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生物工程与生物技术范文1
关键词：环境保护；环境工程；生物技术
中图分类号：[TU984.11+5] 文献标识码：A
环境生物技术已不单纯是一种污染治理技术，而已开始影响到包括其他行业的产业政策，促进各工业部门逐步以生物过程替代传统的化工过程，如利用生物酶制剂在造纸行业中，进行生物漂白，减少甚至彻底替代化学漂白，并最终在造纸工业中实现完全的生物制浆和生物漂白，彻底解决严重污染我国水环境的造纸黑液问题，使许多污染行业的工业生产真正进入无污染的清洁生产的轨道。
1 环境生物技术的特点
生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著优越性充分体现在它是一个纯生态过程，从根本上体现了可持续发展的战略思想。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视。
目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。大部分有机污染物适于作为底物，一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，因此，生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的，酶是一种活性蛋白，生物反应过程通常是在常温、常压下进行的，因而投资省、费用少、消耗低、效果好、过程稳定、操作简便，同时，它还可和其他技术结合使用。生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目标。另外，生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的，且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度，使经济发展进入可持续发展的轨道。利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源、土壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。
2 环境生物技术的重要进展
环境污染不但影响了国民经济的可持续发展，甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存，因此全球各国近几年都在寻找新的途径和方法，以治理和解决环境污染问题。我国是一个发展中国家，经济水平和科技总体水平离国际发展水平仍有相当差距，这就要求我国在科技发展特别是环保高科技发展上，需跟踪国际前沿，与国际同步开发未来可能应用的高新技术。以下介绍几项已接近产业化的环境生物技术。
2.1 高硫煤微生物脱硫技术
我国是一个发展中国家，开发廉价的、操作简便的煤脱硫技术，将具有深远的经济和环境保护意义。与现有的物理、化学法相比，微生物洁净技术具有投资低、操作简便、反应条件温和、不产生新污染，并可和现有的物理洗煤过程相结合，脱除其中的灰分，而煤基本无损失，且可提高煤的燃值等优势。
煤的微生物洁净技术主要是脱硫、脱尘。煤炭中的硫分主要包括有机硫和无机硫、无机黄铁矿硫以及少量的硫酸盐硫。其中，有机硫分、黄铁矿硫FeS2较易去除，早期的研究主要利用一些自养菌在几天时间里将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸，硫酸溶于水中而排出。虽然该方法脱硫效率较高，可去除90%的无机硫，使某些煤的含硫量降至1%以下，但处理的时间较长，并要求较大的反应器容积和较细的煤炭粒径。
为提高脱硫效率，近年来研究人员把选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物加入溶液中，让微生物附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间，可脱除无机硫约70%。另外，该法在把煤中的黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底，所以也具有脱去灰分的优点。目前，浮选法微生物脱硫已成为国际上洁净煤技术开发的热点。
2.2 造纸工业生物制浆和生物漂白技术
造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。与化学法相比，虽然机械法制浆纸浆得率高，可节省大量林木资源，但能耗很大，成品纸强度等质量性能不如硫酸盐浆，因而限制了这项技术的发展。生物技术可以帮助解决这问题，其中以生物制浆与生物漂白为最具优势，采用生物制浆与生物漂白可以有效减少蒸煮黑液和漂白废液的产生。利用微生物与微生物酶类进行生物制浆与生物漂白具有很大的优势和潜力，因为微生物极易生长繁殖，酶催化反应具有高度专一性，反应条件温和，并且高效无污染。
木质素是造纸工业中有效利用纤维素的最大障碍。传统的化学漂白法是采用多段的氯/二氧化氯漂白及碱提取来去掉木质素，在废水中会有大量含氯的、致癌致畸的物质，如呋喃、二恶英等，造成严重的环境污染和生态破坏。将生物预漂白技术引入制浆造纸工业中，用木聚糖酶对纸浆进行预漂白，至今，用于生物预漂白的木聚糖酶已经经历了三代的发展。目前，对第三代木聚糖酶的研究与应用正进入高峰期，采用基因工程与蛋白质工程手段获得性质优良的耐热耐碱木聚糖酶已成为各相关实验室的研究热点，期望不久的将来重组酶会更有效地应用于漂白工艺中。未来生物制浆和生物漂白的技术突破将使造纸工业摆脱污染，实现清洁生产。
2.3 污染土壤的生物修复
人类的生产活动，当代工业的迅速发展，大量的人造化学物质排放入环境中，对资源和环境构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用，工业三废的排放，给我们赖以生存的环境造成难以估量的污染，不仅制约了经济的发展，而且影响到人类的健康和生存。
针对严重污染的土壤，我国尚未采取大规模的治理措施，仅在少数地区开展了治理，并以物理化学方法(如洗脱、吸附)为主，不仅投资成本高，而且也造成了二次污染。对全国范围的污染环境进行修复，若采用传统方法，即使考虑劳动力相对便宜的因素，其投资规模将仍然非常庞大，如采用生物修复技术，不仅其投资规模大为缩小，而且还没有二次污染。综上所述，环境污染的生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展的生物技术，更具有广阔的市场和发展前景。可预见，在21世纪，生物修复技术将成为我国生态环境保护领域最具有价值和最具有生命力的大面积污染的优选生物工程技术。
生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除环境污染的目的。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的，此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养，投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度，从而达到治理污染环境的目的。
