑、生產工藝、質量控制知識,又要懂現代制藥工程技術的復合型人才。
2 課程體系改革
目前,制藥業的全貌和制藥技術正在發生迅速變化,缺乏制藥工程專業技術人才是制藥業面臨的嚴峻現實。我國制藥工程專業的設置只是從形式上解決了制藥類人才由原來藥學、工程和管理等院系分別培養的局面。雖然國外制藥工程教育起步較早,但是所涉及高校較少,主體又是研究生教育,學生人數少,還沒有形成成熟的培養方案。國內制藥工程專業教育是以本科人才培養為主體,更多的院校在起步中。作為新設專業,制藥工程專業的學科基礎、培養方案、課程體系等專業建設深層次問題是我國高等教育改革與發展急需解決的重大課題。
2.1 改革課程設置和課程內容,注重工程能力培養
目前,各高校制藥工程專業的基礎和方向不同,課程設置也不同,綜合型大學、理工類大學對工程學、化工、生物工程方面的課比較重視,藥科類大學、中醫藥類高校則注重藥學方面的課程設置。根據制藥工程的特點,制藥工程專業課程的設置必須保證培養出來的制藥工程專業人才具備厚基礎、寬口徑的知識結構,熟練的語言表達、準確的外語閱讀、理解能力;掌握計算機基本知識,并能熟練操作及應用;掌握化工制圖的基本知識和技能,能識圖、繪圖;具有一定的化學實驗、專業實驗的基本技能及工藝操作能力、工藝分析計算能力和組織管理能力;掌握專業基礎理論、專業知識,具備選擇工藝流程、生產設備、工藝操作條件的能力,以及選擇常用電器、儀表的能力等。為此,所設課程的內容應盡量結合生產實際,跟蹤制藥行業的發展,教材應該是理論、教師的實踐經驗與工程師的生產經驗的融合結果,專業教學應突出主干課程,課程教學突出制藥專業主體。為此我校制藥工程專業的課程設置分為4大體系:①公共基礎課,包括數理化、人文社科、計算機等;②專業基礎課,包括物理化學、有機化學,生物化學、化工原理、化工熱力學、化工設備設計基礎、電工基礎、熱工基礎等;③專業必修課,包括微生物學、藥物合成反應、藥物化學、制藥反應工程、制藥工藝學、制藥分離工程、專業實驗及實踐性環節等;④專業選修課:包括天然藥物化學、藥物分析、藥劑學、藥事管理與法規、藥用高分子材料、生物化工、化工安全與環保、抗生素工藝學等。在4大體系中,形成以制藥工程專業制藥反應工程、制藥分離工程、制藥工藝學、藥物合成反應課程教學為龍頭,以藥物分析、微生物學、生物化學、藥物化學、制劑工程、化工原理、化工熱力學等課程教學為基礎的系列制藥工程課程群。各體系課程與選修課程在各年級交互進行、循序漸進、互相滲透、手腦兼顧、多層綜合。改革后的課程設置,既有化學、藥學等理論作基礎,又能突出工科院校的特點,特別注重學生工程能力培養[2,3]。
2.2 更新教育觀念,改革課堂教學
根據學生的實際特點和教學目標的要求,在教學過程中,要求任課教師更新教育觀念,改革課堂教學,改變過去陳舊的教學內容和教學方法,改變滿堂灌的教學方式,改變學生處于被動的教學模式,堅持與時俱進,充分利用現有的教學資源,最大限度的提高教學質量,培養學生創新思維和創新意識,努力做到學以致用,學有所用,使學生獲得最大的收獲。
在教學的內容上,對每門課程不要求講課內容與教材內容完全一致,而是提倡精講教學內容,注意本學科的發展與后繼、相關課程的銜接。如,制藥工業近數十年來發展極為迅速,在不增加學生課堂教學時數,給學生以充分的自主學習空間的前提下,通過改革教學方法和刪減陳舊落后、重復的教學內容,增加新技術、新知識,讓學生充分掌握制藥工業的基礎理論和基本技能,充分了解基礎理論與技能和前沿科學的關系,充分了解制藥工業的新發展,培養學生創新思維和開闊的視野。如納米制藥技術,生物制藥技術(長效注射微球、口服納米粒等),中藥加工現代化工程技術:超臨界萃取技術、三相流化床濃縮技術、膜分離、固液分離技術等目前研究的前沿領域。
在教學方法上,注重引進先進的教育思想和教育觀念,積極推進以學生為中心的教學方法改革,開展啟發式、討論式、計劃內自學與授課結合、圍繞制藥工程的實際問題開展開放式教學等生動活潑、多種形式的教學方式,增強互動性,改變以往"一人主講眾人聽"的授課方式,增強教師與學生進行面對面、深層次的交流;也可以利用網絡與學生進行研討式交流,或通過研討教學、課堂討論、課后查閱文獻并撰寫綜述性小論文等多種形式相結合,提高學生的學習效率,提高教學效果。并積極推進雙語教學,提高學生的專業外語水平和實際應用能力。
在教學手段上,要求大部分課程能夠充分利用現代信息技術,如能集文字、圖形、聲音、動畫等各種信息于一體的多媒體課件、網絡課件等教學手段進行授課,激發學生的學習積極性和主動性。目前,本專業的部分專業課程已經制作了內容規范、技術水平高和使用效果好的多媒體課件。
2.3 組織學生開展第二課堂活動,提高學生參與科研的能力
長期以來,學生學習與研究很少相關,這使得不少學生缺乏獨立性和創造性。其實,學生完全可以進行研究性學習。目前,讓學生進行小課題研究,已經成為國內外教學中布置作業的一個重要趨勢。在美國,小課題被稱為project,美國的教學材料中有很多project,學生對完成小課題很有興趣。在教學過程中,教師可積極組織學生開展第二課堂活動,讓學生進行project研究,提高學生參與科研的能力。
2.4 加強實踐性環節,強化能力培養
實驗教學在整個教學過程中具有重要的地位和作用,在學生能力培養方面具有不可替代的作用。實驗教學質量的高低,直接影響到學生能力的培養,因此, 我們非常重視實驗教學質量。
在實驗教學方法上,采用課堂講授、多媒體預演與實際操作相結合的方式進行,課堂講授在實驗前進行,由教師介紹實驗總體情況,實驗室的安全操作規程及實驗室各種規章制度,每個實驗的背景及主要實驗內容,設備、儀器的操作使用情況等,使學生對實驗內容有總體了解。網絡課件掛在學校網上,學生可模擬試驗,實際操作由學生在教師指導下獨立完成。實驗前學生要進行預習并寫出預習報告,在實驗中要掌握儀器、儀表的使用方法,要求學生獨立完成操作,記錄實驗數據并獨立完成數據處理、實驗報告及結果分析,要求對實驗結果進行討論并得出合理的解釋與結論。
在實驗內容上,采用與科研緊密結合, 不斷更新實驗內容的方式。教學與科研是相輔相成的,將科研與實驗有機地結合起來,對提高實驗教學質量有很大好處。從教師的科研中選取一部分較成熟的、內容比較新穎的、與實際聯系較緊密的實驗內容,學生做起來感興趣,在一定程度上提高了學生主動學習的積極性,學生不僅開闊了視野,還能取得較好的學習效果。
專業實習突破原有工科或藥科學生的實習模式,要突出工科院校的特點,貼近工業實際,把制造技術、質量意識、市場競爭、工業安全與法律約束等內容聯系起來,注意發揮傳統學科的交叉作用,充分發揮化學工程的傳統特色和生物化工的成果,圍繞重要藥用原料、中間體和輔助材料的生產工藝,以及典型藥品的合成與制劑,帶領學生到有特點的藥廠參觀學習,了解制藥企業的生產實踐,讓學生在制藥車間感受工業化制藥過程,建立工程制藥觀念與思想,解決應用工程實際問題的能力。
畢業設計課題盡量與教師的科研課題或生產實際相結合。畢業論文題目應具有新穎性,與醫藥工業相結合,解決工業上存在的實際問題。畢業設計或論文的內容要具有一定的理論研究水平,在一定程度上體現國內外醫藥研究的新趨勢、新工藝、新技術。
3 結論
經過幾年的實踐,我校制藥工程專業建設已經取得了很大的發展和提高,在招生規模、師資隊伍、課程體系、教學實踐和專業實驗室建設等方面成效顯著。已經有三屆制藥工程專業的本科畢業生,而且走上工作崗位的畢業生受到了省內、國內生物和制藥領域用人單位的稱贊,他們成為所在工作單位的技術業務骨干。這些教學成績的取得,歸結于本專業本科生教學過程中,兼顧生物、化學、化工、制藥科學與工程學科等多學科交叉性的特點,既注重理工科基礎知識的學習,又能將實際生物化工和制藥工程問題和最新科技成果納入專業課教學之中,歸結于制藥工程專業課程體系的改革。
【參考文獻】
1 鄧勝松,朱慧霞,姚日生,等.制藥工程專業產學研教育模式研究.藥學教育, 2006,22(4):1~3.
