时间:2023-06-29 16:42:28
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇生物技术创新,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
中图分类号:FQ81文献标识码:A
一、生物技术的基本特征
生物技术也称生物工程,它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术,是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言,生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等;基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等;生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用,以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等;创新药物和产业化开发上,将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物技术有五个方面的特征:
1、大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究,使得生物技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表,其研究对象是一个非常复杂的系统,要在整体上破译遗传信息,不可能用以前零敲碎打的方式,而是采用了其他学科的一些运作方式,包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用,引起实业界浓厚的投资兴趣,投资量逐年递增。
2、精细分析和广阔综合的统一。生物技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究,以及生物技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合,使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
3、科学进步和技术革命互为因果。生物技术的每一次突破,都与技术革命相关,科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。
4、基础与应用的结合。生物技术与医学、农学有着不可分割的联系,是这些应用学科的基础,也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点,如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。
5、产业化的速度大大加快。各种生物技术的发展,使得生物技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。
二、生物技术的创新前景
世界生物技术在21世纪的发展取决于技术平台的宽度和高度,预计未来将形成几个新的生物技术平台,这些平台的建立,将使生物技术的发展令人难以预测。
生物技术已有三个平台,即DNA重组、细胞培养和DNA芯片,已经取得了相当成果,培育出了新的生物技术产业。预计在本世纪还会形成几个新的平台。
1、基因组平台。目前已有数十种微生物和4种模式生物的基因组全序列已进入数据库,人类基因全序列草图也刚完成,这意味着有数十万计的基因及其编码的蛋白质可供基因工程和蛋白质工程的操作,从而大大扩展了生物技术的产业范围。
2、生物芯片平台。它是分子生物学与化学和物理领域的多种高新技术的交叉和融合。从DNA芯片延伸到含各种生物大分子的硅片最终将与纳米技术相结合,使离体操作的芯片发展成为可在活体内执行某种功能的组件。
3、细胞生物学平台。它是克隆动物和克隆组织器官的基础。
4、生物信息学平台。目前,生物信息学已经广泛用于基因组和蛋白质组的研究,但是随着大多数基因和蛋白质功能的阐明,将会出现一个新的发展前景,这就是在计算机上模拟细胞内和机体内的生化代谢过程,甚至模拟进化的历程,这将使生物学真正进入理论生物学的新时期。
5、神经科学平台。目前,国际上正在酝酿开发神经生物学的大计划。人类的高级神经活动如感觉、认知和思维终将在分子水平和细胞水平上被解析。除了可以预计的上述5个平台外,还会有新的平台出现,生物技术的发展前景是难以估量的。
三、生物技术的应用
生物技术作为21世纪高新技术的核心,对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物技术迅速发展时期,无论在基础研究方面还是在应用开发方面,都取得了令人瞩目的成就,生物技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物技术将是21世纪的主导技术之一,甚至可能引发一次新的工业革命,对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。
1、农业生物技术。近几年来,国际农业生物技术发展之快,对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大,已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术,将目的基因导入动植物体内,对家畜、家禽及农作物进行品种改良,从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种,达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。
2、海洋生物技术。海洋生物学与生物技术相结合,产生了海洋生物技术这一新的领域。海洋生物技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径,越来越受到人们的重视,许多国家已将海洋生物技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。
3、轻工、食品生物技术。轻工、食品行业是生物技术应用的重要领域之一,主要体现在以下三个方面:一是利用生物技术进行农副原料加工直接制成商品,如发酵制品、酿造等产品;二是以生物技术产品为基础,进行二次开发形成的新产业,如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等;三是以生物技术为手段对传统工艺进行改造,从而降低消耗、提高产品质量。
4、医药生物技术。医药生物技术是生物技术研究开发的热点,近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物技术,已取得新的进展,其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。
5、其他生物技术。随着世界生物技术的迅速发展,生物技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外,在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。
四、生物技术产业发展趋势
生物技术的发展培育了一个完全崭新的、大有前途的产业领域。生物技术投资包括公共投资和私人投资。生物技术诱发生产力的提高是公共和私人部门投资于生物技术领域的主要动因。基因组产业将成为21世纪的朝阳产业,它的巨大经济效益吸引着投资商和企业向这一领域汇集。
从20世纪七八十年代开始,生物技术逐渐在整个自然科学的发展中占据了“龙头”地位。例如,20世纪末,美国的博士学位获得者中51%从事生物技术研究;在全球500强大公司的前50位中,生物制药企业有13家,其资本利润率接近20%,远高于信息产业。可见,生物技术对社会、经济的影响是非常重要的。
美国是现代生物技术发展较早的国家,生物技术产业已具有一定的规模,无论是在研究水平和投资强度、还是在产业规模和市场份额上,美国均领先于世界。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;美国生物技术产品的销售额占全球生物技术产品市场的90%以上。
目前,60%以上的生物技术成果用于医药工业,用来开发特色新药或改良传统医药,由此引发了医药工业的重大变革。众所周知,医药业是一项高技术产业,生物医药则如皇冠上的宝石,耀眼夺目却有些可望而不可即。其原因是:它需要资金、技术大规模地投入。于是,一种能汇聚市场上一切偏好风险的投资者的资金,并将之投入到需要融资的企业中去的新型投资方式――风险投资就应运而生。
生物技术是21世纪最具发展前景的高科技产业。我国在部分领域,如人类基因组研究及疾病相关基因研究、植物基因图谱、转基因动物、基因芯片、干细胞研究有明显进展,取得了较好的成绩。据有关部门预测,未来几年中国生物技术产业的年均增长率不低于25%。虽然中国生物科技领域起步较晚,整体水平落后,但中国生物技术产业蕴含着巨大的发展潜力和美好的前景,它必将成为中国高技术产业中最具活力的成长点之一,并跻身于国际先进生物技术的前列。
(作者单位:1,2.武汉科技大学中南分校生命科学学院;3.武汉江夏区第一中学)
参考文献:
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[7]周彦兵.“现代生物技术的应用与展望”,生物学通报,2001.4.
