生物工程和生物科学的区别模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇生物工程和生物科学的区别，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。

篇1

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0268-02

生物工程是指诸如化学、生物化学、化学工程、微生物学以及计算机科学等相关学科通过有机的交叉而逐渐发展起来的一门具有一定复杂性并且涉及医药、食品以及轻工等领域的学科。有人将21世纪誉为“生物的世纪”，随着生物基础理论的不断突破，如何将其余生物工程实践相结合，将很大程度上决定了我们未来的某些行为方式。生物工程技术如今也称为了最为热门的科技领域之一，但是现实中，生物工程相关的拔尖应用型技术人才匮乏非常严重，一方面高校或者研究机构的研究人员具备深厚的理论基础，但是缺乏工程实践；但是企业员工具有非常完善的生产经验，但是理论知识比较匮乏。生物工程产业的市场空间与现有生物工程专业先关人才匮乏之间的矛盾一定程度上也促使了生物工程专业教学的改革。在此背景下，2010年6月，教育部就启动和实施了“卓越工程师教育计划”，该计划就是对《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020）》强有力的贯彻实施，也是两纲要在工程教育上的重点项目，国家也将其作为促使我国又工程教育大国转变为工程教育强国的重要措施。该计划的目的就是要培养造就一大批创新能力和工程能力强、能够适应目前我国经济发展方式转变所需要的高质量的各类型工程人才，为我国走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略做出积极的贡献。其中，扬州大学的生物工程专业入选了教育部“卓越工程师教育培养计划”，在不断的探索与思考中获得了很多非常宝贵的经验，本文正是在此基础上对于生物工程专业卓越工程师培养方案的探索、实施等方面进行探讨，从而为培养创新型生物工程人才提供理论指导和实践创新模式。

一、当前我国生物工程教育存在的问题

1.课程设置比例不合理，与市场需求脱节比较严重。生物工程专业属于工学领域，而生物科学属于理学；前者主要关注与生物科学在实际生产中的应用，是生物科学的延伸；后者主要探索生物体内的科学问题，是整个生物产业大厦的根基。从以上分析，可以看出二者关注的重点不同，因此在高等教育过程中，相关专业的课程设置应该能够充分考虑到二者的特点。但是现实情况是，生物工程专业的课程设置理论课的比例严重超过其实践环节的份额。学生大一学期除了应付诸如高等数学、马克思哲学、大学物理、无机化学以及有机化学等非专业性课程之外，根本不能接触到与生物工程相关的微生物学、酶学等课程。从学生的心理角度分析，我们可以看出这一阶段的学生对于所选专业的兴趣以及好奇被严重的压制，有的学生甚至出现了迷茫，最终会导致很多孩子的心理发生不良的反应。其次，及时进入专业课学习阶段，理论课的学习比例仍然过大，学生应对这类考试的方式就是“死记硬背”的应试心态，根本无法从最深处去理解生物科学知识在实际中的应用。最后，生物科学发展迅猛，甚至一年内就会产生很多具有实际意义的成果，但是很多时候教师的知识背景跟新不快，无法满足当今生物产业的需求，最终导致误人子弟。

2.实验内容单一枯燥，学生实践环节薄弱。生物工程专业肩负着为国家培养具有扎实理论基础，对工程环节的了解也非常深入的人才。这类人才的本质仍然以实践为主。但是通过调研，我们发现大部分开设生物工程专业的院校未能丰富实验环节内容，仍然以生物最基本的实验为主。虽然基础实验是根本，但是现实实践中，这类实验不能够为企业提供非常实用的技术建议。长期以往，企业会对所培养的学生失去信任。

3.生物工程专业教师匮乏。虽然我国已经有很多院校都已经开设了生物工程专业，从表面来看，学校也都配置了相应的专业教师，但是这类教师的教育背景大多数是理科，工程背景很薄弱；即使某些老师工程背景比较雄厚，但是缺乏比较系统的生物科学的知识。造成这种局面的主要原因，还是与我国先关专业的培育体系有很直接的关系。

4.实习基地匮乏，企业无法提供长期的实地培训。生物工程专业实践环节进行的好坏，其实与学校企业间的关系密切相关。如果企业能够在一定程度上真正为生物工程专业的学生提供实践的机会，那么势必会造成双赢的局面，企业的知名度进一步的扩大，学生的生产实践能力得到显著的增强；但是显示情况下，企业一般会出于技术保密的考虑，只为学生提供见习参观的机会，无法从根本上提高咱们学生的实际动手能力。

二、“生物工程卓越工程师培训计划”实施的必要性和意义

为了努力培养一批具有国际视野、技术能力过硬以及具有很强实践能力的工程技术人才，教育部于2010年正式启动了“卓越工程师教育培养计划”。该计划是立足与我国工程技术人才匮乏这一现实，契合国家走新型工业化道路，加快培养能适应未来经济社会发展需要的高素质的工程技术人才。作为《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010―2020）》组织实施的一个重大研究项目，其主要目标是面向教育系统培养理论雄厚、工程技术熟悉的教师队伍；面向企业界输送具有当今最新的生物科技知识，具有解决实际生产难题的技术人才。“生物工程卓越工程师”计划正式在此基础上应运而生。该计划实施的主目的地主要是在保证学生有足够多的理论背景下，努力创造条件，加强学生工程实践、设计以及创新能力方面的培养。虽然，我国“生物工程卓越计划”起步晚，经验欠缺，存在的问题还很多，但是我们也相信在我们不断的摸索中肯定会开出立足本国国情的一条适合自己发展的道路。“生物工程卓越工程师”计划的实施势必会为我国迈向科技强国注入很强的能量。

三、生物工程专业卓越工程师计划实施方案的探讨

该计划实施的关键就是做好“学校”与“企业”的良好衔接。因为学校是提供理论教学的主要组成部分，企业担负着培养学生实践能力的重任，如何做好二者的衔接关系到该计划是否得以有效的实施。

1.生物工程专业卓越工程师计划的总体框架。该计划主要由两部分组成，分别为校内教学与企业实践，前者主要通过设置合理的专业，为学生提供较为全面的理论教育，使得学生对于生物工程相关的理论课程有一定深入的理解，比如生物化学涵盖了几乎生物工程先关问题的所有理论基础，学生很有必要对其进行深入的学习；后者主要负责学生的实践环节，各相关企业应该根据自身的状况以及所感兴趣的领域为学生设计合理的企业实践环节。

2.生物工程专业卓越工程师计划的机构设置。该计划的实施除了对学校和企业的分工进行明确之外，还应该设置一个部门，专门对该计划的实施进行监督、调研以及对调研中所产生的问题进行汇总。但是机构设置会出现一个问题，学校和企业本身只是合作关系，因此为了更好的加强交流，需要在企业和学校内部均设置相应的部门，由这两个部门分别对学校和企业所承担的事物进行管理。

3.“生物工程专业卓越工程师计划”校内培训阶段。①“生物工程专业卓越工程师计划”学院的遴选，参与该计划的学员均是本专业排名在年级前10%～20%内的优秀学生，经过由学校以及企业组成的学员遴选委员会的面试最终入围该计划。此外，本计划的选拔完全是在充分透明的情况下进行，符合条件的学生可以自愿申请，并提交先关的证明，对通过专家初审的学生进行上榜公布，确定面试名单；最后学院以及企业组成的学员遴选委员会对入围学生进行面试，然后通过综合面试成绩对学员进行录取。②“生物工程专业卓越工程师计划”校内培训方案，本计划的基本模式就是“3+1”模式，即学员需要在校内完成3学年的课程学习。区别于其他学生的课程，该计划需要设置针对性比较强的专业课程。③“生物工程专业卓越工程师计划”企业实践阶段，针对企业内部各部门之间分工的不同，需要参与培训的学员“先轮岗后定岗”。企业大多数实行“先轮岗后定岗”，期待学员通过这一阶段的了解，一方面对企业有更深入的认识，另一方面学员自己也能找到比较称心如意的岗位，只有学员本身对该岗位感到满意，他才能释放所有的能量，进而做出自身的贡献。

学员定岗后，将享受与“正式员工”相同的福利待遇，并且公司也会经常举行相应的活动，丰富员工工作外的时光，还能够增加部门间员工的交流，进而提高部门间配合的效率。此外，企业在为实习员工给予丰富的福利待遇之外，企业还应该发挥它的监督作用，定期为实习员工进行实践指导，为其配置“一带一”企业导师。该导师主要负责该计划内学员毕业课题的选题、开题以及课题的开展等程序。

篇2

生物技术是应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术，可用于研究生命活动的规律和提品为社会服务等。当今，越来越多的国家把教育的目标放在改善和提高学生的科学素质上，以期适应社会的进步和科学的发展。要提高学生的科学素质，生物学教育意义重大。随着生物学的发展，生物被越来越多的学生所认识。近些年来，以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛，并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。

二、生物教学与发展现状

在1991年公布的《普通高等学校本科专业目录》中，与生物有关的科目有生物化学、微生物学、遗传学；到1998年，调整生物学科，设置生物科学、生物技术专业；再到2012年的重新调整为生物科学、生物技术、生物信息学、生态学、生物工程。1998年之前，全国生物类专业本科招生规模较为稳定。自2001年之后，生物学科的发展带动了生物类专业的招生人数，由于扩招带来了一系列问题，2005年招生趋于平稳。生物技术专业近年来就业率持续走低，目前面临的主要问题有：

1.师资队伍不足、教学资源欠缺、教学质量下滑。在2002年全国性大学扩招后，生物专业也不例外，招生规模讯速扩大，随之出现一系列问题。教学经验丰富，学术水平较高的教师队伍短缺，高校对教师的评价体系重科研、轻教学也使得师资队伍不稳定；教学资源欠缺，特别是直接用于本科教学的实验设备与资金严重不足，影响了教学质量。这些都对高校的教学质量产生了不良影响。在这种情况下，保证教学质量已经成为目前高校生物学教学面临的一个重大问题。

2.高校对于生物专业的专业定位不明确。目前，许多高校都设置了生物专业，但对其专业定位和培养目标却不明确。创新型人才、研究型人才和应用型人才的培养有何区别、如何定位专业发、培养目标和在新形势下如何适应，都是高校生物教学不可回避的问题。

3.本科生与研究生培养衔接问题。生物专业本科教学与研究生的培养之间的衔接有很大问题，不利于学生的继续深造，使得学生的就业压力增大，而且不利于生物专业高级人才的培养。