篇5
關鍵詞:L-組氨酸;合成;反應因素
1 L-組氨酸的簡介
L-組氨酸學名:2-氨基-3-咪唑基丙酸。一種含有咪唑基側鏈的堿性及極性的α氨基酸。L-組氨酸是蛋白質合成的編碼氨基酸,哺乳動物的必需氨基酸和生糖氨基酸。其側鏈是弱堿性的咪唑基。天然蛋白質中尚未發現D-組氨酸。符號:H。組氨酸對成人為非必需氨酸,但對幼兒卻為必需氨基酸。在慢性尿毒癥患者的膳食中添加少量的組氨酸,氨基酸結合進入血紅蛋白的速度增加,腎原性貧血減輕,所以組氨酸也是尿毒癥患者的必需氨酸。在組氨酸脫羧酶的作用下,組氨酸脫羧形成組胺。組胺具有很強的血管舒張作用,并與多種變態反應及發炎有關。此外,組胺會刺激胃蛋白酶c胃酸。
2 本課題研究的主要內容和意義
L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽是一種醫藥與生物化工的重要的合成體,它的合成和檢測具有很重要的意義。本論文主要通過L-組氨酸(L-組氨酸鹽) 甲醇、氯化鈉、硫酸在冰浴條件下進行反應,從而制得L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽。并對其結構進行熔點測定和紅外表征,以確定其結構,為后面的化工產品合成提供原料。
3 L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽的合成
L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽的合成方法:
反應式如圖1:
實驗方法:
在250ml的三口燒瓶中加入23.38g的NaCl(0.4ml),在常壓漏斗中加入21.6ml的濃硫酸(0.4ml98%)室溫下,通過滴加濃硫酸與NaCl反映生成HCl氣體。
在另一個250ml的三口燒瓶中加入L-組氨酸3.15g(0.02mol,155.16g/mol)和60ml的甲醇(無水甲醇,用無水硫酸鈉除水,無水硫酸銅檢驗是否除水完全)。
先通25分鐘的HCl氣體,使甲醇中的HCl氣體達到飽和。然后加熱至65℃,懸浮物開始慢慢溶解,溶解完全后10min后有沉淀產生。此后,保持平均每分鐘甲醇中鼓5到6個泡,每一小時正常鼓泡15min。使甲醇中的HCl氣體始終處于一個相對飽和的狀態(當發現無論是否有HCl氣體產生,燒瓶內同通氣的玻璃管都沒有倒吸的現象)。同時每1小時點板一次。
展開劑的配置:按正丁醇與濃氨水2比1的比例配置,試驗中為正丁醇20滴,濃氨水10滴,氨水略微多一點。
顯示劑的配置:本實驗所需的顯示劑為0.1%茚三酮無水丙酮溶液,稱取0.05g的茚三酮固體,溶于50ml經過用無水硫酸鈉除水過的丙酮中,存放于滴瓶中。
展開劑與顯示劑按照10比1的比例混合作為本次試驗的展開劑,試驗中是向點缸中滴3滴茚三酮無水丙酮溶液。
反應3小時后,提取適當反應液點板如圖2。
反應8小時后,提取適當反應液點板情況如圖3。
結論,在反應4小時后,反應液中的原料(L-組氨酸)與甲醇的酯化已經達到平衡。
后處理:試驗中,我們在8小時后向燒瓶中加入18.5ml乙酸乙酯,攪拌半小時之后再加入少量的乙酸乙酯,繼續攪拌半小時后過濾。然后用異丙醚洗滌濾餅,在空氣中自然干燥。測的熔點為206℃,計算產率為70%,比旋光度為+9.48(20℃),測的紅外圖如圖4。
圖中3200cm-1,3210cm-1處為N-H伸縮振動峰,3100cm-1處寬峰為-OH伸縮振動峰,2100cm-1處為C=N伸縮振動峰,1760cm-1處為C=O伸縮振動峰。與標準紅外譜圖對比說明該產物就是目標產物。
4 結果
在用兩種不同的原料合成L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽時,都能得到目標產物,產率都在70%或以上,觀察看見得到的目標產物為白色的粉末狀固體,測的其熔點與文獻上所述一致,并用紅外檢測驗證,結果說明兩種原料合成的產品都是我們的目標產物。在反應結束后的后處理中,我們對比兩種處理方法,一是采用普通過濾,該方法過濾時間比較長,但得到的產品的效果比較好。另外才用抽濾,該方法所需的時間比較短,在實驗室比較容易操作,但得到的產品的效果較普通過濾稍差。
5 展望
L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽是一種醫藥與生物化工的重要合成體,它的合成和檢測具有很重要的意義。本文在一定條件下合成了L-組氨酸甲酯二鹽酸鹽,并且得到的產率比較高,一般在70%左右,所以從這一方面而言,這個反應還是不錯的,由于做實驗時間有限現只能得到70%或以上的產率。如果在原反應條件的基礎上有所改善,可以得到相對更高的產率。從整體考慮,該實驗有很高的可操作性,得到產率高,產物純度高。若應用于工業生產中將有很高的實際應用效果。
篇6
全球化知識經濟時代背景下文化產業迅速發展著,知識經濟的發展推動著高校科技園文化產業的發展。本文首先介紹知識經濟時代背景下文化產業的發展現狀,然后簡述南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展現狀,分別從南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展存在的問題,最后提出南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展的對策和建議。
【關鍵詞】
知識經濟;南京大學――鼓樓高校科技園;文化產業;發展現狀;對策研究
一、知識經濟時代背景下文化產業的發展現狀
在知識經濟時代的今天,知識經濟的發展成為全球經濟增長的新興動力,從而也形成了文化經濟一體化。文化產業作為知識經濟的結晶,與知識經濟共同發展著。知識經濟為文化產業的發展提供了更廣闊的前景,而文化產業則成為知識經濟社會最重要的產業支柱。
在知識經濟全球化背景下文化產業的快速發展使知識創造顯得更為重要,以文化創造為內涵的知識作為生產要素在文化產業的分配中占有重要地位。我國文化產業的發展只能說是剛剛起步,在近幾年取得了很大的進步。但是由于體制上和理論上及思想認識上的一系列原因,我國的文化產業的發展卻遠遠落后于世界上的發達國家。在我國文化產業發展落后的情況下,大力發展高校科技園的文化產業,有助于從理論及思想認識上提高文化產業理論的發展,加快理論知識向產業化的轉化。
二、南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展現狀
