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关键词:专业;分类培养;模块化教学;实践教学
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)12-0100-02
教育部阳光高考网站2013年列出了因就业难被亮红牌的全国十大专业名单,生命科学学院现有的4个本科专业中名列有3,即生物工程、生物技术和生物科学。因此,生物工程、生物技术和生物科学专业的教学改革和从根本上解决发展瓶颈已势在必行。
一、专业现状
生物工程和生物技术是近年来新兴起来的学科专业,二者都包含着若干二级学科领域。其中,生物工程包括酶工程、蛋白质工程、糖工程、基因工程、发酵工程、胚胎工程、组织工程、细胞工程等;生物技术包括植物生物技术、动物生物技术、微生物生物技术、环境生物技术、农业生物技术、组织培养、繁殖发育技术等。对应每个二级学科领域,都有一系列的专业课程设置。内蒙古农业大学生命科学学院现有两个工科专业和两个理科专业,分别是生物工程和制药工程,生物科学和生物技术。其中,生物工程和生物科学专业是生命科学学院最早设立的专业,属于一类本科专业。生物技术和生物制药是二类本科专业。目前我校的生物学一级学科挂靠生物科学专业。从2013年开始,我们实现了按类招生,从第三学期开始再进行专业选择。
二、生命科学类专业存在的主要问题
目前生命科学类专业,尤其是生物科学和生物技术专业从在以下几个突出的问题:(1)培养出的毕业生就业竞争能力差。这是一个全国性的普遍问题,不是个案。究其原因首先是这两个专业在高校的专业设置中发展过快,远远超过了生命科学行业发展的需求。现在全国高校中没有生物科学和生物技术本科专业的寥寥无几。其次生物科学专业涉及的领域太过广泛,涉及到了动物、植物和微生物,由于涉及领域宽导致专业不专,使毕业生的就业竞争力弱。(2)生命科学类专业在大学专业中实力不强。随着生物技术的普及,生命科学面临着与高校计算机专业外语专业等一样的困境,它不再是一门只有专业人士才能掌握的技术,生物技术已经渗透到许许多多的领域当中了,例如农学、园艺、林学、兽医、人医、微生物等生命科学的范畴之中,而像内蒙古农业大学的专业设置中又有这些专业,这些专业又是非常接地气的专业。从研究领域来看,在植物领域,生命科学学院是不到20人的团队,而农学院光作物领域就是上百人的队伍。所以生命科学学院在高校中,尤其是在我们这样一个农业高校中的地位可见一斑。
三、解决方案
基于上述情况,要解决这些问题,需要我们对生命科学类专业中尤其是生物科学和生物技术二个本科专业进行专业定位,通过继续加强师资队伍建设和制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化、专业化教育发展,在保证学生宽口径教学的基础上,推动学生的专业技能培养,从而提升专业竞争力和学术影响力。具体通过以下措施来实现。
1.专业定位。专业培养方案要跟上时代的发展和社会的进步,所以要解决生物科学和生物技术这两个专业所面临的困境,我们首先要进行这两个专业的重新定位。定位之前首先要做的工作是:(1)收集全国相关高校生物工程和生物技术专业培养方案,结合各高校学术地位、专业优势、地理位置、经济环境等,比较分析其专业特点和专业定位情况;(2)比较分析生物工程和生物技术本科专业的特点、优势、不足和国内所处的位置,结合自治区发展目标和经济发展趋势,围绕自治区农牧林与生物产业需求,并结合自治区生产生活中的教育和科技需求,探讨我校生物科学和生物技术专业定位目标,制定出符合时展和社会需求的生物科学和生物技术的专业培养方案。
2.强化师资队伍建设。专业建设的基础是师资队伍建设,教师既是思想的启蒙者,又是知识的传播者,是教学第一线的主力军,在教学、科研的工作中占有主导地位,拥有高水平的教师队伍,才能培养出合格的人才。所以生物科学和生物技术专业加强建设的首要步骤是加强师资队伍建设。在建设过程中要加强名师建设,加强学术带头人和学术骨干建设,加强青年教师的培养。在教师师资队伍建设中不能是一个口号的问题,需要各级部门下大力气,需要资金和配套设施的投入,需要师资培养部门务实事。强大的师资队伍配合以科学的教学管理模式构成生物科学和生物技术的专业建设核心要素。
3.优化课程体系,推进模块化教学。首先我们应该大力支持学校的关于优质教学资源的整合的倡议,把一些专业基础课程例如动物学、植物学、生态学、动物生理学和植物生理学等课程整合到学校的优质教学资源中,由学校层面的平台来开出。另外针对生物科学和生物技术专业涉及范围过大,重点不突出,我们在强化专业课教学质量的前提之下,通过制定导向性专业课程教学模块,推动同一专业学生根据兴趣爱好、研究目标、工作意向在专业内向不同技术领域倾斜,从而使本科教育向目标化和专业化方向发展。配合生命科学类专业分类培养模式,建立模块化教学。这个模块化不能撼动教育部关于生物科学和生物技术专业定义的根基,所以可以在学生的选修课程中加入模块化教学。例如加入马铃薯快速繁殖技术、食用菌栽培技术、转基因技术、分子标记开发与应用、动物体细胞克隆技术等模块,每一模块由2—3门课程组成。要求学生按照模块化课程进行课程选修。模块化教学最大的特点就是将某一阶段所要学习的知识点,以一定的载体为依托,将相关的知识点组合起来,形成一个知识模块。它重视学生在学习过程中的实践活动,注重学生学习能力的培养。虽然模块化教学盛行已久,但是其在高职教育中应用比较多,也产生了积极的作用。但是在生物科学和生物技术专业中引入模块化教学的高校还比较少。西北农林科技大学生命科学学院的生物科学和生物技术专业已经根据陕西地区与生命科学相关的经济发展特点建立了模块化教学特点,已经取得了显著的成效,每年为太白酒业、天士力公司等相关的企业输送了大量的人才。实践证明生物科学和生物技术模块化教学的引入将推动这两个专业的建设,直接提高了生物科学和生物技术专业学生的就业竞争力。
4.继续优化实践教学。高等院校的实践教学改革已取得很大成效。实践证明,强化实践教学是提高大学生实践能力、创新能力的措施与保障,是培养大学生创新意识与拓展知识的有效途径,是理论与实践相结合的桥梁,是提高大学生综合素质的重要平台。实践教学在人才培养中占据非常重要的地位。在我校生命科学学院专业分类培养体系改革中我们要继续加强实践教学的力度。首先结合2016年新一轮人才培养方案的修订,继续加强实践教学在生物科学和生物技术两个专业中所占的比例。另外我们在新培养方案的制定中在选修模块中大量增加了与应用技术密切相关的一些课程,例如在生物技术专业培养方案的选修模块中增加了环境生物技术、食品生物技术和生物制品学等课程,这些课程的增设把实践教学有目的有方向地引导到生物技术的实际应用环节中。这样在我们的生物科学和生物技术的人才培养中进一步完善了从理论教学和实践教学到实际应用的科学的人才培养体系。其次我们需要继续加强学校和学院两级实验教学平台的建设。就学院而言我们需要做好以下几方面的工作:一是加强对原有实验教学平臺的建设,包括优化实验室资源的配置、对必要的老旧仪器设备升级、对实验教学人员进行培养。二是继续完善实验室的运行机制,保证实验课顺利地高质量地开出。三是加强对实验教学环节的考核,完善实验教学环节的监督机制。由于近些年高校扩招的原因,导致实验教学的压力远远大于其承载能力,所以在实验教学中我们需要想出更多的办法来保障教学质量。这里需要做的工作有很多,例如实验经费投入,实验室配套仪器设备的完善,提高实验教学人员的能力和素质,进一步合理化实验教学工作量的计算,完善实验教学的监督机制。四是完善大学生创新实验室的开放机制。五是建设我维护好校外实习基地,充分为我们的实践教学服务。
从高等教育发展的需要,生命科学发展的需要,社会和经济发展的需要以及知识经济时代对大学生综合素质的要求这四个方面,浅析了在高校非生物专业类学生中开设生命科学选修课的必要性。
关键词:综合素质;复合型人才;培养模式
21世纪是生命科学(亦称生物学)的世纪,这已成为人们的共识。据权威机构预测,在新的世纪里,生命科学将成为新一轮自然科学革命的中心。为了普及生命科学教育,适应国家和社会对复合型人才的培养需要,在高校开设生命科学公共选修课,对于优化非生物学类专业人才培养模式,提高非生物学类大学生的科学素质和综合素质都具有十分重要的意义。
一、高等教育改革发展的需要
