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生物科学和生物工程范文1
[关键词] 数学教学;预设;生成;辩证
“预设”与“生成”的理解
预设是教师在课前对教学任务进行的有目的、有计划、清晰理性的设计与安排,除了对教学目的、内容、方法、环节、活动进行设计外,还应该是对课堂各方面可能出现的问题的预见与对策的准备. 生成是师生在教学情景的交互作用中,以及师生互动中产生的超出教师预设方案之外的新问题和新情况. 生成是相对预设而言的.
预设的必要性
预设是教师对教材的理解,我们绝不能误解新课标的内涵过分强调生成,从而忽视预设在教学中的重要作用. 因为教学是一个有目标、有计划的活动,教师必须在课前对自己的教学任务和环节有一个清晰、理性的思考与安排:教学目标,教学方式,陈述性知识,辅助手段, 学情以及学生的问题和层次. 课堂教学承担着如此之多的重任,当然需要教师课前的精心预设!没有精心预设的课堂将是一盘散沙,没有主题和方向.
生成的必然性
真实的课堂不是预设教案的精确翻版,再精心的预设也无法预知上课时的每一个细节. 随着教改的不断深入,教学的行为主体已不再是教师而是学生;课堂也不再以教为主,而是以学为主. 学生是一个个鲜活的、充满感情的、富有创造力的个体. 他们的学习是随机而成的. 所以课堂自然是一个动态生成的过程,在师生对话、生生对话过程当中必有思维的碰撞,就会产生新的问题、新的状况.
预设与生成应和谐共舞、比翼双飞
叶澜教授曾经指出:“课堂应是向未知方向挺进的旅程. 随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景,而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程.”这个论述告诉我们,课堂教学既需要预设,也需要生成,预设与生成是课堂教学的双翼,缺一不可.首先,课堂教学是一个不断变化的动态过程,教学中,如果完全按照“预设”进行,就是无视或忽视学生学习的自主性,结果按部就班缺乏活力,课堂会机械和呆板. 其次,课堂教学又不能一味追求课堂上即时的生成,表面上热热闹闹,好像充分尊重了孩子的意愿,实际上中看不中用,此类课堂属于只有“温度”,没有“深度”;另外由于缺乏有效的控制和引导,还会出现“放而失度”的现象. 因此,我们要理性地看待“预设”和“生成”,预设要有弹性的空间,以便在目标实施中能宽容地、开放地纳入始料未及的生成. 另外面对意外的生成我们要练就一双“慧眼”,让生成成为课堂的精彩之举!
因此,我们在致力倡导有效的动态生成的同时,不能忽视课前预设. 预设与生成是数学课堂的双翼,缺一不可.
1. 精心的预设是为了有效地生成
新课程教学要求,预设能为师生在教学过程中发挥创造性提供条件,能使课堂上产生多问型、多类型的信息交流,能引导课程教学的有效生成,能引领学生的发展.
案例一:在《探索三角形全等的条件》这节课的教学中,有位老师是这样设计情景的:一个条件可证三角形全等吗?两个条件呢?不能,所以需要三个条件:边角边. 这时突然一个学生站起来问:“一个边加上一个角可以吗?”这位老师就被困在那里,这样证,那样证,用了二十多分钟也没得出结论,当然最终没能完成这节课的教学任务. 其实他在处理这个问题时,只需举出一个反例就够了,这说明他在备课时,没能真正做好预设,那么“生成”也就只能是空中楼阁.
2. 要随时关注并接纳生成资源
著名教育家苏霍姆林斯基说过:“教育的技巧并不在于能预见课堂的所有细节,而是在于根据当时的情况,巧妙地在学生不知不觉中做出相应的变动. ”数学课堂的生成是复杂的、动态多变的,这就需要教师具有较高的教学机智,重视并善待这些始料未及的生成. 富有教学智慧的教师面对偶然性的问题和意外的情况,总能敏感地捕捉到这些动态生成性资源,总能机智、迅速、灵活、高效地判断和处理教学过程中的各种信息引领学生的思维.
(1)区别对待错误生成. 在教学中学生提出独特见解是正常的,其中包含一些消极的、负面的、价值低的想法. 对这类不利于完成教学目标的“生成”,我们要加以区分,不能一概视而不见,更不能粗暴地严厉制止. 也许这种忽视会失去一个新思路、新发现,甚至会使一个学生的创新意识从此泯灭. 因此,我们应采取更为机智的方法,巧妙引导使之转变为可利用的资源,从而让数学课堂变尴尬为生动,变被动为主动,让其思维“归队”.