效仿國內理工大學建立的大學科技園,我國第一家將人文社會科學轉化為生產力的文化產業科技園――中國人民大學文化科技園應運而生。人大科技園主要依靠領先的人文社會科學科研水平,充分利用學科優勢,形成文化創意產業集群的綜合性一體化園區。南京大學――鼓樓高校科技園響應政府發展文化產業的政策,園區內建成一個以工業設計為核心,科技、軟件、現代服務業為發展重點的江蘇工業設計園,另外成立一個創業分園――工業大學科技園,主導文化創意產業。
江蘇工業設計園按照政府推動、院所主導、市場運作的模式,該園區將建設以汽車工業設計、電子及系統工程設計、生物化工及先進材料設計、電力自動化設計、生物醫藥及合成藥物研發、工程設計、通信及電子信息設計、創意設計這8個創意設計中心。其中,江蘇創意設計中心充分利用鼓樓的歷史文化藝術自然生態等優質資源,依托南京藝術學院以及省國畫院的文化設計力量,建設沿秦淮河的文化創意設計簇群。
工業大學科技園是南京大學――鼓樓高校科技園的一個分園,依托工業大學學科優勢,要打造生物化工及新材料設計中心和江蘇工程設計創意產業園。江蘇建筑工程設計創意產業園是通過集聚南京工業大學校內外工業設計資源,讓設計中心進入大學校園,努力形成研發、設計、企業自主產權三位一體的集成,提高技術成果的成熟度,促進科技成果的產業化和成套化。200年被評為“中國最佳創意產業園區”。
南京大學――鼓樓高校科技園園區內有電子信息類企業477家,生物制藥類企業74家,光電一體化企業68家,新材料企業44家,能源環保企業44家,其他文化創意企業170家。南京大學及周邊高校作為科學技術的發生器,可以不斷開發新的科技;同時它又是各類人才的聚集地。因此,依托南京大學及周邊高校建立的科技園區,借助這些高校的學術、科研資源,將其迅速轉化為創意產業資源,正在成為高校科技園文化產業發展的一種重要的途徑。
三、南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展存在的問題
(一)科技園內園區企業發展定位不清,文化產業企業特色并不明顯。
園區內的文化產業的公司數量目前以文化傳播及藝術設計方面公司居多,但是企業數量在園區內所占的比重很低。文化產業是朝陽產業,從而導致對文化產業的熱情和期望較高。
(二)科技園內公共服務平臺還不完善。
科技園的公共服務平臺是為了滿足入園企業的公共需求,提供給入園企業諸如基礎設施使用,信息資源共享等服務,達到減少重復投入、提高資源效率、加強信息共享的目的。但是由于文化創意產業還處在初級發展階段,包括信息、人才培訓、知識產權推廣與展示等公共服務平臺建設還不完備。
(三)科技園內創意專業人才缺乏
科技園內文化創意產業的發展主要以創意為核心,創意來自于人力資本的創造。創意人才的培養應該與高校對接,高校應該有目的的建立相應的學科去培養創意人才。
(四)科技園內還沒有形成完整的創意產業鏈
科技園內聚集的文化產業企業數量目前還比較少,企業之間的相互關聯度比較低,文化產業園僅僅是空間上的集聚,并不能真正形成一條文化產業鏈,達到真正的產業集聚效應。
四、南京大學――鼓樓高校科技園文化產業發展的對策和建議
(一)積極尋求當地政府的扶持和幫助
當地政府在產業、金融上對科技園內文化產業進行引導,有助于推動園區內文化產業快速發展。政府給園區內文化產業企業提供資金支持,解決這些中小文化產業企業資金難得問題,給予這些企業一個良好的發展環境
(二)明確定位園區內的產業
在科技園發展文化產業的同時,應該明確定位文化創意產業園的功能,避免重復建設,打造具有特色的文化創意產業園。在建設文化創意產業園之初,應該明確該園區的主導產業,只有在確定主導產業的情況下,才會進一步擴大產業園的規模。
(三)完善公共服務平臺和培養專業創意人才
園區內入住的文化創意企業都是中小企業,這些企業還處于成長期。只有在政府提供完善的公共服務平臺才能有助于這些企業的成長。高校應該針對性的培養創意專業人才,對于文化創意企業的成長起到十分重要的作用。
(四)打造完整的文化產業鏈
要在園區內構筑文化創意產業鏈,提高文化產業企業之間的關聯度。使園區內部到達資源共享,形成高度專業化的分工和合作,使園區整體外部競爭力和產業實力提高。
五、結語
知識經濟的發展推動著文化產業的發展,高校科技園文化產業的發展離不開高校的科學研究和創意專業人才的培養,高校科技園文化產業的發展對文化產業的發展起到很大的推動作用。
參考文獻:
[1]李中華.知識經濟與文化產業[J].江西社會科學,2005.03,201
[2]周天沛.關于高校文化創意產業園發展的研究[J].科教導刊,2012.34
篇7
關鍵詞:生物科學 健康教育 專業建設方向
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)03(b)-0044-02
生物科學代表著21世紀自然科學的前沿,是孕育關鍵性突破的學科之一。生物科學是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主。海南醫學院是一個地方性本科醫學院校,為了適應地方經濟的發展需求和學校本身的發展,我校于2009年開設了生物科學專業,學制四年,同時,為了適應就業市場的需要,將生物科學專業設定為健康教育方向。
在專業開設之初,我們通過對一些院校的調研后發現,多數學校的生物科學專業普遍存在著沒有明確的學科定位,專業設置雷同,沒有具體的研究方向和針對性等現象。在教學過程中僅僅以理論課教學為主,缺少實驗教學和專業實踐。這種不顧自身特色和條件,追求時髦,一哄而起,搞形式主義的辦學,既保證不了教學質量,擴大不了辦學規模,又不能辦出其自身特色,也極大的浪費了教育資源。
本文在總結以上專業建設方面遇到的問題和分析國內醫學院校生物科學專業建設與就業市場趨勢的基礎上,闡述了我校在生物科學專業建設的一些做法和體會,以期為醫學類院校生物科學專業建設提供發展思路。
1 明確學科定位
在教育部2001年頒布的“高等學校本科專業目錄”中與生命科學有關的專業主要有三個:生物科學,生物技術和生物工程。許多學校都設置有其中的二個或者二個以上的該類專業。因此,人才培養方案中應使這三類專業有所區別。生物科學是一門基礎學科,它是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主;生物技術是應用自然科學及工程學原理,依靠生物作為反應器,將物料進行加工,以提品為社會服務的技術,它是側重理科,理工管結合的復合型專業,以培養應用性人才為主;而生物工程則是生物技術研究中側重于后期產品處理的部分,是側重工科,理工管結合的復合型專業,仍以培養應用性復合型人才為主。這一分類特點決定了生物科學是基礎性學科,其他兩門應用性學科是在其基礎上,結合其他學科的研究成果發展出來的。