在现代科学技术飞速发展的今天,现代教育技术的发展也十分迅猛,这必将引起高等教育全方位的深刻变革,尤其在教学内容、教学方法和教学手段等方面更为突出。我国高等教育部门正在把握时展的机遇,关注世界教育技术的前沿动态,并结合中国的实际情况,改革旧的教育模式、教育内容、教学方法和教学手段,为培养跨世纪的高素质人才作出应有的贡献。[1]
20世纪末,美国、日本等发达国家都已把生命科学的发展放在首位,在这样一个科技竞争、人才竞争的大变革时代,我国的高等教育如果不能跟上时代的步伐,与时俱进,就会与发达国家的差距越来越大。知识经济时代需要的人才规格较之工业经济时代有了很大的变化,这就要求教育必须处理好“专才”与“通才”的关系[2],尤其对高等教育提出了更高的要求,即跨学科专业的建设势在必行,要允许学生在系际、校际选修课程,甚至在必要时可以中途转系、转校国家教育部颁发了《高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划》,在对于“非生物学类专业生物学基础课教学内容和课程体系改革研究”这一项目中,对于在高校非生物学类本科生中开设生命科学公共选修课提出了更新、更高的要求。高等教育专业和课程设置将出现多样化,从未来社会对社会成员的要求出发,对传统的学科课程体系进行改革,确立高等教育应为快速发展的未来社会培养综合型高素质人才。通过课程设置的改革,使学生在整个学习过程中,既有约束,又有自由学习的课程。[3]要求通过这样的学习,使学生具有牢固的、经久发挥作用的核心基础知识,又具有个性的、宽而广的知识面。新的教学模式不仅是传授知识,关键是为了培训大学生的技能,培养大学生以全新的方式,用新的思维模式来思考问题,解决问题。我们知道不同学科有不同的思维方式、方法,生命科学也不例外,为了便于学生今后的学习和工作需要,给非生物学类学生开设生命科学选修课,有利于培养学生生命科学的思维方式、方法。
教育部、国家发展计划委员会共同研究决定,首批批准在北京大学、清华大学等36所高校建立“国家生命科学与技术人才培养基地”。据介绍,国家生命科学与技术人才培养基地(下文简称“基地”)是生物高新技术产业中人才链、技术链和产业链三者的结合体,通过积极开展新产品、新技术、新工艺的研发和与管理水平高、综合实力强、技术手段新、科技含量高的企业合作,促进高校科技成果转化及产业化。[4]“基地”在完成国家建设目标,进行高层次生命科学领域专业人才培养工作的基础上,针对现阶段大学非生物学类学生和教师缺乏现代生命科学知识和意识、造成不利于学科间的交叉融合和结构调整的现状,从今年秋季学期开始,率先为全校非生物学类学生开设生命科学基础普及课程,加快校内外生命科学课程教师的培养。
高校给非生物学类学生开设生命科学选修课,要延续从选修到必修,从普及型课程到提高型课程,从学分少到学分多的发展过程,在课程设置上要有系列性,延续性。要有一批专门从事公共生命科学选修课教学和研究的教师,并能在教材编写工作中作一些探讨。
二、生命科学发展的需要
在20世纪里,生命科学有了重大的进展,以至在自然科学中越来越居于显赫的地位。2000年4月6日诺贝尔奖得主杨振宁在南京的一个题为《中国文化与科学》的演讲中指出,“假如说20世纪是物理学世纪的话,那么21世纪将是生物学世纪。生物学对人类的价值观念的影响恐怕比物理学对世界的影响更深远……”生命科学一直是农学和医学的基础,对农业、医疗、制药等方面的发展有着深刻的影响,进而扩展到食品、化工、环保、能源、信息等方面。因此,生命科学的发展与人类的未来息息相关。[5]人类社会所面临的一系列重大问题,如人口、粮食、资源、环境、健康等,都对生命科学给予了重大的希望。如果我们浏览一下生命科学的方方面面,就会发现,生命科学的分支已多得难以计数,更有大量的边缘学科和交叉学科不断出现。学科间相互交叉,互相渗透,生命科学将会得到更大的发展,对整个科学发展将起到巨大的推动作用,它将与19世纪末20世纪初的物理学所起的作用一样,成为科学革命的中心。自然科学和社会科学的融合,以至在人类思维向高级阶段发展的历史使命中,生命科学将起着越来越重大的作用。认识和了解生命科学的基础知识、基本概念对学习其他科学知识也有帮助。
人类进入21世纪,生物技术已不再是单纯的生命科学的研究手段,它已经从生命科学的实验室里走出来,成为一种独立的产业力量,近几十年来,生物公司和相关的机构如雨后春笋般地建立起来。生物技术紧接信息技术而崛起,并对人类社会的发展起着巨大的推动作用,它将在生态环境、伦理、道德、法律等方面引发一系列新的变化,也带来一系列需要解决的问题。[6]例如克隆人类胚胎的研究将给21世纪的医学发展带来不可估量的影响,但是克隆人的出现将给未来社会、伦理道德和法律带来严重的后果。转基因技术可提高农作物产量,节省未开发土地,从而为野生生物提供更大的生存空间。然而,转基因食品的安全问题是我们不得不担忧的,转基因食品究竟会不会对人产生有害的作用,科学界目前对此尚无定论。类似的还有生物多样性、生态与环境等。这些问题已不仅仅是生命科学领域所能单独解决的问题,还需要相关学科领域共同解决。
三、社会和经济发展的需要
20世纪科学技术突飞猛进的发展已充分证明,人类生存方式的技术含金量渗透到了社会关系的方方面面。信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、航天技术、海洋技术等世界高新技术及高技术产业的发展,对社会经济和生活产生了日益深刻的影响。生物技术和生命科学的研究更为直接地面对着人的生命,影响人的生命意义和生存方式。在全球经济一体化、政治多级化、科学多元化的今天,我们培养的大学生要能在参与国际、国内竞争中立于不败之地,没有高素质是不行的。生命科学和生物技术的迅速发展,必然进入产业化,这仅仅依靠生命科学专业人才是不够的,还需要其他方面的人才,而这些人必须懂一些生命科学方面的知识,因此,我们的高等教育必须在非生物学类学生中全面开设生命科学选修课。另外,由于学科交叉,知识相互渗透,从事其他行业的人也需要掌握一些有关生命科学方面的知识,如果知识面太窄,那将对个人的发展起到很大的制约作用。教育是为经济社会发展服务的,社会要求通才,全才,高校有义务培养社会需要的人才。这就要求今天的学生在校学习期间不断培养自己适应知识变化,工作变化,环境变化及人类生存的能力。
另外在我国的社会经济发展过程中现已出现诸如人口、资源、能源、环保等方面的问题,并且已经或将为之付出沉重的代价。国家已经意识到问题的严重性,提出了可持续发展战略目标。要使经济的发展同人口增长、资源利用与环境保护相适应,实现资源、环境的承载能力与经济社会发展相协调,从人口、资源、环境、经济、社会相互协调中推动经济建设发展,并在发展中带动人口、资源、环境问题的解决而所有这些都与生命科学有着千丝万缕的联系。我们的大学生是一个特殊的群体,他们是未来社会发展与经济建设的生力军,他们认识和了解这些问题对他们将来从事经济建设有着十分重要的意义。
作为知识经济的主体,强调的不仅仅是对劳动的某一方面知识的掌握和应用,而是对各类知识的整合。因此在高校非生物学类学生中开设生命科学选修课,是势在必行的,但是由于课时的限制,不可能系统地、深层次地传授给学生许多有关生命科学方面的知识,其目的主要是通过在讲授某些生命科学知识的同时,以知识为“载体”,培养学生的现代生命科学意识和思维方式,更好地为经济社会服务。
四、知识经济时代对大学生综合素质的要求
大学生对生命科学的了解仅仅停留在中学的水平上,而那些知识毕竟是最简单,最基础的知识,根本不能满足大学生阅读比较专业的生物杂志和文章的需要,更不能满足学生自学生命科学的需要。如果要进一步提高大学生生命科学方面的知识,那么在高校非生物学类学生中开设生命科学选修课就显得非常必要。[7]
知识经济要求教育部门培养出具有多种知识及多元文化融合能力的新型人才,这是因为,在知识经济条件下,知识具有系统性、综合性和整合性的特征,作为知识经济的主体,强调的不仅仅是对劳动的某一方面知识的掌握和应用,而是对各类知识的整合。因此在高校非生物学类学生中开设生命科学选修课,是势在必行的,以知识为“载体”,培养学生的现代生命科学意识和思维方式,更好地为经济社会服务。
参考文献
[1]刘久成.知识经济与大学生素质论纲[M].北京:中国人民公安大学出版社,2000.
