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摘要:植物甾醇是一种新型的功能性饲料,是一种以环戊二烯菲为骨架的3-羟基化合物,是一种具有胆固醇结构的活性物质。植物甾醇以游离态、酯化态和糖苷的形式存在于植物细胞膜中。植物甾醇可以降低胆固醇,是一种抗氧化剂,可预防心血管疾病。在动物生产中,植物甾醇可以促进动物和家禽的生长,提高动物产品的质量。该文简要介绍植物甾醇的性质、来源、提取,以及植物甾醇的生物学功能,如胆固醇代谢、抗氧化、激素功能、抗癌功能、免疫调节功能、抗炎作用和生长调节功能,综述植物甾醇在动物生产中的应用。关键词:植物甾醇;生物学功能;动物生产 引言:生物组织中含有大量的植物甾醇,其起到重要的生理功能。植物细胞膜和动物细胞膜内含有甾体化合物,所以在动物和植物的细胞膜含有植物甾醇。自20世纪50年代之后,开展大量动物临床试验研究,结果发现植物甾醇及其相关制剂对于心血管疾病、高胆固醇血症等具有良好的预防和治疗作用,并显示出较高的安全性。迄今已经研发出含有植物甾醇的功能性食品。 1植物甾醇的性质 1.1植物甾醇的来源 植物甾醇是一种含有活性成分的甾体化合物,在植物油、植物种子、坚果、水果和其他植物食品都存在植物甾醇,但是其存在形式不同,常见的有甾醇酯、甾醇糖苷、游离甾醇、酰化甾醇糖苷等,所以植物甾醇是植物细胞的关键组成。高纯度的植物甾醇呈固体、白色、无味,大多为粉末和片状,可以在有机溶剂中溶解,不溶于水、酸或碱。植物甾醇的热稳定性良好,熔点超过100℃,最高温度为215℃。植物甾醇主要包括豆甾醇、菜油甾醇、β-谷甾醇、谷甾烷醇等。而β-谷甾醇是植物甾醇的主要成分,占总量60%~90%。植物中的植物甾醇含量大约是总油的0.4%。人们的日常饮食中可以摄入一定量的植物甾醇,亚洲国家中,每人摄入大概400mg/d的植物甾醇;而欧洲国家通过饮食大概会摄入150~400mg/d的植物甾醇。 1.2植物甾醇的结构 植物甾醇含有1,2-环戊烷并菲甾核,具有不同程度的水合作用,属于四环三萜类天然产物。但是植物甾醇C-24位点连存在甲基或乙基,如菜油甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇、β-谷甾醇等。其中,豆甾醇、菜籽甾醇等部分植物甾醇C-22位点为双键。正是因为侧链结构的细微变化,植物甾醇在动物和人类生活中表现出生物学和药理作用。植物甾醇的活性基团为C-3位羟基。因为酸性介质、代谢酶的作用,在人体摄入植物甾醇之后,其将会和脂肪酸、葡萄糖、磷脂及其他底物产生反应,会出现各种生物活性物质,与胆固醇衍生物类似。C-3位羟基结构、C-24位基团的空间位阻效应,使得植物甾醇的胆固醇吸收能力显著下降,加强脂肪的分解代谢速度。C-24位叔碳的抗氧化能力显著,可直接猝灭活性氧簇,阻断不饱和脂肪酸过氧化的链式反应,确保基体的氧化还原平衡,缓解多种慢性疾病的发展。 1.3植物甾醇的吸收 动物是通过食物来获取植物甾醇,因为其体内无法合成。动物对于植物甾醇的吸收类似于胆固醇吸收,但是食物中的植物固醇吸收率平均约为5%,相对较低,而胆固醇的吸收率显著高于植物甾醇。一般状态下,每人每天的植物甾醇摄入量为160~360mg,而血清内的植物甾醇浓度为3~17mg/L。不同类型的植物甾醇存在不同的吸收率[1]。甾醇油菜吸收率最高,其次是β-谷甾醇,吸收率最低的是豆甾醇。C-24侧链中C原子数在增加的同时,豆甾醇吸收率会逐渐降低。植物甾醇在体内的吸收与其化学形式的变化之间具有直接关系,例如β-谷甾醇α当双结合位置转换为谷甾醇时,吸收率下降;菜油甾醇的双键饱和之后,增加吸收率。植物甾醇在改性之后,可以显著提升水溶性,促进酯化,显著提高动物对植物甾醇的吸收率。 1.4植物甾醇的代谢 肠道吸收植物甾醇后,血液脂蛋白会将其输送到全身,并分布在全身中。健康成人的全天饮食中,血清植物甾醇水平仅为7~24mmol/L,但是随着植物甾醇摄入量的增加,血清中的植物甾醇含量会成倍增加。肾上腺、卵巢、动物肝脏、睾丸和其他器官中,存在着较高含量的植物甾醇,植物甾醇可作为体内甾醇激素的前体。人类或大鼠的植物甾醇可以用来产生皮质醇、性激素。部分动物的体内甾醇可以转化成胆固醇,如昆虫、虾等,合成甾醇激素。未被代谢或吸收的植物甾醇会成为一系列从体内释放的代谢产物。 2植物甾醇的生理功能 2.1对胆固醇代谢的影响 20世纪50年代,人们发现饮食中摄入的植物甾醇越多,胆固醇吸收率越低,血清胆固醇水平越低。近年来,降低胆固醇功能的植物甾醇再次引起人们的兴趣。许多动物和人类的经验表明,补充植物甾醇、甾烷醇等可以降低低密度胆固醇(LDL-C)与总胆固醇(TC)。这种降低血液胆固醇的作用不仅与抑制肠道对胆固醇的吸收有关,还与肝脏或肠道中植物甾醇的胆固醇代谢的其他方面有关。植物甾醇和甾烷醇对降低血液胆固醇的作用已被公认,但其机制尚不清楚[2]。不同的科学家提出许多不同的机制。根据上述胆固醇和植物甾醇的吸收和代谢机制,可以从3个层面总结植物甾醇对于胃肠道胆固醇吸收存在的影响:对于胃肠、十二指肠物理化学作用:植物甾醇和胆固醇形成混合结晶,竞争乳糜颗粒中的空间;在吸收点位中的作用,抑制胰腺胆固醇酶;细胞内外流:竞争胆固醇跨膜转运体,抑制ACAT活性,组装乳糜微粒。 2.2对血浆脂蛋白的影响 研究表明,当人造黄油中添加一定量的植物甾醇(或甾烷醇)时,在食用一定时间后,LDL胆固醇的降低和安慰剂组之间存在显著差异,植物甾醇2g/d的效果最好。经过多项研究证明,甾烷醇对LDL-C水平降低的平均数为10.1%,而甾醇的LDL-C降低9.7%,这意味着甾烷醇抑制低密度脂蛋白,可以使其水平得到有效下降。另一项实验表明,高胆固醇患者在经过治疗后(甾烷醇1.8g/d)可将LDL-C降低8.5%;用1.6g/d甾醇治疗1年后,LDL-C下降5.9%[3]。 2.3抗氧化作用 在畜牧业中,氧化应激会下降动物的质量和生产效率,动物还会出现许多疾病。动物如果处于应激状态,会产生比其所能清除能力更多的自由基。自由基过量会对身体产生不可逆的氧化损伤。摄入外源性抗氧化剂可以将体内的自由基含量减少,避免脂质过氧化,帮助身体对抗许多种疾病。动物体内的主要抗氧化酶是过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化物酶歧化酶(SOD)。其抗氧化活性和人体清除自由基的能力为正相关。有专家研究发现,植物甾醇的抗氧化作用可能因为选择性提高体内抗氧化内活性[4]。植物甾醇的抗氧化功能在分子侧链中存在亚乙基。 2.4免疫抗炎作用 β-谷甾醇及糖苷对淋巴细胞增殖可能产生刺激。Bouic[5]在1996年开展一项实验,对马拉松长跑运动员采用β-谷甾醇及其糖苷混合物。经过一段时间后发现,试验组血清白介素6(IL-6)浓度下降,CD3和CD4细胞数量增加。血液白细胞总数比较,试验组要比对照组人员低。意味着在结束比赛和训练后,运动员的免疫抑制降低,感染的可能性降低,这表明植物甾醇具有免疫调节功能。植物甾醇可以起到抗炎效果,原炎症细胞因子包括IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、反应蛋白C。许多实验表明,β-谷甾醇具有与强的松、氢化可的松类似的抗炎作用;豆兹醇虽然具有抗炎作用,但是却没有与可的松类类似的副作用。 2.5调节性激素分泌 植物甾醇的浓度过高会影响生物繁殖。有研究发现当前的鳕鱼产卵期延迟,原因在于该海域的谷甾醇、二噁英以及其他激素化合物增加。冯子懿等[6]通过开展鱼类的植物甾醇水浴暴露试验,发现植物甾醇浓度在增加的同时,鱼类的肝脏重量、性腺重量受到抑制。植物甾醇浓度合理,对生物繁殖则具有积极作用。 3植物甾醇在动物生产中的应用 3.1在猪生产中的应用 植物甾醇的激素效应对动物生长可以起到一定促进效果。有专家证明,饲料中添加植物甾醇150mg/kg可以增加断奶仔猪后的平均每日摄入量(ADFI),但对平均日增重(ADG)和饲料转化率(FCR)没有显著影响。有专家添加不同剂量的植物甾醇(0、50、100、150mg/kg和200mg/kg),初始重量为50kg,以监测其对最终猪生长效率和肉质的影响。结果表明,添加150mg/kg或200mg/kg植物甾醇后,成年猪ADG和ADFI增加,增长肌肉大理石纹的概率随之增加。肌肉大理石纹是反映猪肌肉纤维中的脂肪分布的指标,关系到肉类口感。扶国才等[7]使用植物甾醇25mg/kg应用在种猪中,开展60d的营养干预。结果表明,种猪的ADG出现显著提高,FCR下降,瘦肉率出现上升。也有人在猪饲料中添加15mg/kg和30mg/kg植物甾醇。饲喂56d后,与对照组相比,植物甾醇组ADG提高12.16%,FCR降低2.56%。程业飞等[8]表示,在比较60kg仔猪使用常规植物甾醇和乳化植物甾醇的效果时,同样是30mg/kg剂量,并无显著差异,不会对猪生长产生影响,但是可以在不同程度上提高表观干物质、粗蛋白质的消化率、有机物,还可以调节蛋白质、血液中的脂质代谢。比较最终猪粗脂肪的表观消化率,发现乳化植物甾醇要比普通植物甾醇的消化率更好。动物吸收植物甾醇的效率非常低,经过乳化处理能够提高猪肠道的植物甾醇吸收率。 3.2在肉鸡生产中的应用 对于肉鸡日粮分别添加植物甾醇10、20和40mg/kg,一段时间后发现肉鸡的总氧化物歧化酶(SOD)活性提高12.05%、6.16%和8.43%,20mg/kg添加组的肉鸡体重平均日增重4.26%。在817只肉鸡的基础日粮中添加5%植物甾醇,肉鸡的平均最终体重和平均日增重均显著增加,存活率也得到提升[9]。在肉鸡的基础饮食中增加植物甾醇200g/t,经过一段时间的观察后发现,鸡的平均日增重、平均体重、超氧化物歧化酶活性、高密度胆固醇水平也会相应增加。而添加5、10和20mg/kg植物甾醇在肉鸡的日粮中,各项指标并未出现明显变化。 3.3在牛生产中的应用 在奶牛日粮中添加3~5g植物甾醇,可以提高产奶量、乳蛋白率、非脂乳固体率,还能够延缓泌乳中期产奶量的下降。泌乳晚期营养过剩的奶牛会因为肥胖症、高胆固醇血症等疾病,出现肝脏氧化损伤,养殖风险增加,经济效益下降。将200mg/d的植物甾醇添加到奶牛的日常饮食中,可以提高产奶量,提高奶牛的抗氧化能力,降低血液胆固醇的发生率。 3.4在肉鸭生产中的应用 将不同水平(10、20、40mg/kg和80mg/kg)的植物甾醇添加到肉芽的日粮中,不会影响肉鸭的生长质量,但是能够降低肉鸭血清中的TC和LDL-C,最佳添加剂量为20mg/kg。在10mg/kg时,植物甾醇也能够提高鸭的脂肪含量,所以植物甾醇对动物体内的脂肪再分配可能存在影响。植物甾醇可以降低血浆LDL-C,调节肝脏内源性胆固醇的合成代谢,增加肝脏和血浆中的总过氧化物歧化酶活性,促进鸭抗氧化能力的提升。吴萍等[10]对于分别分析普通和乳化植物甾醇对鸭肌肉生长、脂肪沉积和肌肉质量的影响。结果表明,2种植物甾醇分别能显著降低1~21日龄和42日龄鸭的FCR含量和TC含量。普通植物甾醇的添加在一定程度上改善肉鸭的品质。 4总结 在日粮中添加植物甾醇不仅可以降低胆固醇,提高瘦肉率,改善瘦肉品质,还可以提高动物的生产性能和经济效益。但是植物甾醇还存在吸收率低、作用机理不明确、应用不全面等问题,需要进行进一步研究,让这一新型饲料添加剂为畜牧饲料提供更好的效果。 参考文献 [1] 赵鑫,姜文.植物甾醇的生物学功能及在育肥猪生产中的应用[J].今日养猪业,2018(2):93-95. [2] 王恬.植物甾醇的性质、功能及其在动物生产上的应用[J].饲料工业,2018,39(20):1-10. [3] 赵曼,孔珂昕,薛露,等.植物甾醇及其衍生物的生物合成途径研究进展[J].中草药,2022,53(18):5884-5898. [4] 李欣,成细瑶,彭飞,等.工业分枝杆菌植物甾醇转化途径及菌种改造研究进展[J].工业微生物,2021,51(1):50-56. [6] 冯子懿,侯丽萍,郑果,等.谷甾醇对斑马鱼生长发育和生殖的影响[J].湖南农业科学,2017(2):74-79. [7] 扶国才,罗有文,王恬,等.植物甾醇对生长猪生产性能和胴体品质的影响[J].畜牧与兽医,2009,41(10):45-47. [8] 程业飞,胡琴,王春梅,等.普通和乳化植物甾醇对育肥猪生长性能、血清生化指标和养分消化率的影响[J].中国粮油学报,2017,32(4):98-102. [9] 许栋,李景军,林丽秀,等.植物甾醇对猪生产性能、免疫指标及不同组织Wnt1基因表达的影响[J].饲料研究,2021,44(17):14-17. [10]吴萍,陈跃平,温超,等.不同类型植物甾醇对肉鸭生长及肌肉品质的影响[J].中国粮油学报,2012,27(1):75-79 作者:文静 陈海伟 袁鸣 田慧敏 赵冰 萨如拉 单位:赤峰学院化学与生命科学学院
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“善有善报,恶有恶报”的观念在人类社会的发展过程中深入人心。实际上,现实世界远不是这样简单的逻辑,但公正世界信念又是维持社会正常运转的基本逻辑基础之一,互联网时代大众传媒在公正世界信念建构上的作用日益凸显。 1“公正世界信念”对大众和社会发展的意义 1)何为“公正世界信念”。公正世界信念有3个基本特征:第一,世界对于每个人有一套统一和平等的审核机制;第二,审核机制会根据每个人的善恶行为予以正反馈;第三,审核机制不会出错。公正世界信念在人类社会上一直存在,人类历史早期其被架构成各种宗教和神明的形式,那时的人们相信冥冥之中存在神明在监看自己的行为,并在死后予以审判。2)大众传媒对“公正世界信念”的隐喻式建构。现代社会,大众传媒在“公正世界信念”的建构和普及过程中作用显著,大众传媒利用高效的传播途径和受众的强烈依赖,极大地加深了“公正世界信念”的影响深度,这其中尤其以各种隐喻的概念暗示和潜移默化地影响为主。在这样的传播环境中,人们倾向于循规蹈矩,日益坚信按照规矩生活必然有好的结果。根据报道,在世界范围内有着普遍影响力的魔幻著作《哈利•波特》作者曾经在自己的推特上发文,为在小说大结局中的部分死亡角色向粉丝道歉。其原因正是大量读者对于小说剧情中部分善良正义角色不好的结局产生激烈的反对情绪,在舆论上对作者J.K.罗琳造成很大压力。3)“公正世界信念”在社会稳定发展中的作用。“公正世界信念”实际上是人类个体在集体生活中产生的一种不切实际的简单逻辑,对于事物之间的因果联系的一种不够理性的归因方式。在这样的社会环境下,一个人如果要危害集体利益或者他人利益,就需要承担“恶性回报”的心理压力,同时其周边的人也会基于“公正世界信念”对其进行约束和劝诫。 2“公正世界信念”在互联网时代的新变化和新问题 “公正世界信念”并非只有积极效应,实际上在不同的社会环境下也存在负面效果。互联网时代伴随着巨量信息的爆炸式增长,传统传播环境受到冲击,也直接影响了各种架构社会基层的逻辑观念的实际作用。“公正世界信念”也因为其逻辑漏洞而生发出各种负面效应。1)巨量信息下的负面情绪爆发。互联网上的信息众多,而且由于绕过了传统媒体的审核和筛选机制,驳杂的、种类繁多的信息被直接推到了大众的面前,同时为了争取观众,大量的负面、暴力的信息都毫无修饰的传播给了大众。大众突然直接接收到众多无法用“公正世界信念”解释的事件,比如未解决的案件、未伸冤的受害者、未能治愈的病症、未改善的生活等。这样的情况下一般会产生两个结果,一是大众开始质疑“公正世界信念”,取而代之“人不为己”的极端思想,二是大众继续笃信“公正世界信念”,继续坚持高压的自我约束。电视剧《甄嬛传》曾经流行一时,更掀起了新一轮宫斗主题影视作品的兴起。《人民日报》曾有评论,对比《大长今》和《甄嬛传》,认为比坏心理不可取。电视剧《甄嬛传》之所以在观众群体里掀起巨大反响,主要归根于经济高速发展,个体遭受巨大竞争压力的社会现状下,人们开始对于“公正社会信念”产生严重质疑,负面、自私的情绪在社会上肆意传播。2)大众归因逻辑上的失和。在现代,“公正世界信念”备受质疑的一点就是其衍生的“大众对好人的批判”问题。比如一名女性被强奸,大众在谴责强奸犯后,也会继续谴责这名女性是穿着太过暴露,言下之意是其“也不是没有过错”,大众批判的内心动态是基于“公正世界信念”,将受害者解释为“恶有恶报”,以减轻内心对于“公正世界信念”的质疑。这种对个人的批判会因为网络环境的通达性而成倍增加,不仅受害人遭受到“二次伤害”,也对于整个社会环境造成很大的负面影响。2018年,“菲妥妥”和“摔死泰迪狗”事件相继发生,因为网络的庇护,“公正世界信念”渐次崩塌的网民将不安和焦虑的情绪全部扔向了无辜的当事人,不停挖掘受害人的隐私,以期证明他们的不幸是“罪有应得”。3)“质疑”“失望”和“放弃”的恶性循环。从我国现状来看,有些国人对于“不完善”已经缺少基本的耐心,时刻希望我国各种制度“一蹴而就”,不能接受国家的现实不足和已经付出的努力。一旦发生个体性的“贪污”“灾害”或者“事故”,立刻迁怒于“为什么这个国家是这样的?”的宏观问题,实际上就是一种高度期盼“公正世界”信念引导下的不理性的焦躁心态。从对个体偶然事件的“质疑”,引申到对国家政府的“失望”,接着到对现行方向和制度的“放弃”,在这样的恶性循环之下武断的判定一个国家的好坏。2008年体育运动员刘翔失利北京奥运会,网上一片谴责之声,网友们从辱骂刘翔,到责怪他为国丢脸,继而质疑国家的体育方针有误。前不久,北京奥运会迎来10周年纪念,“键盘侠向刘翔道歉”主题在网络上持续发酵,很多人在经过10年的思考和人生经历后明白当年刘翔一人承担了多少的压力。 3互联网时代大众传媒在“公正世界信念”建构上的策略性思考 互联网时代现在已经进入自媒体时代,越来越多不同的观点和思路在传播领域生长和传播,大众传媒作为社会公器必须要担负维持传播环境良性发展的职责。现代社会的继续发展,应该有更严密的大众逻辑作为基础,以应对更多复杂的社会问题和更多的社会信息。对于公正世界信念予以更多的调控和建构是必要的。1)从“公正世界”到“公正世界ing”的转变。必须要强调的是,对于“公正世界”的期盼是正确的和积极的,大众传媒应当坚持引导大众对“公正世界”的期盼,但是必须建立“公正世界”不是天然自成的,“公正世界”应是建立在所有社会公民的共同遵守和努力之上。所谓“公正世界”不会来自于虚无缥缈的命运因果,而是严谨的社会制度。大众需要接受“公正世界”的建设是长期的和困难的,必须依靠每个人的遵守和付出。《社交焦虑对手机成瘾的影响:公正世界信念的缓冲作用》一文指出,社会焦虑是造成社会人特别是未成年人不当行为(如手机上瘾)的主要动因,公正世界信念可以起到缓冲作用。该文认为公正世界信念本身无关对错,但是必须要加以引导[1]。2)引导受众从“好人有好报”向“桃李不言”的转变。严格意义上来说,“好人有好报”是在人类社会尚不发达的阶段,对于素质不够高的社会群体的一种“有偿遵守”的策略。人们通过“循规蹈矩”“做好事”来获得“好的回报”作为代价,可以说是一种“交易”。从另一个角度来说,大众传媒应当引导大众特别是高素质的精英群体重新建立价值观,传递真正的奉献精神和牺牲精神。3)宏观“公正世界信念”法治思维和微观“非公正遭遇”人文关怀的兼顾。大众传媒应当在信息传播过程中,引导受众形成正确的理性的归因思维逻辑,在善恶是非面前保持坚定和坚决的立场,对于引起热点的个体予以隐私的尊重和基本的人文关怀,引导受众更多关注宏观领域的社会制度建设,倡导规范性的解决问题,而非“堂吉诃德”式的行侠仗义。《公正世界信念本土化研究进展》一文提出,公正世界信念在不同的社会环境下要有精密的调控才能发挥其积极作用,即本土化的重要性。在中国社会,快速的经济发展,较高的竞争压力都是我国社会的实际环境问题,需要针对性的解决其对公正世界信念的负面影响[2]。当今时代,每个人都可以龟缩在互联网的屏障之后任意指责社会“不够公正”,同时又期盼着“公正世界”的降临。但实际上,公正世界来自于构成世界的每个人。公正世界是每个人的期盼,也是大众传媒应该给人们展现的理想愿景。积极运用传播手段调整大众观念,正确理性和成熟地看待公正世界信念,是大众传媒必须要承担的职责。 参考文献 [1]张陆,卞玉薇,王雅丽,等.社交焦虑对手机成瘾的影响:公正世界信念的缓冲作用[J].中国特殊教育,2018(1). [2]袁诗雅.公正世界信念本土化研究进展[J].中国健康心理学杂志,2017,25(6):953-957. 作者:卫修明 单位:广西艺术学院
化学工程与技术论文:探究目前化学工程技术的发展情况与优化措施 1引言 化学工程技术是一个复杂的工程性学科,它是采用一系列科学研究方法对化学过程进行深入研究的物理或者化学过程,它还包括对原有设备的优化和改进以及对新技术的研究。它以化学为指导思想,将科学理论和工程实际结合在一起,它包括有机化学、无机化学、以及石油化工等领域。化学工程是国民经济建设中的重要工程,它大大推动了社会进步的步伐,同时化学工程也与高精尖技术联系密切,目前化学工程技术正朝着连续化、集约化、高效化、精细化和自动化方向发展。化学工程技术不仅和工业产生联系密切,它和日常生活也有大的关系,因此对化学工程技术进行探索和研究具有十分重要的意义。对化学工程技术的发展进行研究不仅有利于吸收国内外最新的技术成果,还有利于改进生产设备,提高生产效率。 2新型化学工程技术的研究 2.1绿色化学技术 绿色化学技术是指采用对高新技术使化学反应在进行的过程中不会对环境造成污染,并且有利于环境保护的绿色化学技术。它的理念是在化学反应的过程中采用化学的技术和方法减少或者消除人类健康有害、对生态环境产生不良影响的化学原料或者溶剂等。绿色化学不同于传统的环境保护技术,它是从源头上来消除污染的,因此很彻底。它的优秀是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。近年来,随着环境污染的加剧和能源的日益枯竭,环境保护已经得到世界各国的重视,我国也在“十二五”规划中也明确提出了环境保护的要求,因此绿色化学技术必将有广阔的发展空间。 2.2超临界化学技术 超临界液体是指当温度和压力处在临界点时,物体会处于一种介于气体和液体之间的特殊状态,这时物体有气体和液体的双重性质。这种超临界状态的液体在化学工业、生物工业、食品工业等有着广泛的应用,尤其是在医药工业领域更有广阔的应用空间。目前,超临界液体的各种性质已经显示出巨大的魅力,发展前景十分诱人。而超临界的化学技术就是与超临界液体相关的化学技术,化学界已经将超临界水氧化法成功的应用到了环境保护的领域。目前,超临界化学技术还处于发展阶段,很多技术还不够成熟。 2.3新的分离技术 在化学工业中常常运用物理法和化学法对化学物质进行分离,例如,利用物质的沸点将不同的物质从分离塔中分离出来,另外还可以根据物质化学性质的不同对其进行分离。这些都是传统的分离方法,这些方法技术比较简单,操作起来也比较简单,但是这些分离方法的效率比较低,分离过程也比较慢,越来越不能满足未来化学工业发展的需要。随着信息技术的不断发展,化学工业中的分离技术也不断的完善,将信息技术和传统的化学技术相结合就形成新的分离技术。例如,在传统的半透膜分离技术中加入了一些新的控制方法,这种新型的分离技术大大加快了分离的速度和效率。 2.4与计算机技术相结合的化学技术 化学技术在发展时遇到了大量的数据计算和数据采集的问题,用传统的方法对这些数据进行处理势必会严重影响化学技术的发展。随着计算技术的发展,化学技术中采用了大量的计算机处理技术使得数据的计算和处理变的非常快捷,在提高效率的同时还节省了大量的物力和财力。计算机技术的在化学中的应用主要体现在在流体力学和数值传热学上,它主要采用数值模拟法进行研究,这种方法需要大量的数据和大量的实验作为支撑,然后利用计算机对数据进行计算和分析,并将数据直观的表示出现。这种方法节约了大量的时间,同时也大大减少了研究人员的工作量,提高了工作效率。总之,与计算机技术相结合的化学技术一定是未来的一个发展方向。 3化学工程技术发展的优化措施 化学工程技术近年来取得了巨大的发展和进步,但是随着时代的发展和进步,传统的化学工程技术也有很多不适合化学产业发展的地方,所以在化学工程技术发展过程中要采取以下几种优化措施: 3.1加强化学工程基础应用的研究 化学工程技术在发展时除了要紧跟科技发展的前沿外,还要对必要的基础应用展开研究。众所周知,基础应用研究投资大,研发时间长,短期内很难看到经济效益,但是从长远出发为了化学工程技术的可持续发展必须加强基础应用研究。另外,在引进外来先进技术时要注意消化吸收其中的基础技术,做好自己的技术储备工作。 3.2利用化学工程技术对现有的化学流程和工艺进行改造 在化学工业中,我们长期都是引进外国的产生工艺和生产线,缺乏独立开发自己生产线的能力。因此,以后我们在引用外国先进技术时要注意消化吸收他们的先进技术,并在此基础上形成自己优秀技术。另外,要充分利用过程模拟技术对现有的生产设备进行仔细的分析,找出其中的关键问题所在,根据实际生产的需要对现有的生产线进行改造。 3.3加强高校、研究所和企业之间的联系 高校和研究所搞的项目的和技术往往偏向于理论和研究,实际应用的项目不多,而在企业中往往都是实际的应用项目,但是这些项目缺精确的理论指导。这样就在高校、研究所和企业之间发生了脱节现象,以后必须要加强他们之间的联系,可以根据实际情况在三者之间建立一个有效的合作机制。将企业中的更多的实际课题拿到高校和研究所去做,这样既解决了企业项目理论性不足的问题,也解决了高校和研究所项目过于偏向理论的问题。目前,很多高校和企业都签署了合作协议,建立了校企合作制度,这极大的促进了化学工程技术的发展。所以,只有加强这三者之间的合作和交流才能更好的促进化学工程技术的发展。 3.4加强绿色化学技术的研究 当今世界面临的环境问题日益增多,目前我国也已经意识到了这个问题,明确提出了保护环境,减少能源消耗的目标。而传统的化学工业作为污染的主要来源更要加强技术技术改造,减少对环境的污染。所以,加强绿色化学技术的研究已经变得刻不容缓。它的发展对我们保护环境减少污染有非常重要的意义。 3.5做好人才工程的建设 21世纪国际社会的竞争实质上就是以科技实力为基础的综合国力的竞争 ,谁在科技上遥遥领先谁就掌握了国民经济发展制高点。而科技的竞争归根到底还是人才的竞争,人才是科技发展的根本动力。而化学工程技术的发展也需要大批的优秀人才作为支撑,因此,我们要加强化学工程的高等教育,以培养出更多的优秀的化学工程人才。另外,还要提高化学工程人员的待遇,稳定化学工程研究队伍,加强国际和国内的学术交流活动。最后还要鼓励创新精神,创新是科技发展的灵魂,做好创新工作也是化学工程技术发展中很重要的一个环节。目前化学工程技术正处于飞速发展的时期,随着化学工业过程技术开发力度的加大,化学工程技术必将以全新的面貌和辉煌的成就呈现在大家面前。 4结束语 现在的化学工程技术与以前传统的化学技术已经有很大的区别,它在发展的过程中采用了很多的新技术,例如绿色化学技术、超临界化学技术、新的分离技术、计算机技术等等。我国的化学工程技术近年来发展很快,取得了很大的成就,很多技术达到了国际先进水平,但是在一些关键领域还比较落后。因此,我们还要调动各种积极因素,采取各种措施促进我国化学工程技术的发展,并且促进我国国民经济的发展。 化学工程与技术论文:化学工程与技术学生创新力的培养 一、国内外化学工程与技术学科研究生创新能力研究现状 近年来,国内外着名高校均对提高研究生创新能力开展了研究。复旦大学张建林针对创新能力的不同类型和创新能力难以提升的原因,探讨了创新能力培养机制改革问题。[3]万军民借鉴美国培养研究生的经验,分析了我国高校研究生创新能力培养的影响因素,构建了我国高校协作式研究生创新能力的培养体系。[4]美国耶鲁大学在培养学生的创新性教育方面注重学生的独立思考,鼓励学生具有批判性思维,学会解决问题。剑桥大学在办学理念上强调理性训练和人格塑造,注重原创性研究,反对教育的功利主义;培养过程中注重“议”“写”环节的训练;校园氛围上重视文化融合与思想交流。柏林自由大学建立以集群发展中心、研究生中心和国际交流中心为优秀的创新型联系网络,三个中心都鼓励创新性研究,加强与外国学者和科学家的合作,培养创新型学术人才。哈佛大学注重教育的个性化,通过个性化的教育培养创造型人才所必备的创造性人格;麻省理工学院等则注重在启发式教学、跨学科学习、开放自主培养等方面为研究生创新能力的培养建立独具特色的培养模式。日本的研究生教育提倡学生独立学习,导师的作用体现在对学生的引导及为其创造宽松的研究环境方面,并且在指导过程中使学生逐渐学会自主学习,在自由民主的学术氛围中激发学生的创造力。[4]针对化学工程与技术学科研究生教育,探索研究生培养制度创新和模式创新,形成有利于化学工程与技术学科研究生创新能力培养的机制和模式,是我国化学工程与技术高层次专门人才和创新型人才培养的需要。 二、加强化学工程与技术学科研究生创新能力培养的实施 (一)加强研究生导师队伍建设,是培养研究生创新能力的前提 在以“创新和服务”为主题的第三届中外大学校长论坛上,来自全球的140多位校长普遍认为:教师是创新型大学的基础。加强化学工程与技术学科研究生能力的培养,研究生导师首先需要以培养创新型人才为己任,在人才培养中真正发挥“导”的作用,这就要求研究生导师自觉提高专业水平和专业素养。只有导师具备扎实的专业功底和广阔的学术视角,能够站在化学工程与技术学科发展的前沿,关注社会发展对学科发展和人才培养的新要求,才能真正引导学生在科研工作的过程中创新性思维,激发学生科研的兴趣,营造有利于学生独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境和氛围。据有关统计,诺贝尔奖显示出明显的“集中性”特征,全世界约4%的科研机构占了22%的诺贝尔奖的获奖份额。如德国马普学会有17个获奖者,英国贝尔实验室有11个获奖者,日本东京大学有10位获奖者,英国卡文迪许实验室有7位获奖者。另一方面,诺贝尔奖获得者具有“传承性”。如1909年德国的奥斯特瓦尔德,他的学生能斯脱,能斯脱的学生米里肯,米里肯的学生安德森,安德森的学生格拉塞都是诺贝尔奖获得者。诺贝尔奖获得的集中性和传承性说明,科研的创新一方面需要一种好的氛围,另一方面导师处于科学前沿至关重要。我校化学工程与技术学科研究生的科研成果显示,研究生在国际化学工程与技术领域前三位期刊上发表的优秀论文,60%以上出自同一科研团队。这些数据表明,导师能够把握学术前沿,并能及时将学生们带入前沿,在学科前沿从事自己的科学研究,是培养研究生创新能力的前提。若研究生导师自身道德修养、探索创新能力、对专业知识的精通和把握难以发挥楷模和导向作用,则培养有创新能力的研究生就是一句空话。 (二)打造针对化学工程与技术学科专业特点的研究生立体化创新性培养平台,是培养研究生创新能力的重要条件 为研究生学术工作搭建交流的立体化平台,开拓研究视野,是培养研究生的创新能力的重要保障。我校化学工程泰山学者实验室针对化学工程与技术学科研究生的专业特点,为研究生学术交流搭建了包括研究生学术报告轮讲平台、国内外学术会议平台、校企合作工程化实施平台在内的立体化平台,积极拓展教育研究和创新能力培养的环境。研究生学术报告轮讲平台包括研究生每月一次的学术专题汇报,报告内容可以是自己的科研内容,也可以是对当今世界最新的研究进展的追踪;一年一度的齐鲁研究生学术论坛-化学与化工技术发展分论坛则是整个齐鲁大地化学工程与技术研究生的华山论剑;每月一期的研究生论坛则是邀请外校、外国的教师以及学术名流来校开展专题讲座;鼓励研究生参加化学工程与技术领域各种国际或国内的学会和年会;根据项目合作与人才培养需要,直接从具有科研创新实力和先进生产能力企业聘请高级研究人员任教,把最先进的应用技术传授给学生,并不定期地带学生走进大型化工企业学习,强化工程能力的培养。上述立体化研究生创新平台建设,一方面使学生能够把握各自领域和相关领域的最新进展,拓宽研究生的研究视野,挖掘研究生的学习潜力和研究能力,为研究生创新能力的培养提供了学术平台保障。 (三)结合化学工程与技术学科发展正确选题,是培养化学工程与技术研究生创新能力的重要环节 培养化学工程与技术学科研究生的创新能力,研究生的选题首先必须符合本学科的发展规律及趋势。