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[關鍵詞]畢業設計 教學體系 立體化 工程能力
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)15-0124-04
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》分別從全面提高高等教育質量、提高人才培養質量、提升科學研究水平、增強社會服務能力、優化結構辦出特色等幾個方面,對高等教育提出了更高的要求。提高質量是高等教育發展的核心任務,是建設高等教育強國的基本要求。作為應用型地方院校,提高人才培養質量、深化教學改革、形成鮮明特色是其賴以生存的生命力。地方應用型本科工科院校的特征在于與工農業生產實踐聯系緊密,其實踐教學環節的重要性不言而喻,畢業設計的教學體系,也是特色專業建設的重要內涵之一。畢業設計是大學生在校學習的最重要的實踐環節,是對學生四年來學習效果和實踐能力的綜合、全面檢驗,為學生實現實踐、創新、創業奠定結實的基礎。淮陰工學院生物工程專業是江蘇省特色專業、國家特色專業建設點、江蘇省高等學校本科重點專業類建設專業,以該專業為依托的生物化工學科是江蘇省重點學科。學院經過幾年的努力,在地方應用型本科院校的辦學模式特別是畢業設計(論文)立體化教學體系建設方面做了初步探索。
一、立體化畢業設計教學體系的內涵
根據構成應用型本科人才的綜合素質、創新精神、實踐能力和創業能力的培養要素,將畢業設計分成一般性、綜合性、創造性和開發性四個類型,根據各類型要求,在先期準備中,適時增加相應的教學環節,并儲備相應知識和技術,構建與之對應的教學體系,綜合專業特色、工程實踐、學科交叉等諸多因素,逐步建立了畢業實踐理論學習與動手實踐并重、學校與企業結合、工程實踐與技術改造并舉的立體化育人機制。以培養具有工程實踐能力與創新精神的應用型工程師為主線,以校內實驗室和企業規模生產兩大平臺為支撐,體現創意、創新、創業三個實踐教學層次,采取技術改造、產品研發、質量評價、規模實施四種方式,利用學科交叉及知識組合,融入創新創業一體化教育,構建畢業設計立體化實踐教學體系,見圖1。
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圖1 立體化畢業設計教學體系內涵
二、立體化畢業設計教學體系的特征
(一)目標明確特色化
明確專業建設總體目標,立足辦學定位,以面向工程一線的應用型高級工程技術人員為培養目標,以技術創新與工程技術管理為專業定位,以產學研合作培養為模式,以工程實踐能力與創新意識培養為重點的生物工程專業人才培養體系。通過教學實踐特別是畢業設計環節,凸顯工程化特色教育,并通過特色專業的示范作用,向其他專業輻射。
生物工程技術是多學科、綜合性的科學技術,具有實驗性學科的特征。生物工業是生物技術領域中的重要分支之一,是在受控條件下利用生命過程本身作為產品的生產和加工的手段,由此產生種類數以千萬計的產品,形成新的現代工業。生物技術產業成為世界各國經濟社會發展戰略的重點,我國也將生物技術產業作為高新技術產業置于優先發展的地位,產業發展對人才的需求不斷增長。[1][2]在江蘇省加快發展蘇北的戰略需求下,隨著蘇北工業化進程的加快,作為位于蘇北腹地的淮安市唯一的一所工科本科院校,承擔著向社會輸出大量工程實踐能力強的應用型人才的重要使命。釀酒是蘇北的地方特色產業,有著洋河、今世緣、雙溝、古順河等多個名酒生產企業。具有工程實踐能力的生物工程應用型專門人才是提升傳統釀造及企業現代生物工程相關技術的主力軍。同時,淮安境內的江蘇天士力帝益藥業有限公司、江蘇清江藥業有限公司等企業均采用生物發酵法生產螺旋霉素等常見藥物。現代生物技術是這些企業產品升級改造及企業生存的保障,需要生物工程專業培養出 “有創意、會創新、能創業”且經過系統訓練的應用型工程師。
(二)校企聯合工程化
在畢業設計教學實際過程中,將校內實踐與企業規模生產有機結合。以培養卓越工程師為追求,以工學交替為手段,以工程實踐為重點,在生產一線培養動手能力強、會設計、懂運行、能管理的生物工程應用型工程師。[3]通過企業工程實際訓練,鞏固和拓寬專業理論知識、熟悉專業領域,增強大學生學習的主動性和針對性,培養學生理論聯系實際及解決實際問題的能力、專業工程素質和工程能力,增強學生的綜合能力的訓練和獨立工作能力的培養,增加學生的創新意識和適應社會的能力,了解并掌握生物制品的生產、運行、管理與營銷,學會生物制品制備工程項目的設計、安裝、施工與維護,達到應用型工程師所具備的技術和能力要求。
淮陰工學院生物工程專業有著穩定的大學生工程實踐與就業基地18家,聯合培養應用型工程師,其中包括洋河酒業、今世緣酒業、天士力藥業等著名企業,這些能為本專業工程培養階段提供保障,有效地保證了培養效果與培養質量。
(三)課題來源多面化
畢業設計選題很關鍵,它直接影響著畢業設計的成敗。采集的課題來源廣泛,有的是導師的縱向課題或橫向課題,有的是學生自主申報的國家級、省級或校級大學生科技創新創業項目,有的是大學生創業大賽項目,還有的是學生自主提出的新創意。這些課題分別來自于工程實際、企業創新及技改(包括技術革新、產品研發等)、各類橫向課題、國家及省市基金、工農業科技支撐、科技攻關、科技扶貧、星火計劃、蘇北專項、大學生科技創新等,與地方特色的生物制品優勢資源密切相關,如凹凸資源與生物緩釋、傳統釀造與工程菌株、蔬菜糧食與功能開發、農業秸稈與綜合利用、生物安全與質量控制等。
學院在多年的辦學實踐中,充分發揮科學研究與社會服務功能,不斷分析地方產業的發展需求,圍繞地方支柱產業和優勢資源,堅持“有所為,有所不為”和錯位競爭的原則,緊密圍繞地方特色的生物制品優勢資源,積極開展科學研究和社會服務。生物工程專業與企業共同進行課題研發工作,共同申報并實施科技廳企業博士基金、農業支撐、工業支撐以及蘇北專項等項目,先后獲國家、省、市立項科研項目共75項,其中國家級項目2項,省部級項目近20項。目前本專業與相關企事業單位共研的省科技廳立項項目共8項。本專業學生2011年新獲批江蘇省大學生科技創新項目4項、淮陰工學院大學生科技創新立項10項。
(四)實施場地平臺化
生物工程專業多年來一直致力結合地方經濟建設與優勢資源,構筑多元化的產學研用合作平臺,采取自主建設或省市及企業共建的方式,建有江蘇省生物質轉化與過程集成工程實驗室、淮安市生物轉化與生物制品高技術研究重點實驗室、產學研共建淮安市生物能源研究與轉化中心、淮安市乳品工程研究中心、淮安市農副產品檢測中心、淮安市農業廢棄物綜合利用與新型基質工程技術研究中心、江蘇省凹土工程技術研究中心、淮安市天然及合成香料工程技術研究中心和淮安市新型飼料添加劑工程技術研究中心等,這些多層次的實踐教學平臺為推進學科、專業發展,更好地為地方經濟建設服務奠定了堅實的基礎。學生能通過各類平臺,學會并掌握產品研發、技術革新、設備改造、質量評價、規模實施等一系列問題的解決方法。
(五)指導教師多元化
為適應培養應用型本科人才需求,要加強指導教師隊伍工程化建設。
淮陰工學院生物工程專業的前身是淮陰工業專科學校生物工程專業,專業具有良好的工程教育背景。現有教師隊伍中有從企業引入的多年從事企業管理及產品生產的高級工程師,有經過企業工程學習的年輕碩士和博士,有企業的技術顧問或兼職技術總監,有企業的科技特派員等。此外,學校還在相關企業聘請了企業高級工程一線技術人員為兼職教授,與校內教學人員共同承擔培養任務。學生在四年的學習中所涉及的工程實踐環節均在各相關企業實施,工程教育基礎較好。
