生物工程在農業上的應用范例6篇

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生物工程在農業上的應用

生物工程在農業上的應用范文1

關鍵詞:微生物工程 現狀 前景

一、微生物工程面臨的挑戰

1. 微生物工程與合成化學工業的競爭

微生物工程,合成化學工業與農業生物工程在過去幾十年中各自經歷了巨大變化,以前, 農業一直為微生物工程和化學工業提供原料,包括淀粉,蛋白質,油脂等.微生物工程完全依賴 于農業原料,生產乙醇,酒精,丙酮丁酸,氨基酸,有機酸等小分子化學品,以及復雜的次級代謝產 物(抗生素).小分子發酵產物為化工制藥提供原料,復雜代謝產物又為農業提供安全,無污染農 藥.化學工業自 20 世紀 50 年代以來,采用石化原料合成多種合成纖維,塑料,人造橡膠,有機溶 劑等,特別是有機溶劑的化學合成極大威脅微生物工業的生產.如 20 世紀 50 年代以后,丙酮丁 酸發酵工業在石油化工發達的國家消失,我國丙酮丁酸發酵一直堅持到 90 年代,當時受國內 石化工業的壓力和進口產品涌入的雙重競爭,使丙酮丁酸和乙醇大規模發酵工業基本消失. 但是,時代在前進,科技在進步,生物技術也在發展.從國際上來看,當前的微生物工程已開 始對合成工業進行強烈競爭,由于育種技術,基因工程等多方面的運用,兩項大產品檸檬酸和味精,估計年產量均已接近百萬噸,單價也接近中等規模合成化學品;用作燃料的乙醇已達 13 億噸,而合成不到 1 億噸;另一例子是發酵乳酸,已完全替代合成乳酸.從工業用酶,如半合成青 霉素,頭孢菌素和淀粉糖化產業的發展,可以看到微生物技術的實力.

2. 農業生物工程對微生物工程與合成化學工業的沖擊

植物分子生物學的進展,促進農業生物技術突起,首先成功的是轉基因作物,至今已有幾十種轉基因作物,如抗蟲棉花,玉米,馬鈴薯,大豆,抗軟化的番茄等,在許多國家大面積種植.除 了提高抗性外,還進一步提高產品質量(如含硫氨基酸,賴氨酸等). 另外,多種微生物的酶可以在植物中表達,如植酸酶,菊粉合成酶,海藻糖合成酶,(PHB(V)), 其中植酸酶可作為飼料添加劑,植酸酶轉基因油菜種子,不經分離,用作飼料添加劑,效果顯著. 再者,轉基因植物可生產多種抗體,包括霍亂毒素(CT-B,LT-B 亞基)抗體,病毒外殼蛋白抗體,表 面抗原抗體,狂犬病毒抗體,在馬鈴薯,煙草,菠菜中表達成為口服疫苗.在轉基因植物中生產這些分子藥物具有成本低于傳統微生物發酵技術等的特點,所以,分子農業(molecular farming) 對微生物技術有沖擊.

二、微生物工程的發展方向

目前,微生物工程技術已深入到生產的各個行業,如工業、農業、礦業、化工、醫藥、食品、能源和環境保護等.微生物工程技術已作為一種新興的工業體系發展起來,在各個行業的 知識和技術創新中起著越來越重要的作用.

1、 醫藥工業 新技術主要應用于三個方面:工藝改進、新藥研制和菌種改造.工藝改進主要依賴于計算機理論及技術的發展.新藥研制則得益于醫學研究中對疾病機理的深人了解.菌種改造主要利用基因工程原理及技術.正是由于采用其它學科的理論和新技術成果,使得微生物工程成為一種高新技術.這反應出當今各學科之間相互滲透、相互支持,促進科學技術加速發展的趨勢.

2、食品工業 隨著全世界人口總數的不斷增加,可耕地面積日益減少,糧食及其它食品的需求問題日益嚴峻.而微生物工程正是為人類提供食品、改善營養的重要途徑之一微生物蛋白微生物發酵 生產的蛋白質,有的可直接供人食用,有的可做家畜、家禽飼料,增加市場的肉食供應.科學家們設計了分泌蛋白質的微生物,由“工程菌”(大腸桿菌和酵母菌)發酵生產高營養強化蛋氨酸的 大豆球骯和雞卵清蛋白,不再受動植物來源限制和季節氣候的影響,單靠微生物就能高效快速 地生產出動植物的純蛋白氨基酸氨基酸生產過去都采用動植物蛋白提取和化學合成法生產,而采用基因工程和細胞融合技術生成的“工程菌 ”進行發酵,其生產成下降、污染減少,產量可成倍增加.飲料酒類 我國一直沿用混合菌株傳統釀造發酵技術(霉菌、酵母菌、細菌多菌株自然接 種混合發酵),產品具有特殊香型風味一酒香、醬香、醋香.近年來已分離出己酸菌和甲烷菌, 并發現它們在釀酒香型風味中的作用.利用現酵工程技術改革舊工藝,也已取得明顯效果,例如在傳統釀酒工藝過程中,構建由己酸菌和甲烷菌組成的“人工老窖” ,大大提高了產品的產量和成品味感;啤酒生產中在生物反應器中把酵母吸附于不動載體上,緩緩流人麥芽汁, 啤酒的發酵時間縮短到 1 天,甚至 9 0 分鐘,而生物反應器中的酵母菌連續發酵 3 個月活力不降低,為制造“生物啤酒” ,開創了新途徑. 其他食品添加劑微生物發酵生產 的檸檬酸、乳酸、蘋果酸等多種有機酸,是飲料中不可缺少的酸味劑.另外,發酵工程生產的天然色素、天然新型香味劑,正在逐步取代人工合成的色素和香精,這也是現今食品添加劑研究的一個方向。