结束语
目前，我国的环境生物技术处于刚刚起步阶段，该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以污染控制生物技术为主体的环境生物技术的研究，将大力推进生物技术在环境保护中的应用，并将通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展，解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题，并为环保市场提供高品质的环境保护高技术，应该充分认识到环境生物技术开发对我国环境保护和社会、经济发展的重大意义。
参考文献
生物工程与生物技术范文2
生物育种高技术产业化是指应用转基因技术、细胞工程、分子标记等先进遗传改良技术对动植物品种进行科学改良，并通过相应的工程措施对技术成果进行规模化、产业化开发的过程。2000年以来，针对生物技术为主导的高技术产业迅速发展态势，国内存在产学研脱节、产业化条件成熟的成果得不到及时转化的问题，结合我国农业和农村经济发展和结构调整的战略需求，国家相应启动了生物育种高技术产业化工程。10多年的实践证明，生物育种产业是农业高技术产业的重要方向，也是近年来发展最快的农业高技术产业。前些年虽然国家只安排了产业化工程总投资的10%的扶持资金，却带动了地方政府、企业和银行的积极性，对农业生物高技术应用、新品种的产业化发展、行业结构调整起到了重要推动作用。在看到成绩的同时，还存在进一步发展和提高的问题。必须面对国内需求不断提高和国内外资源、技术竞争日益激烈的形势，从战略和全局的角度出发，在宏观管理、资金、政策和工程内容等方面采取相应的措施，使之保持持续、健康、稳定的发展。
1我国生物育种高技术产业化工程成效显著
2000年以来，结合国家农业优势农产品区域规划，围绕保粮增收的总体建设目标，有计划、分步骤地在全国有条件的地区，组织实施生物育种高技术产业化工程。通过组织各部门和各省区对国家和省鉴定的有关生物育种的科技成果和相关品种（系）的产业化方案实施，起到了以点带面的作用，引导全国有条件地区的农业优势资源开发和农业产业技术升级，促进了农业产业结构调整和农业综合生产能力的提升。围绕生物基因资源开发利用方面，在国家发改委的主持和组织下，依靠各省区相关企业的力量，对生物基因资源从多方面、多角度进行了全方位开发和利用。据不完全统计，2000年以来，全国共实施了农业生物育种产业化项目250个，对450个具备产业化条件的动植物新品种（品系）进行了产业化开发。工程总投资约170亿元，其中国家投资约20亿元。在新技术应用和新品种产业化发展取得了较大的成就，产生了较好的经济和社会影响。
1.1优质高产动植物新品种的产业化，为农业综合生产能力提升提供了强有力保障（1）在种植业新品种示范应用方面，国家先后组织了湖南、湖北、四川、江苏、福建、海南、吉林等省建设优质超高产水稻的项目27个、新品种（品系）58个的产业化，新增水稻父母代良种3.3亿kg，约可推广1000万hm2，占全国水稻种植面积的36%；组织了吉林、河南、陕西、甘肃、新疆等省建设玉米项目19个、新品种（品系）44个的产业化，新增玉米新品种2.4亿kg，约可推广800万hm2，占全国玉米种植面积的29%；组织了吉林、山东、河南等省建设小麦项目9个、新品种（品系）15个的产业化，新增小麦新品种7300万kg，约可推广113万hm2，占全国小麦种植面积的7%；组织了黑龙江、河北等省建设大豆项目5个、新品种（品系）15个的产业化，新增大豆新品种9200万kg，约覆盖233万hm2，占全国的24%；在油料、糖料、薯类及其它经济作物均相应组织实施了一批高技术产业化项目。通过这些项目的实施，良种推广面积超156万hm2，形成年增产50多亿kg。已发展成为国内种植业内稳定的高技术生物育种产业，成为稳定市场、提高农产品品质和改善人民生活的重要支柱。（2）在棉花新品种示范应用方面，国家先后组织了新疆、江西、湖北、河南等省建设转基因抗虫棉等优质品种产业化项目10个，对20个新品种（品系）进行了开发，新增优良种籽2600万kg，约可推广116万hm2，占全国优质棉种植面积的23%。通过这批项目的实施，大大促进了生物技术选育的棉花新品种的推广应用，到2010年底，通过生物技术选育的棉花新品种种植面积占总面积的75%以上，河北、山东、河南、安徽等棉花主产省的生物技术棉花种植率已达到100%。通过产业化技术的突破，在转基因抗虫棉新品种方面，形成了一批在国际市场有影响的高技术企业，在国内市场上已与世界著名的美国孟山都生物公司形成强有力的竞争。（3）畜禽、水产新品种示范应用方面，近年来先后组织了北京、新疆、湖南、河南、吉林等省（市、区）牛胚胎及牛新品种快繁技术的推广和应用，湖南正虹猪、吉林、四川、新疆优质羊快繁等43个高技术示范项目，对湖南正虹猪、渝荣配套系猪、海南文昌鸡、湖南黑牛、云南的大河乌猪等46个优良品种分别进行产业化工程配套。这些项目的实施，带来了畜禽新品种繁殖技术的革命，有力地推进了畜禽新品种的快速繁殖和推广，产生了显著的经济和社会效益。据分析，已实现年新增核心良种奶牛4.42万头，良种奶牛胚胎20.6万枚，良种肉牛肉羊冻精680万支，奶牛冻精350万支，优良父母代种猪19.3万头，父母代种禽1585万套的能力。利用现代育种技术推动我国本土品种资源的产业化，促进了我国地方种畜资源的改良和商业化进程。在水产类通过对青海湖裸鲤、南美白对虾、中华绒螯蟹、福建花鲈等22个项目、37个品种（品系）的产业化开发，新增优质鱼虾蟹苗生产能力79.1亿尾，贝类苗37.7亿枚。形成年提供优质水产品40多亿kg，年增产值约1000亿元，年出口创汇近20亿美元的高技术产业。
1.2促进了农业生物关键技术的产业化通过组织实施一批生物育种高技术项目，在一系列生物育种相关技术产业化方面取得了较大进展，解决了一批制约产业化发展的关键问题。在过去10年生物育种高技术产业化工程推广技术中，11%的项目企业主要产品技术水平达到了国际领先水平，12%的项目企业达到了国际先进水平，59%的项目企业达到了国内领先水平，对企业创新能力提升和产业化发展起到巨大推动作用。（1）植物育种主要应用转基因技术、细胞工程、分子标记3种技术。①促进了转基因技术与相关技术的有效融合，为植物新品种选育提供了更加有效的技术支撑。如创世纪转基因技术有限公司通过“双价转基因抗虫棉和单/双价抗虫杂种棉高技术产业化示范工程项目”的实施，以具有自主知识产权的双价抗虫棉及单/双价抗虫棉技术成果为基础，形成一批抗虫棉生产性繁育和示范基地，农业科技产品中试基地，使农业高新技术应用和成果转化水平大幅度提高。通过对转基因抗虫棉技术的熟化、中试、转化和组装，培育了一系列可以大规模推广应用的新品种，培养了一批集中配套技术的示范样板棉区。除转基因抗虫棉外，在粮食作用、林木花草、饲料作物等方面也得到广泛应用，培育和推广了大量的新品种和新品系，且规模不断扩大。②转基因技术与航天育种、远缘杂交等高技术的结合更加紧密。