(2)敏锐发现亮点生成. 有些生成是稍纵即逝的,所以我们必须敏感地捕捉到这些有效的亮点资源,让智慧在动态生成中涌动.
案例二:在九年级圆的复习课上笔者问了这样一个问题:在没有圆心的圆上,你能画出直径吗?
生1:折叠,只要两边完全重合,折痕就是直径.
师:依据?
生(齐答):圆是轴对称图形.
生2:如果该圆在黑板上就不好办了.
生3:可以连圆上的任两点,得一条弦,然后作此弦的垂直平分线即可.
师:不错,依据?
生(齐答):垂径定理.
生5:(拿着直角三角板)可以把直角顶点先定在圆上,那么两直角边与圆就有两交点,连接这两点即可.
师:依据?
生5:直角所对的弦是直径.
生6:(指着图)我想到一个定理:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半.
生物科学和生物工程范文2
关键词:新课标 高中生物 教学工作
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2013.03.023
新课程标准强调“学习是一个主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观的过程”,它要求教师“重视学生的创新精神和实践能力”,在生物教学中,教师是学生学习的“引导者、启发者、参与者、倡导者、诊断者”,在保证学生的主体地位的同时,发挥教师在学生学习和探究活动中的“引导、启发、参与、倡导、诊断”的作用。但是现在的高中学校生物课时一般都较少,而新课程标准规定的生物教学内容又比较多,高中生物教师要使教学的效果达到新课程标准所规定的教学目标,同时使学生的个性得到充分发展,就必须要思考如何来定位高中生物教学,如何才能搞好高中生物的教学工作。笔者认为教师应该具备以下几点能力:
一、要具备精心设计教学方案,为学生搜集感性材料,使学生形成感性认识的能力
学生对新知识的学习有赖于对事物的感性认识。在生物学教学中,感性材料主要有演示、实验、各种直观素材、教具(模型、标本)的图像观察和联系实际(学生原有的知识和生活经验、生产实践等)和教师的生动讲解。如果教师能为学生搜集到丰富的感性材料,就能使学生对所学的知识形成一个感性认识,这将有助于接下来老师的教学。如老师在讲解生物的种间“捕食”时,可以先举出身边的一些现象,比如羊吃草、狐狸吃兔子等,这就是教师搜集感性材料的过程。
二、要具备适时适当适量地设置疑问,激发和调动学生的主动性、积极性的能力
新课标强调在课堂教学中学生是主体,教师是主导,但是由于学生知识面和知识水平的局限性,学习中的有些知识问题学生可能很难发现,这就要求老师要适时适当适量地设置疑问,激发调动学生的主动性和积极性。美国一个教育家就说过这样的话:“学习任何东西最好的途径是自己发现。”在课堂教学中,教师要善于设问、启发诱导、启迪学生的思维,创造条件让学生去主动发现。
三、要具备引导学生学会剖析知识内容的本质特征,学会在思考中正确理解知识的能力
高中的生物学知识内容是一个体系,各块的内容都是相互联系的。要想使学生对所学习的知识有一个正确的认识,并能正确地运用,就要求学生必须剖析知识内容的本质特征,把握住知识间的内在联系,思考怎么把知识内容转变为解题的能力。学生这种能力的具备需要教师的引导与培养。
四、要具备巧用实例,激发学生的学习兴趣,教会学生在比较相关知识的过程中,培养求同、求异思维,深化知识内容教学的能力
学生能否把知识学会,学会所用时间的多少,要取决于学生对此内容的兴趣。兴趣是学生最好的老师。有关心理学研究表明,学生遇到自己感兴趣的问题时,神经系统的激奋水平较高,大脑接受的信息印象就深。对高中生物教材的学习中还有许多对相似的概念的学习,有的一字之差,却表示两个不同的生命本质属性,如“细胞分裂”与“细胞分化”、“极核”与“极体”、“生长素”与“生长激素”、“原肠腔”与“原肠胚”、“无性生殖”与“有性生殖”、“转氨基作用”与“脱氨基作用”、“有丝分裂”与“减数分裂”等。学生想要正确学会它们,就必须学会比较相关知识,培养求同、求异思维。
五、要具备把复杂问题简单化,抽象问题形象化具体化,表达方式多样化的能力