只有符合本学科的发展规律与趋势,课题才具有研究的可行性和研究的持续性。其次,课题的选择应符合国家和社会发展需求和趋势,脱离社会发展需求和趋势的学术研究和学术前沿,缺乏生命之源。再者,课题的 选取应契合本人兴趣,有了兴趣,学生对课题的研究才会有内在的动力。导师给学生自由,允许提出不同观点与问题,也是培养研究生创新能力的一个重要环节。最后,课题的选取不能脱离现有研究环境与条件。如果研究生所在实验室没有相应的设备及资料条件,题目再好,也无法开展相关研究。针对上述原则,我校化学工程泰山学者实验室针对新能源开发、二氧化碳减排、烟气除尘、污水处理等国家和社会发展的重大需求,引导研究生在流态化工程和颗粒学技术开展研究,包括大型多射流流化床的流型转变规律、流化床生物燃料电池、新型膜流化床、硼氢化钠水解制氢以及化学链燃烧等研究方向,并取得了创新性研究成果。例如,学生将传统的流化床反应器与微生物燃料电池相结合,提出流化床微生物燃料电池新型反应器,在处理高浓度有机废水的同时实现电能的回收。该研究方向申请两项中国发明专利,其中一项已获授权,并在国内外着名期刊上发表研究论文6篇,获得一项山东省研究生科技创新成果三等奖。再如,学生将二氧化碳化学链燃烧技术与煤气化技术相结合,开发煤炭/化学链载氧体气化技术,该技术可在煤气化同时实现二氧化碳的捕集,减少二氧化碳排放。目前已经在该领域申请国家发明专利6项,其中两项已获授权。研究生在国内外着名期刊14篇。由此可见,结合化学工程与技术学科发展正确选题,是培养化学工程与技术研究生创新能力的重要环节。 (四)规范过程培养是培养化学工程与技术研究生创新能力的关键 规范化学工程与技术研究生的过程培养,按照瞄准学科前沿选择课题-批判式阅读文献-发现研究方向-实验、思考、结论指导实验、得出新的结论-知识创新的培养模式,实施过程管理。从研究生的综述报告到科学选题指导,教师都为研究生创新能力的培养把握了基本方向,定期组织研究团队的教师和所有研究生进行课题讨论汇报,开展阶段性研究工作总结、创新性结论、遇到的困难和下一步的计划的研究讨论,为研究生创新能力的培养提供了实时追踪和指导。研究生论坛、各种年会和专家报告,为研究生科研视野的拓展和创新性思维的培养提供了平台。实时总结科研成果,撰写科技论文和发明专利,在科研总结和论文的写作中深入思考和发现问题,是研究生提升科研水平的关键步骤。总之,在研究生培养过程中,培养研究生提出或理解化学工程与技术学科领域新概念,用数学语言描述化学工程与技术学科领域新问题或规律的能力,根据工程技术科学特点设计实验装置能力、应用测试技术能力、根据实验现象归纳分析规律的能力等,规范研究生培养过程的全程管理,是培养化学工程与技术研究生研究生创新能力的关键。三年来,我校化学工程泰山学者实验室两度获得山东省研究生创新成果二等奖、三等奖,申请11项国家发明专利,6名硕士生学位论文获优秀硕士论文,2名博士生学位论文获优秀博士论文,1名博士研究生获得山东省优秀博士学位论文。(本文作者:王许云、岳学海、郭庆杰 单位:青岛科技大学化工学院) 化学工程与技术论文:化学工程与工艺的新兴技术 1化学工程与工艺的新兴技术 1.1绿色化学工程 绿色化学这个词汇已被人们所熟知。绿色化学是通过化学工程与工艺实现的。研究化学工程与工艺不仅能够使人们获得最大的利益,而且减少消耗资源和环境的污染。许多国内外的公司运用化学工程与工艺,研发符合公司要求的绿色产品。化学工程与工艺促进了化学的发展。运用化学工程与化学工艺能够减少催化剂等有害的原料的使用。绿色化学的技术就是在源头上阻止环境污染的产生,从根本上杜绝产生环境污染,并且回收再利用一些废弃物品。 1.2分离工程 物质在一些重力、压力还有温度和电的影响下,通过外力的作用,将物质自发的从无序转变成有序的过程被称为分离工程。化学工程与化学工艺的分离工程是一个消耗能量的过程,分离工程是化学工程与化学工艺研究的重点之一。目前使用最多的分离工程方法就是蒸馏法,虽然我国在蒸馏分离法方面的研究已经有深厚的理论依据和实践经验,但是蒸馏分离方法在蒸馏速度方面需要进一步改善。除了改进蒸馏速度外,还要采用最先进的蒸馏设备,采用新型的材料才会获取更好的经济效益。采用新型的吸收剂不仅能够影响蒸馏时间的长短,而且能够提高蒸馏吸收的效率。膜分离技术因其具有节能、高效、易于清理等特点,成为现如今比较流行的分离技术,备受各个国家的科学家关注。膜分离的吸附分离法在气体干燥、废水等污染物的处理等方面得到了广泛的运用。膜分离重点开发新型吸附剂和实现膜的高效的使用寿命,但是膜分离存在着膜的污染和防治。 1.3SupereriticalFluid,SCF(超临界流体) 超临界流体是一种具有液体和气体的性质的一种流体,在温度和压力临界点之上的无气体液体的相界面。这项技术广泛应用在化工、食品加工、生物医药工程中。对质量和工艺的要求较高。开发超临界流体有着广泛的发展前景,并且会为企业带来丰富的发展利润。近几年来,超临界水氧化法在环境治疗保护方面的研究较多,但是在化学工程与工艺方面的研究较少,现如今处于研究试验期。 2结语 化学工程与工艺的发展不仅影响着现代社会的发展,而且有助于环境友好型社会的构建。当前世界面临着资源和能源的短缺,社会经济的发展不能以牺牲环境为代价,这就需要化学工程与化学工艺共同发展,满足我国资源节约和环境保护的需要。化学工程与工艺的行业领域需要积极配合国家提出的可持续发展战略。转变可持续发展的概念。重视化学工程与工艺发展的环保性,转变传统的化学工程与工艺,减少环境的污染,积极开发新能源,走环境友好型道路。 作者:陶春荣 单位:山东润昌工程设计有限公司新疆分公司 化学工程与技术论文:化学工程工艺与绿色化工技术要点 摘要:随着我国经济的飞速发展,环境污染的问题也随之呈现。近年来化学工业污染在环境污染中占的比重更大。因此为了实现以人为本的科学发展观,走一条可持续发展的道路,促进化学工程工艺中的绿色化工技术的发展显得非常迫切。本文就化学工程工艺中的绿色化工技术的开发以及技术要点作简要介绍,以期为我国的环境污染问题解决提供一些可参考的意见。 关键词:化学工程;绿色化工技术;工艺 经济发展带来的环境问题受到全世界人民的关注,各国的专家们都在寻找一条既可以发展经济又不会对环境造成重大污染的道路。化学工程工艺中的绿色化工技术就是在这样的形势下产生发展而来的,绿色化工技术的重点在于绿色二字,其能够充分溶解资源消耗时产生的环境污染问题,对人类的可持续发展有极大的帮助。因此对于这样的绿色化工技术的开发与应用是非常有意义的。 1关于绿色化工技术 绿色化工技术的作用是减少化学工业生产的过程中无形的或有形的给环境造成的污染,通过技术的创新和改造完善化学工业的生产和运作方法。如此一来,化学技术中使用的化学原料以及化学工业生产过程中产生的废弃物对环境的污染就会有所减少。而且在这一方法的应用下,化学工业在生产过程向空气中排放的废气、向河流中排放的废水中的有毒物质就会减少许多。另外绿色化工技术在一定程度上将资源的回收利用程度提高了,减少了资源的浪费,从而对环境问题的解决有极大的益处。 2化学工程工艺中绿色化工技术的开发要点 2.1选用合适的化学原料化学原料的性质决定了整个化学工业的生产运作。化学原料是化学工业发展的基础,而且是污染的来源,因此重视化学原料的选取是重中之重。从源头上控制污染,是快速有效解决环境污染问题的方法。值得注意的是,研发的新型的化工原料尽管是绿色无污染的,但是不可能让化学工业在生产过程中不产生丝毫环境污染的问题。从这一点无法避免的问题出发,现在的技术飞速发展,化学工业生产中已经着手研发更加清洁的原料,尽量选取那些没有任何毒性或者是毒性较少的化学原料进行化学工业生产,逐渐降低化学药剂的使用频率,采用一些天然的植物或者是农作物作为无毒害性材料,是一个不错的选择。2.2选用绿色化学催化剂化学工业的生产过程中经常会用到化学催化剂加速化学反应完成整个化学生产,提高化学工业生产的效率。尽管可以带来一定的经济效益,为社会积累财富,但是很明显这种财富不会长久,因为化学催化剂给环境造成的污染非常大。因此研发出毒性低的化学催化剂降低有毒物质的排放以及排放量,是当前化学工业生产的目标。纵观现在的绿色化工技术行业,其关注点都在研发无毒化学催化剂上,争取研发出的催化剂既可以加快化学反应又可以减少对环境的污染,努力朝着绿色化学催化剂的方向努力。依照现在的研发进度来看,烷基化固相催化剂这一种催化剂的研究成果较为可观,实验表明烷基化固相催化剂是没有毒性的,对环境不会造成污染,可以推广到化学生产工业中,有不错的使用价值。但值得一提的是,烷基化固相催化剂这一类催化剂在研发过程中,研发人员要针对废弃物的排放标准问题准备参考数据,尽量达到生产中产生的废弃物也可以循环利用的效果,进而促进资源的利用率。2.3选择性强化化学反应化学反应的选择性也是绿色化工技术研发的重点,若是研发人员可以完善这一内容,化学生产过程中产生物的提取会更加高效,也会更加便捷。也就是说强化化学反应的选择性不仅可以让化学工业的环境污染降低,还可以降低化学工业所需成本,如此一来还节约了资源。例如在石油开发这一类化学工业中经常会选择烃类选择性氧化物,这一种氧化物会对环境造成严重的破坏,因为这种氧化物可以让化学反应非常容易就出现明显的氧化反应。由此可以知道,为了达到化学工业绿色生产的目的,减少环境污染,一定要选择性强化化学反应。 3化学工程工艺中绿色化工技术的应用要点 3.1应用清洁生产技术清洁生产技术的应用范围有冶金、淡化海水、处理垃圾还有发电等,一般情况下都不会产生毒害性。正因为这种独特的优势,在现代的化学工业中备受推崇。例如在海水淡化时,清洁生产技术可以将海水中盐分分离,甚至可以分离海水中的其他物质,使海水成为人们的生活用水。3.2应用生物技术生物化工中常常应用生物技术,在实际生活中应用的比较广泛的是生物技术中膜化学技术。生物技术一般是通过将可再生的资源有效地转化成可以为生产生活利用的化学品。例如常见的酶成分,这样一种催化剂在化学反应中有非常好的效果,而且最好的一点是不会给环境带来无法消融的废弃物。3.3应用环境友好型产品环境友好型产品强调的是不影响环境和人类的生产生活,杜绝污染强度大的产品的使用。比如增加使用那些绿色汽油、燃料、能源,降低化学工业生产给环境和人类带来的危害,逐渐提高资源合理利用,增加效率。 4结束语 经过对化学工程工艺中绿色化工技术开发与应用的分析可以发现,这种技术可以减少对环境的污染破坏,提高资源再利用效率,以及提升资源溶解的程度,能推动整个行业的发展和进步。 作者:杨璐 单位:沈阳师范大学 化学工程与技术论文:化学工程技术的热点与发展趋势 1化学工程技术的几个热点 1.1绿色化学成为本世纪最大的热点在过去的几十年里,人类社会一直在追求高效率的发展经济水平,不惜一切代价的发展本国的经济。然而随着经济的发展,越来越多的问题也开始出现。正如马克思所说的:“大自然开始报复人类”。过去由于人们不同的利用科学技术来挖掘自然资源,同时大量化学物品的使用使得地球的环境问题和资源问题都日益突出。绿色化学将从一开始就把污染扼杀在摇篮里,让污染不复存在。这几年来绿色化学逐渐流行起来,如何在化学领域实现绿色的发展也成为所有化学家都致力于研究的一个热点。 1.2分离技术分离技术也是目前化学工程领域的一大研究热点。过去,传统的化学分离技术是利用不同物质的沸点不一样,从而进行物质分离。随着科学技术的发展,许多化学家研究出一些新的分离技术。然而这些技术还停留在实践方面没有能够形成系统的理论。随着技术的不断发展,分离技术得到了大幅度的提升,化学家可以利用软件对分离过程进行模拟和控制,因此就大大的提高了研究的效率和适用性。 1.3热力学定律的应用热力学定律也成为了研究的热点,热学研究现在已经发展成为独立的一门枝干,具有良好的发展前景,目前,纳米技术的发展已经取得了举世瞩目的成就,因此从微小尺度来研究化学热定律也成为一个热点,并且这一领域的研究已经取得了一系列颇有水平的成就。谈到化学工程技术的热点就不能忽略超临界化学反应,超临界是指液体的P、T都在临界值以上,此时物质处于液体和气体两种状态。目前,这种研究技术还刚刚起步,还有很大的发展前景,也值得我们不断关注。 2发展趋势分析 2.1计算机辅助化进一步深入21世纪是一个信息化的时代,计算机对于各种研究来说都成为了必不可少的辅助工具。计算机技术的利用使得过去很多的化学计算问题和分析问题都得到了完美的解决,同时也大大的节省了效率、提高的研究的准确性。在化学工程中广泛的使用计算机技术,是化学工程领域一个重要的发展趋势,广大的化学研究者应该不断的加强对计算机技术的学习,从而推动化学工程的发展。 2.2系统性、整体性加逐渐明了系统论一直以来也是非常重要的工具。化学领域的发展同样离不开系统论,过去许多化学技术都是单独的进行分析研究,这就导致每个环节得不到很好的匹配。目前整体性、系统性已经成为化学工程领域的发展趋势,利用系统的方法对化学工程进行研究可以使得非常复杂的问题变得简单化、整体化。 综上所述,随着科学技术的不断发展,化学领域的发展也处于一片生机盎然的趋势。深入研究化学工程技术领域的热点与发展趋势可以帮助我们更好的深入研究化学技术,不断的对传统的化学技术进行修正、调整,使其朝着有利于发展的趋势前进。 作者:刘威 单位:江汉大学化学与环境工程学院 化学工程与技术论文:化学工程与技术实验课程构建探索 在研究生阶段,有些导师只注重与学生研究课题相关的实验技能,而忽视对学生实验能力的全面培养,使很多研究生的实验技能不全面,实验过程中思维狭窄,综合分析能力较弱,这样的同学毕业后在新的研究领域很难快速适应。应用化学专业作为一门实验性很强的学科,研究生能否早出好成果,不仅决定于其科研思路,也取决于学生实验技术的熟练程度。因此,通过高等化学工程与技术实验课程建设,学校重视对应用化学专业研究生进行综合实验技能、分析问题、解决问题能力的培养,使学生的实验能力与理论水平相匹配,对提高应用化学学科研究生的论文质量和社会竞争能力具有重要意义。 一、课程特点与要求 以往,一般高校应用化学专业的研究生教学以理论课为主,缺乏实验教学,这不利于学生实验技能的培养。另外,传统的实验教学模式将实验局限在二级学科范围内,人为地割断了学科之间内在的联系,事实上难以适应对研究生实验思维和技能培养的要求,也不符合学科综合发展和学科交叉渗透对人才培养的要求。在全国工科院校积极探索“卓越工程师”培养模式的背景下,如何提高工科研究生培养质量,建立符合工科研究生特点的实验教学体系,成为全国高校特别是工科院校思考的重要问题。在这样的背景下,我们提出在高等化学工程与技术实验课程内容的设置方面,考虑到不同学科的要求,淡化专业界限,既要充分考虑与本科实验的衔接,又要在实验内容、方法和手段上具有与研究生培养要求相一致的专业水准和技术内涵。体现由简单到复杂、由被动模仿到主动设计及综合运用的特点,强调知识的融合,反映学科交叉。为了能在较短的学时内使该课程对应用化学不同层次研究生的培养起到积极的作用,我们在课程内容设置方面,将化学合成实验、化工原理实验、香料香精制备和调香实验有机结合,打破了以往分专业、分课程的做法。开设的实验课中,既有覆盖面宽的基础实验,也有专业性较强的实验,还有前沿性实验和富有启迪思维的实验技术专题讲座等,构建了富有特色的适合应用化学类研究生的实验教学体系,以提高研究生实验动手能力、运用实验解决化学、化工实际问题的能力。 二、实验内容设置 在高等化学工程与技术实验课程的内容设置上我们尽量选择覆盖化学、化工学科群的实验,如香料化合物的合成和表征、调香、膜分离材料的合成和表征、大环配体的合成与表征、多釜串联设计等。根据学生的情况及学时的要求,本门课程的教学内容主要包括:概述、基本实验、常规性实验、专业性实验、设计性实验、自主性实验和大型仪器的讲座与培训等。教学遵循体系完整、重点突出、实用性强、与现代研究手段和方法相结合的原则,力求在有限的学时中取得令人满意的教学效果。 (一)基础性实验 本部分实验主要是训练学生的基本操作技能。学生在充分预习、了解实验基本原理的前提下,独立操作,老师及时指出学生实验中出现的问题。目的是使一些基本操作能力较差的研究生获得实践机会,迅速掌握一些重要、常见的基本操作。实验设计坚持由浅入深、循序渐进的原则,强调“宽口径、厚基础”,以此为其他层次的实验打下坚实的基础。本部分实验内容约占总学时的1/5。 (二)专业性实验 专业实验坚持以培养实验能力为主的原则选择实验内容。不同研究方向的实验教学内容强调“前瞻性、创新性”。学生须根据专业特色完成若干个具有专业特色的综合实验训练,如水热/溶剂热制备、简单香料化合物合成、膜分离实验流程设计等。教师从查阅相关文献、具体实验原理的确定、实验方案的设计、实验条件的控制对比等方面引导学生进行实验,锻炼学生独立实验、分析问题和解决问题的能力。由于实验学时的限制,研究生不可能也没有必要把开设的所有实验全做一遍。因此,每位学生结合自己的研究方向,可选择不同的实验,以锻炼在相关研究领域的动手、分析问题能力。本部分实验内容约占总学时的1/5。 (三)设计性实验 本部分实验主旨是开发学生的探索精神和创新能力,用典型性的研究成果进行实验教学。如我们计划开设具有特定香味化合物的合成和调香、共轭大环配合物的合成等实验内容,使研究生了解和掌握现代最先进的技术思想、现代科技发展中具有代表性的重要研究方法。教师的主要工作是设计具有研究性的或探索性的问题,然后激励学生去思考、设计、实验和总结。在整个实验过程中,学生要独立完成查阅文献、设计实验方案、完成实验及实验结果分析的全过程,养成独立思考、独立解决问题、独立工作的良好习惯。为了达到较好的教学效果,实验前的讲解以提问和探讨的方式进行,要求学生在实验时先将实验过程及注意事项口头叙述一遍,以督促其在实验前自觉预习,在实验过程中做到心中有数,不手忙脚乱。实验结束时,教师与学生一起探讨,以激发学生的学习兴趣。设计性实验使得研究生在综合运用课程所学内容的基础上,进一步获得了较强的综合实验能力及解决实际问题的能力。本部分实验内容约占总学时的1/5。 (四)自主性实验 由于研究生受到学习年限的限制,因此尽早让他们熟悉与自己相关的课题内容是非常必要的。我们计划留有1/5的学时设计与论文或科研任务相结合的实验(具有较强的综合性),要求研究生进入自己导师的实验室,从事辅助或参与导师的科研工作,以激发学习热情,进一步培养解决实际问题的能力。导师可以结合自己的科研课题给学生布置一个小课题,引导学生有计划地完成;要求学生自主规划、实验,导师对学生实验的整体状况进行督导,以使学生尽快融入导师的课题中,在论文实验过程中少走弯路,取得更好的成果。本部分实验内容约占总学时的1/5。 (五)大型仪器讲座和培训 随着现代科技的不断发展,科技创新的水平越来越依赖于大量、复杂的实验技术手段和各种大型、精密仪器设备。由于多数生源来自于其他高校的相关专业,很多学生没有接触过如X-射线衍射、扫描电镜、红外等大型仪器设备,因而他们在硕士论文期间实验结果的测试和分析中障碍重重。针对这一现状,我们提出了如下的措施:1.开展相关仪器使用的讲座,请经验丰富的教师集中讲解仪器的工作原理、操作规程、注意事项等,并督促实验室技术人员引导学生进行规范化操作,在学生做好充分准备的前提下,方允许学生上机操作。2.学生须将测试内容和自己的课题相结合,能正确地进行相关的数据处理与结果分析,做到学有所用。这不仅大大缩短了研究生进入课题实验的工作适应期,也能提高他们的科研能力。3.经过严格的选拔考核后,一部分操作能力强的研究生可以被吸纳为大型仪器的协管员,以使研究生能有机会实际操作并熟练掌控一些大型仪器设备,为以后在课题研究中熟练使用这些大型仪器打下坚实的基础,也提高了他们的就业竞争力。本部分实验内容约占总学时的1/5。 三、实验教学过程 (一)教学方式、方法 由于授课对象和培养目标不同,所以研究生的实验教学和本科生的实验教学方式、方法应该有所区别。针对高等化学工程与技术实验课程的教学,我们提出了如下几点建议:1.采用交互式教学模式向学生介绍实验技术的原理、难点和技巧,特别是本科阶段未学习过的、对研究生课题研究极为重要的一些操作技术。交互式训练有助于学生发现实验中所需要面临的难点,确定实际有效的解决方法,是一种更有效的实验操作教学方法。2.每位任课教师围绕实验课程建设的指导思想和主要规划,制定自己的教学方案。3.建立课程负责人定期听课、教师定期互相听课的制度,以利互相学习,互相督促,共同提高教学水平。4.采用多媒体教学手段。研究生学位论文28研究生高等化学工程与技术实验课程建设初探以大量的科研实验为基础,而实验理论与具体实验操作之间往往存在着巨大差异,研究生从基础理论学习的课堂到进入实验室进行实验操作,往往会感到难以适从。为了弥补传统实验教学视野狭窄的不足,缓解实验经费与研究生人数之间的矛盾,使应用化学专业的研究生能尽快掌握一些常用的基础实验技术,我们提出在研究生的高等化学工程与技术实验课程的教学过程中采用多媒体教学。 (二)学生实验习惯的培养 1.培养严谨的科学作风研究生作为高层次专门人才的预备队,严谨、求实的科学作风是他们应该必备的一种品质。比如在实验过程中注意观察,发现实验现象与预想的现象有较大出入时,多方面查找原因,及时讨论实验过程中出现的现象和实验结果,讨论实验方法的优劣等都是研究生所应该养成的科研习惯。原始实验记录对研究生理顺科研思路、寻找科学规律和完成工作总结等都有着非常重要的意义。[1]从实验开始阶段,研究生就应做到规范地记录实验现象和实验结果。对于那些不尊重事实,涂改数据和拼凑结论的同学,导师要及时予以批评教育,从而保证研究生树立良好的科研作风,获得可靠的实验结果。2.卫生习惯实验过程中要督促学生做好试剂的回收工作,不随意丢弃滤纸、火柴梗、废玻璃等杂物,有效减少环境污染和着火爆炸等危险事故的隐患,使学生在实验过程中不断提高环保意识,养成良好的卫生习惯。 (三)教学评价体系 实验的教与学两方面建立相应的激励与评价制度,将会促进实验教学与研究生实验能力的提高。学校可以从教学内容、教学方式、教学管理、教学评价等方面建立相应的实验教学管理与考核制度,以此来激励教师在实验教学上的投入。在学生学习方面,学校应建立学生成绩和学分相结合的评价方法。学生实验成绩的评定主要依据学生在实验课中的实际表现。如学生是否按时进行实验,进入实验室前对实验内容是否有充分的预习,实验过程中是否以积极的态度投入了,实验结束时是否清洗和整理实验用品,是否真实记录实验情况并及时总结等。 四、研究生实验室建设 建立专门的研究生教学实验室,为研究生实验教学提供更加全面、系统的环境,形成教学科研有机结合得更为完善的实践能力培养体系,是当前研究生教育发展的迫切需求。[2,3]我们希望按大学科或大专业建立开放性实验室,供研究生进行实验,有步骤、分批次地开放实验室。实验室不仅要对本专业的师生开放,也对跨专业、跨学科、跨院系的师生开放,让研究生在自由、开放的研究环境中选择实验和接受专业指导。同时,这种手段也有利于加强学科之间的协作和交流,实现实验条件的真正共享。 五、师资队伍建设 实验教师队伍的水平和能力,在整个实验体系运行中起决定性的作用。学校必须建设一支结构合理、人员精干、专兼结合的实验教师队伍,使他们在培养研究生的实验与创新能力方面发挥主导作用。为了充分发挥高水平教师在实验教学中的优势,学校有关部门应该制定一系列有利于提高实验教学质量、保障实验教学运行和改善实验教学整体环境的相关政策,鼓励教学和科研经验丰富、责任心强的教师参与到实验教学中来,充分发挥他们的科研优势,这更有利于将若干较成熟的研究成果融入课堂教学,使学生了解学科的最新发展动向,增强创新意识,提高研究生实验教学质量,培养学生综合的实验能力。[4] 六、实验保障体系建设 学校有关部门应该对应用化学专业研究生实验学分提出更加明确的要求,建立实验课程管理系统,从制度上保障研究生重视实验课程。实验指导老师应重视课程教学的每个环节,包括实验方案把关、实验过程指导、实验结果验收等,突出实验教学的地位和作用。研究生可以通过系统,选择实验课程和实验时间,通过实验操作过程、实验报告及综合考试等环节的考核,取得相应的学分。 七、结语 实验技能的高低与应用化学专业研究生的培养质量息息相关。结构合理的实验内容和规范的实验技能训练,对培养研究生自我创新意识、从事科学研究的能力和就业竞争能力有着非常重要的作用。探索适合应用化学专业研究生特点的实验教学体系将是一项长期的任务。)只有不断加强研究生实验课程的改革与建设,改善研究生实验教学的条件,完善各种实验教学评价与激励机制,才能培养出大批高素质的应用化学专业人才。 作者:李向清穆劲康诗钊秦利霞易封萍陈桂娥单位:上海应用技术学院化学与环境学院 化学工程与技术论文:化学工程与技术学生创新力的培养 一、国内外化学工程与技术学科研究生创新能力研究现状 近年来,国内外著名高校均对提高研究生创新能力开展了研究。复旦大学张建林针对创新能力的不同类型和创新能力难以提升的原因,探讨了创新能力培养机制改革问题。[3]万军民借鉴美国培养研究生的经验,分析了我国高校研究生创新能力培养的影响因素,构建了我国高校协作式研究生创新能力的培养体系。[4]美国耶鲁大学在培养学生的创新性教育方面注重学生的独立思考,鼓励学生具有批判性思维,学会解决问题。剑桥大学在办学理念上强调理性训练和人格塑造,注重原创性研究,反对教育的功利主义;培养过程中注重“议”“写”环节的训练;校园氛围上重视文化融合与思想交流。柏林自由大学建立以集群发展中心、研究生中心和国际交流中心为优秀的创新型联系网络,三个中心都鼓励创新性研究,加强与外国学者和科学家的合作,培养创新型学术人才。哈佛大学注重教育的个性化,通过个性化的教育培养创造型人才所必备的创造性人格;麻省理工学院等则注重在启发式教学、跨学科学习、开放自主培养等方面为研究生创新能力的培养建立独具特色的培养模式。日本的研究生教育提倡学生独立学习,导师的作用体现在对学生的引导及为其创造宽松的研究环境方面,并且在指导过程中使学生逐渐学会自主学习,在自由民主的学术氛围中激发学生的创造力。[4]针对化学工程与技术学科研究生教育,探索研究生培养制度创新和模式创新,形成有利于化学工程与技术学科研究生创新能力培养的机制和模式,是我国化学工程与技术高层次专门人才和创新型人才培养的需要。 二、加强化学工程与技术学科研究生创新能力培养的实施 (一)加强研究生导师队伍建设,是培养研究生创新能力的前提 在以“创新和服务”为主题的第三届中外大学校长论坛上,来自全球的140多位校长普遍认为:教师是创新型大学的基础。加强化学工程与技术学科研究生能力的培养,研究生导师首先需要以培养创新型人才为己任,在人才培养中真正发挥“导”的作用,这就要求研究生导师自觉提高专业水平和专业素养。只有导师具备扎实的专业功底和广阔的学术视角,能够站在化学工程与技术学科发展的前沿,关注社会发展对学科发展和人才培养的新要求,才能真正引导学生在科研工作的过程中创新性思维,激发学生科研的兴趣,营造有利于学生独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境和氛围。据有关统计,诺贝尔奖显示出明显的“集中性”特征,全世界约4%的科研机构占了22%的诺贝尔奖的获奖份额。如德国马普学会有17个获奖者,英国贝尔实验室有11个获奖者,日本东京大学有10位获奖者,英国卡文迪许实验室有7位获奖者。另一方面,诺贝尔奖获得者具有“传承性”。如1909年德国的奥斯特瓦尔德,他的学生能斯脱,能斯脱的学生米里肯,米里肯的学生安德森,安德森的学生格拉塞都是诺贝尔奖获得者。诺贝尔奖获得的集中性和传承性说明,科研的创新一方面需要一种好的氛围,另一方面导师处于科学前沿至关重要。我校化学工程与技术学科研究生的科研成果显示,研究生在国际化学工程与技术领域前三位期刊上发表的优秀论文,60%以上出自同一科研团队。这些数据表明,导师能够把握学术前沿,并能及时将学生们带入前沿,在学科前沿从事自己的科学研究,是培养研究生创新能力的前提。若研究生导师自身道德修养、探索创新能力、对专业知识的精通和把握难以发挥楷模和导向作用,则培养有创新能力的研究生就是一句空话。 (二)打造针对化学工程与技术学科专业特点的研究生立体化创新性培养平台,是培养研究生创新能力的重要条件 为研究生学术工作搭建交流的立体化平台,开拓研究视野,是培养研究生的创新能力的重要保障。我校化学工程泰山学者实验室针对化学工程与技术学科研究生的专业特点,为研究生学术交流搭建了包括研究生学术报告轮讲平台、国内外学术会议平台、校企合作工程化实施平台在内的立体化平台,积极拓展教育研究和创新能力培养的环境。研究生学术报告轮讲平台包括研究生每月一次的学术专题汇报,报告内容可以是自己的科研内容,也可以是对当今世界最新的研究进展的追踪;一年一度的齐鲁研究生学术论坛-化学与化工技术发展分论坛则是整个齐鲁大地化学工程与技术研究生的华山论剑;每月一期的研究生论坛则是邀请外校、外国的教师以及学术名流来校开展专题讲座;鼓励研究生参加化学工程与技术领域各种国际或国内的学会和年会;根据项目合作与人才培养需要,直接从具有科研创新实力和先进生产能力企业聘请高级研究人员任教,把最先进的应用技术传授给学生,并不定期地带学生走进大型化工企业学习,强化工程能力的培养。上述立体化研究生创新平台建设,一方面使学生能够把握各自领域和相关领域的最新进展,拓宽研究生的研究视野,挖掘研究生的学习潜力和研究能力,为研究生创新能力的培养提供了学术平台保障。 (三)结合化学工程与技术学科发展正确选题,是培养化学工程与技术研究生创新能力的重要环节 培养化学工程与技术学科研究生的创新能力,研究生的选题首先必须符合本学科的发展规律及趋势。只有符合本学科的发展规律与趋势,课题才具有研究的可行性和研究的持续性。其次,课题的选择应符合国家和社会发展需求和趋势,脱离社会发展需求和趋势的学术研究和学术前沿,缺乏生命之源。再者,课题的选取应契合本人兴趣,有了兴趣,学生对课题的研究才会有内在的动力。导师给学生自由,允许提出不同观点与问题,也是培养研究生创新能力的一个重要环节。最后,课题的选取不能脱离现有研究环境与条件。如果研究生所在实验室没有相应的设备及资料条件,题目再好,也无法开展相关研究。针对上述原则,我校化学工程泰山学者实验室针对新能源开发、二氧化碳减排、烟气除尘、污水处理等国家和社会发展的重大需求,引导研究生在流态化工程和颗粒学技术开展研究,包括大型多射流流化床的流型转变规律、流化床生物燃料电池、新型膜流化床、硼氢化钠水解制氢以及化学链燃烧等研究方向,并取得了创新性研究成果。例如,学生将传统的流化床反应器与微生物燃料电池相结合,提出流化床微生物燃料电池新型反应器,在处理高浓度有机废水的同时实现电能的回收。该研究方向申请两项中国发明专利,其中一项已获授权,并在国内外著名期刊上发表研究论文6篇,获得一项山东省研究生科技创新成果三等奖。再如,学生将二氧化碳化学链燃烧技术与煤气化技术相结合,开发煤炭/化学链载氧体气化技术,该技术可在煤气化同时实现二氧化碳的捕集,减少二氧化碳排放。目前已经在该领域申请国家发明专利6项,其中两项已获授权。研究生在国内外著名期刊14篇。由此可见,结合化学工程与技术学科发展正确选题,是培养化学工程与技术研究生创新能力的重要环节。 (四)规范过程培养是培养化学工程与技术研究生创新能力的关键 规范化学工程与技术研究生的过程培养,按照瞄准学科前沿选择课题-批判式阅读文献-发现研究方向-实验、思考、结论指导实验、得出新的结论-知识创新的培养模式,实施过程管理。从研究生的综述报告到科学选题指导,教师都为研究生创新能力的培养把握了基本方向,定期组织研究团队的教师和所有研究生进行课题讨论汇报,开展阶段性研究工作总结、创新性结论、遇到的困难和下一步的计划的研究讨论,为研究生创新能力的培养提供了实时追踪和指导。研究生论坛、各种年会和专家报告,为研究生科研视野的拓展和创新性思维的培养提供了平台。实时总结科研成果,撰写科技论文和发明专利,在科研总结和论文的写作中深入思考和发现问题,是研究生提升科研水平的关键步骤。