如在“新疆中国彩棉（集团）股份有限公司天然彩色棉良种繁育高技术产业化示范工程”中，将航天育种、离子束灌注、转基因、远缘杂交等技术相结合，创造出彩色棉新种质，获得经济性状有明显改良的新品系。③双价、多价转基因技术逐步完善，不断研制出功能更加强大的转基因农作物新品种。河北三北种业有限公司高油玉米高技术产业化示范工程属于发明专利，该项目利用三种遗传效应（杂交优势增产效应、细胞质雄性不育的增产效应、花粉直感对含油量和蛋白质含量及赖氨酸含量的增加效应），突破了普通玉米无法高产、高油化的局限。（2）畜禽育种方面。①突出了我国本土品种资源的产业化。国外动物种源大规模进入，并长期垄断中国种畜市场。针对中国“引种－退化－再引种”的对外国种源严重依赖的怪圈，和普遍推广的国外高生长性能的品系（如猪的杜×长×大杂交组合）风味不足，肉味不浓，难以满足消费者的需求的现实，相比之下我国本土畜禽品种更加适合中国人注重“色、香、味”的消费习惯。已实施项目中，重庆的渝荣配套系猪、云南的大河乌猪和广东的阳山鸡、皖南青脚鸡、南江黄羊、青海大通牦牛等都属于地方特色新品种，在现代生物技术推动下，不仅具有风味突出、抗逆性强等特点，兼具较好的生长性能，有较好的市场前景。这些项目加快对我国地方特色品种的产业化。②应用现代生物技术，促进我国地方种畜资源的改良。传统的育种方法是将不同特点的某类动物进行杂交，经过几代繁殖后，能够实现既定育种目标且后代性状稳定的才能成为一个品种或品系。由于杂交组合多，杂交后代性状不稳定，及动物体有自然生长周期，因此，选育动物新品种（品种）周期比较长，难度大，尤其是大型动物如猪、牛等有时要经过几代人的努力才可能选育出一个新品种（系）。现代养猪育种技术中应用较多的包括分子标记辅助育种技术和最佳线性无偏估计（BLUP）方法。生物技术中的DNA测定技术，已经准确地找出控制产子数量、脂肪含量、抗应激性、产奶量等基因，通过分子标记，直接对未长成的动物幼体进行基因检测，而不必等动物完全长成后进行统计，既缩短了育种周期，又可以及时排除不符合育种要求的杂交组合，大幅度减少育种工作量。已实施项目中对地方优势资源的开发也进行了有益尝试，如渝荣配套系猪、山东鲁莱黑猪、湖南黑牛、云南的大河乌猪和广东的阳山鸡、广东的“广良”高效瘦肉型猪选育项目等，在发挥地方特色品种优势方面取得了一定的成果，对我国地方种畜禽资源更好地进行商业化开发进行了有益尝试，能够起到带动示范作用。③现代生物技术在畜禽快繁突破技术的应用。如采用无性生殖和有性生殖相结合的方法，以单倍体化的胚胎细胞作为母源卵子替代物，构建胚胎；采用胚胎移植、分子标记辅助选择和胚胎性控等生物育种技术，实现良种奶牛繁育和产业化生产，以及卵母细胞体外成熟、体外受精和体外培养系统方法等，在畜种改良和产业化发展中发挥了重要作用。在已实施的项目中，北京荷斯坦种牛、广西奶水牛、吉林延边牛、新疆肉羊等高技术产业化项目均从不同层面对上述技术进行了有效开发和应用。（3）水产类。①突出了珍稀水产资源的开发。如青海省鱼类原种良种场青海湖裸鲤原种繁育高技术产业化项目对青海湖裸鲤进行了人工繁殖和有效的开发和保护。张家界金鲵生物科技有限公司张家界大鲵保护与规模化繁殖高技术产业化示范工程对大鲵的成功人工繁殖和有效保护。重庆市对长江上游特有的6种名特野生鱼的人工驯养和规模化生产项目，在满足消费者多样化需求的同时，对保护长江特有的珍惜鱼种资源方面具有重要意义。②注重优良品种的引进和开发。新疆天润赛里木湖渔业科技开发有限公司高白鲑、凹目白鲑白鲑属鱼高寒淡水良种繁育高技术产业化示范工程，通过高白鲑、凹目白鲑的引进和人工繁殖填补了国内空白。浙江跃腾水产食品有限公司南美白对虾生物选育高技术产业化示范工程引进并选育南美白对虾SPF品种，并在繁育技术上实现重大突破。大连天正实业有限公司圆斑星鲽等北方名贵海水鱼类新品种育种高技术产业化示范工程采用纯种引进、遗传结构分析、分子辅助标记、亲鱼促熟与采卵授精等技术，实现圆斑星鲽等北方名贵海水鱼类新品种育种产业化。这些项目的实施丰富了国内水产资源和良种的产业化。
1.3扶持了一批产业化龙头企业，促进了高技术成果的转化和新品种的推广我国从事农业良种生产的企业较多，但专门从事生物育种的企业不多，而且规模普遍偏小。国家通过生物育种高技术产业化工程的实施，由于国家资金的扶持和引导，促进了高技术成果的转化和新品种的推广，提高了企业产品抗击市场风险的能力，出现了一批知名龙头企业。如农作物生物育种方面主要有拥有抗虫转基因水稻专利的奥瑞金公司、隆平高科、登海种业、丰乐种业、万向德农、敦煌种业、海南神龙大丰、河北大风车、大北农等龙头企业；在畜禽生物生物育种方面，涌现出湖南正虹（生猪）、海南罗牛山（文昌鸡）、江苏京海禽业等龙头企业。在水产生物育种方面，涌现出湖南省洞庭（青鲫）、浙江跃腾（对虾）、永强（大鲵）、福建闵威水产（鲈鱼）、山东丁马（中华鳖）等知名企业，为提高农业生产技术水平、改善市场供应发挥了重要作用。
1.4探索了“企业+基地+农户”的生物育种高技术产业化发展模式农业生产涉及千家万户，生物育种产业化工程一直积极探索通过“企业+基地+农户”的模式，促进企业与农户之间形成利益共同体，按市场需求与农户签订收购合同，积极争取最大规模的农户参与，带动农民发展生产，让农民在参与产业化项目中得到实惠。以2002年江苏高邮鸭集团有限公司申报的高邮鸭良种繁育高技术产业化示范工程为例，项目提出运用现代分子育种技术，进一步提高高邮鸭的生产性能，按照“企业+基地+农户”模式建立各镇基地，其中基础设施建设11386.31m2、购置仪器设备76台套。建设规模为1000万只良种高邮鸭及配套加工，项目批复总投资4898万元，其中国家扶持500万元。2006年项目建成，在做好高邮鸭保种、选育的同时，加大了高邮鸭的扩繁和推广力度，分别在郭集、司徒、横泾等乡镇建立了5个扩繁基地，饲养种鸭20万多只，推广苗鸭近1000万只，带动农户和专业大户400多家，有效地促进了农业增效和农民增收，增强了高邮鸭蛋、鸭肉的加工转化能力，还带动了养殖运输产业，形成了以高邮鸭为品牌的高邮鸭产业集团。
2生物育种产业化工程面临的形势与挑战
2.1资源环境约束和消费需求的提高，对生物育种产业提出了新的挑战新的时期，“三农”问题始终是社会各界关注的重要问题。耕地面积减少的趋势不可逆转，耕地质量在一些地区不断下降；水资源短缺与利用效率低下并存；农业面源污染加重，农业生态环境脆弱。根据国情，从今后发展看，随着人口增长，消费水平提高，粮食需求将呈刚性增长。必须确保国家粮食安全的同时，不断满足人们对农产品的优质、安全、多样化需求。这就要求必须加快新技术和新品种的应用，发展高效农业，提高资源使用效率，走人与自然和协发展的道路。我国农业生物资源丰富，是选育高产、优质、抗逆等特性的新品种、维持人类生存的物质基础，其中与农业生产密切相关和植物物种达9600多种[2]，水生动植物资源2万余种，但近些年围垦和开荒，以及环境污染，加上保护、开发、利用措施不到位，生物资源破坏和流失严重。据农业部统计，国家需重点的野生动植物得到应有保护的比例不足20%。同时，国外对农业生物资源的争夺激烈，采取各种途径从世界各地获取资源，如中国野生大豆资源流失美国大大提高其生产能力，成为大豆出口大国，给国内大豆生产造成巨大冲击。这对我国生物育种产业提出了严峻挑战。我国是农业大国，只有掌握了生物资源的制高点，才能在未来的竞争中争取主动。