2改革实践教学手段
传统教学所采用的教学方法通常是教师把实验原理和方法一讲,然后学生依据实验步骤操作。因为许多实验仪器、用品、药品学生都是首次接触,对其操作方法、注意事项以及实验中会出现的问题等会注意不到。最终,就会导致实验结果不理想,甚至实验失败。计算机技术的普及使得多媒体教学成为本科理论教学中常用的教学手段,但在实验教学中应用还较少。生物技术专业的许多实验,如,细胞生物学、生物化学、分子生物学、基因工程等课程的实验,都是在分子水平进行的,实验中的一些现象学生很难用肉眼观察到,造成学生对实验原理的理解困难和实验操作的困难。如果利用多媒体来对相关实验内容和操作进行演示,上述困难就能迎刃而解。如,分子生物学实验中的琼脂糖凝胶电泳技术,在原理部分,教师虽然讲到通过溶解琼脂糖再降温使得琼脂糖凝固,就能形成具有一定网孔的凝胶,不同分子量的DNA通过凝胶后就可以按照分子量的不同而分离。但是学生在理解的时候还是有一定的困难,通过多媒体动画,学生就可以直观地看到凝胶形成的过程以及不同分子量的DNA在凝胶中泳动的情况,进而牢固掌握实验原理。另外在加样的技术环节,教师虽然可以亲身示范,但是由于每堂课的学生较多和时间限制,教师不可能对学生进行一一的示范,这样学生在加样时就很难掌握正确的加样方法。而通过多媒体录像,学生可以清晰地看到加样过程,以及各种错误操作可能造成的后果,进而在实验操作中就能够进行正确的操作,避免错误的操作,达到实验成功的目的。
3积极筹建实习实践基地
生物技术是一个实践性很强的专业,所学知识必须同生产实践联系起来,这一点需通过实习、社会实践等环节才能实现。因此,我校生物技术专业在多门课程中设立了实习环节。校外实践教学基地是联系学校和社会的桥梁,是培养学生综合运用多学科知识去解决实际问题的纽带,也是大学生动手能力和创新意识培养的一个关键所在。目前,我校生物技术专业已在关山建立了植物学实习基地,另外,我省有一些大型的生物公司,如,洛阳市的华美生物工程公司、新乡市的华兰生物工程公司等,这些为我校生物技术的诗句基地建设提供了有利的条件。
4鼓励学生参与科学研究
深耕玉米产业链搭建产业技术创新平台
山东福洋生物科技有限公司位于环境秀丽、交通便利的山东省平原经济技术开发区,是以精细化工和生物工程为主业的高新技术企业。
创新首先要解决创新什么的问题。随着经济全球化发展,市场竞争逐渐从单一技术与产品的竞争转向产业链竞争。福洋生物自2009年创立之初就将技术发展战略作为所有战略的前提,把系统集成创新作为公司科技创新的主要方向——朝着“发展循环经济,打造百亿强企,带领百万农民致富”的目标快速迈进。3年来,福洋按照“资源——产品——再生资源”的反馈式流程,构建了独具特色的五级循环产业链。从绿色种植到饲料,从食品加工到规模养殖,再到包装运输业,步步生金。不但使企业实现了科学、跨越发展,而且带动周边10万农民走上致富之路,形成了一条强企富农的金色链条。
无论是拉长还是缩短产业链,都是在向上游的设计研发和下游的
品牌营销延伸,都是企业在稳增长的基础上谋求转型升级。在发展农业循环经济过程中,福洋深耕玉米产业链,建立了稳定的农产品种植基地,带动玉米种植基地20多万亩,搭建了产业技术创新平台:玉米深加工的玉米蛋白粉、玉米纤维、胚芽饼等副产品作为极好的饲料促进了当地饲料业和养殖业的发展;福洋物流中心、龙门物流园、平原运输服务公司等多个物流公司及以食品业、包装业等为重点的第三产业也因福洋的发展而日益壮大。
目前,以福洋的产品为原料带动的生猪存栏已达4万余头,鸡鸭养殖2万余只,联结农民每户年增收5000元以上,每年可使农民增收2000万元,有力提升了当地产业经济效益。由于公司为当地经济和社会发展做出了突出贡献,公司董事长兼总经理张雷达荣获德州市优秀企业家、劳动模范等荣誉称号。
为进一步增强农业循环经济产业的科技支撑作用,建立和完善山东地方特色玉米产业的科技型创新平台,福洋将继续坚持科技创新加速产业链的全方位延伸,争取在五年内完成变性淀粉系列产品、生物法制备赤藓糖醇、葡萄糖酸钠等项目技术的再提高,完成谷氨酰胺、海藻糖等新产品、新项目的开发与建设,成就高精尖产品和高技术,建立发展潜力巨大的产品体系,不断培育企业新的经济增长点,促进福洋公司长足、快速、健康的发展。
产品创新:以技术发展战略统领创新发展
产品创新是企业发展的不竭动力。作为国内第一家规模化海藻糖生产企业,福洋生物正全力兴建年产3000吨海藻糖及20000吨麦芽糖醇的重点项目。该项目以淀粉为原料,采用微生物发酵技术,新上三效蒸发器、离心机、振动硫化床,离子交换柱、结晶罐等主要设备600余台套。该项目总投资2.6亿元,计划今年7月份开工建设,2014年6月底正式竣工投产。
麦芽糖醇及海藻糖是高档功能性糖醇产品在食品、化状品和医药领域都具有良好的应用前景,目前主要依靠进口,国内年市场需求量在3万吨左右,市场需求不断增长;麦芽糖国内市场需求300万吨,产量在100万吨左右;麦芽糖醇国内需求量40万吨,产量在30万吨。投产后年均销售收入3亿元,净利润8300万元,上缴税金3500多万元。
目前,具有国际先进技术水平的海藻糖及麦芽糖醇项目列入山东省自主创新成果转化重大专项,已获国家专利5项,获山东省科技进步二等奖一项。通过该项目的科学建设,将进一步发挥福洋生物省农字号龙头企业的积极作用,助力企业发展腾飞。
“十二五”期间,福洋生物将进一步加大科技投入,集成农产品加工的各类要素,优化、完善、提升酿造产业循环发展模式,推动玉米深加工、农产品流通贸易、配套产业、现代服务业联动的闭合式循环,充分发挥福洋生物科技产业链的巨大合力。
科技兴企,构筑人才资源新高地
作为一个创立仅3年的民营公司,缺乏政策和资金优势,福洋公司是靠什么发展起来的?是如何将技术创新工作落到实处的?——人才和技术优势为福洋发展做出有力支撑。董事长张雷达认为,关键是创新机制,核心就是最大程度地激发创新人才的动力和活力。
福洋公司以“年轻、知识、创新”作为企业的发展思路,不断完善技术创新的体制和机制,始终把人才作为技术创新核心要素,不断激发创新的动力与活力。在技术创新机制和创新团队建设上有以下几点经验。
一是实施人才强企战略,加强创新人才队伍建设。公司注重科技创新,建有省级高标准企业技术中心、省级院士工作站、山东省葡萄糖酸衍生物工程技术研究中心。与山东轻工业学院、上海华东理工大学、南京工业大学合作建立了生物技术产学研基地。2012年4月公司与国家生化中心(上海)建立生物发酵联合研发中心。目前,公司700名职工队伍中,科研人员46人,其中研究生12人,本科生26人。
二是建立技术创新激励机制。通过建立健全人才的培养、使用、激励和保障机制,福洋施行津贴向一线倾斜、向科技骨干倾斜,制定荣誉奖励、专家管理、特殊津贴等管理办法,对贡献突出的科技骨干实行政治待遇、荣誉奖励、推举专家、培训深造、职称评优“五优先”,极大地激发了人才的创新激情和活力。2010年公司设立创新奖和贡献奖,对获奖同志在公司的工作会上进行表彰与宣传,此项举措进一步加强了对技术骨干人才的精神和物质奖励力度,对鼓励一线科技人员大胆创新和创造发挥了很好的示范作用。
三是建立有效的创新投入机制。3年来,公司在积极争取国家投入的同时,不断加大技术创新的自主投入力度,使得公司自主投入占主营业务收入比例连年突破5%,同时在公司内部建立相对配套的技术创新投入机制。如,统筹研发项目——除国家投入外,公司还有相应的配套投入,双管齐下形成共同投入机制。另外,公司将研发投入作为考核的重要指标,要求每年必须增加经费投入。