[2]向显智,陈强.现代科学技术概论[M].武汉:湖北教育出版社,2000.
[3]北大生科院编写组.生命科学导论[M].北京:高等教育出版社,2000.
[4]杜占文.世界不需要转基因食品[J].科技文萃,2001,(11).
[5]李柯.生物技术挑战信息技术[J].科技文萃,2001,(9).
[6]高力.制约规范生命技术,符合人类整体利益[N].科技时报,1999.
[7]姜知然.我国三十六所高校获准建立国家生命科学基地[N].中国新闻社,2002.
1、生物技术专业:生物技术专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技、术的基本理论、基本知识、基本技能,能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。
2、生物科学专业:生物科学(又称生命科学)专业包括了生物科学和生物技术两个专业方向,这些专业学科主要培养学生学习生物科学技术方面的基本理论、基本知识,学生将受到应用基础研究和技术开发方面的科学思维和科学实验训练,进而具有较好的科学素养及初步的教学、研究、开发与管理的基本能力。
(来源:文章屋网 )
关键词:生物技术 生物经济 商业时代
生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济,是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态。生物经济与现代生物技术和生命科学研究开发密切相关,并与目前的信息经济和知识经济发展有着紧密的联系。
人们早就预言21世纪是生物学世纪,但将21世纪与“生物经济”相联系还是近几年的事。1999年,杰里米•里夫金发表著作《生物技术世纪》,指出信息科学和生命科学在经历了40多年的平行发展之后,正在融合为一股强有力的经济和技术力量,由此奠定了生物技术世纪的基础;并认为基因将重塑生物技术时代。2002年,理查德•奥利佛出版《即将到来的生物科技时代》,预言生物技术的崛起可能在未来几年内把网络经济从衰落中挽救出来,从而形成一个以往任何时代的增长速率都无法比拟的发展阶段。生物技术的新发展,已经打破了生物的种间、属间甚至界间的界限,使人类进入了按自己的需要创造生物新品种的伟大时代。 总之,“生物经济”与现代生物技术和生命科学研究开发密切相关,并与目前的信息经济和知识经济发展有着千丝万缕的联系。基于此,笔者在考察了农业经济、工业经济、信息经济以及知识经济的特点并进行了综合对比分析后认为:生物经济是以生命科学与生物技术研究开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的经济,是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态。
生物经济发展及国际比较
当前,生物技术产业已经成为推动新经济发展的核心动力,生物技术及其产业化已经得到各国政府、科技界和企业界的重视,普遍被各国列为科技及经济发展计划中的重点支持领域。
国际生物技术发展态势
以美国为例,美国无论在生物技术研究与开发,还是技术产业化方面都是世界头号强国,称雄国际市场。其拥有525个基因实验室,2001年政府生物技术研究经费约290亿美元,2001年美国制药公司研究与开发(R&D)经费为303亿美元。2000年NASDAQ生物技术指数上升36%。到2002年为止,已批准的生物技术药物和疫苗共141个,适应症达220种,使3.25亿患者受益。市场资金从1993年的390亿美元达到2002年的1980亿美元,直接创造了19.1万个就业机会。美国生物技术产品的销售额平均每年以12%的速度扩展,2000年为158.5亿美元,2003年为215亿美元,预计到2010年将增加到490亿美元,到2025年生物技术相关产品将占GDP的20%。所以,全球生物技术产业市场仍以美国为主,欧洲其次,日本紧追在后。但在未来10年欧洲及日本将比美国具有更高的成长率。在全球生物技术产业结构方面,仍以医药为主,就未来十年的成长率来看,农业领域将具有较高的发展,因为各国将根据自身特色发展生物技术产业,如欧洲发展农业、日本发展食品产业等。
欧盟及日本是美国生物技术发展的主要竞争对手,英、德、法、瑞典及荷兰5大生物技术国家生物技术产业的规模及财力趋于增强,生物技术公司日趋成熟和稳定。欧洲加快了生物技术产品的审批,2001年批准的产品比以前任何一年都多,政府科技投入、风险投资的数额也达到历史最高水平。2000年销售额增长38%,达到80亿美元,R&D经费增加48%,达到46亿美元,公司数量增加16%,达到1570家。2001年全欧洲生物技术公司有1635家,R&D经费为55亿美元,员工数量7.2万人,销售额92亿美元。德国政府将2001年命名为生命科学年,生物技术成为其科技投入最多的领域。英国2000年发表了《生物技术制胜2005年的预案和展望》的战略报告。英国的生物技术产业仅次于美国,居世界第二,从业人员1.4万多人,年销售额约40亿英镑。生物制药是该产业中的强项,目前,涉及这一产业的公司除了世界著名的大型跨国公司阿其利康、葛兰素-史克之外,还有约250多家较小的独立公司,且每周约有一家新的生物技术公司诞生,数量约占欧洲同类公司的四分之一以上。生物技术被认为是能引发信息技术革命之后的又一次革命。在英国,凡是受益于生物技术的部门,如制药、农业、食品与饮料业、化工和环境技术工业,都是最成功、最具活力和最富创新的。
日本生物技术产业规模比美国小,研发人员和研究经费也少得多,但胜过欧洲。日本具有雄厚的发酵工业基础,使得欧美许多国家开发成功的上游成果能与日本企业合作实现产业化。日本于上世纪90年代提出了“生物产业利国”的口号,了《开创生物技术产业的基本方针》,日本政府在生命科学研究发展上的经费增长十分迅速,2001年政府的生命科学研发经费为30亿美元,公司R&D经费约为60亿美元。2002年日本生物技术产品市场为13000亿日元,是80年代250亿日元的52倍。
世界各国都意识到生物技术产业将是新的经济增长点,都在积极发展本国的生物技术。例如,马来西亚加快了转基因植物的发展步伐;印度生物技术部新设立了2100万美元的专门风险基金;新加坡政府制定了“五年跻身生物技术顶尖行列”的目标,并且高薪在世界范围内招揽人才,试图成为本地区生物制药研发的中心。除了竞争加剧之外,加强合作是另一个突出的特点,生物技术公司之间以及公司与科研机构之间的合作越来越超越他们所在的国界。
我国生物技术产业发展现状
我国生物技术起步于“六五”计划末。近20年来,在我国政府有关部门的大力支持下,我国医药生物技术产业取得了长足进步,呈现出良好发展态势。2000年生物技术产品总销售额大约为200亿元人民币。其中医药、保健产品约90亿元,占总销售额的45%。医药、保健产品主要包括基因工程药物、疫苗、诊断试剂、部分抗生素、药用氨基酸、维生素、血液制品、生化药物和部分功能食品,其中基因工程药物、疫苗、诊断试剂、部分新型抗生素约占50%。尤其是基因工程药物和疫苗,1986年调查数据为零,1996年调查时销售额约为2.2亿元人民币,到2000年跟踪调查时,销售额已达20亿元人民币。从1989年我国第一个拥有自主知识产权的基因工程药物上市以来,我国已有13类(19种)基因工程药物和疫苗获得批准上市,其中在全球销售额前10位的基因工程药物有8种。此外,诊断试剂产品也取得了十分显著的成绩,其销售额从1996年的1.85亿元增长至2000年约30亿元人民币。近十年来,上述两方面的国产产品市场占有份额发生了根本性的变化,从国外产品几乎垄断的状况转变为国产产品占有70%~90%市场份额的局面。这些产品的问世,使我国数以千万计的患者从中受益,其价格仅为国际市场的几分之一到几十分之一。
尽管我国医药生物技术产业已经取得了令人可喜的进步,但从客观上讲,目前尚处在成长期,还是一个幼小的产业,在整个医药、健康产业中所占比例不大。据统计,我国2005年约有医药工业企业4217家,当年医药工业总产值3338亿元,年均增长13.9%。医药商业销售总额为1981亿元,比1995年增加1100亿元,年均增长12.1%。1978-2005年,医药工业产值年均递增17.1%,成为国民经济中发展最快的行业之一。虽然医药生物技术产品的销售额仅占医药工业总销售的6%左右,但其增长速度远远高于医药行业总的发展速度,显示出旺盛的生命力。