2.2面对全球性转基因技术的严峻挑战从世界范围而言，在近30年里，转基因技术在农业领域的应用研究进展迅速。转基因作物在产量、抗逆性、品质和生产成本等方面较传统作物有明显优势。2010年全球转基因作物种植面积达到1.48亿hm2，是1996年的87倍。1996年全球种植转基因作物的国家仅6个，2010年已达29个。至2010年转基因作物累计种植面积已超10亿hm2。这些表明转基因作物仍保持强有力的发展态势。我国目前转基因玉米和转基因水稻获得了安全证书。抗虫棉、耐贮番茄、转基因辣椒等已被批准商品化生产。转基因农业的研究和开发整体上居世界中等水平，还处于产业化发展初期。我国转基因植物的研究起步较早，在国家“863”计划、“转基因植物研究与产业化专项”和国家高技术产业化生物育种专项等科研和产业化项目的支持下，我国的转基因植物研究取得很大进展。由于成功地自主研究出转基因抗虫棉，有效地抵御了国外抗虫棉的冲击，在抗虫棉方面形成了较好的规模和竞争力。全国抗虫棉种植面积达到25万hm2，国产转基因抗虫棉已累计推广超过了1667万hm2，通过产业化技术的突破，在转基因抗虫棉新品种方面形成了一批在国际市场有影响的高技术企业。与之相反，因研发和产业政策滞后，大豆产业的国际竞争力急剧下降，难以抵挡美国、阿根廷、巴西等国廉价转基因大豆的入侵。总体上看，我国在转基因技术尤其是规模化、产业化方面还有很大的发展空间，与发达国家存在不少差距。孟山都、杜邦、拜耳等跨国公司利用其基因技术、专利、市场、营销、服务和资本优势，已经控制了国际种业市场70%的份额。转基因产品的市场竞争正在改变全球农业生产、加工、贸易和粮食安全的格局。面对全球性转基因生物育种技术的严峻挑战，我国作为农产品生产和消费大国，生物育种高技术研发与产业化工作任重而道远。
3对进一步实施生物育种高技术产业化工程的建议
3.1从宏观上做好生物育种高技术产业化工程的战略规划生物育种高技术产业化是一个系统工程，涉及农业大国的粮食安全和肉蛋奶的稳定供应，需要相应的高技术成果作为支撑，也需要将产业化条件熟化技术和成果进行大面积推广应用，才能获得预期的效益。因此，生物育种高技术产业化工程需要发挥综合管理部门的宏观管理职能，与科技、农业、林业等专业部门的协调、配合，做好“全国一盘棋”的战略规划。①要明确生物育种产业的中长期发展目标、生物育种产业的重大战略布局、分品种的区域布局，以及需要建设的重大成果推广转化工程；②要做好生物育种高技术产业化工程与行业发展部门的协调和配合。从生物育种高技术产业化工程“十•五”“十一•五”执行效果看，国家虽然下了很大的决心，组织人力物力安排了一批项目，但安排的项目更多体现在“点”上的效果，“面”上的效果还不很明显，还没有形成产业聚集效应和区域聚集效应。农业高技术产业化项目主要涉及的农业部、林业部和科技部，从部门的角度出发，在“十二•五”期间在粮、棉、油、糖、肉、蛋、奶、林产品等方面分别已制定了一系列总体发展和区域发展规划，如《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划（2009-2020年）》、《全国农业生物资源保护工程建设规划（2011-2015年）》、《农业科技发展“十二•五”规划（2011-2015年）》、《新疆棉花生产基地二期建设规划》等，地方也有不同区域和资源特点的开发规划，这些规划体现了我国农业生物资源的开发和区域经济的规模化、专业化、区域化发展。③要做好生物育种高技术产业化工程与科技部《国家“十二•五”科学和技术发展规划》的协调和配合。《国家“十二•五”科学和技术发展规划》提出，针对保障食物安全和发展生物育种产业的战略需要，围绕主要农作物和家畜生产，突破基因克隆与功能验证、规模化转基因、生物安全等关键技术，获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的功能基因，培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因新品种，实现新型转基因棉花、优质玉米等新品种产业化，整体提升我国生物育种水平。重点突破现代生物育种技术和品种产业化技术，培育动植物新品种1000个，其中重大突破性品种100个。从长远看，这些规划的实施为生物育种高技术产业化工程提供了重要的背景和条件。生物育种高技术产业化工程建设规划必须在工程布局和工程内容上做好与规划的衔接，做到协调布局、各有侧重、相互促进，协调发展。
3.2加大政策扶持力度，提高产业聚集效应（1）生物农业发展前景广阔，将成为投资的热点领域。比较中国生物农业企业与与美国和日本的生物农业企业可见，我国企业存在如下差距：首先是资金实力和资本规模不足，例如Monsanto公司的年销售收入为55亿美元，而我国最大的生物农业企业年销售收入也仅5亿元人民币左右。生物育种是高技术、高投入、长周期的产业，需要一段时期的持续投入，需要有实力的企业参与，也需要政府的持续扶持。我国种植和养殖领域种类繁多，许多品种选育和技术成果都到了成熟期，全国每年涉及生物育种的各类具备产业化发展的成果有300多项，而国家每年用于生物育种领域的投资有限，前10年平均每年只能安排不到20%的项目，时效性很强的科研成果往往有被搁置浪费的危险。从资金投入看，项目总投资大都在3000万元到1亿元，前10年国家对每个项目补助投资仅10%左右，由于我国农业企业普遍规模较小、实力弱，企业自筹能力有限，加上地方配套资金难以落实，导致项目资金规模和建设规模缩水，很难保证项目按设计顺利完成，并得以持续发展。必须集中资金，突出重点，在产业布局的基础上，加大生物育种高技术产业化扶持力度，形成多层次、多渠道、多元化投资格局，使产业的聚集效应在重点区域和重点品种上集中体现。同时，还需加强各类高新技术产业化载体、产业化基地、科技园等建设，进一步完善从技术创新到产业化的全链条支撑服务体系。因此，还需国家加强政策性扶持的力度和扶持范围。（2）生物育种是社会关注度较高的产业，要引导资本市场和社会投资投向生物育种产业。应进一步加大国家投资力度，对产业前景较好，但前期相对弱小的新品种，适当提高国家投资比重。充分运用财政支持、金融信贷、引进外资、风险投资等多种融资渠道。研究建立国家生物农业发展专项基金，支持重点生物育种项目建设，引导社会资金投向生物农业。允许农业高技术专利在银行办理抵押贷款，促进政策性银行开辟中小型农业企业贷款渠道，鼓励商业银行加大对生物育种企业的贷款规模。
3.3加大种子产业的市场宏观管理，培育大规模、高水平生物育种企业我国已累计培育主要农作物新品种1万余个，实现大规模的品种更新换代5—6次，良种对增产的贡献率达到35%左右，已初步形成主体多元化的全国种子市场，种业市场价值达500亿元，种子使用量在200亿kg左右[5]。截至目前，全国持证各类种子经营企业有10000余家，专门从事生物育种和改良的机构1000多家，并有继续扩大的趋势。在我国登记注册的国际知名种子公司也纷纷在我国设有办事机构，形成市场之势。国内育种企业由于经营主体比较分散，企业规模普遍偏小，产业聚集度低，整体实力不强，多数企业没有稳定的生物育种和研发设施和团队，缺乏核心竞争力，难以满足农业结构调整的需要。必须通过政策引导、法律规范，加大种子执法力度，进一步严格市场准入，强化市场监管，整顿种子市场秩序，规范品种管理，维护公平、有序的市场竞争环境。通过政策引导、财政扶持、企业积极参与，鼓励同类企业的战略重组，加速资产整合，提高创新能力和企业竞争力，加速培育具有龙头带动作用的产业主体，打造一批育种能力强、技术先进，市场网络健全的生物育种企业集团。