生物科學包括了微生物學,生物化學,細胞生物學,免疫學,育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科,同時又與化學,化學工程學,數學,微電子技術,計算機科學等生物學領域之外的尖端基礎學科相結合,從而形成一門多科學互相滲透的綜合性學科。因而作為生物科學專業的本科生經常面臨哪些基本知識,基本理論應該優先掌握的困惑;而作為教師也經常需要考慮哪些基本知識,基本理論應該優先重點向學生講授,如何培養出適應時展,緊隨世界潮流的生物科學專業人才。在一般綜合性大學中,這個專業的人才是以研究性的培養模式進行培養的,在一般本科醫學院校生物科學專業辦學總體思路是:“夯實基礎,拓寬知識面,立足于現代生物科學技術改造提升傳統產業,因地制宜,辦出特色,面向現代生物技術產業主戰場培養應用型,復合型生物科學人才”。
海南醫學院是地方性醫學院校,其辦學宗旨是為地方培養實用技術應用型人才,因此,生物科學專業建設不能像綜合性大學一樣,而應該從生物科學基礎理論入手,在專業方向上選擇由生物科學衍生的相關實用技術性方向,以就業為導向,培養適應市場需求技術型人才。從應用的角度來認識,生物科學是人類對生物資源的利用,改造并為人類提供服務的一門學科。在此認識的基礎上才能建立科學可行的教育體系,科研體系和管理體系。目前這三個體系涉及的主要研究領域和方向有如下幾個方面:(1)生物化工與材料;(2)環境與環境生態;(3)農業生物技術;(4)生物醫學醫藥工程;(5)食品生物技術;(6)能源生物技術;(7)生物制藥;(8)基礎生物技術;(9)生物工程技術仿生;(10)生物戰劑及其防御;(11)生物檢測檢驗技術。從以上專業方向發展分析,適合醫學院校生物科學應用技術型的專業方向有生物醫學醫藥工程、生物制藥和生物檢測檢驗技術。其中適合我校生物科學發展方向的是生物檢驗檢測。
綜合以上分析,我校的生物科學專業的學科定位是:以培養應用型人才為主的專業,是理工管結合,以理為主的新興復合型專業。通過培養使學生具有扎實的生物科學理論知識,掌握生物技術基本實驗技能,了解學科發展前沿,能在工業,醫藥,食品,環保等行業的企業,事業和行政管理部門從事與生物檢驗檢測有關的應用研究,技術開發,生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
2 完善課程體系設計
2.1 擴大基礎課教學,增加選修課比例,優化課程體系結構
調整課程結構是課程體系優化的前提。基礎課程一般都具有較高的穩定性和較寬的適應性,是培養和發展學生智能,增強畢業后發展潛力的重要基礎。為此要特別注意加強公共基礎,專業基礎課的教學。同時根據生物科學畢業生去向和我校的學分管理制度,我們在構建生物科學專業課程體系中,大量增設選修課,主要涉及人體解剖生理學,藥理學,細胞生物學,藥物化學,生物技術制藥,微生物檢驗等。通過增設選修課,可以增加專業基礎知識,加強素質教育與能力培養,拓寬專業口徑,使學生更能適應市場需求。
2.2 重視教學內容的改革
在改革課程結構的同時,重視課程內容的調整。教學大綱是進行課堂教學的基本依據,編好教學大綱是進行課堂教學的關鍵環節,對規范課程教學和保證教學質量具有重要意義。課程內容的改革要從教學大綱著手,通過調查,研究和討論,對每門課編制出切實可行的教學大綱,大綱強調突出重點,難點,加強了實踐環節,強調實驗,實習基本技能的掌握。細化各章內容,明確課程交叉內容所屬,例如基本原理部分前面課程已講授,后面應用的課程時就不再細講,確保課程內容不重復,實驗內容不雷同。
2.3 增強師資隊伍建設
根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下,加強專業基礎課和專業課老師在教學及科研方面能力的提升。對年輕教師特別是非生物背景的教師進行了全方位的培養。建議全體在崗教師加速知識結構調整和知識更新。高素質師資隊伍的建設,有利于推進課程體系和教學內容的改革。為該學科專業的發展奠定了堅實基礎。
2.4 加強實習及畢業環節教學體系的建設
進行素質教育是時代對高等教育人才培養的基本要求。素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。教學實踐環節在培養學生的工程實踐觀念,提高學生的素質,啟迪學生的創新思維,開發學生創新潛能,鍛煉學生創新能力,鞏固理論知識,提高學生實踐動手能力與獨立工作能力,以及培養學生理論聯系實際,分析問題,和解決問題的綜合能力方面具有其它教學環節無法替代的重要作用。在實習及畢業教學環節中,我們主要做了以下兩方面的工作:
(1)制定生產實習的動態監控措施及成績評定體系。評價指標體系是搞好評價工作的基礎,它不僅是對生產實習進行評價的依據,而且會對實習教學環節中的各項工作起到引導和推動作用。因此,一個科學的評價指標體系不僅應能客觀,全面地反映實習教學的水平及其效果,而且還應遵循科學性和可操作性。根據上述原則,我們設計了生產實習評價指標體系。修改,制訂了詳細而具體的生產實綱。摒棄了傳統的提綱式指導大綱,改為具體的以車間或工段為單位的實習要求內容和指導,讓學生充分明確實習的內容和要求,同時,可起到督促實習指導教師的作用。
(2)規范畢業設計(論文)開題報告,提高畢業設計(論文)質量。以表格形式,要求本科畢業論文之前,充分明確該課題的背景、意義、主要研究內容方法、技術路線、工作進度和技術指標等內容,并在全院范圍內進行公開的,正規的開題報告,給該專業的師生提供了一次較好的學術交流機會,有助于拓寬學生的專業視野,活躍學術氣氛,全面提升生物科學專業的畢業設計(論文)質量。與此同時,我們還制定了畢業設計(論文)批改方案,以規范畢業設計(論文)的撰寫,提高畢業設計(論文)質量。
參考文獻
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篇8
一、課程教學內容安排
生物工程的內容十分豐富,有限的課時內不能面面俱到地進行較為深入的講授。因此,教師在教學內容的安排上,既要保證突出重點內容,又要兼顧知識內容的全面性。此外,還需要引入一些學科前沿成果,以跟蹤迅速發展的生物技術的進步。我們對于課程教學內容的安排,特別注意了以下幾個問題。
1.組建課程模塊,合理安排教學內容。以生物技術的應用發展為導向,將本課程的教學內容劃分成三部分:①緒論,介紹生物工程沿革及前沿。②生物技術基礎,詳細講述基因重組技術、蛋白質和酶工程、細胞工程的基本原理,技術路線及特點,旨在幫助學生建立牢固的理論基礎、掌握相關技術的應用方法。③生物技術的工程化應用及發展,重點介紹發酵工程、生物醫藥工程和環境生物工程,通過多個與人類生存和發展密切相關的案例的教學,培養學生綜合知識的能力、融匯創新的能力。