4.教学内容急需更新。目前，生命科学的发展日新月异，知识急速膨胀，新技术、新理念不断涌现，而目前的培养方案中专业课程的学分和学时都是十分有限的，并呈压缩的趋势；另外，在这种情况下，哪些内容是专业教学的核心内容？随着科学的进展，学科的知识体系在不断变化，在这种情况下教学内容应如何更新，已经成为高校生物学教育教学工作中的亟待研究和解决的课题。

三、改革措施

1.观念的改变。教改成功的关键是改变教师的观念。教改首先是改变人的观念和认识，然后才能实现真正意义上的教学改革。对于参与高校教学改革的人来说，接受有关的教学理论，了解新的教学观念是十分必要的。生物学的研究方法和思维方法，是构成这门科学的重要组成部分，是生物学最精彩的内容之一。如果我们在教学中只告诉学生生物学的结论（科学中静态的部分），而不让学生了解科学研究的思路和接受科学方法训练（科学中动态的部分），学生就很难真正地认识科学的本质和它的全貌。我们也很难实现培养具有良好科学素质、具有创新能力的高水平人才的目标。

2.应用教学辅助设备，激发学生兴趣。兴趣是最好的老师，也是学习的动力。教学方法的灵活多样，不断整体优化教学方法，用符合教育规律的科学方法及教学手段，秉承“授之以鱼，不如授之以渔”的教学理念，完善教与学的有机统一，达到最佳的学习效果。在教学活动中，以多媒体技术作为现代教学手段，可以将文字、图形、声音、动画等多种资源整合优化。由于其丰富多彩的画面的切换使学生置身于教学中，激发了学生的好奇心，使教学表现的内容更充实，更形象生动，更具吸引力。通过这些形象生动的图画和视频内容，学生对这门课程产生了浓厚的兴趣，不但容易掌握和巩固新内容，也激发了学生的求知欲望，让学生感受到生物技术与日常生活、实际应用是息息相关的一门学科。

3.教与学结合，激发学生主动性。生物技术概论内容涵盖面广泛，但教学时数有限；在有限的教学学时内，将所有内容都进行精讲是不现实的。因此，根据教学大纲要求，教师可安排一些内容让学生课后自学。同时，辅以某种形式进行，多可以分成小组形式进行讨论，或者以正反两方的形式组织辩论，或者以小组形式选派代表阐述自己的观点等，通过这种教学方式，学生的独立思考、创新能力得到培养，并且充分发挥了其团队协作能力，为今后的学习和工作奠定了基础。

4.多样化的考核方式。现如今，许多高校生物专业只凭借期末考试进行考核，忽略了生物专业的实验性与操作性。为此，各高校应该实施综合考核方案，将平时成绩和期末成绩相结合。将课堂讨论、辩论、回答问题等都作为平时成绩，同时根据平时章节安排、布置了一些相关的论文开阔学生视野。这种考核方式的变革，在增加学习兴趣的前提下，加强学生自主学习、创新等能力的培养。

5.确定人才培养目标。目前，虽然许多高校提出了“厚基础，宽口径”的本科生的培养目标，但实际上对生物技术专业本科生的培养目标还是不明确的，这就要求教育者要用更宽广的眼界，切实把握好生物技术专业人才的培养目标，落实人才培养的可持续发展理念。在处理人才培养与社会需求的关系上，注重培养“有知识、有技术、懂业务、会管理、会开发，并有市场意识与竞争意识”的“复合型”人才；在理论与实践关系上，加强学生专业课试验设计与操作能力、结果分析与整理能力、文献查询与消化能力、生物产品的研发能力，努力将实验内容、学位论文和生产实习等教学环节有机地结合起来。

参考文献：

篇3

自20世纪80年代以来,STS的理念和教育模式作为科学教育领域内的一种新的尝试得到了世界众多国家的认同,成为世界科学教育改革的一个重要方向。STS是“Science,Technology and Society”(科学、技术和社会)的英文缩写,是研究科学、技术与社会的相互关系,以及科学技术服务于社会生产、生活及发展的科学教育思想,它要求学生懂得科学知识的应用,知道科学技术与社会之间的相互影响和作用,培养学生关注社会的意识,并能以正确的价值观和方法解决科技发展所带来的社会问题。

《普通高中生物课程标准(实验)》在课程性质部分明确指出:“高中生物课程将在义务教育基础上,进一步提高学生的生物学素养。尤其是发展学生的科学探究能力,帮助学生理解生物科学、技术和社会的相互关系,增强学生对自然和社会的责任感,促进学生形成正确的世界观和价值观。”

“遗传与进化”是高中生物必修模块,它是生物学的一个基础和核心内容,也是生物科学与社会、个人生活关系最密切的领域,在本部分内容里包含遗传的细胞基础、分子基础、遗传的基本规律、生物的变异、人类遗传病、生物的进化六部分,该模块主要从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性及生物进化的过程和原因。本文以该模块为切入点,对STS教育在生物学中的渗透进行探讨。

一、系统化生物学知识,在教学中贯穿STS教育

生物具有严整的结构,通过代谢表现为生长、繁殖等生命现象,具有应激性,能够适应并影响环境,因此生物学的基本概念和原理不是孤立的,而是彼此有着一定关联。在教学中,教师应心中有STS理念,在有意识地引导学生在学习生物学知识、技能的同时,建立起生物科技与社会的教育观念。

例如:学习细胞分裂知识后,分析细胞分裂中DNA、染色体变化规律,推导DNA与生物的遗传相关,通过“Avery实验、噬菌体侵染细菌实验”证明“DNA是主要的遗传物质”,继续追问思考:作为遗传物质应该具备什么条件?为什么DNA可以作为遗传物质?通过了解沃森和克里克成功的奥秘引出DNA结构、功能、中心法则这些遗传学的基本知识,由此引导学生关注:人类基因组计划、中国超级杂交水稻基因组计划、亲子鉴定、基因诊断与治疗、生物技术制药和研制疫苗、艾滋病病毒的遗传机理、基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、转基因食品、害虫和病原体抗药性形成、干细胞的应用、克隆技术、人体器官移植、组织培养、朊病毒等,这些都是极好的STS教育素材,教师只要随心巧用,必可达到良好的STS教育效果。

可遗传的变异为生物的进化提供选择的材料,在生存斗争过程中适者生存,不适者淘汰,有利变异不断积累和加强,推进了生物的进化,学生沿着达尔文的思路,能了解达尔文的自然选择学说模型,教师提示学生达尔文进化学说的局限,能激发学生深入探究了解现代生物进化学说。不同的物种之间,生物和环境之间,在相互影响中不断进化和发展,即共同进化。至此,又很自然地把生物与环境的相关知识水到渠成的联系起来,在生物与环境里,生物性污染、生物净化、生物资源合理利用、绿色消费等又是渗透STS教育的良好素材。

以上的知识梳理只是一个示例,在任何一个模块的学习中,任何一个生物学的基本概念和规律的拓展,均可以作为主线将STS生物学知识框架建构。教师心中应有生物整体的概念,善于从不同角度把STS教育落实于生物教学实践中。

二、穿插应用生物科学史,渗透STS教育

生物科学史是一部科学发展的历史,它揭示了人类生命科学的发展规律,蕴含着丰富的STS教育材料。如孟德尔、摩尔根在经典遗传学上的贡献、我国首次人工合成结晶牛胰岛素和酵母丙氨酸转运核糖核酸、袁隆平两系杂交水稻法、DNA双螺旋结构提出、《寂静的春天》带来的环保革命等,生物科学史为我们展示了生物科学事实、概念、原理、方法,以及技术发明的历史背景、发展历程、现实应用,对于学生深入了解生物学原理、生物学实验设计的基本思路、掌握科学研究的一般方法,提供了极好的范例,同时,从生命科学的发展史来看,每一项成就的获得无一不是生物学家们不断思考、不断探索,甚至是不断失败后反复实验而获得的成功,因此生物科学史在教学中的融合,既有助于学生理解知识和概念,培养科学思维,形成良好的知识结构,理解科学研究方法,掌握生物科学概念原理,又有利于培养学生科学态度和形成正确的价值观。

例如,“基因的分离定律”可以采用以下教学步骤:(1)问题引导,设疑激趣:简单解释“融合遗传”的观点,预测孟德尔豌豆杂交实验F1会是什么样颜色?实际结果F1紫色,与“融合理论”不符合,怎么解释?(2)设问:在孟德尔豌豆杂交实验里为什么F1全是高茎?矮茎消失了吗?F2为什么会出现3∶1这样的结果?是偶然的吗?怎么解释孟德尔的发现?(3)带着疑问,引导学生思考孟德尔对该实验现象的解释;它与“融合理论”的本质区别是什么?孟德尔的解释是否合理呢?怎么检验它的正确性?(4)介绍“假说―演绎法”,指导学生绘制一对相对性状的遗传图解,理解测交实验过程,预测测交实验结果,领悟“假说―演绎法”在科学实验研究中的价值。(5)师生共同归纳总结孟德尔基因分离定律的实质,并组织模拟性状分离比实验,体会模型意义。(6)介绍孟德尔定律在生产实践上的应用。通过设疑探究模拟孟德尔关于基因分离定律的过程,再现生物学家的实验设计和操作,让学生亲身体验和感受科学探究过程,学生能够较好理解基因的分离定律实质,理解“生物―技术―社会”之间的关系,并对“观察、发现问题―分析问题、假设―实验设计、验证―归纳总结”的一般研究过程有了真实的体验,实现知识(分离定律)、技能(科学研究方法)目标的达成。

三、情境创设、课堂引导,落实STS教育

建构主义观点认为:知识是从情境和活动中来的,学习是在真实的活动和社会性的互动里发生的,情境教学是教学研究中的一个重要问题,所谓“情境教学”,就是“从情与境、情与辞、情与理,情与全面发展的辩证关系出发,创设典型的场景,激起儿童热烈的情绪,把情感活动和认识活动结合起来,所创建的一种教学模式”,即“情境教学”指的是教师人为“创设”的情境中所进行的教学。[1]创设情境的目的或激发学习兴趣,或启迪思维,总的来说是为实现有效的教学服务,因此创设恰当的教学情境,开展STS教育活动,是生物教师的基本素质和能力体现。如学习“性别决定和伴性遗传”的内容时,我先给学生展示一位男明星和一位女明星的照片,设问:人都是由受精卵发育而来,为什么有的发育成雄性,有点发育成雌性?再讲述“色盲的发现”“月亮的女儿”的故事,提问:色盲和白化病的患病人群有什么不同?为什么会出现这样的情形呢?面对可能出现的不同的遗传病,如果你是一个遗传咨询师,你怎么给一个怀孕的母亲进行遗传咨询?在这样创设的提问情境,学生产生了价值取向,注意力集中,认真思考,为相关知识的学习做好了准备。随着一个个问题的解决,学生较好掌握了知识,同时在假设的情景里应用所学习知识分析问题,解决问题,“科学、技术、社会”的意识也自然地融入在教学活动中。