3、能源工業 能源緊張,是當今世界各國都面臨的一大難題,石油危機之后,人們更加認識到地球上的石油、煤碳、天然氣等石化燃料終將枯竭,而利用微生物工程則能開發再生性能源和新能源. 1.綠色能源的再生人類對太陽能的利用是微乎其微的 地球上貯存太陽能的只有綠色植物和光合微生物, 但它們貯存的能量也只是照射到地球上的太陽能量的 0 . 0 5 % .如能將這些能量利用,能源緊張問題也就大大緩解了.通過微生物發酵的技術,可將綠色植物秸桿、木屑、工農業生產中的纖維素、半纖維素、木質素等廢棄物轉化為液體和氣體燃料 (酒精和沼氣 ) 2. 采油微生物運用向油層注人細菌或其產物(生物聚合物、表 面活性 劑等 ),可以增大油層壓力,降低原油粘度,將殘留在巖石空隙間的深層粘滯性原油從“枯竭”的油田中采出,提高 產量的 2 0 % 一 3 0 % .現各國均在大規?,F場試驗,已取得滿意結果. 3 微生物電池 利用微生物的代謝產物(氫氣、甲酸或氨等 )作為電極活性物質,通過陽極、 陰極電子流動從而獲取電能的裝置,叫做微生物電池.其中日本科學家設計的生化燃料電池最為理想.他們把氫氣產生菌(丁基梭菌 )固定在陽極,陰極為炭極(由蟻酸氧化空氣中的氧), 這樣就構成了氫一氧(空氣)型微生物電池。

生物工程在農業上的應用范文2

關鍵詞:生物工程;成本問題控制

我國生物工程是應用生物體(包括微生物、動物細胞、 物細胞)或其組成部分(細胞器和酶),在最適條件下,生產有價值產物的生物技術。生物工程通常有幾列幾個分支:發酵工程(微生物工程);細胞工程;酶工程;基岡工程;蛋白質工程。生物工程主要運用于農業生產和醫藥工業生產兩方面。在農業生產運用方面.主要應幾于植物基因重組抗病毒、蟲害問題、清除雜質,還可以用于提高水果保鮮度等方面,術朱將會對農業生產帶來不可估量的作用 在醫藥工業方面的運川, 娶應用基因工程生產藥品、抗病毒干擾素等,解決人們的病痛,提高生活質量??梢娚锕こ绦袠I與人們的生活水平和身體健康有著密切的聯系。政府應該鼓勵生物工程企業的發腱,解決目前存在的許多疑難問題。

生物工程行業是一個新興高科技行業,目前規模還小夫,隨著加入WTO后中國經濟融人世界經濟的進程的深人,隨著生物工程行業的不斷發展,競爭會越來越激烈,為了能夠在競爭中生存并不斷發展,有效的成本控制是必須的。根據生物工程企業經營活動的側雨點不同,生物工程企業主要有研發型、生產型、銷售型一類企業。本義主要針對研發型生物工程企業的成本控制進行探討:在研發過程中??s短研發周期,控制研拉費用,以最低的成本實現既定目標, 是企業取勝的 鍵。

一、生物工程行業成本的特點

生物工程行業是一個高新技術產業,在我國.生物工程企業數母多。但規模較小,而且對人力資源的依賴性較高,造成其成本具卉一些于其它企業不同的特點,主要表現在以下幾個方面。

1、人力資源成本在成本中的比重較大研發型生物I 程企業主

要是以科技人員為主體。從事新技術的開發,而新技術開發從設計、試制到投產的各個階段費用中,人力資源成本均占較大比露 有關統計數據顯示,人力資源成本大約要占60%左右。人力資源成本將是研發型生物工程行業進行成本控制重點關注的對象。

2、研發費用是一項重要的支出 對于研發型生物r程 業,研發

費用犬約占企業總費用的50%以上。而且研發型企業的核心競爭力就在于不斷創新技術,企業需要不斷投入大量的研發費用用以研究新技術,開發新產品,以保持技術優勢,在市場競爭中能夠占有一席之地。另外,我國許多生物工程企業目前還沒有自己的核心技術,只是處于拷貝階段。因此。從行業發展角度來看,我國生物工程行業要能在世界上站穩腳跟,必須大力搞研發,開發自己的核心產品。未來我國生物工程行業必將大幅度增加研發投資,研發費用會隨之卜升。

3、行姐風險大。面臨著巨大的破產成本生物工程行業風險大,主要有技術風險、融資風險和市場風險。技術風險是指產品研發失敗的風險 融資風險是指企業不能及時融到所需資金導致企業陷于癱瘓的風險,目前我國許多生物工程企業規模小,內部融資能力差,巨額的研發費用主要依靠借款支撐,一旦借款不能及時籌集,則整個企業就可能陷入癱瘓甚至破產,這也是我國生物工程行業面臨的最大問題。市場風險是指研發成功的技術或產品市場推廣失敗的風險,這既可能是因為先期市場調查不夠。研發的技術不適合市場需要,也可能是困為缺少相關營銷人才。