(六)學科交叉組合化
學科交叉是“學科際”或“跨學科”的研究活動,是將不同的學科理論、方法或思維有機地融為一體的研究活動,其結果導致的知識體系構成了交叉科學 。[4]學科交叉體現了科學的整體性,實質上是知識體系的滲透和融合,是學術思想的交融,是交叉思維方式的綜合、系統辯證思想的體現。
畢業設計是學生在校期間綜合性最強的也最能體現能力培養的教學環節,產學研用等各個部門都很關注。隨著人們對自然界認識的不斷深入,當前科學技術的發展呈現既高度分化又高度綜合的趨勢,各個學科分化得越來越精細,不同領域的科研人員所關注的知識范圍也越來越窄,一些問題往往需要許多學科共同協作才能解決,這就要求畢業生在具有扎實專業基礎的同時,還能從事跨學科背景的交叉復合型創新,人才的要求向多元化、復合型轉變。特別是對于面向工程一線的、以培養應用型人才為目標的地方性本科院校,更需要跨專業、跨學科的知識組合。
傳統的創新往往把注意力集中在單個創新、產品創新、重大創新以及顯性創新效益上,缺乏多重性、動態性、協同性。因此,要改變這一傳統視角,以系統的觀點、組合與集成的角度來研究技術創新行為,以提高創新能力和創新效益。[5]“新型豆渣制品的開發──可食用紙研制”的課題中需要測定產品應力及耐破度,由于可食用紙的受力很小,沒有相應的機械強度測試儀器。學生和指導教師根據跨專業組合創新理論,創新性地自制了簡單的測試拉應力的拉伸試驗裝置和耐破度的測試裝置,及提出了可食用紙耐破度檢測項目的檢測方法,考查了將機械強度測試知識應用于可食品生物類畢業設計的創新及工程實踐的可行性,并付諸實施。“太陽能控溫生化制品運輸箱的研制”課題,需要生物學、生物傳感器、電子學、機械學、測控學等多學科的知識組合。“淡水魚無水保活運輸技術開發”課題需要將生物技術、生理生化、運輸方式、運輸工具、振動控制、質量評判等諸多知識點有效組合。“紅外法測定西紅柿的含糖量、土豆中蛋白質的含量、藥物中含水量、維C銀翹片中維生素C的含量”等課題,綜合了紅外檢測、糖、蛋白質分子振動方面的知識,用振動方面的知識,通過非線性建模分析紅外檢測結果。這些跨學科畢業設計的創新實踐表明,用組合創新理論指導跨專業畢業設計是可行的,組合創新理論適合在跨專業畢業設計中應用。
(七)培養能力層次化
在立體化畢業設計教學體系中,能力培養需要分層次實施,創意、創新、創業三個能力層次呈階梯式提升。學會創意是基本,掌握創新是手段,能夠創業是目標。創意、創新、創業能力培養,需貫穿于整個教學過程。實踐環節教學是實現創意、創新、創業能力提升的最好體現。校內實驗學習和學會創意是基礎,經過一系列的訓練,最終可以實現創新創業及科技產品規模化生產的總體目標,可以在不同的層次、以不同的方式實現這一培養目標。根據具體的畢業設計課題,有些表現為單一層次或方式,有些則屬于多層次或方式的綜合。
(八)學生參與階段化
畢業設計需要綜合性的知識,涉及各年級的知識點。學校實行本科生導師制,鼓勵學生盡早進入實驗室或企業,從大二開始,在具備了一定的專業基礎知識之后,學生跟隨導師進入課題組,結合科學研究及生產實際,學會解決實際問題的本領。學生可以根據自身的知識結構以及課題的需要,在不同階段不同時期有選擇地參與。低年級學生因其知識結構的限制,可以作為高年級學生的助手,逐漸學會并熟練基本技能,初步了解畢業設計的過程與要求。從大二進入專業基礎課學習開始,讓學生提早進入畢業設計的課題選擇、資料查找、方案設計、實施操作、數據處理等環節,每個年級所掌握的知識階段不同,則對課題的認識會有差別。
按照教學體系,參與課題或工程實踐訓練的方式有多種,包括技術革新、設備改造、新品研發、市場調研、方案設計、質量控制、規模生產等,其目標是達到實踐能力與創新精神的培養和提高。對于具體的單一方式,能力訓練主要內容有所區別,如設備改造側重機械結構與電路的改進或設備選型等,質量評價側重分析檢測與指標控制,而產品研發則需在市場調研及確立目標的基礎上,進行方案設計并實施。有的參與的只是局部工作,有的則可能全程參與。
(九)創業創新一體化
高校作為人才培養的重要基地,擔當著培養具有創新意識、創新精神和創業能力的高素質人才的重要使命。在大學生就業形勢及國家倡導自主創業的形勢下,高校實施創業教育,培養創業人才,以創業帶動就業,成為解決大學生就業的重要途徑。[6]在創業、創新的教育背景下,將創業技術儲備與創新實踐有機結合,成為一體化,產生并儲備創新創業技術,是創業與創新教育的具體化和提高,是創業技術的學習、儲備與創新實踐的有機結合。創新創業技術與創業技術不同,創業技術不一定是新技術,不一定具有技術的新穎性。即使是新技術,在創業技術儲備與創新實踐一體化的理念下,也要再改進,至少要根據自主創業的條件,作技術改進,形成適合自主創業條件的創業新技術,力爭達到新技術的最高水平或代表新技術的最高水平。創新創業一體化與創新實踐不同,創新實踐不一定產生創業技術,創新實踐的結果可以是一個新的理論、方法、理念、技術,而創業技術儲備與創新實踐一體化的結果一定是創新創業技術。江蘇省淮安大學科技園是大學生創新創業基地,為創新創業一體化提供了很好的平臺。
畢業設計活動中最易實現一體化。在畢業設計中,讓學生在校嘗試創新與創業技術結合,體驗創新創業技術。創新是畢業設計的基本要求,產生一項技術是常事,如提出一種產品生產工藝,完成產品的設計與加工,研制一種新形食品等,學生均可獲得一項技術,若這些技術可用于創業,則在畢業設計通過創新創業一體化達到了能力培養的目的。一體化的成果可以通過申請專利的手段,實現知識產權保護。用此方法,現已申請及授權的專利包括:活魚無水運輸裝置(專利號ZL200720040594.4),食品霉變評判新方法(申請號201010248822.3),反復休眠無水保活淡水魚的方法(申請號201010241746.3),太陽能半導體果蔬冷藏運輸車(專利號200820042047.4)等,這些專利技術都可用于創業。活魚無水運輸裝置是學生在畢業設計中完成的可用于創業的技術,具有該裝置的全套設計圖紙和設計說明書,并實現了專利保護。專利技術由師生共同完成,成果共享。師生共同申請專利還能激發學生參與創業技術儲備與創新實踐一體化的熱情,并在學習、體驗申請專利中,提高了保護成果的能力。
三、結語
總之,畢業設計是培養面向工程一線工程師的核心教學環節,需要先期的各種訓練基礎支撐。學生的創新創業能力、科研能力、解決工程實際問題能力均與此不可分割。體現專業特色的畢業設計立體化教學體系成果來自于各方面的綜合,目前成果已在生物工程以外的制藥工程、車輛工程等專業推廣使用,效果普遍較好,這表明該體系適用于其他本專科專業。運用組合創新理論,結合生產實際,進行知識綜合型畢業設計,能形成畢業設計的創新成果。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 鄭超,王伯初,祝連彩.中國生物技術產業化發展的現狀及對策分析[J].重慶大學學報(社會科學版),2011,17(2):46-50.
[2] 趙新川.生物技術――未來經濟發展的增長點[J].高科技與產業化,2011,(3):26-27.
[3] 倪依純.工學交替培養模式面臨的主要問題及其對策[J].中國職業技術教育,2010,(24):68-69.
[4] 周永明,樓程富.注重學科交叉培養復合創新人才[J].中國大學教學,2010,(8):16-17.