四、活动延伸,课外拓展STS教育

课堂教学的时间是有限的,因此教师在做好课堂教学的活动的同时,应充分组织学生围绕与生物学有关的科学、技术及社会问题开展以学生为主体,以实践性、趣味性为主要特征的活动课,对生物学课堂教予以必要延伸和拓展补充。如举办“基因工程和转基因技术”“克隆技术与人类未来”“人类基因组计划”等专题讲座,进行“生物与人类未来”“环境污染”“健康与生命”“健康与营养”等专题调查,推荐适合中学生的科普读物,收集报刊杂志上最新科技发展动态,开展阅读竞赛活动,进行小制作、小发明、小实验等丰富多彩的活动。学生通过活动的参与,能巩固已学的生物学知识,学和合作与分享,认识体会生物学科学的重要性,养成关注与生物学有关的社会问题的习惯,自觉运用生物学的相关知识解决人类面临的社会问题。

当今世界,生命科学日新月异,生物工程、克隆技术、转基因技术、人类基因组计划的研究在环境保护、医药生产和疾病预治等方面发挥巨大作用的背景下,在新课程理念的指导下,生物教学与STS教育相结合,把知识与应用、科技进步与社会发展,价值观与关注社会的理念融于教学过程中,能使生物教学的内容更趋于完整。教师应立足于社会生活中的实际情况和问题,利用好教材,使学生能够积极思考,理解生物科学与技术在社会中的作用及反作用,作出判断和决策,主动学习,寻求当今社会发展中的生物科学、技术运用的最佳方案,培养科学的价值观,具有对社会问题进行预测、判断、决策和解决的能力,使生物学科教学真正着眼于每个学生的全面发展和终身发展的需要,真正全面提高学生的生物科学素养。

篇4

中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）12-0123-03

环境微生物学作为我国高等院校环境类专业的必修科目，是一门多学科交叉的综合性、实践性及技术性很强的重要课程。随着生物科学技术在众多领域的应用和发展日益革新和壮大，这门前沿科学无疑成为研究和解决当今环境问题的新途径、新武器[1]。微生物学实验技术作为理论知识与工程应用的联结纽带，鼓舞着专业人才的科学创新思维，极大地推动环境化学、污染控制工程等领域的发展[2]。通过微生物学实验技能的系统讲解和演练，指导环境工程专业学生掌握一门实用的生物实验操作技能，培养其实验设计和动手能力，有效促进知识的迁移和转化，较好地服务于该专业本科生未来的科研活动和工程实践。

面对国家全面开展素质教育、大力培养创新型就业型人才的发展方向，各大高等院校坚持以提高本科教学质量，推进教学、科研、实践相结合，根据学校条件和专业背景，建立与社会服务相融合的特色教育，为培育更具专业素养和社会竞争力的应用型人才而努力[3]。微生物学实验作为训练专业人才基础操作技能的实用型课程，同环境工程专业领域有着重要的关联性和辅，因而成为各高等院校环境类专业的重要发展学科[4]。同时，由于微生物学特有的微观性、精密性和抽象性，环境专业学生微生物学相关知识和兴趣的薄弱，使得教师对该课程整个教学过程的设计和把握显得尤为重要。而传统的微生物学实验教学活动普遍存在诸多缺陷和需要改进的问题，比如：教材教学资源的陈旧滞后；教学理论与实际问题联系不紧密；学生积极性、重视程度不高；缺乏课程考核制度；等等。因此，笔者根据以往教学经历及同行反馈意见，对环境工程专业微生物学实验课程进行一系列设计和改进，在此进行简单总结论述。

1 开放式多元化实验教学

传统的微生物学实验教学中，如细菌染色、培养基配制和灭菌、菌种分离培养、物理化学因素对微生物生长影响的观察等，大都属于验证性实验，着重于强化理论理解和掌握操作流程，未能充分调动学生的积极性和创新性，对未来毕业设计和就业中面对实际问题造成不利影响[5-6]。开放式实验教学讲究内容、形式、地点的开放，除了增加设计性实验的比重，比如各类环境中（不同空气、土壤或水中）微生物的接种、培养和测定，完全可以由学生自主设计实验方案，准备实验药品和所需设备，教师帮助其审核实验方案的合理性，培养学生严谨的科研作风，认真分析实验结果，从实验操作过程中寻找和总结不同结果的原因[7]。为此，实验教师需要注意配备多余培养基或菌液等，对于实验过程中的失误或其他影响造成的异常情况，提供修正和弥补的机会，给予学生相对自由的实验空间和条件。同时，可以适当拓展设计性实验，加入观摩性实验环节，比如安排实验与环境工程专业实习体系相结合，让学生自主选择污水处理厂或者环境监测站等相关单位，提前接触认知实习的对象，通过观察污水厂水质变化情况、取样环节及污水处理流程的切身体验，了解活性污泥中微生物的作用和反应原理[8]。

在课程学时的安排上，教师及时安排学生对被培养菌种的观察和记录时间，提前布置下次实验内容，保证各实验小组方案的设计和讨论时间。另外，在条件允许的情况下，鼓励学生加入教师主持的相关课题，拓宽专业思路，从而对想继续专业深造和进行科研工作的学生起到积极的促进和引导作用。

2 武装课程背景，紧跟前沿热点

依托环境工程专业教学体系，本科环境微生物学课程的要求尚属理论学习水平，重在掌握操作过程的原理和流程，与实际工程项目的要求相差甚远；又鉴于大多数生物工程技术仍处在实验室探索研发阶段，或者依附其他行业生产和研发，纯生物工程行业的人才需求并未扩大，而纯微生物学专业就业面相对较窄，属于辅专业课程，所以学生的学习热情和主动性不够高[9]。

首先，从环境微生物课程相关理论及实验教材上讲，避免沿用陈旧的教学材料，借助现代网络多媒体技术拓展课堂内容，选择和侧重与实际问题接轨的内容，将国内外微生物科学技术的前沿进展呈现给学生。教师还可以在原有的课程里增设环境生物技术课程、环境污染生物修复技术等，掌握生物工程在相同的技术原理下在不同环境领域的应用，将理论知识和基本技能得到延伸和拓展。同时，鼓励和督促教师自身不断学习，掌握最新的专业动态，保持开阔的眼界和与时俱进的科研精神，通过分享国内外生物技术热点和相关科技文献，激发学生探索创新的求学态度，增强对所学专业的就业信心。

3 理论教学与实际案例相结合

将实际生产生活的相关知识点融入课堂教学中，指导学生在课外有选择地参与趣味性微生物小实验，诸如自制酸奶、酒酿、泡菜等利用微生物发酵原理的日常食物，对常见菌种如真菌、大肠杆菌等作观察和分析等，通过将微生物原理生活化、生动化，发挥学生主观能动性，使其在体验微生物与日常生产生活奇妙关系的同时，将所学技能融会贯通。在微生物学实验教学的整个过程中，坚持“学生主导，教师为辅”的原则，放手让学生从参与准备实验（培养基的制备、灭菌、接种等）到全程设计和操作，通过自行准备实验器具，自主安排实验时间，熟练微生物实验基本物品的配备、操作及其应用。当实验遇到困难受阻，鼓励学生通过调研和查阅相关案例文献来分析和解决问题，启发其创新性和设计性思维，帮助其产生一定的责任感和成就感，为今后独立参与相关工作奠定基础。

4 充分利用多媒体教学手段

依托学校现代网络教育教学系统，把目前互联网上优秀的微生物实验教学资源或者教师自制的视频、音频、图片等收集和整理起来，以多角度、动态清晰的方式将实验的全过程提前展现给学生，丰富了原本枯燥的实验内容，弥补传统教学及演示的不足，从而提高课堂教学质量[10]。笔者特别推荐将多媒体网络资源实施在实验预习阶段，尤其对于菌种的分离、接种、平板涂布划线法等环节，配合影像资料，更能寓教于乐，让他们在实验预习过程中即能得到充分的引导，更加直观、形象地领会到实验操作的要领。如果在条件允许的情况下，在后期的实验考核中，教师可以有选择地进行摄像记录、动态试卷等，这样更加客观而真实地反映学生的实际操作能力，进而提高课程考核效率。

5 严格保证教学实验安全

随着高校实验室建设的大力投入，实验教学质量的要求提升，实验室的各项安全管理事宜也显得尤为重要。为保证教学科研顺利有序地进行，保证校内师生人身财产安全，加强实验室设备及药品的安全教育和管理，以防各类事故的发生[11]。高校微生物学实验课程主要涉及生物安全、化学品安全、电气安全、紫外线辐射及消防安全等。例如：实验室酒精分类较多，用于清洁双手的酒精棉球、浸泡镊子（需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化学试剂）的酒精溶液等，要求实验教师严格配制和区别标注，防止混用造成不必要的污染，用后及时洗手消毒，未用完的菌种和培养基等合理保存并记录使用情况；无菌操作过程中，关闭门窗，严控课堂纪律，不得进行与实验无关的讲话、走动、吃东西等行为，防止杂菌污染；紫外照射灭菌过程中，清理超净工作台附近人员及物品，避免辐射伤害，以及臭氧对呼吸道的刺激；对于实验室经常使用的高压灭菌锅、酒精灯等，要规范安装及操作，定期检查仪器表盘、维修记录，发现异常及时修理，以免发生爆炸、火灾等事故。

6 完善考核制度，培养独立创新思维

传统的“课程预习—实验讲解及演示—分组操作—记录实验结果—评定实验报告”教学模式，不能够全面、清晰地考察学生的基础操作和应用能力。就石河子大学目前的实验教学条件看（2个超净工作台、8台显微镜、4个分光光度计等使用情况），仪器设备明显不足，造成学生在分组实验（4人/组）的情况下，得不到充分锻炼的机会，导致部分学生积极性不够，缺乏独立思考能力。另外，部分高校实验课程的成绩是依附于理论课程中的，没有单独的学分考评，学生的重视程度不够，往往造成眼高手低，动手能力差，实验收效难以保证[12]。因此，本文坚持“强化操作能力，弱化抽象理论”的考核方案，实行“预习设计（10%）+实验完成情况（30%）+单独实验操作（30%）+实验设计方案答辩（10%）+实验报告（20%）”的评分标准，在促进学生提高实验能力和重视程度的同时，优化教学反馈，便于教师更全面更具体地了解授课效果，调整教学计划、侧重点、难易程度等。

7 结束语

对于环境工程专业本科生，其微生物学实验操作技能的提高，以及对日后实际问题的分析和解决能力的提高都不是短期内能达到的，这需要相关专家和教师根据自身经历，提出宝贵的整改方案，供同行们不断实践、总结和切磋，更科学更有效地实施教学活动[13]。本文对该门课程教学内容、方式、安全措施及课程考核的探索改进，打破了传统实验教学的局限性，坚持将提高学生的实践操作能力贯穿于整个教学过程，旨在搭建环境专业类背景下微生物学理论和实践的桥梁，强化和拓展学生的专业实践能力和创新能力，为后续学生完成相关毕业论文起到辅导作用，对其在未来工作岗位上应对相关生物学实验、分析和研究探索提供一个很好的认识和锻炼机会。

参考文献

[1]梁璐怡，胡宝兰，朱亮，等.环境微生物学实验教学模式改革[J].实验技术与管理，2012，29（9）：126-128，131.

