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生物能源的優缺點范文1
[關鍵詞]微藻；兼養能源
中圖分類號：S968.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0291-01
隨著化石能源的日漸枯竭，全球的能源危機日益加劇，目前已發生了多場以石油掠奪為目的的戰爭，世界安全局勢因能源危機而日益緊張。與此同時，化石能源的利用所造成的環境污染不斷加劇，特別是近年來由于煤炭燃燒和汽車尾氣排放的增加，霧霾的出現愈發頻繁。因此，對清潔可持續替代能源的開發迫在眉睫。目前的清潔能源有天然氣、氫氣和乙醇汽油等，這些替代能源主要由作物秸稈等材料經發酵制得，因此對農業生產的依賴比較強，而現在由于城市的發展和土壤污染可用耕地面積日益減少，使得這些能源的開發利用受到很大的制約。我們生活的地球約三分之一的面積為海洋，海洋中蘊含著巨大的生產力。因此，人類社會未來發展的方向必然是海洋，未來能源的開發也將來自于海洋。海洋藻類特別是海洋微藻是主要的生產者，也是未來能源生產的主要利用對象。
1.微藻營養方式的研究
目前對利用進行微藻生物能源生產的研究已有許多報道，研究主要集中在探索微藻產生如氫氣、甲烷和油脂等代謝產物的機理和提高代謝產物產量的方法上。無論想要獲得哪種微藻代謝產物均需要對微藻進行大規模培養，微藻的生物量通常與其代謝產物的量呈正相關，因此微藻的培養是進行一切其它研究的起點和重點。微藻具有多種不同的營養方式，大多數是以光合自養的形式生長，也有部分藻具有利用外加有機物進行異養生長的能力。對于大規模的工業培養，采用光合自養方式不利于獲得大量的微藻生物量這主要是由于當微藻細胞密度達到一定程度時會阻擋光的照射引起光能限制。于是研究人員發現有一些微藻可以利用有機物作為唯一碳源進行異養生長，通過異養生長可以解決光抑制及二氧化碳供應的問題，它為進一步增加微藻的細胞密度和生產力提供了可能性。
但并不是所有的微藻都可以進行異養生長，針對于這種現象有研究者提出有3種可能的假說：一是由于缺少必要的酶，有些微藻由于缺少分解和利用某種有機碳的酶而不能在該種碳源培養基中進行異養生長，然而這并不代表其不能在其它碳源的培養基中異養生長，因此可以嘗試其它碳源。二是由于部分微藻存在吸收有機碳的屏障，這些微藻的細胞膜上缺少轉運有機碳的通道和載體，使微藻無法利用外界有機物。為了打破這一屏障有研究者通過向微藻中轉入人的紅細胞葡萄糖轉運蛋白等基因幫助微藻建立吸收外源有機物的途徑。三是在有機物分解代謝過程中產生的中間產物對微藻的影響，有些中間產物對微藻具有毒害作用使其無法繼續生存。還有些中間產物雖然對微藻無害，但其代謝過程與ATP的合成不相偶聯，無法為微藻生長提供能量，同樣不能生存。
近年來報道的微藻培養系統有：自養、化能異養、光激活異養、光異養和兼養培養?；墚愷B是指在完全無光的條件下利用有機碳進行異養生長。光激活異養是每天對微藻進行脈沖式短暫照射，及施以光照又不足以支持微藻進行自養生長。光異養是在含有機碳源的培養液中加入合適濃度的光系統Ⅱ活性抑制劑二氯苯基二甲基脲（DCMU）來實現，非環式電子傳遞被阻止，但光系統Ⅰ仍可以起作用產生ATP。或者通過在不足以支持微藻進行自養生長的光照強度下利用有機碳進行異養生長。兼養培養是在足以支持微藻進行自養生長的光照強度下利用有機碳進行異養生長。小球藻FACHB484在不同營養方式下的生長情況為：兼養生長>光異養生長>光激活異養生長>化能異養生長>光合自養。文獻報道，通常微藻兼養的比生長速率等于異養培養與自養培養比生長速率之和，兼養培養兼有光合自養與異養代謝的性質，在光合自養條件下，二氧化碳作為唯一碳源維持微藻生長，在光異養條件下，非環式電子傳遞被阻斷，二氧化碳不能被同化吸收，微藻只能利用有機碳進行生長[1]。因此，或許會出現白天自養而夜晚異養的情況。