新课标高中生物教材中有许多内容极其抽象难懂,例如,染色体组、有丝分裂和减数分裂的过程、体液免疫和细胞免疫的机理等,学生学习起来比较困难。这就需要教师有较强的想象能力,善于把复杂问题简单化,抽象问题形象化具体化,表达方式多样化的能力。把抽象的生物学内容一旦转化成学生熟悉的事物,学生理解起来就非常容易了。
六、要具备运用多种教学手段来培养学生的动手、动脑、实践和创新的能力
生物科学和生物工程范文3
一、生物专业分类
生物学专业是有着较长历史的专业之一,人们在生物学的基础上,通过不断与其他学科相交又而诞生了很多新的专业,比如生物科学、生物技术、生物工程、生物化学、生物信息学、生物医学、食品科学与工程、海洋生物科学、海洋生物工程、畜牧生物等。
为了便于对这些专业进行区分,大致把他们划分成如下六类:
第一类生物科学专业
生物科学专业旨在培养具有扎实的生物科学理论基础,掌握本学科的基本理论和基本技能,具有一定的科学研究能力和创新精神的生物学专门人才。
第二类生物工程专业(相近专业:生物技术专业、生物工艺专业)
生物工程也叫生物工艺、生物技术,是以生物科学为基础,运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料。例如,基因重组技术、DNA和蛋白质序列分析技术、蛋白质工程、细胞工程、酶工程、染色体工程等工程的诞生和发展,已在工业、农业和医疗卫生等方面得到了广泛应用,并取得许多突破性进展。
第三类生物信息学专业(相近专业:基因信息学专业)
生物信息学是近年来发展并完善起来的热门交叉学科,最初常被称为基因组信息学。生物学是生物信息学的核心和灵魂,数学与计算机技术则是它的基本工具。广义地说,生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物学数据的一门学科。
第四类生物食品专业(相近专业:食品科学与工程专业)
生物食品专业是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识,能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的高级科学技术人才的学科。
主要专业课程:生物学、生物化学、分子生物学、生物统计学、数据库、计算机软件基础、生物信息学、蛋白质组学、基因芯片技术、生命系统建模等。
第五类生物医学工程专业(相近专业:医学生物技术专业)
生物医学工程是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科,也是运用自然科学和工程技术的原理与方法,研究与揭示人体的生命现象,并从工程角度解决人体医疗问题的一门综合性高技术学科。生物医学工程专业是目前国际上发展极为迅速的交叉学科和边缘学科,旨在利用现代工程技术的手段解决生物医学上的检测、诊断、治疗、管理等问题以及进一步探索生命系统的各种运动形式及其规律性,是21世纪生命科学的重要支柱,共有21所高校开设了生物医学工程专业。
主要专业课程:模拟与数字电子技术、微机原理、数字信号与处理、工程生理学、医学成像与图象处理、生物传感技术、细胞生物学、生物化学、遗传分子生物学等。
第六类海洋生物技术专业(相近专业:海洋渔业科学与技术专业、水产养殖专业等)
这类专业培养具有坚实的现代海洋生物科学和现代生物技术基础知识和基本技能的人才。他们能在科研、生产及教学等部门从事海洋生物基础理论研究、高新技术研究和生物制品开发及相关管理。
主要专业课程:细胞工程、基因工程、微生物工程、蛋白质工程、生物工程下游技术、生物技术大实验、生物信息学、发育生物学、发酵工程设备等。
二、专业学习的苦与乐生物学是一门涉猎多种基础学科的专业,在大学期间需要学生学习多种基础型学科,如:高等数学、无机化学、有机化学、生物化学、物理、英语、计算机等等,几乎涵盖了理工科的全部基础学科。