[2]曲娟娟，金羽，程茁，等.浅谈微生物实验教学改革[J].黑龙江科技信息，2008（27）：226.

[3]游少鸿，刘杰，林华.环境工程微生物学素质教育的探究[J].当代教育理论与实践，2012，4（11）：15-17.

[4]周群英，王仕芬.环境工程微生物学[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5]高冬梅，张民生，洪波.环境微生物综合实验教学的改革和实践[J].实验室科学，2011，14（3）：53-55.

[6]焦迎春，王虹，谢占玲，等.环境微生物开展设计性实验教学模式的初探[J].科技资讯，2012（20）：197.

[7]姬晓娜，曹文平.关于开放环境微生物实验教学方法的探讨[J].实验室科学，2010，13（3）：34-35.

[8]张根林，鲁建江，易丽娟，等.环境工程专业实习体系的构建[J].中国现代教育装备，2012（1）：81-83.

[9]童英林，袁永平，陶雪琴.《环境微生物学》课程教学改革的思考[J].中国科技信息，2011（15）：176-177.

[10]高冬梅，王秀海，洪波.环境微生物实验演示影像库及教学实践[J].实验科学与技术，2011，9（3）：146-148.

[11]刘慧玲，杨世平，温崇庆，等.高校微生物学实验室安全的关键控制点分析[J].实验技术与管理，2012，29（11）：198-199，213.

篇5

1考试内容和课标要求一致

普通高中生物学科新课程标准明确指出，必修的3个模块《分子与细胞》《遗传与进化》《生态与环境》是现代生物学的核心内容，对于提高全体学生的生物科学素养具有不可或缺的作用。考纲划定的考试内容涵盖了必修1、必修2、必修3和选修1《生物技术实践》、选修3《现代科技专题》共5本教材的内容，体现了新课标教学理念，特别突出能力考核，能力立意明显，在兼顾学科基础主干知识和核心概念的考核的同时，更注重对考生创新能力的考核。

2侧重科学素养考查，联系实际，关注STS

考纲中明确规定，命题要重视对考生科学素养的考查，在生物科学和技术的基础知识、科学探究的方法、获取新知识和处理信息的能力、思维能力、分析和解决实际问题的能力等方面对考生的表现进行测量。重视理论联系实际，关注科学技术、社会经济和生态环境（简称STS）的协调发展。

3考查四种能力，涉及82个考点和26个实验

考纲中明确指出，考试的能力要求有四个方面：一是理解能力，二是实验与探究能力，三是获取信息的能力，四是综合运用能力。考试内容包含3个必考模块（67个考点）和2个选考模块（15个考点）共计82个考点，对考点的要求掌握程度分为Ⅰ级和Ⅱ级两个层次。Ⅰ级要求对知识点要知道其含义，能够在试题所给出的相对简单的情景中识别和使用它们，与课标中的“了解”和“认识”层次相当;Ⅱ级要求理解所列知识点和其他相关知识点之间的联系和区别，并且能够在复杂的情景中综合运用其进行分析、判断、推理和评价，与课标中的“理解”和“应用”层次相当。各册教材考查能力要求和内容重点如下：

（1）必修1的21个考查内容中，有4个Ⅰ级，17个Ⅱ级。Ⅱ级要求主要落在细胞的结构、代谢和细胞的分化、衰老和凋亡，其中细胞的代谢最为重要，而光合作用的过程、影响光合作用和细胞呼吸的因素为重中之重。

（2）必修2的22个考查内容中，有5个Ⅰ级，17个Ⅱ级。除染色体结构变异和数目变异、转基因食品的安全、人类遗传病3个知识点外，其他全为Ⅱ级，其中细胞减数分裂与配子的形成过程、孟德尔遗传实验的科学方法、基因的分离定律和自由组合定律、伴性遗传、变异在育种中的应用等知识点最为重要，是历年高考考查的重点。命题的区分度在此部分内容中体现得更加突出。

（3）必修3的24个考查内容中，有8个Ⅰ级，16个Ⅱ级。Ⅱ级要求的重点在生长素的发现和作用，神经、体液调节与免疫调节，种群的数量变化、生态系统的结构、物质循环和能量流动规律上。

（4）选修1只考查“微生物的利用”和“生物技术在食品加工及其他方面的应用”两个专题。

（5）选修3有5个专题，但基本上只考查“基因工程”“细胞工程”和“胚胎工程”，其中“基因工程”和“细胞工程”是重点。

（6）对26个实验考查要求参考考试说明中的考试能力要求“2实验与探究能力”，即要求考生能独立完成表中所列的生物实验，理解原理、方法，学会分析、判断，还能进行简单的探究。

总体而言，试题考查的知识点与新课标要求吻合，体现了高中生物教材和课程对当今中学生物教学的要求。从“识记、理解、应用”三个层次看，重点放在“理解”和“应用”两个层次。试题的素材多为来自生活、实践和与社会发展、生产较为密切的新情景、新材料，对考生的理解能力和运用能力的要求提高了。大量的试题以实验情景设计，今年考纲中必考的实验也比大纲版多了，大纲版考查14个，重点考查4个，而课标版考查26个，反复考的有6个。从近年的高考试题来看，考试的内容和要求均以考试说明为依据，认真研读考试说明，并结合当年试题进行分析，可以更有效地备考。

此外，考纲对“生物考试内容”表中3-1（2）其他植物激素的要求掌握程度也由“Ⅰ级”改为了“Ⅱ级”。类似这样的新修改内容和要求部分，很有可能在今年试题中出现，教师要在复习中多关注。

4试题类型、数量、赋分与大纲卷相比略有增加

理科综合全卷总分还是300分不变，但是生物试题的题型、题量和总分与大纲卷明显不同。课标卷的生物试题由6个单项选择题、4道非选必做题和1道非选选做题组成。单项选择题分布在I卷的1―6题，每题6分，共36分;非选择题中的必做题分布在II卷29―32题，共4题39分;非选择题中的选做题分布在II卷的第39、40题，要求选做其中1道题，赋分15分。课标卷生物试题总量比大纲卷增加了2道题（1个单项选择题和1个选做题），总分由原来的72分提高到了90分。

二、近年来课标卷试题特点和高频考点

1正误判断型选择题的分布明显增多，重在I级能力考查

下表统计了近4年全国课标卷两套试卷中以正误判断形式出现的选择题题号：

生物Ⅰ卷（选择题）考查能力要求在Ⅰ级水平，重点是对必修的3个模块的核心概念和主干知识进行识别、区分和解释。

2非选择题中部分探究和实验分析类试题增多，多为II级能力测试

从上表可见，近两年课标卷的非选择题中，实验分析和探究的试题明显增多。

3非选择题中的两个选做题难度有差异

两个选做题题号为39、40。第39题出自选修1，多为微生物实验原理、操作及观察方法和分析，偏向于感性认识，容易得分。第40题出自选修3，题目情景多来自于现代高科技题材，偏向于理性思维的考查，难度略大。建议学习基础弱一些的非示范性高中，争取创造条件开设选修1课程，做过微生物培养和分离实验的考生，选做第39题得分率会更高。

4高频考点集中在5本教材的5个板块

根据近三年课标卷高考试题考点（详见表1）统计分析：生物试题题量不多，相对集中在细胞、代谢、调节、生态和遗传5个板块的核心概念和主干知识中。高频考点集中在必修1的“细胞的代谢”、必修2的“遗传基本规律”、必修3的“生命活动的调节、生态”、选修1的“微生物的培养和利用”、选修3的“基因工程和细胞工程”。

三、2015年高考备考建议

经过第一轮系统复习后，考生对教材和知识点有了进一步理解，但是对考点及其测试要求不是很明确，进入第二轮复习后，教师要根据考试说明要求，帮助学生抓重点，提高解题能力。从以上分析来看，选择题以考查理解能力为主，常附有图表信息，重点考查考生对生物学基本概念原理的深层次理解和对图表信息的识别与判断能力;非选择题多为实验设计和分析说明题，主要考查考生的逻辑推理、综合运用和语言表达能力。

建议第二轮复习分7个专题进行：选择题专题、实验题专题、细胞专题、代谢专题、调节专题、生态专题和遗传专题。前2个专题是题型训练，后5个专题是重点板块知识的重构与整合。

1先做两类题型训练，让学生掌握解题的基本方法和技巧

（1）选择题。生物选择题全都是单项选择题，很多学生不愿多花时间审题，错选、误选的情况不少。近年高考的选择题常考内容有：细胞结构、功能的辨析，质壁分离和复原实验的分析和判断，生态、免疫、内环境等重要概念区分以及遗传变异类型的推测算等。试题特点是题干短、文字少，有的还附图表，图表中隐藏着解题信息。如是实验题，通常附有数据表格、曲线或装置图、结果图，要找准“题眼”，学会“破题”，明确题目考查的目标知识点。生态题多是几个相关概念或现象的描述，要求考生养成慢读、细审、深思后作答的习惯。

（2）实验题。实验题是高考的重点题型。考纲要求考生能独立完成17个实验，考试说明指出要理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用，即简单验证、观察、分析和处理，初步探究和简单评价、修改等。解答实验设计题要注意“6依托”，即细心审题、原理分析、材料分析、变量分析、结果分析和正确表达。