對于異養培養外加有機物的選擇十分重要，這關乎微藻培養的成敗。常用的碳源有葡萄糖、醋酸鹽、乳酸鹽和酵母提取物。而氮源主要有蛋白胨、玉米漿和尿素。這些物質各有優缺點，其中較好的是以醋酸鹽作為碳源，醋酸鹽可以調節pH值同時可污染的雜菌種類和數量有限，選用何種有機碳源進行微藻異養化取決于微藻的種類、異養化生產的終產物以及碳源成本等。以尿素作為氮源，尿素在微藻利用過程中的pH值的變化小且成本低。一般而言，氮源濃度的增加可以提高蛋白質的含量，但會降低脂類和碳水化合物的含量。因此，為了既使微藻能夠有充足的碳源來吸收合成生長代謝所需的糖類物質和儲存能量的脂類物質，又不至于因為氮源的不足或過量而影響蛋白的合成，在高細胞密度、高目標產物產率的異養培養中有必要確定培養基中初始的C/N。
對于微藻營養方式可以通過一些方法進行檢測，DNP是一種疏水性質子載體，為氧化磷酸化的解偶聯劑，DNP能輕易擴散穿過線粒體內膜，以質子化的形式將膜間隙的氫離子帶回線粒體并釋放到基質中，從而消除了線粒體內膜兩側的質子濃度梯度，破壞了激活ATP合成酶的質子驅動力，ATP不能被合成，使氧化和磷酸化脫偶聯，氧化釋放的能量全部以熱的形式散發。通過處理效果可以判斷微藻生長的能量來源。驗證微藻是否存在呼吸代謝途徑和末端氧化系統的酶，可以采用丙二酸鈉和疊氮化鈉對微藻進行抑制試驗。琥珀酸脫氫酶是連接氧化磷酸化與電子傳遞的樞紐之一，具有嚴格的立體專一性。丙二酸是琥珀酸的類似物，是琥珀酸脫氫酶的強有力的競爭性抑制物，可以阻斷三羧酸循環。細胞色素氧化酶是電子傳遞鏈末端的酶。細胞色素和P450輔基中的鐵原子可以與疊氮化合物形成一個配位鍵，阻斷呼吸鏈的電子傳遞。如果微藻對丙二酸鈉和疊氮化鈉的抑制都敏感[2]，則說明該微藻含有氧化呼吸的關鍵酶。
2.面臨的問題
異養培養也面臨著一些問題，首先是雜菌污染問題，由于異養培養體系中含有大量的有機物，因此特別適合微生物生長，而大部分的微生物與微藻是競爭關系，并且會產生一些有害物質抑制微藻生長。為了解決這個問題可以對微藻進行無菌化處理，純化出無菌的微藻并在培養過程中添加抗生素抑菌，用于除菌的抗生素應具備兩個特點：較強的抑菌或殺菌能力和對微藻較小的傷害性。不同的微藻種類其雜菌群落不同，所以選擇的抗生素種類和給藥濃度也不同。常用的抗生素有青霉素、卡那霉素、鏈霉素、慶大霉素以及氯霉素等。單種抗生素給藥往往難以完全除菌，所以通常將若干種抗生素聯合使用以達到更好的除菌效果。由于大規模工業生產中保持絕對無菌十分困難，因此也可以人為添加與微藻可以共生又可抑制雜菌生長的微生物。另一個問題是確定有機物濃度的問題，隨著培養的進行有機物的含量逐漸減少，而初始的濃度不能過高，因此需要不斷的進行補料，同時及時排除多余的離子，維持相對穩定的培養環境。可以通過控制稀釋率和乙酸的添加量，把殘留的乙酸維持在較低的水平。同時一些鹽和有毒的代謝產物可以利用小孔徑的濾膜而被排除，而直徑較大的微藻細胞被保留下來。由于營養方式的不同可使微藻所含的化學成分發生明顯的變化，研究者發現在兼養時的葉綠素比值及類胡羅卜素的含量都有所下降，和自養的細胞相比異養狀態下的細胞的總脂含量是非常低。研究發現利用葡萄糖作為唯一的碳源進行異養生長時能比自養產生更多的多不飽和脂肪酸同時脂肪酸的種類也發生了變化。
3.結論
與光合自養和單純異養培養相比，兼養的微藻產量提高，成產成本降低，因此是未來微藻培養的主要方式。今后的研究應主要放在兼養藻種選育，通過篩選或基因改造獲得適合兼養生長的微藻；碳源氮源選擇，篩選成本更低更適于工業生產的碳氮源，同時產生的中間產物對微藻沒有毒害作用，利于兼養生長；兼養條件優化，優化兼養培養中的光照強度及光照周期使自養與異養更加協調；培養工藝的提升，提升生物反應器的性能，采用更適于光能利用的培養形式如生物膜貼壁培養。通過以上優化將大大提高微藻的生產效率降低生產成本，微藻的培養應用會日益增多，微藻必將在未來能源、糧食、健康和環境保護中發揮重要作用。