2.讓學生了解生物工程學科的全貌。課程的緒論部分分別從生物工程的沿革、生物工程的原理及特點、生物技術的應用及前沿發展、生物技術及其產業所發揮的巨大的社會和經濟影響力等角度進行講授,幫助學生標繪出一副生物工程的全貌圖:從基礎理論的研究突破、生物技術的應用發展、到滲透至各國民經濟主要領域中產生的巨大影響,期間產生的反作用又促進生物學基礎理論的研究突破。這個過程周而復始地推動著社會的變革與進步。
3.寬泛基礎知識面,強調理論聯系實際。生物工程是一個具有豐富學術內容的領域,而本課程課時有限,不能詳盡地涉獵各個知識點,因此,如何設置課程內容就成了影響教學效果的主要因素。本課程對基礎知識的教授強調的是“寬泛”而非“深入”,要求課程設置的基礎知識教學能夠滿足學生理解生物技術的基本原理即可,而對于生物技術的實踐應用則給予了重點關注。課程堅持理論聯系實際,運用綜合性案例,讓學生了解從基本原理出發到實踐應用的過程,學習綜合應用所學知識解決問題的方法,培養科學思維方式。
4.以生物技術的應用為導向設置教學內容,跟蹤學科前沿。在對課程的基本原理講授后,根據學生的工程專業教育背景和將來作為社會工作者的特點,我們引導學生學習工程化應用方法,這是更為重要的教學環節。這部分教學內容占據了整個教學內容的相當大的比重。如,微生物發酵工程、細胞培養技術使生物技術產品實現產業化;生物醫藥工程中集中了生物技術研究的前沿方向和熱點,各種生物技術在此融合;環境生物工程致力于建立人類與環境的和諧關系,以實現社會的可持續發展。本課程分別選擇這些領域中的主要內容作為重點講授部分,如轉基因動物制藥、單克隆抗體技術應用、固定化酶技術及酶法分析、環境污染的生物治理等,安排了較多的教學時間,以使學生更好地了解生物技術的新進展。
二、教學方法探討
生物工程學是生命科學與工程技術結合所形成的一門綜合性學科,基于研究對象(核酸、蛋白質)及層次(分子、細胞、個體)不同構建了不同的生物技術分支領域,同時基于應用領域的不同也形成了各自富有特點的應用技術,如生物醫藥領域中蛋白類藥物的生物構建和生產、環境治理與保護中微生物的生物轉化過程技術等。由于教學內容覆蓋面廣,為了提高教學效果,本課程在教學方法上進行了以下幾個方面的探索。
(一)以生物技術原理為主線貫穿教學活動
本課程的教學活動以生物工程的原理為主線展開,形成了基因工程、蛋白質和酶工程、細胞工程、發酵工程等章節,以使學生在較短的時間內掌握各種生物技術的原理和應用方法。同時,通過對生物技術應用較為深入的生物醫藥工程、環境生物工程等內容的安排,培養學生根據應用對象的特點和要求綜合應用所學理論知識的能力。
(二)理論聯系實際,引入案例教學
發酵工程是將生物技術產業化的重要環節,包含了從菌種培養到制備合格產品的過程。[5]菌種決定著發酵生產工藝方法,發酵工程中高產菌種常常是采用生物技術方法構建的。發酵過程調控是基于微生物的生命代謝過程,培養條件的變化可以影響代謝途徑。發酵產物的提取純化是依據待分離目標物質的特性及待分離目的產物和雜質之間物性的差異來進行的,是決定生產成本高低的關鍵因素。如果只是按照發酵工程的過程來講解技術基礎及過程應用技術,涉及知識點多,知識點之間的相關性較弱,這對于剛開始接受專業課程教育的本科三年級同學來說,接受起來有一定的難度。而以具體物質的發酵生產為例進行分析,更為形象化,也容易被學生理解和接受。授課時,我們以紅霉素的生產為例,分析了工程菌的構建方法與高密度發酵技術的應用,基于組分分離要求的分離純化工藝方法的建立等,并將自己多年科研的成果結合至授課內容中。僅就紅霉素的提取純化而言,工程菌的引入及發酵調控技術的成熟,使紅霉素發酵單位由原來的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分離技術的應用成為現實。目標產物的分離工藝由傳統的“板框過濾-溶劑萃取-經過中間體鹽的結晶純化”發展為“微濾膜過濾-(納濾膜濃縮)-層析分離-結晶純化”新的分離工藝。該工藝利用層析操作的高分離效率實現了活性組分紅霉素A與雜質組分紅霉素B、紅霉素C的分離;通過結晶過程中關鍵因素的調節,如結晶體系的組成及組成物的濃度變化、pH、溫度、攪拌等,實現對產品粒度和晶形的控制,從而獲得純度高、藥理活性強的產品。案例的分析過程加強了學生們的工程概念,如發酵產物的提取往往會涉及結構相似組分的分離,其分離方法的選擇需兼顧分離效率高、分離條件溫和的要求;微生物發酵是純種培養過程,工程設備必須滿足無菌操作的基本要求,發酵罐需要具備良好的混合能力,較高的傳質、傳熱速率,且不能對菌體產生剪切破化;藥物的晶形和粒度與藥物的生理活性相關,現代藥物質量控制指標除了純度和雜質含量要求外,還有晶體的晶形粒度等結構指標要求;發酵產品的經濟成本和社會成本概念等等。實現一個抗生素藥物的現代化工業生產需要融合現代基因工程、細胞工程、化學工程的知識。
(三)課堂講授與專題案例的調研相結合
本課程通過典型實例的剖析,加強了學生對基本原理的理解,并傳授了生物技術的應用方法。我們時時跟蹤生物技術領域的發展,對授課案例進行更新,以使教學內容緊密聯系生物工程的新發展、新成果,體現該領域新技術、新水平,使學生感受到科學技術發展的巨大魅力,激發學習熱情。但是,本課程的教學課時有限,課堂上不可能對生物技術各領域均充分展開。為了彌補這一局限,本課程在教學上設置了“專題調研+課堂談論”環節,把生物工程應用專題案例的調研工作,以作業形式布置給學生去完成,并通過課堂討論及提交論文的方式加以考查。[6]專題論文的完成及交流以小組為單位進行,教師組織學生組成學習小組,要求各學習小組在給定領域范圍內對感興趣的專題進行調研和論文的撰寫。教師在組織學習小組之時,就將學習小組兩兩結對,要求各小組在完成本組專題調研的同時,對結對小組的課題也進行相應調研,并作為主審方在課堂上對結對組的專題內容設置提問,引導課堂討論,而其他同學則可以對自己感興趣的專題自由發表觀點。
本課程要求,小論文要按照《華東理工大學學報》的稿件規范撰寫,這也是對本科生撰寫科學論文的訓練,是專業素質培養的一部分。這種“專題調研+課堂談論”教學模式,能讓學生自動參與多專題的調研學習,達到鞏固基礎知識、拓寬知識面、深化專業認知的目的,同時能夠較全面地訓練和檢驗學生專業文獻查閱、分析材料、歸納總結及思辨應對的能力。實踐表明,這樣的學習方式效果突出。學生李曉陽在聽課小結中寫道:“分組演講、課程論文,每小組七八個人,不僅可以讓我們自己動手獲取知識,鍛煉了動手能力,還能夠培養我們團結協作的能力。只有分工合作才能把這項工作做好。”學生閆天一在小結中寫道:“老師講到了我國生物發酵工業發展的現狀,雖然我國(抗生素)產量居世界之首,但生產效率比較低、產品附加值低、污染嚴重,主要以半成品(原料藥)為主,這些都深深觸動了我。在化學制藥領域,我們仍是以仿制藥為主。在21世紀,我想我們大學生的責任就是讓中國不僅是世界的工廠,也要成為研發的中心。”
三、結束語
篇9