生物工程与生物技术范文3
【关键词】无极绳绞车；运输工艺改进；效果检验较好
前言
轨道运输是我国绝大多数煤矿采用的辅助运输方式，无极绳连续牵引绞车具有节省人员、简化运输环节、减轻矿井职工劳动强度及运输安全具有良好的经济效益等特点，但是无极绳绞车在煤矿井下运输应用过程中，由于受巷道的起伏变化大，底板为松软泥沿，底板易底鼓，加之施工过程中，巷道的浮煤 、浮矸多，路基不实，铺设轨道易阴阳悬空等不利条件的影响，特别是对运输综机设备，几十吨的重车 ，难度较大，运输过程中常出现运支架及大部件时，发生翻车、掉道现象，给职工的生命安全带来了极大的危害，给综机设备安装撤除工作带来了极大困难。因此，如何改进无极绳运输的工艺是关系到采煤工作面设备安装撤除安全的头等大事，我们在实践过程中 总结了一套行之有效的办法。
1 无极绳绞车存在的问题
（1）启动时，无极绳绞车的梭车冲击太大；（2）在绞车的运行过程中，绞车绳张得较紧时，特别是在地质条件变化较大时，车辆容易掉道；（3）在运输过程中，绞车绳在张得较松时，特别是运行到中间部位时，常出现钢丝绳在绳衬中打滑，拉不动车的现象；（4）在运输过程中对轨道质量要求较高；（5）对地质条件要求较平缓，当轨道变化大于9°时，钢丝绳容易摩擦到顶板；（6）对钢丝绳的插接质量要求较高，当所埋绳头不好时，极易拉出并损坏；（7）当环境较复杂，特别是当坡度大于9°时，在放无极绳绞车的绞车绳时，危险性较大，且绞车绳在放的过程中容易打滑。
2 其主要表现形式及其造成的后果及分析
（1）钢轨两道阴阳造成梭车和所带重车的重心偏离轨中。使其在本身重力的作用下产生力矩，造成重车掉道严重时出现翻车现象。
（2）钢轨敷设悬空造成梭车和重车在运输中颠簸，对轨道的重撞，轨道悬空重车压过，轨道受力造成钢轨的挠性和变形，当所挂重车多时，在路过悬空段因作用力和反作用力造成重车和铁路的共振频率接近，导致重车掉道和钢轨损坏的严重后果。
（3）两道间距变化较大，主要是由于铁轨枕在变坡点处装夹不到位 ，倾斜严重，枕木砸道钉时的偏差，以及铁路自身变形，以致于两轨道间距超过允许的偏差范围，造成车轮或卡入轨道间、或爬过铁道或形成掉道。
3 工艺改进方案
（1）超过 10t以上重车的重心必须在装车前找正，不要装得过高，使重心尽量下移，以免重心提高，力距变大。
（2）针对铁路两道阴阳和悬空现象，我们采取在底板松软处用枕木代替铁轨枕加宽松木 ，增加枕木底板的接触面积，减小其压强，使其不易在撞击中逐渐沉入底板 ，使用石子进行铺垫，分散铁轨枕或枕木对底板的冲击力，适当调整两道减小阴阳落差，铁轨枕和枕木下悬空段用石子背实，减少冲击 ，特别是在下坡点为了减轻下坡的冲量，增加接触面积和延边冲击力时间是减少冲力 F的有效方法，石子的铺垫和枕木的加宽解决这个问题。
（3）针对两道间距变化大，我们使用限位较好的铁轨枕配合拉杆力，强行调整道间间距。
（4）同时我们在运输过程中根据力学原理，在运输过程中形成力的动态平衡，我们用手拉葫芦配合锁紧器将载车和无极绳钢丝绳固定用手拉葫芦涨紧，这样钢丝绳、手拉葫芦、三环链就形成了力三角形，从而减少了运输过程中的冲击力。
（5）在梭车头加改碰头，用加密加宽加高的铁板焊到碰头上 ，加固并增加连车碰头的接触面积 ，防止因车盘高低而带来的夹车、掉道，使梭车顶车时受力均匀，不偏向和改变受力方向，使梭车处于稳定的受力状态。
（6）无极绳梭车加配重。由于巷道起伏大，在出空车时，涨紧的钢丝绳容易将梭车弹起掉道。因此，在梭车反面加焊配重块，增加梭车重量使其增加梭车的稳定性。没加配重前梭车遇爬坡时造成梭车后轮翘起容易掉道，遇车下坡梭车前头翘起，增加配重块后使其受力平衡避免了梭车的掉道现象。
（7）增加无极绳涨紧器前电动过卷保护装置。由于在3C201工作面安装前没有加电动过卷保护装置，因司机责任心不强，停车不及时，造成断绳、撞破涨紧器事故，给人身和设备带来极大威胁。为此，我们经过反复调研和思考，发明创造了电动过卷装置，收到良好效果。
（8）梭车改造加工具箱和缠绳护板，改变缠绳方式，收到良好效果，在运输支架时，使支架不易碰到绳轮，也不易碰坏梭车和缠绳装置。
4 改造后效果
经过以上对无极绳牵引绞车技术应用和改进，在井下生产应用中效果明显，解决了安装应用中的各项问题 ，并结合无极绳牵引绞车的应用特点，充分发挥了无极绳牵引绞车作用。在最近2个采煤工作面设备安装撤除的运输过程中，克服了变坡点多、起伏变化大、低洼处积水，轨道易变形损坏等困难，实现了安全运输重车500多车次、轻车300多车次无歪车、翻车、掉道 ，安全消灭了轻微伤，确保了安全生产；工期较计划提前了11天，满足了生产接续；为我矿创造了极大的经济效益和社会效益，受到了矿领导和职工的认可，具有推广的价值。
随着对无极绳绞车应用的逐步深入，应用也更加灵活多样，并且，随着社会的发展和科技的进步，在使用的过程中逐步改进无极绳绞车设计制造方面的不足而使其日趋完善，更好地为矿井的生产建设服务，为企业创造更多的效益，确保安全稳定生产
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生物工程与生物技术范文4
关键词：工作过程系统化 食品微生物检验技术 课程开发
一、课程开发背景
高等职业教育是以培养高素质技能型人才为目标，强调理论与技能并重，注重学生综合职业能力即专业能力、方法能力、社会能力的培养。基于工作过程系统化的课程开发理念即是将理论学习与实践学习相结合，以典型工作任务为载体开发设计课程内容与课程结构，学生通过完成工作任务获得相关的理论知识、技能知识以及工作方法与经验，这一课程模式符合高职学生的思维特点及认知规律，在当今高职教育的课程改革中取得了较好的效果。
辽宁现代服务职业技术学院食品营养与检测专业的课程改革中，借鉴工作过程系统化课程设计理念，对专业课程体系进行了整体设计，基于工作过程开发构建了《食品微生物检验技术》学习领域课程。
食品营养与检测专业在工作过程系统化的课程改革中，通过对辽宁省食品产业的调研，根据其产业结构调整和企业的需求，明确了为食品行业培养食品检验员、品质控制员、食品安全管理员及营养师等高素质技能型人才的专业培养目标。通过行业情况分析、工作分析、典型工作任务分析、学习领域描述和学习情境设计，形成了食品营养与检测专业的基于工作过程系统化的专业课程体系，其中《食品微生物检验技术》学习领域课程是专业核心课程，是培养学生专项能力的重要载体。
二、课程开发方案
1.根据职业需求设计课程目标
《食品微生物检验技术》是食品营养与检测专业的核心课程。食品微生物检验是食品检验工作岗位群之一，是食品检验工国家职业资格考试的核心内容。本课程以食品微生物检验职业能力和职业素养培养为主线，使学生通过相关知识的学习，能够胜任食品检验员工作岗位的相关工作任务，如实验室使用维护与管理、微生物样品的采集、食品中微生物指标的检验、生产环境微生物指标的检测、出具检验报告等，同时培养学生严谨、求实、善于沟通与合作的品质，树立质量与安全意识。课程目标描述如下：