參考文獻
生物能源的優缺點范文2
關鍵詞：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解
隨著經濟的發展和人們生活節奏的加快，塑料飯盒、塑料袋等一次性產品開始頻繁出現在人們的日常生活中，它們在給人們的生活帶來便利的同時，也因其非自然降解性造成了極大的環境問題，即“白色污染”。“白色污染”既是一種視覺污染，也會影響土壤、空氣、水體等的質量，因此努力合成并推廣使用可降解高分子材料成為當務之急。按照降解機理，可降解高分子材料可分為光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物雙降解高分析材料三大類。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基團，可吸收紫外線發生光化學反應，在太陽光的照射下，發生分子鏈的斷裂和分解，由大分子變成小分子。
向塑料基體中加入光敏劑是目前使用比較多的制備光降解塑料的方法。光降解引發劑可以是過渡金屬的各種化合物，如：鹵化物、脂肪酸鹽、酯、多核芳香族化合物等。很多學者都發現TiO2對聚丙烯的光降解有明顯的催化作用，等人［1］分析了加有銳鈦礦型納米二氧化鈦的聚丙烯纖維在人工加速紫外光降解和自然光降解過程中拉伸斷裂伸長率和表面形態的變化情況，得出銳鈦礦型納米TiO2可作為聚丙烯的一種高效光敏劑的結論。除了TiO2，還有很多其它光敏劑，如硬脂酸鈰、硬脂酸鐵、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵、硬脂酸錳等均對聚乙烯薄膜有顯著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏劑制得改性高分子雖然能降解，但只是部分降解，而化學合成的羰基聚合物、Et/CO等，則能完全降解。一氧化碳和烯烴的交替共聚產物——聚酮，因為分子鏈中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下發生光降解，羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及一氧化碳等低分子物質并返回到物質循環圈中，不存在環境污染，是一種新型的環境友好材料［2］。且有實驗證明，分子量大、結晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破壞性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定時間內能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，僅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、價格便宜、生物降解性等優點，成為近年來研究的熱點。淀粉降解塑料泛指組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，發展至今已經過了四個時期：填充型淀粉塑料，光/生物雙降解型塑料，共混型塑料和全淀粉熱塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烴類聚合物中加入廉價的淀粉作為填充劑，其中淀粉含量在10%30%，僅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要幾百年才能達到完全生物降解。