關鍵詞 高級生物化學 教學 理論 創新 實踐
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.049
在工科院校中,“高級生物化學”是微生物學、發酵工程和生化與分子生物學專業研究生的重要基礎課程,是連接“生物化學”和“分子生物學”的橋梁。它既是本科“生物化學”課程的提高和深華,又是研究生階段 “分子遺傳學”、“分子生物學”等課程的基礎。課程的目的是強化和拓寬研究生生物化學的基本理論知識,多角度地認識生物化學的基本原理和現象,并在此基礎上強化生物化學的實驗理論、技能和分析能力,為研究生研究實驗設計的合理性奠定基礎。在工科院校中,“高級生物化學”課程主要涉及蛋白質結構功能、蛋白質穩定性、蛋白質合成與運輸、基因與基因組學、蛋白質組學、代謝組學等章節的內容。近年來,生物化學領域的新進展、新發現層出不窮,高級生物化學成為生命科學領域極其活躍的帶頭學科。對于一些應用型的工科院校,高級生物化學課程將蛋白質化學和組學相關的基礎理論及前沿進展傳授給學生,培養善于理論學習,長于工程實踐,勇于集成創新的應用型生物技術人才。
1教材中英文結合
目前高級生物化學學科發展迅速,新知識新技術不斷更新換代。目前唯一的高級生物化學教材是李關榮主編的高等學校規劃教材《高級生物化學》,①內容涉及蛋白質結構、功能、尋靶、基因與染色體、基因技術、生物膜與跨膜轉運、生物信息轉導、基因表達調控、代謝調節策略等,偏重理論知識的講授。相對高級生物化學,生物化學課程的教材則很多,包括王鏡巖主編的《生物化學》②(高等教育出版社,2002年出版),于曉虹主編的《生物化學》③(浙江大學出版社,2012年出版,面向21世紀精品課程教材,全國高等醫藥教育規劃教材),劉國琴主編的《生物化學》④(中國農業大學出版社,2011年出版)等。王鏡巖主編的《生物化學》內容全面,講解細致,一直作為本科教學的典范,在本科院校的生物化學課程中廣泛采用,但作為工科院校的研究生教材,該教材一來與本科教學重復,二來內容過于基礎,缺乏前沿性。于曉虹主編的《生物化學》,內容著重闡述人體基礎生物化學知識,為遠程專升本教材,內容與本科教材有所區別,編寫著重符合這專升本學生的需要,不適合作為研究生的教材。劉國琴主編的《生物化學》是面向生物學專業本科生編寫的理科教材,內容包括三部分:首先,重點討論了蛋白質、核酸、酶、糖類和脂質等生物大分子的結構、功能以及結構與功能之間的關系,同時介紹了這些生物大分子的重要生物化學性質及相關分離、分析技術的基本原理和應用特點;其次,對糖類、脂質、氨基酸、核苷酸的分解代謝和合成代謝及其代謝調節進行了系統、概要介紹;最后,主要以原核生物為例討論了從DNA到RNA再到蛋白質的遺傳信息流的分子機制。該教材內容上和王鏡巖主編的《生物化學》有相似之處,適合選作生物學專業和生物技術專業教材,也適合生命科學相關學科,如醫藥、食品、農林等領域本科生使用。
除了以上教材,David Hames編著,王學敏等翻譯的《生物化學》⑤(第3版·中譯版)全書共13章,分別是:細胞結構與成像、氨基酸與蛋白質、酶、抗體、生物膜與細胞信號、DNA的結構與復制、RNA合成與加工、蛋白質合成、重組DNA技術、糖代謝、脂質代謝、呼吸和能量、氮代謝。該書屬于精要速覽系列叢書,是國外暢銷教材,該書結構新穎,視角獨特,重點明確,脈絡分明,圖表簡明清晰,適合作為工科院校研究生教材。同時,由于研究生教學對于英語的閱讀能力也具有較高要求,因此還可配合英文版作為課外閱讀教材,也便于雙語教學和國外客座教授的講學。
2教學模式以啟發式引導為主線
高級生物化學是一門抽象的學科,因此在教學中加入形象生動的flash動畫,使學生對生物化學相關蛋白質、核酸等結構與功能的關系、分子作用機理等概念的理解更為深入;同時通過大量生物化學相關小電影的優美畫面引起學生對該課程的濃厚興趣。在課堂教學導入部分采用老師提問學生回答,通過案例進行啟發教學的模式,在此環節,提問可引發學生自主思考,通過學生的各種答案教師引出需要講授的內容,該方法可大大調動學生的學習積極性。在整個課堂教學中,摒棄傳統的以教為主的模式,把學放在首位,對特定原理的學習采用探究式教學的方法。
在老師講解基礎知識的基礎上,引入課堂討論環節,議題與生物化學基本理論和概念充分結合,與本學科的發展與應用緊密聯系,通過對前沿問題的討論可激發學生的興趣并發揮主觀能動性,為進一步的深入學習奠定良好的基礎。在課堂討論環節,老師可安排討論的題目供學生選擇,也可由學生根據興趣自由選題,然后公開宣講,老師和同學既是聽眾,也是討論的參與者,通過提問、討論和解決問題,拓寬學生的眼界和思路。老師應及時對討論過程進行點評,一方面充分肯定學生顯示的創造性思維能力,一方面對思維中的不足進行糾正。課堂討論環節可培養學生創新創造、分析解決問題的能力,同時也促使老師自我知識不斷豐富和補充。
與此同時,將學術報告引進課堂,每個班級的生物化學課程均邀請1~2位國內外生物化學領域的知名專家為研究生做學術報告。這些多樣的學術報告,既讓研究生了解了生物化學學科的前沿進展,又讓學生有了學術交流的機會,還可培養學生的科研思維和科學精神。
3充分利用網絡資源
高級生物化學的發展日新月異,互聯網累積了海量的生物信息資源,將對我們的教學工作起到非常重要的作用。在高級生物化學課程的教學中強調互聯網資源運用的重要性,通過學生網絡應用的親身體驗喚起學生的求知欲,在課堂教學過程中,對常用數據庫進行介紹,提高學生信息收集和辨別的技巧和能力。例如,目前大多數的蛋白質序列結構和功能方面的信息都可以直接從網絡公共數據庫中得到,其中最常用的核苷酸序列數據庫包括GenBank、EMBL、DDBJ 等,這些數據庫中還同時包括了大量與序列直接相關的注釋信息,方便學生從中獲得需要的知識。另外,蛋白分析專家系統ExpertProtein Analysis System(簡稱ExPASy,http://expasy.ch,隸屬于瑞士生物信息學研究所,國際上蛋白質組和蛋白質分子模型研究中心)可為用戶提供大量蛋白質信息資源。因此,在高級生物化學的教學中首先詳細介紹一些數據庫的使用方法,再通過具體舉例使同學掌握基本的查詢方法和結果分析方法,并通過布置課后作業,使學生通過自己的實踐更好地掌握數據庫的運用方法。
4開放式實踐教學貫穿始終
高級生物化學的理論知識相對比較抽象,對于初涉該專業的研究生而言較難理解,在理論教學中穿插大量實例是達到良好教學效果的必由之路。首先在教學過程中加入教師親身經歷的實驗事例,例如根據工科院校背景重點講解酶制劑的分子改造實例,使學生通過實例學習更好地掌握該課程的精髓,提高分析解決實際問題的能力。
在實踐教學方面,由于在本科階段生物化學課程的講授中已按排了生物化學基本單元操作實驗,如蛋白質的兩性反應和等電點的測定、凝膠過濾層析測定蛋白質的相對分子質量、總含氮量的測定—微量凱氏定氮法、紫外分光光度法測定核酸含量、糖化型淀粉酶活力的測定及、酶作用的專一性、酶的激活和抑制、碘乙酸抑制糖酵解、底物濃度對酶活性的影響—蔗糖酶米氏常數的測定、蛋白酶活力的測定、酵母蔗糖酶的純化及其酶性質的研究等。因此在高級生物化學的實踐教學中,不再安排單獨的實驗單元操作,而采取開放式實踐教學模式,即選定相關學院生物化學方面相關老師所在的實驗室作為開放實驗室,對有興趣的學生進行時間、空間、內容和方法均開放的培訓,通過一些小實驗的自我設計和驗證激發學生的學習熱情,以達到更好的教學效果。同時通過開放性實驗,使研究生對于整個實驗的設計和操作更為理解,可為研究生進一步的課題選擇奠定基礎。