近年高考常见的实验题有4类：实验分析题――根据题目提供的实验方案，分析其中的步骤、现象、结果，作出解答;实验方案纠错或完善题――对实验方案中的错误或不完善处进行改正、补充，使实验方案趋于完善;实验设计题（验证性实验、探究性实验）――根据题目提供的条件，自行设计实验方案;实验有关的综合类题――以实验为背景，主要涉及代谢、遗传和生态相关知识。

考试说明中要求考查的实验有5类：观察实验6个，包括用显微镜观察多种多样的细胞、DNA和RNA在细胞中的分布、线粒体和叶绿体、植物细胞的质壁分离和复原、细胞的有丝分裂、细胞的减数分裂;模拟实验3个，包括通过模拟实验探究膜的透性、模拟探究细胞表面积与体积的关系、模拟尿糖的检测;探究性实验7个，包括探究影响酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、低温诱导植物染色体数目的变化、探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用、探究培养液中酵母菌数量的动态变化、土壤中动物类群丰富度的研究、探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替;调查类实验1个，即调查常见的人类遗传病;验证类实验2个，包括检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质，以及叶绿体中色素的提取和分离。

观察类实验中，质壁分离和复原实验常考（如2014年课标Ⅱ卷题4，课标Ⅰ卷题4，江苏卷题15，上海卷题21等）;DNA和RNA在细胞中的分布和观察细胞的有丝分裂（如2014年课标Ⅰ卷题29）也有考。可见，这3个实验是考查热点。观察类实验的共同特点是需要使用显微镜，有关显微镜操作和装片制作、观察方法是复习的重点。

探究性实验在近年高考试题中明显增多，尽管多数探究试题并非全程探究，而是部分探究。实验分析类试题也多是选择实验的某个环节，要求考生对实验现象、实验数据、实验操作等作出相应解释。学生解答这类实验试题常见的错误是实验设计科学性不够、无法区分变量（自变量、因变量和无关变量）、对照实验设计不严谨，对实验观察方法和分析不到位。教师要应用“假设―演绎”的思路方法，从研究性实验设计的基本环节入手，引导学生自行思考、分析、描述实验。

验证性实验的复习相对简单，重点是牢记生物细胞中三大有机物的验证和绿叶中四种色素的提取和分离方法，尤其是理解鉴定试剂的使用方法和特定的颜色反应机理。

模拟实验和遗传病的调查在课标卷中很少出现，复习时可以淡化。

2再做5个重点内容的专题复习，重构板块知识，帮助学生夯实基础

重点板块知识的复习，主要是帮助学生重构知识框架，加强对核心概念和主干知识的记忆和理解，明晰容易混淆的考点，避免死记硬背书本中的概念。教师要指导学生参照考纲和考试说明看书，特别是薄弱学校及学困生，复习阶段必须把主要精力花在教材阅读和分析上，重视回归教材、夯实基础。只有在理解知识的基础上牢固记忆主干知识，才能做到应用自如。

如选做题内容主要出自“细胞工程”“基因工程”和“微生物工程”3个专题，可以将这3个专题的知识整合为图1。

3巧用高考真题、仿真题进行模拟训练，培养学生的题感和节奏感

篇6

比如我在讲授《动物的防御行为》这一课时,先播放一段影视片段“动物的伪装”给学生观看。通过影片的播放,将森林中与环境融为一体的各种小动物如刚果地衣螳螂、叶尾壁虎、舟蛾、尺蠖、蜥蜴等呈现给学生。通过这个影视片段,让学生犹如置身于自然环境中,感受到动物对环境适应的普遍性。而学生在观看的过程中,对这些小动物绝妙的伪装叹为观止,兴趣大增。这样创设教学情境,同时作用于学生的视觉器官和听觉器官,能快速吸吸引学生的注意力,激发起他们学习的兴趣和强烈的求知欲,发挥出学生在教学过程中的主体作用,从而达到寓教于乐、寓学于乐的目的。在此基础上,我就顺势引导学生探究保护色、警戒色和拟态的内涵和区别,学生参与的积极性空前高涨,争先恐后地发言,对教学内容的掌握程度大大提高,自然也就印象深刻了。

二、利用多媒体的可控性教会学生有目的地观察

学生观察能力的培养是初中生物教学的一项重要内容。利用多媒体制作的课件可在教师的控制下,有选择地再现所学内容。学生进行观察是一项有目的的活动,但是受初中学生年龄限制,他们注意力集中的时间往往不长,难以抓住事物的特征,教师可以利用有较强控制性的多媒体中的声、光、影、色、动画等来吸引学生的注意力,延长学生注意力集中的时间,从而帮助学生抓住事物的特征,进行有层次有目的地观察。例如在讲桃花的结构时,学生往往想当然地认为花瓣是花的主要部分,而忽略了对雌蕊和雄蕊的观察,教师就利用多媒体课件将雌蕊和雄蕊从一朵花中剥离出来,引导学生观察,并在屏幕上展示小麦和玉米的花,使学生认识到花的最重要部分是雌蕊和雄蕊。

三、利用多媒体改善教学手段,突破教学难点

多媒体课件可以突破时间空间的限制,把生动、鲜明、形象的教学内容展现在学生面前,吸引学生的注意力,培养良好的观察品质。

例如讲动物分类特征时,运用摄像镜头突破空间的限制,把生活在亚洲的老虎、非洲的雄狮、美洲的猎豹剪接组合到一起来比较,那么猫科动物的特征则不言自明。

再如要介绍家蚕的完全变态发育过程,“雌蚕蛾产卵;卵孵化成幼虫(蚕宝宝);幼虫化为蛹;蛹再羽化变成成虫(蚕蛾)”。这一系列过程都是连续的动态变化,如果只借助于图片或投影,同样是不易真实地表示出动感的,学生不好想象,难于理解,但是这段内容却是本节课的重点和难点。为此,我精心剪接了录像带中的几组镜头,在稍加讲述的基础上将产卵、孵化、化蛹和羽化这四个过程连续地展示了出来,使学生亲眼目睹了自然界中这一漫长的变化过程,特别是由蛹到成虫的羽化过程,录像中利用了特写的慢镜头使学生详细观察到了:成虫的头首先从蛹壳中出来……最后,那漂亮的双翅逐渐伸展开来。真是美不胜收,以至于许多学生都不由自主地发出了“太妙了”的感叹声,从而掀起了教学活动中的。趁热打铁,我进一步扩展,很自然地就引出了;像“一龄幼虫”“龄期”“蜕皮”等较抽象的名词,学生也很容易就理解了。

四、利用多媒体教学增加课堂容量,提高教学效率

电教媒体形声兼备、动静结合、形象鲜明、再现迅速、感染力强、进一步提高学生的多种感官效能,发挥个体的最大潜能,从而加快知识的理解、接收和记忆过程,从而提高学习效率。

例如:七年级生物的入门课“致同学们”,八年级生物的结束语“学习并没有结束”,涉及医学、农、林、木、渔等的行业及生物工程,生态环境等课题,内容较多,按常规教学时间紧效果也不理想,而使用多媒体辅助教学,学生能在一课时内就轻轻松松地获得了“什么是生物学?为什么要学习生物?生物科学的发展和当代生物科学的新进展”的有关知识,了解了克隆羊多利、试管婴儿的诞生过程,既激发了兴趣又提高了学习效率。运用电教多媒体,还可使生物内容直观、生动、形象,学生在学习过程中能同时进行眼看耳听,因而能起到巩固概念,加深记忆的效果。

五、利用多媒体辅助生物教学,可以培养学生的环保意识

在生物教学过程中,要挖掘生物教材中蕴含的思想内容,把培养学生良好的思想品德和道德情操作为重要任务。但是,在课堂教学中使用传统的教学方法,单靠语言来描述,缺乏情景渲染,往往不能使学生产生共鸣,难以发挥生物学科的思想教育功能。而利用多媒体辅助生物教学可以起到事半功倍的效果。

例如,在学习《环境保护》时,我搜集近年来环境恶化的一些资料作成幻灯片向学生展示:①人类对自然的破坏和环境污染:某地山林被大量砍伐后残留的粗大的树桩实景;黄土高原实景;九江涌污水横流的实景。②破坏和污染带给人类的灾难:沙尘暴、1998长江水灾、赤潮、酸雨。③珍稀或濒于灭绝的动植物图片。这些贴近生活的画面加上优美的语言描述,极强地渲染了课堂气氛,学生不仅掌握了生态平衡被破坏的原因,也身临其境地理解了环境保护和创造良好生态对人类的重要性,从而激发起学生的爱心和环保意识。

篇7

1　生物技术的发展和我国的不足

生物技术的飞速发展已使人类进入了一个前人难以想象的新时代。随着人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）的实施，人类开始有希望能真正解构生命的奥秘。尽管这种探索也许永远没有尽头。

人类基因组计划旨在分析测序人类基因组所有的基因，即由A、T、C、G四种碱基构成的DNA序列。这项耗资巨大的国际合作工程（由美、英、日、法、德、中国等国家合作）被某些学者誉为是“人类为了认识自己而进行的一项最伟大和最具影响的研究计划”。当然，这并不是说人类基因组计划的研究就是生命探索的尽头了。恰恰相反，随着功能基因组学（FunctionalGenomics）和医药基因组学（Pharmacogenomics）等后基因组学（Postge nomics）和蛋白组学（Proteomics）的兴起，人类对自身的理解又迈向一个新的征程。

伴随着如此动人的生命科学探索的又是无限的产业利润和商机。事实上，也正是由于生物技术产业对此计划的积极参与，才推动了人类基因组计划的顺利与加速进行。虽然早在70年代生物技术公司就已在美国开始建立并运行，但生物技术产业真正的蓬勃发展还只是在90年代初人类基因组计划开始实施之后。到今天，在美国共有约1300家生物工程公司，其投资约占世界年总投资130亿美元的75%，已累积投入650亿美元，所有公司的市值已达1100亿美元。并且，这还并不包括近几年由传统的制药业跨国公司转变而来的生物技术公司。

我国的情况却令人担忧。目前，无论是生物技术研究还是生物技术产业，在世界范围内，我国还处于“跟随”或“参与”的状态，虽然也不乏有突出的例子。比如我国在人类基因组计划的测序工作中只占大约1%的比例，而美英则占约85%，其中英国占近三分之一。又如我国虽然也有200多家生物技术公司，但年销售额上亿元的也只有两家，并且全国生物工程产品的年销售额总和还不如美国一家中等规模的生物技术公司。据我国专家比较，我国的生物技术研究与产业发展都比美国要晚10～15年。