不过,大家不要被以上这些艰涩的数理化英课程吓到,当你接触到生物专业课时,一个色彩斑斓的趣味世界就此向你敞开。通过动物学的课程,你会感叹造物主的神奇,从最低等的原生动物到最高级的哺乳动物,每个物种都有其独特的适应自然界的特点。学了微生物,你便了解了冬虫夏草为何又是虫又是草,也学会了如何在没有冰箱的情况下保存食物。在遗传学课堂上,你可以跟同学们热烈探讨转基因食物到底是好是坏,先有鸡还是先有蛋。等你了解了分子和细胞学之后,你便可以和朋友们侃侃而谈,人为什么会生老病死。
作为一门实验学科,除了理论知识的学习,生物学还要求很强的动手能力。化学是生物的基础,在一开始的各种化学试验中,要求大家能够精确地配置试剂,调节pH值,在茶叶中提取咖啡因,在杂质中提炼萃取某种纯净物……当然,最让其他专业同学羡慕也最受同学欢迎的是各种生物大实验。比如动物学实验:同学们总是一边内心默默为那些为科学献身的小动物们垂泪哀悼,一边又摩拳擦掌跃跃欲试:“庖丁解牛”一般地解剖蝗虫并临摹它的各种器官;亲手淹死了一只白鸽,然后再给鸽子做“人工呼吸”吹鼓它的嗉囊;用电流刺激破坏了脑神经的青蛙尸体观察反应……植物学实验,制作豌豆根尖的压片标本,再在显微镜给它们画一幅写真。除此之外,生物学专业还有为期一周左右的野外实习,同学们会进入某一个自然保护区,在与大自然亲密接触的同时,也不忘了利用自己的专业知识,分析当地的生态状况和资源,采集制作各种动植物标本,最后汇总成一份图文并茂的实践报告。
一个生物学家,一定是一个兼具动手动脑能力的博物学家。作为小小的生物学子,经过几年的科学训练,你rE--定成为了朋友圈中的Mr,Knowall。
三、就业与发展
据调查了解,生物学毕业的同学大致上可以有几个方向去发展。
1.读研与出国
生物学快速发展的特点决定了对它的研究在大学四年期间的学习是远远不够的。因此,生物专业毕业生选择继续深造的比例比其他专业要高出很多,这也是生物学本科就业率低的部分原因。在很多“985”院校的生命学院,保送研究生甚至保送硕博连读的比例也相对较高。另外,生物专业也一直是最容易出国的热门专业,拿奖学金也相对容易。
2.公务员或者事业单位
在报考公务员和事业单位时,生物学专业的选择面确实相对比较窄,但仍然有一些不错的选择。比如待遇较好的药检所和疾控中心,这两个单位一个与药厂发展息息相关,一个主管公共卫生事业,都是国家非常重视的单位。
另外,高校和中学也是属于事业单位,毕业后留校发展或到中学任教也是不错的选择。高校内有很多研究所,如健康工程研究院,水生所、组织免疫所、生殖中心之类,一些中小学的自然或生物老师,本
科生便可以胜任。
3.投身科学研究行业
生物专业可以到各大企业从事与生物技术有关的应用研究和技术开发,大致有三个方向。
外企:在中国设立了研发中心的知名外企,一般是医药企业和日化企业,比如拜耳、宝洁、高露洁等。他们的职位多是进行高端研究的,设备精良,待遇丰厚。
国企:中粮基团下属的中粮研究院,有涉及转基因研究、微生物发酵、生物能源研究这几类:中烟工业,评价烟和研究烟产品。中国生物技术公司。是我国历史最为悠久的从事疫苗和血液制品研究及生产的专业机构,据说里面的研究掌握着中国的生物产业发展方向。
私企:有人说,一个硕士拿着一叠自己的简历去广州科学城转一天,肯定能找到工作。这里的私人生物企业或者是合资企业数不胜数,一般选择专业对口的毕业生。其中发展迅速和规范较大的要属华大基因,它是中国最大最先进的基因测序公司,也为很多高校学生提供奖学金和各种实习就业机会。
4.非研发的技术支持岗位
如果你不愿意做实验,还有很多生物技术公司的非研发岗位可供选择。生物技术公司是专门为生物学研究服务的企业,他们提供科研所需的各种高科技仪器、试剂以及其他的专业实验。这类公司的非研发岗位包括销售代表、技术支持、市场专员、客服代表、工程师等。这些岗位要求从业者具备生物专业背景知识以及良好的沟通能力。
四、报考指南
开设生物类专业的院校有两百多所,大致可以按综合性大学、师范类院校和特色专业院校分类。
作为理学的一个重要门类,生物学在综合性院校往往能得到较好的发展。国内顶尖水平的国家重点学科数量,被当作衡量高校科学研究实力的最关键参数之一。而雄厚的财力是与科研实力成正比的,所以我国首批评选的生物学一级重点学科,就包括清华大学、北京大学、复旦大学、武汉大学这几所著名高校。另外。四川大学,中山大学,浙江大学,上海交通大学等老牌高校也有生物学二级重点学科。