（1）知识目标。掌握食品微生物基本理论知识；掌握食品样品采集和处理原则及注意事项；掌握微生物检验一般程序；掌握食品中菌落总数、大肠菌群、霉菌及酵母计数和致病菌的国标检验方法。
（2）能力目标。能根据相关要求，正确采集和处理食品样品；能使用国标方法，对食品中的菌落总数、大肠菌群、霉菌及酵母菌、致病菌进行检测；能对实验数据进行分析，并根据相关食品标准判定结果，并能规范书写检验报告；能正确使用微生物检测中所涉及的各种仪器设备；能按规定使用和管理微生物检验室，并能对微生物检验室的建设提出正确设计方案；在食品检验过程中，能与其他组员进行良好沟通，并能根据实际检测情况进行方法变通，解决实际问题。
（3）素质目标。增强食品质量与安全意识，确立严谨求实的科学态度和客观公正的工作作风，注重职业道德教育和法制教育；培养学生自觉学习新技术、新知识的能力；培养学生分析问题、解决问题能力。
2.根据典型工作任务开发课程内容
《食品微生物检验技术》是以典型的食品微生物检验工作任务为载体，按照食品微生物检验工作内容、工作程序，开发设计课程的理论知识和技能知识，将理论知识渗透到工作任务中，让学生在完成工作任务的同时学习到必需的理论知识，达到学以致用的目的。在教学编排上打破传统的课程章节，以建构主义思想为理论指导，以实际工作岗位任务为线索，按照从行动到知识、由简单到复杂的规律设计的循序渐进的课程结构。根据食品微生物检验工作岗位从新手到能手的成长过程，以典型的食品检验工作任务为载体，从微生物的认识，到微生物基本操作技能，再到食品中微生物指标的检测和生产环境微生物检测，最后微生物实验室的设计与管理，将理论知识与实践知识进行合理整合，根据高职学生的思维特点、智能水平以及认知规律合理安排课程结构。
3.根据工作程序设计学习情境
学习情境是教师根据典型工作任务设计的用来学习的“情形”和环境，是对典型工作任务进行教学化处理的结果。
《食品微生物检验技术》课程学习情境根据食品企业微生物化验室常规工作及食品微生物检验工作程序，遵循从入门到熟练，从单一到综合、从新手到专家的职业成长规律，同时遵循从简单到复杂的认知学习规律，设计了微生物的培养、微生物的观察、食品中微生物指标的检测、食品生产环境微生物指标的检测、实验室设计与管理等5个学习情境和15个任务单元。各个学习情境既相互独立，又存在平行、递进和包容的关系，学生在完成工作任务过程中，既掌握了职业知识和职业技能，又提高了分析和解决问题的能力及信息接受和处理能力和社会交往能力、不断学习的能力。
4.根据行动导向设计教学环节
行动导向教学旨在教学过程中以学生为主体，教师为主导，教师下达工作任务，学生则根据工作任务，通过独立查询资料、分析工作任务、制定工作计划、实施工作过程、评估工作结果等一系列行动构建自己的知识与经验体系。
本课程的教学过程完全是在模拟企业实验室的校内实训场所进行，使学生能够在与企业环境相似的条件下学习和实训，同时，与学校的食堂及其他生产性实训基地合作，接受真实的检验任务，如食堂餐盘、环境的监测、食品原料及产品（如糕点）的检测等，学生有真实的工作感。在教学过程中，教师根据企业工作任务和工作要求以检验任务书的形式布置检验标准、仪器设备、检验程序、结果报告等工作任务，采用项目教学法、任务驱动法、实验教学法、案例教学法等开展教学；学生则以小组为单位通过查找资料、分析任务、制定工作计划、实施检验工作，在完成任务过程中，学生的操作技能得到锻炼，理论知识得到运用。任务完成后，师生通过共同分析、总结任务，进一步完善工作方案，完成检验任务的检查和评估。
5.以形成性和终结性评价相结合的方式设计学习评价
在进行学习评价时，我们将职业能力作为评价的主要内容，既评价学生的理论知识与实验技能的掌握情况，也评价学生的工作态度与经验，这样就做到了既评价学生的专业能力，也评价学生的方法能力和社会能力。评价分为形成性评价和终结性评价，形成性评价的权重为60%，终结性评价权重为40%，评价方案见表2所示。形成性评价包括工作态度、合作精神、职业素养、工作方法、工作质量等内容，终结性评价包括理论考核和技能考核。这样的评价方式突出了学习过程的考核，极大地提高了学生学习的主动性和积极性，真正使学生把学习当做乐事。
《食品微生物检验技术》课程改革，以食品微生物检验工作过程为导向，以典型检验工作任务为载体，以学生为学习的主体，根据认知规律，设计学习情境，对传统的课程结构进行了有效的革新。学生在完成工作任务的过程中，通过自主探究、合作学习、加深了对食品微生物检验工作岗位、职业标准及工作环境的感性认识，获得了岗位工作过程中的相关知识、技能和职业素养。
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生物工程与生物技术范文5
摘要试验设计与数据处理是一门应用广泛的技术课程，主要解决工艺控制、过程优化模拟等工程问题，是生物工程专业课程之一，具有实用性强、内容繁复、初学者难于记忆和灵活运用等特点。从课堂教学出发，阐述了该课程在应用型工科院校生物工程专业中的教学对策。
关键词生物工程专业;试验设计与数据处理;教学对策
作为地方本科院校，将教学目标定位于培养应用型人才，是提高学校竞争力、突出办学特色的关键。南阳理工学院生物工程专业立足于自身教学条件，积极将培养模式与南阳地区经济特点相结合，紧密围绕南阳市支柱产业——生物制药和工业发酵，发展工业微生物菌种选育、发酵工艺调控和中药材药用成分提取分离为主攻方向的专业特色。毕业生主要在科研开发、生产监控、质量检测等方向就业，工作中经常涉及到工艺控制、过程优化模拟、质量检测控制等问题。对于这些实际问题若不进行科学的试验方案设计和数据结果分析，将很难在短时间、低成本内得到正确的结果。因此，有必要对生物工程专业学生开设相关课程。
试验设计与数据处理是一门应用领域相当宽广的现代技术课程，主要介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法。通过对本课程的学习，学生能够掌握试验设计和数据处理的基本原理和方法，为后续教学环节如专业试验、毕业论文和今后在工作中开展产品工艺优化、质量管理等工作的顺利进行打下良好基础。该门课程教学内容主要包括2个方面:试验设计和数据处理。试验设计部分主要是让学生掌握设计试验的方法，能做到在有限的试验条件下，用最少的试验量获得尽可能多的信息;数据处理部分主要是让学生学会对实验结果采用合理、有效的分析方法，从而发掘出潜在的、有用的信息[1]。
为了提高试验设计与数据处理的教学质量，培养学生的学习兴趣，增强学生应用的能力，笔者对试验设计与数据处理的教学研究做了很多努力和尝试，现将几点教学心得体会归纳如下。
1讲好绪论，强调课程的重要性
绪论就像是一部电影的开场，直接影响着整门课程的教学效果，好的开场才能吸引学生的注意力，激发其学习兴趣。试验设计与数据处理是统计学在生物领域的应用，是一门应用技术学科，在绪论中不仅要介绍学科发展的历史，还应该清晰展示课程的内容体系及本门课的任务和作用，重点介绍要学习什么、知识点之间有什么联系、这些知识可以帮助解决什么问题、该如何学习等。在绪论中应多列举一些利用本门课程的知识解决实际问题的例子来强调本门课程的重要性，如在毕业实践环节，将试验设计和数据分析的知识用于毕业论文的设计和撰写中，以求论文结构的系统性和试验结果的科学性。在走向科研工作岗位后，利用试验设计和数据分析的知识合理设计科研方案、分析结果，以求在低成本、短时间内完成任务。通过这些例子来明确学生的学习目的，激发其学习兴趣。