正是技术创新机制和创新团队建设多点发力,确保了福洋生物人才高地逐渐形成,为培育和开辟新的技术和经济增长点提供了重要保障。
产学研相结合,打造产业技术创新战略联盟
当今社会,科技日新月异,竞争日趋剧烈,谁掌握了高科技,谁就抢占了发展的制高点,谁就赢得了市场的主动权。福洋公司把科技创新、技术进步、产业升级作为企业生存和发展的主要任务来抓。
在发展过程中,福洋生物坚持实施对外合作的战略模式,积极主动、广泛深入地与国内外高等院校和企业开展各种形式的合作。以公司技术中心为具体实施单位,福洋已与10多家高等院校和企业开展合作,并拥有多家技术辐射单位,积极推行技术和成果转化。
合创科技成效显著。3年来,公司先后研发储备变性淀粉、有机酸、糖醇系列产品20余个,申请国家专利15项,三项成果通过省级科技成果鉴定,两项成果获山东省科技进步二等奖,技术水平均达到国际先进。由于创新成果和区域经济带动作用突出,2012年公司被评为“山东省高新技术企业”。
独木不成林。在确保海藻糖项目顺利建设的同时,公司计划今年下半年再投入2.3亿元,建设年产8万吨葡萄糖酸钠项目,力争2014年上半年顺利投产。项目采用国际先进的生物发酵技术,产品市场前景广阔。该项目的优势:一是成本低。以公司自有淀粉为原料,原料丰富,价格低、质量好;二是经验丰富。前期6万吨葡萄糖酸钠项目积累了丰富经验,开拓了广阔的海内外市场;三是科研实力雄厚。继续借力联合研发中心及山轻工在菌种优化、工艺改进、降低生产成本等方面进行攻关。目前,华理已将该课题列入十二五期间三项重点课题之一,配备4博、2硕的科研力量。该项目建成后年可实现销售收入5亿元,利税8000万元,经济效益和社会效益显著。
2全面整合校内资源,建立实践教学综合平台
实践教学体系的实现有赖于校内校外的实践教学资源。由于历史等原因校内资源存在单位分块管理,重复建设,资源利用率低下的现象,严重地制约了新的实践教学体系的实施。因此,整合校内资源,构建实践教学综合平台成为改善实践教学条件的必由之路。整合资源并不只是将相关仪器设备简单的拼凑在一起,它既包括仪器设备等硬件的整合,也包括相应的人力资源整合,还包括创新管理机制和运行模式等软件资源的建设。近年来,成都大学生物技术类实践教学资源的整合分两步进行:一是先在生物产业学院内进行;二是在全校范围内进行。生物产业学院院内实践教学资源的整合:成立了成都大学生物技术与产业学院基础实验教学中心。该中心由基础化学实验室、基础生物学实验室、现代仪器分析实验室三部分组成。该中心将原本分散在生物产业学院各学科、各实验室的仪器设备进行了全面清理,根据需要进行整合,淘汰了一些落后的仪器设备,补充了一些先进的仪器设备,切实保证基础实验中心具有先进的教学条件。中心建成后,满足了全校生物技术有关专业的学生从大一到大三的各门基础实验课程的实验教学需求。学院拥有专业实验室及省部级高水平实验室,如农业部国家杂粮加工技术研发分中心、肉类加工四川省重点实验室、食品加工四川省高校重点实验室、药食同源植物资源开发四川省高校重点实验室等,承担了生物技术有关专业学生的毕业设计及大学生创新性项目实践指导。中心与专业实验室形成相互依托、相互支撑,共同满足学校各生物技术类专业实践教学的需要。全校范围内生物技术相关实践教学资源的整合:生物医药产业是四川省及成都市“十二五”重点发展的高新技术产业之一。为了满足成都生物医药产业发展的需要,2009年,学校又对生物产业学院、医护学院及附属医院的实践教学资源进行整合,建立了“生物医药基础实验教学中心”,形成了由生物产业学院、医护学院、体育学院、附属医院等单位参与的健康产业大专业平台。该中心采用“行业导向的高素质应用型人才”培养模式,建立了“实验室-工程实训中心-企业(教学实习基地)”三级实践教学体系。目前承担57门课程的实验教学任务,覆盖全校8个专业2000余名学生,年授课14.3万人学时。中心在在基础实验训练的基础上,公布创新性实验课题,选拔部分高年级优秀学生在导师的指导下,开展创新性研究;并按照行业导向的高素质应用型人才培养模式,建立了服务地方的实验室开放管理体制,充分发挥实验中心在应用型人才培养,服务地方的示范作用。
3创新校企联合人才培养机制,建立校外工程实践基地
《四川省“十二五”战略性新兴产业发展规划》(川办发〔2011〕74号)提出,生物产业是四川五大战略性新兴产业之一,应重点发展生物医药、生物农业、生物制造及生物技术服务。《成都市生物医药产业发展规划》(2009-2012年)提出,力争到2012年成都市的生物医药产业经济总量达900亿元,销售收入过亿元企业80家,销售额过亿元产品30个;建成国内重要的生物医药研发创新中心、产业孵化中心和医药贸易中心,成为特色鲜明的国家生物医药产业基地。成都市大力发展生物医药产业,四川省大力发展生物医药、生物农业、生物制造及生物技术服务等,为学校生物技术有关专业的教学提供了良好的实践条件。学校利用自身的学科与地方特色,加强与行业企业的合作,建设了一批特色鲜明、长期稳定的校外工程实践教学基地,拓展了学生的教学实践及就业空间。其中,包括与成都康弘集团、雨润(内江)公司等长期合作,学校可选送高年级学生进入该企业实习基地实习,其毕业设计、论文可与企业需求产品研发及生产结合,学校教师可与企业进行科研合作等;与成都佳享食品有限公司和成都希望食品有限公司分别签订了共建实习就业基地协议和产学研合作协议,约定在人才培养、就业促进、科研和项目开发、重点实验室建设等方面开展全面深入的合作。成都希望食品有限公司从2009年开始在学校生物产业学院设立“美好”奖学金,用于奖励品学兼优的生物学子。
4服务地方,政产学研结合
政产学研结合的理论基础是HenryEtzkowitz于1997年提出的三螺旋模型创新结构理论(TripleHe-lix)。根据该理论,一个国家或地区的创新由政府、产业(企业,含企业性质的科研院所)及大学(含事业性质的科研院所)三种力量相互关联、共同推动。在创新系统中:企业承担的职责以技术创新、知识创新、技术转移及知识应用为主,同时进行知识传播;大学承担的职责以传播知识、培养高素质人才为主,同时进行知识创新与知识转移;政府的职责主要是组织创新活动,为创新活动创造良好的条件及环境,进行宏观调控,提供政策指导及服务,促进产学间交流等[4-5]。因此,有效推动生物技术与生物产业发展的最佳模式是政产学研结合模式。成都市在“十一五”及“十二五”规划中,都将生物医学产业列为重点发展的高新技术产业。成都大学为满足成都产业发展需要,在生物技术及相关专业人才培养上,积极探索,整合与利用成都相关企业、成都市政府有关部门及学校生物产业学院、医护学院、体育学院、附属医院等单位的资源,构建了以生物技术支撑的政产学研一体化的“健康产业大专业大平台”。该平台为深度开展政产学研的交流合作,为培养具有创新与创业实践能力的高素质复合型生物技术专业人才创造了条件。利用该平台,学校与政府部门、企业共同讨论、制订生物技术专业人才培养方案,特别是制订实践教学的内容与方案。学校按企业需求,共同培养具有专业特长的学生。学校与企业共同申报过国家、四川省,特别是成都市的产学研协同创新项目。学校与企业进行基础研究与新产品开发联合攻关。学校与行业协会合作,开展行业技能培训,现已建立了成都市质量技术监督教育培训中心食品检验员培训基地、成都大学-岛津培训中心等,通过各个途径完善校内工程实训基地。政府、企业与学校定期座谈,及时交流信息,共同讨论产业发展与政策、行业人才培养、企业技术创新等问题。
5校内校外结合,打造“双师型”实践教学师资队伍