光/生物雙降解型是由光敏劑、淀粉、合成樹脂及少量助劑等制成，其降解機理是先降解的淀粉可使高聚物母體變得疏松，增大表面/體積比，同時光敏劑、促氧劑等物質被光、熱、氧引發，發生光氧化和自氧化作用，導致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下來人們發現，通過共混能解決淀粉粘性高、抗濕性低及與一些聚合物不相容等缺點，于是開始將淀粉與聚烯烴類等一些不可降解聚合物混合來提高淀粉的強度，但這類產品不能完全降解；后來便試圖將其與PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉熱塑性塑料含淀粉70%-90%,其余組成是一些可光降解的加工助劑，使用后能在環境中完全降解，但天然淀粉不具有熱塑性，必須先利用物理場作用使其分子結構無序化后才能在塑料機械中加工成型。
2.2 化學合成型生物降解高分子［4］
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基結構的脂肪族聚酯來合成生物降解高分子材料，工業化的有聚乳酸和聚己內酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等為原料，發酵制得的易生物降解的熱塑性材料，因乳酸存在一個羥基和一個羧基，可通過縮聚反應直接轉換成低分子量聚酯，再通過選擇適宜的聚合條件來合成目標分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、機械性能及物理性能等，被視為新世紀最有發展前途的新型包裝材料。聚己內酯也是脂肪族聚酯中應用較為廣泛的一種可降解高分子材料，通過己內酯的開環聚合制得，是一種半結晶型聚合物，室溫下為橡膠態，具有很好的柔韌性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解產物是二氧化碳和水，被認為是環境友好包裝材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］
微生物合成高分子材料是通過用葡萄糖或淀粉類喂養，微生物在體內發酵合成的一類有機高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物發酵生成的一種多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、無毒副作用等特性，可用于制備高吸水性樹脂,作為一種治療骨質疏松的重要載體、藥物緩釋材料,吸附重金屬等，具有廣泛的應用前景［5］。聚羥基脂肪酸酯是一類由很多細菌在非平衡生長條件（如缺氧、磷等）下合成的線性聚酯，可作為碳源和能源的貯藏性物質，增強細菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解為二氧化碳和水，并且具有熱可塑性、生物可再生、生物相容性、光學異構性等，可作為生物醫用材料、日常消費用塑料制品、生物可降解包裝材料、生物能源，已成為可降解生物材料領域研究的熱點。
3.光/生物雙降解高分子材料
顧名思義，光/生物雙降解高分子材料同時具有光、生物雙降解功能，將光降解機理與生物降解機理結合起來，可以使二者優缺點互補，達到更好的降解效果。其制備方法主要是在通用高分子材料中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和生物降解助劑等。目前研究比較多的有淀粉和光敏劑光降解樹脂合成的光/生物雙降解淀粉塑料及可控降解劑共混改性法制得的改性可控光/生物雙降解聚丙烯纖維制品等。光/生物雙降解淀粉塑料前面已提過，此處不再贅述，而可控雙降解聚丙烯纖維制品憑借著其可控降解性、存放性、無毒性等眾多優點，必將具有巨大的發展前景。
4.結語