二、生物工程行業成本控制過程中應注意的問題

成本控制有狹義和廣義之分。狹義的成本控制足指在企業生產:經營過程中,對影響成本的因素加強管理,及時發現與預定的目標成奉之間的差異,采取一定的措施,盡可能以較少的耗費,保證完成預定的目標。廣義的成本控制是針對企業發生的各項成本加以控制,以確保企業發展戰略的實現,本文采用廣義L的成本控制概念??紤]到生物工程行業成本的特殊性,我們在進行成本控制時除_r注意一些常識性內容之外。還應格外關注以下幾點:

1、 根據企業發展戰略,確定成本控制目標 企業成本控制目標的確定,要根據企業發展戰略束制定。研發型牛物工程企業主要的發展戰略就是以新技術取勝。然而企業發展戰略的實現是以企業有實力完成為前提的,如果企業都不復存在了,還談何發展戰略,這就要求企業制定適合自身實力的發展戰略。例如。倉業沒有實力進行開發新產品,就不能制定新產品優勢戰略,要轉向產品生產或產品銷售.待企、 經過一段時間的發展,積累起一定的資金、管理和技術實力后,再考慮轉為產品研發。研發型生物上程企業要制定合理的成本控制目標以確保研發成功,其他類型的企業,也要制定相應的成奉拄制日標

2、成本效益原則 在生物工程行業實施成奪控制并不是一味地縮減成本,因為實施成本控制的同時也在發生成本,只有當成本拄制實施的收益大于 成本時,這樣的成本控制系統才是合理的,這就是成本控制的成本效益原則。對于生物上程行業中的研發企業來說,能因實施成本控制而縮手縮腳,使奉來能夠研究出的產品變為不可能,這樣就得不償失,撿了芝麻丟了西瓜。再比如專門搞銷售的企業。其售后服務在企業經營中起著 戈鍵作用,因而不能為了降低成本而降低服務質量,導致客戶流失,市場份額減少。所以說,在生物工程行業蠻施成本控制應遵循適度原則,進行合理化成本控制。

生物工程在農業上的應用范文3

[關鍵詞] 創新型人才 人才培養方案 平臺 模塊 課程群

現代生物工程技術是當今世界科學發展中極為重要、極為活躍的科學領域,尤其是基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程進展迅速,連同近年來該領域又逐步發展形成的蛋白質工程、生化工程技術等,已在社會經濟建設的各個領域發揮著重要作用,與人類的生產、生活密不可分。

鄭州大學在原有“生物技術”本科專業開設及建設的基礎上,于2007年起設立“生物工程”本科專業。該專業的設立不但將對河南省生物工程與技術產業的發展起著重要的推動作用,而且對學校的學科建設也非常重要,直接影響到鄭州大學工程學科的綜合實力。2008年鄭州大學將“生物工程”專業列為全校“教學內容與課程體系改革與建設”試點專業,要求在原有人才培養方案的基礎上,對“生物工程”專業培養方案進行修訂完善,并將相關教學內容和知識體系進一步進行整合,制定出新的培養方案。生物工程專業舊的人才培養方案是在專業開辦申請時參考教育部生物科學與生物工程教學指導委員會擬定的“生物工程專業規范”的基礎上制定的,為此我們根據學校課程體系改革的精神及要求,結合學科發展特點、國內外生物工程技術發展現狀、趨勢,以及鄭州大學生物與工程技術學科的實際,對該專業的課程體系框架及教學內容進行整合建設,以期滿足生物工程學科創新型人才培養的要求。

一、認真組織調研,學習國內相關高校開展課程體系改革與建設經驗

在明確課程體系改革與建設的目標和任務的基礎上,我們對國內教育部直屬重點大學及部分地方特色高校開展課程體系改革的經驗與做法進行了認真地調研和分析,重點圍繞生物工程學科發展和技術進步對專業教育帶來的影響、生物工程專業課程體系的優化與教學內容的整合重建、實踐教學體系構建與教學模式探索、生物工程與技術學科教學方法改革等進行深入的研究和分析總結。通過調研,負責“課程體系改革與建設”的老師及教學委員成員深受啟發,對充分學習和借鑒各高校課程體系改革與建設過程中所取得的各項成果、經驗,以及進一步明確專業辦學方向、理請辦學思路,明確生物工程專業模塊設置方向等具有積極意義。

二、瞄準學科前沿及國家生物產業發展政策,明確專業發展方向

隨著生物工程與技術學科的迅速發展,其在國民經濟建設中越來越發揮著重要作用。生物工程技術廣泛應用于醫藥、農業、能源、環境等行業,發展日新月異。2007年2月28日,國務院召開“十一五”期間高技術產業和生物產業發展問題研究會議,強調“十一五”期間,要把加快發展生物產業放在突出重要的戰略位置。加快發展生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保等行業,加強生物資源的保護和開發利用,強化生物安全管理體系建設。形成一批具有自主知識產權的生物技術產品,培育一批大型生物企業和生物產業基地,使生物產業真正發展成為增長速度快、質量效益好、帶動效益強的戰略性新興產業。

三、整合教學內容及知識點,確定新的人才培養方案體系框架

基于生物工程專業人才培養目標在于,掌握生物技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論,基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才。在充分借鑒國內其他高校經驗與做法的同時,我們對原有課程的教學內容、知識體系進行了認真整合。