作为理学类的基础性学科,生物学专业在师范类院校的开设比较普遍。在全国217所招收生物学硕士研究生的大学中,师范类院校占了36所。师范院校一般以培养生物学教师为主要目的,但随着大学生就业市场的开放,一些实力较强的师范院校开始培养科研技术人才,其中优势学科单位有5所,分别是东北师范大学、北京师范大学、华东师范大学、湖南师范大学和南京师范大学。
由于主要学科与生物学的联系紧密,一些农林、医科、海洋等专业院校也会招收生物学专业的硕士研究生。这些院校的生物学专业极具特色,在与主要学科的交叉中获得了良好的发展。比如中国农业大学、西北农林科技大学、首都医科大学和中国海洋大学,就是其中的佼佼者。
另外,国家在一些重点高校中还设立了生物学基地班,全国只有19个,属于国家理科基础科学研究和教学人才培养基地。基地班实行“本―硕―博分流连读制”,经费方面有专门拨款,在实验条件、导师设置和保研名额上都有政策的倾向性,所以门槛也相对较高。
生物科学和生物工程范文4
我所任教的学校是江西省高安二中,作为一名教师,以什么样的知识内容来吸引学生,在课堂上如何调动学生的学习积极性?这些问题我在教学过程中都有了比较深刻地体会,我总结:在学习生物课程的内容时,特别是在学习生物科学前沿的时候,学生听得比以前更认真,积极发表自己的看法,有些问题是我都没有想到的,这也给了我一个学习的机会。这些课程都在轻松愉快的气氛中渡过。所以我认为在教育中适当的增加科学前沿知识是有一定必要的。
生物科学前沿知识要尽可能的和学生所学的知识有联系,这样既可以巩固他们所学的知识,又可以扩展他们的知识面。比如他们的课本在讲解遗传物质在细胞核中,就是从克隆羊多利引入,其中讲到了将融合的细胞在另外的母羊代孕,不是很明白,如讲解动物胚胎工程技术,这样就可以让学生知道代孕的含义。在讲解基因是DNA上的有效遗传片段,讲解转基因技术就可以让学生明白基因就是控制生物的性状,如人的高矮,头发的卷直。生态系统由生物因素和非生物因素组成,生物因素包括生产者、消费者和分解者,其中分解者是微生物,这时候就可以讲解微生物发酵,让学生明白大多数物质的分解是通过微生物发酵进行分解的。
下面我以《基因工程》为案例,阐述怎么利用生物科学前沿知识吸引学生积极学习。
资料准备:基因工程(DNA重组及转基因技术)——外源DNA与载体分子的连接就是DNA重组,这样重新组合的DNA叫作重组体或重组子。DNA重组技术(也称基因工程、分子生物学技术或克隆)纯化、处理和使用遗传材料的技术总和。这些技术主要基于对从细菌和动物细胞里纯化出的酶的使用,使得DNA复制、转化为RNA、转译为蛋白质都可以在实验室完成。这些步骤包括在DNA特异位点切割,连接和切断DN段和很多其它修饰直至对单个碱基对的处理。这些技术使得DNA的处理、在细菌和酵母体内将这些基因通过表达转化成蛋白质、病毒生物工程等生物工程产物、基于DNA的法庭诊断测试的发展成为可能。 转基因技术是生命科学前沿的重要领域之一。它是指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术,可分为转基因动物与转基因植物两大分支。主要介绍转基因植物:抗除草剂转基因植物、抗病毒转基因植物、抗虫转基因植物、抗逆境转基因植物等。
导入:大家都看过鲤鱼和鲫鱼吗?它们有什么区别?学生回答后总结,我们都知道鲤鱼比鲫鱼大,但是鲫鱼味道鲜美,如果有一种鱼既有鲤鱼的大个头,又有鲫鱼的美味这样就很完美了。有这种可能吗?这就是我们今天讲的转基因技术。
基因:DNA上的有效遗传片段,代表生物的性状,如人的高矮,胖瘦。
根据基因的概念我们可以知道鲤鱼的大个头由基因控制,鲫鱼的美味也有基因控制,当我们把鲤鱼和鲫鱼的基因整合到一起,这时的鱼就表现出鲤鱼大个头和鲫鱼的美味,我们可以把它叫做转基因鲤鱼,像这样的技术就是转基因技术。
转基因技术:指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术。
既然我们现在知道这种技术,那么它有什么作用,主要应用在哪些方面?