隨著“白色污染”的日益加重和石油資源的日益枯竭，加大對高分子廢棄物的回收利用率和研制出高效的降解技術都是有效的解決途徑，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能從根本上解決這些問題，且光-生物雙降解高分子材料憑借著其獨特的優勢將會成為今后的研究重點之一。(作者單位：鄭州大學材料科學與工程學院)
參考文獻：
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生物能源的優缺點范文3
關鍵詞: 民辦大學 研討式教學 基因工程
一、研討式教學的重要性
研討式教學也稱研究型教學,與其他教學方法相比,更注重教師與學生平等對話,通過巧妙地設置論題,引導學生獨立地解決問題,從而使單一的教學活動達到教學和研究、教育與培養的有機結合。研討式教學并不是近代才提出的時髦概念,早在上古時代就已經貫穿于教學活動中。我國教育學家孔子畢生興私學,倡導“因材施教”、“循循善誘”,對教學實踐的切身體會是“雖有嘉肴,弗食不知其旨也;雖有至道,弗學不知其善也。是故學然后知不足,教然后知困。知不足,然后能自反也;知困,然后自強也。故曰:教學相長也”,通過師生研討達到相互促進的效果。古希臘蘇格拉底認為,最有效的教育方法不是告訴人們答案,而是向他們提問;思想應當誕生在學生的心里,教師僅僅是“助產婆”,所以教育不是灌輸,而是點燃火焰。
研討式教學是一種不斷發展的教學方法,多媒體計算機和基于Internet的網絡通信技術所具有的多種特性為研討式教學注入了新的活力,是面對新時期大學生素質教育而行之有效的一種教學方式。正如愛因斯坦所說,教師的職責是把學生培養成具有獨立行動和獨立思考能力的人,研討式教學可以重新喚起學生深埋的個性,釋放學生的思維潛能,從而適應新時期國家發展的需要。
二、民辦大學對研討式教學的傳承
我國民辦教育一向有進行研討式教學的優良傳統,如春秋時期孔子、孟子及其弟子所興辦的私學,唐末五代出現的以私人創辦為主、教學與學術研究相結合的書院等,這些書院多聘名儒為師,大多采用個別鉆研、相互問答,時而采用聚眾講論和集會答辯相結合的方式開展教學,類似現代學術性專題講座或答辯,與研討式教學極為相近。
當代,我國民辦教育從1978年開始起步,但真正發展是從2002年《民辦教育促進法》通過之后,由于辦學歷史短,因此發展速度和規模遠遠落后于公辦教育,生源素質較低。為了在眾多高校中求得生存和發展,民辦大學往往更注重提高教學質量,彰顯特色,增強學生在社會中的競爭力以提高學校聲譽。武漢生物工程學院是我國第一所生物工程類普通本科高校,學校自創辦至今一直得到著名科學家錢學森院士的親切關懷,錢老曾先后親筆致信學校負責人,關心學校發展,鼓勵學校為我國“第六次產業革命”――生物工程產業培養合格的人才,學校始終以錢老的科學思想為指導思想,致力于培養富有創新精神的應用型人才,并取得了良好的成效。在此背景下進行研討式教學有以下幾個優勢。
1.先進的教學理念
學校秉承“一切為了學生,為了一切的學生”的教學理念,雖然生源質量較低,但是在教學中始終堅持學生“只有差異,沒有差生”,尤其注意“善待差異,尊重差異”,鼓勵教師通過各種教學途徑發現挖掘學生的各方面潛力并進行引導,形成師生平等、亦師亦友的良好教風。
2.強大的師資隊伍
與一般民辦大學或獨立學院不同,武漢生物工程學院不但師資隊伍相對穩定,外聘教師一直控制在10%以下,而且2008年啟動了“百名博士”引進計劃:欲在3年內引進200名博士,至2010年初已有博士教師40余人,優化了師資隊伍結構。研討式教學能夠充分發揮博士教師科研基礎強、知識面廣的優勢,有助于獲得良好的教學效果。
3.良好的教學環境
學校堅持小班上課,每個班最多不超過30人,每個班的學生除了由輔導員負責解決生活上的問題外,還以每3―6人為一組指定了學業指導老師,定期了解并指導學生的學習。在此情況下,教師對班里的學生比較了解,便于根據學生的實際情況確定研討內容的深度和廣度。