[關鍵詞] 理工科學生 產學合作 創新 人才塑造 教育形式
進入21世紀處處充滿機遇與競爭,而人才的競爭尤為關鍵。創新精神與創新能力、實踐能力成了培養人才的主要標準。然而,理工科大學生雖具有較扎實的基礎知識,但創新能力、實踐能力較薄弱,創新思維不成熟,在高校大力推行產學合作教育的今天,理工科大學生能否能在產學合作中提升自己的創新能力變得愈發重要;應屆畢業生進入社會缺乏競爭力,遠不能適應社會發展對創新型人才的要求。因此,產學合作教育培養創新型人才是時展的需要,也是目前高等教育發展改革的一種趨勢。
一、在產學合作中培養理工科大學生創新型思維的優勢
創新型人才培養的關鍵是如何培養創新能力、創新思維,創新能力的培養主要體現在創新意識和實踐能力的培養。創新意識需要在對創新氛圍及過程的親身經歷和感受中得到升華;而實踐能力的培養離不開各種的實際訓練,只有通過具有實際價值的創新實踐,提煉出具有真實意義的策略、手段和方法,才能在理論指導下靈活運用、創造知識和技術并取得有價值的成果。
產學合作教育的情境恰恰具備了這些條件,能夠在有限的空間當中給大學生提供無限的潛能。產業與科研系統較之學校教育系統更直接面對知識、技術創新的實際,尤其是一些高科技產業與高科技研究部門更是立足于科學技術的前沿。這種優勢一旦補充到大學,對于創新型人才的培養就會是一種飛躍。
二、產學研合作教育與傳統教育的主要區別
產學合作教育的興起,從根本上解決了學校教育與社會需求脫節的問題,縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距,讓大學生能夠了解社會,逐漸融入社會,增強學生進入社會的競爭能力。產學研合作教育與傳統教育在教育觀、教育的目標及手段、教學的切入點和主要特征諸方面均存在顯著的不同。產學合作教育開放式,施教單位多:學校、企業、科研院所;教育目標廣傳授知識培養創新能力、實踐能力;教育直接切入課堂教學、生產實踐、科研實訓,強調學科的系統性學科間的綜合性,此外,傳統教育比較重視智力素質的開發,產學合作教育則重視綜合素質的開發;傳統教育比較重視學生掌握知識的實時性,產學研合作教育則重視學生掌握知識的可持續發展性。
三、產學合作教育模式比較
我國于1985年引入產學研合作教育模式,先是民間進行有組織的試點工作,后由政府教育主管部門組織有計劃的試點工作,進而納入政府教育教學改革的總體規劃中。但是,直至目前,產學合作教育在我國仍處于試驗性實踐階段,從進展情況來看,在產學合作教育的人才培養模式以及產學合作教育的辦學模式上取得了較大的突破。這些模式就學科而言,涉及文科、理科、工科等不同專業門類;就層次而言,已經涵蓋了專科生、本科生、研究生等不同教育層次。
但是在社會和教育事業的發展中,產學合作教育中已有較多嘗試。
1.工讀結合,工學交替。將學生在校學習的時間分為理論學期和實踐學期,學生理論學期在校內學習,實踐學期到校外工作,如“3+1”和“訂單式培養”等。
2.共建實習基地,學生頂崗鍛煉。以簽訂“共建教學實習基地協議書”的方式,學校積極創造條件與行業或企業共建教學實習基地、增加學生接觸社會和接觸生產實際的機會。
3.分散式合作教育。發揮學生主觀能動性,自找門路,尋求多領域、多形式的社會實踐機會。
4.校內合作教育。構建以校辦企業和校內實習基地為主的創新集成環境,引導學生通過實習與實驗教學環節、第二課堂、科技活動及社團活動,把課堂上學到的知識付諸實踐,加以深化和提高。
5.校企合作的研究與開發。利用校內資源,與企業共建聯合研究室或技術開發中心,學生參與校企聯合開發的項目,實現校企雙贏。
6.以科研項目為載體的合作研究與開發。學生或參加教師的科研項目,或直接承接政府部門的科研項目和企事業單位的課題,或在畢業設計(論文)期間深入生產實際,為企業排憂解難。
然而,若立足于創新能力的培養,對于工科大學而言,在這些模式中,模式1至4主要側重于提高學生的實踐動手能力,難以達到實際意義上的創新能力培養,同時推廣起來亦存在一定的障礙。模式1的工讀結合、工學交替,完全依賴于企業的積極性,效果不穩定;模式2既存在學生頂崗的安全患,也會因技能欠熟練而影響企業的勞動生產率;由于各高校都擴大招生,學生短期難以集中找到社會實踐機會,所以模式3實效有限且難以管理;模式4需要不斷地投入大量的資金,同時學生在模擬的環境里感受不到企業在市場經濟條件下所面臨的競爭、挑戰和危機感。相比之下,筆者認為,采用模式5和6,并輔以必要的社會生產實踐,則更易推行,效果也會更好。
四、產學合作教育培養創新型人才的若干實踐
針對創新型人才及技術創新能力培養,依靠教育部農產品生物化工重點實驗室(合肥工業大學)、安徽省農產品生物化工工程技術研究中心、總醫院、中國藥品生物制品檢定所等單位的科研實力,借助安徽豐原集團、合肥太古可口可樂公司、合肥拓峰生物工程公司等企業的行業優勢,在合肥工業大學食品科學與工程專業部分本科生和農產品加工與貯藏工程的部分研究生中進行了產學研合作教育培養創新能力的試驗。
對于本科生的產學研合作教育主要體現在畢業設計工作中,參加畢業設計題目全部來源于科研項目或企業的攻關課題;畢業設計期間安排他們到企業或科研單位,進入不同的課題組,直接面向科學研究前沿方向從事科研或技術攻關。采取“雙指導教師”方式,聘請基地單位具有較強的科研能力和豐富的工程實踐經驗的技術骨干,共同進行畢業設計指導,學生在完成畢業論文的同時,不僅拓寬了知識面,創新意識和創新能力也得到提高。
而對研究生的產學研合作教育則嘗試以科研項目為載體的培養模式,依托重點科研機構,緊密結合企業的生產實際,構建高層次創新型人才培養新體系。研究生一經錄取即進入產學研基地工作崗位,根據學生的不同層次和能力強弱,組織他們分別進入科研課題組,有的還作為負責人承接工程子項目。學生結合科研或工程實際問題開展課題研究,學位論文與研究課題直接掛鉤。研究生的指導亦采用雙導師或指導小組聯合指導,由于指導針對性強,理論與實踐結合得比較好,實現了校企雙方的優勢互補。我們還引入了學生科研團隊的機制:組成由博士生領銜、碩士生和高年級本科生參加的科研小組,由不同層次、不同研究水平的學生共同完成科研任務。科研工作極力倡導求新、求大、求和、求難的精神。求新:即敢于更新觀念,敢于涉及新領域,敢于承接新課題。求大:究實踐中感受、體驗科研工作,獨立地思考、探索與學習。
本研究采取的產學研合作培養創新型人才的模式,既有別于單純安排學生參加企業的生產實踐,又不同于一般教學環節中引導學生參與科研活動的培養方式,而是通過組織學生參加企業和科研單位的科技攻關、科學研究,將創新與學習過程結合起來,達到靈活運用知識進行積極思維、增強創新能力之目的。與企業的合作,不僅要搞小發明、小革新,更強調怎樣把實驗室的研究成果通過中試擴大到生產試驗、進而投入正式生產;強調成果的實用性、經濟性、高效性和規模性。與科研單位的合作,注重成果的國際前瞻性,力求形成自主知識產權,提倡成果的原創性和新穎性。