5 結語
【關鍵詞】CBE教學模式;生物制藥;職業能力;生物藥物分離
0 引言
CBE(Competency Based Education)是一種“以能力培養為中心的教育教學體系”,該教學模式是美國著名心理學家布魯姆倡導的一種新型教學模式。CBE教學模式打破了傳統科學體系,以某崗位的從業能力為教學目標,以學生為主體,利用各種教學形式,充分發揮學生的主動性,最大限度的滿足學生的求職需要。由于CBE式的教學模式能最大限度地調動學生的獨立思考能力、學習能力和創新能力,所以CBE教學模式無疑是較為適合職業教育的先進教育模式。
1 高職生物制藥推進CBE模式的必要性
1.1 傳統教學存在的主要問題
目前,高職生物制藥專業受普通高等教育的“課堂+書本”的學科型教育模式的影響,但此模式是不能達到高職教育發展的要求和目標的,其缺陷主要有兩方面:
1.1.1 不能平衡“必需”與“夠用”的矛盾
傳統的教學模式強調知識的系統性和完整性,而高職教育則更多應該關注知識的運用。在傳統教學模式下,是課堂教學主導實驗實訓。老師往往具有扎實的理論知識,卻忽視了用人單位對高職學生的實際要求,最終造成“必需”的內容沒有講,學生缺乏理論指導實踐的能力,講了卻“用不到”,影響了教學的效果和效率,甚至造成了教學資源的浪費。
1.1.2 不能解決“灌輸”和“求索”的矛盾
在我國現行的高職教育中,能力的培養是通過課程的方式進行的,學生的實踐能力是通過若干互相割裂的實驗實訓在完成的,作為學生只是機械的模仿和記憶,很難將實驗內容舉一反三的運用到實際生產中。傳統的教學過程是一個灌輸過程,學生很難從“要我學”轉變成“我要學”,學習的積極性、主動性不高,從而影響了教學效果。
1.2 CBE教學模式的特色
培養應用型人才、“能力為本”是高職教育的特征之一[1]。高職生物制藥專業必須加強實踐教學,以鍛煉學生核心技能為目標,兼顧學生就業渠道的拓寬,注重學生的專業素質和就業能力的并重培養。而我們之所以采用CBE模式,是因為此模式具有以下幾個特色:
1.2.1 寬基礎
生物制藥專業是一個跨學科的綜合性專業。生物制藥的高職人才,需要同時掌握生物技術和藥學基本原理.以及生化制藥、發酵工程制藥和基因工程制藥的基本理論和技術。因此,我們廣泛調研,了解周邊生物制藥行業對勞動力的要求,結合學生的職業生涯規劃,制定相應的人才培養方案,旨在使學生對本行業有豐富全面的認識,掌握各項基本技能,具備良好的職業素質和道德。
1.2.2 重素質
與本科教育有所區別的是,高等職業教育培養的是“高素質的技能型人才”,技能是高職人才的核心競爭力[2]。因此.以培養能力為本位的項目化教學是高職生物制藥專業的重要組成部分,在培養學生職業技能的同時,對培養學生自主學習能力、協作精神和創新意識有著不可替代的作用。
1.2.3 強特色
對于人才培養方案的設置,在滿足“必需”和“夠用”的基礎上,結合本地區生物制藥企業的特點,有針對性的對相關職業能力進行強化培養,使學生在掌握專業基本技能的基礎上,對發酵過程控制、產物的分離提取精制等有完整清晰的認識。
2 CBE模式下《生物藥物分離技術》教學的改革與實踐
隨著時代的發展,傳統教學模式已不能滿足需要,但是如何提高學生的學習興趣,增強學生的自學能力,培養學生的職業技能,是值得探討的問題。鑒于此,我們提出對生物制藥專業主干課程進行教學改革,通過幾年的探索,取得了顯著的效果。現以《生物藥物分離技術》課程為例,作簡要探討。
2.1 知識理論的整合
《生物藥物分離技術》在生物制藥專業的課程設置中處于核心地位,對專業人才的培養發揮著重要的作用。《生物藥物分離技術》作為生物工程的下游加工過程,和生物制藥各專業課聯系密切,尤其體現在實驗實訓上。如《發酵工藝學》講的是通過微生物發酵等手段生產目的產物,其終產品必須要經過生物分離過程得到。酶工程、細胞工程等的產物也要通過相關分離技術的應用,最終分離得到生化藥品、酶制劑等。與此同時,《生物藥物分離技術》與藥學其他專業課有著密切的聯系,例如藥物制劑技術、藥物生物檢定技術、生物制藥設備等。
生物制藥教研室的老師開展集體備課活動,將相關課程的知識點羅列起來,形成一個完整的知識網絡,并將相關課程的知識點進行了有機整合,有效的避免了知識點的重復講授和遺漏,即節約了教學資源,又提高了學習效率,同時加深了學生對各關鍵環節的印象。例如,發酵工藝學重點開展菌種保藏與復蘇技術、發酵工藝技術等技能的教學與技能訓練;生物藥物分離技術主要完成發酵液預處理及固液分離技術、膜分離技術、萃取與濃縮技術、層析技術、結晶與干燥技術的教學與實訓;而藥品生物檢定技術則側重生物藥物的鑒別、檢查、效價(含量)測定等基本技能的教學,各課程互有側重,相輔相成。
2.2 項目教學的開展
新的教學模式旨在讓學生在課堂上就能夠體會到行業的職業特點,將知識和技能轉化為職業能力。在《生物藥物分離技術》的教學中,教師把項目分為綜合性實驗(實驗)和校內模擬生產(實訓)兩類。值得注意的是:教學內容的擬定不是將各門課程的實驗進行簡單的拼湊。而是根據確定的崗位,分析起技能要求并以此為中心將各門課程的內容進行有機的整合,以一個或幾個大項目的形式呈現,這樣設計不但涵蓋生物制藥下游技術的幾乎所有重要技能.而且有利于學生對項目過程整體的把握和學習,了解自己所學內容如何與職業崗位技能相對應,提高學習效果。
對于實驗,我們強化某一崗位的職業技能,教師布置項目,學生成立實驗小組。先由老師介紹本項目的基礎知識,然后給學生分配階段性學習任務,引導學生進行文獻查閱、確定實驗路線,經教師修訂后讓學生自行實驗并對結果進行總結分析。我們開展了血清γ-球蛋白的分離純化與鑒定、離子交換樹脂法分離混合氨基酸、凝膠電泳分離脂蛋白等項目的教學,通過以上方式激發學生主動學習的熱情,強化專業生產技能,同時鍛煉了團隊合作、文獻檢索和口頭表達等技能。
對于實訓部分,在完成實驗教學的基礎上,為提高學生的適應能力,我們模擬生物制藥企業真實職業環境,盡可能與職業技能鑒定接軌,使該專業學生的核心技能得到培養和加強,同時進一步培養其職業能力與職業道德。例如,考慮到微生物發酵仍是生物制藥企業使用的主要方法,可通過L-天冬酰胺酶的生產、慶大霉素的生產等培養學生的崗位技能、專業技能、嚴謹求實的工作作風,從而形成實訓―科研―就業一體化人才培養模式。如檸檬酸的制備這個實訓涉及到發酵工藝學的知識,同時主要涉及生物分離技術中的發酵液預處理、固液分離、初步純化、高度純化、直到采用結晶法制備出成品,包括了生化產品分離的整套過程。此實訓項目涉及的專業知識面廣,但這也是讓學生將專業知識系統地應用于實踐的一種好方法,所以要鼓勵學生在方案的設計和實驗的過程中勤學善思、勇于探索、不斷進取。
2.3 職業素質的訓練