4.活躍的學生群體
民辦大學學生雖然學習成績不如考入公辦大學的學生優秀,但是他們思維活躍,“偏才”和“怪才”較多,如果能夠提供一定的平臺進行挖掘,就可以激發他們無窮的創造力。
5.生命科學和生物產業發展迅速
武漢生物工程學院是以生物工程和生物技術為特色的學校,所培養的人才主要滿足生物學科的發展和社會發展的需求。從生物學科的發展來看,現代生物學都在向分子領域深入發展,而基因工程幾乎已經成為進行科學研究的必備實驗技能,雖然民辦大學以本科教育為主,但對學生的教育應是一種終身教育,本科院校有責任向層次更高的研究型大學輸送優秀的畢業生從事科研工作;從社會需求來看,我國在2007年制定了《生物產業發展“十一五”規劃》,隨后各省都制定了相應的生物產業發展綱要,無論是生物制藥、生物農業還是生物能源等國家重點發展的幾個生物產業,無一不涉及基因工程的應用,可以預料,不出幾年,在生物產業基地陸續建成之后,社會對具備基因工程教育背景的大學生的需求量會急劇增加,培養同時具備基因工程前沿理論知識和熟練操作技能的學生已經是刻不容緩。要達到這個培養目標,必須改革傳統的講述和灌輸法,進行研討式教學。
三、基因工程研討式教學實施方法及效果
1.課程模式和體系改革
課題組確定了“精講先行,研討為主;精選論題,注重效果”的指導思想,構建以學生為主的課堂模式,注意充分發揮學生主體作用,啟迪學生科學思維和創新意識,改變教師占據課堂的格局,逐步加大論題的廣度和深度,促使學生從知識積累到綜合運用所學知識解決問題的能力及創新能力提高的遷移,形成基本理論知識與前沿知識、理論教學與實驗教學、第一課堂與第二課堂、共性培養與個性培養等有機統一的立體化研討式教學模式。
教學體系的構建以學生創新思維和綜合能力培養為目標,合理處理基礎性與綜合性、系統性與創新性的關系,建立基因工程基礎理論知識、科技前沿知識一體化,精講和研討合理配比的理論教學新體系,將課堂體系分為精講理論知識,結合實驗進行研討,結合前沿知識進行研討,結合社會需求進行研討的授課模式,以達到既鞏固基本理論知識,又有效提高學生創新能力和可持續發展能力的目的。
2.建設高水平的師資隊伍
配合學校的高層次人才引進計劃,近兩年基因工程領域已引進20名左右的博士,加上原來的師資力量,課題組現在已有2名教授,4名副教授,12名博士,均承擔有國家、湖北省的科研課題,項目經費達50余萬,科研工作為教學不斷注入新的活力,現在已經形成了一支由教授領銜、博士主講的高水平基因工程教學隊伍。充分發揮博士教師的科研優勢,并轉化為教學質量,深化教學體系改革,不斷探索新的教學方法,不斷更新教學內容,改革考核方式,使教學研究蔚然成風。
3.編寫校本教材
研討式課堂的成功與否取決于課堂上學生和教師的配合度,失敗的研討式教學往往開始于沉默的課堂,若避免學生的沉默,則必須給予學生一個知識對接口,從他們的知識起點出發,逐步拓展知識深度。為此課題組自主編寫了適合三本院校的教材《基因工程》,在講授新內容之前,安排一章內容回顧分子生物學基礎理論知識,然后以基因工程的基本流程“切、接、轉、增、檢”為主線編寫上篇基礎理論知識部分,作為課堂精講內容;下篇是轉基因植物、轉基因動物、基因工程藥物等基因工程應用部分,作為研討論題的來源。
4.提高精講效果
注重教學內容的選擇和講解,充分利用多媒體輔助教學,在有限的教學時間內,精選教學內容,生動講解。淡化學生能讀懂的教材上的內容,將這些內容精簡,選擇出有遷移性和發展性的教學內容,并且將更多時間集中于能夠啟發學生科學思維的教學內容上,注重引入最新的科技前沿知識,讓學生建立完整的科學觀念,全面理解科學的本質,并學會從各個角度思考問題,在知識準備和思想觀念上為創造性發展打下堅實的基礎。
5.建立課程網站