1.原有教學內容及知識體系存在的問題

問題主要反映在實踐實習教學環節及課程體系結構兩個方面。前者有:(1)實踐教學環節形式單一。主要是分散的課程實驗,缺乏集中安排的課程及專業綜合實驗、專業課程設計及各種實習、實訓等;(2)實習、實訓等實踐教學基地數量嚴重不足,急需加強建設以滿足實踐實習教學;(3)實驗教學綜合性、創新性實驗項目比例偏少,需要進一步增加。(4)沒有完全建立獨立于理論教學的實踐教學體系。實踐、實習環節需要進一步加強。尤其是與生物技術專業相比,生物工程專業辦學需要進一步與企業密切聯合。

在課程體系結構方面,傳統的人才培養方案包含有必修課(含公共、學科基礎及專業必修課)、限選課(學科基礎及專業限選課)和選修課,總學時和學分分別達到3410學時和182分。必修課過多(尤其是大平臺課),選修課較少。必修課學分比例甚至達到60%以上,擠占了學生對專業及其它課程的自主選修學分。同時,大量的課堂教學也同樣擠占了學生對其它課程自主選修,不利于學生自主學習積極性的調動和發揮,不利于創新型人才的培養。

2.采取有效措施,推進知識點整合

在教學計劃制定過程中,我們考慮了學校有關文件精神要求、其它高校改革的成功經驗和做法以及學科本身特點。具體措施有:(1)知識體系重疊部分前移講授。根據學科特點,召開課程體系論證專家會議,充分征求教師和專家意見進行調整。(2)公共基礎平臺課進行嘗試性改革。壓縮部分課程學時、學分等;(3)對生物學基礎課程進行整合。根據專業特點,將植物生物學、動物生物學整合為普通生物學開設,增加專業選修課比例,學科群課程增加前沿性、應用性課程比例,多學科知識點重新梳理、銜接,強化實驗實習環節,以及將課堂教學與大學生創新實驗項目結合等。(4)明確各門課程在培養計劃中的地位與邊界,界定各門課程的講授范圍,避免課程之間的重復和脫節,注重學科知識的綜合性與實用性,注意學科間知識的銜接、推進、滲透及有機聯系,克服課程之間的松散性,壓縮、刪減課程重復和內容陳舊的部分,將新的理論、方法和先進的科技成果引入課程教學內容。通過課程教學內容的科學設計與合理編排,培養專業范圍寬、基礎知識厚、綜合素質高、工作能力強的復合型人才。

3.教學內容知識點及人才培養方案體系框架的確定

參照教育部專業規范重新梳理知識體系及知識點,明確生物工程專業共有的100多個知識單元。這些知識單元分屬于不同的專業知識領域,同時開設理論課并配備相應的實踐教學內容以加強學生創新、動手能力培養。這些知識領域包括基礎生物學、生物化學、微生物學、工程制圖、發酵工程、化工原理、細胞工程、酶工程、基因工程與分子生物學、生物分離工程、生物工程設備、生物反應工程、發酵工廠設計概論等。

四、按照培養目標和學科發展特點,制定新的人才培養方案

生物工程學科發展迅速,其中生物制藥、發酵工程領域在整個生物技術產業中產值及行業規模較大,從就業和學科前景來看,我們計劃設置上述兩個專業模塊,即生物制藥模塊(服務于制藥領域)和發酵工程模塊(技術服務于多農業、能源、環保、制造等多個領域)。在此基礎上,結合學校新的培養方案設置要求,我們按照“平臺+模塊+課程群”的體系制定出了新的人才培養方案。

(一)專業培養目標

生物工程專業培養目標定位于,培養掌握生物工程技術及其產業化的科學原理、掌握生物制藥或發酵工藝技術過程和工程設計等基礎理論、基本技能,能在生物制藥或發酵工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的高素質工程技術人才。

(二)專業培養基本要求

專業培養要求本專業學生主要學習微生物學、生物化學、生化工程原理、生物工程等方面的基本理論和基本知識,受到生物技術與工程等方面的基本訓練,具備在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力。

畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:具有寬泛的文化知識、較高的文化素養,不僅具備從事本專業領域業務工作的基本能力和素質,而且有一定的人文社會科學和自然科學基本理論知識;掌握現代生物學、生化工程原理、生物制藥或發酵工程領域核心課程的基本理論、基本知識和基本技能;具備在生物制藥或發酵工程領域從事工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力,具有獨立獲取知識、提出問題、分析問題和解決問題的基本能力及開拓創新精神;熟悉生物工程技術及產業發展有關的方針、政策和法規;了解當代生物工程技術的理論前沿和發展動態;掌握生物工程技術領域文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力。

(三)專業模塊方向設置及主要課程

1.生物制藥模塊

主要課程包括:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、免疫學與抗體工程、生物反應工程原理、生物技術制藥、發酵工廠設計概論、生物工程產物分離技術、藥學概論、生物化學綜合實驗、分子生物學綜合實驗、生物信息學、生物工程設備、實驗動物學、工程制圖。

2.發酵工程模塊

主要課程包括:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、環境微生物學、生物反應工程原理、微生物生理學、發酵工廠設計概論、生物工程產物分離技術、儀器分析、生物化學綜合實驗、分子生物學綜合實驗、生物信息學、生物工程設備、微生物學綜合實驗、工程制圖。

“生物工程”專業新的人才培養方案除包括上述模塊設立外,特別注重減少課堂教學總學時數,通過精選教學內容、改進教學方法等推動創新型教學及人才培養。規定本專業須修滿指導性教學計劃中規定課程學分173學分,其中平臺課95學分(比例54.5%),模塊課5分(34.0%),課程群1分(比例11.0%)。使得課程體系結構更為合理,更加有利于將學生從填鴨式的課堂教育中解放出來,對培養具有自主學習能力和創新精神的生物工程類人才具有積極意義。

參考文獻:

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[5]龍健,乙引.生物技術專業課程體系教學創新探索[J].中國生物工程雜志,2005,(S):221-223.