實踐表明,產學研結合教育為學生提供創造性的環境和機會,把理論知識同研究、產業實踐緊密結合,幫助學生從多角度多層次分析問題,使學生的創新能力得到實質性的提高。
(一)參與科研實訓,激發創新意識
本科生的畢業設計和研究生的學位論文全部選自真實課題,在專家、教授和工程技術人員的共同指導下,學生受到了科研人員良好的科學素質的熏陶,創新意識進一步被發掘,創新與實踐能力明顯增強,解決工程實際問題的能力得到升華。
由于科研項目和許多現場的課題有的涉及學科的前沿,有的必須綜合應用所學的知識,有的知識在課堂中難以學到,甚至沒有學過,因而促使學生主動地學習新知識。學生在參與科研實訓、不斷剖析和攻克難題、解決工程實際問題的過程中,極大地激發了創新欲望,同時個人的獨立工作能力、實踐能力和創新能力都上了一個臺階。如農產品加工與貯藏工程2002級的一名博士生作為項目主持人,在承擔安徽
省“十五”重大科技專項《熱敏性鮮果汁超高壓殺菌技術及產業化》的研究中,帶領學生科研團隊,改進了半連續式超高壓殺菌中試裝置,成功開發了西瓜汁、草莓汁、獼猴桃汁等熱敏性果汁規模化生產工藝,有效疏通了超高壓殺菌技術的產業化途徑,其成果被專家認定為達到國際先進水平。
(二)立足工程實踐,注重原始創新
通過參加企業的科技攻關,學生們逐漸體會到創新是企業立身之本的道理,真正理解企業技術創新的內涵,不是漫無邊際的空想,也不是小打小鬧的技術革新,更不是花拳繡腿的表面文章,而是實實在在的、能形成企業核心競爭力的生產技術。農產品加工與貯藏工程2003級的一名博士生承接安徽省“十五”二期重點項目《碭山酥梨濃縮汁深加工產業化關鍵技術研究》中的濃縮梨汁脫色的任務后,帶領兩名碩士生與豐原碭山梨業公司的技術人員協同攻關,深入現場歷時三個多月,進行了大量實驗研究,終于提出了降鈉脫色新工藝,解決了碭山酥梨濃縮汁鈉離子含量過高和色值達不到歐洲標準的難題。
科研工作注重創新成果的實用性、新穎性、高效性。采取各類學術沙龍、論壇、研討會的指導形式,在基地單位科研人員的積極引導、適時鼓勵和真誠支持下,參加試點的教師和學生在原始創新方面取得了一些重大突破。例如,在參加國家自然科學基金重點項目“天然產物有效成分高效精致純化新技術、新方法”的研究中,學生科研團隊在導師的正確引導下,展開超越常規的思考,不拘泥于現有的理論,大膽提出了一些新見解、新方法:如電磁誘導膜分離技術,在高分子膜中均勻分布磁性納米材料,利用外磁場對分離膜孔徑進行約束。調整外磁場強度,可改變磁性材料對孔徑的約束、誘導力,達到調節通透率的目的,類同可變孔徑分離膜。在溶菌酶的分離實驗中,效果非常明顯。又如半固定配位色譜技術,基于超分子化學原理,客觀描述目標產物、雜質與配體的結合競爭關系,課題組從適應生產實際需求出發,建立了半固定配位色譜新方法,并成功分離了丹參系列產品。
近兩年參加試點的學生已先后參與國家級、省部級科研項目和企業委托的技術攻關課題十余項,并在若干學術期刊上公開發表學術論文四十多篇,與導師共同申請發明專利兩項。
(三)培養團隊精神,磨煉意志品質
在科研實訓中,團隊所有的成員都有機會學習和訓練動手能力、管理能力、解決問題和獨立進行技術決斷的能力,但每個人的工作又是互相關聯的,必須通力協作才能最終完成任務。為此,團隊每周組織召開一次學術研討會,每次確定一個中心議題,研討工程項目的進展情況、科研中取得的成果或遇到的棘手的問題,或者所承擔課題的科研前沿動態。一般而言,經過獨立思考后提出的創新設計和構思是否具有可行性,在尚未得到實踐證實前,集體研討是一個最佳的辦法。
在研討會上他們把自己的設想清楚地表達出來,讓導師、指導小組以及課題組全體成員提出問題,供大家討論。研討會上人人暢所欲言,質疑尖銳,交流切磋無拘無束,甚至在論辯中激發創意。
產學合作教育不僅為學生接觸社會、了解國情、參加實踐提供了良好的環境和條件,在產學研合作教育實踐中,學生的科研實踐和實驗往往要經受很多次失敗的考驗,一次又一次的失敗對磨煉學生的意志品質和耐心有很大的幫助。學生可以通過創新實踐,切身體驗技術和產品研究開發的艱辛;感受科研人員堅忍不拔的毅力,在潛移默化中受到感染。
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篇10
關鍵詞:化工;專業學位;培養模式;應用型人才
中圖分類號:G643 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)41-0060-03
一、前言
在科技發展和教育改革不斷深化的今天,社會對高素質應用人才培養提出了新的更高的要求,在這樣的大背景下,培養高層次應用型人才的專業學位研究生教育便進入了改革發展的快車道。從2009年起我國開始招生培養全日制專業學位研究生,近年學術型碩士生招生數量從2009年的36.5萬下降至2013年的30萬左右,而專業學位碩士生招生數量從2009年的5萬人上升到2013年的22萬左右,可見專業學位碩士招生比例逐年增加,2014年左右,我國的專業碩士招收超過學術碩士的招收數量。所謂專業學位,是相對于學術型學位而言的學位類型,其目的是為適應經濟社會發展需要,培養在生產、管理、建設、服務等方面能夠解決實際問題的高層次技能型人才。化學工程與技術學科作為傳統一級學科,學科特點是需要與工程實踐相結合。隨著化工企業為加快科技進步和產業結構的調整,傳統的“學術型”研究生的培養已遠遠不能滿足化工企業的需要,“實踐型”的化工專業學位研究生逐漸受到企業青睞,需求量逐年增加。化工類專業學位研究生的培養目標是掌握化工領域堅實的基礎理論和寬廣的專業知識,能夠承擔專業技術或管理工作。由于國家全日制專業學位研究生教育才剛剛起步,全國各高校均無此類學生的培養經驗和成熟的培養模式可借鑒,因此,探索出一套符合以應屆本科畢業生為主的全日制專業學位研究生的培養模式,具有非常重要的現實意義。
二、化工專業學位研究生在培養中存在的問題
1.社會認同度不高,生源質量難以保證。目前,在我國很多學生、家長和社會公眾對專業學位研究生教育存有偏見,認為和學術型研究生比起來,專業學位研究生“不正規”,一些企業對專業學位研究生也不甚了解,認為傳統的學術型研究生更值得信賴,社會公眾長期以來對專業學位教育缺乏合理的認知,這造成專業學位研究生的報考人數偏少。社會認同度不高,生源質量不好的狀況普遍存在于各高校的各個學科,并從一開始就制約著專業學位研究生教育的發展,雖然近年來專業學位研究生招生比例逐年增大,但一志愿報考和錄取率很低。對于研究生培養數量很大的化工類學科來說,情況更為嚴重。分析河北科技大學化工類專業碩士報考和錄取情況,可以發現報考化工專業學位研究生的學生很多并不是第一志愿,大多是通過調劑錄取,主要是原本未達到學術學位研究生招生錄取線,或在學術型研究生招生復試環節被淘汰的考生,最后被調劑成專業學位研究生。這樣必然造成化工專業碩士生源質量明顯低于常態學術型碩士,進一步影響化工類專業學位研究生教育的發展。