在確定項目課題時,要根據本項目需要掌握的理論知識點,緊密結合企業生產實際,使教學內容落到實處。以學生畢業后去用人單位“下得去、留得住、用得上”為目標,在實踐項目的教學計劃中可設立安全生產、法律法規、廠規廠紀等知識以及制藥行業涉及到的專業基本知識等,培養學生的職業素質。
2.4 創新能力的培養
CBE模式強調在教學方式上要給予學生更多的自主性,教師只講解設計思路,主要任務是負責實驗方案的審查和解答學生疑問,不演示具體的操作步驟。在教學過程中給予一些必要的啟發和引導,鼓勵學生具有創新意識,對現有的實驗內容、步驟提出合理建議為培養學生具備創新能力打下堅實的基礎。在項目教學中,在課堂實驗中盡可能地鼓勵和引導學生積極思考,對學生提出的問題一般不作正面回答,而是啟發學生通過自己思考分析并加以解決。同時,對實驗中出現的異常現象,鼓勵學生展開討論,培養學生探究創新意識。
同時,為了激發學生的學習興趣,我們嘗試將企業生產、教師的科研和學生的實訓相結合,讓更多學生參與進來。例如,目前正在進行的或已經成熟的科研課題作為實訓項目。把教師的課題分解成若干小項目。再安排學生分組進行實驗.讓學生從頭至尾參與整個課題過程,這樣不但可以培養學生的發現問題、分析問題、解決問題的能力,增加學生在實驗過程中的積極性。
2.5 考核方式的改進
經過探討,我們用過程性評價的方法來評估CBE教學模式下生物制藥專業學生對《生物藥物分離技術》的掌握程度。高職教育培養的是技能型人才,應重點加強對學生專業技能的考核,加大操作考核的比例。首先,在考核過程中穿插教師的提問,要求學生具有全面的理論知識,能舉一反三,正確分析工作中遇到的技術問題。其次,加強對學生專業技能的考核,加大操作的比例。同時,評估學生的綜合專業素質,并適當考慮對學生專業素質,例如:著裝標準、生產術語的應用等。
在考核方式上,結合項目化教學分組實施教學的方式,采用先自評,再小組互評,最后由教師和實驗指導老師對該生就學習態度、學習效果、職業技能掌握等做出綜合性評價。
最后,運用考核的雙重性,一方面檢查學生對實踐技能的掌握情況,同時借助考核反饋的信息.發現教學中可能存在的教學問題,提升教學質量。
3 實施CBE模式教學的效果和收獲
綜合學生對教學效果的反饋,對使用CBE教學模式后,學生的滿意度提升了20%左右,用人單位普遍反映畢業生能很較快適應職業的需求,在職業技能、職業素質、職業道德等方面比改革前有極大的提高,深受到用人單位的歡迎。由此證明,基于CBE教學模式改革《生物藥物分離技術》的教學方式取得了一定的成效。
3.1 促進教師向雙師型發展
CBE指導下的教學中心是學生,教學目標是構建學生的能力結構,課程的評價指標也著重體現學生的能力變化,這使老師成為了課程學習的“組織者”與“指導者”而不僅僅是“灌輸者”。這種課程中心的轉移必然對專業教師提出了更高的要求,促進教師不斷加強自身學習,激勵教師下臨床、下實踐,不斷更新知識儲備,真正產生一批理論聯系實踐的“雙師型”教師,形成“教學相長”的有利局面。
3.2 促進培養目標與社會接軌
其次,生物制藥專業知識更新快,新技術、新方法層出不窮。要上好這門課程,教師就要有合理的知識結構.平時多學習、多積累,去企業實踐以提高自身業務素質,使教學內容更加貼近生產。
高職院校培養的是技能型人才,畢業生畢業后要能到相應工作崗位頂崗,因此,高職院校可以聘請一些企業的技術人員參與教學。尤其是實訓教學,這樣有利于提高學生的學習興趣,而且由于上課內容直接來自于生產生活.更有利于提高學生的專業素養,提升畢業生在就業方面的競爭力。
3.3 促進學生自主學習意識的加強
在教學過程中,本課程引入了來自生產企業和科研院校的一系列生產工藝與項目案例,是理論教學過程盡量和生產實踐相聯系,使學生產生“學以致用”的成就感,激發了學生的學習主動性。同時,生物藥物分離技術是一門新興交叉學科,也是生物制藥專業的重要課程之一。通過近年來生物制藥實訓教學的改革,學生學習的主觀能動性得到充分的發揮,實踐教學質量也有了明顯的提高。但是,生物制藥行業發展迅猛。對高職類生物制藥教學內容和方法的改進提出了更高要求,因此,我們必須進一步提高生物制藥專業學生的綜合職業素質,這仍然需要我們不斷地實踐和探索。
生物藥物分離技術在生物制藥專業人才培養中發揮著重要的地位和作用,作為一門與生產實踐聯系緊密的課程,其實驗教學內容可以滲透到其它專業實驗中。通過對生化分離工程及其它幾門專業實驗進行優化整合,開設制藥工程專業大實驗有利于學生對專業知識的系統掌握,充分拓寬學生的思路,使之深入理解生物分離技術在制藥過程中的地位和作用,并且通過實驗教學內容的整合,改進教學方法和手段,開設設計性、綜合性的實驗,這有助于提高學生的主動性、創新性,培養學生理論聯系實際、分析解決問題和初步的科研能力,為今后從事相關的工作打下良好的基礎,充分發揮實驗教學在工科專業人才培養中的重要性。
【參考文獻】
關鍵詞:功能食品 現狀 存在問題 發展趨勢
中圖分類號:TS218 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(c)-0192-02
食品是人類賴以生存的物質基礎,隨著食品工業的快速發展和人們生活水平的提高,人們對食物不僅僅滿足對新陳代謝和營養物質的需求,而是更加關注健康,調節機體的作用。當今,健康長壽已成為人們普遍關注的問題,研究食品的功能成分、營養成分,為人群提供科學性食品預防疾病的發生;為疾病人群提供恢復性食品、輔助治療,這已成為目前食品科學的任務。開發功能性食品已成為我國食品研究的熱點和發展趨勢。
1 功能性食品概念
功能性食品在國際上沒有統一的定義,最早是出現在1982年出現在日本厚生省的文件“功能食品”的名稱,1989年又將功能食品定義為“具有與生物防御、生物節律調整、防治疾病和恢復健康等有關的功能因素,經設計加工,對生物體有明顯的調整功能的食品”[1]。
功能性食品在我國也稱保健食品,是指具有特定營養保健功能的食品,即適宜于特定人群食用,具有調節機體功能,不以治療疾病為目的的食品。在我國《保健食品管理辦法》中明確規定了其基本特征和要求。(1)功能食品必須是食品,具備食品的法定特征;(2)功能食品必須要有特有的營養保健功效;(3)功能食品必須要有明確的適用人群對象;(4)功能食品必須與藥品相區別;(5)功能性食品配方組成和用量必須具有科學依據;(6)功能性食品必須具有法規依據[2]。
2 功能性食品的發展現狀
2.1 國際市場上
據統計,近二十年來,國外功能性食品總營業額增長近30倍。美國現有功能食品企業近530家,每年生產1000多個品種;日本企業高達400多家,每年有2000多個品種的產量;德國作為世界上做早發展功能食品國家之一,多年來一直保持穩定增長,現有800家生產企業,生產出2000多個品種的功能食品;英國、法國、瑞士等也有較大增長[3]。形成了完整的產業鏈和廣闊的市場,擁有完善的法律法規制度的約束與管理,在技術上也有先進的食品生物技術作保障,得到了廣消費者的認同。
2.2 國內
總體上來說功能性食品發展經歷了初級起步階段、迅速發展階段和規范提高階段三個階段,開發和生產的功能性食品大致分為以下三代。[4]
第一代功能食品:為初級功能食品,僅根據食品中的營養成分來推斷該類食品的功能,未經過嚴格的實驗證明或嚴格的科學論證。該類產品主要為各類強化食品和滋補產品。