2重在培养应用能力
应用性本科培养的是运用科学理论从事高技术工作的应用型专门人才，在培养规格上以行业需求为本位，注重知识的复合性、现时性和应用性。培养出的人才应具备综合运用理论知识和方法解决实际问题的综合能力和实践能力，并兼备技术创新能力[2]。因此，在教学内容组织和知识侧重点的处理上应以结合专业特色、适应行业需要为主旨。试验设计与数据处理是以统计学原理为基础的学科，其原理部分涉及到高等数学、概率论和线性代数的知识，这部分内容在基础课程中已有详细讲述。因此，教学重点放在各种试验设计方法和数据处理方法的具体应用上，而方法的理论推导过程可以作为学生自学内容。如讲解方差分析时，将重点放在方差分析的具体步骤上，而偏差平方和分解过程的推导则作为自学内容;在正交试验设计及分析部分，教学侧重点主要放在如何使用正交表及如何对正交试验结果作恰当的分析上，而对于正交表的构成原理、特点仅作简要介绍。
3选择合适的例题，做到熟能生巧
试验设计与数据处理的应用领域非常广泛，不仅用于生物，还应用于化工、食品、机械加工制造等领域。为了让学生正确理解和掌握知识，在举例说明时应选择试验设计与数据处理在本学科的应用实例。面向生物工程专业的学生时，结合生物工程专业的特色，主要从菌种选育条件、发酵工艺控制、目标产物分离等方面选择相应的例子，最好是专业试验或科研中的真实问题，如淀粉酶产生菌选育方案的设计、乳酸发酵条件的确定、茶多酚提取工艺的优化，这有助于学生了解本门课的应用领域，激发学生学习本课程的兴趣，调动学生的积极性和主动性。
对于应用技术学科，关键是能将书本上的知识应用自如。对于试验方案设计方法，如正交试验设计、均匀试验设计、回归旋转试验设计、SN比试验设计等方法，要求能够根据试验周期的长短、原料易得性、条件控制难易、待考察因素水平的数量等实际情况，选择合理可行的试验方案设计(下转第33页)
(上接第31页)
方法。对于所得数据结果，要求能够采用正确的分析方法，发掘出有用的信息。数据分析方法部分有很多公式，如偏差平方和的分解公式、回归系数的求解公式等，若要做到灵活运用课程的知识，就必须加强公式的记忆，因此多做练习是必要的。虽然现在有很多软件能解决计算问题，但是还要求学生掌握各种分析方法的分析过程，这些都需要在教学中安排一定的练习量，使学生熟能生巧。
4把握前沿知识，扩展学生视野
试验设计与数据分析的方法种类多样，在本科教学阶段主要要求学生掌握单因素试验设计、正交试验设计和均匀试验设计等方案设计方法，极差分析、方差分析和回归分析等数据分析方法。这些内容是本门课程的基本内容，但并不是本学科的全部知识。为了让学生充分认识本学科的重要性，可以在教学学时允许条件下，补充知识点，开拓学生的视野。如向学生介绍旋转试验设计及其分析方法，指出它的作用和优势;对于解决多指标问题的试验设计和分析时引入主成分分析方法的知识[3];在对回归方程求解最优解时引入遗传算法的理论[4];对于试验问题建模分析时引入神经网络建模方法[5]。这些试验设计和分析方法很多都是近几年才应用到生物工程领域的，在要求学生牢固掌握基本知识的前提下，引入前沿知识有助于拓宽知识面，在今后的学习和工作中能更好地发挥学生的能动性。
5重视上机环节
试验数据的处理计算量很大，完全依靠手算既浪费时间又容易出错。而现在有多种软件，它们可以对数据作各种分析，并能够在短时间内得到准确的结果。因此，应重视上机环节，要求学生至少掌握1种统计软件的使用方法，学会用软件绘图、计算，并能正确理解分析结果。例如SPSS是一个功能全面的统计分析软件，操作界面友好，易学易用，广泛应用于自然科学、社会科学领域[6]。在教学过程中安排适当学时进行上机操作，要求学生能够使用软件进行平均数假设检验、方差分析、多重比较、回归分析等操作，不仅能增强知识的掌握程度，还可以激发学生的学习兴趣，获得良好的教学效果。
6参考文献
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生物工程与生物技术范文6
生物医学工程（biomedical engineering， BME）始于20世纪60年代，是一门理、工、医高度交叉融合的新兴边缘学科，是电子、计算机、通信、智能仪器、传感检测、医学仪器以及生物学、现代医学等在生命科学中的应用与融合。基于医疗器械新兴产业对于医学工程人员的巨大市场需求，湖北科技学院生物医学工程专业主要培养医疗仪器的质控、维护与研发及生物医学信息采集、传输、处理、分析、存储等方面的“厚基础、多口径、强能力、高素质”的复合应用型人才。为了让学生具备医学仪器的原理与构造知识，具有进行操作、管理、质量保证及医学仪器初步设计与开发的能力，且能在生物医学工程、电子技术、计算机与信息科学等领域从事教学、科研与开发工作，则要求学生必须具有扎实的电子技术基础知识及较强的综合运用能力和研究创新能力。为此，构建以实验、实训课程教学为主体的电子技术实验教学中心，开展电子技术类实验课程，培养学生电路分析、设计及应用的能力是实现生物医学工程专业人才培养目标的必备环节[1]。
电子技术实验分为数字电子技术实验和模拟电子技术实验两大类，本文针对本院数字电子技术实验教学中曾经存在的问题，从实验内容的设置、实验教学方式方法的改进等方面进行了教学改革，以达到巩固学生所学理论知识，培养学生综合运用知识、发现问题及解决问题的能力，且更大程度上提高学生电路设计、创新和实践动手能力，从而提高教学质量的目的。
1 数字电子技术实验教学曾存在的问题
在过去的几年中，本院生物医学工程专业的数字电子技术实验教学曾存在以下几个主要方面的问题。
（1）实验内容设置简单。
数字电子技术实验总学时为24学时，每2学时（90min）为一次课，设置了12个实验项目。为了保证在2学时时间里顺利完成实验，实验内容大多过于简单，且大部分为基础验证性实验，缺乏综合性设计性实验项目，导致对学生的综合能力锻炼得不到显著效果。且在后面的实验过程中，由于学生已掌握基本实验操作方法且实验内容过于简单，实验完成时间非常短，导致学生对实验的重视程度降低，对教师的教学水平和态度表示质疑。
（2）实验教学方式方法传统。
教师在实验教学过程中过于依赖实验指导书，按部就班的讲解书上的实验内容，缺少启发学生思考的行为。可采用什么方法、什么芯片来实现电路，优缺点有哪些；当电路出现问题而得不到理想结果时，问题出现在哪里，如何测试电路，如何找出问题并解决问题；这些问题式、思考式的教学方法在以往的教学中体现较少。在实验操作过程中，教师往往把一个实验项目从头到尾演示一遍，学生依葫芦画瓢，对实验一知半解，不主动思考为什么这样连接线路，出现问题更是无从下手，更谈不上对实验结果的分析与总结。这样的教学方式不仅使理论知识得不到巩固，动手能力也得不到提高，从而使得开展实验课的意义得不到体现，与专业人才培养目标要求相处甚远。
（3）实验室教学管理沉闷。