充分相信學生的自學能力,并積極加以引導,建立了《基因工程》精品課程網站(jpkc-jygc.省略),將全部課件上網,建立完善的學生自測系統,便于學生預習和復習,提高學生自主學習的效率;及時在網上研討論題,提供相關參考資料的網絡鏈接,注重強調問題解決方法的不確定性,讓學生建立解決問題的思路,并學會通過廣泛查閱資料而凝練主題的科學思維方法。
6.精選研討論題
因為每個學生的知識結構、認知水平和興趣點都不相同,研討論題的選擇是影響研討式教學成敗的重要因素之一。課題組采取部分與整體、專題與科普、理論與實踐相結合的原則組織論題。部分學生參加的論題適合專題研討,如針對準備考研的學生,可從基因工程領域的某個前沿進展中確定論題,而對畢業后準備就業的學生,確定的論題可以是“目前生物公司所應用的基因工程技術”,采取部分討論、專題演講、調查報告的方式進行研討。全體學生都參加的研討則適宜選取類似“轉基因產品的優缺點”等科普性質的論題,通過采取全體討論、辯論賽、小論文等形式進行;論題還可以從實驗教學或科研訓練中找到與理論知識的結合點進行提煉,培養學生查閱文獻和解決問題的能力。每次研討完后,及時針對主題內容、匯報形式等進行點評和評估,并計入平時成績,點評時注意方法,在表揚和鼓勵中提出不足,促使學生自信愉悅地不斷進步。
7.強化實驗教學
基因工程是實踐性很強的一門學科,強化實驗技能的訓練利于理論課堂的教學。實驗教學中注重引進科學研究的新技術、新方法并更新實驗教學內容。如結合新發展起來的克隆技術,開設分子克隆技術實驗課程,實驗材料和內容均來源于教師的科研課題。教師也應鼓勵學生閱讀文獻資料,積極參加老師的科研課題,在研究課題的選擇、文獻資料的查閱、研究方案的擬定、研究思路的形成和論文的寫作方面進行具體的指導,以培養學生自主學習和獨立研究的能力。
8.改革考核方式
建立和實施以考核基本理論知識、實驗技能與創新能力并重的全程考核體系。美國課程理論家斯塔弗爾比姆提出:“評價最主要的意圖不是為了證明,而是為了改進。”哈佛大學教授霍華德?加德納的多元智力理論啟發我們:每個學生都是具有自己的智力特點、學習類型和發展方向的潛在人才,教師應選擇相宜、多樣的評價手段,應著眼于學習個體的動態發展的全程,針對處在學習群落中的不同個體而使用彈性化的評價尺度。考核成績一般由理論知識測驗、實驗技能考核、平時成績這三部分組成,考核方式采用口試、筆試、實驗技能展示、科研結果匯報等多種方式。避免忽視學生的個性差異和基礎差異而用量化的統一標準去衡量其課程目標的達成度,而將考核作為激發學生建立在自主性基礎上的可持續發展的強勁動力。
9.教學成果顯著
通過基因工程研討式教學的實踐,教師教研成果顯著,近三年來申請到2項湖北省教改項目,多項校級教研課題,校級精品課程《基因工程》正在申報湖北省精品課程,主編出版教材2部,實驗教材1部,公開發表教學研究論文10余篇。本科生考上國內重點高校和科研院所生化與分子生物學專業的研究生達120余人,協助教師完成科研項目4項,公開發表文章10篇,20人畢業論文榮獲湖北省優秀學士論文,近兩年來本科生就業率在96%以上,許多就職于華美生物工程有限公司、BT菌種公司等基因工程相關公司,豐富的專業知識和嫻熟的操作技能得到公司的認可。
本課程教學模式也發揮了良好的示范和輻射效果,主編教材在兄弟院校得到廣泛采用。課題組多次與華中農業大學和華中師范大學相關專業教師進行教學交流,并多次邀請其他同行來校交流。
下一步將在現有基礎上進一步加強教師隊伍建設,進一步優化教學體系和內容,物化教學成果,并將良好的教學經驗輻射到其他學科,繼續加強對學生創新能力和創造能力的培養,實現學生知識、能力和素質協調發展,為生物產業的發展提供高素質的應用型人才。
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