转基因技术的应用:转基因动物与转基因植物。我们开始讲的转基因鲤鱼就是转基因动物,还有植物方面的应用,有以下两个方面:
1.抗虫性 将具有杀虫活性产物的基因导入植物后, 其表达产物可以影响取食害虫的消化功能, 抑制害虫的生长发育甚至杀死害虫, 从而使植物获得对取食害虫的耐性, 减少或替代农药的使用,如棉花的棉铃虫,当棉花导入此基因就可以减少棉铃虫的危害,提高产量。
2.抗逆性 通过利用转基因技术, 研究具有抗旱、抗盐碱、抗重金属污染的或自身有生物固氮等特性的以及高光合效率的植物品种。在干旱地区的水稻导入抗旱基因就可以减少因干旱使水稻减产。
生物科学和生物工程范文5
关键词 生物学 微生物工程实验 教学改革
中图分类号:G642文献标识码:A
微生物工程是一门含有现代生物科学和工程技术的专业课程,是苏州大学生物技术专业学生的一门专业核心课程。目前,苏州大学生物学专业包括生物科学、生物科学(师范)、生物技术、生物信息学、应用生物学、生物技术(食品质量与安全)等6个本科专业(方向)都开设了微生物工程实验课程。在以往几年的实验教学实践中我们发现,由于各专业教学大纲的不同,导致微生物工程实验课时不统一,从18学时到36学时再到54学时,因此实验内容需要不断更改,导致部分实验内容孤立、不系统、不连贯,并多为验证性实验。随着这几年实验室建设的推进,开设微生物工程实验所需要的仪器设备有了极大的补充,现在可以开设的实验特别是设计性实验的数目大大提高。我们总结了前几年的教学经验,在教学体系、教学方法和学生综合素质培养等方面进行了探索,逐步完善了基础、综合、创新三个层次的实验内容,并建立了一套能够适应不同专业不同课时的微生物工程实验课程教学体系,形成了一定的实验教学特色。
1 实验课程教学体系的改革
由于我校的微生物工程实验课程涉及的专业较多,且各专业学生已有的知识积累以及需要掌握的实验知识和技能也有所区别,因此我们根据实际情况,重新构建了微生物工程实验课的实验项目,所有实验都是综合型或设计型实验。这些实验项目主要分为四方面:第一方面是菌种的筛选、鉴定和诱变实验,这属于发酵工程上游的内容;第二部分是环境条件(温度、pH值、溶氧)对分批发酵的影响及其控制,这属于发酵工程中游的内容;第三部分是发酵产品的分析,这属于发酵工程下游的内容;第四方面是发酵产品如酒酿、葡萄酒、凝固型酸奶的制作。
1.1 根据实验大纲,改革实验内容
由于微生物工程实验的内容具有连续性,所以在安排课表的时候宜将这些实验集中安排在一周或两周内进行。根据各专业(方向)教学大纲所规定的学时,有选择地开设几个实验,为了提高实验效率,这几个实验通常同时进行。一般来说,上游和中游实验均必选一开设,下游实验和发酵产品制作的实验必开。如果一个班级的学生人数太多,须将中游实验分批轮流选择开设。
将整个微生物工程实验的内容进行系列化、单元化编排,以利于学生对微生物工程知识及实验技能的系统化掌握,有利于培养学生的动手能力、综合运用知识的能力和创新能力。通过多动手、多训练,学生对微生物工程实验课程体系有了一个全面的认识,同时实验技能也得到了进一步提高。
1.2 增加自主设计性实验
在新的教学大纲中,增加自主设计性的实验,如有用化合物生产菌株的筛选,让学生在查阅文献的基础上,自行设计实验方案。然后根据设计的方案进行实验,在实验进行中肯定遇到各种各样的问题,让他们始终处于发现问题、分析问题和解决问题的过程中。此举极大地调动了学生的自主性、积极性和创造性。若学生遇到解决不了的问题,教师给予及时指导。这样,通过自己的努力和教师的指导而完成的实验,学生的印象更深,收获更大。
1.3 开设传统发酵食品、饮料实验
在生物学的所有专业(方向),我们都确定酒酿、葡萄酒、凝固型酸奶的制作为必开设实验。因为微生物工程(又称发酵工程)是一门与生产、生活实际密切相关的课程,早在2000多年前,发酵技术就被人们用来生产各种酒和风味食品,今天,发酵食品和饮料仍在我们生活中占有重要地位。在这三个实验中,每个学生都兴致高昂地动手制作酒酿、酸奶、葡萄酒,实验结束时,每个学生都能品尝到自己的劳动成果,大家分享着成功的快乐与喜悦。这三个实验也是我们微生物工程实验的亮点,有的学生后来还会在家人、亲朋面前露一手这些制作技术,有的学生毕业多年后对这些实验仍记忆深刻。
2 实验教学方法的改革
合理的实验内容和体系还需要有相应的教学方法作保障,才能最终达到培养应用型、创新型人才的目的。①在实验教学方法的改革中,要突出学生的主体地位,教师发挥主导作用,启发促进学生的思考,点拨学生的思维。
2.1 利用视频辅助实验教学