生物工程在農業上的應用范文4

1、加強農業基礎建設

在全鎮范圍內,對土地的綜合利用做全面的規劃,總投資110萬元,加強新農村基礎建設。共植樹1.3萬株,修整打圪壩500多hm2,打深井12眼,新增容KVA變壓器3臺,架設高壓線5.5 km,低壓線4.5 km,很好的改善了農村的生態環境,為農業大豐收打下了堅實的基礎,極大的改善了生產生活條件。

為了鼓勵農民大力發展新型大棚,哈林格爾鎮政府下發文件,出臺了多項優惠政策。在區政府對每667 m2土地補貼1 000元的基礎上,鎮政府再補貼500元,對連片高標準溫室改造每667m2補貼5 000元。

另外,鎮政府還利用各種形式組織農民,參觀考察學習先進的種植技術,采取“走出去,請進來”的辦法去各地學習,把農業專家請到當地來給農民現場指導、傳授技術。共投資290萬元,建設哈林格爾蔬菜批發交易市場,新建1 700m2大棚作為交易場所,280m2配菜中心主體已經竣工。旺季時日交易在1000t以上,產品銷往天津、湖北、湖南、廣東等地。

2、打連品牌戰略

培育綠色蔬菜基地,樹立哈林格爾品牌戰略,大力發展無公害蔬菜。引導農民科學合理的施放各種農家肥料,積極推廣應用有機肥技術種植各種優良的品種。把全鎮的無公害綠色蔬菜,推廣到133 hm2以上。蔬菜交易要在市場內進行,嚴格按照標準進行檢測,樹立良好的社會信譽,使“哈林格爾”牌蔬菜知名度得到提升,把品牌效應做大做強。

海大生物海藻肥被評為“中國著名品牌”、“中國政府首選采購產品  張 澍

2008年3月30日,在全國政協禮堂召開的第四屆中國市場品牌戰略論壇高峰會上,中國海洋大學生物工程開發有限公司生產的“海狀元”、“澳洛珈”系列海藻肥喜獲“中國著名品牌”、“中國政府首選采購產品”兩項殊榮。中國海洋大學生物工程開發有限公司總經理單俊偉應邀參會。

中國海洋大學生物工程開發有限公司由中國海洋大學、青島日報報業集團、青島國家大學科技園、將軍集團、澳柯瑪集團、天津東海投資集團共同出資組建的新興高新技術企業,主要從事海洋生物工程領域的產品開發、生產、銷售、技術成果孵化及轉讓,是亞洲最大的專業海藻肥生產基地。依托于中國海洋大學雄厚的科研實力,現擁有6項專利技術,6大系列,100多個農化產品。其主要產品“海狀元”、“澳洛珈”系列海藻肥已通過ISO9001質量管理體系認證、ISO14001環境管理體系認證、IMO歐盟有機認證,產品遠銷日本、馬來西亞、印度、意大利、德國、荷蘭、加拿大等亞歐美國家和地區。

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關鍵詞:地方本科院校;生物工程專業;實踐教學

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)28-0139-02

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010―2020年)》明確指出:高等教育要“堅持能力為重”,著力提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力。專業實踐教學作為高等院校本科教學的重要組成部分,有利于培養學生的實踐動手、分析和解決實際問題的能力[1],為高校培養具有實踐能力和創新能力的應用型高級專門人才提供保障。

湖北工程學院是一所地方綜合性本科院校,為滿足地方經濟建設和社會、行業發展的需求,2004年,在生物科學、生物技術專業的基礎上成功申辦了生物工程本科專業,同年開始招生。按照教育部關于普通高等院校專業辦學的要求,結合學校辦學實際,制定了專業人才培養目標:培養具備生物學與工程學方面的基本知識以及自然科學和人文科學的基礎知識,適應地方經濟建設和社會發展需要,能夠在生物技術與工程等相關領域從事生物工程產品生產、工藝設計、生產管理、新技術研究和新產品開發等方面的工作,具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才。要實現這一人才培養目標,必須重視和強化實踐教學環節。

一、修訂人才培養方案,凸顯實踐教學環節

專業實踐教學內容的針對性和完整性與學生實踐能力、創新能力的培養相關,也直接決定著學生走向社會后的競爭力和發展潛力。為保證和提高教學質量,規范生物工程專業本科教學實踐環節,根據學校有關規定,在2004版、2008版人才培養方案和市場調研的基礎上,綜合歷屆學生與用人單位的意見,2013年對人才培養方案進行了重新修訂。