总之,在研究生培养过程中,培养研究生提出或理解化学工程与技术学科领域新概念,用数学语言描述化学工程与技术学科领域新问题或规律的能力,根据工程技术科学特点设计实验装置能力、应用测试技术能力、根据实验现象归纳分析规律的能力等,规范研究生培养过程的全程管理,是培养化学工程与技术研究生研究生创新能力的关键。三年来,我校化学工程泰山学者实验室两度获得山东省研究生创新成果二等奖、三等奖,申请11项国家发明专利,6名硕士生学位论文获优秀硕士论文,2名博士生学位论文获优秀博士论文,1名博士研究生获得山东省优秀博士学位论文。(本文作者:王许云、岳学海、郭庆杰单位:青岛科技大学化工学院) 化学工程与技术论文:浅析化学工程技术的应用问题探究与思考 摘要:在科技高速发展的今天, 我国科学技术水平的进步,自动化技术的应用在各行各业中逐步扩散起来,比如化学工程技术在化学生产中的应用也逐渐受到人们的关注,化学工程行业关系着人们的日常生活,影响着其他行业的发展,所以对在化学生产过程中的应用进行研究探析,是十分有必要的实时话题。 关键词:工程技术;化学反应;应用技术 化学工程技术是一门主要研究化工生产过程中研究和开发以及过程装置的设计、制造和管理的综合性技术。化学工程技术在化学生产中的应用已涉及到各行各业,化学工程技术的发展对于强化化工生产过程,提高产品质量,降低原料和能量消耗,对于企业的技术改造以及新技术的开发起着重要作用。 1.新型反应技术的研究 1.1 超临界化学反应技术。超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时,此时状态处于液体和气体之间,具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用,而且还在医药工业等领域应用很广泛,已经显示出巨大的魅力,极具发展前景。近年来,化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域,但是都处于初级发展阶段,很不成熟。 1.2 绿色化学反应技术。绿色化学是指对环境不会造成污染的,有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采取化学的技术和方法来减少或消除那些对人类有害的、妨碍社区安全的、对生态环境会产生不利影响的原料或溶剂等。绿色化学是将污染从源头进行消除的工程,因此很彻底,这主要包含原子经济性和高选择性的反应,生产出对环境有利的材料,并且回收废物循环利用的一门科学技术。 1.3 新的分离技术。从广义上看,分离强化首先是对设备的强化,随后对生产工艺进行强化,整体来说就是只要能将设备变小、将能量转化效率提高的技术都是化工分离技术强化的结果,这样不仅有利于实现可持续发展,同时也是化工分离技术的重要技术与主要趋势之一。然而,古老的化工分离技术原理:利用沸点的不同,将不同的组分从分离塔里分离出来。随着科技的发展及国内外的分工合作共同研究除了大量新的分离技术,具有广阔的发展前景,但是这些在应用中同样也存在着很多问题,此项研究对相关分子蒸馏的基础理论探究比较少,没有在理论上充分说明和指导,对设计刮膜式分子蒸馏器也没有深入的研究。随着信息技术和科学的不断进步和发展,分离技术也随之得到改善,取得了长足的进步,逐渐信息技术引入到分离技术的研究与开发上,例如在研究热力学和传递的性质、多相流等方面,这些都是信息技术发生功效的主要分离技术,再如分子模拟大大提高了预测热力学平衡和传递性质的水平。对分子的设计加速了可以加速分离,因此对研究和开发新的高效的分离剂有深远的意义。信息技术的引进对于分离过程的深入产生了重要的作用,而且还能提高工作效率。 2.传热过程中一些新的研究进展和方向 2.1 微细尺度传热学研究进展。微细尺度是从空间尺度和时间尺度微细的探讨和研究传热学规律,现在传热学中已经自成一个分支,发展前景广阔。当物体的特征尺寸远大于载体粒子的平均尺寸即连续介质时假定依然会成立,但是由于尺度的微细,原来的假设的影响因素也会相对的发生变化,这就导致了流动和传入规律发生着变化。目前,微米、纳米科学已经取得长足的进步,受到人们的广泛关注,诸多领域都是围绕微细尺度传热学进行研究的。其中高集成度电子设备、微型热管、多空介质流动传热等多项研究都是微热尺度传热学研究取得的丰硕成果。 2.2 强化传热过程的研究进展。这项研究主要是从改进换热器设备的形式入手,提高传热的效率,并想办法改进设备使其持续对外放热,这种改进包含发明新的传热材料和改进生产工艺,将过去的设计进行优化等方法。 2.3 传热理论研究进展。近年来,传热研究者一直都致力于滴状冷凝在工业生产上的应用,但至今仍未能很好的实现,主要问题是如何获得实现滴状冷凝,并且使其冷凝表面寿命延长。改变冷凝界面的性质,将滴状冷凝应用到工业上进行传热改造是传播热学研究的主要热点之一。沸腾的传热方式不仅在机械、动力和石油化工等传统的工业之中广泛使用,而且在航空航天技术等高科技领域也广泛的应用着。长期以来,人们都在对液体发生核态沸腾的主要原因和具有高换热强度的机理进行着深入的探究。由于沸腾的现象是复杂和多变的,这些都导致了我们不能利用常规的计算方法来计算出沸腾所能传输的热量。到现在为止,加热器表面受到水沸腾时产生的气泡的影响,这一问题是最需要得到解决的,也是研究的重点所在,对沸腾传热进行计算大都采取机理模型,这种方法存在严重的缺陷就是计算的准确率很低,而且需要大量的实验做基础,所以目前应用的范围较窄,目前没有能较准确计算沸腾传热的计算式,因此我们有另辟蹊径,从新的角度来探究和研究问题,从基本理论出发,提出新的理论与计算方法或研究出新的模型,将数学与之相结合计算出沸腾所传出的热量,这将成为今后研究的重中之重。 3.促进化学工程技术发展的对策 3.1 着眼全局提高化学工程技术水平。化学工程科学近年来的发展趋势已经明显地呈现与多学科交叉的现象,要进一步促进化学工程技术的进步,就要从全局出发综合考虑与化学工程交叉的各个领域的情况。要统筹考虑各个领域的运用,做好整体的规划,协调各项科学的开发利用。并且统筹现有领域的同时积极开拓新的研究领域,使各个学科领域相互促进,最后实现共同发展。 3.2 提高化学工程机械设备研究水平。机械设备是提高一项技术必须具备的,先进的机械设备能为更高水平的技术研究硬件支持。但是相对而言,目前化学工程技术方面的机械设备还比较落后,应该加强研究力度,向世界化学工程技术研究的机械水平靠近。有了这些高科技水平的机械设备,在化学工程技术领域赶超世界水平指日可待。 3.3 做好化学工程技术的教育工作。任何一项技术的发展都不能离开高水平的人才,所以要促进化学工程技术进一步发展需要加强化学工程领域的教育培训工作。不仅需要培养化学工程技术方面的知识,与其相关的学科的教育与培训也要加强。不仅仅培训理论知识,更要加强学生的实践能力,为化学工程技术的发展储备人才。 3.4 积极开拓化学工程技术的应用市场。当今化学工程技术的应用领域已经很广泛,但是如果想要进一步的发展还要积极研究开发新的工艺、新的产品,寻找新的市场。市场是产品开发的动力,有了市场的需求才会带动产品的生产,也就会促进技术水平的提高。 化学工程与技术论文:化学工程技术的热点问题与发展趋势 摘要:随着科学技术的不断向前发展,我国对化学工程技术的研究也不断深入。本文就化学工程领域中一些热点的发展趋势以及相关的技术研究进程,对超临界点化学的反应技术以及分离和传热过程等相关领域进行了分析和研究,认为其研究的重点是在于过程、设备以及研究对象的研究方法。随着研究领域的不断前进和革新,化学工程技术领域的发展将融合多学科,以节约资源注重环境的保护为方向。 关键词:化学工程技术;研究热点;发展趋势 化学工程是一门将一系列化学有关的知识进行深研究的化学或物理过程的知识学科,它还包括对原有化学设备进行改革,以化学思想为基础将理论和实际工程知识糅合。具体工作可包括研发新产品、设计、模拟、操作实验来强化装备等硬件设施。化学工程领域包括范围广泛,其中有机化学、无机化学、石油化工等领域,因此化学工程是国民经济建设从而推动社会进步重要的工程领域。目前化学工程技术的发展方向是逐渐趋向连续化、集约化、自动化、高效化和自动化、精密化。由于化学工程技术被广泛运用到生活领域所以对其的研究是十分有必要的。 1 化学工程技术的新热点 1.1化学超临界反应技术 超临界的化学反应技术是指反应过程中的温度和压力都在临界点之上,这样的状态往往是液体和气体之间。这样形式的存在被广泛运用到生物化工、食品、医药等领域,已经显示出很好的效益,发展前景很好,但近年来的探究和发展阶段仍处于初级,待进一步深入研究。 1.2绿色化学研究技术 绿色化学由于能够有效避免对环境的污染,近年来备受推崇。绿色化学就是指利用化学反应技术来充分利用资源、减少污染物的产生来起到对环境的保护。比如,它可以对产生污染物的相关溶剂和废料进行处理,利用原子技术或高选择性的化学反应生产处对环境有利的产品,这不仅能够增加经济效益而且带来可观的社会效益。 1.3分离技术的新研究 首先,分离技术强调对生产设备的强化,其次是生产技术。总结来说就是将设备更新,将生产率提高的技术都属于化学分离技术的结果。古老的分离技术方法是利用各种材料沸点不同将其分离然后做研究。随着科学技术的发展和各领域研究合作分工改变为分离技术新发展提供了广阔的前景。比如近年来,在力学的传递以及多相流方面,采用信息技术发生分离,还有分子的模拟就很大的提高了预测热力学平衡的水平,对分子的人为设计加速了分离等等。因此进一步研究高效的分离技术有着深远的意义。 2 传热过程新的研究发展方向 2.1传热学中细微尺度的研究进展 细微尺度是指从时间尺度和空间尺度进行更细微的研究的热学范畴,如今它在热学中已经形成了一个分支,具有广阔的发展前景。当一个物体的尺寸远大于其载体时,这样的情况会存在,但是由于尺寸的更加细微,原来的假设影响因素也会发生相应变化。目前纳米技术已经取得显著的成绩,很多领域都是围绕传热学中的细微尺度技术进行研究的,近年来取得了高集成电路、多空介质流等新成果,产生了巨大的经济效益。 2.2传热设备的研究进展 近些年来,利用翘片来强化传热,管外的翘片强化传热原理包括有前缘效应和非稳定性扰动以及减薄边界层等几种。常用的片是冲缝片和百叶窗。将来对此的研究应该将分布参数和场地模拟相结合,来优化传热装置结构的参数,实现管翘式的传热针设计。 2.3与计算机技术的相结合 计算机技术的不断进步是化学中大量的技术问题能够得到有效的解决。同时节约了大量的人力物力财力,也增加了数据和相关机械的精密度。计算机的主要贡献表现在计算流体力学、数值传热力学、采用计算机技术进行统计、计算有利于将数据更直观的表现出来,表现形式更加多样,能够有效分析大量实验数据。 2.4与材料科学和信息工程相结合 科学的进步和新技术的研究涌现就为化学工程的研究提出了新的机遇。如何形成优质的服务体系和完整地理论作为研发支撑成为化学工程面临的问题。所以它必将进入一个新的发展阶段,在发展中应注重与多学科的交叉,更多的研究应该包括信息和化学应用、生物与化学以及能源环境与化学相结合的学科,这都为化学工程的发展提供了新的研究方向。由于信息技术不断深入各个行业,为此通过信息技术可以将大量的信息收集、整理进行数据统计分析,得出的结论可以为化学工程发展研究提供新的方向。 3结语 综上所述,伴随科学技术的发展,专业人员对化学工程研究已经从单一走向研究领域与多学科相结合的多元化方向发展,随着时代的需要,科学技术的发展,新的发展热点的出现,化学工程的发展方向也是多元化的。化学工程技术多元的发展给社会带来的也将是全新的面貌,推动整个社会向前的步伐。 作者简介:刘玉琴,本科学历,白山市浑江区东兴街道办事处,工程师,研究方向:化学工程。 化学工程与技术论文:探究目前化学工程技术的发展情况与优化措施 摘要:随着经济的发展和科技的进步,我国的化学工程技术也到了迅速的发展,我国的化学工程技术虽然起步比较晚,但是发展很快,我们现在的生活已经离不开各种化工产品,化学技术的发展给我们的生产和生活带来了极大的便利。目前,我国的化学工程技术虽然发展很快,但是还存在着技术创新不够,发展粗放,对环境不友好等问题。本文着重探讨目前我国的化学工程技术的发展情况并提出一些相关的优化措施。 关键词:化学工程;发展情况;措施 1引言 化学工程技术是一个复杂的工程性学科,它是采用一系列科学研究方法对化学过程进行深入研究的物理或者化学过程,它还包括对原有设备的优化和改进以及对新技术的研究。它以化学为指导思想,将科学理论和工程实际结合在一起,它包括有机化学、无机化学、以及石油化工等领域。化学工程是国民经济建设中的重要工程,它大大推动了社会进步的步伐,同时化学工程也与高精尖技术联系密切,目前化学工程技术正朝着连续化、集约化、高效化、精细化和自动化方向发展。化学工程技术不仅和工业产生联系密切,它和日常生活也有大的关系,因此对化学工程技术进行探索和研究具有十分重要的意义。对化学工程技术的发展进行研究不仅有利于吸收国内外最新的技术成果,还有利于改进生产设备,提高生产效率。 2新型化学工程技术的研究 2.1绿色化学技术 绿色化学技术是指采用对高新技术使化学反应在进行的过程中不会对环境造成污染,并且有利于环境保护的绿色化学技术。它的理念是在化学反应的过程中采用化学的技术和方法减少或者消除人类健康有害、对生态环境产生不良影响的化学原料或者溶剂等。绿色化学不同于传统的环境保护技术,它是从源头上来消除污染的,因此很彻底。它的优秀是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。近年来,随着环境污染的加剧和能源的日益枯竭,环境保护已经得到世界各国的重视,我国也在“十二五”规划中也明确提出了环境保护的要求,因此绿色化学技术必将有广阔的发展空间。 2.2超临界化学技术 超临界液体是指当温度和压力处在临界点时,物体会处于一种介于气体和液体之间的特殊状态,这时物体有气体和液体的双重性质。这种超临界状态的液体在化学工业、生物工业、食品工业等有着广泛的应用,尤其是在医药工业领域更有广阔的应用空间。目前,超临界液体的各种性质已经显示出巨大的魅力,发展前景十分诱人。而超临界的化学技术就是与超临界液体相关的化学技术,化学界已经将超临界水氧化法成功的应用到了环境保护的领域。目前,超临界化学技术还处于发展阶段,很多技术还不够成熟。 2.3新的分离技术 在化学工业中常常运用物理法和化学法对化学物质进行分离,例如,利用物质的沸点将不同的物质从分离塔中分离出来,另外还可以根据物质化学性质的不同对其进行分离。这些都是传统的分离方法,这些方法技术比较简单,操作起来也比较简单,但是这些分离方法的效率比较低,分离过程也比较慢,越来越不能满足未来化学工业发展的需要。随着信息技术的不断发展,化学工业中的分离技术也不断的完善,将信息技术和传统的化学技术相结合就形成新的分离技术。例如,在传统的半透膜分离技术中加入了一些新的控制方法,这种新型的分离技术大大加快了分离的速度和效率。 2.4与计算机技术相结合的化学技术 化学技术在发展时遇到了大量的数据计算和数据采集的问题,用传统的方法对这些数据进行处理势必会严重影响化学技术的发展。随着计算技术的发展,化学技术中采用了大量的计算机处理技术使得数据的计算和处理变的非常快捷,在提高效率的同时还节省了大量的物力和财力。计算机技术的在化学中的应用主要体现在在流体力学和数值传热学上,它主要采用数值模拟法进行研究,这种方法需要大量的数据和大量的实验作为支撑,然后利用计算机对数据进行计算和分析,并将数据直观的表示出现。这种方法节约了大量的时间,同时也大大减少了研究人员的工作量,提高了工作效率。总之,与计算机技术相结合的化学技术一定是未来的一个发展方向。 3化学工程技术发展的优化措施 化学工程技术近年来取得了巨大的发展和进步,但是随着时代的发展和进步,传统的化学工程技术也有很多不适合化学产业发展的地方,所以在化学工程技术发展过程中要采取以下几种优化措施: 3.1加强化学工程基础应用的研究 化学工程技术在发展时除了要紧跟科技发展的前沿外,还要对必要的基础应用展开研究。众所周知,基础应用研究投资大,研发时间长,短期内很难看到经济效益,但是从长远出发为了化学工程技术的可持续发展必须加强基础应用研究。另外,在引进外来先进技术时要注意消化吸收其中的基础技术,做好自己的技术储备工作。 3.2利用化学工程技术对现有的化学流程和工艺进行改造 在化学工业中,我们长期都是引进外国的产生工艺和生产线,缺乏独立开发自己生产线的能力。因此,以后我们在引用外国先进技术时要注意消化吸收他们的先进技术,并在此基础上形成自己优秀技术。另外,要充分利用过程模拟技术对现有的生产设备进行仔细的分析,找出其中的关键问题所在,根据实际生产的需要对现有的生产线进行改造。 3.3加强高校、研究所和企业之间的联系 高校和研究所搞的项目的和技术往往偏向于理论和研究,实际应用的项目不多,而在企业中往往都是实际的应用项目,但是这些项目缺精确的理论指导。这样就在高校、研究所和企业之间发生了脱节现象,以后必须要加强他们之间的联系,可以根据实际情况在三者之间建立一个有效的合作机制。将企业中的更多的实际课题拿到高校和研究所去做,这样既解决了企业项目理论性不足的问题,也解决了高校和研究所项目过于偏向理论的问题。目前,很多高校和企业都签署了合作协议,建立了校企合作制度,这极大的促进了化学工程技术的发展。所以,只有加强这三者之间的合作和交流才能更好的促进化学工程技术的发展。 3.4加强绿色化学技术的研究 当今世界面临的环境问题日益增多,目前我国也已经意识到了这个问题,明确提出了保护环境,减少能源消耗的目标。而传统的化学工业作为污染的主要来源更要加强技术技术改造,减少对环境的污染。所以,加强绿色化学技术的研究已经变得刻不容缓。它的发展对我们保护环境减少污染有非常重要的意义。 3.5做好人才工程的建设 21世纪国际社会的竞争实质上就是以科技实力为基础的综合国力的竞争,谁在科技上遥遥领先谁就掌握了国民经济发展制高点。而科技的竞争归根到底还是人才的竞争,人才是科技发展的根本动力。而化学工程技术的发展也需要大批的优秀人才作为支撑,因此,我们要加强化学工程的高等教育,以培养出更多的优秀的化学工程人才。另外,还要提高化学工程人员的待遇,稳定化学工程研究队伍,加强国际和国内的学术交流活动。最后还要鼓励创新精神,创新是科技发展的灵魂,做好创新工作也是化学工程技术发展中很重要的一个环节。目前化学工程技术正处于飞速发展的时期,随着化学工业过程技术开发力度的加大,化学工程技术必将以全新的面貌和辉煌的成就呈现在大家面前。 4结束语 现在的化学工程技术与以前传统的化学技术已经有很大的区别,它在发展的过程中采用了很多的新技术,例如绿色化学技术、超临界化学技术、新的分离技术、计算机技术等等。我国的化学工程技术近年来发展很快,取得了很大的成就,很多技术达到了国际先进水平,但是在一些关键领域还比较落后。因此,我们还要调动各种积极因素,采取各种措施促进我国化学工程技术的发展,并且促进我国国民经济的发展。 化学工程与技术论文:化学工程技术论文 1关于新型的反应技术研究 从广义的角度来看,所谓的分离强化首先就是要对设备进行不断的强化,然而在对生产的工艺进行强化,进而从整体上来说就是只要能够将设备变小以及能量转化效率提高的技术变为化学的分离技术强化的结果。这样做不仅仅能够更好的有利于可持续发展的理念,同时也是化学分离技术的发展趋势之一。但是,传统的化工分离技术主要是根据沸点的不同,把一些不同组成成分的物质进行分析,然而随着科学技术的不断发展以及对于该项工作的不断研究,进而得出该项技术具有着十分广阔的发展前景,但是在应用的过程中还是存在着很多的问题,主要是这项技术的研究对分子蒸馏的基础理论研究相对来说还是比较少,并且在理论方面也没有能够得到充分的说明。但是随着科学技术的不断发展,分解技术也得到了不断深入的研究,并且也取得了不错的效果,并且也渐渐的把信息技术引入到了分离技术的研究以及开发当中,进而在对热力学以及传递的性质进行的研究,对于分子模拟大大的提高了预测热力学的平衡等,因此在进行研究以及开发的过程中对于分离技术具有着十分深远的意义。 2在热传导过程中的研究进展以及方向 2.1关于微细尺度传热的研究 所谓的微细尺度主要是从空间尺度以及时间尺度微细的研究以及对传热学规律的研究,目前在传热学当中已经是成立了一个分支,并且其发展的前景也是十分的广阔。在物体的特征尺寸要大于载体离子的平均尺寸的时候,就是连续的介质便依然是成立的,然而因为尺度是微细的,并且以前的假设影响因素也将会随着发生着改变,进而将会导致流动以及传热的规律出现一定程度的改变。当前随着纳米以及微米的技术得到了不断的发展,并且已经是受到了人们十分广泛的关注,在很多的领域当中也都在是围绕着微细尺度传热学进行不断的研究,并且已经是在不少的领域当中取得了不错的成果,比如在微型热管以及高集成的电子设备当中。 2.2关于强化传热过程中的研究 对于这项研究主要是从改进换热器的设备方面进行入手的,其研究开始的目的主要是为了能够更好的提高传热的效率,同时也是为了能够改进设备的持续对外放热,对于这项研究的改进主要是包括了传热材料以及生产工艺的改进,同时将传统的设计进度优化等内容。 2.3关于传热的理论研究 在最近的几年来,该项工作的研究人员主要是在滴状冷凝在生产中的应用进行研究,但是一直到目前也没有能够得到实现。其主要的问题便是怎样的获得实现的滴状冷凝,以及如何的是冷凝的表面寿命得到延长。目前其主要的问题就是如何改变冷凝界面的性质,以及怎样才能够将冷凝应用到工业当中进行传染改造。在沸腾传热的过程中,其传热的方式不仅仅在机械以及石油化工行业当中得到了十分广泛的应用,同时也在航天行业当中得到了十分广泛的应用。长期以来人们也一直对于液体出现核态沸腾的主要原因进行着不断的研究。 3结语 目前我国依然是处在社会主义初级的发展阶段,并且不断增加的物质文化需要并不能够得到有效的工艺,并且也将会面领着一些的问题,因此必须要不断的对其进行完善。在我国化学工程当中必须要不断的对人才进行培养,并且要不断的进行创新,以此来希望能够在不久的将来使我国的化学工程学科能够达到国际先进的水平。 作者:陈苗 单位:江西铜业集团(德兴)实业有限公司 化学工程与技术论文:化学工程技术问题探究 1化学工程技术的技术理念与优秀优势分析 化学工程技术简称化工技术,在化学生产领域中有着非常重要的地位。利用化学反应理论技术基础,进行大规模的化学工程生产,从而生产满足化学领域需求的产品。在农业方面,化学工程技术就起到了非常重要的作用。农作物的农药,化肥等都是化学生产的产品。这些产品对于人们的生产与生活都有着非常重要的联系。因此化学工厂成为了市场化学产品的主要生产基地,而化学工程技术也成为了化学生产的技术基础。那么,对于化学工程技术而言,其有着哪些优秀优势呢?化学工程技术的技术理念又是什么呢? 1.1化学工程技术的技术理念分析 化学工程技术是基于化学反应以及化学元素等理论基础进行的大规模的生产性技术,利用先进的设备与反应环境,实现对某种产品的大量批量生产,以此来满足人们对于化学产品的需求。在化学工程技术中,理论基础是必不可少的,但是,在生产的过程中,反应设备等的建筑也非常重要。因此反应设备也有可能是反应物质,因此为了能够追求最高的生产效率,满足人们的生产需求,化学工程技术在技术完善性方面做了非常大改进。在废物处理方面,也有了完善的体制,从而减少了因为化学生产而对环境方面造成的伤害。 1.2化学工程技术的优秀优势分析 化学工程技术以化学反应以及化学元素理论为基础,通过大规模的化学反应来生产市场所需的化学产品。由于在自然界中,很多化学产品不是自然形成的,即便在自然界中存在,其存量也无法满足需求。因此,为了能够满足人们对于某些化学产品的使用。就可以通过化工生产,来进行批量的生产,保证足够的供应。因此,对于化学工程技术而言,其技术优秀可以概括为以下几个方面:第一,完善的技术理论基础;化学反应原理,原子守恒等化学理论技术,成为了化学工程技术的完善的理论基础体系。如果在生产的过程中,对于某一种元素物质产品需求量较大,那么就可以通过化学技术进行实现。例如,在现代社会中,为了能够呼吸到新鲜的空气,很多人开始喜欢吸收纯氧。那么,就可以利用化学理论进行纯净氧气的生成,从而满足人们的需求,当然,这也在一定程度上实现了市场的拓展。第二,高效的生产效率,化学工程技术为化学产品的生产奠定了强大的技术基础,为了满足市场的需求,化学工程技术在高产出,以及高效率等方面做出了非常大的改进,在原料提取以及生产加工的流程方面也有了十足的进步。因此,在技术优势方面,满足了市场化的生产模式。通过化学工程技术的引入,让化学生产领域实现了模式化,一体化以及车间化的生产模式,不仅仅实现了高效的化学生产,更在一定程度上实现了成本压缩等。总之,化学工程技术的优秀优势非常明显,对于市场的发展而言,也有着推动性的作用。 2绿色化工技术在化学生产中的应用 虽然在化学生产领域中,化学工程技术起到了非常重要的作用,也让人们的需求得以满足。但是,由于化学生产过程中,容易产生大量的污染物质或者是废弃物质,在传统的化学生产以及化学工程技术中,并没有完善合理的治理措施。甚至在一些化学工厂中,这些污染物或者废弃物是直接进行无处理排放的。长期以往,对于环境造成的伤害是非常大的。近年来,我国的雾霾以及化学烟雾,癌症村等现象的出现,也就在一定程度上说明了化学生产中出现的问题。因此,为了能够保证化学生产的良性发展,也是为了能够符合当前节能环保技术的理念。绿色化学工程技术开始得以研发,并逐步应用到化学生产领域,从而从根本上改变了化学工程技术的面貌。绿色化学与绿色化学工程技术,是代表未来化学生产的方向性理念。在化学生产的过程中,建立完善的生产体系,尤其是在反应的过程中,杜绝传统的为了结果而不惜代价的生产方式,采用绿色型与节约型的生产方式,在技术方面,也需要不断进行技术改革,尤其是废物处理技术中的一些设计中,要充分体现绿色化学的特点,并能够做到真正意义上的节能减排,废物有效处理。总之,化学生产领域中,绿色化学的理念一定要深入其中,绿色化学工程技术的研发也应该继续,生产需要满足市场,也同样要保证环境的安全。 3结语 本文通过对化学工程技术的优秀技术与理念研究,对于化学工程技术有了深入的认识,虽然在生产效率与成果方面,化学工程技术可以实现较大的飞跃,但是在环境保护以及环保方面,传统的化学工程技术依然会对环境造成较大的影响。因此,为了能够在保证生产效率的同时,更加合理的使用与发展化学工程技术是目前的重点研究项目。因此,绿色化学工程技术也得以产生,并且在化学生产过程中的应用更加广泛,更加高效,也符合未来化学生产的发展,化学生产的后期处理,是需要企业管理人员给予高度重视的。大力推动绿色化学工程技术的创新,不仅仅可以保证化学生产的高效性,也为整个行业的良性发展奠定了基础。 作者:侯海霞 柯杨 王胜壁 单位:安顺学院 贵州省教育厅功能材料与资源化学特色重点实验室 化学工程与技术论文:化学生产中化学工程技术的应用 摘要:随着我国科学技术的不断发展,化学工程技术在化学生产中的应用越来越广泛。化学工程技术作为化学生产中重要的一项技术,不仅能够有效的节约在化学生产中所需要的时间,而且还能够提高化学工程的生产效率。因此,本文通过对化学工程技术的技术概念进行了阐述后,又详细的介绍了超临界流体技术、传热技术以及绿色化学反应技术在化学生产中的应用,并且分析了现如今的化学工程技术存在的问题,同时提出了相应的对策,从而使得化学工程技术在化学生产中能够有更好的发展。 关键词:化学工程技术;化学生产;应用;分析 在我国,科学技术一直是我们的一项重要的生产技术,随着科技的快速发展,在化学生产过程中也开始广泛的采用化工技术。化学工程技术主要是一项研究化学生产过程中需要采用的相关技术,其主要目的是对化学工程产品进行开发、设计、制造和管理。由于化学工程技术能够有效的提高产品的质量,同时也能够提升化学生产中的工作效率,因此我们对化学工程技术有了更广泛的关注,并不断的将其拓展到化学生产中的各个领域,使得化学工程技术能够发展的更好,进而不断的推进我国的经济发展和科技发展,使我们的生活条件更加优越。 1化学工程技术的技术概念阐述 现如今,化学产品已经成为了人们生活中非常常见的物品,例如药物、食品和日用品,还有农业药物和工厂生产所需的原料等等。因此化学工程技术变成为了一项炙手可热的技术,不断的受到人们的关注。化学工程技术是根据化学理论基础与相关的技术相结合的一项应用于化学生产中的技术,利用化学设备,通过一系列的化学反应进行产品的大量生产。在化学生产的过程中,化学的反应物和设备对于工程的技术要求是非常高的,而化学工程技术的优势就在于能够满足化学反应的要求,进而提高了化学产品的质量。除此之外,化学工程技术还有一项更大的优势就是对废物的处理,这项技术能够尽可能不对环境造成很大的影响,正符合我国当前对生产的要求。 2化学工程技术在化学生产中的应用 2.1超临界流体技术在化学生产中的应用 超临界流体技术主要的内容是,控制一定的温度和压力,使得需要的流体处于液体与气体中间的状态。这种流体的特点集合了气液的优点,它的粘度低与气体相似,它的密度很高与液体相似,这就导致它的扩散能力很强,介于气体和液体之间。同时它还拥有很强的溶解能力和压缩能力。将这种技术应用于化学生产中,通过控制温度与压力,得到超临界流体,利用其拥有的优势来达到节省能耗的目的。现如今,我们将这种技术应用于更过多领域,比如,高分子材料、复合材料、有机物材料和无机物材料。 2.2传热技术在化学生产中的应用 化学工程之中的传热技术主要是分为两方面,一方面是微细尺度传热技术,另一方面是强化传热过程。首先微细尺度传热,是以热对流、热传导、热辐射为主要的内容,从空间尺度和时间尺度微细进行讨论和研究的一项传热技术。这项技术在微米、纳米科学中得到了广泛的应用,并取得了不错的成绩,因此人们更加关注它在化学生产中的应用。强化传热过程,主要的重点是通过调试换热器设备,不断改进生产过程中的传热系数,使其能够有能力不断的对外放热。为了强化传热过程,就要增加冷热流体间的温差,这就必须通过改变换热的面积来提高传热系数,从而来提高传热的效率,使得在化学生产的过程节能减耗。 2.3绿色化学反应技术在化学生产中的应用 通常化学生产的产品一般对我们生活有一些影响的,因此我们就需要采用绿色化学反应来防止化学生产的过程中对环境造成污染,这是从源头来解决污染问题的技术方法。绿色化学只得就是通过使用化学的技术与方法,结合相关的知识来解决化学对人们和环境造成的危害。主要要求就是,化学生产过程中用到的试剂、催化剂、反应原料,和反应完成后的产物与副产物都必须对人类和环境无危害,同时也要保证绿色环保。例如,采用绿色无毒的原料方面,可以将石油原料装换成生物原料。像是在化学产品尼龙的生产过程中,原先采用的是含苯的石油化工原料,我们将可以其原料改换成生物原料,一样也可以制成尼龙,不仅保护了环境,而且也保护了人体收到伤害。除此之外,这项技术在绿色食品生产中也起到了很大的作用,绿色食物是对人体很有益的,在其生产过程中一般禁止使用化学药剂,这样不仅减少了对人体的伤害,同时也减少了对环境的影响。然而生产绿色食品的代价就是成本高,为了可以降低成本又能够有质量,我们可以将化学技术与生物技术相结合,开发基因技术,提高并促进农作物的产量和质量,生物技术与化学反应技术相结合可以在以下过程中充分的利用。 3现今化学工程技术存在的问题 3.1化学工程技术需要进一步的提高 现如今,我国的化学工程技术应用的领域非常更广泛,但是仍存在一些不足。滴状冷凝在工业上的应用仍然不能有很好的表现,因为在获得滴状冷凝后,冷凝的液滴不能够被长久的保存,所以,我们应该在这问题上有进一步的研究,从而来解决这个问题。使得我国的化学工程技术能够有更好的发展,人们能够有更好的生活条件。 3.2化学工程技术的人才匮乏 在化学工程中存在的另一个严重的问题就是技术人才问题,只有用化学专业技术强的人才,才能够更好的提高化学生产的质量。而我国现在就存在这样的问题,化学领域的工作人员的普遍的技术能力和专业能力不强,主要是由于我国的教育体制问题,当代的大学生理论要点掌握很好,但实际操作方面却严重的匮乏,这就导致技术型人才的缺乏,从而影响了化学工程技术的进步。 