生物经济时展策略
生物经济势如破竹之势必将带动新商业时代的到来,如何把握新商业时代的历史机遇,应对生物经济社会,是新时代到来之前我们考虑问题的重点。
完善产业政策,推进技术创新
加入WTO后,我国的生物技术企业面临着与国外企业激烈竞争的现实,今后仿制生产国外专利保护产品将面临巨额的经济赔偿,所以必须要有危机意识和竞争意识,采取有效措施,切实加强自主创新能力。我国应加大对创新性、探索性和重大基础研究的投入力度,采取措施避免低水平重复研究和开发;同时应在原有对高新技术产业优惠政策的基础上,结合生物技术产业发展的特点,制定特殊的减免税政策以及产品出口、收入分配、人才吸引等方面的优惠政策,鼓励研制开发具有自主知识产权和国际竞争能力的产品,利用宏观杠杆使企业的资金投向生物技术创新性研发,并自我消化投入的研发费用,逐步建立起以企业为主体的新药自主研发体系。
建立关键技术平台和基地,加强工程化研究能力
我国生物技术成果转化率之所以较低,重要原因之一是工程化水平较低和过程开发能力较差,因此必须建立一批与国际标准接轨的关键技术平台。同时根据生物技术研究开发的特点,重点建设技术开发服务基地。这些基地应对相关领域研究开发有带动性,应与相关研究机构、大学和企业建立密切而有效的合作机制,成为连接生物技术上下游的纽带,通过汇集科研机构和大学上游成果,进行过程优化放大和工程化开发,不断将二次开发的技术和产品向产业转化。
多渠道增加投入,积极培育风险资本市场
积极探索在市场经济条件下,国家、企业和社会多渠道投入生物技术研发和产业化的新机制,加强科研投入资金的管理,提高使用效率,促进科研成果的产品化、产业化和国际化。根据我国目前实际情况,只有政府提供部分引导性资金,开展应用基础研究和承担前期的研发风险,才能吸引企业和社会资金尽可能早期介入。应发挥社会各方面积极性,多渠道增加生物技术投入,包括部门和地方政府资金、科技贷款、股票市场、海外基金等。同时还应积极培育风险资本市场,鼓励建立生物技术风险投资基金。建议以国家投入为引导,吸引企业、社会多方面的资金,设立生物技术产业化风险投资基金,按市场经济规律运作,建立有偿使用制度,使投入各方都能得到相应的收益,保证资金的滚动增值,促进生物技术创新和产业化。
积极应对全球化竞争,加快战略重组与并购
我们应以积极的姿态应对世界科技、经济全球化的机遇和挑战,努力构建从研究到产业化的全方位开放体系,及时跟踪和掌握世界生物技术及相关领域发展前沿的信息,充分利用共享的生物信息资源,利用世界经济一体化和全球贸易自由化的机会,充分发挥海外生物技术人才的智力优势,加强国际合作。同时要加快对现有生物技术企业的改造,从国家大局出发,不再搞低水平、小规模的重复生产,重组合并和淘汰一些重复生产、低水平、小规模的企业。使生物技术行业迅速涌现出几个拥有很强国际竞争能力的企业巨头,力争把我国的生物技术产品打入世界市场。
完善生物安全管理,普及生物技术知识
生物技术的发展应与社会经济的可持续发展、环境保护和资源合理利用相互协调。在努力完善转基因生物安全管理体系的同时,应建立健全转基因生物安全评价的技术体系,特别是尽快制定和实施转基因食品安全性检测与管理办法。要加强立法,条件成熟时将部分颁布的条例升级为国家法规,另一方面要作好公众宣传教育和舆论导向工作,采用多种形式向广大群众进行生物技术和生物安全等科学知识的教育,使公众对生物技术有一个较为科学、全面的认识,以科学的态度对待生物安全和相关社会伦理问题,积极关注和支持我国生物技术及其产业的健康发展。
参考文献:
1.林桂芸.关于我国生物技术产业化发展的问题与对策.成都大学学报,2003(3)
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生物技术与生物经济是现代科学和技术领域的重要组成部分,未来的发展要继续贯彻“发展高科技,实现产业化”的指导思想,贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》提出的“把生物技术作为未来高技术产业迎头赶上的重点”的要求,加强生物技术在农业、工业、人口和健康领域的应用,提升相关产业创新能力和发展水平,加速使中国成为生物技术强国和生物产业大国。
我国生物技术与产业发展的基本目标是:力争到2020年,实现生物技术的跨越发展,使中国生物技术研发水平跃居世界先进行列;加速科技成果产业化,培育生物新产业,形成2~3万亿元人民币的产值,使中国成为生物技术强国和生物产业大国。
为实现这一目标,政府将实行“三步走”战略:第一步,技术积累阶段:到2010年左右,形成5000~8000亿人民币规模的生物技术产业;第二步,产业崛起阶段:到2015年左右,生物产业总产值力争达到16000亿元人民币;第三步,持续发展阶段:到2020年左右,生物产业总产值达到2~3万亿元人民币,占GDP的4%%以上,形成国民经济新的支柱产业。
为实现上述目标,我国的发展重点是:
――在生命科学前沿基础研究、农业生物技术、医药生物技术、工业生物技术、能源生物技术、环境生物技术、海洋生物技术、生物资源开发与生物多样性保护、中医药、生物安全等10个重点领域开展重点研究。
――重点支持转基因技术、干细胞与组织工程、生物催化与转化技术等35类关键技术。
加速生物技术、生物经济发展
的战略与措施
我国政府已经确立了建设创新型国家的战略目标,建设创新型国家,需要科技创新、体制创新、机制创新、文化创新等,而科技创新是最重要的内容。
中国的发展需要科技,需要高科技,而未来高科技产业发展中生物技术是迎头赶上的重点,也是我们发展的重点。
我们将进一步采取一系列重大措施,进一步加强生物技术和生物经济领域的国际科技合作,推进新的科技革命,加速生物技术的创新,培育新的经济增长点。
一是以政策与规划为基础,营造生物技术与产业发展的良好环境。政府将像当年支持软件产业一样,加速生物技术和生物经济的发展,并为之创造良好的发展环境。
二是以国家重大专项为牵引,加速生物技术产业化,解决经济发展、社会进步中急需解决的技术问题。切实解决人民健康、粮食安全、能源安全、环境安全、生物安全等急需解决的重大技术问题,为经济社会发展做出重要贡献。
三是以建设一流研究基地为突破口,切实提高生命科学、生物技术的原始创新能力。我们将以世界的眼光,吸引和凝聚一批国际一流人才,努力建设一批高水平的研究基地,提高生命科学和生物技术领域的原始创新能力,使中国成为对世界文明进步产生重要影响的国家之一。
四是加速体制创新,使企业成为技术创新的主体。通过产学研联盟等多种途径,促进具有优势的科研院所与企业的战略合作,培育具有国际竞争力的生物技术龙头企业,加速企业成为技术创新的主体。
五是大幅度增加科技投入,切实改善生物技术的投融资环境。加大对生物技术研发和产业化的国家投入力度,通过国家科技投入的引导,建立和完善多渠道、全社会投资机制和体系,逐步形成企业和社会资金投入为主的良好格局。
关键词 美国 生物技术产业 空间分布
美国的生物技术起步最早,经过几十年的发展,已具备了全球最先进的技术水平、最多数量的技术成果储备,也具备了比较完整的产业链,技术进步领先,人力资源充足,专利保护得力,资本市场结构合理,关联产业和支撑产业发展完备,并制定了产业发展战略和实施了有力的产业发展推动措施,已经形成多个发展势头良好的产业集群和优秀的产业发展环境。目前,生物技术产业已成为美国高技术产业发展的核心动力之一。美国在生物技术及其产业化方面占据着世界领先地位,尤其在健康和生命科学领域有很强的竞争优势。美国拥有世界上约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利,技术革新的速度远比其它国家的公司要快。美国生物技术产品销售额占全球生物技术产品市场的90%以上。生物技术产业是美国新型的典型的技术密集型产业,它正对美国的经济发展产生较大的影响。2002年,全球上市生物技术公司中有52%是美国公司,全球生物技术产业总收入的74%是由美国公司创造的。30年来,生物技术企业开发的新药超过150种获得FDA批准,目前美国有针对200多种疾病的370多种生物技术医药产品已进入人体临床试验后期。研究美国生物技术产业发展现状,有利于制定我国生物技术产业发展的相关科技政策。
数据来源:Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports, 1993~2004.