人才培養方案中實踐教學體系由課程實驗、集中綜合實踐(由專業認知實習、課程實習、專業實習、畢業實習和畢業論文“設計”環節構成)、科研訓練、軍事訓練以及社會實踐和創新活動等環節組成(見表1)。

由表1可知,在總學時學分不變的前提下,2013版人才培養方案(簡稱2013版,以下同)進一步優化了生物工程專業實踐教學內容體系,凸顯了實踐教學環節的重要性。2013版實踐教學環節的總學時由2004版的491學時、2008版的614學時增加到688學時,總實踐周數由2004版的34周、2008版的42周增加到52周,各實踐教學環節累計學分由最初的39分增加到48分,且占總學分的比例由2004版的24.4%增加到2013版的30%。在2013版中,科研技能訓練由2004、2008版的5周調整為8周,明確規定其不占教學周數,分散在理論課集中教學時間內完成,將部分實踐教學環節安排在暑期進行,與學生的社會實踐活動相結合,進一步強化學生專業技能、創新精神和實踐能力的訓練,體現了“重應用、強能力”的教育理念。

二、精心設計實驗項目,強化學生的實踐動手能力

實驗教學是課堂教學的延續,是對學生進行基本技能訓練的主要環節,其基本任務是加深和鞏固理論知識,在學生掌握相關理論知識的基礎上,有目的地精心設計實驗項目。

1.保留經典實驗項目,淡化課程界限,整合相關實驗教學內容,夯實基礎實驗技能。經典實驗項目有利于學生學習基本實驗技能,有些經典項目大多會設置在不同的實驗課程中,如“分光光度計的使用”這一經典實驗項目在“生物化學”、“發酵產品分析”等實驗課程中都會設置,為避免資源浪費,按照課程的先后,將其整合到生物化學實驗中,通過強化練習,學生的這一基本實驗技能得到了鞏固,為后續實驗內容的選擇拓展了空間。

2.將科研成果融入到教學中。如將“珍珠花”的DNA提取、“孝感民間傳統米酒菌株的分離、鑒定與篩選、培養”等課題研究成果應用于生物化學、微生物學等課程的實驗教學中,不僅使學生掌握了基本實驗技術,而且對教師的科學研究領域也有了一定的了解,激發了學生的科研興趣和創新意識,有利于強化學生的實踐動手能力和創新素養。

3.結合地方生物工程產業發展動態,精心挑選典型的生物制品案例,設計具有地方特色的專業綜合大實驗。如本專業開設的綜合型實驗《黑曲霉高產淀粉酶菌株的選育、發酵及產品的提取純化實驗》就是結合本地生物工程產業狀況開設的,實驗包括菌種選育、培養基的設計、發酵條件的優化到發酵產品的提取與純化[2]等一系列連貫的內容,實驗設計既涵蓋了生物工程產品的上游、中游、下游的相關技術,又體現了生物工程專業核心課程如生物化學、微生物、生物工藝學以及生物分離工程中的主要內容。綜合大實驗是對學生專業操作技能的全面訓練,加深了專業理論與實踐的聯系,有助于培養學生綜合性、系統性地應用所學知識和技能解決實際問題的能力[1]。

三、構建多樣化實踐教學平臺,提升學生科研創新與實踐動手能力

為提升學生科研創新與實踐動手能力,構建實訓實習、科研訓練等多樣化的實踐教學平臺,動員和鼓勵學生進行科研訓練或結合各類實習實踐活動使學生直觀了解生物工程相關行業發展趨勢及存在的問題,積極主動解決生產實踐中遇到的實際問題,培養學生嚴謹的科學態度,提升其分析問題、解決問題以及獨立進行科學實驗研究的能力。

1.完善實驗教學條件,為學生實踐動手能力的培養提供保障。爭取學校和社會資金的注入,加大實驗教學經費的投入,注重儀器設備的增補和更新,先后購置了小型啤酒、果汁飲料等小型生產線,動態濃縮提取機組、噴霧干燥塔等與生物工程產業相關的大型儀器設備,建成湖北省實驗教學示范中心,學生在中心就可以接受工程化的訓練,切實將理論與產業實際相結合,激發學生的學習興趣,培養了學生的實踐動手能力,提升了學生的就業能力。

2.加強學科平臺建設,引導學生科研訓練,提升學生科研創新能力。結合學校辦學實際,主動探索服務地方經濟的途徑,先后建成了農業資源與環境湖北省重點學科、生物質資源轉化利用湖北省協同創新中心、特色果蔬質量安全控制湖北省重點實驗室、生物質資源化學與環境生物技術湖北省重點實驗室、鄂北特種植物珍珠花的基礎研究及其產業化開發等省級創新團隊、國家植物功能成分利用工程技術研究中心以及麻糖米酒工程技術研究中心等一系列學科平臺,充分挖掘上述平臺在生物工程專業人才培養中的作用,引導學生參與科學研究,培養學生創新精神,提升學生創新能力。

3.按照“互利互惠、合作共贏”的原則,試行校―地合作,建立校外實踐教學基地,強化各類實踐教學環節,提高學生的綜合應用能力。目前與孝感市農業局、食品藥品監督管理局等多家事業單位建立農產品、食品藥品分析與安全檢測中心,結合專業認知實習、課程實習,從樣品的抽取到成分的分析與檢測,學生都可全程參與。與英博金龍泉啤酒(孝感)有限公司等多家企業建立教學實習基地,結合專業實習、畢業實習,一部分學生可以進入實習基地的不同崗位進行頂崗輪訓,也有一部分學生參與到企業的科技攻關項目中協同解決生產實踐中出現的一些實際問題。這樣既為實習單位減緩了人手不足的矛盾并創造了效益,也切實提升了學生的綜合應用能力。