4对化学工程技术的发展提出对策 4.1不断提升化学工程技术 随着我国的科技不断的发展,化学工程技术也会越来越进步,我们应该不断的更新技术,以此来适应社会科技的发展。应该在巩固传统的化学技术的同时不断的添加新型技术,并抛弃不利的部分,从而实现化学工程技术有更好的发展。 4.2培养化学技术人才 人才的重要性是我们有目共睹的,化学技术人才对于化学工程的发展有着至关重要的作用。因此为了化学工程技术能够有更好的发展,我们重点培养化学技术人才,化学生产企业可以通过与相关专业的院校进行合作,让专业对口的大学生能够有机会到生产工厂进行相关的实习操作,从而来培养理论知识牢固并且有一定的操作能力的技术人才来工作。 5结语 化学工程技术在化学生产过程中的应用广泛,它不仅促进了社会经济的发展,更是提高了人们的生活水平,通过技术和人才的不断涌进,我国的化学工程技术会有更好的发展。 作者:桂腾刚 单位:云南巨星安全技术有限公司 化学工程与技术论文:绿色化学工程技术的应用分析 摘要:结合在化学工程生产中使用绿色化学工程的意义,探讨绿色化学工程技术在化学工程中的应用。 关键词:绿色化学工程技术;意义;应用 近几年来,随着化工技术的不断发展,化学工程取得了重要的进步,但与此同时也产生了很严重的环境污染问题,进而使得化学学科的发展受到了一定的限制作用。为了很好地改善污染的问题,越来越多的人开始采用绿色化学工程技术,绿色化学工程技术的应用不仅减少了温室气体的排放,更有利于生态环境的优化,最重要的是,很好地推动了我国经济的发展与进步。由此可见,探讨绿色化学工程技术应用的具有重要意义[1]。 1应用绿色化学工程技术的意义 1.1有效减少温室气体的排放 近几年来,随着国民经济条件的改善,越来越多的人都拥有了私家车,马路上车的数量越来越多,车辆增加,车尾气的排放量自然增加,空气污染变得严重,进而产生了大量的温室气体,导致气候变暖、冰川融化,还会引发臭氧空洞,造成气候异常,进而使得我国的生活环境变得越来越差。而近几年来,绿色化学科技的一项重点研究内容就是将对生态环境没有污染的一些能源转化为可利用的资源。如太阳能、风能、生物能以及地热等。首先,这些新能源的使用可以节省现有的能源的消耗,其次,这些能源的使用可以减轻一定的费用,最重要的是,可以减少空气中温室气体的排放,进而起到保护环境的作用[2]。 1.2推动国民经济的可持续发展 经济的发展是无限的,但是自然资源是有限的。倘若一味地开采以及使用自然资源,那么便会出现自然资源匮乏的现象,“物以稀为贵”,自然资源枯竭,资源的价格自然会上涨,导致经济的发展受到一定的抑制作用。另外,随着化工污染的加剧,化工产业的发展也逐渐受到了影响,且部分产业的进出口也受到影响,进而导致国民经济得不到提升,发展受到抑制。 2绿色化学工程技术的应用探讨 2.1在海水淡化的过程中应用绿色化学工程 水是人类社会活动的起源,也是人类生活的基本,没有水,人类将很难生存,由此可见,水对于人类的生存的重要性,但是近几年来,随着工业污染的加重以及农业生产的发展,我国的水资源呈现严重匮乏的现象,为了得到很多的水资源,我们开始采取淡化海水的措施,而绿色化学工程技术在淡化海水的过程中扮演了很重要的角色。所谓的淡化海水,主要指的就是去除海水中的盐水,得到淡水,传统的环境下,很多人采用通过酸碱换去除盐水,得到淡水的方法,这种方法虽然也可以实现海水的淡化,但是同样会带来另一种污染,进而使得环境污染情况加剧[3]。 2.2绿色化学工程技术在涂料生产中的应用 在中国,除了汽车尾气的排放会严重污染空气以外,涂料的制作也会产生很多污染,进而给环境带来一定的影响。另外,在制作涂料的过程中,也会产生很多的废料,这些废料流入水中,一样会给水带来污染,且这些水一旦被人们所使用,将会引发很严重的后果,轻者产生健康问题,重者可能直接引发癌症。绿色科技逐渐应用于许多工厂进行开发绿色产品。通过对工艺设备进行改造和优化,降低VOC,优化配置、清洁生产、使得污染最大限度降低。随着无机矿物涂料、固体涂料、乳胶漆等绿色涂料的诞生,涂料生产正向着科技含量高、无毒无污染、产品更优的方向发展[4]。 3结束语 综上所述,我们可以发现,绿色化学工程技术的使用不仅可以降低空气中温室气体的排放,还可以促进经济的提升,希望在与之对应的一系列的生产措施的建议下,无论是海水的淡化还是涂料的生产都能够得到有效地改变,降低对环境的污染,提升对于绿色化学工程技术的有效利用,促进我国化学工程技术的可持续发展。 作者:郝怡森 郭继录 施林峰 单位:沈阳理工大学 化学工程与技术论文:化学工程技术在化学生产中的应用 摘要:在科技的推动下,化学工程技术应用范围不断扩展。作为化学生产中的重要技术类型,化学工程技术的应用下,有效节约化学生产时间,提升化学生产的效率。也就是说,化学工程技术的发展为化学生产带来了巨大的推动。本文介绍了化学工程技术在化学生产中的应用价值,系统探讨了化学工程技术在化学生产中的几种具体应用。 关键词:化学工程技术;化学生产;应用 在化学生产中,涉及较多类型的化学工程技术,同时,随着工程技术的不断创新,为推动化学生产的顺利进行提供保障,尤其是在提升化学生产效率方面效果突出,满足更加多样化的要求,彰显化学工程技术的应用价值,极具发展潜力。 1对化学工程技术概念的阐述 化学工程技术结合化学理论与相关技术,实现与化学生产的结合。在化学设备的应用下,借助化学反应,生产大量化学产品。在化学生产过程中,对工程技术影响较大的因素是化学反应物与设备,化学工程技术的优势就是满足化学反应的要求,切实提升化学产品的质量。另外,化学工程技术对于废物处理具有突出作用,降低对环境的不良影响,与当前社会生产的要求相契合。 2全面分析化学生产中化学工程技术的应用价值 对于化学工程技术而言,就是化学技术,具有广泛的应用范围,主要是发挥各种不同化学元素的性能以及化学反应,实现对生产流程的有效构建,切实提升化学生产效率,增强其自身价值,不断提升化学生产水平。 2.1拥有完善的技术理论 立足化学工程技术的应用,其突出特点是具有健全和完善的技术理论系统,这也是化学工程技术得以发挥价值的重要前提。通过对其应用理论进行分析,涉及各类化学物质的具体特性以及物质之间的反应,将其应用在化学生产中,发挥指导性的作用,充分发挥其作用和价值。 2.2切实提升化学生产效率 将化学工程技术应用在化学生产中,有利于生产效率的提升。这种结果主要借助化学工程技术的升级和创新来实现,对化学生产模式进行优化,反馈生产流程,有效提升化学生产效率和水平,在根本上加快化学生产以及行业的发展。 2.3化学生产类型更具丰富化与多元化 随着社会的不断发展,化学生产的产品更更加多样化,为了更好地适应社会需求,增加化学产品的类型,需要发挥化学工程技术的作用,立足其基本原理,深入分析各种化学反应,重视实理论到实践,提升化学生产的多元化程度,丰富产品类型,满足整个社会的实际需求。 3系统介绍化学工程技术在化学生产中的应用 3.1对绿色化学工程技术应用的介绍 立足当前化学工程技术在化学生产中的应用状态,要积极推广绿色化学工程技术。具体讲,立足化学原材料的选择以及化学反应,进行有效控制,选择绿色、环保和无污染的化学物质,有效降低污染程度。一旦化学生产中产生污染,要采取更加科学的处理方式,应用绿化手段,切实提升生产绿色化效果。另外,对于绿色化学技术的应用,实现对化学生产垃圾的合理回收,提升回收率,促使整个过程更加高效,避免浪费现象的发生。 3.2对新型分离技术的介绍 分离技术在化学生产中的应用较多,主要是针对有分离提纯要求的物质。运用化学工程技术,对分离技术进行优化。新型分离技术的应用,能够满足当前分离方式和效率的需求,发挥信息技术的优势,实现化学生产的高效性。 3.3对超临界化学反应技术的介绍 对于超临界化学反应技术,主要是发挥超临界流通的作用,充当媒介,参与化学生产,降低整个化学生产过程中的粘度,提升扩散系数,生产效率得到提升,极具推广价值。 3.4对传热技术在化学生产中应用的介绍 对于化学工程中的传热技术,主要分为两个层面,即细尺度传热技术和强化传热过程。在细尺度传热中,主要内容是以热对流、热传导以及热辐射,立足空间和时间的尺度进行传热技术的探讨。这一技术主要应用领域为纳米和微米,成果显著,在化学生产中的应用备受关注。强化传热的重点是进行调试换热器设备,对传热系数进行不断改进,保证实现更好地对外传热。对于传热过程的强化,促使冷热流体之间的温差被扩大,借助换热面积来提升传热系数,促使传热效率得以大幅增强,满足化学生节能的需求。 4如何推推动化学工程技术的发展 4.1注重技术更新 随着科技的发展,化学工程技术处于不断更新和发展中,因此,要在对传统化学工程技术进行优化的同时,积极研发新技术,拓宽技术领域。 4.2重视化学技术人才的培养 化学技术人才的培养对于化学工程技术的发展意义重大。为此,为了更好地发展化学工程技术,要重视人才培养,开展校企合作,扩展理论知识的同时,提升实践操作能力。 5结语 综上,立足生产效率和成果,化学工程技术在化学生产中的应用极具价值,尤其是绿色化学工程技术、分离技术以及超临界化学反应技术中,意义重大。为此,要合理应用化学工程技术,重视人才培养,强化理论知识的扩展以及实践能力的增强,在根本上更好地发挥化学工程技术在化学生产中的作用,实现二者有效融合,推动其共同进步。 作者:祝诗萌 单位:荆楚理工学院 化学工程与技术论文:化学生产中化学工程技术的应用 摘要:化学工程技术是一种用于研究化学产品的管理、制造、设计和开发的综合性技术,在化学生产中通过应用各种化学工程技术,可以有效提高化学生产质量和生产效率,加强化学工程技术在化学生产中的应用研究,推动化学生产行业的快速发展。本文分析了化学生产中化学工程技术的应用,阐述了化学工程技术在化学生产中的应用发展建议,以供参考。 关键词:化学工程技术;化学生产;有效应用 化学工业一直是推动我国国民经济发展的支柱产业,在化学生产中通过不断创新和优化化学工程技术,降低能源和原材料消耗,保障产品质量,提高化学生产效率,所以化学工程技术在化学生产中的应用具有非常重要的现实意义,在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究,进一步提高化学生产效益。 1化学生产中化学工程技术的应用 1.1超临界流体技术 超临界流体是一种处于气态和液体之间状态、压力和温度都位于临界点周围的液体,其具有液体和气体的双重特性,具有气体的压缩性和高扩散能力,又具有液体的良好溶解能力,其粘度几乎等于气体,密度几乎等于液体,其扩散性能处于气体和液体之间。在化学生产中运用超临界流体技术,运用超临界流体的特性,改变化学反应特征,优化传热系数和传质系数,合理控制压力和温度,可以有效降低化学生产的能耗。另外,超临界液体技术在加工无机物材料、复合材料、高分子材料中发挥着重要作用,最常见的技术方法包括以下几种:其一,抗溶剂法,在制备超临界流体有机物和爆炸性物质时主要应用抗溶剂法;其二,压缩抗溶剂法,这种方法主要用于加工微球类或者微孔类物质,在聚合物和药物分子共沉中应用广泛,技术方法比较简单成熟;其三,快速膨胀法,用于制备固体颗粒状化学产品。超临界技术不仅应用在材料制备方面,而且还被广泛地莹莹在化学分析中,例如,色谱技术和超临界技术的相互结合,和气象色谱相比,这种色谱研究方法更加准确、高效,并且超临界液体色谱比液相色谱更加准确。 1.2传热技术 近年来,相关研究人员对于强化传热和微细尺度传热的研究越来越多,在传热学中微细尺度传热是一个独立的专业学科,其主要探索和研究时间尺度、空间尺度的传热学规律,重点包含微重力传热传质、相变传热、热辐射、热传导。对流传热等内容。当前,我国的传热技术研究主要是集中在数值模拟、实验研究和机理研究三方面。在化学生产中应用传热技术,可以通过改进和优化换热器设备,有效提升换热的持续放热能力和传热效率,从而提高化学生产水平。并且微细尺度传热和强化传热技术在微型热管、集成电子设备、微米、纳米等领域中应用广泛,相关技术成果已经比较成熟,对于化学工业应加强传热技术和化学生产的配合研究,充分发挥传热技术的应用优势,有效提高化学生产效率。 1.3绿色化学反应技术 在绿色食品生产中绿色化学反应技术发挥着非常重要的作用,当前我国积极倡导可持续发展和节能减排理念,人们的绿色生态环保意识越来越高,绿色食品主要是指绿色没有受到污染侵害的食品,这种食品最主要的特点是营养价值高、品质优良、卫生安全指标高,是未来发展过程中的新兴产业。绿色食品加工生产过程中对于化肥和农药的使用量有着严格限制,而且还需要提高农作物产量,保障食品营养价值,降低成本,所以绿色产品生产经常面临量和质的矛盾。现代化生物化学通过充分利用基因工程技术和绿色化学反应技术,保障食品安全,增加农作物产量,确保食品营养。具体应用如下:其一,在农作物生长过程中,运用生物化学技术,减少污染农作物和污染环境的氮肥使用量,运用固氨来替代氮肥,通过应用生物化学技术,不需要施加氮肥,也可以保障农作物的正常生长发育,不仅节约了种植成本,而且有效提高了农作物的质量和产量;其二,当农作物出现病虫害时,运用生物化学技术,特别是基因工程技术,在主要农作物上转移各种病虫害基因,减少化学杀虫剂使用量,提高农作物产量,提高抗病虫害能力。 2化学工程技术在化学生产中的应用发展建议 2.1培养化学技术人才 化学技术人员对于推动化学工程技术的发展有着重要意义,因此我国应重视化学技术人才的培养,不仅要加强理论知识学习,还应强化钻研创新精神,积累丰富的实践经验,全面提高化学工程技术科研水平和综合素质。 2.2进一步提高化学工程技术水平 我国化学工程技术面临着滴状冷凝的难题,在未来发展过程中应加大对化学工程技术的研究,重点解决这个问题,推动传热技术在航空航天、石油化工、动力、机械等领域的应用,进一步提高化学工程技术水平。 3结语 在化学生产中应用化学工程技术有助于促进化学工业的快速发展,应积极优化各种化学工程技术应用,培养大量化学工程技术人才,提高经济效益和社会效益。 作者:于振永 单位:唐山中浩化工有限公司 化学工程与技术论文:化学工程技术在化学生产中的应用 摘要:化学工程技术是现代化最具影响力的技术手段之一,它有助于满足人们日益增高的需求,更好的融入资本市场,实现多种技术的结合。近年来,化学工程技术出现了新的变革,在生产中的作用也愈加凸显。本文就结合我国化学工程技术的优秀理念和技术形式,讨论它的实际应用与推广,从而为人们提供重要的参考。 关键词:化学工程技术;化学生产;应用发展 化学工程技术又被称为化工技术,在化学应用与研究领域占据着十分重要的地位,通过科学的技术使用能够大规模的进行化工生产,并与农业、工业等行业结合起来,使其向纵深方向发展。当然,在实际应用领域,化学工程技术的优势还无法凸显出来,无法实现大规模的应用。本文就结合我国化学工程技术的使用状况和技术发展趋势,做好研究与讨论,促进技术的合理推广。 1新型化学工程技术的研究与应用 1.1超临界化学反应技术 所谓的超临界液体,是当温度与压力都处于临界点状态时,物体状态介于液体与气体之间的一种形式,它具有双重性质。它不仅能够应用在化学工业、食品工业与生物技术之中,还能够在医学领域推广开来,彰显出巨大的魅力和发展前景。目前,我国有关超临界化学反应技术的应用还不够广泛,环境保护等领域都没有应用到超临界水氧化方法,技术发展的不够成熟。 1.2新的分离技术 新分离技术是化学工程技术在生产中应用的主要方法,从广义上来说,分离能够对设备起到强化作用,使设备的体积减小,转化能量,对可持续发展做出贡献。然而,传统的分离技术还不够先进,只是利用沸点不同的原来,将组分之间的不同分离开来。由于技术水平的提高和现代化化学工艺的进步,这种固有的技术方式明显不适应生产需求,无法突出应用的广阔前景。针对这样的现象,化学工程技术必须加入信息技术的作用优势,将热力学、多相流等方法都纳入其中,加速分离效率,提升工作效率。 1.3绿色化学反应技术 绿色化学是一种环保的技术手段,它不会造成环境的污染,能够更好的白虎环境化学工程。简单来说,这种化学工程技术需要利用新的原理,消除对人体有伤害的原料与溶剂,从源头消除化学污染,彻底的摆脱不良生产技术。另外,绿色化学还包含原子经济与高选择的特性,生产出对环境有利的材料,做到循环生产。 2传热过程中新的研究方向 第一,微细尺度传热学进展。从时间与空间两个尺度展开微细探讨,找到传热学的规律被成为微细尺度,它的发展前景非常广阔,高集成电子设备、微型热管以及多空介质都利用该原理取得了丰硕的成果。第二,强化传热过程的进展。坚持改进换热器的形式是传热过程研究的主要方向,它有助于提升传热的效率,保证设备持续的对外进行放热。这种技术手段包括很多新发明,与传热材料、生产工艺息息相关,可以优化过去的设计。第三,传热理论的进展。致力于滴状冷凝在工业生产上的应用是目前传热研究者一直都研究的领域,但是其中的很多不足逐渐暴露了出来,如何获得与实现滴状冷凝,并延长它的使用时间,就成为了问题需要解决的关键。对此,必须改变冷凝界面的性质,在工业中应用滴状冷凝技术。现如今,人们都在研究发生核态沸腾的原因,希望开展深入的研究。只是具体的计算方法还存一些不足,加热器表面会受到水沸腾时产生的气泡的影响,理论的研究还缺乏大量的实验基础,沸腾传热计算公式也不够准确。对此,研究者必须从新的角度探究问题,提出新的计算方法,将数学原理集中应用起来。 3化学工程学科未来发展的动态 化学工程技术及其生产应用随着技术的创新不断涌现,通过技术的推广更是得到了普及。与此同时,它也带来了巨大的问题,如何为新的产业的形成和发展提供良好的服务,并不断形成新的、完整的理论,就成为了科学研究需要关注的焦点。针对这样的现象,学科的研究必须关注新的动态,注重学科之间的交叉与区别,对各类材料中包含的信息进行探索,分析它与化学、生物化学以及环境化学和能源化学的关系,为化学工程提供新的发展方向,促进化学生产能力的提高,实现技术的大范围推广。 结束语 总而言之,随着社会现代化建设的迅猛发展以及科学技术的推广和应用化学工程技术在化学生产中的重要性不言而喻。它不仅有助于提高化学生产的质量和效率,还有利于为生产工程创造良好的环境,坚持环保理念。本文通过对化学工程技术优秀理念的研究,能够帮助我们分析出目前化学生产应用存在的不足。对此,生产工作必须加强后期处理,坚持创新,推动绿色化学工程的发展,从而为全行业的进步奠定坚实的基础。 作者:翟兴吾 单位:福建天辰耀隆新材料有限公司
颈椎病是因颈椎间盘退变,颈椎骨质增生,颈椎关节韧带错位、松动、慢性损伤刺激或压迫颈神经根等组织而出现的一种临床综合症候群,中老年人群易发病,且以40-50岁人群多见[1]。中医手段治疗颈椎病历史久远,发挥了独特治疗价值。通过长时间的临床实践探索,采用中医针灸及中药熏蒸治疗颈椎病取得有显著疗效,本文在此则通过对比分析,观察观察针灸配合中药熏蒸在颈椎病患者治疗中的运用疗效,概述如下: 1资料与方法 1.1一般资料 以我院2014年3月-2016年8月期间收治的34例典型神经根型颈椎病患者患者为西医组,患者仅进行常规西医治疗,因条件限制或其他原因患者不进行中医治疗;以同阶段内另外34例在常规西医治疗上采用针灸配合中药熏蒸治疗的患者为中医组。西医组男19例、女15例,年龄48-69岁,平均(55.7±3.7)岁;中医组男18例、女16例,年龄47-68岁,平均(56.2±3.8)岁。两组患者临床资料对比差异无统计学意义,P 0.05,具有对比价值。 纳入标准:均符合国家中医药管理局在1994年颁布的《中医病症诊断疗效标准》中关于神经根型颈椎病的诊断依据,内容包括:颈痛伴上肢放射痛,颈后伸疼痛更甚,受压神经根皮肤节段分布区感觉下降,腱反射异常,肌萎缩,肌力降低,颈活动受限,行牵拉试验、压头试验呈阳性。行影像学检查、颈椎X线可见:椎体增生,钩椎关节严重增生,椎间隙狭窄,椎间孔变小。采用CT检查显示,椎体后赘生物和神经根管狭窄。 排除标准:伴有肝、肺、肾等重要脏器疾病或合并症;已接受相应治疗且可能对此次疗效指标的观察有影响;伴有可能会影响效应指标观测、评估的其它生理或病理状况;排除如孕妇、精神病患者、病情危笃等特殊患者。 1.2方法 西医组患者采用常规西医治疗,主要为以布洛芬缓释胶囊(吉林道君药业股份有限公司、规格:0.3g/粒、批号:国药准字H22026099)、甲钴胺片(弥可保)(卫材(中国)药业有限公司、规格:0.5mg/片、批号:国药准字H20030812)。 中医组患者在西医治疗基础上采用针灸联合中药熏蒸治疗:①针灸:以患者C3-C7夹脊穴为主穴位,配穴选择风池、肩井、肩中俞、肩外俞、肺俞及风门[2]。针灸时患者为坐位,消毒完成后行针,针刺得气后行平补泄法,每次行针留针时间半小时,连续治疗一周为一个疗程,治疗两个疗程。②中药熏蒸:熏蒸中药处方药物包括赤药、乳香、远志、没药、川芎、杜仲、桑寄生、川牛膝各10g,当归、天麻、桂枝各15g,葛根、威灵仙、元胡各20g,中药煎制200ml,与1000ml清水兑好后加入熏蒸治疗仪中,熏蒸温度介于40-50℃之间,具体以患者自身耐受为准。患者侧卧位于病床,将其颈部充分暴露在熏蒸窗口,每日一次,每次持续时间为半小时,连续治疗一周为一个疗程,治疗两个疗程。 1.3观察指标 对比两组患者治疗后临床疗效,参照《中医病症诊断疗效标准》进行评估:①显效:眩晕、麻木、疼痛等临床症状完全消失,肌力正常,颈、肢体功能恢复正常,可进行正常劳动与工作;②有效:眩晕、麻木、疼痛等临床症状有所改善,颈、肩背疼痛有所减轻,颈、肢体功能有所改善;③无效:临床症状无明显改善,或病情加重。总有效率=(痊愈+好转)例数/总例数×100%。 借助数字疼痛评分量表(VAS)对患者疼痛程度进行判断,分值区间为0-10分,0分表示无痛,10分为疼痛剧烈难忍,影响患者睡眠和生活。 借助四川大学华西医院康复中心提出的《颈椎病治疗成绩评分表》从临床症状、临床检查、日常生活动作三个方面对两组患者治疗前后功能恢复进行评分,总分29分,分值越高表示患者颈椎功能越好。 1.4统计学处理 运用SPSS19.0统计学软件处理,计量数据运用均值±标准差()和百分比(%)表示,用t及χ2检验,P 0.05为差异有统计学意义。 2结果 2.1两组患者临床治疗效果对比 治疗后西医组显效16例、有效8例、无效10例,中医组显效19例、有效13例、无效2例,中医组患者临床治疗总有效率(94.1%)高于西医组(70.6%),统计学对比P 0.05(χ2=5.2482)。 2.2两组患者治疗前后VAS评分对比 两组患者治疗前VAS评分对比无统计学差异,且治疗后两组疼痛评分均明显降低,两组对比中医组患者疼痛评分低于西医组,差异P 0.05。 2.3两组患者治疗前后颈椎功能评分对比 西医组和中医组治疗前颈椎功能评分分别为(9.1±1.4)、(9.0±1.5),经治疗后中医组评分(23.4±4.5)明显高于西医组(18.6±3.6),差异有统计学意义(t=4.4587,P 0.05)。 3讨论 颈椎病主因受凉或长期姿势错误而致,典型症状即颈、头、肩、背、臂疼痛或麻木,病情严重的头颈部活动受限,上肢发沉、无力、握力降低或持物坠落等[3]。从中医视角来讲,此病的病因病机应重点归纳为四点:①外邪侵袭。因气血亏虚、卫外不固、风寒湿邪侵犯颈项肩壁,气血痹阻欠通,筋失濡养,而诱发该病;②长期劳损。长时间做同一个错误动作(如低头工作、久坐等),导致颈项部经脉受损,气血不通,气机癖滞,经脉失养活颈项部气血阴阳失衡而发病;③外伤。因闪挫伤等使颈项肩壁经脉受损,而气血溢出脉外,经脉受阻故发病;④脏腑虚弱。颈椎病发病内因主要在于肝肾虚损、正气不足。《素问•六节脏象论篇》就专门针对此记载有:肾者,封藏之本,精之处也;其华在发,其充在骨。可见,该病基本病机即本虚标实,本虚即气血亏虚、肝肾不足;而标实即风、寒、湿、痰、血等邪疲阻经脉,所以此病的典型症状为颈肩背臂疼痛、麻木,限制活动[4]。 本次探讨中采取针灸配合中药熏蒸治疗方法,其中熏蒸中药当归、川芎、赤芍、乳香、没药等具有养血、活血、祛瘀功效,配合以元胡更助行血;桂枝、葛根、天麻、威灵仙组合以疏风活络、温经散寒,有助于疏通经脉;杜仲、桑寄生以强筋骨,修复骨质损伤;远志则主安神益智之功效。诸药合用,外邪得以驱除,气血得以调和,经络得以通畅。通过熏蒸方式可疏松滕理,确保药性直达患处,热效与药效共同作用,可更好的起到扩颈部血管、改善颈部血液循环的作用[5]。配合以针灸治疗,主起通经活络、消肿止痛、祛风除湿之功效,能够显著改善患者局部肿胀,对粘连组织有一定松解作用。针灸过程中要求“气至病所”,循经取穴,通经解气,共达瘀祛新生、气血调和作用,使得静脉疏通,改善疼痛症状[6]。 总而言之,针对颈椎病患者在常规西医治疗基础上采用针灸联合中药熏蒸治疗,可显著提高患者临床治疗效果,缓解患者疼痛,促进患者颈椎功能恢复。 参考文献 [1]杨萍,滕娟,杨正明,孙姗姗,沈凤燕.子午流注穴位按摩结合中药熏蒸治疗血瘀气滞型颈椎病的疗效观察[J].护理研究,2017,31(11):1346-1348. [2]苏旻.颈型颈椎病的基础研究及其针灸治疗进展[J].中国医药指南,2016,14(23):34-36. [3]罗荣彬,陈荣秋,李青泉,周大成,周婉英,李兆文.推拿配合中药熏蒸治疗神经根型颈椎病疗效观察[J].实用中医药杂志,2016,32(05):412-413. [4]余清云.中医推拿结合针灸治疗神经根型颈椎病临床疗效分析[J].当代医学,2016,22(01):156-157. [5]高峰,杨喜兵,楼志勇.施氏温针灸合穴位贴敷治疗神经根型颈椎病的临床研究[J].中华全科医学,2015,13(02):289-291. [6]郭新荣.针灸治疗颈椎病临床研究进展[J].亚太传统医药,2015,11(02):60-61.
引言 钛合金最大的优势就是它的抗腐蚀性,它的硬度和加工能力都很强。不过,钛的优势也是一把双刃剑,因为它的寿命很长,可以持续使用数十年,这就导致了许多以钛为主要原料的设备更新缓慢。因此,钛对某些民用工业设备的改造起到了一定的阻碍作用。笔者认为,钛在炼油和化学工业中有着广阔的发展空间,而钛的特性又与炼油工业相适应,我国的炼油工业对钛的需求并不大,比发达国家要晚上数十年,因此,我们的工业还在不断的探索中,对于钛的应用还需要进一步改进。 1钛在炼化工业的应用背景 钛合金因其优异的耐腐蚀、高比强度及较好的机械加工能力而被广泛用于氯碱、盐、尿素、农药、合成纤维、有机合成、制药、湿法冶金等化工工艺中。但钛设备的使用寿命较长,可达30年之久,且不容易损毁,因此要拓展其在民用行业的应用范围,必须积极开发新的应用。我们相信,在化工行业中,钛的应用前景是非常广阔的。我国炼化工业中使用的钛设备还很少,而国外已经在炼化工业中使用钛设备近40多年。日本石油资源匮乏,主要从中东进口,对高硫原油的加工历史比较长,在材料选择和防腐方面有着丰富的经验。自1955年以来,日本一直在用钛合金材料来解决H2S—HC1—H2O的环境腐蚀问题。欧美也在60年代就开始在炼油厂使用钛制的换热器。最初的目的是解决海水、半咸水和受污染水的腐蚀,然后是为了避免劣质石油和腐蚀性气体对设备的损害,从管、板等各种设备中使用。由于大庆石油是我国第一批使用含硫、含酸、含盐量较低的原油,因此,对炼油设备的腐蚀问题不是很严重,可以采用碳钢来解决。近20年来,我国经济快速发展,对石油的需求迅速增长,国内原油的增长速度远远赶不上需求,因此,特别是中东地区的高硫原油的进口量每年都在增长,这就需要对炼油设备进行技术改造,以满足中东地区高硫原油的防腐蚀要求。另外,国内原油的含硫率和含盐率随开采量的增大也在增大。 2钛应用行业 2.1氯碱行业 氯碱工业是中国化工生产的基础工业,它是以工业盐为原料,利用电解法生产氯化钠等化工产品,在国民经济中具有举足轻重的作用。它的主要产品是烧碱、氯、氢等化工原料,在轻工业、化工、纺织、建材、国防、冶金等行业中得到了广泛的应用。从20世纪30年代开始,我国氯碱行业已经发展了70多年。我国氯碱行业从上个世纪后期至本世纪初期,是行业发展速度最快、实力最强的时期。特别是氯碱工业的两大主要产品,PVC和烧碱的生产能力和产量都得到了快速的发展,并在2005年双双跃居世界第一,成为世界上氯碱工业的主要生产和消费大国。在化学行业中,最早使用钛的是氯碱行业,包括氯气、氧化氯、农药、漂泊粉等,而在氯气生产中,钛的设备和管线占据了约1/4的质量。例如:金属、离子膜、阳极、列管式、氯废水脱氯塔、氯气冷却洗涤塔、精制盐水预热器、真空脱氯泵、阀门等。 2.2真空制盐行业 近几年,随着我国盐业的迅速发展,科技水平的飞速提高,盐碱的需求量也在逐年增加。我国的盐卤资源十分丰富,具有巨大的发展潜力。盐化设备存在以下问题:首先是腐蚀,从建国至今,盐工厂的设备、设备多为普通碳钢、不锈钢等。由于盐类腐蚀性强,导致设备腐蚀严重,需要经常更换,盐类腐蚀导致的设备年久失修率高达10%左右,制盐成本大幅上升,同时由于腐蚀,以及其他金属化合物渗透到卤水中,对盐类的影响很大;另外,由于碳钢等罐壁的粗糙,使得污垢变得更为严重,并且随着时间的推移,污垢会越来越厚,最终变成一大片盐垢,从而减小了循环量,影响了卤液的传热,甚至阻塞了加热腔的入口,造成停产停机,严重时会烧毁电动机。目前,盐化行业存在的设备腐蚀、结垢、碳钢等难以解决的问题,已成为盐化设备的理想材料。 3炼化设备用钛腐蚀介质及腐蚀环境分析 3.1咸水、半咸水与污水 由于钛的存在,对海水、半咸水和污水等腐蚀性的水都有很好的抗腐蚀能力。这也是为什么在炼厂中,钛被首先使用的原因。更多的工厂接近于淡水来源,为了避免和减少碳钢的侵蚀,水处理是必不可少的。但对于一些经过严格水处理的淡水,其使用寿命却很短,因此,需要采用更耐腐蚀的管道。为了节约能源,炼厂需要回收废水,但是废水具有很强的腐蚀性,为了尽量减少废水的处理量,宜选用钛材。在国外,因有关环保法规,不能使用含铬、含磷的传统废水治理。因此,使用海水或盐水作为冷却水,实际上是可以避免和消除冷却器的水侧腐蚀的。节约用水很重要。由于80%的水被回收,剩下的20%被蒸发,空气冷却,设备泄漏。例如,一家每天处理100000桶原油的工厂,每天会有300多加仑的水流失,为了扩大炼油厂的规模,需在滨海建一座炼油厂,既要减少原油的进口,又要利用钛盐制冷机,尽量节约淡水,据悉,日本的精炼厂的换热器中,有一半冷却水是由海水提供的。 3.2硫化氢 原油中含有大量的硫,多数为化合物,少量为H2S。在油田中不能除去,在炼厂里用高温加热;在高压下,将原油中的一些硫化物转化为H2S,经过加氢和其他的催化作用,也可以得到H2S。钛对高温下的高温硫化和点蚀,对硫化物的应力腐蚀断裂(SSCC)有一定的抵抗力。30年以来,由于对高硫油的处理以及在炼厂塔顶凝结体系中所含的H2S含量较高,钛表现出极强的抗腐蚀能力。在一家处理含3%~5%硫的炼厂中,使用钛完全解决了塔顶凝结气体的腐蚀问题。采用钛替代铜-镍合金管束,可以避免腐蚀,避免频繁清洁管材。而在含有H2S/Cl的高温气体中,如果与某种活泼的金属结合,则会使钛产生吸氢,并有可能产生氢脆。为了防止这一点,在温度超过77℃时,应尽量将钛与碳钢连接起来,而能与钛兼容的材料包括铜、铜和镍(但要使其处于钝化状态)。 3.3氨 氨是指在原油中加入不同的有机氮化物,使其发生裂解或中和酸。钛能耐氨气至149℃,并能在一定程度上维持其钝化。在石油蒸馏塔顶部和酸水氨蒸汽提塔中,钛的使用效果较好。钛几乎不会被沸点浓的氢氧化铵腐蚀。 4钛在炼油化工行业的应用 4.1钛应用到原油蒸馏中 在炼油工业中,钛主要用于防腐蚀,在石油蒸馏塔顶冷却系统中,经常采用钛管进行防腐处理。利用原油蒸馏技术,对重油进行高温分馏,从而获得轻油。但在蒸馏时,若温度高于121℃,则会将部分含氯物质转变为氢氯酸;若温度高于260℃,则会将硫化物转变为具有极强腐蚀性的硫化氢。相关的试验结果显示,在冷凝器和换热器中使用钛,其腐蚀性几乎于零,几乎可以忽略不计。因此,将钛用于石油精馏可以有效地降低化合物的腐蚀性,从而极大地延长炼油装置的使用寿命。 4.2钛应用到加氢脱硫中 在炼油工业的加氢脱硫中,需要将温度提升到343℃,然后通过冷却和分离把多余的氢从装置中排出。钛管还能有效地抵抗硫化氢、氯化氢和氨的侵蚀,同时钛还能用于制氢和脱硫的冷却器,钛能很好的替代传统的金属。 4.3钛可以用于酸气体去除 炼油化工生产中必须要排出酸性气体,乙醇胺溶液是最常用的一种,主要有两种,一种是单乙醇胺,一种是二乙醇胺,分别能够能吸附硫化氢和二氧化碳。然而,再沸器作为一种加热装置,它比其它部件更易于受到侵蚀。从这一点就可以看出钛管的重要性,因为钛的耐蚀性很强,所以将钛管和单乙醇胺的再沸器结合起来,是一种很好的选择。 4.4钛应用于溶剂萃取 因为现在的提取技术还需要回收,所以在提取的时候,会有很大的腐蚀,所以在萃取的时候,钛的作用便有所显现。现在的提取技术,大部分都是用溶剂和蒸馏来进行分离,然后经过一段时间的处理,然后在塔中进行一系列的提取。有些提取物不会腐蚀,但在回收的过程中,会产生大量的酸液,这种酸液对环境的侵蚀非常强烈,而且少量的硫化氢等活性化合物也会对环境造成一定的腐蚀作用。它的主要腐蚀目标是冷却塔和回收装置,钛的防腐性能可以有效地减少设备在提取时的腐蚀,如果公司不能及时更换钛合金,可以通过更换主要的腐蚀部件,也可以在设备的内部涂上钛合金。 4.5钛应用于催化、裂化 在催化裂化过程中,由于催化裂化过程中含有大量的硫化物,因此,催化裂化过程中,会产生大量的硫化氢和氮化物,而催化裂化过程中,会产生大量的硫化氢和氮化物,这些化合物在水中会发生腐蚀,催化裂化过程的温度在40~50℃左右,而催化裂化反应装置的主要原料是碳钢,这种腐蚀性物质会对催化装置造成平衡腐蚀,甚至出现"氢裂"。因此,在催化裂化装置中添加钛具有良好的抗腐蚀作用。美国率先将钛用于炼化工业,不少炼化公司都将其用于催化、裂化容器、蒸馏反应器、再次冷凝器等不同程度的应用,并取得了一定的成果,同时也极少发生腐蚀,这是炼油界的一项技术创新。4.6原油蒸馏在石油蒸馏塔顶部采用钛管进行冷凝冷却,可以有效地避免氯化物、硫化物的侵蚀,也就是避免了HCl—HS—H2O的腐蚀。石油精制过程中,对高沸点的重油进行了加热和分馏,从而获得了一系列的轻质产品。但在蒸馏时,如果温度超过121℃,则会生成氯化氢,而在260℃以上则会生成氢气。通过这样的回流和分离,轻质碳氢化合物、水蒸气、H2S和HCl在塔顶部凝结。通过对塔顶换热器和冷凝器的实验,证明了钛对换热器和冷凝器的腐蚀是零的。从1960年开始,钛管被用于石油蒸馏塔顶部的冷凝器。钛管和管板组合已经在美国和英国多年应用,其中包括用于加热原油的热交换器和通过废水冷却的冷凝器,它们的燃气温度都在149℃以上,在以上的应用中,Monel、CuNi合金、Al黄铜和碳钢都被替换为钛。在一些塔顶部的冷凝器中,发现了在121~149℃以上的气体中存在着结垢的现象,如果用水清洗无法去除,建议用Ticde12管替代Gr2钛。 5结语 综上所述,钛是一种很难被腐蚀的金属,它被称为"不死金属",因为它的开采率很低,所以被列为稀有金属,它的地壳金属含量排名第七,在炼油和化学工业中也得到了广泛的应用。尽管国内的炼油化工设备与国外先进水平存在一定差距,但随着技术的进步,钛在炼油化工领域的应用应该不难,在我国炼油化工行业必然会有一场钛金属革命。 参考文献: [1]鲜宁,荣明,李天雷,等.钛合金在高温高压酸性油气井的应用研究进展[J].天然气与石油,2020,38(5):8. [2]杨彪,王平,龚云柏,等.油气行业用钛合金油井管生产与研究应用进展[J].材料热处理学报,2021,42(9):10. [3]金开元,詹伟东,刘萍,等.有机无机杂化钛系催化剂的应用研究[J].石油化工技术与经济,2021,37(3):6. [4]刘希武,刘旭霞,赵小燕.钛材在合成气制乙二醇装置脱重塔环境中的腐蚀行为研究[J].石油化工腐蚀与防护,2021,38(2):7. [5]许芳芳,孟庆松,尤长升,等.钛材的生产工艺和在工业上的应用[J].科技风,2020(27):2. [6]景晔.炼油化工厂管理中的十大关系[J].企业改革与管理,2020(01):60-62. [7]余存烨.钛在上海石化的应用[J].钛工业进展,2003(Z1):116-119. 作者:左彬 韩利强 王娅辉 单位:西安优耐特容器制造有限公司