第二代功能食品:要求經過動物和人體實驗證明其具有某種生理調節功能的食品,強調了科學性和真實性。目前我國市場上大多為該類功能性食品,第二代功能食品比第一代產品有了較大的進步,其特定的功能有了科學依據。
第三代功能食品:在第二代產品的基礎上,進一步了解在功能性食品中起作用的功能因子以及產生的作用機理,了解功能因子的結構,穩定性等。該類產品在我國市場尚不多見,也是我國未來研究和發展的重點。
據資料顯示,截止2010年年底中國約有2000家保健食品企業,投資總額在1億元以上的大型企業占1.45%,投資總額在5000萬元至1億元的中型企業占38%,投資在100萬元至5000萬元的企業占6.66%,投資在10萬元至100萬元的小型企業占41.39%,投資不足10萬元的作坊式企業占12.5%,大中型企業所占比例在逐年提高。2011年12月,國家發展和改革委員會、工業和信息化部共同了《食品工業“十二五”發展規劃》,首次將“營養與保健食品制造業”列入國家發展規劃。從產業規模來看,目前我國營養與保健食品僅占整個食品產業7萬多億元產值的10%,與其他發達國家相比還存在相當大的差距。因此,大力發展營養與保健食品制造業勢在必行。
3 功能性食品行業存在的問題
3.1 企業數量多、規模小
2010年年底中國約有2000家功能食品企業,總投資額在1億以上的大型企業1.45%,投資總額在5000萬元至1億元的中型企業占38%,投資在100萬元至5000萬元的企業占6.66%,投資在10萬元至100萬元的小型企業占41.39%,投資不足10萬元的作坊式企業占12.5%。數量多而規模小時我國面臨的一個問題。
3.2 市場分配不均勻
雖然我國功能性食品市場已初步形成,但存在地域性差異,東部發達的地區應用人群多而中西部地區偏少;人群年齡差異,在功能性食品領域兒童老年對功能食品的應用展主要部分。人群數量龐大但功能性食品的消費人群少,與發達國家比較還有一定的差距。
3.3 產品技術含量不高,許多產品都是在低水平上的重復[2]
從目前我國的功能食品的水平來看,多數還是屬于第二代產品,功能雷同較多。大多數集中在免疫調節、抗疲勞和調節血脂等方面,普及產品多,專用產品少。與發達國家相比尚存在一定差距。
3.4 國民對功能食品的認識尚存在偏差
國民對功能食品的認識存在兩個極端,一方面,部分消費者缺乏營養與食品保健知識,不嫩更科學的選擇功能食品,盲目追求時髦,“保健跟著廣告走”,聽信不實事求是的廣告宣傳。另一方面,由于少數假冒偽劣產品混入市場,價值一些虛假廣告充斥于各種媒體,是部分消費者對功能性產品產生了懷疑,以至于對其一律拒絕。
3.5 重生產輕監管,沒有完善的規范制度[5]
產品上市前,審批程序嚴格,產品上市后,行業監管松。產品魚目混珠現象嚴重,因為缺少規范,保健食品大都只能“各領”一兩年。對于保健品行業法律制度不完善,以至于違法犯罪現象嚴重。
4 針對問題解決的措施
4.1 平衡資源、地域的差異
隨著經濟的發展,消費這的需求在不斷提高,不同地區對功能食品的需求量都有了明顯的增加,尤其是北京、上海、廣州等發達的城市占據了我過保健品市場的半壁江山,因此需要整合資源滿足不同地區的需求。
4.2 大力發展大規模的企業
對于我國目前功能食品企業數量多、規模小的特點,需要通過企業間的并購合作等發展大規模的工廠基地。適用于高精尖技術的運用,統一管理。有利于食品質量的保證,能夠充分的利用現有的資源生產出更多的產品。
4.3 建立完整的科技體系
功能性食品的科技人才培養體系的建立和完善是我國功能食品科技發展的關鍵因素。建立開放性的科研開發體系是未來國際發展的必然要求[6]。加強人才的培養,積極創新,將現有的高新技術運用到功能性食品的開發生產過程中。如生物工程技術、分離純化技術、超微粉碎技術、冷凍干燥技術、微膠囊技術、冷殺菌技術等。并在此基礎上大力創新,發展第三代產品,積極地更新換代產品。
4.4 規范市場秩序
針對市場上場產品質量問題,食品安全問題等進行嚴格控制,嚴格功能性食品企業的審批條件,對現有的企業進行嚴格的監督管理,保證在質量上要贏得消費者的信賴;同時規范廣告市場,嚴禁夸大功能食品的功效,對于假冒偽劣產品要依法取締。有關部門要對功能性食品市場進行有效的監督,規范功能食品市場,保障消費者的健康權益。
4.5 加強功能食品的安全性和功能性的評價
功能食品具有特殊的健康營養價值,在某些疾病預防和健康存進上有著重要的作用;其組分有多種多樣,使得安全性的評價復雜化[7]。在安全性評價過場中要明確在不同組分的產品面對不同的人群時,安全性也會因人而異;同時要明確功能性,是的其產品能夠明確針對的對象,從而促進人群的身體健康。
5 未來的發展趨勢
《食品工業“十二五”發展規劃》中提出提高食品與保健食品及其原材料生產質量和工藝水平。大力發展天然、綠色、環保、安全有效的食品、保健食品和特殊膳食食品;開發適合不同人群的營養強化食品、特殊膳食食品,開發具有民族特色和新功能的保健食品。調整產業結構,改變企業規模小、技術水平低、產品同質化等狀況。到2015年,營養與保健食品產值達到1萬億元,年均增長20%;形成10家以上產品銷售收入在100億元以上的企業,百強企業的生產集中度超過50%[8]。
未來的發展過程中,功能食品業會有更大的發展空間,積極地向已天然、綠色、環保、安全的方向轉型。加強新技術新工藝在產品上的應用,極大在創新技術的投資,使得更多的技術向產品成果的轉型;加強對新功能性組分的研究,大力發展大三代產品,使得未來的產品更加吸引消費人群;與我國傳統的中醫結合起來,研發具有我國傳統特色的功能性食品,生產具有國際競爭力的產品。功能性食品將會是21世紀世界上最主流的產品。
我國人口占世界的1/5,擁有巨大的市場,會給我們功能食品行業帶來長足的發展,更能帶來可觀的經濟效益。
參考文獻
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以柴達木礦產資源開發為背景建立的工業體系主要是傳統產業,多以開采原礦出售或出售初級選礦產品為主,缺乏深加工產品,采掘業的比重大于加工業,產品單一,不能形成合理的產品鏈。選礦工藝不成熟,開采方式落后,綜合利用水平低,資源浪費和環境污染嚴重。如柴達木大部分鹽湖礦床為多種有益組分共伴生的綜合礦床,但目前只是開發其中的一種組分鉀。由于綜合利用工藝尚未解決,其它鎂硼鋰等有益組分沒有綜合回收利用,使得鉀鹽開發中老鹵就地排放,原鹵進一步老化,鉀礦資源遭到破壞;芒硝的開采多為人工開采,采富棄貧現象嚴重,形成資源浪費;元明粉生產工藝及設備落后,早已停產;高純鎂砂的生產工藝不過關,至今無法組織有規模的生產;溴、碘、銣的綜合利用,尚未進行新的深入研究,無法考慮開發利用問題,嚴重制約了鹽湖資源的開發利用。部分地方小廠在礦產資源中還在使用落后的生產工藝和技術,有的工藝和生產成本均缺乏競爭力,這些問題若不及時解決,勢必影響柴達木礦產資源的規模化集約化開發。由此可見,柴達木礦產資源開發、發展循環經濟需要依靠科技進步來推動,同時科技進步也將對柴達木地區科技資源的整合、科技布局的調整、科技進步的方向、科技創新的重點都產生深刻的影響。
一、科技進步對發展循環經濟的影響