在讲解发酵罐的结构时,往往由于学生多,造成部分同学看不见或看不清。鉴于这种情况,我们事先对这部分内容录制了一个视频,在实验课上,我们采取边讲解实物边观看视频的方法就基本解决了这个问题。有的实验操作,老师在讲解完后还可放一段相关的实验视频给学生观看,让大家有一个更直接的感官认识,这些视频可以通过网络搜索引擎或国内外大学的相关专题网站获得。②
2.2 实验分组的改革
以往有些实验,由于实验条件的限制,每小组学生人数多,造成有的同学袖手旁观或者不能参与实验,实验教学效果不佳甚至产生负面影响。事实上,学生作为实验课的主体,实验的每个环节和步骤都必须亲自参与进来。所以,我们在安排每个实验时,会根据实验内容、实验条件和班级人数进行合理分组,确保每个同学都有动手的机会,确保能做实验而不是看实验。例如,酒酿和酸奶必须每人都做,每人制作出来的产品最后须经老师评分,作为成绩的一部分,这样就能有效避免学生偷懒或逃课。
3 重视学生综合素质的培养
3.1 培养团队合作精神
综合性和设计性实验是培养学生综合利用所学的多门知识和技能而开设的一种复合型实验,但实验时间较长,劳动量大,而且这些实验对实验设备的依赖性比较强,实验过程中很难保证每人一台发酵罐或者灭菌锅,只能分组、分批进行。因此对此类实验,我们采取团队合作的形式,将学生分为若干个组,每组3~5人,安排组长,所有实验都由小组共同完成,组长合理安排本组成员完成相应的工作量。比如“环境条件(温度、pH值、溶氧)对分批发酵的影响及其控制”实验是在发酵罐中连续进行30小时左右,过程中需要定时取样和对相关指标进行测定,需要熬夜,小组成员间可以协调安排值班。每个小组成员必须认真对待,确保自己负责的实验部分正常进行,实验结果准确可靠,否则自己的小疏忽或失误就会导致整个小组大实验的失败。所以,最后的实验结果是由大家集体合作贡献得到的,根据每个人得到的实验结果绘制成发酵过程曲线,这样的合作有利于培养学生的责任心和团队精神。
3.2 强化科研意识
为了强化学生的专业素质,在单组实验的设计和安排上注重学生科研能力的培养和训练。通过有代表性的实验方案设计过程,加深对相应知识重点、实际应用的理解。例如在酵母细胞纯培养的实验中,引导学生对影响细胞生长的若干因素进行优化,将正交设计实验思想引入实验中,训练学生掌握这一重要方法,并学会应用极差和效应图对实验结果进行分析。这类实验,只有题目,而结论未定,有利于激发学生的探索兴趣和学习的积极性、主动性。培养学生的独立性和创造性,学生以研究者的身份进行工作,始终处于独立思考和积极探索的过程中。这类实验和科研相结合,有利于把科研的思路和方法更形象地传授给学生。
4 结语
通过微生物工程实验,让学生了解和掌握了发酵产品的生产过程,加深了对理论课中基本知识和原理的理解,同时又锻炼了他们的动手能力和综合分析实验结果的能力。通过对微生物工程实验课程教学体系的完善和改进,加强了与实际生产和科研工作的联系,使学生积极主动地参与到实验中来,让他们懂得实验课不仅仅是做实验和完成实验的简单过程,更重要和具体的工作在实验过程之外。通过训练,使学生在实验方案设计、实验过程控制和实验数据分析整理等方面都有了长足进步,提高了学生独立开展科研实验的能力。只有这样,才能实现目前倡导的从应试教育向素质教育的转变,满足21世纪对综合型人才的需求。
注释
生物科学和生物工程范文6
关键词:生物工程技术社会经济影响
20世纪70年代以来,生物科学的新进展,新成就如雨后春笋,层出不穷。从总体上看,当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展:在微观方面,生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质;在宏观方面,生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。
1.改善农业生产、解决食品短缺
在农业生物技术中,转基因动植物的研究与开发最为突出。近年来,抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强、耐贮性高的番茄、具有高含量必须氨基酸的马铃薯等转基因植物开始进入市场,成为农业生物技术的第一批成果;转基因的瘦肉型猪、高产奶的奶牛和能从奶中提取药物的转基因羊等也将进入实用化阶段。未来农业的模式将是:农业工厂化,按人类要求,高水平的控制环境因素,实现规模化、机械化、自动化生产,产生质量稳定、供应稳定、价格稳定、营养丰富的农业产品;安全的转基因动、植物投放市场;具有营养保健、医疗功效的猪牛羊、蔬菜水果等转基因食品大批走向餐桌
2.提高生命质量,延长人类寿命