一、规模持续扩大,收入增长迅速
2003年,美国生物技术公司达1473个,而这一数字不包括为数更多的相关技术公司和传统制药公司,生物技术产业的雇员人数达19.8万人,超过了玩具和体育用品产业的就业人数之和。生物技术产业还为服务于它的行业创造了近30万个就业机会。近10年来,美国生物技术产业一直保持年均13~14%的增长速度,自1992年以来规模扩大了一倍以上,收入从当年的81亿美元增加到2000年的267亿美元,2003年,生物行业的总收入达392亿美元,实现销售收入284亿美元(表1),分别比2001年增长32.4%和16.8%。
二、投入增长很快,创新成果显著
美国产业界和政府部门十分重视对生物技术产业R&D及基础研究的投入,1992~2002年,美国生物技术产业R&D投入年均增长速度达31.8%,由1992年的49亿美元增长到2001年的157亿美元,2002年尽管股市融资低迷,亏损不断增加,但R&D投入还是增加了30.6%,达205亿美元,2003年为179亿美元(表2),占美国全部产业R&D投资的10%左右。尽管20世纪
资料来源:根据NSF Science & Engineering Indicators 2004 Appendix table 4-34数据绘制
90年代以来,联邦政府国防R&D投入增幅降低,但对于生命科学的研究经费却不断增加,年均增长达7.1%,增幅是最高的,到2003年达256.67亿美元(1996年不变价),为1990年的2.5倍。高强度的投入,产生了大量的创新成果,目前,全球一半以上的生物技术专利为美国所有,生物技术专利数不断增加,自1998年以来,美国每年生物技术专利数都超过7000件(表2),2002年达到7763件,生物技术专利占美国全部专利的比重由1992年的4.3%,上升到2002年的8.0%,十年间专利数增加了两倍,而占全部专利的比重也增加近一倍。
资料来源:根据 U.S. Patent and Trademark Office. Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports,1993~2004.有关数据整理
由于生物技术产业本身技术密集的特点,加之其还处在技术创新的关键时期,使得该产业成为研发投入强度最高的产业。近10年来,美国生物技术产业研发投入强度(R&D投入/销售收入)一直居高位,这是其它行业所没有的,最低年份的1999年为66.5%,最高年份的1994年达90.9%,2002年也达84.4%(表2)。2002年人均R&D支出10.5万美元,大大高于1993年的7.2万美元。
三、公司遍及全国,高度集中12州
生物技术产业在美国是一个非常活跃的行业,据统计2003年,美国共有1473个生物技术公司(不包括相关行业公司),每个州至少有一个,但分布极为不均,数量居前12位的州共有生物技术公司1201个,占81.5%。其余各州仅占18.5%。这12个州为:加里福尼亚州436个(29.6%),马萨诸塞州200个(13.6%),马里兰州94个(6.4%),北卡罗来纳州84个(5.7%),新泽西州69个(4.7%),纽约州65个(4.4%),宾夕法尼亚州61个(4.1%),得克萨斯州48个(3.3%),佐治亚州43个(2.9%)、华盛顿州40个(2.7%),佛罗里达州32个(2.2%),康涅狄格州29个(2.0%)。
四、空间分布不均,形成九大产业聚集区
研发是生物技术产业发展的基础,高强度的研发投入成为美国生物技术产业发展的基本保证。但由于各州的原有基础不同,发展生物技术的条件各异,以及各州政府差异性的生物技术发展战略,使得美国生物技术产业研发在空间分布上表现出不同的特征。
研发机构主要分布在太平洋和大西洋沿岸地区。2002年生物技术研发机构(表3)居第一位的是太平洋区,共有1357个机构,占全国的26.35%,居第二位的是南大西洋区,有890个机构,占17.28%,中大西洋区有635个,占12.33%,居第三位,机构数最少的是中央东南区,只有217个,占全国的4.21%。居全国前三位的地区合计占全国机构数的56%,其它6个地区仅占全国的44%。
资料来源:根据 U.S. Patent and Trademark Office. Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports, 1993~2004.有关数据整理
从业人员与机构分布不尽一致。2002年,全美生物技术研发的从业人员有11.67万人,太平洋区最多,有3.3万人,占28.4%;中央东北区次之,有1.85万人,占15.8%;中大西洋区居第三位,有1.8万人,占15.4%;南大西洋区居第四位,有1.6万人,占14.2%;从业人员最少的是中央东南区,只有2916人,占2.5%。
生命科学家分布各地不均,南大西洋区拥有生命科学家85887人,占全国18.6%,中大西洋区有74850人,占16.2%,居第二位,太平洋区73970,占16.0%,居第三位,居第四位的是中央东北区,有63748人,占13.8%。九大区中,人数最少的是山地区,只有24220人,占全国的5.2%。
生物技术教育发展不平衡,2002年美国授予的生命科学高等教育学位人数达107803人,其中,南大西洋区最多,达21761人,其次为中央东北区和中大西洋区,分别为16920人和14355人,居第四位的是太平洋区,14004人。这四个地区占全国的比重达62.2%。
转引自Joseph Cortright Signs of Life:The Growth of Biotechnology Centers in the U.S.The brookings Institution Center on Urban and Metropolitan Policy2002
从都市层面看,生物技术产业研发主要集中在九大都市区,波士顿(Boston)、洛杉矶(Los Angeles)、纽约(New York)、费城(Philadelphia)、北卡金三角(Raleigh-Durham)、圣迭戈(San Diego)、旧金山(San Francisco)、西雅图(Seattle)及华盛顿-巴尔地摩(Washington-Baltimore),形成了九大生物技术产业集聚区,这9大集聚区汇集了全国最生物技术公司的3/4,且过去10年新成立的公司的3/4也集中在这里。同时,九大生物技术产业聚集区也是生物技术产业研发聚集区,拥有顶级的生物技术科研机构,具有强有力的研究开发能力,至少拥有一所全国前20名的大学,其中,波士顿有哈佛大学和麻省理工学院;旧金山湾区有加利福尼亚大学旧金山分校、加利福尼亚大学伯克利分校和斯坦福大学;圣迭戈有加利福尼亚大学圣迭戈分校;华盛顿地区有美国国家卫生研究院(NHRI)、霍华德.休斯医学院研究实验室、马里兰大学研究中心和约翰斯.霍普金斯大学;北卡罗莱纳有杜克大学、北卡罗莱纳州立大学罗利分校、北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校等著名大学,它们是形成生物技术产业研发集聚区的基础。据研究①,在美国51个100万人口的都市区中,这9大都市区平均所获得的NIH经费是其它42个都市区平均数的近8倍,生物技术专利数则为其它42个都市区的10倍;生物技术的商业化程度高,新成立的生物技术公司数、100人以上的生物技术公司等远多于其它42个都市区(表4)。
五、对我国的启示