建设高水平的实践教学团队是决定实践教学改革成败的关键和教学质量可持续提高的根本保证。受传统观念的影响,一般认为在实验岗位上工作比理论课教师地位低,在同等条件下实验课工作量比理论课工作量少,导致了教师不愿承担教学实验工作任务,队伍不稳、后继乏人。因此,学校打破人事管理制度,在实验中心设置教师岗位,建立了以教授领衔,副教授、讲师、助教、实验技术人员为辅的结构完善、学历层次较高的实验教学团队;并在教师培训政策和工作量认定方面予以倾斜,规定理论课教师进实验室,工作量按1∶1.2核算。由于一般本科院校在选聘教师时大多看中学历和学术水平,导致教学队伍普遍缺乏工程实践经历[6],所以在师资队伍建设时,首先,制定相关制度定期安排教师到工程一线进行实践锻炼,参与产学研合作项目研究和科技成果转化服务;其次,聘请校外工程实践教学基地的工程技术人员参与教学过程,参加实验、实践课的设计、指导和评价。
摘要:本文以科研实践模式为核心,树立正确的专业认识和增强专业归属感;培养学生的自主学习和科研创新能力等方面,探讨了生物技术高素质创新人才的培养,对高等院校培养高素质的创新型人才培养的改革提供参考。
关键词:生物技术;本科生;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)50-0097-02
2010年《国务院关于加快培养和发展战略性新兴产业的决定》出台,将生物产业作为战略性新兴产业大力发展,从国家发展战略上把生物产业作为新的经济增长点,必须依靠生物学领域的重大突破和大量的具有创新能力的生物类专业人才[1,2]。因此,在现代生物科学的发展下,如何培养大批具有创新思维和能力的生物专业应用型人才,具备适应生物产业作为经济新增长点,是我们从事生物技术专业人才培养的教育工作者急需探讨的问题。笔者以湖南工业大学生物技术系为依托,从学生对专业的认识、教学模式的改进、学生参与科学技术的研究开发积极性等方面为突破口,全面提高生物技术本科生创新能力,取得了较好的效果。
一、树立正确的专业认识和增强专业归属感
生物技术不仅包括生命科学的所有次级学科,同时又结合了化学、数学、微电子技术、工程学、计算机科学等尖端基础学科,具有典型的多学科交叉特性,因此,生物技术专业课程设置涉及面广。但由于总学时的限制,专业课所占的比重相对较低,尤其是当前现代生物科学的日新月异发展下,生命科学的研究与发展关系到人类的生活和社会的发展,学生要解决诸如人类社会面临的人口健康、粮食能源、资源环境等领域的问题进行深入研究缺乏相应的知识基础和视野,难以在实际工作中运用专业知识解决专业问题,导致目前生物类本科毕业生从事本专业技术工作的比例较低[2]。同时,由于网络上对生物技术专业的负面的宣传和介绍,一些家长和学生认为生物技术类专业就业率较低,导致部分学生不愿意学生物技术专业;尤其是我校的生物技术专业学生觉大部分是调剂生,而且我校生物技术专业之前是挂靠在包装与材料工程学院,对选择生物技术专业存在一定的抵触,他们在入学后,思想观念如不能得到及时转变,将会对专业前途感到迷茫,学习积极性不高。
为改变生物技术专业面临的这一现状,首先从入学教育上抓起,要依托湖南工业大学生物技术系、绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室和生物医学工程硕士点的学科和师资力量,以各位教授和博士研究方向,结合生物技术专业实际的特点,着重介绍生物技术专业的运用范围和在实际中能解决的问题,让学生了解生物技术专业,认识到生物技术的重要意义,激发学生的学习兴趣;同时在低年级开设一些体现生物技术前沿讲座,向学生传达最新的生物技术专业研究成果和应用推广情况,培养学生具有较强的专业归属感[2,3]。
二、改进教学模式,培养学生的自主学习和科研创新能力
作为教学的对象接受知识的主体,生物类课程的许多知识都以描述性的语言为主,大多数教师运用多媒体教学手段,采用灌输式、填鸭式教学方法,老师讲,学生做笔记,很难实现老师与学生的“双向互动”[4]。而在现代生物科学的日新月异发展下,为了具体落实生物技术专业学生的创新能力培养,教学方式要有所改进。在课堂上可以采用启发式、辩论式和讨论式等多种教学手段,将教学内容多层次、多角度地展现相出来,带动课堂的学习气氛,使学生由“被动”转化为“主动”、由“依赖”转化为“自觉能动”学习[4,5]。
在教学内容上我们也做出了对应的改进,改变过去以分割知识点和单元模式为主要授课内容,采取了注重新和精的原则,通过适当地整合知识点使之成为一个案例,表达一定的技术原理和方法,使学生可以借鉴、移植,在以后的学习和工作中解决实际问题[5,6]。同时要及时将本领域的最新研究成果、新技术、前沿发展动态引入到课堂教学中,结合生物技术专业学科交叉的特点,将不同的学科之间知识联系,培养学生科研意识。
三、建立科研实践模式,提高W生科研创新能力
生物技术专业是一个实验性和实践性很强的学科,在整个学生培养体系中实验教学占有很大的比重,注重实验项目与实验技术的综合与创新[7,8]。在现代生物科学的高速发展下,生物技术专业其实验教学改革目的和基本思想是培养学生的创新能力,主要采用实验项目与理论教学及教师科研项目相结合的教学方式,以开放性实验管理,增设综合性实验,有利于学生创新能力和创新意识的培养[8]。
目前,在一般的教学研究型地方院校,教师科研能力不强,部分学生对科研缺乏直观的认识。为培养学生的创新能力、科研意识,湖南工业大学在向教学研究型大学转型情况下,生物技术专业以湖南省生物医学工程重点学科建设为龙头,以绿色包装与生物纳米技术应用湖南省重点实验室中心为平台,以教师高水平科研课题为依托,给学生个性发展空间,全面推动大学生自主创新研究。
我们以《基因工程》实验课程为例,通过验证性实验学习基本的实验技能,结合曾晓希教授的国家自然科学基金《土壤重金属生态毒性修复过程中的微生物群落结构和功能研究》,设计一个“重金属污染土壤中抗镉微生物基因的筛选鉴定”实验,时间为两周,整个实验分为以下四个部分:抗镉微生物的分离与鉴定、微生物抗镉基因提取与鉴定、抗镉基因DNA与载体的重组与筛选、抗镉基因在质粒的表达,实验将《基因工程》课程讲述的内容与用到的各种分子生物学技术有机地联系在一起,使学生有参与科研概念和过程。同时将学生分为四个小组,每个小组独立完成本组实验,锻炼学生的团队精神和科研协作能力。同时在实验过程中,同学们非常活跃,提取许多疑问和想法,努力将实验设计做的符合课题的要求,并且每一个实验都是一脉相承的,前一个实验没有做好都会影响后续的实验,这对学生动手能力,分析问题和解决问题能力都有很好的锻炼。同时,有助于培养学生的创新意识、创造精神,有利于学生科研创新能力全面提高[1,8,9]。
在生物技术高速发展的时代背景下新进展、新技术、新成果层出不穷,新的研究热点和学科不断涌现[9]。在生物技术专业学生教学中应注重以学生为主体,调动学生科学研究的积极性,培养学生的专业兴趣和社会适应能力,全面提高生物技术本科生创新能力。
参考文献:
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中图分类号:G424 文献标识码:A
21世纪是生物的世纪,我国目前无论是生物技术的研究及产品开发人才,存在严重不足。在用人单位求贤若渴的同时,大量生物技术毕业生却不能找到合适的岗位,校园里以传统教学方法培养出来的应试人才不能满足企业对人才的要求。随着国家高等教育改革的不断深化和当今社会发展对人才的需求,高等院校培养人才的目标和模式也面临挑战。生物技术是应用型学科,与日常生活及生产实践联系密切,因此,如何培养学生的动手能力及创新意识,要在本科培养计划中扮演重要角色,同时要提供良好的条件和各种实践平台,让学生多接触社会,了解社会,为日后的创业撒下种子。近年来,我们结合湖北省“战略产业人才培养计划”,对生物技术创新创业型人才的培养模式进行了探索与实践,并取得一定的经验,现总结如下,供相关同行参考。