[提要]预算绩效管理在中国已经进入“全方位、全过程、全覆盖”新时代,这对政府会计信息质量提出新的要求,也将促进政府会计改革的进一步深化。本文首先介绍本领域内学者对于政府会计研究的不同角度,然后梳理政府会计改革与全面预算绩效管理的关系,最后介绍全面预算绩效管理视角下政府会计改革实践与研究进展,对总体研究进展进行总结与评述,并提出自己的意见和建议。 关键词:政府会计;政府会计改革;全面预算绩效管理 一、政府会计的研究角度经过对文献的梳理,近几年对政府会计的研究主要可以分为以下两个角度: (一)会计学本身的角度,即狭义的政府会计。在准则执行方面,李建发、张津津和张国清等(2017)基于政府会计准则的颁布和实施初步建立起准则执行的框架,该框架包括六个方面,具体包括强制型同形制度压力机制、规范性同形制度压力机制、模仿性同形制度压力机制、管理组织机制、配套措施和机制以及其他机制。刘子怡(2017)从我国政府会计准则执行的层级性特征和多属性特征出发,分别提出政府会计准则执行的协同策略和合作策略。周曙光和陈志斌(2018)从我国政府会计人员的执行能力的角度,提出改进会计职称评价机制,推进政府会计领军人才建设,完善继续教育机制的政府会计人才培养路径。路军伟、王舒慧和刘瑶瑶(2020)通过实验发现,宣传培训可以提高政府会计人员的准则执行效果,但并不能提高其执行意愿,而增加抽查监督并实施一定程度的惩罚时可以提高政府会计人员的准则执行意愿。周曙光和陈志斌(2021)遵循“理论解析-现实环境-框架构建”的逻辑思路,进一步构建起制度保障机制、执行控制机制、认知驱动机制、执行反馈机制、审计协同机制、人员技术支持机制组成的政府会计执行框架。在政府财务报告方面,潘琰和蔡高锐(2016)对政府财务报告和GFS(政府财政统计框架)、SNA(国民账户体系)在数据信息生成流程、概念框架、推行状况、报表体系、编制基础等方面进行了比较,提出政府财务报告应该与GFS、SNA相衔接和协调,使得政府财务报告的微观信息可以转化成GFS、SNA的宏观信息。姜宏青和李科辰(2017)基于不同的信息需求将使用者分为核心需求者、中间需求者、松散需求者三类,并在此基础上构建政府财务报告分析体系。王茉(2018)比较了美国模式、英国模式和法国模式下政府综合财务报告制度的差别,并借鉴其先进经验,有针对性地提出我国政府综合财务报告编制的对策和建议。宋达飞和丛树海(2019)从信息需求的角度,结合使用者与政府的互动关系,将其划分为社会公众和利益相关者两类群体,并从其核心信息需求出发,设计多个具有代表性的政府综合财务报告的分析指标。赵军营(2021)采用相似系数公式定量分析的方法,发现中国与澳大利亚,中国与国际公共部门合并财务报表准则的相似度较低,这会影响中国政府综合财务报告的国际可比性,提出中国合并报表准则既要适合中国的国情,又要逐步提高国际协调性。在政府会计信息方面,王芳、谭艳艳和严丽娜(2017)对比了不同监管机构对政府负债的界定,提出对政府负债的界定不一致,政府负债信息披露不全面不完整,未经过规范的会计程序等问题,提出了政府负债信息披露的具体架构,并提出披露中应该注意的问题。刘晓红(2018)通过实证研究的方式,发现公众网络的关注度和城市发展水平会显著正向影响政府会计信息网络公开的质量。周咏梅和信玉(2018)从七个维度构建政府会计信息的透明度评价指标并对我国省级政府的会计信息透明度进行测度,发现我国政府会计信息披露不论是在数量方面还是质量方面与透明度的要求存在较大差距,我国省级政府会计的透明度整体较低且各省存在很大差距。王卓君和郭雪萌(2018)基于理论和实证的研究方法发现政府会计信息披露水平的提高会降低社会资本和和政府方面的信息不对称程度,从而促进政府与社会资本的PPP合作。陈志斌和吴敏(2018)从政府会计信息使用者的视角出发,研究了内部使用者、准内部使用者和外部使用者的政府会计信息使用在行政权力运行的不同环节是如何发挥规范和保障作用的。王芳、沈彦杰和高女杰(2020)对省级政府债券发行时披露的信用评级报告进行研究发现,我国债券市场的政府会计信息披露在不同地区、不同层级和不同类型的债券间存在较大的差别,这主要跟政府债券的市场化机制不健全、财政管理失衡、财政实力不均和披露管制缺位有关。 (二)跨学科的角度,即广义的政府会计。从公共财政的角度来看,戚艳霞和荆新(2016)运用实证分析的方法对44个国家的数据进行分析,发现以权责发生制为基础的政府财务报告信息和以收付实现制为基础的政府预算会计可以显著提升财政管理透明度。并且在控制国家制度环境因素的基础上,提炼了政府会计影响财政透明度的跨国共性因素,为我国政府会计改革提供了国际借鉴。王雍君(2016)认为政府会计是财政管理的基础技术。预算授权是财政控制的基础,支出周期是对预算授权的刻画、追踪和监控,两者是政府预算会计理论基础的两大支柱。戚艳霞(2016)提出应当进一步研究政府会计和政府财政统计之间的联系与区别,明确两者的差异并推动两者的衔接,实现从微观政府会计到宏观财政管理的转化,从而促进财政的可持续发展。李宗彦和郝书辰(2017)研究讨论了英国政府整体报告与财政可持续报告、公共部门财政报告之间的协同,分析其整体报告参与财政治理的路径,结合英国经验并基于财政治理的的角度对我国政府财务报告的编制提出了建议。章贵桥和李增泉(2018)认为有效利用政府会计信息可以增强政府预算投资效益、健全政府财政预算绩治机制、增加地方财政收入。张军、刘波和陈文川等(2020)认为作为现代财政制度基本工具的政府会计未能覆盖财政资金运行过程,因此要进一步深化政府会计改革,并且结合现代财政的构建过程,构建了政府会计作用机制,即会计信息提供和会计控制作用机制。从政府审计的角度来看,尹启华(2017)研究认为政府财务报告必须通过政府审计才具有公信力,而完善基于权责发生制的政府综合财务报告不仅可以反映政府的资产负债和收入费用状况,还可以增强各级政府的财政透明度。牛艳芳、孙瑜和周传皓(2018)指出政府会计核算数据是政府预算审计中碎片化最严重的数据,较大程度上影响了会计数据的集中分析效果和政府审计的质量,因此应该对会计核算数据开展质量评价,建立会计核算数据质量评价体系,这也将为全面推行政府财务报告建立良好的数据基础。 二、政府会计改革与全面预算绩效管理的关系 国际政府财务管理协会(2018)提出,审计报告和年度财务报表提供的必要的基本财务数据是实现绩效问责的基础。徐经长和何乐伟(2018)提出全面预算绩效管理是政府会计改革的重要动因,我国政府预算会计和政府财务会计并行的制度设计就是以全面预算管理为导向的,政府会计为全面预算管理的实施提供了重要的信息保证和科学的管理理念。王泽彩和胡志勇(2019)提出近几年我国国家治理体系的现代化改革出现了自组织的现象;新世纪以来,我国的政府会计改革和预算绩效管理改革不管在理论、制度设计还是实践方面都呈现出弱协同性,即预算绩效管理改革促进政府会计改革的不断深化,政府会计改革助力绩效管理改革的推进。袁月和孙光国(2019)提出预算绩效管理和政府会计都属于国家治理系统的重要组成部分,两者之间相互影响。以预算绩效管理为核心进行协同有利于更好地服务于国家治理。 三、全面预算绩效管理视角下政府会计改革实践与研究 (一)核算基础角度。马蔡琛和苗珊(2019)提出预算绩效管理对会计信息的披露提出更高的要求,而收付实现制政府会计难以满足这一要求。收付实现制政府会计一方面为预算中服务和产出成本的衡量提供标准;另一方面为部门之间的比较创造条件,同时也允许部门根据成本对项目的优先性进行排序。马蔡琛和桂梓椋(2020)认为我国当前的公共管理更加注重高层次的绩效目标,此时收付实现制的局限性凸显出来,而权责发生制政府会计则大大提高财政数据的质量,是更为合适的核算基础。因此,提出要逐步推进政府会计权责发生制的改革。在权责发生制的具体转化路径上要采取渐进式的改革模式;在改革步调上要与政府财务报告保持一致;在执行机制上要采取可灵活调整的柔性执行机制。王泽彩和胡志勇(2019)指出我国权责发生制政府会计改革虽然已取得很大成就,但是仍需进一步完善,比如政府部门和单位的项目和分类不科学导致成本信息缺乏可比性。 (二)政府财务报告角度。王泽彩和胡志勇(2019)指出应根据政府综合财务报告提供的信息建立全面的绩效分析指标,并根据行业的职能和特点分别设置绩效指标,同时提出指标分析体系可以从政府运行成本、信息透明度、生态环境质量、资产负债率、公共风险防范能力、人均GDP等几个方面进行考虑。袁月和孙光国(2019)提出应该着力解决政府综合财务报告编制的难点问题,建立统一规范的政府会计核算系统,考虑企业会计准则和政府会计准则的协同修订以统一政府部门和国有控股企业的会计核算口径,进一步提高政府综合财务报告的可利用程度。为全面预算绩效管理提供财务信息支撑。Brusc(2019)提出预算绩效管理信息可以帮助公众了解公共部门和政府的资源使用情况和目标实现情况,所以应该将绩效报告当作政府财务报告的一部分。 (三)成本会计角度。靳新(2017)认为成本会计属于财务会计的分支,应该包含在政府财务会计的范围内,成为连接收入费用和资产负债的桥梁。政府预算会计和政府财务会计组合构成政府会计的基本体系。袁月和孙光国(2019)提出推行政府成本会计核算应该灵活借鉴分步法、分批法、作业成本法和标准成本法等企业成本核算方法,为政府,部门和单位预算支出和预算评价提供信息支持。王泽彩和胡志勇(2019)认为政府成本会计的推行会极大地提高全面预算绩效管理改革的深化,并从各种费用的区分,部门和单位的项目分类、设置,成本核算主体和成本核算方法等维度论述政府成本会计,并提出修正的完全成本法、估计成本法、市场采购或购买价法可适应我国政府领域的特殊性。此外,王泽彩还提出,在政府成本会计实施中应该充分考虑基层政府和各个小部门、单位的困难,同时结合不同行业、领域和层次的特点有选择地推行成本的核算。姜宏青和王翔(2020)从“全方位、全过程、全覆盖”的全面预算绩效管理要求出发,从信息的供给和需求的角度论述了建立政府成本会计的必要性。并综合考虑政府组织绩效和成本的特殊关系、绩效管理的信息需求提出建立分层交叉的政府成本会计信息体系,实现预算绩效管理和政府成本会计信息的融合。 (四)管理会计角度。林丽妍(2016)从政府绩效性受托责任的角度出发论述构建政府管理会计的必要性,并从政府管理会计的目标、主体和对象、会计方法、政府管理会计报告四个角度初步构建起政府管理会计框架。王泽彩和胡志勇(2019)认为要进一步完善内部控制制度,各政府各部门各单位要围绕“五年规划”制定并实施长期规划,加强成本管理与控制。当政府管理会计达到较高水平时,内部控制报告、成本会计报告、绩效评价报告都可以通过管理会计报告整合完成,管理会计报告将极大缓解政府部门的信息不对称问题。周卫华、杨周南和赵金光(2021)提出在当今数字经济的发展背景下,政府会计应该从反映职能向管理职能拓展,政府管理会计可以将业务和财务活动结合以实现“业财融合”,在规划决策控制评价方面都将发挥巨大的作用,政府管理会计是未来政府会计的发展方向。 (五)统一框架角度。王泽彩和胡志勇(2019)认为政府绩效的评价分为“人、财、物”三部分,而政府会计和预算绩效管理是实现“财”的绩效评价的重要手段,因此政府会计改革和预算绩效管理都要在政府绩效这个大框架下进行考虑和设计。 (六)立法保障角度。王泽彩和胡志勇(2019)认为各部门和单位不重视预算绩效管理导致政府预算绩效管理流于形式,这其中很重要的原因是没有立法保障。要通过立法的形式明确各部门单位领导的权利和责任,明确公共部门需提供的信息类型和范围,明确绩效评价和绩效审计的区别等。 (七)信息技术角度。UrbanAsk(2016)提出,我们应该对大数据技术对政府会计和预算绩效管理的作用做出充分肯定,同时也应该注意到大数据仍处于发展的初级阶段,呈现出体量大、种类多、速度快等特点,这也可能导致绩效评价中相关性的复杂化。马蔡琛和桂梓椋(2020)提出建立财政大数据处理平台,建立财政数据共享信息平台来打破信息壁垒,建立常态化数据管理机制和数据管理标准,并且将政府会计核算系统与国库结算系统、国有资产管理系统等子系统全面衔接。姜宏青和王翔(2020)提出运用区块链等信息技术打破会计核算的时空界限,关联起不同时空的成本信息,将预算资金流动与会计分期和会计主题的拓展结合。 四、总结及评述 首先,从政府会计的研究角度来看,政府会计从只关注自身的狭义的政府会计的角度逐渐向跨学科的角度发展,广义的政府会计在多学科融合的条件下将具有更广阔的发展空间,这有利于形成更丰富更高水平的研究成果。其次,从政府会计改革与全面预算绩效管理的关系来看,两者都是国家治理系统的重要组成部分。政府会计为全面预算绩效管理提供财务数据基础;全面预算绩效管理推动政府会计改革,两者呈现出协同性。最后,从全面预算绩效管理视角下的政府会计改革实践与研究来看,本领域内学者主要从核算基础、政府财务报告、成本会计、管理会计、统一研究框架、立法保障和信息技术等角度提出意见和建议。通过以上分析和评述,笔者认为还应该从对以下方面进行深入研究: (1)在统一研究框架的基础上,进一步讨论政府会计和全面预算绩效管理的关系以及协同问题; (2)进一步分析全面预算绩效管理对政府会计信息提出的要求。 主要参考文献: [1]李建发,张津津,张国清,赵军营.基于制度理论的政府会计准则执行机制研究[J].会计研究,2017(02). [2]刘子怡.中国情境下政府会计准则执行策略的理论框架构建[J].会计与经济研究,2017.31(05). [3]周曙光,陈志斌.政府会计准则执行的行为分析、能力需求与培养路径[J].会计与经济研究,2018.32(04). [4]路军伟,王舒慧,刘瑶瑶.政府会计准则制度执行机制及其有效性研究———对宣传培训和抽查监督的考察[J].会计研究,2020(08). [5]潘琰,蔡高锐.完善与发展我国政府财务报告体系的思考——基于政府财务报告与GFS、SNA比较的新视角[J].财政研究,2016(06). [6]姜宏青,李科辰.我国政府财务报告分析体系构建研究[J].会计与经济研究,2017.31(03). [7]王茉.政府综合财务报告制度的国际比较与借鉴[J].财会通讯,2018(34). [8]宋达飞,丛树海.信息需求视角下政府综合财务报告分析指标体系构建研究[J].中央财经大学学报,2019(02). [9]赵军营.政府综合财务报告可比性研究———基于政府合并财务报表准则相似性分析[J].会计与经济研究,2021.35(01). [10]王芳,谭艳艳,严丽娜.中国政府负债信息披露:现状、问题与体系构建[J].会计研究,2017(02). [11]刘晓红.公众网络关注度与地方政府会计信息网络公开质量[J].山东社会科学,2018(08). [12]周咏梅,信玉.我国省级政府会计透明度评价[J].会计与经济研究,2018.32(03). [13]王卓君,郭雪萌.政府会计信息披露、官员晋升激励与地方政府选用PPP模式[J].当代财经,2018(10).[14]陈志斌,吴敏.政府会计信息对行政权力运行的影响路径研究[J].会计研究,2018(10). [15]戚艳霞,荆新.政府会计确认基础对财政透明度影响的跨国实证分析[J].财经论丛,2016(01). [16]王雍君.预算授权、支出周期与预算会计理论基础建构[J].财务与会计,2016(23). [17]戚艳霞.以政府会计“良制”促财政“善治”[J].财务与会计,2016(07). [18]李宗彦,郝书辰.财政治理视角下的政府财务报告改革———英国的经验与启示[J].财政研究,2017(09). [19]章贵桥,李增泉.财政预算软约束、棘轮效应与政府会计治理效能[J].会计研究,2018(12). 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随着经济的快速发展,能源的消耗也越来越大,节约和降低能耗是国家有关部门很多企业面临的主要问题。电能是国民经济发展中重要能源,如何利用高科技对电能进行有效利用是很多企业需要解决的重要问题。微电网中储能技术的发展和应用是解决电能资源紧张,分配不均等问题的重要手段。 1微电网的概念 微电网是一种运行模式,它将各种小型的分布式电源和储能装置进行组合,形成一个能负荷提供电能的低压电网。微电网既可以解决大量的分散式发电接入的问题,又可以为电网和用户提供各方面的效益,是一种新型电能系统。 2微电网中的储能系统 在微电网中,储能系统是重要的组成部分,它能够不断吸收能量并适时释放能量,以满足用户对电量的大量需求。储能系统作为微电网中的能量缓冲系统,能够缓解电力对于电网的超负荷,还能优化电网系统的配置,维持电网完全稳定运行,满足不同用户对于电力的需求。 3储能技术的分类和特性 微电网中的储能系统主要采用五种储能技术,它们就是蓄电池、超导磁能、液流电池、超级电容器和飞轮。首先蓄电池和液流电池都属于电池类的储能,它们有着相同的特性。蓄电池的种类多、体积小、工作电压高,不仅循环寿命长,而且建设周期短。而液流电池的性能更强,可以适合更大规模的储能应用。电池类的储能虽然无污染、安装灵活,但是电池的放电充电的次数受到限制,也不能实现动态功率快速补偿,不能稳定电压的波动。其次超导磁储能是利用超导线圈进行储电,并在需要的时候释放出去。它具有释放快、效率高,寿命长的特点。在微电网中运用超导磁储能技术可以对电压、频率以及有功功率和无功功率进行有效地调节。还有就是超级电容器技术。超级电容器的电容量大,但是维护工作量少,可靠性却很高,让它在微电网应用中有很大的优势。而且它的功率大,寿命长,应用也比较广泛。 4储能系统的地位和价值 随着全球经济的快速发展,电力系统网络已经遍布世界各地,电力系统承担着为世界各国输送绝大部分的电力的任务,而且一直在不断扩展当中,电力系统的压力也日渐增大,它的脆弱性日渐显现。比如在2003年的美国,就因为电力系统出现问题而造成停电事故,让很多公共交通设施停工,波及人数达五千万人,给社会造成很大的不便。而早我国也曾因为自然灾害导致电力供应中断,让数百万人在黑暗中生活了数十天,生产和生活都受到了很大的影响。更严重的是全球范围内的停电,波及人数达数亿,工厂被迫停工,公共交通设施运行中断,给经济带来了巨大的损失,也给成千上万人带了不便。电网系统发展过快,覆盖面广,带来巨大方便的同时,也带来了全新的挑战。一旦一个地区甚至一家出现问题,都可能波及整个电力系统。而微电网中的储能系统能够实现分布式发电,规模小且分散,能够在小范围内实现独立发电,可以减小电力事故对于地区和国家的影响。微电网的储能系统不仅能实现降低电力事故的危害,而且能够对电力进行有效地调度,优化电力资源配置,保证微电网的安全正常运行。一般来说,在电力负荷聚集区设置微电网对重要和敏感负荷进行及时供电,满足当地不同用户对于用电的需求,也为电力事故抢修工作赢得时间。 5微电网中储能技术的应用研究 5.1优化储能系统的配置 在微电网储能系统的运行中,容量的配置合理与否,对电网经济的影响很大。因为过容量偏小,就会造成多余的电量无法储存,导致功率的浪费。而容量过大,不但增加了经济成本,而且让储能装置长期处于充电不足,直接会影响它的使用寿命。因此对储能系统的容量进行优化配置,对于微电网系统的经济运行很是重要。目前常用的优化方法主要有以下几种。 5.1.1差额补充的方法 差额补充法是一种比较传统的配置方法,它根据系统的最小发电量与雨雪天气的差额进行配置,方法简单,不用进行复杂的建模和计算。但是配置的容量不能根据实际系统的动态变化而配置,因此对容量的配置往往不准确。 5.1.2平抑分析的方法 这种方法是根据系统对波动功率的平抑效果,以及电能的质量进行配置容量。优化的角度不同也会有不同的配置方法,但是很多方法经常会受到功率波动的影响为产生误差,而且不能对容量进行定量分析,因此有缺陷。但是从系统的稳定性出发,运用最小储能容量的配置方法,能够配置较为精确的容量。 5.1.3经济优化的方法 这种方法是通过建立函数和相关的约束条件,经过一定的计算,进行优化配置储能容量。可以通过遗传算法、粒子群算法等方法,计算最优的容量配置。这种方法有时更符合实际情况,具有现实意义。 5.2储能系统的运行措施 储能系统在微电网中发挥着重要作用,能够实现区域间用电的安全,降低因电力事故造成的经济损失,提高电力资源的合理利用,提高经济效益的同时也保证了电力的安全稳定,在储能系统的运行当中,主要有两大措施。 5.2.1并网运行 在微电网的运行过程中,不仅要考虑内部电源之间的组合和调度问题,而要考虑外部电网与微电网之间的电能交易问题。并网运行就是在电网中可再生能源发电组无法满足超负荷的要求的情况下,优先启用内部蓄电池进行放电,而如果蓄电池也无法满足时,就要根据实际的经济情况,从外部进行电量调度的措施。 5.2.2孤岛运行 如果微电网中储能系统运行正常,在负荷需求下,可以在内部依靠微电源和储能装置满足电力供应,就是孤岛运行的方式。这种方式下的微电网的能量配置能够满足负荷的要求,因此根据实际的用电情况,采用不同的调度策略和竞价手段,满足用电的需求。这种方法可以促进可再生资源的利用,提高储能系统的经济性和稳定性。 5.3储能系统的控制措施 5.3.1调度模式 这是一种对储能系统进行集中控制的模式,通过接受上层的调度对单元控制器和中央控制器进行集中控制。它能够在保证储能系统稳定运行的情况下,提高系统的可靠性和稳定性。 5.3.2自主模式 自主模式对储能系统进行控制,就是指分散协调系统的控制模式。这种一般针对于快速响应的应用,进行控制调节。这种自主模式的控制,可以实现并网与独立运行之间的切换,协调各个分布式的电源。采用自主模式能够对蓄电池的放电过程进行优化控制,延长储能装置的使用寿命。 5.4复合储能技术 随着微电网的快速发展,对于储能技术的要求也越来越高。单一的储能技术已经不能同时满足高密度、高功率、高储能功率和使用寿命、成本等性能指标,需要将两种或者几种储能技术的结合,形成复合储能技术,加强储能系统的性能和经济性。目前复合储能技术在蓄电池和超级电容器组合中应用广泛,因此两种储能技术有着很大的互补性。蓄电池的能量密度大,但是功率小,寿命短,充放电频率低。而超级电容器的功率大,充放电频率高、寿命长,但是能量密度小,因此将两者进行复核使用,在提高储能系统装置的性能方面上有很大的帮助。 6储能技术存在的问题和发展方向 虽然储能技术在微电网应用上取得了很大的进展,但是在实际的应用过程中仍然存在着很多问题。(1)优化配置的问题。新能源的开发加快也促使着发电量的增长,如何配置大容量、大功率的储能系统是目前需要解决的问题。(2)由于现在的科学技术有限,对储能技术的实时调度还存在着困难。(3)复合储能技术也给微电网带来新的挑战。针对这些问题,研究者们制定了新建储能电站、采用最新信息技术和网络技术对系统进行协调,对其它储能技术组合进行研究等措施,积极解决存在的问题。 7结束语 微电网中储能技术的发展与研究,对于我国电能的可再生循环使用,维护电网的安全和稳定,提高电能的质量以及经济效益都有重要作用。有关部门应积极推广储能技术,加大对最新技术的研究力度,完善储能系统,保证用户用电安全与整个电网的稳定,提高资源的利用率,缓解电力资源的紧张。 参考文献 [1]陈深,毛晓明,房敏等.微电网中储能技术研究进展与展望[J].广东电力,2014(02):11-16. [2]陈庆雯,李婷,黄淳等.微电网储能技术研究综述[J].科技视界,2014(19):45-47. [3]李相男.混合储能技术在微电网中的应用[D].燕山大学,2013. [4]贺莉,宗海焕,李翔等.储能技术在微电网中的应用研究[J].电子质量,2016(01):1-3. [5]张建华,刘大川,曾博.应用于微电网的复合储能技术研究综述[J].电器与能效管理技术,2014(12). [6]张晓红,马列,李美林.新型混合储能技术在微电网中的应用研究[J].通信电源技术,2015,32(06):14-15. [7]魏博渊.微电网的网间并网及自适应储能技术[D].西南交通大学,2016. 作者简介于晓辉(1968-),男,吉林省长春市人。硕士研究生。副高级工程师。研究方向为电力综述。