美国是世界上生物技术产业研发最发达的国家,生物技术产业是美国仅次于信息产业的第二大高技术产业,也是本世纪最有前途的高技术产业。美国生物技术产业研发水平居世界领先地位,研发机构遍布全国,产业研发空间结构已具雏形。美国生物技术的发展对我国有如下启示:
制定“生物经济强国”战略,大力发展生物技术产业。生物技术产业已经成为影响中国乃至世界科技发展全局的重大科学前沿问题和战略高技术问题,生命科学与生物技术及其产业的发展将极大地推动经济增长和社会进步,正展现出未可限量的前景,要树立把握重大发展机遇的战略意识,坚定地把发展生物技术产业作为赢得未来竞争的战略选择;同时各省要根据不同的省情,制定差别性的“生物经济强省”战略,发展生物技术产业。
充分发挥政府的组织协调功能,发展生物技术产业。切实制定符合国情科技政策,促进生物产业发展,积极推进生物科技创新体系建设,构建具有国际一流水平的科研机构,切实加强基础研究,提高原始性创新能力;整合、培养和造就一支高水平的研发和管理队伍,使我国生物科技总体研发水平达到或接近国际先进水平,在若干重要领域达到国际领先水平。建立适应生物经济要求和符合生物科技创新规律的体制和运行机制,从政策上主导中国生物技术研发及其产业化的综合实施,促使在全国形成几个重点的生物技术产业集群。
大力提高生物产业规模经济水平。通过财税、信贷等政策引导生物企业兼并、重组和联合,打破生物市场条块分割的局面,实现资源合理流动与优化配置,以形成合理的生物产业地区结构、部门结构和产品结构,获得生物产业的整体规模效益。建立和完善生物产业社会化公共服务体系,大力发展从事生物技术信息咨询、技术评估,包括生物安全性评估、专利、投融资等方面的中介服务机构,以增强我国生物产业的综合竞争力。
注释
①Joseph Cortright Signs of Life:The Growth of Biotechnology Centers in the U.S.The brookings Institution Center on Urban and Metropolitan Policy,2002
【关键词】生物技术 培养目标 实践教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)10-0024-02
21世纪是“生命科学的世纪”,其中生物技术作为科学界最前沿的学科,逐渐成为了各国战略发展中非常重要的一部分。生物技术的飞速发展一方面加快了人类认识世界改造世界的步伐,另一方面由此延伸出的生物技术相关产业还解决了人类面临的诸多严峻问题、改善了人类的生活质量,随着生物技术的继续发展,人类的生活将会发生翻天覆地的变化[1]。然而与此现象形成鲜明对比的是我国高校生物技术专业的发展现状,首先,生物技术专业的就业率常年位于较低水平,最难就业专业中榜上有名,毕业生就业压力极大,其次培养出的学生既缺乏创新性、自主探索性,无法进行科学研究,同时学生们又缺乏实践动手能力、不能满足企业对于人才的需求,位置尴尬,最后通过对集宁师范学院生物技术专业学生的调查还发现学生对该专业兴趣不浓,对未来的发展规划非常的迷茫。究其原因,是因为我们的生物技术高等教育需要进行改革,需要我们跟据社会需求改革培养目标、完善课程体系, 具体解决办法如下:
一、优化生物技术专业的培养目标
现代生物技术是以生命科学为基础的理科专业,综合运用生物学、化学和工程学技术,改造物种,利用生物体或其某些特殊机能(如酶的催化功能、抗体的免疫功能)进行加工生产,为社会提供商品和服务的综合性技术体系。生物技术涉及的学科领域非常广,在本科教育期间不可能培养出行行精通的生物技术专业人才。因此,生物技术专业本科阶段的主要培养目标是通过宽口径的课程设置、全面性的教育教学、注重强化学科基础与素质教育来培养具有综合素质的通用型人才[2]。与此同时还可以综合学校自身情况及兄弟院校联系情况并结合导师制有目的培养少部分高层次的研究型人才,最后再结合地方生物技术相关企业的特点和需求定点定向的培养部分专业应用型人才。所以要求培养目标要兼顾通用性人才和专业性人才的培养,协调好二者的矛盾,一方面做好基础知识的传授和学生综合素质和能力的培养,使学生具备较强的社会适应能力,另一方面通过学校对各类型人才的宏观调节,准确的契合社会中就业市场对人才的要求。
我校的生物技术专业是在生物科学专业基础上创立的, 具有很强的生命科学学科优势,学科基础知识把握准确,生物技术基本技能掌握较好,下一步应该结合地方企业特点注重专项的实验素质培养,让学生能胜任当地相关企业或科研机构的应用研究、生产管理等工作。我校生物技术专业成立时间较晚,尚处于初级阶段,专业学生人数较少,因此可以将培养计划细化到单个学生,利用此优势培养出有鲜明特色、有较强实践能力的生物技术应用型人才。
二、建立完善的课程内容体系
要想完成专业培养目标必须有完善的课程体系来构建学生知识结构、培养学生素质。生物技术专业的课程内容改革要遵循生命科学基础学科理论、生物工程应用理论和实践相结合的发展趋势。其中生物工程应用理论研究就是生物技术研究, 是该专业的知识核心,主要包含四大工程即基因工程、发酵工程、酶工程、细胞工程。明确各工程体系的能力目标,可以准确的指导课程教学,增加学生学习兴趣,同时还为其他学科的发展提供了重要的理论依据和研究手段。我们应该充分挖掘各工程的课程特点,结合社会对人才的需求,地方企业的要求来确定所需的课程内容,着力培养学生的应用能力,而不再是简单的去堆砌全部的课程内容。总体来说在完善课程内容方面,高校要依据学科理论和实践结合的发展趋势,把握好社会对生物技术人才的需求以及国际化的需求,在课程教育中将基础性、应用性和先进性的比例调整到最佳水平,力求培养出基础扎实、综合素质高、技术过硬的应用型人才[3]。
三、构建全面细致的实践教学体系
实践教学作为高校人才培养体系中的关键一环,以增强学生的社会适应能力为目标,逐渐成为我国高校改革的重点之一。在生物技术专业中实验课程拥有不可替代的地位。目前我校实验课程的开设还是以实验课程依附于相应的理论课程的传统模式进行,各门课程的实验内容由教师根据教材自行制定,各课程彼此独立,自成一套,导致了各实验课程之间存在着许多的重复实验而且整体水平偏低,不利于培养学生的综合实验素质,所以要将生物技术专业的各项实验进行整合,从整体上构建完善的实验课程体系,既保留基础实验技能的验证型项目,又要整合出代表生物技术前沿领域的实验项目。例如以分子生物学实验为基础,整合基因工程、酶工程和发酵工程实验课程中均有的表达质粒构建、DNA提取、蛋白质表达实验,设计“生化与分子大实验”增加实验的综合性和设计性,强化学生的动手能力和实验综合分析能力。
此外校外实践教学作为实践教学一部分,是培养学生解决实际问题、检验学生综合素质的关键, 但是由于我国现代的企业制度发展还不完善,只追求短期效应,校企合作的力度逐年减小而且乌兰察布及周边地区还较为落后,相关企业很少,实习机会较少,加之当代90后学生吃苦能力差,追求安逸,不愿进行校外实习导致校外实践教学进展缓慢。所以要真正落实校外实践教学最好在政府决策的指导下,学校和企业进行深入的沟通交流,让校企之间进行全面的合作。同时学校要应地制宜,结合当地企业情况,尽早利用企业特点开展一些兴趣培养,让学生产生兴趣,主动接受校外实习。
随着学校生物技术专业的逐渐发展以及教改的深入,生物技术专业的培养目标、教学体系及实践教学会更加完善,会培养出越来越多合格的生物技术人才。
参考文献:
[1]闫中良.关于“生物技术”课程改革的探索与实践[J].科技信息,2009,15:535.