1 明确的目标定位
江汉大学生命科学院生物技术自成立以来就以服务武汉,立足湖北,面向全国为己任,并围绕“武汉国家生物产业基地”的建立和发展需求,培养符合武汉及周边地区生物技术企业要求的应用型创新创业人才。近年,我院生物技术专业成功申报了“湖北省战略产业人才培养计划”,更明确了“创新型”,“创业型”作为我院生物技术人才的培养目标。
2 弹性的学分制教学
科学合理的课程体系是实现培养目标,构建学生知识结构和综合素质的前提和保障。根据国家高等教育发展的趋势和要求,经湖北省教育厅批准,学校于2011年开始实行学分制改革,我们同步参考国家对生物技术专业的培养方针,结合本学院学科发展的特点,采用弹性学分制原则,学生按要求修满学分即可申请毕业,学习年限在3~5年弹性变动。同时,对以往教学计划中的理论课程进行了优化和整合,注重引导学生根据自身情况和特点,主动设计和选择主攻方向,给学生更大的自主选择空间。在专业课中,主干课程作为专业必修课程学分占全部学分的26%;专业选修课学分占总学分的22%,并根据学院师资队伍及科研特色,将设置的专业选修课分为生物农业技术、生物技术制品两个方向的模块课程供学生自主选择,同时保证每个模块中供学生选择的课程科目学分两倍于学分要求,每门课程选课人数超过专业人数1/3即开课。
3 过硬的教学质量
教学质量是人才培养的核心环节,我们每年都会结合学科发展趋势和学院特色,全面修订教学大纲,更新和调整教学内容。其别注意课程内容整合,明确每门课程的讲授内容和范围;同时注意相关课程之间内容的衔接,授课教师间的定期备课交流,避免出现一些学科交叉知识点的重复学习;每年要求教师修改讲授内容,努力做到当年学科新知识及前沿动态在课堂教学内容上有所体现。在课堂教学方法改革中,鼓励教师进行各种形式的探索,如“研讨式”“PBL式”等各种不同形式的教学方法被广泛用于课堂教学中,改变了过去传统的“填鸭式”“满堂灌”的教学方法。在很多专业课程的学习中,改变了期末考定成绩的传统方式,小组讨论,辩论赛,口试,专业综述写作,外文翻译等不同环节被引入最后成绩评定中,并占有一定比重;同时在期末考试中尝试开卷考试,注重考查学生根据已经掌握的知识及使用参考资料,发现,分析,并解决一些专业问题,同时提出自己的想法和设计相关实验,而不是简单地考几个需要死记硬背的知识点。通过近几年的实践,学生学习热情和兴趣被充分调动,课堂气氛活跃,对所学知识的把握能力也更强,在学习过程中发现问题,分析问题,想办法解决问题也成为一种学习习惯。
4 加强实验教学
所有实验项目进行整合和更新,制打破传统割裂式教学,起用模块式实验教学,构建新的实验教学体系,把教学实验分为基础性实验、综合性实验和研究性实验。注重各门相关学科专业知识之间的交叉渗透、而且有利于学生创新思维能力的培养,促进了实验教学方法的改进、实验设备的综合利用,进而推动实验室管理体制的进一步完善。其中基础性实验160多学时,包括微生物学,生物化学,遗传学等传统生物学实验。综合性实验包括2个,共140学时:一个为80学时的生物技术大实验,涵盖了生物信息学,基因工程,分子生物学,免疫学,等理学科目的知识,内容丰富,集众多学科知识交叉融合;一个为生物工程类大实验,共60学时,集合发酵工程,微生物遗传与育种,生物技术中下游技术,化工原理,生物制品工艺学等工科类学科知识。通过这2个综合性实验,使学生学会通过利用不同学科知识和实验的融合来完成某个具体实验任务,培养其对所学知识和实验操作能力的融会贯通能力;同时,学生可以通过第一个生物技术大实验体会类似企业和科研院校进行研发工作的过程,通过工程类实验,初步了解生产和研发部门工作的区别。研究性实验是以学院教师科研方向为依托,学生根据自己研究兴趣,选择相关实验项目,在教师指导下,完成相关实验。通过基础实验,综合实验和研究性实验三种不同层次和培养目的实验项目的开设,使实验教学实现既对学生进行实验技能的全面培养,又尊重其个性特点发展的目标。
5 增加实践环节比重
开展实践教学不仅有助于学生加深对本专业知识的理解,更重要的是可以让学生理论联系实际,在实践中应用和进一步把握专业技能,同时,开阔视野,了解在校园里学到的知识如何运用于生产中,为将来胜任本职工作打下基础。我们整个实践部分环节占总学分的30%。实践环节分为必修和选修两种,必修为集中性训练,包括以下几个实习环节:(1)野外实习,学生到野外实习基地两周,学习辨认各种植物和动物及制作标本,熟练使用植物检索表和动物图鉴,初步学会撰写调查报告;(2)科研训练,以教师科研团队为依托,学生自主选择实验室和导师,课余时间分组进入实验室,以小组为单位申报科学研究项目,完成开题,实验及答辩。旨在开阔科研视野,提高科研兴趣;同时培养学生动手能力,创新性意识、分析和解决问题的能力;(3)专业实习:分校内基地和校外基地分别进行,校内实习基地安排学生进行啤酒发酵、食用菌栽培、肥肝鹅养殖、试管苗的繁育等。校外实习基地安排学生进行生产劳动、顶岗实习、岗位技能训练等。培养学生认真负责的工作作风、良好的职业道德和素质。(4)生产实习:在校外实习基地进行。生物制药方向实习要求学生进入相关企业,熟悉部分生物制品的典型工艺流程和主要设备、参与主要工序的操作过程;生物农业方向要求学生能通过实习期间的学习和实践,熟悉动植物种苗的繁育技术、参与现代化、集约化、标准化的都市农业生产。(5)毕业实习:毕业实习与毕业论文相结合,在校外、内实习基地进行。培养学生综合应用所学知识和技能独立解决实际问题的工作能力、同时也是对本科四年所学习的知识和培养能力的一种综合检验。此外对于有余力的学生还设置了课外创新创业项目实践,学生通过参加开放性实验,学生科研创新项目,学生创新创业项目,教师科研项目等方式也可以获得一定选修学分。通过这一系列实践活动,使学生逐步了解自己所学知识和技能在社会上该如何找切入点,同时也培养了他们良好的沟通协调能力和团队精神。
6 加强院企合作办学
鉴于毕业生就业基本选择武汉地区相关企业,学院教师科研项目也与相关企业保持密切的合作关系,学院与多家企业建立战略合作关系。邀请企业中的工程师和专家共同开发和承担与企业生产实际密切相关的新课程,如GMP质量管理、食品卫生检验、农作物新品种选育与种子生产等,供学生选择学习;经常邀请企业家到学院进行相关讲座和交流,从企业的角度给予学生专业导引;院企双方积极共建实习实践基地,让学生有机会到企业进行生产实践、企业科研和岗位技能训练;通过与企业的深度合作,使学生能深入了解企业文化及对人才的需求,更加明确自己的发展方向,在学校和企业提供各种学习,实践机会中快速成长,将自己培养成符合企业要求的专业技术人才。
综上所述,地方本科院校培养的生物技术人才,应该在自己办学背景的条件下,充分发挥自己的特色,在本科四年的各个教学环节中培养学生创新能力和创业意识,使培养出来的学生不仅拥有扎实的学科知识,很强的动手能力和综合素质,同时还具备一定创新能力和创业热情。
本文受湖北省教育厅教学研究项目《生物技术专业产业人才培养体系的探索与实践》(2011248)项目资助
参考文献
[1] 韩新才.高校生物技术专业应用型人才培养机制创新.武汉工程大学学报,2010.32(10).