現代經濟增長理論和實踐都已證明了科技進步是推動經濟增長的重要因素,同時,提高技術進步在經濟增長中的作用也是經濟增長方式轉變的重要內容。我們知道,技術進步對經濟增長的貢獻率是評價經濟增長方式及其轉變的一個重要指標,經濟增長是否依靠和實現了技術進步是區別粗放型和集約型經濟增長的一個重要標志。如果經濟增長主要是依靠技術進步和生產效率的提高來實現的,那么這種經濟增長就是集約型的。否則,如果經濟增長主要是依靠生產要素投入的增加,那么這種經濟增長方式就是粗放型的。因此可以說,實現經濟增長方式從粗放型向集約型的轉變就是依靠科技進步,降低消耗、提高資源利用效率和生產要素使用效率,來推動經濟持續快速平穩增長。
一方面,循環經濟是一個集知識密集、技術密集、資本密集和勞動密集為一體的新經濟發展模式。發展循環經濟的每一個環節都必須有強大的科技支撐體系,不論是企業清潔化生產,還是工業園區的生態化改造;不論是資源的生態化利用,還是廢棄物的再生化處理,都離不開科技進步和科技創新。另一方面,發展循環經濟就是要解決經濟社會與資源環境協調發展的問題,而科技進步則是解決經濟社會與資源環境協調發展問題的主導力量。調整資源開發戰略,提高資源利用率,改變傳統的生產、消費模式,保護生態環境,建設資源節約型、環境友好型社會等,都離不開科技進步的推動和支撐。
1. 科技進步對資源開發的影響
當前的環境污染和生態破壞在很大程度上是由于資源的不合理開發所導致的。科學的資源開發戰略,是在不斷有序開發資源的過程中,一方面拓寬對現有資源價值的認識,另一方面推廣應用減量技術、再利用技術和系統化技術,提高資源的使用效率。以煤炭資源為例,煤的潔凈燃燒和轉化技術的迅速發展,不僅提高了煤的利用率,還大大降低了對環境的不良影響。又如在材料方面,發展循環經濟要求重新設計材料性能,使其與生態系統相容。因此,只有依靠科技進步,實現資源開發的減量化、再使用和再循環,走發展循環經濟的道路,才能實現資源的可持續開發和永續利用。
2 .科技進步對減少資源消耗的影響
科技進步一方面使人類可以開發利用新的資源,減少對傳統資源特別是不可再生資源的利用,少用或不用污染性資源;另一方面使人類可以減少各類資源的使用量。要減少各類資源的消耗,就必須采用新的技術生產節能產品、設備和生態環境材料。如節能電光源、綠色照明技術與產品、節電和節水產品與技術、變頻調速技術及產品、工業節油技術及裝備、節能型家電、節能型燃氣設備、節能型供熱供暖設備、節能型建筑產品及技術、節能風機、水泵、冰蓄冷技術、節能型機電設備等新型能源轉化材料與技術、綠色工程材料與技術等。
3. 科技進步對治理環境污染的影響
粗放式經濟增長在我國總的經濟增長中仍占有很大的比重,以資源的過度開發和環境的巨大破壞來獲得利益的生產模式還沒有得到完全改變。對已經被污染的環境,如果任其自然恢復,需要一個漫長的歷史周期。利用科學技術,如水化學技術,空氣凈化等技術,可以對水環境,大氣環境等進行搶救性整治。同時,依靠科學技術手段實現清潔生產,把污染治理從生產的末端擴大到全過程。在生產過程中選擇省能源、污染小的技術和設備,減少能源的消耗,提高資源的使用效率,同時考慮后續的廢物處理問題。總之,通過科技進步,發展一系列環境友好技術和生產工藝,以達到減輕污染,減少資源利用,保護環境的目的。
二、科技進步在循環經濟發展中的地位和作用
1.科技進步在循環經濟發展中的地位
自產業革命以來,人類的經濟活動呈現出一種加速增長的趨勢。從有文明史記載到20世紀初,全球經濟規模只增長到約6 000億美元,而這還不足現在全球每年經濟規模增加的數量。據預測,到21世紀中葉,世界人口將達到100億,而全球經濟規模將達到150多萬億美元,是現在的5倍,如果人類繼續沿襲以往的經濟增長方式,這種規模的增長對環境所形成的負荷是不言而喻的,必將在發展經濟和保護環境之間面臨一種兩難境地。當前,人們力圖通過大幅度降低污染強度而實現人口總量絕對增長、人均收入水平日益提高情況下的抑制環境退化的目標,在節約資源的同時,把經濟活動對自然環境的影響降低到盡可能小的程度,這正是發展循環經濟所要達到的目的。
循環經濟的發展,最終要靠科技進步。無數事實證明,科技進步是實現全面、協調、可持續發展的不可或缺的必要條件。發達國家的工業化歷程告訴我們,只有依靠科技的不斷創新和進步,才能真正解決好經濟增長、生態環境保護和社會進步的和諧發展問題。科學技術是第一生產力,環境問題的根本解決和循環經濟發展的關鍵必須依靠科技進步。人類發展的歷史表明,科技進步在改變人類命運的過程中具有偉大而神奇的力量。今天,在人類面臨經濟發展與環境退化兩難境地,從而尋求循環經濟發展道路的歷史關頭,把希望再一次寄托在科學技術的發展與進步上。在討論科技進步的重大意義時,一個更為現實的背景是:在全球跨進新世紀的時刻,各主要國家都在紛紛考慮21世紀自己在國際領域中的地位,并為此制定戰略和對策。在形形的戰略和對策中,科學技術的發展無不占據極其重要的地位。而且,一個日益顯著的趨勢是,科學技術、環境保護、經濟競爭和國家安全這幾個重大戰略課題被越來越緊密地聯系在一起,給予一體化的考慮。這至少表明,科學技術發展已經被十分密切地結合到有關環境的戰略與對策的考慮中。在跨入21世紀的前夕,我國政府提出了以“科教興國”促進經濟增長方式由粗放型向集約型轉變的戰略,這與循環經濟發展是完全吻合的。科學技術作為一個國家綜合國力的重要體現,是循環經濟發展的主要基礎之一,沒有較高水平的科學技術支持,循環經濟發展的目標就不可能實現。循環經濟發展的每一個環節,如廢物資源化、清潔生產、生態產業鏈、環境工程等都有對科技進步的要求。科技進步可以有效地為循環經濟發展提供依據和手段,開拓新的可利用資源領域,提高資源綜合利用效率和經濟效益,提高保護資源和生態環境的有效手段。
2.科技進步在循環經濟發展中的作用
科技進步在循環經濟發展中的作用主要表現在以下幾個方面:
(1)科技進步是擴大資源供給的有效途徑。相對于人類對資源的無限需求而言,資源的供給是受到嚴重限制的,眾多制約因素中,一個關鍵的因素就是科學技術。科學技術對資源供給增加的作用表現在兩方面:一方面,科技進步可以使幾年前人們還難以想象其利用價值的自然物成為今天寶貴的資源,從而使資源供給的絕對數量增加;另一方面,科技進步可以提高資源的利用效率,從而使資源供給的相對數量增加。因此可以說科技進步可以控制資源。
(2)科技進步是經濟增長的主要源泉。科學技術是第一生產力并不意味著科學技術作為生產力的一個獨立要素而存在,科學技術作為第一生產力的意義在于其同生產力其他各個要素的滲透和融合。科學技術與生產力其他要素之間不是加法關系,而是乘法關系,即科學技術是作為乘數乘到生產力三要素上去的。顯然,當科學技術為零時,生產力為零;當科學技術不為零而大于零時,生產力便會成倍地增加。科技進步越快,這個倍數越大,經濟增長就更快。循環經濟是一種新的經濟增長模式,科技進步在循環經濟發展中同樣起著決定性的作用。為加快經濟發展,必須加快科技進步,使科技進步真正成為促進經濟增長模式轉變和經濟增長的主要源泉。