实验是个科学及严谨的行为，一般情况下要求学生独立完成实验，但是很多教师在实验室的管理上过于严格，不允许学生之间进行相互沟通与交流，实验氛围死气沉沉。这样虽然可以保证独立性，但是在一定程度上也影响了实验效果。有些学生甚至也不敢和任课教师进行交流，电路出现问题也无法解决，课后抄袭别人的实验数据来完成实验报告。
（4）考核方式不合理。
实验教学考核方式不够客观，传统的实验考核以实验报告为主要依据。由于实验教学时，老师不可能同时监督所有的实验学生，所以抄袭的实验数据及实验报告的情况时有发生，致使一些学生养成了对别人的依赖心理及学习懒惰的坏习惯[2]。
数字电子技术实验是一门逻辑性、实践性、应用性很强的课程，要求学生具备应用系统分析、设计及制作的能力[3]。基于以上曾出现的主要问题，在现阶段的数字电子技术实验教学中，该研究者进行了以下方面的教学改革与实践。
2 实验内容改革
在实验教学内容上，从专业培养目标出发，全面修订了实验教学大纲，优化实验知识结构，形成梯次的教学内容体系，即基础性实验、综合性实验和创新设计性实验。在实验总学时保持不变的前提下，减少验证性实验项目，增加了综合性、设计性实验项目，并且注重实验项目课程内综合更新、课程间重组以及跨学科交叉融合，尤其重视医学和生物医学工程专业知识综合运用能力和研究创新能力的培养。近两年，面向本院生物医学工程专业本科生所开设的数字电子技术实验项目及学时分配如表1所示。
从表1可知：实验项目从12个减少到9个，但是总学时保持未变；从实验内容设置来看，实验难度成梯度；实验类型分为基础验证性、设计性和综合创新设计性三种。纯粹的验证性实验只有2个，分别为实验一逻辑门测试和实验四触发器功能测试。实验一为第一次实验课，先要教会学生使用实验箱和认识芯片实物，向学生传授实验技巧，所需时间较多，因此设置的内容稍简单，让学生的实验过程既顺利又充实而有成就感，从而激起学生的实验兴趣。实验五分为两个部分：先验证计数器及寄存器逻辑功能，随后重点完成常用计数器芯片74LS161和寄存器芯片74LS194的扩展应用设计，如果只是单纯的芯片功能测试，就缺乏应用训练，不利于后面相关设计性实验的开展。实验二和实验三为组合逻辑电路设计，分为小规模和中规模，内容上不重复，电路的实现从采用逻辑门升级到采用中规模集成芯片。实验六为经典的时序逻辑电路设计，考虑到难度稍难及根据往届实验情况，将其学时调为3学时，通过该实验项目，学生对时序逻辑电路的设计流程、动作特点及测试方式有了更深刻的理解。实验七为综合性实验，主要进行综合实践训练，培养学生综合运用知识的能力。时钟脉冲信号在数字电路的工作中起控制作用，因此，特设置了一个采用经典的模数综合器件555定时器来构建简易时钟脉冲信号源的实验项目。前八个实验基本涵盖了数字电路理论内容，且按照理论课章节顺序来设置。在实验课程的最后，为了综合考查学生知识运用、创新、动手操作及团队合作能力，特设置了一个系统设计性实验项目，如《交通灯控制电路设计》。该设计任务涉及到多个功能模块，由于电路较复杂，设定学时为6学时，需要学生综合运用所学知识来实现，作为实验课程考核部分之一。
综上，整个实验教学分为四个阶段：基础训练实验阶段、基础设计实验阶段、综合应用训练阶段和系统设计实验阶段。使学生从基本的实验设备和器件的使用、实验数据的处理、知识的综合运用、电路设计调试到实践创新能力都得到了训练。
3 实验方式方法改革
在学生掌握了常用的实验仪器如数字电路实验箱、万用表、信号发生器等的使用方法，熟识了常用的集成电路芯片的基础上，结合各实验项目的要求及特点，采用多种实验方式来完成实验。验证性实验可只用数字电路实验箱来实现，多个芯片同时在实验箱上连接，连线方便，费时较短，一次实验课中可以完成多个任务。较简单设计性实验采用分立元件连接来构建电路，既可以锻炼学生动手能力，又可以在规定时间内完成实验。综合设计性实验由于难度最高，可让学生用软件仿真出电路原理图，然后制作PCB板，实现电路实物。
课程开始时教师讲授的时间不易超过15min，主要帮助学生完成对实验的理解，思路的建立。实验方案的设计、实验电路的搭建及问题的排解，要有学生自主完成。在实验进行中，教师和学生各自的定位要准确，教师主指导，注重培养学生的实验兴趣。在整堂实验课中，要让学生体现主动性，感受到“做中学”的乐趣。
由于实验内容大部分为设计性实验，如果纯粹依赖实验指导书进行教学，较难达到培养学生电路设计能力的目的。因此在现阶段，采用项目驱动法[4]来开展实验教学，具体做法为：开学初把数字电子技术实验的所有实验项目以电子文档的形式发送给学生，每个设计性实验只提供设计任务、设计要求和可供参考使用的芯片种类，设计方案和电路原理图由学生自主完成。这样既可以改善学生的懒惰思想，又可以实现课前预习、培养学生查阅参考文献的和初步设计的能力。对于学时较长和难度较大的实验项目，2～3名学生可组成小团队，团队成员在参阅大量参考文献后进行小组讨论，多次讨论后确定设计方案。在电路构建及测试过程中，每个成员都必须积极参与，教师也给予一些必要性的指导。经过两年的实践发现，该实验教学方法有效增强了学生的自主学习能力、分析问题及解决问题能力、自我管理能力、团队合作能力和创新实践能力。每次实验完成之后，学生不仅对相关知识有了更深刻的理解，也获得了满足感，极大提高了学生参与实验的兴趣。
4 实验室教学管理改革
对于任何一个实验项目，都允许并鼓励学生之间相互交流，教师作为引导者虽不过多干预学生的实验过程，但是也积极关注他们的实验进度，认真聆听他们的实验想法，适时给出建议，甚至和学生进行热烈讨论，帮助他们构建更正确的实验方案。当学生搭建的电路不能正常工作时，不过多责备，反而是启发他们自己寻找问题的所在，鼓励学生多思路分析问题。因此，实验室的氛围既严谨又活跃，绝大部分学生都非常专注的投入到实验中，实验效果理想率可达到95%以上，实验数据抄袭的现象非常少。
5 实验考核方式改革
很多学生不重视数字电子技术实验教学的原因之一就是其考核方式不太合理，实验成绩要么只占数字电路课程成绩的百分之二十，要么只由实验报告的成绩和平时考勤成绩组成，导致有些学生认为只要期末考试卷面成绩高就行，实验做不做问题不大，有些学生虽然每次实验都出勤，但是在实验室并不认真做实验，实验报告抄袭他人。
基于这些现象，近两年本院生物医学工程专业开展的数字电子技术实验考核方式做了如下改革。
（1）电子技术实验单独为一门课程。该课程成绩中模拟电子技术实验成绩占50%，数字电子技术实验成绩占50%。就数字电子技术实验成绩而言，平时出勤率仅占10%，实验过程中的表现占40%，系统设计实验考核成绩占30%，实验报告成绩占20%。因此，学生的实验态度与实验能力最大程度上决定了其课程成绩。这就使得绝大部分学生能以正确、积极的态度来对待实验课程，并尽量通过自主努力完成实验。
（2）系统设计实验项目考核时，分模块考核。比如在《交通灯控制电路设计》实验项目中，总分100分，完成时钟信号源电路模块，得10分；完成定时器模块，得25分；完成控制器模块，得40分；完成译码驱动器模块，得15分；设计方案阐述和回答教师提问部分完成，得10分。这样不仅避免由于电路硬件原因导致电路系统最终实验效果不理想而得零分，打击学生信心的情况出现，又可以让学生在实验过程中能逐级测试电路，保证最后的电路系统效果理想，且对学生的团队合作能力和答辩能力进行了培养。