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随着我国高等教育发展,培养具有创新能力的人才已成为整个社会的共识,是评价各个高校办学水平和竞争力的重要指标。当前,我们正处于知识高度融合的时代,特别在21世纪的生物学世纪,生物科学高速发展,生物科学与其他学科的融合交叉尤为迅速。那么,怎样在这种学科交叉背景下,建立培养生物技术专业创新人才的模式成为一个重要研究课题。根据当前生物技术发展方向和发展状况,生物技术创新人才培养模式应该考虑以下方面。
一、夯实基础,加大交叉课程选修课的比例
实际教学中,要明确培养学科交叉的生物技术专业创新人才的方向在哪里?前麻省理工学院校长苏珊・霍克菲尔德的一句话道出天机,他指出:“下一次划时代的创新来自生命科学、物理科学及工程学领域的大融合。”当然,他说的比较概括,具体对生物学来讲应该是和计算机科学相结合的生物信息学相关学科,与物理学结合的生物物理学相关学科、与材料学结合的生物材料、生物仿真、生物电子等相关学科,这些学科应该在选修课程中体现。当然,加大交叉学科选修课的比例并不意味着忽视专业课,要求进行专业课有机融合。特别是许多专业课的生物基础知识部分是重合或相似的,这部分课时可以集中到一门课中,其他课中可不再重复讲授。只有让学生了解当前更多前沿学科,多与能源、材料、机械、信息等理工学科交叉,才能更激发学生学习生物技术专业的热情,拓宽学生的视野和就业渠道,提高学生的创新动力和创新能力。当前,许多国内外著名高校已经在非生物技术理工科专业中开设生物技术课程,如麻省理工学院、清华大学、上海交通大学、华中理工大学等都为非生物学专业开设了一门或数门生物学课程。作为生物技术本专业创新人才培养更应注重学科交叉融合的重要性,以体现其创新人才的培养。
二、将专业技能与其他学科相融合培养创造性实践能力
生物技术专业是一门实践性很强的技术学科,对学生将理论知识应用到生产实践的能力要求非常高。而在生产实践中遇到的实际情况往往不仅涉及一门学科知识,而是多门学科综合的问题。这就要求生物技术的创新人才培养模式保证学生在掌握多学科基础知识、技能和方法的基础上,在实践中培育多学科交叉融合的思维方式,从而在实际实践中推陈出新,不断创新。这就要求在专业技能实践教学中构建与创新人才培养目标相适应的实践教学体系。实践课程内容要兼顾本专业理论和实践知识,体现同其他学科间的结合点,培养学生多学科技术和方法的融合应用。以生物技术为主,把不同学科相关内容整合为综合性实验项目,培养学生融合运用不同学科知识解决生物技术相关实践问题的能力。同时,在实践教学团队的构成上,兼顾不同教师的专长和研究方向进行队伍构建,可以邀请其他相关学科如计算机、物理、化学、环境等学科的教师参加教学团队。优先设立与生产实践结合紧密的交叉学科实验研究项目,以科研课题带动实验教学,提高实践教学水平。当然,强调与生物技术相关交叉学科是建立在生物技术本专业与生产实践相结合的基础上的,不能因为交叉而弱化生物技术专业的主体地位。
三、培养立足专业,多科融合的创新思维
近期是我国经济转型的重要时期。转型成功与否,很大程度上决定于创新能力强弱。最近国家在不同层面上鼓励创新创业,对于国家新兴产业中的重要组成部分,生物技术产业更需要培养有创新思维的人才。大学生正是接纳新思想、新理论、新技术的黄金时期,在这个阶段要为他们播下多学科交叉创新的种子,将使其受益终身,也是对国家支持教育的最大回报。要培养生物技术专业学生的交叉学科融合的创新思维,立足创新思维的八个特征,即独立性、敏感性、想象性、联动性、多向性、跳跃性、顿悟性、逻辑性。这八条里面的“联动性、多向性、跳跃性”本身就体现了多学科多知识的融合交叉。为培养学生的多学科创新思维,可以从以下方面入手。1.教学中对现代生物学发展的里程碑事件或经典实验,挖掘其中多学科背景的创新思路,激发学生的学习动力和兴趣。2.创设以学生为主体的情境,通过运用多门学科的知识讨论、解决问题,从而训练学生创新思维能力。3.注重学生综合利用多学科知识参加实践教学过程,通过学生主动查阅生物技术专业以外的与实践课题相关知识解决问题,以激发和培养学生利用多学科知识解决本专业问题的创新思维方式。
国家经济转型和知识经济时代的到来,都需要生物技术专业培养的人才具有创新精神与创新能力。而学科交叉正是创新型人才培养的摇篮。生物技术专业的人才培养只有紧跟时代和本学科前沿发展的步伐,建立立足本专业、注重学科交叉、主动寻求学科交叉的创新人才培养模式,才能充分体现生物技术专业新兴学科的优势,培养出适合社会发展的新型人才。
参考文献:
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日本东京大学的教授们设计了一种塑料薄膜电源,很有创意,用途也十分广泛.例如,可将它铺在地板或桌子上,或嵌入墙壁,为圣诞树上发光二极管、装饰灯供电,为鱼缸水中灯泡或小型电机供电.薄膜电源由四层塑料薄膜组成,最低一层是电导可控的有机晶体管,上面是感测兼容电子设备接近的铜线圈,再上面是接通或关闭电源的MEMS开关,最上面一层是传送电能的铜线圈.制作工艺采用了丝网印刷和类似于喷墨打印的新工艺.它的工作过程是这样的:当物体处于薄膜2.5cm范围内时,最靠近的MEMS开关接通电源,电感线圈就利用感应原理向设备供电.据称,该项技术的效率是很高的,电源传输效率可达81.4%.