基因工程作为医学发展的重要技术,越来越受到人们的关注。基因重组技术研制的核酸或蛋白质类药物,已经应用于临床。同时,许多生物工程新药正准备推向市场,应用于临床,前景十分广阔。自80年代以来,仅日、美两国开发的生物技术新药就达224种,其中日本117种,美国107种。而且,大部分药品是重组DNA药物或重组蛋白质药物。从市场份额来看,在美国,到2003年将有15%药品为生物技术产品。生物技术药物分为两大类:一是用于疾病治疗的药物,另一类是用于疾病的预防。
抗生素是人们最为熟悉的生物技术药物。目前已经分离到6000多种抗生素,其中100多种得到广泛使用。1977年,美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物--人生长激素释放抑制激素,开辟了药物生产的新纪元。如果用常规方法要用50万头羊的下丘脑才能生产5mg这种激素,现在只需9L细菌发酵液。起价格降至300$/g。由于细菌和人体在遗传体制上差别很大,许多人类需要的蛋白质类药物用细菌生产往往没有活性。于是人们采用细胞培养或转基因动物来生产。
3.解决能源危机
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道,煤炭、石油等能源终将枯竭,目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源,还造成严重的环境污染。因此,科学家们正在努力探索开发新的能源,其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种――“石油草”,这种植物的茎秆被割开后,就会流出白色乳状的液体,经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面,由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解,科学家就将不同细菌的基因分离出来,集中到一种细菌内,从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多,净化石油污染的能力得到明显的提高。
目前,我们主要使用的能源是石油和煤炭。但这些化石能源
终将枯竭。生物能源将是最有希望的新能源之一(这个之一真是不可少的,呵呵),其中又以乙醇最有希望成为新的替代能源。人们很早就会用发酵的方法来得到乙醇,但由于是用谷物做原料,且得率低,成本高,不可能大量用做能源。科学家希望能找到一种特殊的微生物,使之可以利用杂草、木屑、植物的秸杆等纤维素或木质素类大量而又廉价的材料,生产出低成本,高得率的乙醇。
通过微生物发酵或固定化酶技术,将农业或工业的废弃物变成沼气或氢气,也是一种取之不尽,用之不竭的能源。
生物技术还可以提高石油的开采率。目前的石油一次采油仅能开采储量的30%二次采油需加压、注水,也只能再获得储量的20%。深层石油吸附在岩石空隙间,难以开采。加入能分解蜡质的微生物后,微生物分解蜡质使石油流动性增加而获取石油,被称为三次采油。
4.治理环境污染
环境污染将破坏人类赖以生存的生态环境,对人类的健康及生命构成威胁。在高度工业化的今天,其生产排放的废弃物及人类生活中的垃圾共同构成了主要污染源,这些污染物对大气、水域、土地的侵袭,破坏了地球的生态环境。如何处理这些工业废物及生活垃圾,就成了环保的重要课题。环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。传统的化学工业生产大都在高温高压下进行,这是一个典型的耗能过程并带来环境的恶化。
5.生物技术也将对工业及信息技术方面产生重要的影响
科学技术是第一生产力。生物技术自其问世不久即显示出改造经济结构的神奇威力。生物技术给传统工业带来全新的思路。通常,化学反应的进行不仅需要高温、高压(高能耗),且往往和毒性、高危险率相关联。生物合成则是在常温下进行,每个活细胞中同时进行着2000种化学反应;且各由专一的酶系统来催化。于是,模拟生命过程的生物反应器在酶工程和发酵工程中应运而生。在活细胞中,酶与细胞器或细胞膜相结合并以固态参与反应。日本用固定化酵母生产酒精,使劳动生产率提高10~15倍。
6.小结
未来20年,随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,现代生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
参考文献
1]于洪巍.生物技术最新进展[J].国际学术动态,2009,(01)