一、相关研究文献评述 预制食品指以农产、畜禽、水产品等为主要原料,经过适当加工(如清洗、分切、搅拌、成型、调理)后进行包装,并于冷冻、冷藏或常温条件下贮藏和销售,可直接食用或经简单加工后食用的成品或半成品菜(刘冰等,2016),又称“调理食品”。国外用PreparedFoods代表此类食品(Simon等,1998)。其包括预制菜肴、速冻调理肉制品、冷藏净菜、速冻米面、常温自热和即食食品。近年来,有关预制食品的特征、生产模式及存在问题的相关研究形成了一定积累。在预制食品特征方面,杨铭铎等(2022)指出:调理食品因机械化生产具有规模性,因低温贮藏具有耐储存性,因方便快捷具有宜食性。范晓攀等(2016)指出:预制食品因其成品化、便捷化、营养化、工业化的特征推动了家庭“厨房革命”和餐饮制作模式的“变革”。在预制食品生产模式方面,李娜、蔡鲁峰(2020)提出:中央厨房将成为调理食品的主流生产模式,或利用工业化技术实现标准化生产。马美湖等(2021)研究表明:“工业化”中央厨房因其标准化工艺、规模化生产、上下游结合的生产模式,有效保障了产品品质、降低了经营成本、促进形成完善的产业链条并提升了社会食品应急保障能力。在预制食品发挥作用方面,张玉荣(2022)指出,预制菜被认为是农村一二三产业融合发展的新业态、新模式、新渠道,有利于促进创业就业、消费升级和乡村产业振兴,与粮食安全、健康中国等密切相关。马美湖等(2021)指出:中央厨房衔接了上游种养殖业和下游物流销售服务业,能有效带动农业经济发展。 在预制食品存在问题方面,韦佩贝、戚穗坚(2020)指出:预制调理食品加工制造的机械化和自动化程度仍较低,绿色营养健康制造能力薄弱,冷链物流配送技术匮乏。滕用严(2021)则指出:预制食品存在产品质量不稳定、企业规模小且生产设备落王雪娇后、行业标准体系不健全、冷链建设较为滞后等问题。食品安全问题至关重要,而政府监管的有效执行是确保食品质量安全的关键(郑继媛、胡浩,2020)。许波、张丽云(2020)针对调理食品冷链配送技术开展研究,指出我国冷链配送设施和装备的老旧和不足是关键瓶颈。在预制食品行业发展方面,王卫等(2022)指出:预制食品要更多衔接C端需求,满足与传统加工烹饪互为补充的大众食品消费需求。曾新安等(2022)认为,预制食品行业未来行业集中度及生产自动化程度将进一步提高,与国人消费理念衔接更顺畅,品质监控体系及食品安全溯源系统进一步完善。总体来看,立足当下宏观战略导向、结合经济社会发展,基于整个行业发展视角的研究较少,鲜有关注预制食品对食物供应发挥作用的有关研究。因此,立足食物供应战略高度,将预制食品产业发展与国家战略相结合,从促进整个行业良性发展的视角出发,对行业发展面临核心问题进行总结凝练并提出相关建议,以促进食物供应减损增效,对提升产业战略地位和优化产业发展具有一定的理论和实践价值。 二、我国预制食品产业发展规模及未来趋势 预制食品并非新生事物。在我国,冷冻类预制食品最早出现于20世纪70年代,预制菜肴深加工企业则于21世纪初方开始涌现,在2014-2015年间得益于餐饮企业规模扩张需求而呈现出明显的快速增长。预制食品产业的快速发展,有其背后与经济社会发展阶段紧密联系的客观逻辑,其发展衍生的新空间新业态新模式不断涌现,未来供应链水平将成为决定行业布局和竞争力的重要因素。 (一)日益增长市场需求是预制食品实现快速增长的背后逻辑预制食品下游可分为面向餐饮、酒店、乡厨等对象的餐饮端,和面向消费者的消费端。在餐饮端预制食品因其能以更低的成本帮助餐饮企业快速实现标准化、规模化而需求旺盛,渗透率不断提高。扩大规模是餐饮企业提升利润的普遍出路,工业化生产的预制食品能够促进菜品标准化,有利于提高效率并实现规模化发展。同时,餐饮企业通过使用预制菜品,能够节约大量人力成本、房租成本和采购成本,净利率提高约7%。国内已有超过74%的连锁餐饮企业自建了中央厨房,部分头部连锁餐饮企业的预制食品使用比例达80%①。在消费端,预制食品因其能更好满足日益多元化的消费需求,市场挖掘还有很大空间。伴随我国人均收入不断提高、生活节奏加快以及家庭户均人口不断减少,消费者对自然健康、高品质精致化、方便性及多样化的诉求显著增加,只需简单加工即可食用的预制食品符合这种新的消费需求变化(张德润等,2016)。 (二)迅速扩张的市场规模和较大的发展潜力催生新空间新模式当前预制食品在餐饮端和消费端的市场规模比例约8:2,前者渗透较早且相对成熟,后者仍处于起步阶段。伴随疫情带来餐饮业降本增效压力加大、消费者消费场景和习惯的变化,预制食品在近两年迎来了爆发式增长。2021年,美团平台预制食品产品销售规模同比增长4倍②;2022年春节,天猫十大新年货中预制食品销量第一,同比增长16倍③。超半数预制食品企业成立于近5年内,2020年新注册1.25万家④。经测算,目前国内预制食品市场规模已达到约3000亿元⑤。但是,相较于预制食品已经较为成熟的日本,我国预制食品产业在消费端的渗透率仍不足其六分之一。当前我国经济社会发展阶段中逐渐呈现的消费特征变化与日本预制食品快速发展阶段非常相似,预制食品在消费端仍有很大发展空间。按照餐饮业发展规模及渗透率预测,2025年我国预制菜规模可达4000亿-5000亿元,未来五年复合年均增长率约20%⑥。在快速的规模扩张下,预制食品产业集聚区正在成为城乡融合与农村一二三产业融合发展新的空间载体。据统计,预制食品企业多位于郊区的城乡结合部地带,在北京、上海等超大城市郊区已初步形成集聚态势。成都、肇庆、潍坊等多地政府则主动谋划建设预制食品产业园。预制食品的发展催生了“原料基地+中央厨房+物流配送”“预制菜肴+餐饮+旅游”等新模式,将对餐饮行业及消费习惯产生更深远影响。 (三)供应链水平是影响预制食品产业布局及未来发展的重要因素供应链成本是预制食品产业布局的重要考虑因素。对供应链成本具有重要影响的流通服务条件,成为很多预制食品企业布局选址的重要考虑因素。尽管许多预制食品企业倾向就近于消费市场(如大城市郊区地带)布局,但物流发达、成本较低的城市或地区依然对预制食品企业具有很大的吸引力。对供应链的掌控能力和效率组织对企业十分重要。对供应链具有更高的掌控能力有利于企业全面降低大部分环节的交易成本,使企业供应链的控制范围向上游不断延伸(见图2)。产业发展与现代流通体系的融合发展成为企业增强供应链控制力和实现生产降本增效的重要突破点,也成为许多预制食品产业延伸产业链的重要选择。 三、我国预制食品促进食物供应减损增效机制分析 在大食物观下,粮食安全观念迎来了战略性与历史性演变,逐渐由传统粮食安全向食物安全转变。快速发展且不断进行模式创新的预制食品产业,其发展具有一定的战略意义。预制食品作为食品新类型,不仅重塑从农业到餐饮的传统供应链条与供应方式,也显著降低传统农产品因流通带来的损耗,进一步增强食物供应的稳定性及效率。 (一)工业化环节前置有利于促进食物供给更精准高效预制食品本质是厨房的工业化和餐饮的标准化,将食材加工环节前移至工厂或中央厨房里进行。在餐饮端,餐饮企业从需求侧出发进行集中采购,严格按照标准化工业流程进行预加工的效率要显著高于后厨现场加工。餐饮企业、乡厨、酒店等主体因采用方便快捷的预制食品,出餐效率得以大幅提升,为消费提供了更多便利,预制食品的使用提高了餐饮端企业单位面积、单位人员的产出效率。在农业供给端,预制食品一头连接田间地头产地,一头连接餐桌食物消费,成为“小农户”对接“大市场”的桥梁纽带,使食物生产与市场需求间的匹配更精准。 (二)冷链运输、流程简化有利于降低流通损耗大多数预制食品采用冷链运输,近四分之三预制食品为速冻食品,与常温农产品相比,流通损耗得到有效控制。例如,净菜是经过切分、洗涤、消毒等加工处理的蔬菜,其规模占预制食品近三分之一。农业农村部有关报告显示:中国果蔬和薯类产后损失率高达15%-25%,每年损失近2亿吨①,其中约有1.3亿吨的蔬菜在运输中损失②。经过预处理的净菜则因其具有更大的利润空间而能承担较高的冷链物流运输成本,冷链仓配使其流通损耗率可以降到10%以下③。净菜可以帮助减少约8000万吨以上的路途损耗,相当于1.6亿人一年的蔬菜消费量④。此外,大部分预制食品省去了农产品传统流程中的产地批发、销地批发等环节,也直接减少了因这些环节带来的损耗。 (三)标准化加工有利于更精准满足多样量化需求在餐饮端,预制食品的标准化加工意味着从田间地头到餐桌菜色的定量配比更精准高效,有效减少了后厨加工过程中因食材不匹配造成的浪费。在消费端,直接面向消费者的预制食品多被制作为一人份、两人份,能更精准地满足当下不断增长的一人食、小份菜需求,在规模组合上也更加灵活。此外,预制食品也为食物储备提供了更多选择,形式多元、类型丰富而又标准化的单品有利于提高储备及供应效率。例如,预制食品在疫情防控期间就为因运输受阻、“封城”限流、囤货变质等带来的食物供应紧缺问题提供了更多解决方案。由此可见,预制食品作为一种相对较新的食物供应形式,其生产、加工、运输等环节对食物供给减损增效具有积极意义,加工环节看似只是向前端移动的“一小步”,促进了食品高效供应、降低损耗、减少浪费的“一大步”,满足餐饮主体和人民群众多元化需求的同时,提供了一种全新体验,并对餐饮消费模式的长期演变形成再造。 四、预制食品产业发展面临的突出问题 预制食品能够有效促进食物供给更精准、利用更高效,降低食物流通损耗,在促进食物供应效率提升中发挥越来越重要的作用。但也应看到,具有战略高度且规模迅猛扩张的繁荣景象背后,我国预制食品产业仍处于发展的初期阶段,其发展存在一些突出问题亟待解决,还需在快速的规模扩张中及时予以引导和规制。 (一)食品质量安全问题紧迫,品控监管力度仍需加大民以食为天,食以安为先,食品质量和安全问题是制约预制食品健康有序发展的重要因素。就生产环节而言,工业化前置使餐饮企业对食品质量的技术把控所涉主体更多元复杂,食品质量溯源环节增多、信息化不足,使食材源头质量追溯成本和管理难度加大。就生产技术而言,预制食品特别是预制菜肴主辅料较其他产品更为复杂繁多,更易出现产品微生物污染超标的现象(赵钜阳等,2019)。就食品监管而言,有关部门及行业监管体系仍不健全,目前处于初级发展阶段、生产技术落后、生产环境不达标、小作坊式的预制食品加工企业仍占大多数,生产质量及稳定性较差,黑心料理包等问题屡禁不止。 (二)行业标准体系尚未建立,整顿规范与监管缺少依据目前市面上产品使用的标准既有商务部的《速冻调制食品》和《冷藏调制食品》标准,工业和信息化部的《方便菜肴》和《冷冻调制食品技术规范》标准,也有一些企业标准。国家层面于2022年3月开始实施《速冻面米与调制食品(GB19295-2021)》,首次将速冻调制食品纳入,但不包括速冻动物性水产制品、冷藏类调制食品和常温调制食品等类别。2022年4月以来,江苏省、广东省有关机构,中国烹饪协会及中国饭店协会等机构相继发布预制菜有关团体标准,以填补行业标准空白。但团体标准为团体成员自愿采用,在预制食品安全问题突出且已成为制约行业发展关键因素的情况下,需要具有更高法律效力的国家标准,方能改变市场鱼龙混杂、产业链对接协同难度大、部门监管缺少抓手的局面。 (三)低水平同质化竞争激烈,市场运行机制有待完善当前预制食品行业门槛较低,处于资本簇拥下的多主体跑马圈地阶段。农业龙头企业、传统食品加工企业、物流运输企业、餐饮企业、新零售企业等纷纷入局,目前国内预制食品企业规模前十集中度仅有14.23%①,竞争分散而激烈,带来缺乏规模经济、议价能力不足、运输成本高等问题。预制食品行业“有品类无品牌”的格局特征较为明显,市面上产品普遍品牌力不足、丰富度不够,为抢占市场份额打价格战的现象时有发生,依靠产品力做强产品质量和口碑从而占据市场优势的产品屈指可数,低水平的同质化竞争不利于市场优胜劣汰机制的建立和行业高质量发展。 (四)要素短板制约产业发展,资源配置效率亟待提升预制食品在菜品研发、人工调制、运营管理等环节的专业人才缺口突出,与新产业相匹配的就业技能人才未能及时跟上。绝大多数预制食品需要冷链运输,而当前冷链物流条件和技术水平仍较有限,冷链基础设施不完善、技术装备水平仍不高、冷链管理体系不健全,对预制食品发展形成制约。以上问题的解决,对预制食品行业健康有序发展至关重要。在坚持让市场发挥对资源配置决定作用的基础上,政府层面还需进一步强化对质量的监管、对标准的规制、对市场环境的优化并做好要素支撑保障工作,对行业发展形成合理引导和支持,让预制食品产业为增强食物供给能力、拉动餐饮及消费发展、带动乡村振兴发挥更好的支撑和促进作用。 五、加快优化预制食品产业发展建议 预制食品是一个市场化程度相对较高的产业,政府对市场行为的规制与引导是推动整个产业向更良性可持续方向发展的关键。基于对预制食品产业发展核心问题的分析,提出有关完善建议及政策涵义,集中体现为“五个一”。 (一)坚持“一条底线守到底”,完善食品安全检测监管制度建立健全食品安全检测体系制度,构建多主体、多层次、广覆盖、全链条检测体系,筑牢食品安全监管防线。应加快明确有关部门机构职责,强化食品安全风险防控主体责任意识,加大惩罚措施力度。强化食品安全溯源保障,积极运用区块链、物联网、云计算技术加快完善食品安全追溯体系,保证信息数据安全、实现数据智能化管理,提升食品供应链溯源效率。 (二)加快“一把标尺定规范”,强化标准制定和政策统筹建议明确概念界定与内容范畴,统一制定或分类制定出台预制食品国家标准,明确预制食品商品各项微生物指标、食材理化指标、添加剂含量、标识及冷链运输的标准和技术要求,预制食品包装通用要求和质量评价检测要求等,推动国内外标准接轨。强化标准协调与政策统筹,为行业、地方、团体及企业标准的制定提供指引,促进与农业、食品加工等产业政策相衔接协同。 (三)推动市场环境优化与产业提质聚成“一股力”,推动行业高质量发展培育开放竞争、优胜劣汰的市场环境,加强市场监管,加大信息公开及违法违规行为惩处力度,健全企业质量诚信体系,促进正向激励和要素自由流动,孕育发展更多优质企业。鼓励利用技术创新和规模效应塑造新的竞争优势,强化对研发投入的鼓励和支持。引导企业生产特色产品、提升产品力、丰富产品供给,满足多样化需求。鼓励做强产业链、优化供应链,降低食材成本、提升食材质量,进一步提高食物供应效率质量。 (四)推动消费加工与农业拧成“一股劲”,带动农业产业化现代化发展以建立农业基地、农业产业化联合体、提供农业社会化服务等形式向农业延伸链条,保障食材高品质原料供给,降低食材成本,优化供应链条。鼓励预制菜企业在田间地头布局冷藏保鲜、原料处理、分级包装等初加工,设立产地仓,提升产地标准化、商品化、品牌化水平。促进一二三产业融合发展,拓展深化农业与餐饮业链接,支持餐饮、外卖平台、大数据企业将市场需求及时反馈给农民,降低滞销风险,真正以市场需求为导向促进农业供给侧结构性改革。(五)走活产业转型与就业引导“一盘棋”,提升要素供给支撑能力建立由厨师转向食品工程师的就业技能培训衔接接口,鼓励厨师技能培训与预制食品企业开展联合研发、培训,联合院校建立产学研实训基地。支持地方开展技术研发、人才培育、产地联动等合作。强化冷链物流政策配套协同性,激励生鲜食品冷链物流体系供给,提升冷链物流信息化智能化水平,进一步降低食物流通损耗。 参考文献 [1]刘冰,吴继红,杨阳,魏恩慧,倪元颖.超高压技术在调理食品中的应用研究进展[J].食品工业,2016,37(05):263-266. 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0前言 《教育部关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》(教研〔2009〕1号)(以下简称《意见》)明确指出:开展专业学位研究生教育是适应我国经济社会发展,推动研究生教育改革与发展以及完善我国学位教育制度的需要。同时,《意见》也对全日制专业学位研究生的培养定位、教学要求、实践要求和论文要求提出指导性建议。专业学位研究生教育是一种具有特殊规律的新型教育类型,培养目标是掌握某一专业领域坚实的基础理论和宽广专业知识,具有较强的解决实际问题的能力,能够承担专业技术或管理工作,具有良好职业素养的高层次应用型专门人才[1]。专业学位研究生的培养定位要求学校的培养环节更加侧重实践能力,核心在于提高学生的实际工作能力和实践能力[2]。《专业学位研究生教育发展方案(2020—2025)》指出:实践性是专业学位研究生培养目标的本质要求和内在规定,是专业学位研究生教育区别于学术型研究生教育的根本属性。针对专业学位研究生的培养定位,国内许多教育工作者在研究生实践环节教学改革方面进行了探索。黄景涛等[3]以电气工程专业学位硕士培养为背景,对专业学位研究生创新和实践能力的培养路径进行了探索,同时对专业课程体系建设提出自己的见解。赵沁平[4]指出:专业学位研究生培养模式不同于学术学位研究生教育,突出其差异化是研究生教育改革的“深水河”。李艳翠等[5]提出要积极推动“双师型”导师队伍建设,改进研究生实践教学实施方案。赵秀明等[6]提出以企业技术需求为引导,通过校企合作,签订产学研项目,推动研究生专业实践活动的开展。宋鸽等[7]对工科专业学位硕士研究生创新与实践能力培养模式进行探讨研究,以实现专业学位硕士研究生科研创新能力与实际科研问题解决能力的全面提升。针对江南大学控制工程专业学位硕士研究生课程实践培养环节发现的问题,从不同维度提出改进措施和具体操作方法,以切实提高专业学位硕士研究生解决实际工程问题的能力,促进高等院校的人才培养能符合当前社会的需求。 1专业学位硕士研究生实践环节现状 分析专业学位硕士研究生在课程设置和教学方式上要求注重理论联系实际。江南大学控制工程专业学位硕士研究生当前的培养包括理论课程学习、专业实践和学位论文三个部分。其中,专业实践环节为六学分,应届本科毕业的研究生和往届本科毕业的研究生获得此六学分的要求分别是在规定学期参加不少于一年和半年的实践教学。实践活动开展期间由校内导师和校外导师一起制订专业实践计划,学期末研究生提交实践报告,再由导师进行考核,合格后即可取得相应学分。当前的培养方式设计是合理的,但在具体实施时存在一些问题。 1.1缺乏足够的高质量实践基地 原方案中专业实践环节设想的实践平台是企业实践基地,但适合专业学位硕士研究生的高层次应用型人才培养平台非常缺乏。目前,江南大学控制工程专业每届专业学位硕士研究生规模在100人左右,按每个实践基地分配三名学生计算,大约需要30个实践基地。当前江南大学物联网工程学院联合企业建立的实践基地约20个,但这些实践基地基本是针对本科生的,实践内容以参观实习和跟岗实习为主,这与培养高层次应用型人才的目标不符。并且,对于现有一些软硬件基础条件非常好的实践基地,企业考虑到核心技术泄露等风险的存在,通常不愿意进一步让实习学生深入其关键领域。 1.2校企合作的培养机制不健全,成效差 高等院校对硕士生的培养一般侧重基础理论,而企业的优势在于面向实际且有丰富的实践教学资源,校企合作模式理应成为确保专业学位硕士研究生高质量培养和全面发展的关键举措。然而,由于学校和企业双方在人才培养目标上的不同,校企双方在针对具体学生的培养方案制订的衔接上往往存在疏漏。例如:校企双方负责人非常重视前期合作协议的达成,但后续具体执行过程的制度不健全;校内导师和企业导师双方的沟通不深入,所确定的实践课题不能和研究生毕业课题紧密相关;等等。这就造成学生在企业期间往往只参加了一些低层次或辅助性工作,并不能满足高层次应用型人才的培养目标。这种校企联合培养“有其形而无其实”,学生的实践性能力没有切实提高,人才培养质量不能满足社会需要。 1.3缺乏具有实际工程经验的指导教师 目前,江南大学研究生导师和承担教学任务的专任教师基本上是博士毕业后参加工作的,这一批教师队伍大多是从高校到高校,没有在企业工作的经历。对于学术型硕士研究生的培养,大部分考核指标侧重学术论文,现有教师队伍指导学生如何写出高质量论文驾轻就熟;而对于专业学位硕士研究生的培养,其侧重点在实践,同时要求其毕业论文有一定的理论深度。这就要求研究生导师不仅要具备扎实的理论知识,还要具有丰富的工程技术背景和经验,而目前这种“双师型”导师非常缺乏。现有的为专业学位硕士研究生配备的师资基本上与培养学术型硕士研究生的师资队伍是相同的,这就导致专业学位硕士研究生和学术学位硕士研究生的培养存在同质化问题,很难培养出有较强工程实践能力的专业学位硕士研究生。 1.4校内培养和校外培养环节的冲突 目前,江南大学制定的研究生学制为三年,除去半年的理论教学阶段,再除去最后半年的毕业准备时间,学生真正进行课题研究的时间非常有限,因此,很多导师从学生培养质量的角度考虑,不愿意将学生外派到企业,认为在企业实习会耽误课题研究进展,可能导致学生无法按时毕业。同时,多数校外企业需要外派学生按照其实际项目的节奏来开展工作。这两种需求下如果存在课题计划安排不合理或时间节点错位,就会导致校内外培养环节出现冲突,最后导致很多学生在校外的专业实践依然流于形式,企业不会给他们安排实质性的工作,对他们实践能力的培养严重缺位。 1.5缺乏合理的评价标准 现有的由研究生撰写实践报告、导师审核的实践环节评价方式过于单一和片面。首先,在评价内容上重结果而轻过程,缺乏具体工作的过程跟踪和监控,评价方式和标准又回到类似学术论文质量优劣的评价,没有体现出学生实践能力强弱的差异;其次,评价的权力完全在导师一方,缺少学生自我评价、自我展示的形式和过程,学校层面也无法对导师的评价结果进行有效监控;最后,在评价的主体上,导师不善于通过实践环节反思,难以进行自我完善、修正和改进,不利于实践环节培养质量的提高。 2专业学位硕士研究生课程实践改革具体措施 2.1完善实践基地管理制度,优选课题,以项目引导实践环节 在进一步整合资源,寻求建立新的校企合作实践基地的同时,完善现有校企合作实践基地的规章制度。例如:设立定期沟通交流机制,邀请企业导师参加专业学位硕士研究生的全流程培养环节,从选题、开题、课程学习、校内汇报,到毕业论文的撰写与毕业答辩等环节的指导工作;同时,校内导师也应该到企业去,了解学生实践活动的具体进度,从整个毕业课题的角度及时发现问题、解决问题[8]。校内导师还应该和校外导师共同筛选专业学位硕士研究生参与的企业课题,校外导师可以从企业的技术难题和技术需求出发,从中抽取共性且具有普遍性的技术问题设立项目,选择能将理论知识和实际应用紧密结合的课题引导专业实践环节的开展。另外,学院的研究生管理部门要加强管理性文档资料的设计,如制定《专业学位硕士研究生专业实践计划表》,专业责任教授要对提交的实践计划表进行审核,选定的课题要在学院研究生课程实践平台发布,让学生根据自己的研究方向和兴趣作出选择。 2.2依托轻工重点实验室,开展实践类课题 针对江南大学物联网工程学院现有校企合作实践基地数量和高质量项目不足的情况,选聘参加过实际工程项目且经验丰富的教师开设校内实践课程,无合适企业对接的专业学位硕士研究生可以通过选此门课来修满专业实践环节的学分。课程开展依托江南大学现有科研平台,“轻工过程先进控制”教育部重点实验室和“工业过程智能控制”创新引智基地的许多实验设备适合控制工程专业实践的开展,比如“轻工过程先进控制”教育部重点实验室的精馏塔实验装置、模拟移动床色谱分离系统和物联网工业数据采集及分析平台等。所有课题设立需要经学院管理部门或学科责任教授审核,审核通过的课题才可供学生选择,作为其专业实践环节的一部分。当前以模拟移动床色谱分离系统设置的专业实践课程包含三个环节。环节一是工艺图绘制,具体任务包括:1)对于指定实验装置,查阅资料了解其工作原理,熟悉装置具体组成结构、管道走向和仪表配置等情况;2)查阅资料学习工艺流程图绘制相关的国家规定的设计标准,使用绘图软件绘制实验装置的管道仪表流程图,考核方法要求提交绘制图纸。环节二是控制系统设计,具体任务包括:1)针对环节一的工艺对象,根据控制要求进行CPU插件、数字量输入/输出插件、模拟量输入/输出插件以及通信插件等硬件配置;2)学习PCS7软件使用方法,进行控制回路组态,并编写逻辑控制程序,以及组态画面以适当的形式对过程运行进行监控,考核方法要求提交设计文档。环节三是构建虚拟现实模型,具体任务包括:1)使用SolidWorks软件进行3D建模,并在Unity3D中进行渲染、交互设计等;2)利用前期模型分析和计算的特征在虚拟现实中模拟环节一实验对象的各类工况,考核方法要求提交可运行的3D模型。 2.3优化导师队伍建设,“请进来”结合“走出去” 优化导师队伍结构可从多方面努力。1)在正式招聘时要合理考虑学术型和应用型教师的合理配置,除了科研机构和大专院校的人才引入外,还要考虑从大型企业招聘高级工程师类型人才。2)可以通过短期聘用制从非校企合作单位聘请一定比例的技术专家作为专业学位硕士研究生的指导教师。同时,增加聘请导师的管理工作,在研究生培养的关键节点,如开题、中期考核、预答辩、正式答辩等环节,增加企业导师的参与度。还可以通过聘书发放、聘请仪式、定期例会、定期拜访等方式,对其进行人文关怀,让其具有荣誉感、归属感、责任感、价值感等。3)派遣一部分教师到企业的工程技术岗位,锻炼实际项目开发和技术应用能力,使其向“双师型”导师发展。 2.4结合国内外各类大学生竞赛,锻炼专业技能的同时提高综合能力学生的实践能力 不只限于单纯的技术性实践,实践能力培养还应该包括创新能力、团队协作能力、经营能力和创业能力等。鼓励学生参加各类竞赛项目对他们综合能力的培养有非常积极的意义。对于控制工程专业类的专业学位硕士研究生,可选的竞赛包括中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛以及“西门子杯”中国智能制造挑战赛等。“西门子杯”中国智能制造挑战赛的流程行业自动化赛项,其内容非常贴合江南大学控制工程专业的培养要求,通过比赛不仅可以提高学生研究新知识、应用新知识的能力,而且能够培养他们的组织管理能力和对外协调能力,能够在未来更好地适应高压力的社会环境,提高就业成功率。 2.5改进实践环节的评价机制,过程和成果并重对专业学位硕士研究生专业实践环节的质量评价不应只侧重总结报告的书写,要建立健全的过程考核机制,使得实验/实践结果符合专业学位硕士研究生实践能力的培养目标和要求[9]。该机制内容至少应该包括:实施实践过程跟踪,要求导师定期跟踪实践课题进展,同时鼓励学生提交调研报告、项目方案、产品开发阶段总结等文件;评价要侧重实践成果,对于实践环节应该强调这一部分,要有实验结果、分析报告或产品出来,鼓励学生总结成果并申请国家发明专利;开展双导师考核评价,校内导师与企业导师共同把关考核;实现校内校外互补考核,灵活设置,设置“这里不足那里补”的考核机制;学院层面可以设置研究成果展示平台,让学生有机会展示和介绍自己的研究和科研成果。 3结语 我国经济和社会经过多年的高速发展,对职业细化和专业化程度要求越来越高,各行各业对高素质应用型、复合型工程技术和管理人才的需求也越来越大。专业学位硕士研究生教育正是培养高层次应用型人才的主要渠道之一。在对专业学位硕士研究生实践环节培养过程中涉及的实践基地、校企合作模式、导师队伍以及评价方式等进行分析的基础上,从校内和校外两个角度,探索专业学位硕士研究生专业实践环节的培养模式改革和优化,提出以项目引导实践环节、优化导师队伍建设、结合各类科研竞赛、改进实践环节评价方式等四位一体的具体措施,以供各高校电子信息类专业学位硕士研究生培养参考。 参考文献 [1]黄宝印,唐继卫,郝彤亮.我国专业学位研究生教育的发展历程[J].中国高等教育,2017(2):18-24. 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生物技术进展论文:盐碱化草地恢复技术最新进展 II 生物技术 摘要:盐碱化土地的恢复和治理是人类共同面临的一个难题,解决草地盐碱化问题的根本途径在于恢复植被,改善土壤结构。生物改良技术具有物理、化学和水利改良技术所不具有的优势,如实用性、经济性和可操作性等。羊草、星星草、野大麦是目前进行植被重建时重点选择的品种。基因工程可提高植物的耐盐能力,受到越来越多的关注。 关键词:盐碱化草地;植被重建;生物改良技术 为本文通讯作者几十年来,国家和地方投入大量人力、物力和财力研究改造盐碱地,经历了从单项措施(20世纪50年代以农业改良措施为主、20世纪60年代以水利措施为主)到综合措施(20世纪70年代开始农、林、牧、水全面治理工作)、从小范围试验到大面积推广的过程,在土壤盐分的成因规律和特征、不同灌溉格局下的水盐运行机理、耐盐碱植物的筛选、盐碱地恢复与重建的技术措施等诸多方面,取得了新的进展和突破,收到了较好的治理效果。 1地表覆被 地表覆被可减缓或抑制水分与大气间直接交流,对表层土壤水分蒸发起到阻隔作用,明显减少土壤水分的蒸发,抑制盐分在地表积聚,防止土壤返盐,从而达到改良目的。地表覆盖物可以利用枯草层、作物秸秆等。 11枯草法 枯草混入土壤中,增加了土壤孔隙度,不断释放营养元素,改善了土壤结构和营养状况,使水盐运动发生改变,降低了土壤盐分。枯草在分解过程中释放出大量有机酸,起到了酸碱中和作用[1,2]。在枯草层实验区和光碱斑对照区内,播种了羊草和野大麦,播种量为75kg/hm2,播种时间为6月末。7月10日测得枯草层实验区羊草出苗数为66株/m2,野大麦出苗数为69株/m2;光碱斑对照区羊草出苗数为12株/m2,野大麦出苗数为16株/m2。枯草层实验区的羊草和野大麦出苗率分别为光碱斑对照区的46倍和43倍。到了9月20日枯草层实验区的羊草存留株数为17株/m2,野大麦为20株/m2;而光碱斑对照区的羊草仅存1株/m2,野大麦为3株/m2。有枯草层的羊草和野大麦的保留率分别为光碱斑的85倍和66倍[1]。维持枯草层是草地资源可持续发展和利用的必要条件之一。 12秸秆法 在裸碱地上扦插和平埋玉米秸秆,可以使土壤理化性质各项指标有所改善,土壤表层可溶性盐分明显下降,土壤有机质含量提高,土壤pH值降低。同时,秸秆可以有效地截留一定量的耐盐碱植物的种子,尤其是虎尾草种子[3]。吴泠等(2001)在约05hm2的裸碱斑上,把直径约2cm的玉米秸秆切成25cm长的片段,进行扦插和平埋处理。扦插的行距和列距均为40cm,扦插深度为5~10cm,秸秆的施用量为350g/m2;平埋处理行距为25cm,平埋深度为1~2cm,施用量为320g/m2。实验一年后,两种处理方式都取得了良好的改良效果,其中扦插处理比平埋处理的效果更好。扦插玉米秸秆可显著提高土壤种子库,改良区土壤种子数量为402 010±177 316粒/m2,次生光碱斑土壤种子库为1 010±3 116粒/m2,被截留的种子为植被恢复提供了种源。虎尾草能在玉米秸秆周围存活,每个玉米秸秆周围可生长319±212株,产量可达68 164±38 172g/m2 [3,4]。使用秸秆法,不需要购买大量化学药品和大规模的机械和人力投入,技术相对简单、成本较低[3]。 2植被重建 21羊草 羊草广布于我国东北和内蒙古的草原区,营养价值高、适口性强,同时耐寒、耐旱、耐盐碱、耐践踏,适于调制各种干草,是抗逆性最强、适应性最广的野生优良牧草之一。目前羊草已成为我国北方盐碱化草地改良的主要优良品种之一[2]。播种后羊草形成繁茂的单优群落,主要靠根茎进行营养繁殖,播种后2~3年内应禁止任何利用,以使羊草群体获得充分繁殖生息的时间,增加羊草与其他杂类草竞争的能力。羊草根茎主要分布在土层5~10cm深处,根茎纵横交错,其上又生长较多的细根,地表又被植被覆盖,使土壤深层盐碱不能上返,表层的盐碱还会被羊草的活动所中和或下移,形成新的表土层,植物群落得以稳定。 22星星草 星星草为典型盐生植物,在平原主要生长在碱湖周围和低湿的盐碱斑上,属C3植物。以星星草为优势形成的草地,分布广、数量多,可用于割草又可用于放牧,是盐碱化草地上优良的牧草之一。由于星星草分蘖多,生长郁闭,可以积累、保持土壤的腐殖质,特别是地下的须根系,改善碱土的物理结构,土壤有机质、全氮、全磷含量增加,土壤全钠、全钙、全镁含量不同程度降低,土壤含盐碱量下降,从而达到改良碱斑的作用[5]。种植星星草三年的地块,0~10cm土层的pH值由1078降至875[6]。3年后可作适度放牧利用,并可作为割草场。 23野大麦 野大麦营养价值高,适口性好,抗逆性较强,在pH值85~95的碱性土壤中生长良好,先后在吉林、内蒙古、河北、甘肃、新疆、青海等省区都有栽培。野大麦草丛茂密,叶量大,较长的营养枝上可达86~134片叶。播种第2年后,每年可刈割两次,第1次在6月下旬为宜,第2次在8月下旬为宜。如果刈割后有条件施肥灌水,可大幅度提高产量[2]。 3基因工程 近年来,植物耐盐基因工程研究越来越受到关注,一些与植物耐盐性有关的基因相继被克隆,不同程度地提高了转基因植物的耐盐能力。应用于植物基因工程的耐盐基因主要有:渗透保护性物质合成基因、与水分胁迫相关的功能蛋白编码基因、与信号传递和基因表达相关的调控基因、与细胞排毒抗氧化能力相关的酶基因等[7-9]。 4小结 盐碱化草地恢复是一项长期的、复杂的、系统的、涉及多学科的综合治理工程,也是一个循序渐进、逐步显效的过程,经过多年攻关,该领域研究已取得很大进展。物理、化学、水利等措施易受条件限制,成本高,难度大。相比之下,生物措施成本低、见效快、易推广,能从根本上解决草地盐碱化问题,是盐碱化草地恢复技术的发展方向[10]。在理论和方法创新的支持下,将会不断出现盐碱地恢复的新材料、新方法和新技术,实现草地生态系统的可持续发展。 生物技术进展论文:生物技术在含油废水处理中的应用研究进展 【摘要】本文对含油废水处理工艺中的生物处理技术进行了相关流程和方法的探究,并最终提出了生物深度处理技术这一发展趋势。 【关键词】含油废水;生物技术;过程;深度处理 一、生物处理技术的概况介绍与应用实例 (一)概述 生物处理技术处理含油废水指的是利用在微生物代谢作用下,将分散到水中的原油、有机污染物进行降解处理,使有机污染物质转化为稳定的无害物质,最终完全无机化。近来较普遍应用且相对成熟的生物处理工艺包括好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术两大类。顾名思义,所谓好氧生物处理技术,是指利用好氧微生物代谢作用处理含油废水的技术,按所选材料,分为活性污泥法、SBR法、生物膜法、氧化塘法、AB处理法等形式;而厌氧生物处理技术,则是利用厌氧微生物作用进行含油废水处理的技术,按处理设备,分为厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧生物转盘等处理方法。这两类生物处理技术在有机物负荷、污泥产率,能耗、营养物需要量、应用范围,对水温适应性、启动时间以及处理效果各方面作用不同,相对来说,好氧生物技术在处理效果上较厌氧处理技术好,但两者各有其优缺点,单纯采用一种技术难以达到理想效果。因此,结合使用两种处理技术进行含有废水处理变得较为普遍,遵照分级处理程序,先采用厌氧技术进行初步处理,利用好氧工艺进行处理检验和再处理,以确定合理的技术过程。 (二)实例 学者对含油废水处理技术的综合研究表明,油田污水的处理方法很多,如物理法、化学法等,这两种方法都能够获得一定的处理效果,但存在较多劣势,前者成本高,后者由于投入了化学药剂极易产生二次污染。相比之下,生物处理技术的经济性、适用性最强,对于大规模污水处理收到较好效果。在国内许多油田得到应用,以下对应用该技术的油田及其废水处理工艺作基本介绍:1.胜利油田王家岗废水处理站,该站点建成投产于2002年,利用美国公司菌种,由油田自行设计完成占废水总量约为70%的含油废水处理工程。其技术处理过程为:含油废水—接收罐—两级大罐沉降—溶气浮选—混合池—接触氧化池—沉淀池—计量排放。该站经过生物处理技术的废水指标满足国家废水排放标准。2.大港油田东二废水处理站,该站用美国公司RBC菌种,借助容积为2700m3的接触氧化池每天处理上万立方的废水。其废水处理技术过程为:两级沉降—过滤—隔油—接触氧化池—缓冲池—氧化塘—排放。经处理后的废水符合国家要求排放标准。3.冀东油田高一联废水处理站;该站同样建成并投产于2002年,该工程采用石油大学技术每天实际处理的废水量约3600m3,仅小于设计处理能力400m3,其废水处理技术过程为:两级大罐沉降—过滤—缓冲罐—泵提升—冷却塔—均质池—厌氧池—中沉池—接触氧化池—二沉池—缓冲池—提升—排放。