本辅修专业培养生物技术及其相关领域的应用型人才。
二、专业培养要求
本辅修专业的学生通过学习可获得以下几方面知识、能力和素质:
1、掌握生命科学和生物技术等方面的基本理论和基本知识,具有一定的生物工程原理的基础知识;
2、掌握生物技术方面的基本实验技能;
3、具有综合运用所掌握的理论知识和技能,从事生物技术及其相关领域产品研发、生产、管理的能力;
4、了解与生物产业有关的方针、政策和法规。
5、通过严格的科学思维训练,具备良好的生物技术专业素质。
三、课程设置
本辅修专业设置课程包括:生命科学导论、基础生物化学、微生物学、发酵工程、生物技术检测(含仪器分析)、污水处理工程、植物组织及细胞培养、食用菌栽培学。
四、课程简介
1、生命科学概论:
主要介绍生命科学的基础知识、基本理论、研究方法及成果应用,从不同侧面反映生命科学与其他学科间的交融。主要内容包括:生物学基础知识、生命科学对人类的影响、生命的物质基础、生物大分子的结构和功能、细胞与克隆技术、遗传与人类基因组计划、微生物与人类的健康、神经科学、生物钟与生物信息传递、生态环境与人口资源等。通过本门课程的学习,能够使学生了解和掌握有关生命科学的基础理论知识,拓展视野,丰富生命科学知识。
2、生物化学
使用教材:《生物化学简明教程》(第三版),罗纪盛等修订,高等教育出版社,1999年。
参考书目:
《普通生物化学》(第四版),郑集,陈均辉编,高等教育出版社,2007年;
《生物化学》(第三版),王镜岩,朱圣庚,徐长法主编,高等教育出版社,2002年;
Biochemistry:AnIntroduction(SecondEdition),T.McKee;J.R.McKee,(英文教材影印版),科学出版社,2000年;
InstantNotesinBiochemistry,B.D.Hames,N.M.Hooper&J.D.Houghton,(英文教材影印版),科学出版社,1999年。
3、微生物学及实验:
微生物学(Microbiology)为生物学各专业本科生的必修基础课。通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性,在工、农、医等方面的应用,了解该学科的发展前沿、热点和问题,使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识,了解微生物的基本特性及其生命活动规律,为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
微生物学实验是生物学重要的基础课之一,特别是随着分子生物学的发展与拓宽,微生物学方法与技术显得尤为重要。此外,医学、农学、林学等学科,甚至地质学、太空学等也需微生物的方法与技术。因此,熟悉掌握微生物学方法与技术,对其它很多学科的发展有直接的影响。无菌操作技能和无菌概念的建立是微生物学实验中最重要的内容。微生物学实验主要任务是使学生掌握研究与应用微生物的主要方法与技术,包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术,使学生具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能。
使用教材:《微生物学教程》,周德庆,高等教育出版社,2000
4、生物技术检测
使用教材:《仪器分析》(第三版),朱明华编,高等教育出版社,2000年
参考书目:
《生物物理学》,赵南明,周海梦主编,高等教育出版社,2000年;
《生化实验方法和技术》(第二版),张龙翔,张庭芳,李令媛主编,高等教育出版社,1997年。
5、植物组织及细胞培养
植物组织培养是一项以细胞全能性为理论基础的无性繁殖技术,以植物组织和细胞的离体操作为基础的实验性学科,是举世瞩目的现代生物技术之一。它应用无菌操作方法培养植物的一个离体器官、组织或细胞,加速繁殖植物个体,或获得有用物质等。本课程主要介绍植物组织培养技术的基本原理、设备、方法和应用,以实用为目的,使学生在了解基本原理的基础上,重点掌握实际操作技术。通过学习,学生将掌握植物组织培养的基本理论,掌握开展离体培养克隆植物的基本技能。
理论学习的主要内容包括:植物组织培养的基本技术、植物组织器官培养、茎尖分生组织培养、细胞培养、种质离体保存、植物组织培养苗的工厂化生产、药用植物的组织培养与工厂化生产、果树与蔬菜的组织培养技术、园林及观赏植物的组织培养等。
实验操作的主要内容包括:培养基的配制与灭菌;愈伤组织的诱导与分化;茎段的组织培养;植物细胞悬浮培养;叶的组织培养等。
6、发酵工程
本课程主要讲授微生物工程原理、微生物工程下游加工工程、微生物工程生产工艺及产品举例等部分。内容包括菌种的特征和选育,培养基的特性和选择,发酵工艺的控制,杂菌的防治和产品分离提纯工艺的控制等内容,为生物技术的应用奠定基础。微生物发酵工程课是一门综合性很强的课程,涉及到数学、化学、生物学、生物化学、微生物学、物理化学、有机化学、化工原理等多个学科,基础理论性和实践性均很强,同时要求基础理论和生产时间密切结合。在课程讲授过程中,将要按照微生物发酵生产的全过程阐明各个阶段、各种产品生产的原理和技术,讲解理论知识的同时,又重点突出生产的工艺操作和控制技术等实际问题。因此,该课程需要在理论教学的同时,配合实验的实践环节,也要求学生建立实际生产的概念,在实践中巩固本课程的教学效果,学生利用实验、参观、实习、社会实践等机会,培养分析问题和解决问题的能力。学生通过该课程的学习将会缩短理论与生产实践的距离,建立用理论知识分析和解决生产实际问题的概念和能力,动手能力也将有所提高。
推荐教材:贺小贤编著,《生物工艺原理》.北京:化学工业出版社.2003
曹军卫,马辉文,张甲耀编著.《微生物工程》(第二版).北京:科学出版社,2007
俞俊棠主编.《生物工艺学》.上海:华东理工大学出版社,1991
7、水污染控制工程
《水污染控制工程》是生物技术辅修专业的一门重要的必修课程。本课程的主要内容包括:水的资源特性,水体污染的特性,污染指标和污染控制的基本途径及方法,各种废水处理工艺的基本原理,主要设备的选型和构筑物设计计算等。通过本课程的学习,使学生掌握污水处理的基本概念、基本理论、基本工艺和及有关设备的技术性能,熟悉有关设计计算、安装调试、运行维护方面的知识,了解有关处理系统的管网设计、施工、维护运行方面的知识。由于本课程的实践性和应用性很强,因此必须强调理论教学与实践训练并重,使学生较好地掌握应用技能并具有较强的动手操作能力,能迅速适应实际工作的要求,同时具有水污染控制工程的设计、运行、管理及科研的初步能力。
使用教材:《水污染控制工程》第二版高廷耀、顾国维主编高等教育出版社
参考书目:《水污染控制工程》修订版张希衡编冶金工业出版社
《水处理工程》顾夏声编清华人学出版社
《水污染治理工程》黄铭荣编武汉理工大学出版社
《水污染控制工程》胡亨魁编武汉理工大学出版社
8、食用菌栽培学
本课程是在微生物学、生物化学、遗传学等相关学科基础上形成的综合性应用学科。食用菌栽培技术是现代生物技术的重要组成部分,是一门实践性较强的新兴实用技术课程。
食用菌是可食用的大型真菌,有利于改善人类的膳食结构、增强免疫功能、提高健康水平,是人类餐桌上的健康食品。联合国粮农组织提出每餐合理饮食结构应是“一荤一素一菌”,其中的“菌”指的就是食用菌。因此,近十年来,国内外食用菌产业的发展相当迅速,食用菌生产、加工在我国已然形成独立的新兴产业并开始步入工业化生产阶段。了解和掌握食用菌学基础理论和基本技能,对于将来从事相关技术工作和服务社会生产具有实践意义。
本课程重视学生的实际应用和操作能力培养。课程内容包括理论知识和实验操作部分,比例大体为:1:1。理论教学包括:食用菌基础知识、商业化栽培技术工艺和食用菌病虫害防治和加工保鲜技术三部分内容。实验教学重点加强操作能力和基本技能培养,使学生掌握食用菌制种技术、菌种分离与保藏技术,能够进行常规的食用菌栽培工艺操作。
本课程的目的:使学生理解有关食用菌的基础理论知识,掌握常见食用菌生长发育所需的营养、理化环境条件及栽培管理方法,掌握食用菌栽培过程及加工的多种基本操作技术,并且培养学生独立操作、实事求是的科学态度。使学生具备在实践应用中控制生产、服务科研和改造创新的专业基本能力和素质。