四、建立多元化實驗考核評價方式,全面提高學生的綜合素質

考核評價方式的完善既對學生的專業實踐能力的培養起導向作用,也可對教學改革起促進作用[3]。實驗考核根據實驗課程的特點采用儀器操作、實驗設計、現場提問或卷面考試等多元化的方式進行。成績評定由平時成績與考核成績兩部分構成,平時成績的評定以實驗態度、操作、能力、結果及報告是否準確、規范為主要依據;考核成績的評定以學生的知識掌握、實驗技能的熟練程度、綜合設計能力、創新實踐能力以及文字語言表述能力等方面為主要依據。通過實驗考核,科學、準確、全面地評價學生成績,引導學生知識、能力和素質的協調發展。

五、結語

實踐教學是培養學生實踐動手、創新能力的有效環節。地方本科院校生物工程專業建設要“立足地方”,實踐教學應結合地方經濟建設和社會發展實際,這樣才能培養出具有實踐創新能力、滿足地方生物工程及相關產業發展所需要的應用型高級專門人才。

參考文獻:

[1]靳挺,武玉學,張麗靖.生物工程專業實驗教學改革的思考[J].實驗科學與技術,2011,9(6):70-71.

生物工程在農業上的應用范文6

生物工程 實驗課程 教學改革

生物工程專業是繼生命科學專業和生物技術專業之后出現的生命科學領域的第三大專業,是以生命科學為基礎,綜合基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程和生化工程等技術手段在內的學科。生物工程是一門實驗性和應用性很強的專業,生物工程領域作為生命科學的下游學科,也是比較容易進行產業開發的專業領域,這就對學生的認知能力、實驗技能、應用能力和創新意識提出了比較高的要求。近年來,我國對生物工程領域的關注度日益增強,政策性導向也在向生物工程學科傾斜,為生物工程專業的發展創造了機遇。為適應和促進生物工程學科的進一步發展,需要大量高素質的人才,而人才培養中很重要的一個組成部分就是基礎的實驗課程訓練。我們針對生物工程專業的特點,在實驗課教學過程中嘗試進行改革,初步摸索出一套比較適應現代生物工程學科發展的實驗教學方法。

一、改變傳統教學觀念,提高實驗課程關注度

傳統教學觀念認為,實驗課程只是理論課程教學的輔助,處于從屬的位置,因而對實驗課教學關注度要小于理論教學。但就生物工程專業最近的發展和學生就業情況來看,僅僅具備扎實的理論知識是完全不夠的,這和生物工程專業應用性強和產業化開發需求較多的特征不相符合。為適應生物工程領域發展對人才的需要,必須培養基礎理論扎實,又同時具備相應的應用能力的綜合素質人才。因此,實驗教學改革首先要做的是轉變傳統的“實驗課程教學輔助理論課程教學”觀念,確立實驗課程相對獨立的地位,提高實驗任課教師對教學的關注度,使教師能夠全身心投入到實驗課教學中,提高教學效率和教學效果;同時也提高學生對實驗課程的關注度,使學生能夠通過實驗對理論知識進一步理解掌握,也能將所學理論知識更加靈活有效地運用到實驗學習過程中。

二、設置合理科學的實驗教學內容

生物學科發展迅速,新的技術和新的方法出現和應用很快。因此,實驗課程的內容要緊跟學科發展前沿,結合經典實驗技術和方法,設置適應學科發展和社會需要的相關實驗教學內容。同時,生物工程專業具有應用性和前沿性的特點,這就決定生物工程專業實驗課程內容設置的目的是培養具備實踐能力和創新能力的人才。因此,在實驗內容設置的時候就要考慮實驗的實用性和靈活性。

我們實驗設置把握的總體思路是以經典技術方法鍛煉基礎實驗操作能力,以探索型實驗鍛煉學生發現問題及初步解決問題的能力,以綜合性連續實驗檢驗學生對實驗的整體把握能力。教學內容設置的連續性可以對學生進行循序漸進的實驗能力培養,避免出現實驗設置順序混亂對學生思維及能力培養造成不必要的誤區。

三、改進教學方式,提高教學效率

與理論課程不同的是,實驗課程更多的是考察學生獨立發現問題、獨立思考解決方法、獨立操作驗證的能力,整體來講,學生的相對獨立性要高于理論課程。因此,我們在進行實驗課教學時,對教學方式進行了一些改進。

首先,實驗的理論知識準備要充分。實驗課在準備階段,我們就要和理論課的進度結合起來,避免出現實驗課提前于理論課的情況發生,同時也要盡量避免理論課結束很久之后再進行相關的實驗課教學,盡量做到理論課和實驗課同步進行,這樣可以避免在進行實驗課教學時進行長篇累牘的理論知識講解,影響實驗課教學時間和效果;同時,學生在實驗課前準備相關理論知識的時候,也可以做到趁熱打鐵、有的放矢。