对外排水质的验收报告平均数据进行处理,表明废水排放符合国家标准。 二、含油废水生物处理技术方法 随着油田开采力度加大,采油技术也在不断发展,前后经历了天然能量动力、人工注水方式、改变注入水特性这三次采油变化。目前较普遍采用以人工注水方式保持地层压力,以及通过改变注入水的特性提高采油率的后两种采油方式。由于经电脱水、分离出来的“油田污水”成分复杂,除含原油以外,还溶有各种有害杂质,因此,选取生物处理技术对废水进行处理,方法有:1.曝气生物滤池组合工艺法,该方法是在微生物氧化分解作用,填料及生物膜的吸附阻留作用和食物链分级捕食作用以及反硝化作用下共同完成的。相比传统的活性污泥法,具有生物浓度、有机负荷高,占地面积小,过程简单,成本投入低,抗温性好,菌群组成合理,耐冲击性等优点。包括:1)膜生物反应器—曝气生物滤池法,它能够高效快速过滤超滤膜,同时有效降解高浓度活性污泥生物,且不借助二沉池和污泥回流系统,具有成本小、能耗低以及处理效果好等优点。2)超声气浮—BAF法,在羟基自由基氧化、气泡内高温热解和超临界水氧化三种因素作用下,利用声化学这一边缘科学,在大于20Hz的超声波条件下,提高化学反应速率,超声波有促进有机污染物降解和提高废水的可生化性的功能,但单独应用时去除废水中有毒物质的能力不高。3)A/O—BAF法,此方法模式是“隔油/气浮/二级生化”,处理效果不甚理想。2.氧化沟,氧化沟是在20世纪中期由荷兰开发的一种污水处理工艺,它是在传统活性污泥法的基础上进行改造生成的,污水和活性污泥的混合液可在沟渠形的曝气池中循环流动。其技术过程简单,处理效果良好,排放水达标。3.人工湿地,该方法处理污水最初是借助芦苇之类的人工湿地净化污水,去除其中大量有机和无机物。经过发展,演变为利用基质、微生物和植物,在生态系统的物理、化学和生物协调作用下,通过过滤、吸附、吸收和分解等一些列过程来净化废水,实现废水无害化处理目标。同时通过生物地球化学循环,有利于绿色植物生长。它在出水水质、营养物质去除能力、成本费用、技术含量、综合管理方便等方面具有明显优势。4.氧化塘,将各类微生物和藻类置于氧化塘中,发生氧化反应后,去除有机污染物,使其转变为无机物。研究表明,它对油、酚类有机物、硫化物等的去除效果都较好。5.特种菌类处理,在污水生物处理中,很多细菌具有特殊功能,这些菌类经过分离、培养后,对有机物处理有良好效果。 三、生物处理技术的主要问题及趋势 目前采用高效降解菌的生物深度处理技术在含油废水深度处理领域的研究已取得很大进展,但未来发展中仍存在以下问题,需要重视。体现在:1.由于含油废水所含有机物复杂、繁多的特性,需要结合各种方法,优化各步处理技术,再找出一套综合工艺,满足深度处理技术高效处理废水的要求。2.提高含油废水深度处理器中特殊菌的浓度与活性。在了解含油废水成分组成的基础上,分离、培养各筛选优势菌种,监测该菌的最佳降解条件。根据反馈信息,提高净化效率。3.基于生物工程技术的处理效果,创新技术。提高更有效处理含油废水的可能性。 国外处理采油废水的技术已经由单一利用一种方法转变为多种方法结合使用,出现了物理化学方法与生物技术综合运用,提高了废水处理效率和达标度。而国内多利用二次、三次采油工艺处理废水,相对较落后,不能达到理想的处理效果,为对油田中这种难降解含油废水进行处理,生物深度处理技术成为国内油田采油废水处理技术的发展趋势。 生物技术进展论文:现代生物技术在环境保护中的应用研究进展 摘要 介绍了我国生态环境现状,阐述了现代生物技术在治理环境污染应用方面的优点及其在环境保护中的应用情况,并对其应用前景进行了展望,以期促进现代生物技术在环境保护中的应用。 关键词 现代生物技术;环境保护;应用;前景 随着现代工业技术的迅速发展,我国国民经济社会总体发展速度较快,城市化进程的步伐也日益加快。在经济高速发展过程中,环境问题也随之而来。为了全面建设小康社会,保证国民健康,维护社会可持续、健康发展,必须采取有力措施进行环境保护。因此,积极利用现代生物技术、加强环境保护已经成为人民日益关注的课题。为了实现社会健康、持续发展,实现各类资源的永续利用,环保工作者的首要工作任务就是努力保护和提高环境质量。 1 我国生态环境现状 在我国过去几十年的经济快速发展中,由于片面重视经济GDP的高速发展而忽视了经济发展中的环境保护,导致目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续。我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染,造成水体污染严重,无法利用。全国约300个城市工业生产和居民生活用水较为短缺,成为缺水城市,占全国600个城市中的50%;而农村这一情况更加严重,约有1亿人口和2亿头牲畜饮水困难。在广大农村,由于水体和土壤的严重污染,耕地利用效率大大降低,不仅减少了有效耕地面积,而且直接威胁居民身体健康,引发各类疾病[1]。目前的当务之急就是要尽快应用高新技术,综合治理和保护环境,从而有效控制环境污染,保持生物多样性和生态平衡。 2 现代生物技术在治理环境污染方面的优点 由于基因重组技术的发现和应用,一项以基因工程为优秀的现代生物技术迅速崛起,并成为高新产业革命的重要标志之一。现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程等一系列高新技术。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,是应用生物圈的某部分使环境得以控制,或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。这一技术在解决环境问题过程中显示出了独特的功能和显著的优越性,不仅充分体现出这项技术是一个纯生态的过程,且从根本上体现了可持续发展的战略思想。在环境的保护和污染治理中,环境生物技术与传统方法相比较,具有明显优势。生物转化技术可以真正实现清洁生产的目的,其充分利用生物过程减少生产中产生的污染,很大程度上代替了传统生产中的化学过程,更有利于实现无废生产,促进了生产工艺的生态化。现代生物技术的发展,尤其是酶工程、细胞工程、基因工程等,提高了生产效率,强化了环境生物处理过程,在工农业生产中应用这些技术,可以降低成本,其高专一性等特性为环境生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 3.1 环境监测与评价 近年来,国内外研究较多的是应用PCR技术生物芯片、生物传感器等生物高新技术进行环境监测。Niedrhauser等利用PCR技术检测了食品中的单核细胞生利斯特氏菌(易导致人类脑膜炎)。传统方法至少需10 d时间,应用PCR技术大大缩短了分析周期,对该菌种的分析只需数小时。刘永军等通过设计多种肠道病原细菌的通用引物,运用实时荧光定量PCR方法,实现了环境水体中肠道病原细菌的定量检测[2]。可以预见,PCR技术在检测水体、土壤等环境中的致病菌、指示菌及基因工程菌方面将发挥越来越重要的作用。 近年来,利用生物传感器监测环境中的污染物,日益为人们所青睐。目前,生物传感器具有使用方便、成本低、省时、易制作等优点,如甲烷生物传感器、氨生物传感器、乙醇生物传感器、亚硝酸盐生物传感器、BOD生物传感器等已达到商业化应用水平,在环境监测中的应用前景广阔[3]。 3.2 工业污水和生活废水的处理与净化 工业污水和生活废水中含有多种有毒物质,例如氰化物、酚类、有机汞、重金属、蛋白质、有机酸、醇、醛、有机磷等,这些污水和废水成分构成复杂,净化难度也较大。生物净化污水的常用方法为固定化酶和固定化细胞技术,也就是酶工程技术。国外已经有许多成功的应用经验,利用固定化酶和固定化细胞实现对工业污水和生活废水中无机金属、有机污染毒物的高效处理。例如德国,以共介结合法制成农药降解酶柱,将酶固定于硅珠及多孔玻璃上,从而实现对多种农药的降解,包括对硫磷等,去除率超过95%。而在我国,固定化细胞技术的应用也有了较大发展,主要用于降解合成洗涤剂中的表面活性剂,对于含100 mg/L废水,酶活性保存率和降解率均超过90%。 (1)废水好氧生物处理。活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术,它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝吸附废水中污染物,并在氧的作用下将这些物质同化为菌体本身组分。活性污泥有着很大的表面积,能够与混合液进行广泛接触,在较短的时间内,通过吸附作用,除去废水中大量的呈悬浮状态和肢体状态的有机污染物,使废水的BOD值大幅度下降。该方法不仅操作简单、方便,而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况,从而掌握和控制整个工艺的运行参数,通过确定稳定的污泥沉降比值,从而达到高效污水处理的效果[4]。 (2)废水厌氧生物处理。厌氧生物处理又称厌氧消化,是在厌氧条件下由许多种微生物的共同作用,使有机物分解并形成甲烷和二氧化碳的过程。其过程包括水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。由于厌氧处理能量需求低,污泥产量低,能分解好氧生物所不能分解的微生物,因此这项技术也被广泛应用于当今废水处理方面,并达到了预期的效果。 3.3 污染土壤的生物修复 土壤污染也是较为严重的环境污染问题之一,其最主要表现形式是土壤板结沙化、重金属污染,导致土壤无法利用,威胁农业生产。利用生物修复技术治理土壤重金属污染,主要是通过酶促反应等生物作用,对土壤中的重金属进行固定,由于重金属元素的化学形态发生了改变,其移动性也相应降低,通过有针对性的生物对其吸收、代谢,可以削减土壤中重金属的含量,达到净化土壤和降低毒性的目的。其中应用最广的属低温微生物修复技术,重金属的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性,对重金属亲和吸附或转化为低重金属的污染程度。此外,污染土壤经过生物修复过程后还可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失等[5]。 3.4 白色污染的处理和消除 我国每年产生的塑料垃圾数量十分巨大,对环境的破坏程度也十分严重,城乡废弃塑料袋和农用地膜在土壤中几十年都不分解,是形成环境污染的主要污染物之一,利用现代生物技术广泛分离可以降解塑料的微生物群。对塑料制品中的主要成分聚酯分子结构进行破坏,从而消除污染物质。日本及德国已经开展了相关研究,利用细菌生产塑料,通过基因工程方法,对细菌生产聚合物的功能基因进行分离和重组,实现多功能塑料的高效生产。英国在这方面的应用已经实现了产业化,利用微生物生产的塑料深受消费者欢迎,尤其是受到生态环境保护者的青睐。在应用现代生物技术治理白色污染的同时还应大力推广可降解的塑料制品和地膜的应用和研发,从根本上解决白色污染。 3.5 化学农药污染的消除 据估计,我国每年大量使用农药后,仅有0.1%左右的农药可以作用于目标病虫,99.9%的农药则进入农业生态系统,并在食物链中不断传递、迁移,对长期生活在农业生态系统中的人类构成危害,同时也对大气、水源造成污染。为了解决这些问题,人们致力于研制安全有效的方法,也取得了相应的进展。一方面是利用微生物对农药的毒害残留成分进行降解,消除其不利影响。微生物通过其生化途径,分解农药成分,形成无害产物,如CO2和H2O,从而实现无副作用的农药污染治理。另一方面应全面推广生物农药,从源头上消除农药对环境的污染。生物农药,主要是利用某些特殊微生物或微生物的代谢产物所具有的杀虫、防病、促生功能。其有效功能成分完全存在和来源于自然生态系统,是一种来于自然、归于自然正常的物质循环方式,它的最大特点是极易被日光、植物或各种土壤微生物分解。因此,可以认为它们对自然生态环境安全、无污染。英国科学家利用一种叫绿僵菌的真菌杀灭蝗虫,已经取得良好效果。目前,国际上真菌杀虫剂的开发研究方兴未艾,发展迅速[6]。 3.6 微生物脱硫治理空气污染 煤炭直接燃用时将排放出大量的SO2等有害气体,造成大气污染,并由此引发酸雾、酸雨,破坏生态平衡,危害人类健康。据北京环保局计算,2010年北京市仅燃煤每年排入大气的SO2就高达26万t。生物学家利用微生物脱硫,把Fe2+ 变成Fe3+,把单体硫变成硫酸,取得了良好效果。如日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效除去煤中的无机硫。目前,在美国和德国已建成2个实验室规模的连续生化脱硫试验装置。4个欧洲研究组织在意大利撒丁岛已建成一套工业规模的中试连续生化脱硫装置。这些研究已经取得了很大的进展,获得了许多有价值的数据,为朝着工程应用方向发展奠定了基础。微生物脱硫技术简单,成本低,更为重要的是符合“源头防治”的环保新理念,比“末端治理”(污染产生后再治理)效益高,是很有前途的大气污染治理方法[7]。 4 发展前景 我国是一个发展中大国,改革开发30余年来,我国经济总量已居世界第2位,但经济持续高速增长的同时也伴随着严重的物质资源过度滥用和生态环境的严重破坏。现代生物技术作为一种有效的环境污染治理措施,受到越来越多的关注,其在环境生物监测、污染治理、生物修复等方面都得到了广泛的应用,并取得了很好的经济效益和社会效益。更新环保理念,积极借鉴发达国家先进的现代生物技术,对适合我国国情的新技术要加以引进、消化、吸收、创新,大力发展现代生物技术,是我国推进循环经济、实施可持续发展战略的重要组成部分,也是实现全面建设小康社会的宏伟目标,推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的重要技术保障。随着现代生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展为根本上解决环境保护问题 提供了无限的希望。现代生物技术的迅猛发展无疑将会推动环境保护理论及技术的日臻完善,为人类治理和保护环境提供更多可行、可用、有效的方法。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展分析 摘 要:随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法,市场对环境生物技术的需求越来越广泛。同样,随着环境生物技术的进展和市场开拓,其应用已从单个的环境目标治理,发展为广泛应用于环境保护的各个方面。本文主要阐述了环境保护工程中环境生物技术的特点,并针对环境生物技术的重要进展进行分析论述,仅供参考。 关键词:环境保护;环境工程;生物技术 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。 生物技术进展论文:分析现代生物技术的运用及进展趋势 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。 生物技术进展论文:现代生物技术在中药现代化中的应用进展 【摘要】 生物技术已经深入中药研究和开发的各个领域,在高质量中药天然药物原料的研究生产及中药材资源可持续利用中发挥着极大的作用。 【关键词】 生物技术;中药现代化;应用;综述 中医药学是我国在自然科学领域最有特色的学科之一,中药现代化就是将传统中医药的优势和特色与现代科学技术相结合,把中药推向国际化。生物技术作为一种综合了生命科学与多种现代科学理论与研究手段的高技术,在21世纪将对生命科学的各个领域产生十分深远的影响。 1 生物技术在高质量中药天然药物原料的研究生产及中药材资源可持续利用中的应用 生产具有国际竞争力的现代中药,其前提是有高质量的中药原料。现代中药必须严格保证所用的药材原料无污染,农药残留和重金属含量在十分安全的范围内,药效物质基础的含量稳定、可靠并有严格的质量标准。我国中药资源达1.2万余种,这些中药材中部分涉及到珍稀濒危物种,因此对珍稀濒危中药材的挽救、保护与合理利用迫在眉睫。迁移珍稀濒危动、植物至饲养地和植物园是保存物种的重要方法,建立相应的基因库用于保存动植物的基因,考察物种的变异具有重要意义。 就中药材栽培而言,GAP的实施已成为业内共识。基因技术在这方面正在逐渐发挥重要作用,如中药材优良品种选育、道地性药材遗传特征分析、抗性基因的转基因药用植物等。 应用RAPD技术对南北苍术间的差异进行了分析,认为苍术的道地性是在遗传和生态两因素长期复杂作用下形成的遗传和化学成分有稳定差异的居群[1];李萍等将5srRNA基因间区序列的变异用于对金银花药材道地性的分析[2]。有报道用转基因植物可生产外源基因编码的产物(如a栝蒌素、干扰素等),随着表达效率的提高和受体植物范围的不断扩大,将有可能在传统中药材中加入有用的新遗传特性,增加植物的抗病能力等,这将为中药材的绿色栽培奠定良好的基础[3]。 2 细胞工程技术为中药人工资源的开发提供了有效途径 作为中药和天然药物发挥药效活性的物质基础,天然活性成分往往含量很低,而天然野生资源随着药物的开发利用储存量不断下降,其原料来源能否满足批量化生产的需求,是所有天然创新药物开发所面临的重大难题,也是高水平中药能否广泛应用并走向世界的瓶颈。因此,针对特定有效成分或组分生产的中药人工资源开发生产技术引起了研究者的极大关注。为合理利用其资源,可利用生物技术的方法和手段进行一些珍稀濒危品种的快速繁殖,研究其在自然或人工控制条件下个体更新的速率及规律等,如石斛试管苗的快速繁殖。 发酵工程利用生物细胞在人工条件下的快速增殖与次生代谢产物的产生,为人工资源的生产提供了技术平台。目前,以冬虫夏草菌发酵生产的菌丝体及产物已形成产业化规模,并有相应的下游产品畅销。 以微生物、植物、动物细胞为反应器,进行天然活性物质的生产和加工,也已引起研究者的极大兴趣,以此推动的天然产物的生物转化和生物合成研究与开发,在国内中药研究和开发中的作用正为更多的研究和生产部门所重视。许建峰[4]等利用高山红景天培养细胞生物转化外源酪醇生产红景天苷。紫杉醇作为一种作用机理独特的天然抗癌药物,自发现以来受到了人们的广泛重视,但其在植物红豆杉中的含量极低,而红豆杉生长缓慢,资源匮乏,因此严重限制了紫杉醇的进一步开发应用。为此,近年来各国科学家在寻找及扩大紫杉醇的药源途径上进行了大量的工作。甘烦远等对紫杉醇的研究进行了综述,通过两篇综述所反映出的研究内容可以看出为解决紫杉醇的资源问题。全世界的科学家分别从筛选高产红豆杉栽培品种、微生物生物合成、化学合成、生物合成途径探索、生物合成关键酶的发现及其基因表达等多途径进行资源研究,而这些研究中生物合成与生物转化技术起着极为重要的作用。 3 酶工程是中药活性成分生产追求的最佳技术手段之一 就疗效确切的单一天然活性成分而言,能够通过工业化生产获得天然结构复杂的单一产物是人们追求的目标,但天然化合物结构复杂,常有多个不对称碳原子,合成难度较大或合成条件苛刻;而酶工程为这类成分的获得提供了新的途径。如金东史等利用酶转化方法将人参中的主要皂苷成分转化成含量只有十万分之几的人参皂苷Rh2,并达到了月产30kg的生产规模[5]。 4 生物技术为提高中药品质评价水平提供了新的实验方法 中药材是中药研究开发的基础,基础的质量标准无法控制,以后的研究和开发均属无本之木,其质量标准的制定也就失去了意义。中药材的质量控制主要应包括两个方面的内容,一是品种的控制,主要是解决真伪的问题。其二中药材的有效物质是次生代谢产物,其积累主要与其合成关键酶的表达及表达量等有关。因此建立合理中药材的生产和质量评价体系将对中药现代化尤为重要。 基因分子标记技术在中药品质评价中的应用,使中药材鉴定的方法从传统的形态表征分析推进到对生物遗传物质的分析。在中药的分子鉴别研究中目前主要有以下一些方面:(1)基于PCR方法的DNA分子标记技术,如RAPD、AFLP等;(2)基于分子杂交的DNA分子标记技术,如RFLP;(3)基于DNA序列分析的分子标记技术,如DNA直接测序法、PCRRFLP法[6]。利用这些基因鉴别方法对了解和分析药用动(植)物的遗传特性、基因与药材产地、化合物积累的相关性等均具有重要意义。 5 生物技术为中药和天然药物新药研究与开发提供了新的工具和途径 中药新药的研发是中药现代化和国际化的关键,要研制符合国际标准规范的现代中药,应用现代先进的科学技术势在必行。 5.1 生物芯片为中药新药分子水平的机理研究提供依据:中药鉴定基因芯片,可以对中药材的产地、质量进行鉴定;可以搞清楚中药作用的分子机理,筛选出中药有效成分。 5.2 生物转化及生物组合化学为以天然活性成分为先导化合物发现新药提供了新的思路与方法:生物转化技术可以弥补化学合成的不足,1997年Khmelnitsky利用盐活化生物催化剂脂酶,成功地在有机相中进行了紫杉醇系列衍生物的生物合成。由此可见,生物转化技术在以天然活性成分为基础的创新药物研究与开发中具有重要的意义。 5.3 生物技术为天然微量活性成分的生产提供了新的技术平台:中药中微量高效成分的研制开发一直是困扰医药产业界的优秀问题,利用定向生物转化技术可将天然药物中的高含量成分转化成微量高活性成分,因此大大提高微量成分的含量,使其达到产业化的要求。如研究发现多种微生物能定向地将含量较高的喜树碱转化为10羟基喜树碱。丁家宜等利用人参毛状根成功地实现了对羟基苯醌生物合成天然熊果苷。 5.4 物技术实现天然结构复杂活性化合物的结构修饰:天然活性成分的研发中还有一个 难以解决的问题,即天然活性成分常常体内外药效学活性差异较大,其中一个重要因素是其在体内吸收不好,导致生物利用度太低。利用生物技术实现天然结构复杂活性化合物的结构修饰,对提高这类成分的生物利用度,进而实现产业开发具有重要意义。 综上所述,生物技术已经深入中药研究和开发的各个领域,虽然大多数研究尚处于起步阶段,但其影响正在不断扩大,所显示出的潜在社会价值和经济效益也日益得到重视,生物技术将深入到中药新药研制的各个环节。正确利用现代生物技术合理地解决中医药现代科学研究和产业开发中的重要问题,必将有力地推动我国的中医药现代化和国际化进程,为加入WTO后的中国民族产业的国际竞争注入活力。 生物技术进展论文:现代生物技术的运用及进展趋势 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。 生物技术进展论文:小议植物生物技术的新进展及前景 在20世纪90年代,我国分子生物学家和育种学家合作,获得了具有自主知识产权的转基因抗虫棉花植株和相关专利,育成的众多品种已在全国各个棉区普遍种植。农业部在上世纪90年代,分别对转基因抗虫棉、转基因抗病番茄、甜椒等授予了安全证书,但后两者由于无明显商业价值,并未应用于生产。按照我国农业转基因生物安全管理条例,经过5个阶段严格的安全评价后,农业部于2009年11月向转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号、转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻Bt汕优63在湖北省的生产应用,以及转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省生产应用发放了安全证书,但这些品种仍须通过品种审定方可进入种子销售市场。 作为植物生物技术发展较早的国家,美国自上世纪90年代以来,不断有新产品(品种)的研发,并经由美国农业部动植物检疫部门、环保局、食品药品管理局等生物技术产品监管机构根据产品对人类或动物食用、对环境安全影响的全面评价而确定能否进入市场。表2列出了1990—2012年美国已批准种植的转基因作物及所改造的性状。表中列出的10种植物中,马铃薯和番茄生物技术产品的研发主要在20世纪90年代,但由于应用价值不高,并未得到广泛应用;苜蓿、水稻等为较近期开发的产品。改造的性状已从早期单纯集中于耐除草剂(大豆、油菜)、抗虫(玉米、棉花)发展到通过基因改造与常规杂交等手段结合,同时改造多个性状,包括改良营养性状(如提高大豆、油菜种子油成分中不饱和脂肪酸含量,以改进油营养成分),提高对非生物胁迫抗性(如抗旱玉米的培育)等。而复合2种或3种性状的生物技术作物的种植面积有明显的增长,已有不少商用品种是既耐除草剂又抗虫的,近年来复合性状的范围更有所扩大,如,应用大豆遗传图谱定位和转基因技术结合,美国孟山都生物技术公司(简称孟山都)2009年推出了既耐除草剂又可增产7%~11%的大豆新品种RReady2Yield。 植物生物技术的新进展及前景 据联合国粮农组织估计,为保证全球人口增长的需求,在2005—2050年期间,全球食品生产的增加要达到70%。在增加农业产品的同时,还须面对减少资源耗用、满足消费者对健康食品需求等问题,这些都对植物育种提出了新的要求。作为当代育种重要手段之一的生物技术育种,近年来也把育种目标更多地转向高产、抗逆(非生物胁迫)、高品质等,即所谓第2代转基因育种。能合成类胡萝卜素的金稻米和抗旱玉米MON87460是其中2个成功的例子。 维生素A缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜软化,甚至与儿童腹泻等有关,估计全球有过亿儿童处于维生素A缺乏状态。2000年,瑞士和德国的科学家领导的团队在《Science》上发表了他们通过农杆菌介导转化法,把来自植物黄水仙和细菌的β-胡萝卜素合成途径相关酶基因———八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、番茄红素脱氢酶基因(CRT1)、番茄红素环化酶基因(带转运肽),用3个质粒共转化水稻未成熟胚,潮霉素筛选,获得了种子胚乳为黄色、干种子中胡萝卜素质量分数为1?6μg/g的转基因水稻株系,开创了这一通过转基因赋予稻米新营养成分的新领域,因其黄色的胚乳而被命名为金稻米。然而,由于产生的胡萝卜素含量太低,缺乏实用上的意义。随后的数年,这2位科学家与先正达公司合作,从导入的基因、启动子来源、筛选标记以及载体的选择等方面,作了一系列的改变[2],如用以糖为筛选基础的标记代替了抗生素抗性的筛选系统,选用胚乳特异表达启动子、不同水稻品种用于转化等;而关键的突破来自PSY来源的改变,先正达公司的科学家经大量的比较、分析,发现导入来自玉米的PSY,可明显把转基因水稻干种子胚乳中胡萝卜素质量分数提高到最高可达36?7μg/g的水平,其中维生素A的前体β-胡萝卜素占80%以上,获得了GR1/GR2等株系。β-胡萝卜素被人吸收后,可经历酶解过程而转化为维生素A,按照美国国家科学院医学研究所推荐的儿童每天所需维生素A的摄入量,如以金稻米中胡萝卜素质量分数的保守估计为24μg/g计算,只需食用72g大米即可提供儿童每天维生素A需求的50%。成人的自愿食用试验结果表明,食用量为65~98g即可明显提高血液中维生素A的含量,可见大米中的β-胡萝卜素能有效地转化为维生素A。 金稻米的开发是学术机构(公共部门)和生物技术企业(私人部门)合作完成的,为保证其使用达到减少世界上贫困人口、特别是儿童中的维生素A缺乏症的研发目标,享有发明权和专利权的科学家和公司已达成协议,无偿授予发展中国家对相关品种的使用权。2005—2010年,通过一系列育种项目,这一性状已转育到世界各地多个地方品种中,近期已在国际水稻研究所和菲律宾水稻研究所完成田间试验,后者拟在2013年向菲律宾政府监管当局申报,争取2014年开始交给农民种植。 全球气候的异常变化、水资源的短缺使耐旱成为了一个重要的育种目标。孟山都的科学家发现把来自细菌的冷击蛋白CSP转入植物,能赋予受体对非生物胁迫的抵抗能力,如寒冷(拟南芥),冷、热和缺水(水稻),干旱(玉米)等。初步研究显示,CSP为一类RNA伴侣蛋白,存在于细菌和植物中,可能通过在转录和翻译中起作用而调节生物对胁迫的反应。鉴于美国中西部玉米种植区常有旱情,他们的进一步研究集中于玉米的抗旱性,在对多个基因和转化事件的表型和表达分析比较后,选定了产量、叶片生长、光合效率均表现良好的CspB?Zm事件1株系,并与生产品种配成3个杂交组合,进行控制给水条件下的田间试验,与非转基因对照比较,主要表现在籽粒数和带籽粒的穗数增加,平均可增产0?5t/hm2(10?5%);随后在美国中西部干旱地区田间种植,增产达0?75t/hm2(15%)。该品系内转入的目标基因CspB来自枯草芽孢杆菌,命名为MON87460,2010年12月美国食品药品监管局已承认该产品的食用安全评价,2011年12月美国农业部解除对其监管,成为全球第1个可供生产应用的抗旱转基因作物品种。其与常规品种杂交获得的杂交种Drought?GardHybrid已作为孟山都公司的重要新产品在美国推出,以图提高干旱地区的玉米产量稳定性,有利于农民及环境。 此外,通过不同途径的改变,以提高产量、抗逆性、品质等为目标的研究也有不少报道,如Kebeish等[6]用细菌的乙醇酸分解途径作为叶绿体光呼吸的旁路,把相关基因引入到拟南芥,以增加光合作用和生物量,发现转基因植株生物量增加、光呼吸作用减少、光合作用有所改进;Mao等、Baum等[8]利用近年迅速发展的RNA干涉(RNAi)技术,开发全新的抗虫作物品种培育途径。其中,中国科学院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室陈晓亚院士领导的课题组发现,棉花的一种代谢物———棉酚可抑制棉铃虫幼虫的生长,他们从虫中肠分离了棉酚诱导表达的基因———细胞色素P450基因(CYP6AE14),研究了其在幼虫对棉酚耐受性中的关键作用;进一步根据CYP6AE14编码序列构建RNA干涉载体,转化植物(拟南芥、烟草),用这些表达特异双链RNA的叶子喂饲棉铃虫幼虫,其中肠CYP6AE14转录水平下降,生长缓慢,在饲料中加入棉酚后生长抑制大大增加;试验结果表明,植物介导CYP6AE14基因的RNA干涉可有效增大棉酚对棉铃虫的毒性。这一研究结果提出了通过植物表达双链RNA,喂饲昆虫可成为启动昆虫RNA干涉的新策略,未来可应用于昆虫研究和田间害虫的控制中。 第3代的生物技术育种常指用植物生产各种重组蛋白,包括药用蛋白、工业用蛋白,也有报道称之为“植物分子农业(Plantmolecularfarming,PMF)”,它包括了从植物种植(或细胞培养)、收获、运输、储藏到蛋白质抽提、纯化的下游过程。早在20世纪90年代初,当植物转基因技术日渐成熟时,由于转基因植物具有成本低、容易规模化、可避免人源和动物源病原物污染等优点,被认为可以作为生物药物生产的一个重要系统;早期的设想多是拟在植物果实中表达疫苗,通过食用即可赋予使用者对该种传染病的预防能力。1992年,首个植物生产重组蛋白的报道———美国德克萨斯州的科学家在植物成功表达乙型肝炎表面抗原的文章发表于美国科学院院刊(PNAS),随后,类似研究也申请获得美国专利。然而,由于蛋白表达量低、稳定性差、食用难以控制疫苗剂量等问题,这类疫苗从未达到商业生产、投放市场的水平。十多年后,美国陶氏农业科学公司于2006年初宣布,其应用烟草细胞悬浮培养系统生产的禽类新城疫病毒疫苗已得到美国农业部批准,为全球第1个获批使用的植物生产疫苗。表3总结了目前处于临床试验,或批准使用的植物生产药物,包括疫苗、抗体、治疗用蛋白和保健用蛋白。应用不同的植物生产体系,如瞬时表达系统等生产的、针对乙型肝炎、狂犬病、H5N1流感的疫苗已进入不同阶段的临床试验。由于植物病毒介导的瞬时表达系统可迅速、高量在植物中生产重组蛋白,在抗体生产中有较佳的应用前景,第1个获欧盟作为医学建议并被美国食品药品管理局(FDA)批准新药应用观察的植物生产抗体是美国植物生物技术公司的产品CaroRxTM,该产品用烟草生产,功效为保护牙齿免受细菌的侵害。