作者:龙石银 张彩平 乔新惠 田英 马云 黄春林 单位:南华大学生物技术系
谢红艳构建生物基础与医药融合的课程体系
课程体系是实现培养目标、构建学生知识结构的中心环节。我校生物技术专业的课程体系分3个平台,即公共基础课、学科基础课和专业课,每个平台均设有必修与选修课。为使生物技术专业的学科基础课和专业课能适应21世纪生命科学学科的发展和人才培养的需要,并在生物群体、个体、组织、细胞、分子不同水平上全面准确地反映生命科学内涵与进展,生物技术专业的教学计划、课程设置及运行过程都充分利用学校已有的医学教育资源优势,体现了依托医药的特色。教学计划体现了医药特色从2005年版、2007年版到2009年版的专业人才培养方案及教学计划修订中,均结合我校实际确定了以生物科学为基础,以医学、药学为依托,以培养生物技术实践能力为主要环节的生物技术专业教学计划,培养方案与课程体系逐步优化[7,8]。在课程设置上,合理安排必修及选修课程,在专业课程设置中以生物科学为基础,把六大工程课即基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程、酶工程、组织工程列入生物技术的专业必修课,围绕六个工程主干课开设专业平台基础课和限制性选修课。这种课程结构强化了学生扎实的生物科学的基础理论和基本实验技能的培养。目前总课程为44门,其中涉及医学基础和药学专业基础的课程有20余门,需较系统地学习人体解剖学、生理学、医学微生物学、医学遗传学、医学分子生物学、医学免疫学、组织胚胎学、生物制药工艺及设备、化学制药技术、制剂学、生命科学进展、病理学、药理学、生物安全等课程。该计划符合国家教育部关于本科教学计划的原则规定,能保证学生的知识、能力和素质培养的要求,也能充分利用学校已有的医学教育资源优势,办出有医药特色的生物技术专业,体现出生命科学与医学、药学的紧密结合。教学计划执行过程反映了医药特色在教学过程中,交叉学科实现内容整合。由于生物化学、细胞生物学、医学遗传学、医学分子生物学四门课程是生物学科的前沿内容,也是生物学中发展最快的领域,要求这几门课的任课教师在课堂上要及时向学生介绍学科的新发展和新内容。另外这几门课的内容交叉重复较多,经过学科群的多次讨论,强调了各门课应重点讲授的部分和内容的取舍分工,较好地处理课程间相关内容重复和渗透的关系,着重培养学生扎实的生物科学的基础理论、基本实验技能和在医学、药学方面的应用。教学内容上也体现了生命科学与医药科学的紧密结合,如学习基因工程时,结合临床常用的基因工程产品如胰岛素、乙肝疫苗等实例介绍分切接转筛基本原理。同时回顾这些疾病发病的生化机理,介绍治疗进展,学生的学习效果非常好。
强化生物基础与医药特色的实践环节
教学体系生物技术是由多学科交叉形成的理论与实践并重的一门学科,为提高学生动手能力,培养出创新性应用型生物技术类专业人才,突出实践性教学也是本专业的主要特色。我校生物技术专业的实践环节教学体系由实验课程、实习课程、毕业论文组成,目前已形成了有特色的实验、实习课程体系和稳定的实习基地。实验课程体系不断强化实验室教学,按基础实验和专业实验两个层次组织实验教学。把基础类课程如生理学、动物学、微生物学、细胞生物学、生物化学、遗传学、分子生物学等的实验与专业类课程如基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、微生物工程等实验内容进行整合,将开设的实验内容分为几个系列,避免了实验内容的交叉重复,使其更加系统和符合客观规律,知识结构更趋合理。教学过程中,要求学生从试剂配置开始,自己动手完成实验操作全过程,大大提高了学生的动手动脑能力和独立分析与解决问题的实际工作能力。通过学习和实验,学生掌握了一系列基本生物实验技术,如离心、电泳、层析及分光光度法等。结合这些技术,开展具有医药特色的实验项目,如人血清醋酸纤维薄膜电泳、谷丙转氨酶活性测定等,根据电泳分离出的条带、酶活性等结合临床分析该血清样本的特点和临床意义,又如在激素对家兔血糖浓度的影响实验中。通过该综合性实验,学生对血糖浓度及其代谢调节有了更清晰的理解。在此基础上,开展的专业课程实验的如微量核酸和蛋白质的分离纯化、PCR技术、基因重组技术、电泳图谱的成像分析技术、杂交技术、菌株扩大培养技术,发酵产物的分析、提纯技术等基本上都与其在医学、药学方面的应用密切相关。专业和专业基础课程实验共计652学时。实验开出率达到教学大纲要求,专业基础课、专业课中设计性、综合性实验项目超过40%,其中依托生物基础技术并具有医药特色的实验项目达到60%以上。实习课程体系实习课程分阶段性的相关课程实习、生产实习。实习是学生学习深入与升华的重要过程。不断加强校内外实践教学基地与生产实习基地建设,尤其是以双赢实习基地为平台创新生产实习教学。阶段性相关课程实习分别到学校附属医院的检验科、药剂科了解相关技术在医药上的应用,同时以湖南南岳衡山、福建泉州市崇武镇海滨作为我校生物技术专业植物学、动物学野外实习基地。这两个实习基地的动物、植物物种丰富,数目繁多,具有生物多样性的鲜明特点,能为生物科学的野外实习提供资源保障,拓宽学生对自然界中生物多样性、生态学等的知识面,完善知识结构。生产实习更是突出生物技术和医药应用特色,实习基地有清华紫光古汉生物制药股份有限公司衡阳南岳制药厂、衡阳中药厂、湖南金健药业、湘潭一格药业和浏阳生物科技园等生物制药和生物技术企业单位,厂方指派专人指导学生的实习。实习内容包括药品生产的GMP知识、血液制品生产技术、生物制品生产技术等专题讲座,并通过在人血白蛋白分离车间、免疫球蛋白分离车间、冻干粉针车间以及中心化验室的实习,了解血浆白蛋白、免疫球蛋白分离纯化的工艺流程和技术要求,生物制品的冻干干燥、成形、封装、灭菌等工艺流程,药品、生物制品的检测与质量控制等技术。通过实践,使学生观察能力、动手能力、实践能力以及思维能力、综合分析能力和解决问题能力得到了全面培养,学生能运用所学的微生物学、生物化学、发酵工程、生物工业下游技术等原理解决生产中存在的问题,巩固和加深对基础理论的理解,并初步了解了生物技术和现代化生产的关系、生物技术企业的经济地位和市场营销状况等信息,学研产用结合取得初步成效,其中湖南金健药业有限公司因在指导我校生物技术专业生产实习时取得了很好的成绩,被评为湖南省高校优秀实习基地。毕业论文体系由于推行本科生导师制,成立了科技活动小组,在一至三年级时就引导部分学生参加教师申报的科研项目,并分别在我校生物化学与分子生物学研究所、药物药理研究所、心血管疾病研究所等与生物技术、医药相关的开放实验室进行,以科研促教学,增强了学生的研究能力,培养了创新人才。学生在第四学年时必须进入实验室做毕业论文,毕业论文的选题主要结合导师的研究方向,所完成的毕业论文几乎都涉及医学、药学研究和应用开发领域,如研究糖尿病、心血管疾病、遗传性疾病、肿瘤等的相关发病分子机制、药物防治及机理探讨等,较好地反映了所学知识的应用,也充分显示了我校生物技术专业的办学特色。在导师指导下,其中“戒烟牙膏”荣获第八届“挑战杯”全国大学生课外活动学术科技作品大赛二等奖;观赏兼实验红鲫鱼新品系的选育株、观察新药N0-1886对巨噬细胞内胆固醇流出的影响以及无明矾米粉的制作等获湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目资助。从毕业生就业情况看,大部分是在医药公司、生物科技公司、生物工程公司、制药公司、学校或科研院所等从事医药和生命科学相关的技术工作和科学研究。经过十余年的实践,我系对生物技术专业创新人才培养的途径和方法进行了积极探讨,目前已形成了具有医药特色的培养创新人才和应用型人才的课程体系。通过对学生、用人单位问卷调查和校内外教学督导评价等分析表明:专业+医药的人才培养模式独具特色,学生不仅掌握了系统的生物技术的基本理论和基本技能,而且得到了与医药相关的基础研究和应用的实践,生物技术专业建设也取得了突出的效果,体现了坚持社会导向、改革创新和示范带动的原则,培养了适应社会需求的高素质人才,突出了生物技术理论和方法与医学、药学相互渗透的办学特色。