其次,實驗教學的講解要簡明扼要。以往的實驗課程教學,從實驗原理到實驗器材,從操作注意事項到實驗結果處理,甚至實驗分析和結果討論,教師都要進行詳細的講解,這樣的教學容易造成教師工作壓力增加,而學生對教師的依賴心理過重,甚至覺得實驗課就是走過場,對教學效果產生很大的不利影響。我們在教學過程中,針對不同的實驗內容,制定相應的教學講解時間,一般情況不超過25分鐘,理論課講述過的內容,進行簡單的提問了解學生掌握情況,把講解重點放在影響實驗成敗的細節的指導上,并加一些與實驗相關的理論發展過程的講解,以利于學生對實驗的理解掌握。同時,簡明扼要的講解也要求學生在實驗課進行前進行大量的相關理論準備工作,把“被動接收”變為“主動獲取”,藉此培養學生獨立思考的自主性,調動學生積極參與實驗教學的主動性。

第三,實驗課程進行過程中操作部分要放手。在實驗操作過程中,突出學生的主體地位,放手讓學生去進行實驗的各個步驟,教師的作用是監督實驗過程、保證實驗安全、保障實驗順利完成。我們在講解過程中僅演示實驗操作的關鍵細節,其余的實驗操作在不影響實驗準確性的情況下,讓學生根據自己的個人習慣進行操作。在實驗整個過程中,教師會全程關注學生的操作,發現操作方面的錯誤及時進行糾正和輔導。而對實驗過程中出現的問題,僅做必要的引導,啟發學生依靠自己掌握的理論知識和實驗技能進行分析和解決,培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。

第四,處理數據要縝密,確定結論要慎重。實驗結果和結論是對整個實驗的總結,是最終要得到的最重要的內容。因此,我們要求學生在處理實驗數據時一定要縝密,嚴格按照相關的實驗處理方法進行,得到正確的實驗結果;在依照實驗結果下結論時考慮周全,不能擴大或者出現不符合實驗結果的結論,最終慎重下定結論。以此培養學生科學的思維方式,具備良好的分析能力和總結能力。

第五,最終提交的實驗報告能做到實驗的可重復性。我們評價學生提交的實驗報告是否合格的最重要標準是能否依靠該實驗報告重復出該實驗,這是對學生表達能力的一種培養。我們在教學過程中要讓學生意識到,只有做到清楚表達自己的實驗成果,并且能夠讓別人成功重復,才能證明整個實驗是成功的,如果只有自己清楚自己的實驗成果而不為別人接受,那么整個實驗就是失敗的。

四、改進成績考核方式,激發學生主動性

以往的實驗教學考核主要是以學生提交的實驗報告作為主要的評分參考,學生為了獲得好的成績,關心最多的是實驗結果是否和教科書上描寫的一致,是否達到了實驗的預期目標,而往往忽視了實驗課程設置的最初目的和實驗過程中出現的關鍵實驗現象,這種考核機制難以考察學生真實的綜合實驗技能,也不能有效了解學生對實驗課程的掌握情況,不利于學生將來從事科研或生產工作。我們認為,實驗課程成績的考核相比較于理論課程考試,更多的是要考察學生對實驗目的和實驗原理的認識程度、對實驗技能的掌握程度,對實驗過程出現的問題的發現能力、針對問題的解決能力以及在實驗過程中表現出來的創新思維能力;結合學生提交的實驗報告是否能準確描述實驗現象、是否能正確處理實驗數據、對實驗結果討論分析是否合理以及書寫是否規范等,綜合評定學生實驗課程成績。

在實驗教學中,我們從一開始就向學生明確實驗課程的考核標準,讓他們了解到僅僅靠實驗報告是不能獲得一個好成績的,需要全身心投入到實驗課程中去才能獲得好的成績和掌握優秀的實驗技能,這樣能夠提高學生對實驗課程的關注程度,激發學生積極參與實驗教學的主動性。我們在教學過程中,專門準備有課堂教學備案記錄本,從學生進入實驗室之后,從講課過程中學生的回應程度、實驗過程中的具體操作、對出現問題的剖析理解、解決問題方法的選擇等方面,對每一位學生的具體表現隨時在記錄本上進行記錄備案,作為學生實驗課程成績考核的重要評定依據,再結合學生提交的實驗報告進行綜合的成績考核評定。

五、結語

生物工程是生命科學的下游學科,對學生的應用能力和創新能力有更高的要求。作為培養生物工程高素質人才中關鍵一步的實驗教學,不能采取傳統的教學方式。經過我們對教學理念及教學方式方法的改變和探索,初步摸索出一套比較適合生物工程本科生實驗課程的教學方法。整個生物工程學科要發展,只有做好各個基礎性的工作,本科生的實驗教學就是其中的一環,因此,生物工程專業的實驗課程教學改革還需要朝著更好的方向繼續進行下去。

參考文獻:

[1]張建麗,范蕾.生物工程綜合實驗教學改革研究與實踐.實驗技術與管理,2008,25(5):144-146.

[2]蔣群,李志勇,張雪洪.生物工程綜合實驗教學的探索與實踐.實驗室研究與探索,2007,26(9):88-89.145.

[3]姜孝成,唐文峴,彭賢錦,于風江,吳吉娜.建立以能力培養為核心的生物學實驗教學體系.實驗室研究與探索,2009,28(12):159-161.165.

[4]周春麗,李玉萍,蘇偉等,蘇虎,劉華.《生物工程綜合實驗》教學體系建設探索.安徽農業科學,2009,37(31):1527.15274.

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