造成这些不足与落后的原因是多方面的：有历史的，也有现实的；有体制上的，也有经济上的。为此，我国也已开始实施一系列改进措施，包括中国科学院的“创新工程”、国家“八六三计划”、“火炬计划”、“攀登计划”等，都收到了一定效果。在产业界，也已开始借鉴国外的先进经验，如与研究机构的紧密联合、借助于风险投资资金、有限公司转为股份公司并上市运行等，也呈现渴望快速发展的势头，前景是堪为乐观的。

在生物技术产业化的发展过程中，有一个长期被忽视的问题，严重地影响着我国生物技术产业的发展。可以说，如果此问题再不被重视的话，我国生物技术产业界不仅将要面临越来越被动、道路越走越窄的局面，甚至还会反过来影响到我国生物科学研究的发展。这就是生物技术产业的知识产权保护问题。

2　生物技术产业的知识产权保护

现代生物技术产业涉及的知识产权保护范围很广，包括专利、商标、版权（著作权）、工业品外观设计、商业秘密和反不正当竞争等。其中最具生物技术特色也最为重要的保护就是专利权的保护。因此本文主要介绍生物技术的专利保护问题，并对其他形式的保护略加介绍。

2.1　生物技术的专利保护

依据当今生物技术的发展所揭示的生命物质的层次，将专利法可能涉及的生命物质大致分为五类，分别为：

（1）分子　核酸类分子（如通常讨论的基因即DNA分子）、蛋白质类分子（如各种细胞因子、抗体等）、糖类分子、脂类分子或其修饰物（如聚乙二醇修饰的蛋白质分子或糖蛋白分子、脂蛋白分子等）。此类物质是极为广泛的一类物质，在实际的专利申请中占的比例也最大。

（2）细胞　以单细胞为其基本存在单位的生物或细胞，包括所有细胞微生物（如细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等）、动物细胞和植物细胞或其转化细胞、转染细胞等。疫苗、病毒/噬菌体（亦属微生物）、其他类基因载体如质粒等也可归入本类。

（3）器官　离体培养的器官如血管、视网膜等。

（4）胚胎　主要指高等动物包括人的胚胎或其嵌合体（chimera）。

（5）个体　包括植物体、动物体，其中主要是转基因的植物体或动物体。

上述物质基本构成了生命物质的全部内容。但仅有这些还是不够的，还需要加上一些针对上述五个层次的生命物质的操作方法，如合成、复制、序列分析、培养、转化、转染、融合、移植、克隆等。

至此，我们就得到了专利法可能涉及的有关生物技术发明的所有主题（subjectmatter）。

专利主题必须具有可专利性（patentability）。照国际上基本一致的要求，这主要指发明要具有创造性、新颖性与工业实用性。如《欧洲专利公约》（EuropeanPatentConvention，EPC）在其第二部分（实体专利法）第一章（可专利性）中就明确规定了可专利的发明应具有创造性（inventivestep）、新颖性（novelty）和工业实用性（industrialapplication）。我国专利法也有同样的要求。国际公约也是如此。如《TRIPs协议》第27条1款就做了与EPC几乎一致的规定，既强调了专利主题物质应具有的“三性”，还强调了发明不得因发明地点和技术领域等而受歧视。

可见，生命物质（包括涉及生命物质的方法，下同）要受到专利法的保护，要成为专利法保护的客体，也一定要具有可专利性的“三性”要求，即具有创造性、新颖性和工业实用性。

尽管已有既定的标准，但生命物质的可专利性判定却又不像对以前任何其他领域-如机械、化工与甚至计算机软件等领域-的判定那么简单，只要适用既定标准来判定就可以了。如果是那样的话，当今世界也就不会为是否授予哈佛转基因鼠和“多莉”克隆羊专利而争论得沸沸扬扬了。经过生物科学界、生物产业界（包括医药、卫生、农业等多个领域）、宗教界、伦理组织、环保组织、知识产权组织和法学界的积极参与和对各方利益的极力平衡，到20世纪末，随着《TRIPs协议》的广泛签署和欧盟于1998年通过《关于生物技术发明的法律保护的欧洲指令》（以下简称《指令》），世界对生命物质的专利保护问题也基本达成了以下几点共识。

（1）生命物质具有可专利性，当且仅当它们满足可专利性的要求（《TRIPs协议》第27条1款，《指令》第1条1款、3条、4条3款、5条2款）。

（2）动物品种、植物品种和繁殖植物或动物的主要是生物学的方法不具有可专利性（《TRIPs协议》第27条3款（b）项，《指令》第4条1款）。但如果有关的植物或动物发明不限于特定的植物或动物品种，则不可排除其可专利性（《指令》第4条2款）。

（3）有关微生物的发明或其相关方法具有可专利性，当且仅当它们满足可专利性的要求。

（4）对生命物质的简单发现，如一个基因的DNA序列，不具有可专利性；但若该生命物质是从人体中分离而得或由技术方法生产的，即它们对于公众来说是不易得的或是非显而易见的，则不应该排除其可专利性，即使其结构与自然状态中此生命物质的结构相同（《指令》第5条1、2款）。

（5）生命物质的专利保护应受到道德伦理与公共秩序的制约。此即所谓的“道德条款”。

为适应和促进生物技术产业的发展，专利法已在有关生物技术发明的可专利性上做出了相当的让步。主要体现在对“三性”标准要求的宽泛解释上，与以前相比已有很大的变通性。如对于“创造性”的判断，不再仅以自然界已存在该生命物质为排除理由（上述第（4）项），即即使某种物质存在于自然界（如人体中），但在其自然状态下却不可能为人们所利用，那么关于该生命物质的发明则不应因其已在自然界中存在而被排除其可专利性（如通过基因工程方法生产胰岛素）。同样“工业实用性”也已获得较为宽泛的解释。由此可见，专利法的调整已基本使生命物质的可专利性问题得到解决。但不可避免地还保留着许多限制。这些限制基本上是出自于道德伦理方面的考虑。如《TRIPs协议》第27条2款规定成员国在认为有必要保护其“公共秩序或道德”时排除发明的可专利性，并进一步把保护“公共秩序或道德”解释为“保护人类、动物或植物的生命或健康，或避免对环境的严重危害”。这在《指令》中有更具体的反映。如《指令》第6条1款与《TRIPs协议》一样排除了违反“公共秩序和道德”的发明的可专利性，并在其第2款以列举的方式明确排除了以下各项的可专利性：

（a）克隆人的方法；

（b）改变人的种系（germline）的遗传特征的方法；

（c）为工业或商业目的使用人的胚胎；

（d）可能导致动物痛苦而对人类或动物没有任何实质性医疗利益的改变动物遗传特征的方法和由这些方法产生的动物。

简言之，专利法和相关法律中的这些“道德条款”，就排除了某些有可能危及人类的道德伦理和尊严的生命物质或方法的可专利性，从而筑起一道保护屏障。

总结当今世界对生命物质的专利保护的发展状况，可以看出，随着生物技术的发展而不断调整的专利法，已逐渐敞开了对生命物质进行专利保护的大门。虽然出于道德伦理与公共秩序的考虑排除了一些特殊生命物质和方法的可专利性，但就总体而言，对生命物质的专利保护已经是不可逆转的世界潮流了，这对生命科学界、生物产业界及整个知识产权界的意义是不言而喻的。

就我国对生物技术的专利保护而言，由于我国专利法的立法、司法和执法实践时间都相对较短，经验相对不足，因此在某些方面的欠缺是明显的。这不仅体现在理论研究上的欠缺，也同样体现在具体专利管理实践上的落后。单就立法状况来看，我国专利法基本与EPC一致。但在具体的实践中，却又呈现出相当的灵活性。可以认为这种灵活性是必要的，它既是现实实践的需要，也为我国尽快与国际社会标准接轨积累经验，同时也能保护我国生物科学和产业的健康发展。

对于植物新品种的保护，各国情况也不统一，但基本上都由《保护植物新品种国际公约》（UPOV）加以约束。我国已于1999年4月23日正式成为UP OV公约的成员国。

2.2　其他形式的知识产权保护

生物技术产业界与其他产业界一样，要想有一个良好的运营秩序并能健康发展，就一定要有其他多种形式的知识产权保护。下面略加介绍。

商标　根据《TRIPs协议》的定义，商标是“任何能够将一个企业的商品或服务区别于另一个企业的商品或服务的符号或符号组合”。正如众所周知的例子，如CocaCola（可口可乐）、Kodak（柯达）等，其商标本身的价值已达数百亿美元之巨。这当然是多年苦心经营的结果，但也应该承认它们本身开始即具有的独创性。在生物技术公司中也有较好的例子，如Genetech、Amgen等。

商标的取得分为注册取得和使用取得两种，在不同的国家里有不同的规定。关于商标管理方面的国际公约有《商标国际注册马德里协定》、《商标注册用商品和服务国际分类尼斯协定》等，我国分别于1989年和1994年加入。

版权（著作权）　主要是对数据库（database）的保护。DNA序列与蛋白质序列的大量测定、对各种遗传性疾病的分析都会产生大量的数据，如何有效地管理与使用这些数据（库），以便既能有效地进行科学与信息的交流，又能保护自己的经济利益，就是研究机构与企业关心或者应该关心的问题。著作权能为此提供一定的保护。但有关方面的问题还在争论中。

工业品外观设计　在我国这亦属专利的一种。对于生物技术产业而言，这主要可能涉及到产品的包装问题。不可否认，一种新颖与方便使用的包装会有助于一项产品的推广。

商业秘密　包括技术秘密与经营信息。如果一项开发中的生物技术不适合申请专利（或者说用技术秘密的形式可以得到更好的保护）或者尚不到申请专利的时机，那么就应该采取商业秘密的保护方式。我国《反不正当竞争法》（第10条）和《TRIPs协议》（第39条）对此都有规定。

反不正当竞争　对于企业间的不正当竞争行为，受害者可依据相关的《反不正当竞争法》或相关的国际公约提起诉讼以求得补偿。

篇8

A.理学类：数学类、物理学类、化学类、生物科学类、地质学类、地理科学类、大气科学类、海洋科学类、力学类、电子信息类、心理学类等。

B.工学类：矿业类、地质类、机械类、仪器类、材料类、能源动力类、电气类、电子信息类、自动化类、计算机类、土木类、水利类、测绘类、化工与制药类、纺织类、轻工类、交通运输类、海洋工程类、航空航天类、兵器类、核工程类、农业工程类、林业工程类、环境科学与工程类、生物医学工程类、食品科学与工程类、建筑类、安全科学与工程类、生物工程类、公安技术类等。