一家名为Splashpower的英国公司就了这样一款真正意义上的无线充电器,外形就像一个鼠标垫,只需要把要充电的设备放在上面就可以开始充电,而且可以同时对多个设备充电.另外一家名为WildCharge的公司也开发出了类似的产品.
关于无线充电的技术已经有过多年的讨论和研究,苹果、摩托罗拉等公司也都拥有各自的与之相近的技术专利,但是都没有完全达到非常理想的无线充电的效果.
值得一提的是,麻省理工学院物理学教授马林・索尔贾希克却提出一种新理论,只要让电磁能发射器同接收设备在相同频率上产生共振,它们之间就可以进行能量互换.“这就像剧院的歌星可以将玻璃杯震碎一样,”索尔贾希克说,“条件是歌星和玻璃杯二者的声波要形成共振.”
在这一理论基础上,索尔贾希克领导的6人小组进行了实验.他们利用两个铜丝线圈充当共振器.一个线圈与电源相连,作为发射器;另一个与台灯相连,充当接收器(见图).结果,他们成功地把一盏距发射器2.13m开外的60W电灯点亮.最重要的是,试验显示“无线电能传输”技术对人类无害.因为电磁场只对能与之产生共振的物品有影响,而诸如人类、桌子、毛毯等物品对电磁场几乎都没有反应.
“只要笔记本电脑所在屋子装备有无线电能传输器,人们就可以不再需要将电脑与插座相连来充电,因为它会自动充电.”研究小组成员之一彼得・费希尔教授说:“现代人生活在充斥着电线、插座的世界,而电能的无线传输技术将有可能让人类部分摆脱电线、电池带来的烦恼.因此,这是一项很有发展前途的新技术”.
下一步,研究小组要进行的则是设法增大发射器功率,以及接受器的接收效率.到那时,手机、笔记本电脑就可以在配置有发射器的屋子里自动充电,甚至不需要电池,也不需要通过插座与电源相连就可以直接使用.
2加强学科实验教学平台建设,凸显生物技术药物的学科特色
生物技术药物课程有着突出的专业特色。经过我们的不断努力,课程使用的自编教材入选2011年国家教育部高等教育精品教材,开设了药学本科学生的生物技术药物亲和层析纯化的实验课程。让本科学生动手操作整个实验过程,从融合蛋白的表达、超声破碎工程菌、初步分离纯化蛋白到用亲和层析的方法获得较纯的药用蛋白。经过统筹规划,生物技术药物模块成为本科生毕业前最后的学习阶段所开展的药学专业多学科综合性实验教学课程重要内容之一。从基因工程重组蛋白的表达、纯化、活性鉴定,让学生完整地体验基因工程药物的设计与研制,了解作为原料药的重组蛋白药物的制备流程。随后,与药学专业其他学科相衔接,将获得的重组蛋白进行质量评价、剂型工艺研究等,推动学生综合运用前期学习过的理论知识和实验技能解决实际问题,培养学生分析问题、解决问题和动手实践的能力。
3强化多学科、多层次教育合作,培养本科生创新能力
在校研究生院的领导和支持下,本教研室建设了开放性的研究生创新实验中心。依托教学科研资源优势,我们结合实际,设计并开展了多项本科生的第二课堂活动,丰富并拓展了本科生开放性实验教学,向学生提供了实践和自我展示的机会。
3.1组织文献汇报,培养本科学生获取新知识的能力文献检索、阅读及综述是培养科研能力的基础实践。研究生通过坚持阅读大量文献资料,了解和追踪本专业领域的最新研究动态,初步具备了独立开展课题研究的能力。而本科生的基础知识相对薄弱,可自由支配的时间较少,因此我们研究制定了适合他们的文献汇报方式。通过引领学生阅读文献,分析实验背景、实验目的、实验方法和实验结论,领悟研究者的原创性思路和严谨的实验设计,让学生受益良多。而让学生制作PPT与研究生一起进行汇报来检验文献阅读的成效,让其意识到自己的差距和不足,极大地激发了他们的竞争意识和学习热情。学生文献阅读能力逐渐增强,不仅阅读的篇幅越来越长,而且还能够提出一些颇有见地的问题。此外,学生的多媒体制作、分析归纳和语言表达等多方面的能力也得到了快速提高,心理素质得到了锻炼,面对导师提问和应对各种突况更加自如。实践证明,文献汇报会在拓宽本科生的知识方面和培养创新能力方面是一种行之有效的方法。
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)23-0066
新课程标准指出以学生为主体,教师为主导的教学形式。教师要摒弃陈旧的观念和说教,留给学生足够的时间去自主探索和实践,让学生的创造思维与个性有长足进步,从而在计算机教学中探索出创新教育的崭新天地。为此,笔者在信息技术课堂教学活动中进行了以下几方面的尝试:
一、提高认识,改变观念是培养创新思维的前提
在信息技术教学中存在这样一个现象:几乎每个学生都盼望着上信息课,一下课就等在机房门口。然而事实上,大部分学生是盼望到机房中去玩游戏、上网、聊天,而对教师教授的知识却兴趣不高,他们认为这是副课,又不参加中考,所以学了没用。为了改变学生的这个观念,笔者时常跟学生讲:主科固然重要,但是我们其他科目也要学好,我们要全面发展,提高综合素质,假如你信息技术学得很好,将来清华、北大学校照样会特招你。在生活中我们的副科知识也很重要,假如你要去旅游,电脑一查,你就很轻松地说出这个地方的气候特点、历史风俗!电脑方面商机无限,学得好还会给你带来巨大财富!笔者还给他们讲了一个信息技术偏才的例子:曾经有一个学生,学习成绩中等,但是信息技术恰恰是他的潜能所在,每次上课,他的注意力都高度集中,主动探索,积极实践,从不去玩无聊的游戏。后来他参加全国中小学生电脑作品制作比赛,结果他制作的电子报刊得了省一等奖,那年刚好有政策出台,凡是在各类比赛中获得省一等奖以上者,就可免试直升重点高中,这对于他来说是个莫大的喜讯……这时笔者听到有的同学在下面轻轻地谈到:以后上课要认真一点了。
二、激发兴趣是培养创新思维的基石
苏霍姆林斯基曾说:“兴趣的源泉在于体会到智慧能统帅事实和现实,人的内心里有一种根深蒂固的需要――总要感到自己是发现者、研究者、探索者。在儿童的精神世界中,这种需要特别强烈。”浓厚的兴趣会使学生产生积极的学习态度,激发学生丰富的想象力,使学生乐于去学习知识,从而为创新思维的产生奠定基础。
1. 导入新颖,启迪思维