(3)科技進步是促進產業結構合理化的主導力量。從根本上來說,產業的形成、分解和新興工業的誕生都是科技進步的結果。歷史經驗證明,三次產業的依次出現和重心轉移以及各次產業內部各個階段的依次遞進,都與科技進步密切相關。科技進步改變產業結構的過程是使產業結構不斷合理化、高級化的過程。隨著技術進步,人類可利用越來越先進的機器設備去從事生產實踐活動,技術在人類生產活動中應用的密度越來越大,技術密集型產業和制造業在產業結構中所占比例越來越大,勞動密集型產業和第一產業所占比重越來越小。當技術水平高度發展時,生產的高效率使得直接從事生產活動的人越來越少,勞動力向第三產業轉移又推動了第三產業的發展。技術進步使產業結構不斷向合理化、高級化發展的這一過程中,帶動了整個經濟的協調發展,從而使得宏觀結構效益和資源配置效率得到提高,有效緩解資源與環境的瓶頸約束,建設節約型社會,構建結構合理的循環經濟產業體系。
(4)科技進步是解決環境問題的重要手段。發展中國家的大量事實表明,科學技術落后是自然生態破壞和環境污染的重要原因。因此,保護生態,減少環境污染也必須依靠科技進步。科技進步對環境保護的作用表現在三個方面:第一,科技進步能夠幫助人們認識環境污染。如,環境化學和分析化學的產生,就幫助人們認識了環境污染物中有害物質的種類、濃度及其危害;第二,科技進步能夠幫助人們治理環境污染。如,生物工程技術、遙感技術、核技術、活性炭技術等新技術在環境保護中的廣泛運用,都為環境問題的解決提供了有效的途徑;第三,科技進步有利于培養人們的環境意識,在樹立循環經濟的觀念方面也發揮了積極的作用。
三、大力推進科技進步,提升柴達木礦產資源開發和循環經濟發展水平
循環經濟是先進生產技術、關鍵鏈接技術及資源再利用技術支撐的經濟模式,不是傳統社會低水平物質循環利用方式下的經濟模式,沒有先進循環型技術路線支撐,循環產業鏈就不完整,循環經濟技術必須創新。因而,可以說技術創新是循環經濟的生命線。
發展循環經濟的最基本環節是形成循環生產技術體系,沒有能夠實現循環生產的技術就不可能進行循環生產,更不可能建立起循環經濟體系。循環生產技術并不等同于環保技術,盡管它們具有環保功能并在環保產業中廣泛運用。這是因為,循環生產是一種新型的生產模式,普遍存在于各個產業、各種生產活動中,它是新工業生產技術的廣泛集成和組合。例如,納米技術、生物技術、新材料技術、新能源技術等等,都要參與到循環生產技術的集成中,才能形成全面的循環生產技術體系。目前,循環生產的技術要素并不缺乏,主要是缺乏自覺的組合與使用。
大力推進科技進步,提升柴達木礦產資源開發發展循環經濟,是十分重要的一項工作,它不僅是柴達木礦產資源開發實現深度和廣度兩個方面的需要,也是實現柴達木礦產資源開發中發展循環經濟至關重要的一個重要措施。柴達木礦產資源開發涉及的礦種多,需要多種技術的組合與集成創新,才能促進提高資源的綜合利用和循環生產水平,緩解和解決目前礦產資源在傳統資源開發模式下存在的嚴重的資源浪費的現象和問題。但是,就目前柴達木礦產資源開發發展循環經濟而言,相當多的技術多為一枝一節, 不具有循環經濟所要求的跨工藝、跨流程、跨行業、跨部門等基本技術特征;有相當多的技術在循環經濟概念提出之前已經出現,多為過去在“清潔生產”中生產和使用的技術,只不過是現在再掛上“循環經濟”之名;相當一部分技術的技術含量低,經濟效益和環境效益低。另外,循環經濟可以在一定程度上解決資源短缺和環境問題,但它不能解決經濟增長和資源短缺與環境壓力的全部問題。因此,在柴達木礦產資源開發發展循環經濟方面,我們不能把循環經濟與科技進步對立起來。在發展循環經濟的同時,還必須同等重視科技創新和高新技術的研究與開發,不斷發明新技術、新材料和新工藝。
第一,要利用新材料技術和計算機信息,推動礦產資源工藝技術設備的高科技化。我國工業設備各個年代生產制造的都有,由于國民經濟一直采取粗放發展的方式,忽略對已建成的企業技術改造和設備更新,不少設備都屬于應該淘汰的落后設備。因此在循環經濟高科技化的過程中,必須要對生產設備分類進行淘汰或改造,根據自身條件加大力度實施工藝設備技術改革。
第二,以科技創新和高新技術推動、提升柴達木礦產資源開發循環經濟的發展水平,要把自主創新作為支撐和引領循環經濟發展的主要方面,通過創新能力的培育與提高,從模仿創新走向自主創新,解決柴達木礦產資源開發中的問題,逐步實現經濟增長方式的根本轉變。推廣推進循環經濟與高新技術相結合,走出一條適合柴達木礦產資源開發的循環經濟道路。
第三,下大力氣扶持一批在柴達木礦產資源開發中擁有自主知識產權、具有規模經濟優勢的大型高技術企業,通過大企業整合科技資源,帶動產業核心競爭力的綜合提高。重點要支持企業技術中心建設,提高產業和企業的創新活力。形成在礦產資源開發中具有一定競爭力的循環經濟型企業。
第四,要正確處理好高新技術與發展循環經濟的關系。高新技術具有高、精、尖、新的特征,但是高新技術不等同于 “清潔”技術,也不是沒有污染或污染程度低的技術。高新技術也有環境污染問題,也要消耗短缺資源,而且高新技術污染具有隱蔽性、滯后性、累積性、連帶性等特征。以美國為例,在高新技術產業集中發展為主的硅谷地區就存在著典型的高新技術污染。據美國硅谷報告的污染狀況:一是高度危險的廢溶劑等化學物質正從約80%的地下儲罐向外泄漏;二是地下水中發現了大約100種化學物質;三是圣克拉拉郡發現了150多處地下儲罐有泄露,并且有200口公共水井和私人水井被污染;四是每年有3~12萬t的重金屬從硅谷通過地下水道排入舊金山灣,正在使附近的濕地蒙受嚴重的環境危害。另外,硅谷的大氣污染也相當嚴重,對此,要有足夠的關注和重視。一方面,柴達木礦產資源開發發展循環經濟,要利用高新技術提升其發展水平,另一方面,高新技術產業也應該適合循環經濟的發展模式,要運用循環經濟的原則來規范高新技術,要構筑從宏觀到微觀的主體化環境保護體系,以防治高新技術污染,使高新技術在提升柴達木礦產資源開發發展循環經濟水平時遵循“綠化”的方向。
四、在發展循環經濟中注重對傳統產業的改造
柴達木礦產資源開發傳統產業的增長模式,是以低水平需求和產業結構為背景,所需求的都是成熟技術或中低水平技術,這些主要依靠技術引進就可以解決。隨著成本要素的不斷提高和增加,低成本利潤的效率逐漸降低,中低技術的市場空間日趨縮小,在成本上升的背景下,企業要降低成本提高利潤保持增長,就需以高新技術來改造、提升傳統產業的技術水平和產品。
在發展循環經濟中,要依靠科技進步改造和振興柴達木礦產資源開發的傳統產業。要加快科技進步,推廣應用先進科技成果,以先進科技為先導把礦產資源開發建立在科技進步的基礎上,提高科學技術在礦產資源開發中的貢獻程度,并通過信息技術的廣泛應用,將信息技術與礦產資源開發中的各產業技術相結合,帶動礦產資源開發在高起點上迅速發展,促進礦產資源開發從高能耗、高物耗的粗放型增長模式向集約型增長模式轉變。要重視柴達木礦產資源開發中傳統產業的內涵發展,依靠高科技的投入,解決能耗高、原材料消耗大、綜合回收利用差、投入產出低、污染嚴重等問題。依靠高科技的投入,提高現有生產的工藝技術水平,促進產業結構的變化,產生新的生產部門,延伸產業鏈,推動生產力的發展和提高,使現有產品的質量、 品種、價格性能比有較大的改造。
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