C.农林类：农学、园艺、植物保护、植物科学与技术、种子科学与工程、设施农业科学与工程、农业资源与环境、野生动物与自然保护区管理、水土保持与荒漠化防治、动物科学、动物医学、动物药学、林学、园林、森林保护、水产养殖学、海洋渔业科学与技术、草业科学。

D.医学类：基础医学类、临床医学类、口腔医学类、公共卫生与预防医学类、中医学类、中西医结合类、药学类、中药学类、法医学类、医学技术类、护理学类。

E.管理学类：管理学、信息管理与信息系统、工商管理、市场营销、会计学、财务管理、人力资源管理、旅游管理、行政管理、公共事业管理、劳动与社会保障、农林经济管理、农村区域发展、图书馆学、档案学等。

F.经济学类：经济学、国际经济与贸易、财政学、税务、保险学、贸易经济、金融工程、国民经济管理、信用管理、网络经济学、体育经济、投资学、环境资源与发展经济学、海洋经济学。

G.法学类：法学、理论类、社会学、社会工作学、国际政治、政治学与行政学、思想教育学、外交学、治安学、侦察学、边防管理学。

H. 教育学类：教育学、学前教育、特殊教育。

I.军事类测量工程、车辆运用工程、船艇指挥、弹药工程、导弹工程、导航工程、地雷爆破与破障工程、地图学与地理信息工程、电力工程及其自动化等。

很多同学容易把理工科混为一谈，不清楚二者的关系和区别。理科是基础科学，基础科学原创成果的数量和质量决定着国家的科学水平；工科是应用数学、物理学、化学等基础科学的原理，结合生产实践所积累的技术经验而发展起来的学科，各类工学人才直接推动着我国的经济建设和工程技术领域的发展。理科和工科在国家经济建设中的地位都是非常重要的。由于学科的特点，理科专业的数量和培养学生的数量要比工科的少，但更要求精益求精。理科专业的同学可以在研究生阶段转入工科学习，由于有坚实的理科做基础，无论是学习还是工作都更得心应手。在现代科技领域，理和工的联系越来越密切。同学们在选择专业时应注意兼顾理科专业的基础、工科专业的发展趋势，确定长远的发展目标。此外，要注意管理学类、法学类、教育学类部分专业在招生时更侧重文科生。

理科生的就业现状

（Status of employment）

理科生的就业现状相对文科生来说要好很多，但由于近年来高校招生人数的不断增长，导致高校毕业生也在持续增加，那么相应的理工科毕业生人数也越来越多，这使得很多理工科专业岗位的需求正在向“日趋饱和”的方向发展，因此，就业前景也不容乐观。再加上近年来海归人数的不断增多，更加剧了就业压力。

面对这样的状况，理科生们要想在本科毕业时轻松顺利地就业，就一定要弄清楚什么才是自己的核心竞争力。

理科生的核心竞争力

（The core competence

对于理科生来说，专业是其核心竞争力，甚至比学校的名气更重要。为什么这么说呢？原因有三。

1.专业技术性更强

对于理工科专业来说，培养的内容技术性强，行业的社会分工非常明确，对于大多数理科学生来说，将来主要也是从事技术工作。而对于用人单位来说，不论是行业内的龙头国企还是民营企业，招人考虑的最重要因素也是大学生的技术能力。综上所述，理工科学生的技术能力是个人发展的最重要的衡量指标。

2.院校行业性更强

任何一个理工科院校都有自己的行业背景，不论是综合型理工科院校（重庆大学，电力、建筑、制造工业）还是典型的理工科院校（西北工业大学，航天、航空、航海）.二本层次中的西安理工大学（水利水文行业）、昆明理工大学（资源行业），这些院校都有非常明确的行业背景。因此，这些院校的相关工科专业不但具有非常好的行业需求，同时也具备极强的专业培养能力。必须指出的是，理工科专业的学生将来转型的机会更多，不论是考研换专业，还是从技术型工作到管理型工作的转型。由于理工科专业的学习难度本身就很大，所以理工科学生的学习能力更强，以至于在将来的学习和工作中，理工科学生更容易适应变化的环境。

篇9

生物学是一门自然科学，通过生物实验教学等方式，能促进学生掌握生物学的基础原理和提高实验技能，特别是在积极推进新课改的条件下，对于初中生物教学质量，培养学生探究能力、创新能力和思维能力，促进手脑并用等方面提出更高的要求。

一、在实验中训练学生的思维操作技能

思维操作技能包括分析、综合、比较、抽象和概括等几个步骤。在生物实验中要实现对某生命现象的本质和规律的认识，就要对实验中的感性材料进行一系列的思维操作才能实现。首先，是对要研究的事物进行分析。根据系统论的观点，任何一个生命体或一种生命现象都是由部分、层次、要素组成的开放的有序整体。对于这样一个整体如果囫囵吞枣地研究是无法进行的，只有将其分解，才能一部分一部分地研究，深入其内部，发现其本质。在头脑中把整体分解为部分而进行逐个研究的过程就是分析。在头脑中把生命体的各部分，把生命现象的各个方面和属性联合起来，形成对生命体和生命现象整体的认识，这就是综合。比较，是把生物各部分构造、功能和某些属性加以对比，并确定它们之间的异同点。这就为进一步认识生命的本质和规律、进行抽象和概括打下基础。

二、在实验中培养学生的观察能力

观察是人对客观事物的一种生动的感性认识形式，它往往通过多种感觉器官的联合活动，并在思维的参与下进行的。在观察时，必须对观察者预先提出一定的目的或任务，拟定一定的计划，按计划仔细地观察，提出问题，寻求某种答案，这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。培养学生科学的观察方法和求实态度观察能力的提高，有赖于正确的观察程序和方法，教会学生用正确的方法进行观察，对培养学生观察力是很有必要的。先整体观察后局部观察教师要指导学生全面进行观察，抓住事物的各个方面及其发展变化的全过程，这样才能达到认识事物的目的。对比观察是运用纵横比较进行观察，同中求异或异中求同。对比观察能使学生从平常的现象中发现不平常的东西，从相似的事物中找出差异以及从差异中找出共同点或因果关系。重复观察为了保证观察结果的可靠性，观察的次数要多，否则就难以区分偶然发生和一贯现象，也就是巴甫洛夫所说的“观察、观察、再观察”，他深刻地揭示了观察的严肃性和科学性。

三、师生互动，提高

实施“师生互动”，作为教师，一定要了解学生的发展水平，从学生的实际出发，激发学生强烈的兴趣和求知欲望，让他们通过自己的实践和心理、情感、体验，提高分析问题和解决问题的能力。这样，才能使学生进入积极思维的状态之中去。例如，在学习“伸肘和屈肘”时，可事先激发学生进行科技制作“肘关节模型”。课堂上，教师不急于讲解，而是先展示挂图和模型，同时演示自己的上肢，让学生一边实验一边分析，尔后产生共鸣。因此，教师可以综合运用情景激发，师生互动，直观演示，将模型、挂图及自己的上肢对照起来，逐一指出肘关节、肱二头肌、肱三头肌、尺骨、桡骨等各结构的位置及名称，再演示部分结构的作用，让学生仔细观察和探讨，从而得知伸肘和屈肘动作就是这样完成的结论。这种开放性的课堂，学生兴趣高涨，这样的课堂，真正的师生互动，促使学生自主构建知识结构，完成认识上的飞跃。在这样高昂的激情下，顺便让学生再分析健康体育课上的引体向上、俯卧撑等动作的完成就是如此的轻而易举了。如初中生物学中的《血液循环》一课，这是生物知识的重点、难点。《血液循环》的教学目标是体循环和肺循环的途径，以及血液在循环途径中发生的变化。根据这个目标和媒体的功能，我选择的做法是：首先，让学生用手摸到自己的心脏，感受心脏的跳动，然后对照心脏模型，讲述其结构。其次，观看flas，依次展示：①心脏的结构（四个腔及瓣膜）；②与心脏四个腔相连通的血管；③体循环、肺循环路线；④在循环过程中血液成分发生的变化，用红色表示动脉血、蓝色表示静脉血。这样将复杂的血液循环整体分解成一个个知识点，循序渐进，依次显示，学生思路清晰，教学效果很好。最后，观看血液循环录像，全面认识，加深理解。从以上教学步骤可以看出，课堂教学在目标指导下将各种媒体协调配合、各展所长、互为补充，运用多种手段向学生传递知识信息，从而使学生感知全面，理解深刻，既掌握了知识，又培养了能力。

四、推进开放式教学，创新教学思路

开放式教学就是废止传统的“封闭式”的学习指导，代之以差异的、动态的、开放的学习指导。教学目标是动态的、开放的，教学内容是动态的、开放的，教学组织形式也是动态的、开放的。这相对传统教学中满堂灌、注入式的方法，严重束缚学生创造力的发展的教学模式有着巨大的进步。初中生物课程的开放式课堂教学是由课程本身决定的，因为生物课程本身就是一个更新速度快、不断发展完善的学科，需要以开放的理念对待。初中生物课程的开放式课堂教学环节包括：教学目标的开放、教学资源的开放、教学时间和空间的开放、作业的开放、评价的开放等五个方面。比如学习绿色植物相关部分内容时，教师就可以利用开放式教学进行，把学生带进大自然中，让学生亲自观察不同类型绿色植物的异同，比如一年生和多年生植物的异同；草本和木本植物之间的异同；单子叶与双子叶植物之间各器官的区别等等，通过亲自观察，加强印象；在环境的污染与保护的教学中，把学生带到校外，让学生自己调查研究环境污染的原因以及给人类的影响，在学生能真正理解环保的重要性后制定环保措施等等，加深理解；考核方式也可以采取开放式，把考场挪到大自然之中，通过对学生实验操作技能、科研的素养、科研的态度等方面的考核来衡量学生成绩。

总之，教师应结合具体的教学内容，采用多种不同的教学策略和方法实现课程目标。一切有助于调动学生学习的自主性，让学生能生动活泼的进行学习的教学策略和方法都应该提倡。真正实现知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观三位一体的全面发展的目标。