一堂课的开头,教师精彩生动的导入,能集中学生的注意力,使学生对所学的内容产生浓厚的兴趣,从而主动、快乐地接受知识。例如,在讲到信息的特征的内容时,教师讲授此课前,用一个故事作为导入。朝鲜战争前,兰德公司向美国国防部推销一份绝密报告,其内容只有7个字,要价150万美元。当时美国国防部的官员认为这是敲诈,欺骗,不予理睬,结果是美国“在错误的时间,在错误的地点,与错误的敌人进行了一场错误的战争”。战争结束之后,国防部才想起那份报告,要来一看,追悔莫急。你们知道是哪7个字吗?答案是:中国将出兵朝鲜。这个故事不但引起学生强烈的关注,内容也贴切教学,反应了信息的时效性、价值性。
2. 设置悬念,激发兴趣
教师有意识地设置悬念,激发学生的好奇心和求知欲,使其思维处于一种激活状态,产生一种探究心理,从而自然导入新课的一种方式。在讲授《网上诺贝尔》这章时,笔者设计了这样的情景:中央电视台的“开心辞典”是一个集知识、趣味于一体的有奖问答节目,吸引了众多的观众,现在假设你的朋友在“开心辞典”的现场,大奖离他近在咫尺,他碰到了一个难题,现在要打电话向你求助。这个难题是:“花儿”是属于哪个少数民族的民歌?A. 回族 B.藏族 C. 羌族 D. 苗族。这时,你已经和你的同学在连线上网的电脑旁边了,你能够通过网络迅速找到答案吗?通过这个情景引导学生,利用网络获取信息是一种重要快捷的方式,我们应懂得借助搜索引擎这个工具,对信息进行有效的采集。
三、因材施教,重视个性发展是培养创新思维的手段
1. 分层教学,以人为本。我国古代教育家、思想家孔子主张育人要“因材施教,因人而异”。分层教学就是根据学生认知程度的个别差异,将学习能力和学识水平较接近的学生组合在一起进行学习,以提高学生学习兴趣和学习效益的一种教学形式。因此,笔者首先将班里的学生进行分类,把基础好学习能力强的归为A类,将剩下的学生归为B类。同时在教学中设计不同层次的教学活动,让各个层次的学生在学习中都能参与进来,对于A类学生以个体学习、自主探究为主;对于B类学生以合作学习与教师演示的模式完成教学任务。例如:在上word《文字校对》那章内容时,教师要求A类学生结合书本和帮助自主学习,完成练习一:检查杂志中的拼写和语法错误;B类学生允许他们小组讨论,结果还有五位同学无法完成任务,这时,教师屏幕广播了这五台电脑,并作了细致的演示,通过这种方式,所有的学生都不同程度的完成了任务。教师在备课时还为A类学生准备了拓展题,让其在完成基础目标后努力实现提高性目标。这种以人为本,因材施教的原则使学生眺一跳都能摘到桃子,使不同层次的学生都能体验到学习成功的喜悦,使学生逐渐达到乐学、爱学的境界。
2. 个性张扬,标新立异
中国教育的悲哀就在于是统一模式,培养出来的人才整齐划一,毫无个性,从众心理十分严重。在学校教师看到活跃,好动的就不断的指责,教育,直到把他教育成安静,不惹事的方可罢休,结果学生的棱角被磨平了,很可能一个创新人才也就毁灭了。为了让孩子们的个性得到发挥,呈现出百花齐放、百家争鸣的喜人局面,在平时的教学中力求营造宽松和谐的氛围,因此课堂上的走动现象,热烈的讨论声音等,笔者一般不会加以苛责,教学中更是鼓励与众不同。
四、教学方法灵活,体验成功是培养创新思维的关键
大人都想得到别人的认可,何况是孩子。我们要提供各种舞台,让孩子展示自己的想法或作品,从而体验到成功的乐趣,获得再进一步的动力。
1. 先练后讲
以往的教师一上课就滔滔不绝地讲,讲得面面俱到,结果自己累得够呛,学生也被讲的兴趣全无,更谈不上创新了。信息技术是一门实践课,大可放手让学生自己去操作,教师只需做适当的点拨即可。例如在讲解“数据排序”那节时,由于本节内容难度并不高,因此指导学生自学课本,尝试自己练习,培养自主探究,主动创新的思维。教师巡视,观察学生所遇到的问题,然后请一位同学上台演示,教师在学生一边演示的过程中要一边讲解学生碰到的问题,点拨重难点。师:数据排序的重点是一定要选中要排序的区域,有同学刚才就因为没选中,所以无法操作,难点是“关键字”的选择,按什么关键字排列顺序,排列的结果就不同。所以,教师要创设有利条件,让学生发现问题、提出问题,提高学生主动探索的能力。
2. 合作学习
有这样一则故事:某公司招聘人才,面试的内容是在规定的时间内锯断一截木头,参加面试的人员都是独自拿起锯子卖力的锯,但是谁也没锯断,最后有两位面试人员,两人通力合作,很快木头被他们两人锯断,结果公司录取了他们。这个故事告诉我们与人合作是多么重要,如今要想完成一些大型的程序,大型的项目单靠个人的力量是无法完成的。信息技术是一门以实践为主的课程,在开展分组合作学习方面具有得天独厚的优势,在合作学习的过程中,让基础好的同学充当小老师,基础差的同学目睹小老师的示范,茅塞顿开,这样不仅减轻教师的负担,也充分调动了学生的积极性。在做比较综合的题目方面,笔者往往要求学生采取小组合作的方式,例如:用frontpage创作一个网站,教师事先声明优秀的网站将上传至校园网,让组与组之间形成一种竞争,培养学生在合作中竞争,在竞争中合作的良好素质。接着学生分组交流、讨论网站的风格、主题是怎样的;然后组长开始分工,让每个组员分岗到位,有事可做,避免只看不练,如收集资料、版面设计、美化等,使每个组员都参与互动。在小组成员的相互合作下,充分发挥了群体优势,做成了丰富多彩的网页,而且培养了创新思维,激发了兴趣。
3. 展示作品
苏霍姆林斯基曾说:“在学习中获得成功,是学生精神力量的唯一源泉。”每位学生都有一种渴望得到教师、同学的尊重和赞扬的心理。如:学生在完成用powerpoint编辑的杂志后,让他们把作品上传到教师机指定文件夹。接着让学生用自己的审美观对作品进行评价,你认为他做的怎么样?与你相比如何?哪里值得你学习?在学生评价之后,教师要进一步的对作品给予鼓励与赏识,哪怕是一件很槽糕的作品,教师可以从作品的独到之处给予肯定,比如说这件作品的色彩搭配不错,或者字体很好等等,最后宣布某些作品为最佳作品。下节课,通过机房的广播教学系统,将学生的作品配上优雅的音乐,播放给全体同学看,教室里顿时沸腾。对于被展示者来说作品得到教师的赞扬,得到同学们的羡慕,从而增强自信心,激发学习兴趣。对于其他同学来说是一种鞭策,激发他们对这节课的期待,期待自己在本节课中有大的突破。在教学过程中,教师要特别注意表扬、鼓励、给予学生成功的机会,让他们享受成功带来的喜悦。
创新教育任重而道远,创新能力的培养是一个循序渐进的过程。教师要多学习理论知识,用科学的知识武装自己的头脑。在课堂上,教师要尊重学生的主体地位,不断地给予学生创新的启发和创新的机会,想方设法调动起学生创造的热情,这样创新教育才能开出鲜艳的花结出丰硕的果。
参考文献: