生物工程和生物科學的區別模板(10篇)

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篇1

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0268-02

生物工程是指諸如化學、生物化學、化學工程、微生物學以及計算機科學等相關學科通過有機的交叉而逐漸發展起來的一門具有一定復雜性并且涉及醫藥、食品以及輕工等領域的學科。有人將21世紀譽為“生物的世紀”，隨著生物基礎理論的不斷突破，如何將其余生物工程實踐相結合，將很大程度上決定了我們未來的某些行為方式。生物工程技術如今也稱為了最為熱門的科技領域之一，但是現實中，生物工程相關的拔尖應用型技術人才匱乏非常嚴重，一方面高校或者研究機構的研究人員具備深厚的理論基礎，但是缺乏工程實踐；但是企業員工具有非常完善的生產經驗，但是理論知識比較匱乏。生物工程產業的市場空間與現有生物工程專業先關人才匱乏之間的矛盾一定程度上也促使了生物工程專業教學的改革。在此背景下，2010年6月，教育部就啟動和實施了“卓越工程師教育計劃”，該計劃就是對《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010―2020）》強有力的貫徹實施，也是兩綱要在工程教育上的重點項目，國家也將其作為促使我國又工程教育大國轉變為工程教育強國的重要措施。該計劃的目的就是要培養造就一大批創新能力和工程能力強、能夠適應目前我國經濟發展方式轉變所需要的高質量的各類型工程人才，為我國走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略做出積極的貢獻。其中，揚州大學的生物工程專業入選了教育部“卓越工程師教育培養計劃”，在不斷的探索與思考中獲得了很多非常寶貴的經驗，本文正是在此基礎上對于生物工程專業卓越工程師培養方案的探索、實施等方面進行探討，從而為培養創新型生物工程人才提供理論指導和實踐創新模式。

一、當前我國生物工程教育存在的問題

1.課程設置比例不合理，與市場需求脫節比較嚴重。生物工程專業屬于工學領域，而生物科學屬于理學；前者主要關注與生物科學在實際生產中的應用，是生物科學的延伸；后者主要探索生物體內的科學問題，是整個生物產業大廈的根基。從以上分析，可以看出二者關注的重點不同，因此在高等教育過程中，相關專業的課程設置應該能夠充分考慮到二者的特點。但是現實情況是，生物工程專業的課程設置理論課的比例嚴重超過其實踐環節的份額。學生大一學期除了應付諸如高等數學、馬克思哲學、大學物理、無機化學以及有機化學等非專業性課程之外，根本不能接觸到與生物工程相關的微生物學、酶學等課程。從學生的心理角度分析，我們可以看出這一階段的學生對于所選專業的興趣以及好奇被嚴重的壓制，有的學生甚至出現了迷茫，最終會導致很多孩子的心理發生不良的反應。其次，及時進入專業課學習階段，理論課的學習比例仍然過大，學生應對這類考試的方式就是“死記硬背”的應試心態，根本無法從最深處去理解生物科學知識在實際中的應用。最后，生物科學發展迅猛，甚至一年內就會產生很多具有實際意義的成果，但是很多時候教師的知識背景跟新不快，無法滿足當今生物產業的需求，最終導致誤人子弟。

2.實驗內容單一枯燥，學生實踐環節薄弱。生物工程專業肩負著為國家培養具有扎實理論基礎，對工程環節的了解也非常深入的人才。這類人才的本質仍然以實踐為主。但是通過調研，我們發現大部分開設生物工程專業的院校未能豐富實驗環節內容，仍然以生物最基本的實驗為主。雖然基礎實驗是根本，但是現實實踐中，這類實驗不能夠為企業提供非常實用的技術建議。長期以往，企業會對所培養的學生失去信任。

3.生物工程專業教師匱乏。雖然我國已經有很多院校都已經開設了生物工程專業，從表面來看，學校也都配置了相應的專業教師，但是這類教師的教育背景大多數是理科，工程背景很薄弱；即使某些老師工程背景比較雄厚，但是缺乏比較系統的生物科學的知識。造成這種局面的主要原因，還是與我國先關專業的培育體系有很直接的關系。

4.實習基地匱乏，企業無法提供長期的實地培訓。生物工程專業實踐環節進行的好壞，其實與學校企業間的關系密切相關。如果企業能夠在一定程度上真正為生物工程專業的學生提供實踐的機會，那么勢必會造成雙贏的局面，企業的知名度進一步的擴大，學生的生產實踐能力得到顯著的增強；但是顯示情況下，企業一般會出于技術保密的考慮，只為學生提供見習參觀的機會，無法從根本上提高咱們學生的實際動手能力。

二、“生物工程卓越工程師培訓計劃”實施的必要性和意義

為了努力培養一批具有國際視野、技術能力過硬以及具有很強實踐能力的工程技術人才，教育部于2010年正式啟動了“卓越工程師教育培養計劃”。該計劃是立足與我國工程技術人才匱乏這一現實，契合國家走新型工業化道路，加快培養能適應未來經濟社會發展需要的高素質的工程技術人才。作為《國家中長期教育改革與發展規劃綱要（2010―2020）》組織實施的一個重大研究項目，其主要目標是面向教育系統培養理論雄厚、工程技術熟悉的教師隊伍；面向企業界輸送具有當今最新的生物科技知識，具有解決實際生產難題的技術人才。“生物工程卓越工程師”計劃正式在此基礎上應運而生。該計劃實施的主目的地主要是在保證學生有足夠多的理論背景下，努力創造條件，加強學生工程實踐、設計以及創新能力方面的培養。雖然，我國“生物工程卓越計劃”起步晚，經驗欠缺，存在的問題還很多，但是我們也相信在我們不斷的摸索中肯定會開出立足本國國情的一條適合自己發展的道路。“生物工程卓越工程師”計劃的實施勢必會為我國邁向科技強國注入很強的能量。

三、生物工程專業卓越工程師計劃實施方案的探討

該計劃實施的關鍵就是做好“學校”與“企業”的良好銜接。因為學校是提供理論教學的主要組成部分，企業擔負著培養學生實踐能力的重任，如何做好二者的銜接關系到該計劃是否得以有效的實施。

1.生物工程專業卓越工程師計劃的總體框架。該計劃主要由兩部分組成，分別為校內教學與企業實踐，前者主要通過設置合理的專業，為學生提供較為全面的理論教育，使得學生對于生物工程相關的理論課程有一定深入的理解，比如生物化學涵蓋了幾乎生物工程先關問題的所有理論基礎，學生很有必要對其進行深入的學習；后者主要負責學生的實踐環節，各相關企業應該根據自身的狀況以及所感興趣的領域為學生設計合理的企業實踐環節。

2.生物工程專業卓越工程師計劃的機構設置。該計劃的實施除了對學校和企業的分工進行明確之外，還應該設置一個部門，專門對該計劃的實施進行監督、調研以及對調研中所產生的問題進行匯總。但是機構設置會出現一個問題，學校和企業本身只是合作關系，因此為了更好的加強交流，需要在企業和學校內部均設置相應的部門，由這兩個部門分別對學校和企業所承擔的事物進行管理。

3.“生物工程專業卓越工程師計劃”校內培訓階段。①“生物工程專業卓越工程師計劃”學院的遴選，參與該計劃的學員均是本專業排名在年級前10%～20%內的優秀學生，經過由學校以及企業組成的學員遴選委員會的面試最終入圍該計劃。此外，本計劃的選拔完全是在充分透明的情況下進行，符合條件的學生可以自愿申請，并提交先關的證明，對通過專家初審的學生進行上榜公布，確定面試名單；最后學院以及企業組成的學員遴選委員會對入圍學生進行面試，然后通過綜合面試成績對學員進行錄取。②“生物工程專業卓越工程師計劃”校內培訓方案，本計劃的基本模式就是“3+1”模式，即學員需要在校內完成3學年的課程學習。區別于其他學生的課程，該計劃需要設置針對性比較強的專業課程。③“生物工程專業卓越工程師計劃”企業實踐階段，針對企業內部各部門之間分工的不同，需要參與培訓的學員“先輪崗后定崗”。企業大多數實行“先輪崗后定崗”，期待學員通過這一階段的了解，一方面對企業有更深入的認識，另一方面學員自己也能找到比較稱心如意的崗位，只有學員本身對該崗位感到滿意，他才能釋放所有的能量，進而做出自身的貢獻。

學員定崗后，將享受與“正式員工”相同的福利待遇，并且公司也會經常舉行相應的活動，豐富員工工作外的時光，還能夠增加部門間員工的交流，進而提高部門間配合的效率。此外，企業在為實習員工給予豐富的福利待遇之外，企業還應該發揮它的監督作用，定期為實習員工進行實踐指導，為其配置“一帶一”企業導師。該導師主要負責該計劃內學員畢業課題的選題、開題以及課題的開展等程序。

篇2

生物技術是應用生命科學研究成果，以人們意志設計，對生物或生物的成分進行改造和利用的技術。現代生物技術綜合基因工程、分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、有機化學、無機化學、物理化學、物理學、信息學及計算機科學等多學科技術，可用于研究生命活動的規律和提品為社會服務等。當今，越來越多的國家把教育的目標放在改善和提高學生的科學素質上，以期適應社會的進步和科學的發展。要提高學生的科學素質，生物學教育意義重大。隨著生物學的發展，生物被越來越多的學生所認識。近些年來，以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛，并日益影響和改變著人們的生產和生活方式。

二、生物教學與發展現狀

在1991年公布的《普通高等學校本科專業目錄》中，與生物有關的科目有生物化學、微生物學、遺傳學；到1998年，調整生物學科，設置生物科學、生物技術專業；再到2012年的重新調整為生物科學、生物技術、生物信息學、生態學、生物工程。1998年之前，全國生物類專業本科招生規模較為穩定。自2001年之后，生物學科的發展帶動了生物類專業的招生人數，由于擴招帶來了一系列問題，2005年招生趨于平穩。生物技術專業近年來就業率持續走低，目前面臨的主要問題有：

1.師資隊伍不足、教學資源欠缺、教學質量下滑。在2002年全國性大學擴招后，生物專業也不例外，招生規模訊速擴大，隨之出現一系列問題。教學經驗豐富，學術水平較高的教師隊伍短缺，高校對教師的評價體系重科研、輕教學也使得師資隊伍不穩定；教學資源欠缺，特別是直接用于本科教學的實驗設備與資金嚴重不足，影響了教學質量。這些都對高校的教學質量產生了不良影響。在這種情況下，保證教學質量已經成為目前高校生物學教學面臨的一個重大問題。

2.高校對于生物專業的專業定位不明確。目前，許多高校都設置了生物專業，但對其專業定位和培養目標卻不明確。創新型人才、研究型人才和應用型人才的培養有何區別、如何定位專業發、培養目標和在新形勢下如何適應，都是高校生物教學不可回避的問題。

3.本科生與研究生培養銜接問題。生物專業本科教學與研究生的培養之間的銜接有很大問題，不利于學生的繼續深造，使得學生的就業壓力增大，而且不利于生物專業高級人才的培養。

4.教學內容急需更新。目前，生命科學的發展日新月異，知識急速膨脹，新技術、新理念不斷涌現，而目前的培養方案中專業課程的學分和學時都是十分有限的，并呈壓縮的趨勢；另外，在這種情況下，哪些內容是專業教學的核心內容？隨著科學的進展，學科的知識體系在不斷變化，在這種情況下教學內容應如何更新，已經成為高校生物學教育教學工作中的亟待研究和解決的課題。

三、改革措施

1.觀念的改變。教改成功的關鍵是改變教師的觀念。教改首先是改變人的觀念和認識，然后才能實現真正意義上的教學改革。對于參與高校教學改革的人來說，接受有關的教學理論，了解新的教學觀念是十分必要的。生物學的研究方法和思維方法，是構成這門科學的重要組成部分，是生物學最精彩的內容之一。如果我們在教學中只告訴學生生物學的結論（科學中靜態的部分），而不讓學生了解科學研究的思路和接受科學方法訓練（科學中動態的部分），學生就很難真正地認識科學的本質和它的全貌。我們也很難實現培養具有良好科學素質、具有創新能力的高水平人才的目標。

2.應用教學輔助設備，激發學生興趣。興趣是最好的老師，也是學習的動力。教學方法的靈活多樣，不斷整體優化教學方法，用符合教育規律的科學方法及教學手段，秉承“授之以魚，不如授之以漁”的教學理念，完善教與學的有機統一，達到最佳的學習效果。在教學活動中，以多媒體技術作為現代教學手段，可以將文字、圖形、聲音、動畫等多種資源整合優化。由于其豐富多彩的畫面的切換使學生置身于教學中，激發了學生的好奇心，使教學表現的內容更充實，更形象生動，更具吸引力。通過這些形象生動的圖畫和視頻內容，學生對這門課程產生了濃厚的興趣，不但容易掌握和鞏固新內容，也激發了學生的求知欲望，讓學生感受到生物技術與日常生活、實際應用是息息相關的一門學科。

3.教與學結合，激發學生主動性。生物技術概論內容涵蓋面廣泛，但教學時數有限；在有限的教學學時內，將所有內容都進行精講是不現實的。因此，根據教學大綱要求，教師可安排一些內容讓學生課后自學。同時，輔以某種形式進行，多可以分成小組形式進行討論，或者以正反兩方的形式組織辯論，或者以小組形式選派代表闡述自己的觀點等，通過這種教學方式，學生的獨立思考、創新能力得到培養，并且充分發揮了其團隊協作能力，為今后的學習和工作奠定了基礎。

4.多樣化的考核方式。現如今，許多高校生物專業只憑借期末考試進行考核，忽略了生物專業的實驗性與操作性。為此，各高校應該實施綜合考核方案，將平時成績和期末成績相結合。將課堂討論、辯論、回答問題等都作為平時成績，同時根據平時章節安排、布置了一些相關的論文開闊學生視野。這種考核方式的變革，在增加學習興趣的前提下，加強學生自主學習、創新等能力的培養。

5.確定人才培養目標。目前，雖然許多高校提出了“厚基礎，寬口徑”的本科生的培養目標，但實際上對生物技術專業本科生的培養目標還是不明確的，這就要求教育者要用更寬廣的眼界，切實把握好生物技術專業人才的培養目標，落實人才培養的可持續發展理念。在處理人才培養與社會需求的關系上，注重培養“有知識、有技術、懂業務、會管理、會開發，并有市場意識與競爭意識”的“復合型”人才；在理論與實踐關系上，加強學生專業課試驗設計與操作能力、結果分析與整理能力、文獻查詢與消化能力、生物產品的研發能力，努力將實驗內容、學位論文和生產實習等教學環節有機地結合起來。

參考文獻：

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自20世紀80年代以來,STS的理念和教育模式作為科學教育領域內的一種新的嘗試得到了世界眾多國家的認同,成為世界科學教育改革的一個重要方向。STS是“Science,Technology and Society”(科學、技術和社會)的英文縮寫,是研究科學、技術與社會的相互關系,以及科學技術服務于社會生產、生活及發展的科學教育思想,它要求學生懂得科學知識的應用,知道科學技術與社會之間的相互影響和作用,培養學生關注社會的意識,并能以正確的價值觀和方法解決科技發展所帶來的社會問題。

《普通高中生物課程標準(實驗)》在課程性質部分明確指出:“高中生物課程將在義務教育基礎上,進一步提高學生的生物學素養。尤其是發展學生的科學探究能力,幫助學生理解生物科學、技術和社會的相互關系,增強學生對自然和社會的責任感,促進學生形成正確的世界觀和價值觀。”

“遺傳與進化”是高中生物必修模塊,它是生物學的一個基礎和核心內容,也是生物科學與社會、個人生活關系最密切的領域,在本部分內容里包含遺傳的細胞基礎、分子基礎、遺傳的基本規律、生物的變異、人類遺傳病、生物的進化六部分,該模塊主要從細胞水平和分子水平闡述生命的延續性及生物進化的過程和原因。本文以該模塊為切入點,對STS教育在生物學中的滲透進行探討。

一、系統化生物學知識,在教學中貫穿STS教育

生物具有嚴整的結構,通過代謝表現為生長、繁殖等生命現象,具有應激性,能夠適應并影響環境,因此生物學的基本概念和原理不是孤立的,而是彼此有著一定關聯。在教學中,教師應心中有STS理念,在有意識地引導學生在學習生物學知識、技能的同時,建立起生物科技與社會的教育觀念。

例如:學習細胞分裂知識后,分析細胞分裂中DNA、染色體變化規律,推導DNA與生物的遺傳相關,通過“Avery實驗、噬菌體侵染細菌實驗”證明“DNA是主要的遺傳物質”,繼續追問思考:作為遺傳物質應該具備什么條件?為什么DNA可以作為遺傳物質?通過了解沃森和克里克成功的奧秘引出DNA結構、功能、中心法則這些遺傳學的基本知識,由此引導學生關注:人類基因組計劃、中國超級雜交水稻基因組計劃、親子鑒定、基因診斷與治療、生物技術制藥和研制疫苗、艾滋病病毒的遺傳機理、基因工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、轉基因食品、害蟲和病原體抗藥性形成、干細胞的應用、克隆技術、人體器官移植、組織培養、朊病毒等,這些都是極好的STS教育素材,教師只要隨心巧用,必可達到良好的STS教育效果。

可遺傳的變異為生物的進化提供選擇的材料,在生存斗爭過程中適者生存,不適者淘汰,有利變異不斷積累和加強,推進了生物的進化,學生沿著達爾文的思路,能了解達爾文的自然選擇學說模型,教師提示學生達爾文進化學說的局限,能激發學生深入探究了解現代生物進化學說。不同的物種之間,生物和環境之間,在相互影響中不斷進化和發展,即共同進化。至此,又很自然地把生物與環境的相關知識水到渠成的聯系起來,在生物與環境里,生物性污染、生物凈化、生物資源合理利用、綠色消費等又是滲透STS教育的良好素材。

以上的知識梳理只是一個示例,在任何一個模塊的學習中,任何一個生物學的基本概念和規律的拓展,均可以作為主線將STS生物學知識框架建構。教師心中應有生物整體的概念,善于從不同角度把STS教育落實于生物教學實踐中。

二、穿插應用生物科學史,滲透STS教育

生物科學史是一部科學發展的歷史,它揭示了人類生命科學的發展規律,蘊含著豐富的STS教育材料。如孟德爾、摩爾根在經典遺傳學上的貢獻、我國首次人工合成結晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉運核糖核酸、袁隆平兩系雜交水稻法、DNA雙螺旋結構提出、《寂靜的春天》帶來的環保革命等,生物科學史為我們展示了生物科學事實、概念、原理、方法,以及技術發明的歷史背景、發展歷程、現實應用,對于學生深入了解生物學原理、生物學實驗設計的基本思路、掌握科學研究的一般方法,提供了極好的范例,同時,從生命科學的發展史來看,每一項成就的獲得無一不是生物學家們不斷思考、不斷探索,甚至是不斷失敗后反復實驗而獲得的成功,因此生物科學史在教學中的融合,既有助于學生理解知識和概念,培養科學思維,形成良好的知識結構,理解科學研究方法,掌握生物科學概念原理,又有利于培養學生科學態度和形成正確的價值觀。

例如,“基因的分離定律”可以采用以下教學步驟:(1)問題引導,設疑激趣:簡單解釋“融合遺傳”的觀點,預測孟德爾豌豆雜交實驗F1會是什么樣顏色?實際結果F1紫色,與“融合理論”不符合,怎么解釋?(2)設問:在孟德爾豌豆雜交實驗里為什么F1全是高莖?矮莖消失了嗎?F2為什么會出現3∶1這樣的結果?是偶然的嗎?怎么解釋孟德爾的發現?(3)帶著疑問,引導學生思考孟德爾對該實驗現象的解釋;它與“融合理論”的本質區別是什么?孟德爾的解釋是否合理呢?怎么檢驗它的正確性?(4)介紹“假說―演繹法”,指導學生繪制一對相對性狀的遺傳圖解,理解測交實驗過程,預測測交實驗結果,領悟“假說―演繹法”在科學實驗研究中的價值。(5)師生共同歸納總結孟德爾基因分離定律的實質,并組織模擬性狀分離比實驗,體會模型意義。(6)介紹孟德爾定律在生產實踐上的應用。通過設疑探究模擬孟德爾關于基因分離定律的過程,再現生物學家的實驗設計和操作,讓學生親身體驗和感受科學探究過程,學生能夠較好理解基因的分離定律實質,理解“生物―技術―社會”之間的關系,并對“觀察、發現問題―分析問題、假設―實驗設計、驗證―歸納總結”的一般研究過程有了真實的體驗,實現知識(分離定律)、技能(科學研究方法)目標的達成。

三、情境創設、課堂引導,落實STS教育

建構主義觀點認為:知識是從情境和活動中來的,學習是在真實的活動和社會性的互動里發生的,情境教學是教學研究中的一個重要問題,所謂“情境教學”,就是“從情與境、情與辭、情與理,情與全面發展的辯證關系出發,創設典型的場景,激起兒童熱烈的情緒,把情感活動和認識活動結合起來,所創建的一種教學模式”,即“情境教學”指的是教師人為“創設”的情境中所進行的教學。[1]創設情境的目的或激發學習興趣,或啟迪思維,總的來說是為實現有效的教學服務,因此創設恰當的教學情境,開展STS教育活動,是生物教師的基本素質和能力體現。如學習“性別決定和伴性遺傳”的內容時,我先給學生展示一位男明星和一位女明星的照片,設問:人都是由受精卵發育而來,為什么有的發育成雄性,有點發育成雌性?再講述“色盲的發現”“月亮的女兒”的故事,提問:色盲和白化病的患病人群有什么不同?為什么會出現這樣的情形呢?面對可能出現的不同的遺傳病,如果你是一個遺傳咨詢師,你怎么給一個懷孕的母親進行遺傳咨詢?在這樣創設的提問情境,學生產生了價值取向,注意力集中,認真思考,為相關知識的學習做好了準備。隨著一個個問題的解決,學生較好掌握了知識,同時在假設的情景里應用所學習知識分析問題,解決問題,“科學、技術、社會”的意識也自然地融入在教學活動中。

四、活動延伸,課外拓展STS教育

課堂教學的時間是有限的,因此教師在做好課堂教學的活動的同時,應充分組織學生圍繞與生物學有關的科學、技術及社會問題開展以學生為主體,以實踐性、趣味性為主要特征的活動課,對生物學課堂教予以必要延伸和拓展補充。如舉辦“基因工程和轉基因技術”“克隆技術與人類未來”“人類基因組計劃”等專題講座,進行“生物與人類未來”“環境污染”“健康與生命”“健康與營養”等專題調查,推薦適合中學生的科普讀物,收集報刊雜志上最新科技發展動態,開展閱讀競賽活動,進行小制作、小發明、小實驗等豐富多彩的活動。學生通過活動的參與,能鞏固已學的生物學知識,學和合作與分享,認識體會生物學科學的重要性,養成關注與生物學有關的社會問題的習慣,自覺運用生物學的相關知識解決人類面臨的社會問題。

當今世界,生命科學日新月異,生物工程、克隆技術、轉基因技術、人類基因組計劃的研究在環境保護、醫藥生產和疾病預治等方面發揮巨大作用的背景下,在新課程理念的指導下,生物教學與STS教育相結合,把知識與應用、科技進步與社會發展,價值觀與關注社會的理念融于教學過程中,能使生物教學的內容更趨于完整。教師應立足于社會生活中的實際情況和問題,利用好教材,使學生能夠積極思考,理解生物科學與技術在社會中的作用及反作用,作出判斷和決策,主動學習,尋求當今社會發展中的生物科學、技術運用的最佳方案,培養科學的價值觀,具有對社會問題進行預測、判斷、決策和解決的能力,使生物學科教學真正著眼于每個學生的全面發展和終身發展的需要,真正全面提高學生的生物科學素養。

篇4

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）12-0123-03

環境微生物學作為我國高等院校環境類專業的必修科目，是一門多學科交叉的綜合性、實踐性及技術性很強的重要課程。隨著生物科學技術在眾多領域的應用和發展日益革新和壯大，這門前沿科學無疑成為研究和解決當今環境問題的新途徑、新武器[1]。微生物學實驗技術作為理論知識與工程應用的聯結紐帶，鼓舞著專業人才的科學創新思維，極大地推動環境化學、污染控制工程等領域的發展[2]。通過微生物學實驗技能的系統講解和演練，指導環境工程專業學生掌握一門實用的生物實驗操作技能，培養其實驗設計和動手能力，有效促進知識的遷移和轉化，較好地服務于該專業本科生未來的科研活動和工程實踐。

面對國家全面開展素質教育、大力培養創新型就業型人才的發展方向，各大高等院校堅持以提高本科教學質量，推進教學、科研、實踐相結合，根據學校條件和專業背景，建立與社會服務相融合的特色教育，為培育更具專業素養和社會競爭力的應用型人才而努力[3]。微生物學實驗作為訓練專業人才基礎操作技能的實用型課程，同環境工程專業領域有著重要的關聯性和輔，因而成為各高等院校環境類專業的重要發展學科[4]。同時，由于微生物學特有的微觀性、精密性和抽象性，環境專業學生微生物學相關知識和興趣的薄弱，使得教師對該課程整個教學過程的設計和把握顯得尤為重要。而傳統的微生物學實驗教學活動普遍存在諸多缺陷和需要改進的問題，比如：教材教學資源的陳舊滯后；教學理論與實際問題聯系不緊密；學生積極性、重視程度不高；缺乏課程考核制度；等等。因此，筆者根據以往教學經歷及同行反饋意見，對環境工程專業微生物學實驗課程進行一系列設計和改進，在此進行簡單總結論述。

1 開放式多元化實驗教學

傳統的微生物學實驗教學中，如細菌染色、培養基配制和滅菌、菌種分離培養、物理化學因素對微生物生長影響的觀察等，大都屬于驗證性實驗，著重于強化理論理解和掌握操作流程，未能充分調動學生的積極性和創新性，對未來畢業設計和就業中面對實際問題造成不利影響[5-6]。開放式實驗教學講究內容、形式、地點的開放，除了增加設計性實驗的比重，比如各類環境中（不同空氣、土壤或水中）微生物的接種、培養和測定，完全可以由學生自主設計實驗方案，準備實驗藥品和所需設備，教師幫助其審核實驗方案的合理性，培養學生嚴謹的科研作風，認真分析實驗結果，從實驗操作過程中尋找和總結不同結果的原因[7]。為此，實驗教師需要注意配備多余培養基或菌液等，對于實驗過程中的失誤或其他影響造成的異常情況，提供修正和彌補的機會，給予學生相對自由的實驗空間和條件。同時，可以適當拓展設計性實驗，加入觀摩性實驗環節，比如安排實驗與環境工程專業實習體系相結合，讓學生自主選擇污水處理廠或者環境監測站等相關單位，提前接觸認知實習的對象，通過觀察污水廠水質變化情況、取樣環節及污水處理流程的切身體驗，了解活性污泥中微生物的作用和反應原理[8]。

在課程學時的安排上，教師及時安排學生對被培養菌種的觀察和記錄時間，提前布置下次實驗內容，保證各實驗小組方案的設計和討論時間。另外，在條件允許的情況下，鼓勵學生加入教師主持的相關課題，拓寬專業思路，從而對想繼續專業深造和進行科研工作的學生起到積極的促進和引導作用。

2 武裝課程背景，緊跟前沿熱點

依托環境工程專業教學體系，本科環境微生物學課程的要求尚屬理論學習水平，重在掌握操作過程的原理和流程，與實際工程項目的要求相差甚遠；又鑒于大多數生物工程技術仍處在實驗室探索研發階段，或者依附其他行業生產和研發，純生物工程行業的人才需求并未擴大，而純微生物學專業就業面相對較窄，屬于輔專業課程，所以學生的學習熱情和主動性不夠高[9]。

首先，從環境微生物課程相關理論及實驗教材上講，避免沿用陳舊的教學材料，借助現代網絡多媒體技術拓展課堂內容，選擇和側重與實際問題接軌的內容，將國內外微生物科學技術的前沿進展呈現給學生。教師還可以在原有的課程里增設環境生物技術課程、環境污染生物修復技術等，掌握生物工程在相同的技術原理下在不同環境領域的應用，將理論知識和基本技能得到延伸和拓展。同時，鼓勵和督促教師自身不斷學習，掌握最新的專業動態，保持開闊的眼界和與時俱進的科研精神，通過分享國內外生物技術熱點和相關科技文獻，激發學生探索創新的求學態度，增強對所學專業的就業信心。

3 理論教學與實際案例相結合

將實際生產生活的相關知識點融入課堂教學中，指導學生在課外有選擇地參與趣味性微生物小實驗，諸如自制酸奶、酒釀、泡菜等利用微生物發酵原理的日常食物，對常見菌種如真菌、大腸桿菌等作觀察和分析等，通過將微生物原理生活化、生動化，發揮學生主觀能動性，使其在體驗微生物與日常生產生活奇妙關系的同時，將所學技能融會貫通。在微生物學實驗教學的整個過程中，堅持“學生主導，教師為輔”的原則，放手讓學生從參與準備實驗（培養基的制備、滅菌、接種等）到全程設計和操作，通過自行準備實驗器具，自主安排實驗時間，熟練微生物實驗基本物品的配備、操作及其應用。當實驗遇到困難受阻，鼓勵學生通過調研和查閱相關案例文獻來分析和解決問題，啟發其創新性和設計性思維，幫助其產生一定的責任感和成就感，為今后獨立參與相關工作奠定基礎。

4 充分利用多媒體教學手段

依托學校現代網絡教育教學系統，把目前互聯網上優秀的微生物實驗教學資源或者教師自制的視頻、音頻、圖片等收集和整理起來，以多角度、動態清晰的方式將實驗的全過程提前展現給學生，豐富了原本枯燥的實驗內容，彌補傳統教學及演示的不足，從而提高課堂教學質量[10]。筆者特別推薦將多媒體網絡資源實施在實驗預習階段，尤其對于菌種的分離、接種、平板涂布劃線法等環節，配合影像資料，更能寓教于樂，讓他們在實驗預習過程中即能得到充分的引導，更加直觀、形象地領會到實驗操作的要領。如果在條件允許的情況下，在后期的實驗考核中，教師可以有選擇地進行攝像記錄、動態試卷等，這樣更加客觀而真實地反映學生的實際操作能力，進而提高課程考核效率。

5 嚴格保證教學實驗安全

隨著高校實驗室建設的大力投入，實驗教學質量的要求提升，實驗室的各項安全管理事宜也顯得尤為重要。為保證教學科研順利有序地進行，保證校內師生人身財產安全，加強實驗室設備及藥品的安全教育和管理，以防各類事故的發生[11]。高校微生物學實驗課程主要涉及生物安全、化學品安全、電氣安全、紫外線輻射及消防安全等。例如：實驗室酒精分類較多，用于清潔雙手的酒精棉球、浸泡鑷子（需沾取氯化汞溶液、75%乙醇等化學試劑）的酒精溶液等，要求實驗教師嚴格配制和區別標注，防止混用造成不必要的污染，用后及時洗手消毒，未用完的菌種和培養基等合理保存并記錄使用情況；無菌操作過程中，關閉門窗，嚴控課堂紀律，不得進行與實驗無關的講話、走動、吃東西等行為，防止雜菌污染；紫外照射滅菌過程中，清理超凈工作臺附近人員及物品，避免輻射傷害，以及臭氧對呼吸道的刺激；對于實驗室經常使用的高壓滅菌鍋、酒精燈等，要規范安裝及操作，定期檢查儀器表盤、維修記錄，發現異常及時修理，以免發生爆炸、火災等事故。

6 完善考核制度，培養獨立創新思維

傳統的“課程預習—實驗講解及演示—分組操作—記錄實驗結果—評定實驗報告”教學模式，不能夠全面、清晰地考察學生的基礎操作和應用能力。就石河子大學目前的實驗教學條件看（2個超凈工作臺、8臺顯微鏡、4個分光光度計等使用情況），儀器設備明顯不足，造成學生在分組實驗（4人/組）的情況下，得不到充分鍛煉的機會，導致部分學生積極性不夠，缺乏獨立思考能力。另外，部分高校實驗課程的成績是依附于理論課程中的，沒有單獨的學分考評，學生的重視程度不夠，往往造成眼高手低，動手能力差，實驗收效難以保證[12]。因此，本文堅持“強化操作能力，弱化抽象理論”的考核方案，實行“預習設計（10%）+實驗完成情況（30%）+單獨實驗操作（30%）+實驗設計方案答辯（10%）+實驗報告（20%）”的評分標準，在促進學生提高實驗能力和重視程度的同時，優化教學反饋，便于教師更全面更具體地了解授課效果，調整教學計劃、側重點、難易程度等。

7 結束語

對于環境工程專業本科生，其微生物學實驗操作技能的提高，以及對日后實際問題的分析和解決能力的提高都不是短期內能達到的，這需要相關專家和教師根據自身經歷，提出寶貴的整改方案，供同行們不斷實踐、總結和切磋，更科學更有效地實施教學活動[13]。本文對該門課程教學內容、方式、安全措施及課程考核的探索改進，打破了傳統實驗教學的局限性，堅持將提高學生的實踐操作能力貫穿于整個教學過程，旨在搭建環境專業類背景下微生物學理論和實踐的橋梁，強化和拓展學生的專業實踐能力和創新能力，為后續學生完成相關畢業論文起到輔導作用，對其在未來工作崗位上應對相關生物學實驗、分析和研究探索提供一個很好的認識和鍛煉機會。

參考文獻

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篇5

1考試內容和課標要求一致

普通高中生物學科新課程標準明確指出，必修的3個模塊《分子與細胞》《遺傳與進化》《生態與環境》是現代生物學的核心內容，對于提高全體學生的生物科學素養具有不可或缺的作用。考綱劃定的考試內容涵蓋了必修1、必修2、必修3和選修1《生物技術實踐》、選修3《現代科技專題》共5本教材的內容，體現了新課標教學理念，特別突出能力考核，能力立意明顯，在兼顧學科基礎主干知識和核心概念的考核的同時，更注重對考生創新能力的考核。

2側重科學素養考查，聯系實際，關注STS

考綱中明確規定，命題要重視對考生科學素養的考查，在生物科學和技術的基礎知識、科學探究的方法、獲取新知識和處理信息的能力、思維能力、分析和解決實際問題的能力等方面對考生的表現進行測量。重視理論聯系實際，關注科學技術、社會經濟和生態環境（簡稱STS）的協調發展。

3考查四種能力，涉及82個考點和26個實驗

考綱中明確指出，考試的能力要求有四個方面：一是理解能力，二是實驗與探究能力，三是獲取信息的能力，四是綜合運用能力。考試內容包含3個必考模塊（67個考點）和2個選考模塊（15個考點）共計82個考點，對考點的要求掌握程度分為Ⅰ級和Ⅱ級兩個層次。Ⅰ級要求對知識點要知道其含義，能夠在試題所給出的相對簡單的情景中識別和使用它們，與課標中的“了解”和“認識”層次相當;Ⅱ級要求理解所列知識點和其他相關知識點之間的聯系和區別，并且能夠在復雜的情景中綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價，與課標中的“理解”和“應用”層次相當。各冊教材考查能力要求和內容重點如下：

（1）必修1的21個考查內容中，有4個Ⅰ級，17個Ⅱ級。Ⅱ級要求主要落在細胞的結構、代謝和細胞的分化、衰老和凋亡，其中細胞的代謝最為重要，而光合作用的過程、影響光合作用和細胞呼吸的因素為重中之重。

（2）必修2的22個考查內容中，有5個Ⅰ級，17個Ⅱ級。除染色體結構變異和數目變異、轉基因食品的安全、人類遺傳病3個知識點外，其他全為Ⅱ級，其中細胞減數分裂與配子的形成過程、孟德爾遺傳實驗的科學方法、基因的分離定律和自由組合定律、伴性遺傳、變異在育種中的應用等知識點最為重要，是歷年高考考查的重點。命題的區分度在此部分內容中體現得更加突出。

（3）必修3的24個考查內容中，有8個Ⅰ級，16個Ⅱ級。Ⅱ級要求的重點在生長素的發現和作用，神經、體液調節與免疫調節，種群的數量變化、生態系統的結構、物質循環和能量流動規律上。

（4）選修1只考查“微生物的利用”和“生物技術在食品加工及其他方面的應用”兩個專題。

（5）選修3有5個專題，但基本上只考查“基因工程”“細胞工程”和“胚胎工程”，其中“基因工程”和“細胞工程”是重點。

（6）對26個實驗考查要求參考考試說明中的考試能力要求“2實驗與探究能力”，即要求考生能獨立完成表中所列的生物實驗，理解原理、方法，學會分析、判斷，還能進行簡單的探究。

總體而言，試題考查的知識點與新課標要求吻合，體現了高中生物教材和課程對當今中學生物教學的要求。從“識記、理解、應用”三個層次看，重點放在“理解”和“應用”兩個層次。試題的素材多為來自生活、實踐和與社會發展、生產較為密切的新情景、新材料，對考生的理解能力和運用能力的要求提高了。大量的試題以實驗情景設計，今年考綱中必考的實驗也比大綱版多了，大綱版考查14個，重點考查4個，而課標版考查26個，反復考的有6個。從近年的高考試題來看，考試的內容和要求均以考試說明為依據，認真研讀考試說明，并結合當年試題進行分析，可以更有效地備考。

此外，考綱對“生物考試內容”表中3-1（2）其他植物激素的要求掌握程度也由“Ⅰ級”改為了“Ⅱ級”。類似這樣的新修改內容和要求部分，很有可能在今年試題中出現，教師要在復習中多關注。

4試題類型、數量、賦分與大綱卷相比略有增加

理科綜合全卷總分還是300分不變，但是生物試題的題型、題量和總分與大綱卷明顯不同。課標卷的生物試題由6個單項選擇題、4道非選必做題和1道非選選做題組成。單項選擇題分布在I卷的1―6題，每題6分，共36分;非選擇題中的必做題分布在II卷29―32題，共4題39分;非選擇題中的選做題分布在II卷的第39、40題，要求選做其中1道題，賦分15分。課標卷生物試題總量比大綱卷增加了2道題（1個單項選擇題和1個選做題），總分由原來的72分提高到了90分。

二、近年來課標卷試題特點和高頻考點

1正誤判斷型選擇題的分布明顯增多，重在I級能力考查

下表統計了近4年全國課標卷兩套試卷中以正誤判斷形式出現的選擇題題號：

生物Ⅰ卷（選擇題）考查能力要求在Ⅰ級水平，重點是對必修的3個模塊的核心概念和主干知識進行識別、區分和解釋。

2非選擇題中部分探究和實驗分析類試題增多，多為II級能力測試

從上表可見，近兩年課標卷的非選擇題中，實驗分析和探究的試題明顯增多。

3非選擇題中的兩個選做題難度有差異

兩個選做題題號為39、40。第39題出自選修1，多為微生物實驗原理、操作及觀察方法和分析，偏向于感性認識，容易得分。第40題出自選修3，題目情景多來自于現代高科技題材，偏向于理性思維的考查，難度略大。建議學習基礎弱一些的非示范性高中，爭取創造條件開設選修1課程，做過微生物培養和分離實驗的考生，選做第39題得分率會更高。

4高頻考點集中在5本教材的5個板塊

根據近三年課標卷高考試題考點（詳見表1）統計分析：生物試題題量不多，相對集中在細胞、代謝、調節、生態和遺傳5個板塊的核心概念和主干知識中。高頻考點集中在必修1的“細胞的代謝”、必修2的“遺傳基本規律”、必修3的“生命活動的調節、生態”、選修1的“微生物的培養和利用”、選修3的“基因工程和細胞工程”。

三、2015年高考備考建議

經過第一輪系統復習后，考生對教材和知識點有了進一步理解，但是對考點及其測試要求不是很明確，進入第二輪復習后，教師要根據考試說明要求，幫助學生抓重點，提高解題能力。從以上分析來看，選擇題以考查理解能力為主，常附有圖表信息，重點考查考生對生物學基本概念原理的深層次理解和對圖表信息的識別與判斷能力;非選擇題多為實驗設計和分析說明題，主要考查考生的邏輯推理、綜合運用和語言表達能力。

建議第二輪復習分7個專題進行：選擇題專題、實驗題專題、細胞專題、代謝專題、調節專題、生態專題和遺傳專題。前2個專題是題型訓練，后5個專題是重點板塊知識的重構與整合。

1先做兩類題型訓練，讓學生掌握解題的基本方法和技巧

（1）選擇題。生物選擇題全都是單項選擇題，很多學生不愿多花時間審題，錯選、誤選的情況不少。近年高考的選擇題常考內容有：細胞結構、功能的辨析，質壁分離和復原實驗的分析和判斷，生態、免疫、內環境等重要概念區分以及遺傳變異類型的推測算等。試題特點是題干短、文字少，有的還附圖表，圖表中隱藏著解題信息。如是實驗題，通常附有數據表格、曲線或裝置圖、結果圖，要找準“題眼”，學會“破題”，明確題目考查的目標知識點。生態題多是幾個相關概念或現象的描述，要求考生養成慢讀、細審、深思后作答的習慣。

（2）實驗題。實驗題是高考的重點題型。考綱要求考生能獨立完成17個實驗，考試說明指出要理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用，即簡單驗證、觀察、分析和處理，初步探究和簡單評價、修改等。解答實驗設計題要注意“6依托”，即細心審題、原理分析、材料分析、變量分析、結果分析和正確表達。

近年高考常見的實驗題有4類：實驗分析題――根據題目提供的實驗方案，分析其中的步驟、現象、結果，作出解答;實驗方案糾錯或完善題――對實驗方案中的錯誤或不完善處進行改正、補充，使實驗方案趨于完善;實驗設計題（驗證性實驗、探究性實驗）――根據題目提供的條件，自行設計實驗方案;實驗有關的綜合類題――以實驗為背景，主要涉及代謝、遺傳和生態相關知識。

考試說明中要求考查的實驗有5類：觀察實驗6個，包括用顯微鏡觀察多種多樣的細胞、DNA和RNA在細胞中的分布、線粒體和葉綠體、植物細胞的質壁分離和復原、細胞的有絲分裂、細胞的減數分裂;模擬實驗3個，包括通過模擬實驗探究膜的透性、模擬探究細胞表面積與體積的關系、模擬尿糖的檢測;探究性實驗7個，包括探究影響酶活性的因素、探究酵母菌的呼吸方式、低溫誘導植物染色體數目的變化、探究植物生長調節劑對扦插枝條生根的作用、探究培養液中酵母菌數量的動態變化、土壤中動物類群豐富度的研究、探究水族箱（或魚缸）中群落的演替;調查類實驗1個，即調查常見的人類遺傳病;驗證類實驗2個，包括檢測生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質，以及葉綠體中色素的提取和分離。

觀察類實驗中，質壁分離和復原實驗常考（如2014年課標Ⅱ卷題4，課標Ⅰ卷題4，江蘇卷題15，上海卷題21等）;DNA和RNA在細胞中的分布和觀察細胞的有絲分裂（如2014年課標Ⅰ卷題29）也有考。可見，這3個實驗是考查熱點。觀察類實驗的共同特點是需要使用顯微鏡，有關顯微鏡操作和裝片制作、觀察方法是復習的重點。

探究性實驗在近年高考試題中明顯增多，盡管多數探究試題并非全程探究，而是部分探究。實驗分析類試題也多是選擇實驗的某個環節，要求考生對實驗現象、實驗數據、實驗操作等作出相應解釋。學生解答這類實驗試題常見的錯誤是實驗設計科學性不夠、無法區分變量（自變量、因變量和無關變量）、對照實驗設計不嚴謹，對實驗觀察方法和分析不到位。教師要應用“假設―演繹”的思路方法，從研究性實驗設計的基本環節入手，引導學生自行思考、分析、描述實驗。

驗證性實驗的復習相對簡單，重點是牢記生物細胞中三大有機物的驗證和綠葉中四種色素的提取和分離方法，尤其是理解鑒定試劑的使用方法和特定的顏色反應機理。

模擬實驗和遺傳病的調查在課標卷中很少出現，復習時可以淡化。

2再做5個重點內容的專題復習，重構板塊知識，幫助學生夯實基礎

重點板塊知識的復習，主要是幫助學生重構知識框架，加強對核心概念和主干知識的記憶和理解，明晰容易混淆的考點，避免死記硬背書本中的概念。教師要指導學生參照考綱和考試說明看書，特別是薄弱學校及學困生，復習階段必須把主要精力花在教材閱讀和分析上，重視回歸教材、夯實基礎。只有在理解知識的基礎上牢固記憶主干知識，才能做到應用自如。

如選做題內容主要出自“細胞工程”“基因工程”和“微生物工程”3個專題，可以將這3個專題的知識整合為圖1。

3巧用高考真題、仿真題進行模擬訓練，培養學生的題感和節奏感

篇6

比如我在講授《動物的防御行為》這一課時,先播放一段影視片段“動物的偽裝”給學生觀看。通過影片的播放,將森林中與環境融為一體的各種小動物如剛果地衣螳螂、葉尾壁虎、舟蛾、尺蠖、蜥蜴等呈現給學生。通過這個影視片段,讓學生猶如置身于自然環境中,感受到動物對環境適應的普遍性。而學生在觀看的過程中,對這些小動物絕妙的偽裝嘆為觀止,興趣大增。這樣創設教學情境,同時作用于學生的視覺器官和聽覺器官,能快速吸吸引學生的注意力,激發起他們學習的興趣和強烈的求知欲,發揮出學生在教學過程中的主體作用,從而達到寓教于樂、寓學于樂的目的。在此基礎上,我就順勢引導學生探究保護色、警戒色和擬態的內涵和區別,學生參與的積極性空前高漲,爭先恐后地發言,對教學內容的掌握程度大大提高,自然也就印象深刻了。

二、利用多媒體的可控性教會學生有目的地觀察

學生觀察能力的培養是初中生物教學的一項重要內容。利用多媒體制作的課件可在教師的控制下,有選擇地再現所學內容。學生進行觀察是一項有目的的活動,但是受初中學生年齡限制,他們注意力集中的時間往往不長,難以抓住事物的特征,教師可以利用有較強控制性的多媒體中的聲、光、影、色、動畫等來吸引學生的注意力,延長學生注意力集中的時間,從而幫助學生抓住事物的特征,進行有層次有目的地觀察。例如在講桃花的結構時,學生往往想當然地認為花瓣是花的主要部分,而忽略了對雌蕊和雄蕊的觀察,教師就利用多媒體課件將雌蕊和雄蕊從一朵花中剝離出來,引導學生觀察,并在屏幕上展示小麥和玉米的花,使學生認識到花的最重要部分是雌蕊和雄蕊。

三、利用多媒體改善教學手段,突破教學難點

多媒體課件可以突破時間空間的限制,把生動、鮮明、形象的教學內容展現在學生面前,吸引學生的注意力,培養良好的觀察品質。

例如講動物分類特征時,運用攝像鏡頭突破空間的限制,把生活在亞洲的老虎、非洲的雄獅、美洲的獵豹剪接組合到一起來比較,那么貓科動物的特征則不言自明。

再如要介紹家蠶的完全變態發育過程,“雌蠶蛾產卵;卵孵化成幼蟲(蠶寶寶);幼蟲化為蛹;蛹再羽化變成成蟲(蠶蛾)”。這一系列過程都是連續的動態變化,如果只借助于圖片或投影,同樣是不易真實地表示出動感的,學生不好想象,難于理解,但是這段內容卻是本節課的重點和難點。為此,我精心剪接了錄像帶中的幾組鏡頭,在稍加講述的基礎上將產卵、孵化、化蛹和羽化這四個過程連續地展示了出來,使學生親眼目睹了自然界中這一漫長的變化過程,特別是由蛹到成蟲的羽化過程,錄像中利用了特寫的慢鏡頭使學生詳細觀察到了:成蟲的頭首先從蛹殼中出來……最后,那漂亮的雙翅逐漸伸展開來。真是美不勝收,以至于許多學生都不由自主地發出了“太妙了”的感嘆聲,從而掀起了教學活動中的。趁熱打鐵,我進一步擴展,很自然地就引出了;像“一齡幼蟲”“齡期”“蛻皮”等較抽象的名詞,學生也很容易就理解了。

四、利用多媒體教學增加課堂容量,提高教學效率

電教媒體形聲兼備、動靜結合、形象鮮明、再現迅速、感染力強、進一步提高學生的多種感官效能,發揮個體的最大潛能,從而加快知識的理解、接收和記憶過程,從而提高學習效率。

例如:七年級生物的入門課“致同學們”,八年級生物的結束語“學習并沒有結束”,涉及醫學、農、林、木、漁等的行業及生物工程,生態環境等課題,內容較多,按常規教學時間緊效果也不理想,而使用多媒體輔助教學,學生能在一課時內就輕輕松松地獲得了“什么是生物學?為什么要學習生物?生物科學的發展和當代生物科學的新進展”的有關知識,了解了克隆羊多利、試管嬰兒的誕生過程,既激發了興趣又提高了學習效率。運用電教多媒體,還可使生物內容直觀、生動、形象,學生在學習過程中能同時進行眼看耳聽,因而能起到鞏固概念,加深記憶的效果。

五、利用多媒體輔助生物教學,可以培養學生的環保意識

在生物教學過程中,要挖掘生物教材中蘊含的思想內容,把培養學生良好的思想品德和道德情操作為重要任務。但是,在課堂教學中使用傳統的教學方法,單靠語言來描述,缺乏情景渲染,往往不能使學生產生共鳴,難以發揮生物學科的思想教育功能。而利用多媒體輔助生物教學可以起到事半功倍的效果。

例如,在學習《環境保護》時,我搜集近年來環境惡化的一些資料作成幻燈片向學生展示:①人類對自然的破壞和環境污染:某地山林被大量砍伐后殘留的粗大的樹樁實景;黃土高原實景;九江涌污水橫流的實景。②破壞和污染帶給人類的災難:沙塵暴、1998長江水災、赤潮、酸雨。③珍稀或瀕于滅絕的動植物圖片。這些貼近生活的畫面加上優美的語言描述,極強地渲染了課堂氣氛,學生不僅掌握了生態平衡被破壞的原因,也身臨其境地理解了環境保護和創造良好生態對人類的重要性,從而激發起學生的愛心和環保意識。

篇7

1　生物技術的發展和我國的不足

生物技術的飛速發展已使人類進入了一個前人難以想象的新時代。隨著人類基因組計劃（HumanGenomeProject，HGP）的實施，人類開始有希望能真正解構生命的奧秘。盡管這種探索也許永遠沒有盡頭。

人類基因組計劃旨在分析測序人類基因組所有的基因，即由A、T、C、G四種堿基構成的DNA序列。這項耗資巨大的國際合作工程（由美、英、日、法、德、中國等國家合作）被某些學者譽為是“人類為了認識自己而進行的一項最偉大和最具影響的研究計劃”。當然，這并不是說人類基因組計劃的研究就是生命探索的盡頭了。恰恰相反，隨著功能基因組學（FunctionalGenomics）和醫藥基因組學（Pharmacogenomics）等后基因組學（Postge nomics）和蛋白組學（Proteomics）的興起，人類對自身的理解又邁向一個新的征程。

伴隨著如此動人的生命科學探索的又是無限的產業利潤和商機。事實上，也正是由于生物技術產業對此計劃的積極參與，才推動了人類基因組計劃的順利與加速進行。雖然早在70年代生物技術公司就已在美國開始建立并運行，但生物技術產業真正的蓬勃發展還只是在90年代初人類基因組計劃開始實施之后。到今天，在美國共有約1300家生物工程公司，其投資約占世界年總投資130億美元的75%，已累積投入650億美元，所有公司的市值已達1100億美元。并且，這還并不包括近幾年由傳統的制藥業跨國公司轉變而來的生物技術公司。

我國的情況卻令人擔憂。目前，無論是生物技術研究還是生物技術產業，在世界范圍內，我國還處于“跟隨”或“參與”的狀態，雖然也不乏有突出的例子。比如我國在人類基因組計劃的測序工作中只占大約1%的比例，而美英則占約85%，其中英國占近三分之一。又如我國雖然也有200多家生物技術公司，但年銷售額上億元的也只有兩家，并且全國生物工程產品的年銷售額總和還不如美國一家中等規模的生物技術公司。據我國專家比較，我國的生物技術研究與產業發展都比美國要晚10～15年。

造成這些不足與落后的原因是多方面的：有歷史的，也有現實的；有體制上的，也有經濟上的。為此，我國也已開始實施一系列改進措施，包括中國科學院的“創新工程”、國家“八六三計劃”、“火炬計劃”、“攀登計劃”等，都收到了一定效果。在產業界，也已開始借鑒國外的先進經驗，如與研究機構的緊密聯合、借助于風險投資資金、有限公司轉為股份公司并上市運行等，也呈現渴望快速發展的勢頭，前景是堪為樂觀的。

在生物技術產業化的發展過程中，有一個長期被忽視的問題，嚴重地影響著我國生物技術產業的發展。可以說，如果此問題再不被重視的話，我國生物技術產業界不僅將要面臨越來越被動、道路越走越窄的局面，甚至還會反過來影響到我國生物科學研究的發展。這就是生物技術產業的知識產權保護問題。

2　生物技術產業的知識產權保護

現代生物技術產業涉及的知識產權保護范圍很廣，包括專利、商標、版權（著作權）、工業品外觀設計、商業秘密和反不正當競爭等。其中最具生物技術特色也最為重要的保護就是專利權的保護。因此本文主要介紹生物技術的專利保護問題，并對其他形式的保護略加介紹。

2.1　生物技術的專利保護

依據當今生物技術的發展所揭示的生命物質的層次，將專利法可能涉及的生命物質大致分為五類，分別為：

（1）分子　核酸類分子（如通常討論的基因即DNA分子）、蛋白質類分子（如各種細胞因子、抗體等）、糖類分子、脂類分子或其修飾物（如聚乙二醇修飾的蛋白質分子或糖蛋白分子、脂蛋白分子等）。此類物質是極為廣泛的一類物質，在實際的專利申請中占的比例也最大。

（2）細胞　以單細胞為其基本存在單位的生物或細胞，包括所有細胞微生物（如細菌、放線菌、酵母菌和霉菌等）、動物細胞和植物細胞或其轉化細胞、轉染細胞等。疫苗、病毒/噬菌體（亦屬微生物）、其他類基因載體如質粒等也可歸入本類。

（3）器官　離體培養的器官如血管、視網膜等。

（4）胚胎　主要指高等動物包括人的胚胎或其嵌合體（chimera）。

（5）個體　包括植物體、動物體，其中主要是轉基因的植物體或動物體。

上述物質基本構成了生命物質的全部內容。但僅有這些還是不夠的，還需要加上一些針對上述五個層次的生命物質的操作方法，如合成、復制、序列分析、培養、轉化、轉染、融合、移植、克隆等。

至此，我們就得到了專利法可能涉及的有關生物技術發明的所有主題（subjectmatter）。

專利主題必須具有可專利性（patentability）。照國際上基本一致的要求，這主要指發明要具有創造性、新穎性與工業實用性。如《歐洲專利公約》（EuropeanPatentConvention，EPC）在其第二部分（實體專利法）第一章（可專利性）中就明確規定了可專利的發明應具有創造性（inventivestep）、新穎性（novelty）和工業實用性（industrialapplication）。我國專利法也有同樣的要求。國際公約也是如此。如《TRIPs協議》第27條1款就做了與EPC幾乎一致的規定，既強調了專利主題物質應具有的“三性”，還強調了發明不得因發明地點和技術領域等而受歧視。

可見，生命物質（包括涉及生命物質的方法，下同）要受到專利法的保護，要成為專利法保護的客體，也一定要具有可專利性的“三性”要求，即具有創造性、新穎性和工業實用性。

盡管已有既定的標準，但生命物質的可專利性判定卻又不像對以前任何其他領域-如機械、化工與甚至計算機軟件等領域-的判定那么簡單，只要適用既定標準來判定就可以了。如果是那樣的話，當今世界也就不會為是否授予哈佛轉基因鼠和“多莉”克隆羊專利而爭論得沸沸揚揚了。經過生物科學界、生物產業界（包括醫藥、衛生、農業等多個領域）、宗教界、倫理組織、環保組織、知識產權組織和法學界的積極參與和對各方利益的極力平衡，到20世紀末，隨著《TRIPs協議》的廣泛簽署和歐盟于1998年通過《關于生物技術發明的法律保護的歐洲指令》（以下簡稱《指令》），世界對生命物質的專利保護問題也基本達成了以下幾點共識。

（1）生命物質具有可專利性，當且僅當它們滿足可專利性的要求（《TRIPs協議》第27條1款，《指令》第1條1款、3條、4條3款、5條2款）。

（2）動物品種、植物品種和繁殖植物或動物的主要是生物學的方法不具有可專利性（《TRIPs協議》第27條3款（b）項，《指令》第4條1款）。但如果有關的植物或動物發明不限于特定的植物或動物品種，則不可排除其可專利性（《指令》第4條2款）。

（3）有關微生物的發明或其相關方法具有可專利性，當且僅當它們滿足可專利性的要求。

（4）對生命物質的簡單發現，如一個基因的DNA序列，不具有可專利性；但若該生命物質是從人體中分離而得或由技術方法生產的，即它們對于公眾來說是不易得的或是非顯而易見的，則不應該排除其可專利性，即使其結構與自然狀態中此生命物質的結構相同（《指令》第5條1、2款）。

（5）生命物質的專利保護應受到道德倫理與公共秩序的制約。此即所謂的“道德條款”。

為適應和促進生物技術產業的發展，專利法已在有關生物技術發明的可專利性上做出了相當的讓步。主要體現在對“三性”標準要求的寬泛解釋上，與以前相比已有很大的變通性。如對于“創造性”的判斷，不再僅以自然界已存在該生命物質為排除理由（上述第（4）項），即即使某種物質存在于自然界（如人體中），但在其自然狀態下卻不可能為人們所利用，那么關于該生命物質的發明則不應因其已在自然界中存在而被排除其可專利性（如通過基因工程方法生產胰島素）。同樣“工業實用性”也已獲得較為寬泛的解釋。由此可見，專利法的調整已基本使生命物質的可專利性問題得到解決。但不可避免地還保留著許多限制。這些限制基本上是出自于道德倫理方面的考慮。如《TRIPs協議》第27條2款規定成員國在認為有必要保護其“公共秩序或道德”時排除發明的可專利性，并進一步把保護“公共秩序或道德”解釋為“保護人類、動物或植物的生命或健康，或避免對環境的嚴重危害”。這在《指令》中有更具體的反映。如《指令》第6條1款與《TRIPs協議》一樣排除了違反“公共秩序和道德”的發明的可專利性，并在其第2款以列舉的方式明確排除了以下各項的可專利性：

（a）克隆人的方法；

（b）改變人的種系（germline）的遺傳特征的方法；

（c）為工業或商業目的使用人的胚胎；

（d）可能導致動物痛苦而對人類或動物沒有任何實質性醫療利益的改變動物遺傳特征的方法和由這些方法產生的動物。

簡言之，專利法和相關法律中的這些“道德條款”，就排除了某些有可能危及人類的道德倫理和尊嚴的生命物質或方法的可專利性，從而筑起一道保護屏障。

總結當今世界對生命物質的專利保護的發展狀況，可以看出，隨著生物技術的發展而不斷調整的專利法，已逐漸敞開了對生命物質進行專利保護的大門。雖然出于道德倫理與公共秩序的考慮排除了一些特殊生命物質和方法的可專利性，但就總體而言，對生命物質的專利保護已經是不可逆轉的世界潮流了，這對生命科學界、生物產業界及整個知識產權界的意義是不言而喻的。

就我國對生物技術的專利保護而言，由于我國專利法的立法、司法和執法實踐時間都相對較短，經驗相對不足，因此在某些方面的欠缺是明顯的。這不僅體現在理論研究上的欠缺，也同樣體現在具體專利管理實踐上的落后。單就立法狀況來看，我國專利法基本與EPC一致。但在具體的實踐中，卻又呈現出相當的靈活性。可以認為這種靈活性是必要的，它既是現實實踐的需要，也為我國盡快與國際社會標準接軌積累經驗，同時也能保護我國生物科學和產業的健康發展。

對于植物新品種的保護，各國情況也不統一，但基本上都由《保護植物新品種國際公約》（UPOV）加以約束。我國已于1999年4月23日正式成為UP OV公約的成員國。

2.2　其他形式的知識產權保護

生物技術產業界與其他產業界一樣，要想有一個良好的運營秩序并能健康發展，就一定要有其他多種形式的知識產權保護。下面略加介紹。

商標　根據《TRIPs協議》的定義，商標是“任何能夠將一個企業的商品或服務區別于另一個企業的商品或服務的符號或符號組合”。正如眾所周知的例子，如CocaCola（可口可樂）、Kodak（柯達）等，其商標本身的價值已達數百億美元之巨。這當然是多年苦心經營的結果，但也應該承認它們本身開始即具有的獨創性。在生物技術公司中也有較好的例子，如Genetech、Amgen等。

商標的取得分為注冊取得和使用取得兩種，在不同的國家里有不同的規定。關于商標管理方面的國際公約有《商標國際注冊馬德里協定》、《商標注冊用商品和服務國際分類尼斯協定》等，我國分別于1989年和1994年加入。

版權（著作權）　主要是對數據庫（database）的保護。DNA序列與蛋白質序列的大量測定、對各種遺傳性疾病的分析都會產生大量的數據，如何有效地管理與使用這些數據（庫），以便既能有效地進行科學與信息的交流，又能保護自己的經濟利益，就是研究機構與企業關心或者應該關心的問題。著作權能為此提供一定的保護。但有關方面的問題還在爭論中。

工業品外觀設計　在我國這亦屬專利的一種。對于生物技術產業而言，這主要可能涉及到產品的包裝問題。不可否認，一種新穎與方便使用的包裝會有助于一項產品的推廣。

商業秘密　包括技術秘密與經營信息。如果一項開發中的生物技術不適合申請專利（或者說用技術秘密的形式可以得到更好的保護）或者尚不到申請專利的時機，那么就應該采取商業秘密的保護方式。我國《反不正當競爭法》（第10條）和《TRIPs協議》（第39條）對此都有規定。

反不正當競爭　對于企業間的不正當競爭行為，受害者可依據相關的《反不正當競爭法》或相關的國際公約提起訴訟以求得補償。

篇8

A.理學類：數學類、物理學類、化學類、生物科學類、地質學類、地理科學類、大氣科學類、海洋科學類、力學類、電子信息類、心理學類等。

B.工學類：礦業類、地質類、機械類、儀器類、材料類、能源動力類、電氣類、電子信息類、自動化類、計算機類、土木類、水利類、測繪類、化工與制藥類、紡織類、輕工類、交通運輸類、海洋工程類、航空航天類、兵器類、核工程類、農業工程類、林業工程類、環境科學與工程類、生物醫學工程類、食品科學與工程類、建筑類、安全科學與工程類、生物工程類、公安技術類等。

C.農林類：農學、園藝、植物保護、植物科學與技術、種子科學與工程、設施農業科學與工程、農業資源與環境、野生動物與自然保護區管理、水土保持與荒漠化防治、動物科學、動物醫學、動物藥學、林學、園林、森林保護、水產養殖學、海洋漁業科學與技術、草業科學。

D.醫學類：基礎醫學類、臨床醫學類、口腔醫學類、公共衛生與預防醫學類、中醫學類、中西醫結合類、藥學類、中藥學類、法醫學類、醫學技術類、護理學類。

E.管理學類：管理學、信息管理與信息系統、工商管理、市場營銷、會計學、財務管理、人力資源管理、旅游管理、行政管理、公共事業管理、勞動與社會保障、農林經濟管理、農村區域發展、圖書館學、檔案學等。

F.經濟學類：經濟學、國際經濟與貿易、財政學、稅務、保險學、貿易經濟、金融工程、國民經濟管理、信用管理、網絡經濟學、體育經濟、投資學、環境資源與發展經濟學、海洋經濟學。

G.法學類：法學、理論類、社會學、社會工作學、國際政治、政治學與行政學、思想教育學、外交學、治安學、偵察學、邊防管理學。

H. 教育學類：教育學、學前教育、特殊教育。

I.軍事類測量工程、車輛運用工程、船艇指揮、彈藥工程、導彈工程、導航工程、地雷爆破與破障工程、地圖學與地理信息工程、電力工程及其自動化等。

很多同學容易把理工科混為一談，不清楚二者的關系和區別。理科是基礎科學，基礎科學原創成果的數量和質量決定著國家的科學水平；工科是應用數學、物理學、化學等基礎科學的原理，結合生產實踐所積累的技術經驗而發展起來的學科，各類工學人才直接推動著我國的經濟建設和工程技術領域的發展。理科和工科在國家經濟建設中的地位都是非常重要的。由于學科的特點，理科專業的數量和培養學生的數量要比工科的少，但更要求精益求精。理科專業的同學可以在研究生階段轉入工科學習，由于有堅實的理科做基礎，無論是學習還是工作都更得心應手。在現代科技領域，理和工的聯系越來越密切。同學們在選擇專業時應注意兼顧理科專業的基礎、工科專業的發展趨勢，確定長遠的發展目標。此外，要注意管理學類、法學類、教育學類部分專業在招生時更側重文科生。

理科生的就業現狀

（Status of employment）

理科生的就業現狀相對文科生來說要好很多，但由于近年來高校招生人數的不斷增長，導致高校畢業生也在持續增加，那么相應的理工科畢業生人數也越來越多，這使得很多理工科專業崗位的需求正在向“日趨飽和”的方向發展，因此，就業前景也不容樂觀。再加上近年來海歸人數的不斷增多，更加劇了就業壓力。

面對這樣的狀況，理科生們要想在本科畢業時輕松順利地就業，就一定要弄清楚什么才是自己的核心競爭力。

理科生的核心競爭力

（The core competence

對于理科生來說，專業是其核心競爭力，甚至比學校的名氣更重要。為什么這么說呢？原因有三。

1.專業技術性更強

對于理工科專業來說，培養的內容技術性強，行業的社會分工非常明確，對于大多數理科學生來說，將來主要也是從事技術工作。而對于用人單位來說，不論是行業內的龍頭國企還是民營企業，招人考慮的最重要因素也是大學生的技術能力。綜上所述，理工科學生的技術能力是個人發展的最重要的衡量指標。

2.院校行業性更強

任何一個理工科院校都有自己的行業背景，不論是綜合型理工科院校（重慶大學，電力、建筑、制造工業）還是典型的理工科院校（西北工業大學，航天、航空、航海）.二本層次中的西安理工大學（水利水文行業）、昆明理工大學（資源行業），這些院校都有非常明確的行業背景。因此，這些院校的相關工科專業不但具有非常好的行業需求，同時也具備極強的專業培養能力。必須指出的是，理工科專業的學生將來轉型的機會更多，不論是考研換專業，還是從技術型工作到管理型工作的轉型。由于理工科專業的學習難度本身就很大，所以理工科學生的學習能力更強，以至于在將來的學習和工作中，理工科學生更容易適應變化的環境。

篇9

生物學是一門自然科學，通過生物實驗教學等方式，能促進學生掌握生物學的基礎原理和提高實驗技能，特別是在積極推進新課改的條件下，對于初中生物教學質量，培養學生探究能力、創新能力和思維能力，促進手腦并用等方面提出更高的要求。

一、在實驗中訓練學生的思維操作技能

思維操作技能包括分析、綜合、比較、抽象和概括等幾個步驟。在生物實驗中要實現對某生命現象的本質和規律的認識，就要對實驗中的感性材料進行一系列的思維操作才能實現。首先，是對要研究的事物進行分析。根據系統論的觀點，任何一個生命體或一種生命現象都是由部分、層次、要素組成的開放的有序整體。對于這樣一個整體如果囫圇吞棗地研究是無法進行的，只有將其分解，才能一部分一部分地研究，深入其內部，發現其本質。在頭腦中把整體分解為部分而進行逐個研究的過程就是分析。在頭腦中把生命體的各部分，把生命現象的各個方面和屬性聯合起來，形成對生命體和生命現象整體的認識，這就是綜合。比較，是把生物各部分構造、功能和某些屬性加以對比，并確定它們之間的異同點。這就為進一步認識生命的本質和規律、進行抽象和概括打下基礎。

二、在實驗中培養學生的觀察能力

觀察是人對客觀事物的一種生動的感性認識形式，它往往通過多種感覺器官的聯合活動，并在思維的參與下進行的。在觀察時，必須對觀察者預先提出一定的目的或任務，擬定一定的計劃，按計劃仔細地觀察，提出問題，尋求某種答案，這樣才能保證注意力集中在所要觀察的事物中。培養學生科學的觀察方法和求實態度觀察能力的提高，有賴于正確的觀察程序和方法，教會學生用正確的方法進行觀察，對培養學生觀察力是很有必要的。先整體觀察后局部觀察教師要指導學生全面進行觀察，抓住事物的各個方面及其發展變化的全過程，這樣才能達到認識事物的目的。對比觀察是運用縱橫比較進行觀察，同中求異或異中求同。對比觀察能使學生從平常的現象中發現不平常的東西，從相似的事物中找出差異以及從差異中找出共同點或因果關系。重復觀察為了保證觀察結果的可靠性，觀察的次數要多，否則就難以區分偶然發生和一貫現象，也就是巴甫洛夫所說的“觀察、觀察、再觀察”，他深刻地揭示了觀察的嚴肅性和科學性。

三、師生互動，提高

實施“師生互動”，作為教師，一定要了解學生的發展水平，從學生的實際出發，激發學生強烈的興趣和求知欲望，讓他們通過自己的實踐和心理、情感、體驗，提高分析問題和解決問題的能力。這樣，才能使學生進入積極思維的狀態之中去。例如，在學習“伸肘和屈肘”時，可事先激發學生進行科技制作“肘關節模型”。課堂上，教師不急于講解，而是先展示掛圖和模型，同時演示自己的上肢，讓學生一邊實驗一邊分析，爾后產生共鳴。因此，教師可以綜合運用情景激發，師生互動，直觀演示，將模型、掛圖及自己的上肢對照起來，逐一指出肘關節、肱二頭肌、肱三頭肌、尺骨、橈骨等各結構的位置及名稱，再演示部分結構的作用，讓學生仔細觀察和探討，從而得知伸肘和屈肘動作就是這樣完成的結論。這種開放性的課堂，學生興趣高漲，這樣的課堂，真正的師生互動，促使學生自主構建知識結構，完成認識上的飛躍。在這樣高昂的激情下，順便讓學生再分析健康體育課上的引體向上、俯臥撐等動作的完成就是如此的輕而易舉了。如初中生物學中的《血液循環》一課，這是生物知識的重點、難點。《血液循環》的教學目標是體循環和肺循環的途徑，以及血液在循環途徑中發生的變化。根據這個目標和媒體的功能，我選擇的做法是：首先，讓學生用手摸到自己的心臟，感受心臟的跳動，然后對照心臟模型，講述其結構。其次，觀看flas，依次展示：①心臟的結構（四個腔及瓣膜）；②與心臟四個腔相連通的血管；③體循環、肺循環路線；④在循環過程中血液成分發生的變化，用紅色表示動脈血、藍色表示靜脈血。這樣將復雜的血液循環整體分解成一個個知識點，循序漸進，依次顯示，學生思路清晰，教學效果很好。最后，觀看血液循環錄像，全面認識，加深理解。從以上教學步驟可以看出，課堂教學在目標指導下將各種媒體協調配合、各展所長、互為補充，運用多種手段向學生傳遞知識信息，從而使學生感知全面，理解深刻，既掌握了知識，又培養了能力。

四、推進開放式教學，創新教學思路

開放式教學就是廢止傳統的“封閉式”的學習指導，代之以差異的、動態的、開放的學習指導。教學目標是動態的、開放的，教學內容是動態的、開放的，教學組織形式也是動態的、開放的。這相對傳統教學中滿堂灌、注入式的方法，嚴重束縛學生創造力的發展的教學模式有著巨大的進步。初中生物課程的開放式課堂教學是由課程本身決定的，因為生物課程本身就是一個更新速度快、不斷發展完善的學科，需要以開放的理念對待。初中生物課程的開放式課堂教學環節包括：教學目標的開放、教學資源的開放、教學時間和空間的開放、作業的開放、評價的開放等五個方面。比如學習綠色植物相關部分內容時，教師就可以利用開放式教學進行，把學生帶進大自然中，讓學生親自觀察不同類型綠色植物的異同，比如一年生和多年生植物的異同；草本和木本植物之間的異同；單子葉與雙子葉植物之間各器官的區別等等，通過親自觀察，加強印象；在環境的污染與保護的教學中，把學生帶到校外，讓學生自己調查研究環境污染的原因以及給人類的影響，在學生能真正理解環保的重要性后制定環保措施等等，加深理解；考核方式也可以采取開放式，把考場挪到大自然之中，通過對學生實驗操作技能、科研的素養、科研的態度等方面的考核來衡量學生成績。

總之，教師應結合具體的教學內容，采用多種不同的教學策略和方法實現課程目標。一切有助于調動學生學習的自主性，讓學生能生動活潑的進行學習的教學策略和方法都應該提倡。真正實現知識與技能，過程與方法，情感、態度與價值觀三位一體的全面發展的目標。

篇10

摘要：目的探討現代生物技術在中藥化學研究中的應用。方法分析現代生物技術在中藥化學成分產生途徑、化學反應、合成和生產三個方面的應用。結果現代生物技術在中藥化學研究過程中比傳統研究方法更具有優勢，為中藥化學研究開辟一條嶄新的途徑。結論中藥化學研究應當充分吸收和利用現代生物技術。

關鍵詞：現代生物技術 ； 中藥化學

中藥是我國傳統醫學用以防治疾病的重要武器，其產生功效的物質基礎是中藥所含的化學成分。中藥化學的研究在中醫藥學的現代化、國際化及中藥產業化的進程中具有極為重要的作用［1］。其研究過程中通常要結合現代科學理論和成果，應用當代最新技術和方法來進行。現代生物技術是以生物體系(個體、組織、細胞、細胞器、基因)和生物工程原理來生產生物產品，培育新的生物品種或提供社會服務的綜合性生物科學技術，在各個行業得到了廣泛的應用，尤其是農業、環保、醫藥等領域。現代生物技術將是推動中藥現代化的強有力的重要技術之一［2］，并且在中藥現代化研究中得到應用。現代生物技術在中藥化學研究中也有應用，但這方面研究大多分散在其他研究當中，尚未見到報道對這方面有系統的分析，而且研究中藥化學的人通常從化學角度入手，很少涉及到生物技術。本文就現代生物技術在中藥化學研究中的應用進行一個比較全面系統的分析。

1 現代生物技術在中藥化學成分產生途徑研究中的應用

中藥化學成分大多是藥用植物在生長時期進行的一系列新陳代謝過程中形成和積累的，絕大部分是代謝次生產物，它們的產生往往有幾種到幾十種酶的參與，合成途徑非常復雜。中藥化學成分產生途徑的研究要借助于酶工程、基因工程等現代生物技術來研究中藥化學成分生物合成途徑。研究中藥化學成分的生物合成途徑不僅可以有助于這些化學成分的仿生合成，而且還可以人為地對這些化學成分的合成進行生物調控，有利于定向合成所需要的化學成分，是整個中藥化學研究的基礎。國際上這方面的研究已經逐步深入。Heide等在遼寧紫草的細胞培養中，研究了與紫草寧生物合成相關的酶類，初步確定了紫草寧生物合成的關鍵酶是對羥基苯甲酸牦牛兒基轉移酶(Phydroxybenzoate geranytransferase) ［3］。Okada等［4］分離出了某種黃連細胞中的編碼(S)四氫小檗堿氧化酶的基因，并進行序列分析。國內這方面的研究起步較晚，但也取得一些成果。中國科學院植物研究所葉和春研究員課題組已克隆出青蒿素生物合成途徑中四個關鍵酶基因，構建了不同啟動子下的Cad和PP基因植物表達載體，通過液氮凍融法等技術建立了二元載體系統［5］。利用基因技術研究紅豆杉屬植物中抗癌化合物紫杉醇產生途徑中關鍵酶環化酶已經取得應用。吲哚生物堿合成過程的關鍵酶異胡豆苷合成酶(SSS)，它催化次番木鱉苷和色胺縮合反應生成異胡豆苷。在萜類化合物(如倍半萜合成酶和二萜合成酶)和苯丙基類化合物(如查耳酮合成酶)的基因工程研究也取得了一定的進展。

2 現代生物技術在中藥化學反應中的應用

中藥化學反應非常復雜，廣泛存在于藥用動植物的生長采收階段、炮制加工、中藥制劑、臨床調劑煎煮等中藥產業的各個環節。中藥化學研究的很重要方面就是研究其化學反應。現代生物技術在此方面的應用，給中藥化學反應的研究開辟一條捷徑。

2.1 羥基化反應羥基化發應是中藥化學反應的一個重要類型，在中藥化學成分生物合成途徑中的乙酸丙二酸途徑（acetatemalonate pathway ，AAMA途徑 ）和甲戊二羥酸途徑（mevalonic acid pathway， MVA途徑）中都存在羥基化反應。傳統羥基化反應需要大量的反應步驟和催化劑，過程復雜，大規模生產成本高。現在利用現代生物技術，就可以避免上述問題。通過培養具有部位特異和立體特異性羥基化烯丙位C=C雙鍵的能力以及區別底物的不同對映體并選擇性地對其中之一進行羥基化的能力的植物細胞培養物，在分子中的不同部位進行立體選擇性氧化反應轉化外源底物，從而實現羥基化。例如長春花(Catharanthus roseus)的細胞懸浮培養物可將香葉醇、橙花醇以及左旋和右旋香芹酮通過其戊基側鏈羥基化為一系列的單羥基化異構體，再轉化為抗真菌代謝物5，3羥基新二羥基香芹醇［6］。

2.2 還原反應中藥化學成分的變化通常都存在還原反應。常見的包括羰基還原反應、C-C雙鍵的還原反應、硝基還原反應等方面。現代生物技術在這些方面有著廣泛的應用。利用細胞培養可以將醛和酮轉化為相應的醇，羰基發生還原反應；C=C雙鍵加成其他成分，發生C=C雙鍵還原反應；硝基被還原，發生硝基還原反應。例如長春花細胞懸浮培養得到的全細胞，通過其過氧化物酶胞外分泌到培養基中，可以使進攻羰基表面發生還原反應，使羥基化合物在具羥基基團的部位具有活性［6］；眼蟲Astasia longa細胞培養物能夠產生2種烯酮(enone)還原酶，可以還原香芹酮的C=C 雙鍵，該反應具有部位特異［6］；北洋金花（Datura innoxiu）、長春花以及Myrophyllum屬植物細胞培養物都能夠將TNT(2，4，6trinitrotoluene)經過硝基還原反應生成ADNT(2，4，6aminodinitrotoluene) ［7，8］。

2.3 糖基化反應 糖基是中草藥的重要生物活性物質之一，由其衍生的苷類化合物，常為中草藥的有效成分。糖基化反應可以使不溶于水的化合物轉變為水溶性化合物，許多中藥成分的理化性質與生物活性發生較大的變化，因此具有很重要的意義。糖基化反應利用傳統的微生物培養或化學合成很難做到，不過利用現代生物技術就可以比較容易完成。例如：丁酸具有體外抑制腫瘤生長和誘導腫瘤細胞分化的作用，但是其在哺乳動物系統中半衰期很短，人們通過懸浮培養的灰葉煙草Nicotianaplumbaginiofia細胞糖基化得到其糖苷，半衰期大大增加，可以開發為抗癌新藥。

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2.4 氧化和環氧化反應 中藥化學成分在自然條件或人為條件下，經常會發生氧化或環氧化反應，這些反應有一些具有利用價值，通常被利用的如醇類成分被氧化成醛或酮，繼而被氧化成酸；含有酚羥基成分的物質，被氧化縮合；環氧化反應可以用于具有細胞毒性的倍半萜烯的結構修飾。現代生物技術的應用，可以人為地調節和控制以上的反應。例如：利用細胞培養，可以將醇轉化成對應的醛和酮；莪術Curcuma zedoaria細胞懸浮培養物可以完成大根香葉酮(germacrone)的環氧化反應；Pras等［9］研究發現，在Mucuna prllFICIIS的細胞培養物中由酚氧化酶催化可以生成一個非常重要的藥用化合物7，8二羥基一 N二n丙基2氨基四氫化萘(7，8dihydroxyNdinpropyl2aminotetralin) 。

3 現代生物技術在中藥化學成分合成和生產中的應用

中藥所含有的化學成分，通常含量都不高，而且含有大量的非藥用部分和雜質成分，給中藥化學成分的提取和分離帶來很大的難度，有的中藥生長時期很長，產量很低。隨著人類需求的急劇增加，單靠傳統的從野生或種植的中藥材中提取，遠遠不能滿足需要，因此需要對中藥化學成分進行人工合成，或者通過人工技術提高其純度和產量。中藥活性成分一般結構復雜，常有多個不對稱碳原子，利用化學合成來進行結構修飾存在著得出率低、反應專一性差、副產物多等缺點，既費事費力又效果不佳。近年來，以微生物為反應器進行中藥活性成分的生物轉化和生物合成，有望為這類中藥活性成分的獲得提供新的途徑。中國藥科大學研究人員利用微生物轉化技術成功地在嗎啡類似物蒂巴因的14位碳原子上定向引人了羥基，使其鎮痛活性提高了100倍以上［10］。有些中藥化學成分在植物體內的含量非常少，化學合成和半合成也不太理想，可以通過現代生物技術的控制，生產這類有效物質。現在已經研究成功的有利用細胞懸浮技術培養具有抗癌活性但生長期漫長且含量極低的紅豆杉的活性成分紫杉醇、紫草的有效成分紫草寧色素、三白草的活性成分金絲桃苷、具有抗腫瘤作用的長春花的活性成分長春堿和長春新堿等，利用固定化細胞培養技術培養一些有效成分如黃酮、葸醌、各種色素和生物堿等［11］，利用毛狀根培養長春花、煙草、紫草、人參、曼陀羅、顛茄、丹參、黃芪、甘草和青蒿等40多種植物的有效成分［12］。 綜上所述，現代生物技術在中藥化學研究過程中比傳統研究方法更具有優勢，為中藥化學研究開辟了一條嶄新的途徑。在中藥化學研究中應當充分吸收和利用現代生物技術。

參考文獻

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