篇10

摘要：目的探讨现代生物技术在中药化学研究中的应用。方法分析现代生物技术在中药化学成分产生途径、化学反应、合成和生产三个方面的应用。结果现代生物技术在中药化学研究过程中比传统研究方法更具有优势，为中药化学研究开辟一条崭新的途径。结论中药化学研究应当充分吸收和利用现代生物技术。

关键词：现代生物技术 ； 中药化学

中药是我国传统医学用以防治疾病的重要武器，其产生功效的物质基础是中药所含的化学成分。中药化学的研究在中医药学的现代化、国际化及中药产业化的进程中具有极为重要的作用［1］。其研究过程中通常要结合现代科学理论和成果，应用当代最新技术和方法来进行。现代生物技术是以生物体系(个体、组织、细胞、细胞器、基因)和生物工程原理来生产生物产品，培育新的生物品种或提供社会服务的综合性生物科学技术，在各个行业得到了广泛的应用，尤其是农业、环保、医药等领域。现代生物技术将是推动中药现代化的强有力的重要技术之一［2］，并且在中药现代化研究中得到应用。现代生物技术在中药化学研究中也有应用，但这方面研究大多分散在其他研究当中，尚未见到报道对这方面有系统的分析，而且研究中药化学的人通常从化学角度入手，很少涉及到生物技术。本文就现代生物技术在中药化学研究中的应用进行一个比较全面系统的分析。

1 现代生物技术在中药化学成分产生途径研究中的应用

中药化学成分大多是药用植物在生长时期进行的一系列新陈代谢过程中形成和积累的，绝大部分是代谢次生产物，它们的产生往往有几种到几十种酶的参与，合成途径非常复杂。中药化学成分产生途径的研究要借助于酶工程、基因工程等现代生物技术来研究中药化学成分生物合成途径。研究中药化学成分的生物合成途径不仅可以有助于这些化学成分的仿生合成，而且还可以人为地对这些化学成分的合成进行生物调控，有利于定向合成所需要的化学成分，是整个中药化学研究的基础。国际上这方面的研究已经逐步深入。Heide等在辽宁紫草的细胞培养中，研究了与紫草宁生物合成相关的酶类，初步确定了紫草宁生物合成的关键酶是对羟基苯甲酸牦牛儿基转移酶(Phydroxybenzoate geranytransferase) ［3］。Okada等［4］分离出了某种黄连细胞中的编码(S)四氢小檗碱氧化酶的基因，并进行序列分析。国内这方面的研究起步较晚，但也取得一些成果。中国科学院植物研究所叶和春研究员课题组已克隆出青蒿素生物合成途径中四个关键酶基因，构建了不同启动子下的Cad和PP基因植物表达载体，通过液氮冻融法等技术建立了二元载体系统［5］。利用基因技术研究红豆杉属植物中抗癌化合物紫杉醇产生途径中关键酶环化酶已经取得应用。吲哚生物碱合成过程的关键酶异胡豆苷合成酶(SSS)，它催化次番木鳖苷和色胺缩合反应生成异胡豆苷。在萜类化合物(如倍半萜合成酶和二萜合成酶)和苯丙基类化合物(如查耳酮合成酶)的基因工程研究也取得了一定的进展。

2 现代生物技术在中药化学反应中的应用

中药化学反应非常复杂，广泛存在于药用动植物的生长采收阶段、炮制加工、中药制剂、临床调剂煎煮等中药产业的各个环节。中药化学研究的很重要方面就是研究其化学反应。现代生物技术在此方面的应用，给中药化学反应的研究开辟一条捷径。

2.1 羟基化反应羟基化发应是中药化学反应的一个重要类型，在中药化学成分生物合成途径中的乙酸丙二酸途径（acetatemalonate pathway ，AAMA途径 ）和甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway， MVA途径）中都存在羟基化反应。传统羟基化反应需要大量的反应步骤和催化剂，过程复杂，大规模生产成本高。现在利用现代生物技术，就可以避免上述问题。通过培养具有部位特异和立体特异性羟基化烯丙位C=C双键的能力以及区别底物的不同对映体并选择性地对其中之一进行羟基化的能力的植物细胞培养物，在分子中的不同部位进行立体选择性氧化反应转化外源底物，从而实现羟基化。例如长春花(Catharanthus roseus)的细胞悬浮培养物可将香叶醇、橙花醇以及左旋和右旋香芹酮通过其戊基侧链羟基化为一系列的单羟基化异构体，再转化为抗真菌代谢物5，3羟基新二羟基香芹醇［6］。

2.2 还原反应中药化学成分的变化通常都存在还原反应。常见的包括羰基还原反应、C-C双键的还原反应、硝基还原反应等方面。现代生物技术在这些方面有着广泛的应用。利用细胞培养可以将醛和酮转化为相应的醇，羰基发生还原反应；C=C双键加成其他成分，发生C=C双键还原反应；硝基被还原，发生硝基还原反应。例如长春花细胞悬浮培养得到的全细胞，通过其过氧化物酶胞外分泌到培养基中，可以使进攻羰基表面发生还原反应，使羟基化合物在具羟基基团的部位具有活性［6］；眼虫Astasia longa细胞培养物能够产生2种烯酮(enone)还原酶，可以还原香芹酮的C=C 双键，该反应具有部位特异［6］；北洋金花（Datura innoxiu）、长春花以及Myrophyllum属植物细胞培养物都能够将TNT(2，4，6trinitrotoluene)经过硝基还原反应生成ADNT(2，4，6aminodinitrotoluene) ［7，8］。

2.3 糖基化反应 糖基是中草药的重要生物活性物质之一，由其衍生的苷类化合物，常为中草药的有效成分。糖基化反应可以使不溶于水的化合物转变为水溶性化合物，许多中药成分的理化性质与生物活性发生较大的变化，因此具有很重要的意义。糖基化反应利用传统的微生物培养或化学合成很难做到，不过利用现代生物技术就可以比较容易完成。例如：丁酸具有体外抑制肿瘤生长和诱导肿瘤细胞分化的作用，但是其在哺乳动物系统中半衰期很短，人们通过悬浮培养的灰叶烟草Nicotianaplumbaginiofia细胞糖基化得到其糖苷，半衰期大大增加，可以开发为抗癌新药。

转贴于

2.4 氧化和环氧化反应 中药化学成分在自然条件或人为条件下，经常会发生氧化或环氧化反应，这些反应有一些具有利用价值，通常被利用的如醇类成分被氧化成醛或酮，继而被氧化成酸；含有酚羟基成分的物质，被氧化缩合；环氧化反应可以用于具有细胞毒性的倍半萜烯的结构修饰。现代生物技术的应用，可以人为地调节和控制以上的反应。例如：利用细胞培养，可以将醇转化成对应的醛和酮；莪术Curcuma zedoaria细胞悬浮培养物可以完成大根香叶酮(germacrone)的环氧化反应；Pras等［9］研究发现，在Mucuna prllFICIIS的细胞培养物中由酚氧化酶催化可以生成一个非常重要的药用化合物7，8二羟基一 N二n丙基2氨基四氢化萘(7，8dihydroxyNdinpropyl2aminotetralin) 。

3 现代生物技术在中药化学成分合成和生产中的应用

中药所含有的化学成分，通常含量都不高，而且含有大量的非药用部分和杂质成分，给中药化学成分的提取和分离带来很大的难度，有的中药生长时期很长，产量很低。随着人类需求的急剧增加，单靠传统的从野生或种植的中药材中提取，远远不能满足需要，因此需要对中药化学成分进行人工合成，或者通过人工技术提高其纯度和产量。中药活性成分一般结构复杂，常有多个不对称碳原子，利用化学合成来进行结构修饰存在着得出率低、反应专一性差、副产物多等缺点，既费事费力又效果不佳。近年来，以微生物为反应器进行中药活性成分的生物转化和生物合成，有望为这类中药活性成分的获得提供新的途径。中国药科大学研究人员利用微生物转化技术成功地在吗啡类似物蒂巴因的14位碳原子上定向引人了羟基，使其镇痛活性提高了100倍以上［10］。有些中药化学成分在植物体内的含量非常少，化学合成和半合成也不太理想，可以通过现代生物技术的控制，生产这类有效物质。现在已经研究成功的有利用细胞悬浮技术培养具有抗癌活性但生长期漫长且含量极低的红豆杉的活性成分紫杉醇、紫草的有效成分紫草宁色素、三白草的活性成分金丝桃苷、具有抗肿瘤作用的长春花的活性成分长春碱和长春新碱等，利用固定化细胞培养技术培养一些有效成分如黄酮、葸醌、各种色素和生物碱等［11］，利用毛状根培养长春花、烟草、紫草、人参、曼陀罗、颠茄、丹参、黄芪、甘草和青蒿等40多种植物的有效成分［12］。 综上所述，现代生物技术在中药化学研究过程中比传统研究方法更具有优势，为中药化学研究开辟了一条崭新的途径。在中药化学研究中应当充分吸收和利用现代生物技术。

参考文献

［1］ 匡海学.中药化学［M］.北京：中国中医药出版社，2003：1.

［2］ 赵广荣 ，向志军，元英进，等. 中药现代化研究的生物技术［J］.中草药，2004，35（5）：481.

［3］ 李 森，吴 新，董效成，等．药用植物次生代谢物细胞工程的新进展［J］.西北药学杂志，1998；13(4)：173.

［4］ Okada Naosuke，Verpoorte R．Intergeneric co-culture of genetically transformed organs for the production of scopolamine［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1989；86(1)：534.

［5］ 刘建勋，从伟红．我国植物药研究的问题与建议［J］.中国中药杂志，2002，27(7)：484．

［6］ 于荣敏 ，邱立鹏，赵 昱，等. 植物生物转化技术在药用活性成分生产及新药开发中的应用［J］.中国新药杂志，2005，14（4）：407.

［7］ Lucero ME，Mueller W．Tolerance to nitrogenous explosives andmetabolism of TNT by cell suspensions of Datura innoxia［J］.In Vitro Cell Dev Biol(Plant)，1999，35：480.

［8］ Hughes JB，ShanksJ. Transformation of TNT by aquatic plants and plant tissue cultures［J］.Environ Sci Technol，1997，31：266.

［9］ Pras N，Batterman S，Dijkstra D，et a1．Continuous production of the pharmaceutical 7，8dihydroxy Ndinpropyl2aminotetralinusing a phenoloxidase from cell cultures of Mucuna pruriens［J］.Plant Cell Tissue Organ Cult，1990，23：209.