2.高校準備不足,仍沿用學術型碩士培養模式。化工專業學位研究生教育在無成熟培養模式可借鑒的情況下,各高校難免會沿襲主要服務于學術型研究生的培養路線。課程設置方面,課程結構和內容的理論化傾向過于嚴重,實驗、實踐課程安排較少,無法滿足學生職業發展的需要。在科學研究方面,化工類碩士專業學位研究生在畢業論文選題本應側重于解決實際問題或開發新產品、新設備或新工藝上,然而卻以應用基礎研究居多,缺乏實際應用性,沒有突出面向實際問題和實際工作能力的培養。目前,專業學位研究生的培養模式和培養目標仍然打著學術型研究生的烙印,忽視了自身發展的優勢和特色,造成培養出的專業學位研究生研究素養不足,同時實踐能力也沒有得到提升,直接導致了專業學位研究生教育水平難以符合企業和社會的實際需求。
3.配套資源短缺,實踐環節重視程度不夠。作為以工程實踐為特點的化學工程與技術學科,在培養過程中要構建和形成一支適應化工類專業碩士學位研究生教育的師資隊伍,建立健全合理的教學科研評價體系和專業學位質量保障體系。同時為了將理論知識與實際應用相結合,需要建設化工類碩士專業學位研究生培養中所必需的實踐、實習基地,然而這些師資、實踐基地等配套資源嚴重缺乏,使得專業學位研究生教育步履維艱。基于化工專業特點,化工專業學位研究生培養應始終將工程實踐能力培養放在首位,這就要求化工專業學位研究生在課程設置、教學方式、導師指導、論文研究等方面都要以提高工程實踐能力為目的,加大實踐環節的比重,因此,在培養過程中要結合本校實際,科學合理地加大實踐環節比重,但由于軟件和硬件等多種原因,多數學校實踐環節教育成了化工專業學位研究生培養過程中的軟肋。
三、化工專業學位研究生培養模式的探索
1.突出化工行業特色,采用理論知識與實踐應用相結合的課程體系。全日制化工類專業研究生課程設置應以實際應用為導向,以職業需求為目標,以綜合素養和應用知識與能力的提高為核心。教學方面:強調理論性與應用性課程相結合,重視運用突出案例分析、現場研究、模擬訓練等方法。課程上適當削減理論知識在課程體系中所占的比例,課程內容側重于化工工程應用環節,增加企業導師授課;推進化工專業學位研究生教育課程設置與行業執業資格考試的銜接,如參加“注冊化工工程師”職業資格考試,從而使專業學位研究生教育成為部分行業執業資格考試之前提。另外,增設化工類工具性知識課程,如化工應用軟件培訓(包括化工制圖、Aspen plus、CAD等科目),能對企業研究、開發和工程設計中的問題建立模型與進行計算;通過這些措施,提升學生的綜合素質,體現“粗口徑,強實踐”的理念,為化工類專業研究生搭建一個更寬廣的就業知識平臺。
2.推進雙導師制,加強師資隊伍建設。雙導師制是由校內導師和化工企業導師共同指導研究生完成學業,以校內導師為主,校內導師主要負責研究生的課程學習、理論指導、制訂培養計劃和學位論文等,企業導師負責部分專業課程、實踐過程、課題研究和參與論文指導等多個環節的指導工作。建立一支適應化工類碩士專業學位研究生教育的師資隊伍,聘請企業實踐領域有豐富經驗的專業人員,共同承擔專業學位研究生的授課工作。雙導師制可將化工企業與高校的智力資源進行整合共享,企業能夠組合智力資源對本企業的技術、科研難題進行攻關,高校將理論知識與研究的課題緊密結合起來,使理論知識轉化為生產力。有利于研究生拓寬知識面,增加社會經驗,提高就業競爭力,縮短成才過程。同時為了加強師資隊伍建設,對遴選導師的工程實踐背景提出明確要求,如長期與企業有合作背景、承擔過重大工程或技術研發工作,同時要重視吸收交叉學科領域的專家、學者或實踐領域有豐富經驗的專業人員。
3.依托學科科研優勢,通過產學研相結合,提升全日制化工類專業碩士的實踐能力。專業實踐是全日制化工專業學位研究生培養的重要環節,高質量的專業實踐是專業學位教育質量的重要保證。對于培養單位,加強實踐基地建設,注重有效利用社會、企業資源來合作建立聯合培養基地。在具體的教學過程中,讓專業學位研究生深度參與導師工程實際課題。這些實際課題可以是一個化工工程單元過程進行分離提純等,也可是一工程項目的設計,并適時給予獨立完成某一部分或一個小項目的機會,體現實踐的內容性和實效性。專業學位研究生要提交實習計劃、撰寫實結報告,培養單位也要對專業學位研究生實習進行全過程管理、服務和考核評價,確保實踐教學質量。此外,由于化工行業的特殊性,學生實習時很難有機會動手操作,可以通過引進和開發典型化工工藝的仿真實習軟件,建立校內教學實踐基地,培養學生對化工過程的分析和操作能力,例如,可以依托培養單位的各種科研儀器設備,建立實驗儀器分析操作實訓基地,使學生掌握儀器設備的實際操作、分析表征,以及管理維護;開設公共實驗、學科專業實驗等實踐訓練課程。通過這些方式達到提高化工專業碩士研究生的工程實踐能力的目的。
4.聯系化工相關行業,組織開展多種形式的合作,努力提升化工專業學位研究生職業能力和社會認可度。化工類專業要滿足化工職業及職業發展的需求,這就要求其不僅要具備相應的學科標準與水平,還要滿足化工職業及職業發展的需求,除了理論水平、創新能力和實踐能力的提高外,還需要進行職業道德、職業技能、職業意識等專屬職業能力范疇的培養,這就要求化工類專業學位研究生的培養必須有多個主體共同參與,例如科研單位、企業、行業主管部門等。作為高校與企業之間的橋梁,行業協會、行業主管部門發揮著重要的引導作用,吸納行業主管部門和行業協會參與專業學位研究生教育,把行業要求納入培養過程,保證專業學位研究生教育的高質量,并適應職業從業標準,以化工專業認證為主要手段監控專業學位研究生培養過程。另一方面,化工專業學位研究生的培養與化工企業的實際需求相結合,成為高校同化工企業深度合作、協同創新的平臺。唯有如此,公眾才會認可化工類專業學位研究生教育的重要性,化工類專業學位研究生教育的社會地位和公眾認可度,促進化工類專業學位研究生教育的進一步發展。
對化學類專業碩士研究生的課程體系設置進行優化,增加實踐和應用性的課程比重,增設化工類工具性課程,并推進課程設置與行業執業資格考試掛鉤,使之適合化學工程專業碩士的培養目標。推進“雙導師制”,強化實踐環節,建設校內校外實踐基地,完善培養審核機制,確保專業學位教育質量。鼓勵和吸納行業主管部門、行業協會和企業等多個主體參與到專業學位研究生培養過程中來,與高校一起為專業學位研究生發展保駕護航,促進化工類專業碩士教育發展。
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