抗体外的一些治疗用蛋白质,如Biolex治疗公司研制的用于治疗乙型和丙型肝炎的α-干扰素(商品名Locferon)已完成临床Ⅱ期试验,而Pro?talix生物治疗公司研制,用转基因胡萝卜细胞培养生产,用于高歇氏病治疗的人葡糖脑苷脂酶(prGCD)于2009年进入III期临床试验,取得良好结果。此外,把编码重组蛋白基因转化谷类作物,在其种子胚乳表达,作为保健型产品,也已有数个成功的例子,如美国Ventria公司用水稻生产的人乳铁蛋白、人溶菌酶等,已被批准作为精细化学产品投放市场。 用生物技术手段,在植物生产药物的发展中,所用的植物体系主要包括转基因植物细胞悬浮培养为基础的生物反应器;用农杆菌渗透或病毒感染植物组织而导入重组蛋白基因并在其内瞬时表达的体系;以及通过常规遗传转化获得稳定的、在特定部位(如籽粒的胚乳)高效表达目标基因的转基因株系等。这些体系各有其优缺点,如细胞培养体系的生产全过程均在室内可控条件下进行,生产系统和产品质量可达到医药工业的标准,且易于通过安全监管,但其生产成本高、可用细胞类型少、蛋白表达水平有待提高等问题仍有待解决;瞬时表达最大的优点是可在短时间内生产大量的急需产品,如疫苗等,但其运输、储存难度大;常规遗传转化获得的转基因籽粒易于运输、储存以及生产规模化,但也存在产品开发耗时长、田间生产受环境影响大以及对环境安全监管要求高等问题。 过去20年的历史已经证明了植物为基础的体系确实可以生产各种类型的人体蛋白,近年来处于领头地位的新药物开发已到达临床研究的后期阶段,即将进入市场。作为一个低成本、高产的生物药物生产系统,各国政府、各种基金会、企业公司纷纷投放资金支持相关研究,以取得领先地位。如欧盟的PharmaPlanta联盟,日本经济产业省Meti项目,美国的BlueAngel项目,巴西的PMP计划等。 植物生物技术发展的成果是生物科学研究、技术开发、商业性生产三者结合的结果。30年来,它已从实验室走到了大田,证明了在增加粮食和饲料生产中发挥的作用。随着生命科学的发展,大量新技术的出现,这一新的育种技术及其应用范围也在不断的改进中:在基因来源方面,更多的来源于植物自身的基因正在取代第1代转基因作物中的细菌来源或人工合成基因;在目标方面,更多转向产量乃至总生物量的增加,如在高二氧化碳强度的世界中,通过修饰Rubisco大单位,改变其热稳定活性,增加叶片中淀粉的合成,进而增加植物的生物量;在影响新产品的关键技术———外源基因导入方法方面,新一代的技术———TALEN,即转录激活因子样效应物核酸酶(Transcriptionactivator?likeeffectornucleases)已被证明可以在植物中定点引起高频率的基因敲除、插入和取代,可成为一个把外源DNA定点插入受体植物基因组的重要平台,该技术的实际应用,将能克服多年来各种方法引入的外源基因均为随机插入而致的不良效应,按设计获得所需的转基因产品;在应用的范围方面,生物技术的应用使植物已不仅为人类提供食品和饲料,还将提供药品、工业用品(如生物活性化合物)和能源产品,如增加可能的能源植物的生物量等,有助于减少人类对石化燃料的依赖。随着植物生物技术自身的发展和完善、日渐成熟的监管体系以及人们对这一新生事物认识的增加,其应用将逐步为公众所接受,以在新型的可持续发展农业中发挥更大的作用。#p#分页标题#e# 本文作者:梅曼彤 单位:广州华南农业大学生命科学学院 生物技术进展论文:医药生物技术研究与产业化进展 摘要:二十一世纪随着科学技术的进步,各国的综合实力与国际竞争力不断增强,先进的技术也使得医药生物产业实现了突破性的进展,成为了增强本国经济综合实力的重要方式之一,医药生物技术的产业化发展越来越呈现出势不可挡的姿态。本文简略分析了全球和我国医药生物技术所取得的进步,阐述了我国目前医药生物技术产业存在的问题,并在此基础上,探讨了相应的解决措施。 关键词:医药生物技术;产业化;措施 近年来,医药生物产业的飞速发展,为各行各业带来了较为广阔的发展空间,将生物技术应用于医药产业,不仅使得医药生物产业发展迅速,也使得其成为相对活跃的产业之一。虽然医药生物产业目前发展的态势良好,但仍然存在着大大小小的问题,需要我们去探索和解决,才能使得医药生物技术产业跨向一个更高的台阶。 1医药生物技术发展的总趋势 从全球医药生物技术发展的状况来看,生物技术在医药行业的运用,正在引发着医药产业的重大变革。在2000年,全球生物技术产业的销售额高达500多亿美元,而医药生物技术产业的销售额就占去了60%,实际上自90年代以后,全球生物技术药品的销售额以年均30%的速度增长着。 2我国医药生物技术产业的发展状况 我国的医药生物技术产业的发展,相较国外的发展情况而言起步相对较晚,但是随着国家在医药生物技术产业的支持力度的加大,使得医药生物技术产业有了较快的发展,缩短了与西方先进国家的差距,在全球医药生物技术产业中占有了一席之地。 3我国医药生物技术与产业发展所面临的问题 随着我国社会的不断向前发展,医药生物技术及其产业取得了很大的进步,但是其发展过程中,不断的涌现出了许多问题,如在医药生物技术领域的资金投入不足;生物医药产品的自主创新不足,产品的研发能力有限等问题,这些问题在很大程度上阻碍了我国医药生物技术及其产业的更好发展。 3.1自主研发产品能力有限,创新性不足 在我国现有的生物技术药物中,只有少数部分是自主研发,拥有产品的自主产权,而绝大部分则是依靠国外的医药生物技术进行产品的仿制,真正的自主创新其实很少,以至于出现药品研制上的重复,药品生产的过量等多种问题,再加上国内缺乏对医药生物技术知识产权保护的意识,使得部分的医药生物技术及产业的发展停滞不前,导致药品生产企业之间的竞争压力增大,企业的利润不断减少,严重的出现亏损现象,最终血本无归。有的药品生产商为了避免出现这种情况,选择企业着重于仿制药品的生产,因为仿制药品可以减少自主研发的资金投入,相对来说费用较少,而且盈利较快,风险也就相对较低,这种思想的循环使得我国的医药生物技术难以实现突破性的创新。 3.2医药生物技术的研究成果难以转化为医药产品 这些年经过医药生物技术研究方面专业人才的努力,我国的医药生物技术在研究方面较以前取得了很大的进展,但现实是很难将这种研究上的成果转化为医药产品。 3.3在医药生物技术及产业的投资不足 从我国在医药技术研究中的投入资金来看,是远少于国外在医药领域的资金投入的,这也是为什么我国的医药生物技术的研究难有创新性的发展。医药生物技术产业本就是高风险、高投资、高回报的产业,医药生物产业得不到充足的资金支持,势必会阻碍其研发过程的进展,从而影响我国医药生物技术产业的健康发展。 3.4我国医药企业规模相对较小,竞争力较弱 随着近些年我国医药生物技术产业的不断发展,涌现出了较多的生物制药企业,但是这些企业普遍的特点就是规模较小,经济实力较弱,自主研发新产品的能力较低,因此在医药行业的国际竞争中的竞争能力较差,抗风险能力弱,这显然对我国的医药生物技术产业的发展十分不利。 4解决我国医药生物技术及其产业发展问题的措施 随着经济、政治、文化、科技全球化趋势的不断增强,每个国家、各个行业都面临着机遇与挑战,对医药生物技术产业来说也不例外。在竞争如此激烈的大环境中,要加快我国医药生物技术的自主研究与产业发展,可以采取以下措施: 4.1端正态度,客观认识到我国医药生物技术的发展与世界先进国家的水平。 在摆正态度的同时,总结我国医药生物技术发展过程中的经验教训,同时加强与先进国家的交流,积极吸取、引进国外的先进医药生物技术,自主研发创新医药产品,形成我们自己的国际竞争优势。 4.2加大在医药生物技术产业的资金投入。 从医药生物技术产业的性质可以看出,想要实现我国医药生物技术及产业的发展,就需要我们集中人力、物力、财力,加大在医药生物技术产业的投入,有重点、有针对性的扶持医药生物技术项目,提高我们的医药生物技术水平。同时,还应该注重培养医药生物技术方面的专业人才,提高医药生物技术人才的专业素养,为我国医药生物技术的研究与发展注入新生力量。 4.3注重医药生物技术研究成果向产品的转化,实现上下游技术的完美衔接。 在加强医药生物技术的研究的同时,注重研究成果的转化,建立好高校的医药生物技术研究和药品生产企业的沟通、合作桥梁,实现双方的完美衔接。 5结语 综上所述,我国的医药生物技术的研究与产业发展取得了很大的进步,虽然在这一过程中仍有些许问题有待解决,但是我国医药生物技术产业的发展仍然势不可挡,相信在其未来的发展过程中,必将实现创新性飞跃。 作者:刘航 单位:沈阳师范大学 生物技术进展论文:现代生物技术应用进展分析 摘要:随着社会不断进步,科技日益发展,现代生物技术应运而生,被广泛应用到食品工业中,发挥着至关重要的作用,为其注入了新的活力,不断促进新时期食品工业向前发展。在现代生物技术作用下,提高了食品资源利用率,改良了食品的品质,食品包装实现了产业化,有效解决了食品工业生产中产生的环保与健康问题,不断促进食品工业走上健康持续发展的道路。 关键词:食品工业;现代生物技术;应用进展;分析 生物技术是一种对生命有机体进行加工改造、利用的重要技术,也是新时期国际上食品领域的最具前沿的关键性技术。随着经济日益发展,人们的生活水平日渐提高,对食品提出了更高的要求。而现代生物技术的应用有效解决了食品工业发展中存在的各种问题,满足了人们对食品的客观要求,不断推动食品这个极具发展潜力的新兴产业向前发展,能够更好地应对来自各方面的挑战,不断发展壮大,促进我国社会经济的持续发展。 1基因工程、细胞工程在食品加工业中的应用 在现代生物技术中,基因工程技术是其不可或缺的组成元素,是分子遗传学、工程技术作用下的产物,可以有效改良微生物、动物的基因,为食品工业提供多样化的动植物原材料,价格低廉的酶制剂,增加食品功能,不断促进新功能食品的开发。以改善食品原材料品质、加工性能为例,在食品加工过程中,动、植物都是重要的基本原料。在生产植物食品原材料方面,基因工程能够改良品种,促进新品种的开发,促使原材料增产,比如,耐除草剂植物。基因工程在一定程度上丰富了食品原料的种类,优化了食品资源的品质特性,大大增加了食用以及营养价值。比如,充分利用反义RNA技术,把不同类型的基因结构顺利转移到番茄植株上面,延缓了番茄的后熟、老化,具有更长的架货期,极大地提高了经济效益。此外,基因工程的应用促使谷类蛋白质中的氨基酸比例发生变化,提高了谷类物质的营养价值。就细胞工程而言,以细胞为基点,按照相关规定,有计划地改造生物的生产性能、遗传特性,来获取所需的新生物体、细胞成品的一种技术。在食品工业中,细胞工程的应用和细胞培养、细胞融合技术紧密相连。在植物细胞作用下,生产出各种功能性食品、食品添加剂,比如,天然香料。就我国而言,充分利用胡萝卜细胞,生产出大量的胡萝卜素,其繁殖速度相当快,周期也非常短,为实现工业化生产奠定坚实的基础,具有非常广阔的应用前景。 2酵工程在食品工业中的应用 2.1食品保鲜: 从某种角度来说,酵属于生物催化剂,具有多样化的特点,比如,较高的催化剂率,被广泛应用到食品工业中。在食品保鲜方面,生物酶发挥着不可替代的作用,要根据不同物质中酶的种类,选用适宜的生物酶,有效抑制食品中不利于保质的酶或者减慢其发展速度,实现食品保鲜。比如,在瓶装饮料中加入适量的葡萄糖氧化酶,能够有效吸取瓶隙存在的氧气,适当延长食品的保鲜期,避免食品坏掉,增加生产运营成本。对于溶菌酶来说,能够有效溶解革兰氏阳性菌,主要用于这些食品的保鲜,比如,干酪、水产品;而对于细胞壁溶解酶来说,能够在一定程度上避免一些微生物的大量繁殖,取代了有毒化学防腐剂的地位,食品具有非常好的保鲜贮藏效果。 2.2食品加工: 在酶工程作用下,传统食品工业发生了质的转变,比如,玉米在酶作用下实现液化、糖化等,能够生产大量的果葡萄浆,取代了蔗糖的地位,作为饮料、食品重要的甜味剂。就日本而言,推出了谷氨酞胺转胺酶,具有催化蛋白质分子的特点,转移分子内部的酞基,能够改变低档次面粉中的蛋白质,具有较好的口感,面食具有较好的弹性、持水能力。对于玉米面来说,它的口感比较粗糙,运营效益并不理想,在酶工程作用下,改良后的玉米面深受社会大众喜爱,具有很好的销量。 3发酵工程在食品工业中的应用 在食品领域中,发酵工程技术是应用最早的生物技术,在该技术作用下,能够有效改造传统发酵食品,不断加快现酵产品的研发,涉及到不同食品工业领域,比如,食品加工催化剂、饮料稳定剂。以“开发功能性食品”为例,在相关研究中,发现很多真菌中都含有多糖成分,比如,冬虫夏草、猴头菇,可以提升人体的免疫力,更好地抵抗各类疾病。更为重要的是,有些的真菌还具有较好的抗肿瘤能力、抗衰老作用。而这为发展功能性食品提供了关键性的原料。就传统生产方法来说,主要是依靠人工,采摘或者种植,但其规模大都比较小,产量较少极易受到各种客观条件的影响,无法满足社会市场的客观需求。在发酵条件下,可以实现真菌多糖的工业化连续生产,在增加产量的同时,还提高了真菌的质量,为更好地研制功能性食品做好了铺垫。 4结语 总而言之,在食品工业发展中,现代生物技术的应用发挥着不可替代的作用,其应用范围不断扩大。但在应用过程中,需要注重自主创新,加强国际科技合作,优化利用国外先进技术,寻求新的发展出路。而生物技术企业也需要意识到现代生物技术的重要性,不断增加产品的科技含量,扩大自身规模。以此,在促使现代生物技术优化利用的基础上,不断促进新时期食品加工业走上长远发展道路。 作者:陈家禄 单位:海南师范大学 生物技术进展论文:现代生物技术的运用及进展趋势 本文作者:王训博、熊路、黄海兵、王定兴、李昊旻、许永立 单位:湖南城市学院化学与环境工程学院、湖南农业大学生物科学与技术学院、湖南城市学院城市管理学院 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。 生物技术进展论文:生物技术生产甲硫氨酸研究进展 1甲硫氨酸生产国内外发展近况 甲硫氨酸是继谷氨酸之后产量第二大的氨基酸,2011年,针对动物饲料的甲硫氨酸市场年销售额约28.5亿美元,销量85万吨,年增长率5%。据不完全统计,2014年全球甲硫氨酸需求量约100万吨,呈逐年增长趋势。目前甲硫氨酸三大主要生产商为赢创(原德固赛)公司,安迪苏(原普朗克)公司和日本曹达(原孟山都)公司[6]。2006年,中国蓝星有限公司收购安迪苏子公司,并于2010年在江苏南京开始建厂,将最初年产能7万吨的计划翻倍至14万吨。该厂的建成投产将结束中国重要动物饲料添加剂完全依赖进口的局势。赢创公司2011年12月决议,在新加坡建立产能15万吨的甲硫氨酸加工厂,将在2014年第三季度投入生产。韩国杰希公司和法国阿科玛公司于2012年宣布将在东南亚建立产能8万吨的甲硫氨酸加工厂,该厂将采用全新的发酵-化学法联合生产线。德国巴斯夫公司虽然于2007年申请了发酵生产甲硫氨酸的专利,但至今仍不适用于商业生产。法国迈陀保利克公司和罗盖特公司合作致力于L-甲硫氨酸发酵产品的研发[6]。 2生物技术生产甲硫氨酸研究进展 2.1微生物发酵路线的相关研究 2.1.1甲硫氨酸生物合成途径的研究 为构建甲硫氨酸生产菌,首先需要了解甲硫氨酸的生物合成途径,其中最基本的氨基酸生产菌——大肠杆菌(Escherichiacoli)和谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)成为研究者关注的焦点。如图1,细菌中甲硫氨酸合成途径以天冬氨酸为起点,经天冬氨酸激酶(aspartokinase,AK)和高丝氨酸脱氢酶(homoserinedehydrogenase,HSD)两个限速酶催化,生成高丝氨酸,进而分别合成苏氨酸和甲硫氨酸。甲硫氨酸合成存在两个途径:巯基转移途径以胱硫醚为中间体,以半胱氨酸为硫源,而直接巯基化途径则可利用无机硫源。大肠杆菌只通过巯基转移途径合成甲硫氨酸,谷氨酸帮杆菌可同时利用两个途径。2002年Hwang等[14]在谷氨酸棒杆菌中发现了甲硫氨酸生物合成的直接巯基化途径,并对metY或metB进行突变,比较突变株生长参数。两种酶在序列上存在相似性,但微生物优先选择巯基转移途径。因此它们在进化上可能来自同一种酶,而MetY是长期进化过程中突变和自然选择的结果,存在受甲硫氨酸反馈抑制、与底物亲和性低的缺陷。2007年,该课题组[15]对MetB和MetY进行纯化,比较了二者的生化参数。发现MetB和MetY对O-乙酰高丝氨酸催化作用的Km值分别为3.9和6.4mmol/L,与之前的推测吻合。同时,MetY对硫化物离子的Km也过高,证明其与硫化物离子的结合也很微弱,温度和pH耐受性也较MetB差。至此,MetY存在的生理意义和利用价值尚不明晰。2006年,Krmer等[16]在对大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌甲硫氨酸代谢途径进行计算机模拟分析时发现,以甲硫醇为硫源时,NADPH的消耗减少,可使甲硫氨酸理论产量得到提高。以甲硫醇或其二聚体二甲基二硫为硫源的原理是将其-S-CH3基团完整地插入甲硫氨酸的R基而直接生成甲硫氨酸。这一理论在2010年被Bolten等[17]证实,并通过基因敲除和14C同位素示踪实验证明,催化这一反应的酶正是MetY。至此,MetY这一独特功能为该领域的研究提供了全新的线索。 2.1.2甲硫氨酸生产菌选育的相关研究 除发酵常用的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌之外,枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、百合棒杆菌(Corynebacteriumlilium)也常用作改造的出发菌株。2012年,Dike等[3]从不同土样中筛选出三株蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)RS-16,DS-13,和AS-9,其中最优菌株RS-16经96h发酵产甲硫氨酸1.84mg/mL。但野生型菌株氨基酸的生物合成受到严格的代谢调控,一般不能满足大量生产氨基酸的需要。因此,需要人为打破微生物对甲硫氨酸生物合成的代谢调节。筛选抗结构类似物菌株和营养缺陷型菌株是最常用的育种方法。2003年,Kumar等[18]采用紫外和亚硝基胍诱变技术处理百合属棒杆菌,筛选获得M-128菌株,其甲硫氨酸产量为2.3g/L;2009年,闵伟红等[19-20]通过抗结构类似物的筛选获得北京棒杆菌(Corynebacteriumpekinense)突变株E31,其甲硫氨酸产量达1.479g/L。2011年,该课题组以E31为出发菌株,采用复合诱变和青霉素浓缩法筛选获得12株赖氨酸和苏氨酸双重营养缺陷型突变株,其中突变株GE37的甲硫氨酸产量达3.55g/L。这些传统的改造方法机理难以阐明,工作量大,但突变全面、有效。随着基因技术的发展,2007年,Park等[1]解除了苏氨酸对HSD的反馈抑制,同时敲除了thrB基因,阻止苏氨酸合成。分批发酵过程中甲硫氨酸产量达2.9g/L。2011年,Chen等[21]利用分子动力学模拟与统计耦合分析相结合鉴别出30个关键氨基酸残基,并证明这些残基的突变可在不同程度上解除大肠杆菌AKⅢ的反馈抑制。至此,对于两大限速酶的研究逐渐趋于半理性,能在代谢和进化水平上做出合理的解释,改造目标更明确。在菌种选育过程中,一些新发现也给研究人员以启示。2005年,Mampel等[22]对谷氨酸棒杆菌进行转座子诱变,得到7000个具有乙硫氨酸抗性的突变株,转座子插入位点为ORFNCgl2640,NCl2640失活会导致甲硫氨酸产量增加,证明该位点与L-甲硫氨酸合成途径中某种抑制的解除密切相关。其结构和具体功能有待科研工作者深入研究。2010年,Bolten等[17]发现了MetY的独特功能后,试图对MetY进行过表达以增加甲硫氨酸产量,结果MetY酶活力提高近30倍,但发酵液中并无甲硫氨酸,胞内甲硫氨酸产量也只提高2倍。胞内组分分析发现其底物O-乙酰高丝氨酸已完全耗尽。这说明半理性的单基因修饰难以保证整个代谢网络的平衡,以途径中各代谢物和酶的功能性质及代谢流分布信息为基础,更加理性化的多基因修饰成为下一阶段的研究目标。2002年BiranD发现大肠杆菌[23]中MetA极易被四种依赖ATP催化的蛋白酶水解,且该基因受热转录休克调控。2013年,Dike等[24]对根癌土壤杆菌中MetA进行表征时发现了相同的不稳定性和极端不耐热特性。这极有可能也是赖氨酸和苏氨酸易发酵生产,在同一途径下游的甲硫氨酸却一直难以实现发酵生产的重要原因。 2.1.3甲硫氨酸向胞外输出的研究 发酵法生产甲硫氨酸在合成水平上不易达到增产目标,即便细胞质内甲硫氨酸产量得到提高,释放至培养液中的量却极少。总结有以下两方面原因:①微生物自身调控严格,为趋利避害,甲硫氨酸在自然条件下不会过量积累,即使经改造的菌株,甲硫氨酸的产量与微生物细胞适应性之间的平衡也难把握。②即使细胞质内甲硫氨酸过量积累,但其输出体系不完善,产物被微生物自身再利用或直接伤害细胞。2005年,Trtschel等[25]在已经提高了胞内甲硫氨酸浓度的条件下,利用DNA微阵列技术识别出过量表达的膜蛋白基因brnF(编码BrnFE中较大的亚基),之前研究表明其与异亮氨酸输出体系有关。当BrnFE的合成被氯霉素关闭时,仍能观察到大量甲硫氨酸输出,只有极大提高氯霉素水平,其输出才会减弱。这说明甲硫氨酸输出体系不止一个,还存在不易被识别、但输出能力高的其它体系。发掘并扩增输出通道既可增加发酵液中甲硫氨酸产量,又能避免代谢物积累对微生物的损伤。 2.1.4发酵条件的相关研究 对于甲硫氨酸发酵,最特殊的培养基成分即硫和甲基。以谷氨酸棒杆菌为例,2006年,Krmer等[16]用计算机模拟了不同硫源在甲硫氨酸合成途径中的应用。以硫酸盐为硫源通过直接巯基化途径生成1mol甲硫氨酸消耗8molNADPH,巯基转移途径消耗9molNADPH,而以硫代硫酸盐为硫源,整个代谢过程只需要5.5molNADPH,以硫化物为硫源,NADPH消耗量仅为硫酸盐的一半。但PPP途径和TCA循环所能提供的NADPH是固定的,因此不同硫源的利用效率有待在实践中考证。硫与甲基来源的结合可以考虑比较硫代硫酸盐与甲酸盐、硫化物与甲酸盐及甲硫醇的利用情况。除了这两种关键组分,2014年,Anakwenze等[26]从发酵的油豆种子中分离出甲硫氨酸产量为1.89mg/ml的赤云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)EC1,对发酵总体积、接种量、碳源及氮源浓度、促生长物质均进行探索优化,最终赤云金芽孢杆菌EC1甲硫氨酸的产量可以达到3.18mg/mL。对于发酵工艺的探索一直是实际生产中的关键。Sharma等[27]研究了百合棒杆菌产甲硫氨酸中稀释速率与溶解氧对甲硫氨酸产量的影响。最终确定当稀释速率为0.16、溶氧为42%时,甲硫氨酸生产速率最大值为160mg/(L•h)。2012年,贾翠英等[28]研究了不同破壁方法对细菌甲硫氨酸产量的影响。结果表明,经碱破壁、溶菌酶破壁,超声波破壁、碱与超声波复合破壁、溶菌酶与超声波复合破壁后,甲硫氨酸产量分别提高10.9%、12%、18.3%、19.6%、22.2%。这种工艺可以将胞内甲硫氨酸释放出来,增加收率,复合破壁比单一破壁效果更显著。 2.2酶法生产路线的相关研究 2.2.1外消旋混合物拆分生产甲硫氨酸 酶法拆分又分为两种思路,传统的拆分是消除外消旋混合物中的D-甲硫氨酸,另一种路线将D型转化为L型,纯化的同时也增加了产量无疑是更理想的选择。2007年,Findrik等[29]利用原玻璃蝇节杆菌(Arthrobacterprotophormiae)中D-氨基酸氧化酶、过氧化氢酶、红球菌(Rhodococcus)中L-苯丙氨酸脱氢酶、博伊丁假丝酵母(Candidaboidinii)中甲酸脱氢酶串联实现D-甲硫氨酸向L-甲硫氨酸的完全转化。更具意义的是,D-氨基酸氧化酶和L-苯丙氨酸脱氢酶可以作用于不同的底物,因此,该体系也适用于其它D型氨基酸及某种氨基酸外消旋体向L型的转化合成。 2.2.2化合物酶解生产甲硫氨酸 2014年,Jin等[30]对大肠杆菌中经密码子优化的腈水解酶基因进行重新合成和表达,从而有效利用2-氨基-4-甲硫基丁腈水解生产甲硫氨酸。并在催化剂充足的情况下,以固定的底物/催化剂比值探索底物最佳浓度。该课题组也对在填充床反应器中利用固定化静息细胞生产甲硫氨酸进行了研究,结果显示固定化腈水解酶100h后活性仍大于80%,甲硫氨酸总回收率达97%。该项研究表明,重组腈水解酶应用于甲硫氨酸生产具有巨大潜力,酶在微生物体内的过表达与酶的固定化技术相结合可能实现产量突破。 2.3发酵与体外酶催化路线相结合 发酵法即以培养基组分为原料,利用微生物自身体内代谢反应,将低成本原料转化为高价值产品,是最经济环保的氨基酸生产方式。发酵法之所以至今无法应用于甲硫氨酸生产,关键在于其合成途径的每一步均受到严格地反馈抑制,经本课题组改造后的菌株GE37的甲硫氨酸发酵产量也仅为3.55g/L[20]。因此发酵法生产甲硫氨酸仍处于科研阶段。体外酶催化反应目前并没有一套完整的独立生产体系,而是作为化学生产方法的辅助手段,2000年之前即用于DL-同型半胱氨酸向L-甲硫氨酸的合成及DL-甲硫氨酸的分离[31]。近年的研究也多属于化学合成法的下游,目的是获得高纯度的L-甲硫氨酸。酶催化与发酵法相比,反应过程较短,反应体系及条件易灵活操控。因此,发酵与体外酶催化路线相结合可以回避微生物的部分反馈抑制,缩短发酵过程以得到产量较大的中间体,进而以此为底物合成L-甲硫氨酸。韩国杰希公司采用的发酵/化学法联合生产工艺即为两种路线结合的实例,并于2012年宣布在东南亚建立产能80000吨的甲硫氨酸加工厂。该路线以葡萄糖为基质,利用微生物发酵法生产琥珀酰高丝氨酸,随后用酶将这一中间产物转化成甲硫氨酸和琥珀酸。如图3所示,经计算,这种全新的发酵/化学法联合工艺生产的L-甲硫氨酸成本略高于化学合成法[6]。 3面临的问题及展望 3.1发酵法生产面临的问题和建议 甲硫氨酸与其他氨基酸相比至今难以实现发酵法生产,综合上文所述,总结了以下三个方面原因和建议: 3.1.1硫源的利用效率 甲硫氨酸与其他氨基酸最大的不同即对硫源的需求,而发酵法应用最普遍的硫源为硫酸盐,需消耗大量NADPH,但生物体能提供的NADPH有限;硫化物对NADPH需求量虽少,但因多有毒且稳定性差,不适用于培养基;硫代硫酸盐兼具氧化性与还原性,应该对其进行进一步选择和研究。甲硫醇作为硫和甲基的综合供体,可以缩短代谢途径并为最后一步提供更多甲基。因此,应该对硫代硫酸盐与甲硫醇或二甲基二硫的复合使用进行新的尝试。提高NADPH的供应量也是菌株改造的策略之一。 3.1.2代谢途径调控的改造硫和甲基的参与已经使代谢途径增长,而合成途径中涉及到诸多反馈抑制性酶,进一步削弱了代谢流。如何确定关键酶、发现酶的活性中心及抑制剂结合位点,并进一步识别关键残基成为一个艰巨的课题。通过半理性设计,本课题组已找出北京棒杆菌(Corynebacteriumpekinense)天冬氨酸激酶与抑制剂结合位点有直接或间接作用的所有关键氨基酸残基,并通过突变解除反馈抑制得到高活力菌株。2013年,李慧颖[32]得到突变体R169H,酶活较突变前提高2.3倍;同年,郭永玲[33]得到突变体T361N、A362I,酶活分别提高47.99倍、34.60倍;2014年,任军等[34]得到突变体G277K,酶活提高9.48倍;同年,朱运明等[35]得到突变体G377F,酶活提高9.3倍。此外,类似的单基因修饰研究缺少全面性和持续性,还应对改造前后的代谢流变化进行对比分析,尝试针对改造后的缺陷进行多基因修饰,继续对甲硫氨酸产量是否提高进行试验。较成功的理性设计在甲硫氨酸同族氨基酸——赖氨酸生产中有成功的先例。2013年,SKind等人[36]根据TCA循环和赖氨酸合成途径相关知识,通过敲除sucCD在琥珀酰辅酶A合成酶水平上有目的性地阻断TCA循环,使其与赖氨酸合成途径相结合,增加目的产物合成途径代谢流,产量提高60%。由于理性设计需要大量全面准确的生物学信息,直接针对代谢流的整合在甲硫氨酸研究领域还需要尝试和突破。 3.1.3关键酶在代谢过程中的稳定性 在大肠杆菌和根癌土壤杆菌中均证实了高丝氨酸酰基转移酶(homoserinetranssuccinylase,HTS)的不稳定性,这可能也是赖氨酸和苏氨酸易发酵生产,而同一途径下游的甲硫氨酸却一直难以实现发酵生产的重要原因。其极端不耐热和易被蛋白酶分解这两大特性,是发酵法面临的难题。对Biran等人发现的四种可能分解HTS的蛋白酶进行修饰,或与嗜热菌关键基因整合都是菌株改造可以尝试的方向。此外,甲硫氨酸向胞外输出的研究尚不成熟,可在菌株改造后,对胞内组分进行量化分析,以探索胞内甲硫氨酸产量最大时的条件,以及能分泌到胞外营养缺陷型菌种选育。 3.2酶法生产面临的问题和建议 酶法合成一般不作为单独的生产路线,传统的酶法是与石化生产路线相结合,以石化生产废弃物为原料,进行化学合成后,对外消旋混合物进行拆分以得到高纯度的L-甲硫氨酸,其中Findrik等人[29]将D型转化为L型的试验是更具意义的研究。韩国杰希公司首次采用发酵法与体外酶催化的联合生产工艺,先利用微生物发酵生产琥珀酰高丝氨酸,随后用酶法在微生物体外将这一中间产物转化成甲硫氨酸和琥珀酸。降低生产成本的同时减少污染。2010年,Bolten等人[17]对谷氨酸棒杆菌MetY进行过表达使酶活力大幅提高,但由于胞内底物耗尽,甲硫氨酸产量未仍不理想。参考杰希公司,可尝试由发酵法获得大量O-乙酰高丝氨酸,并利用过表达的酶在体外催化甲硫醇与O-乙酰高丝氨酸生成甲硫氨酸。目前,对酪氨酸、半胱氨酸和脯氨酸的生产,从蛋白中分离仍是最经济的方法。由于植物可以合成甲硫氨酸,因此通过酶解方法利用稻草等农作物的废弃物生产甲硫氨酸是最经济的模式。2015年,Sanders等[6]对这种方法的成本进行了核算,证明了其具有一定可行性。但该法不适用于获得高纯度的L-甲硫氨酸,因为产物组成复杂,分离纯化难度大。甲硫氨酸的生物技术生产与理论值之间的差距证明,此项研究具有广阔的进步空间,对微生物发酵、酶法分解等多方面的探索仍有待深入研究。随着现代生物技术的发展,利用生物技术生产甲硫氨酸仍将是科研工作者面临的重要课题。 作者:王隆洋 闵伟红 单位:吉林农业大学食品与工程学院 小麦和玉米深加工国家工程实验室 生物技术进展论文:生物技术进展探究 1种质资源的遗传多样性及鉴别 铁皮石斛苗期与石斛属有些品种在形态特征上有相似性,特别是涉及到种内遗传差异时,利用传统的鉴别方法往往不易区分。RAPD[12]、AFLP[13-14]、SSR[15]、ISSR[16-17]等分子标记技术目前被广泛用于铁皮石斛不同野生居群、不同栽培群体的遗传多样性及亲缘关系的研究。采用RAPD技术进行基因组DNA多态性分析,能从石斛属内26个种当中方便快捷地鉴别出铁皮石斛[12]。Ding等[18]利用SRAP标记分析铁皮石斛9个居群共84份材料的遗传多样性,并进行聚类分析,结果表明原位保存是保证铁皮石斛遗传多样性的首选方法;采用RAPD和ISSR分析9个铁皮石斛自然居群,表明居群间的遗传差异明显,具有丰富的遗传多样性,并且ISSR的多样性检测优于RAPD[19]。谢明璐等[15]利用开发的SSR标记成功对铁皮石斛种质纯度进行鉴定。金波等[20]将扩增获得的铁皮石斛特异RAPD分子标记片段,经克隆、测序,重新设计一对特异性引物转化成稳定的SCAR标记,能特异性地在铁皮石斛中扩增出300bp的片段,实现铁皮石斛的快速有效鉴定。Hou等[21]利用15个新的三核苷酸微卫星标记能够简便快捷地对铁皮石斛进行遗传多样性鉴定和分析。建立DNA指纹图谱,有利于鉴定和筛选铁皮石斛优良品种。虞泓等[22]用AFLP技术对石斛属内4个品种和1个外类群种进行基因组DNA多态性分析,构建了药用石斛的DNA分子指纹图谱。为更准确地进行铁皮石斛种质鉴定、遗传图谱构建、基因定位和遗传多样性的分析,赵瑞强等[23]采用正交设计和单因素相结合的方法构建和优化铁皮石斛SCoT-PCR反应体系,在32份铁皮石斛材料的遗传多样性验证中表现出良好的稳定性和重复性。基因芯片从遗传的角度鉴别铁皮石斛品种真伪,进一步推动了铁皮石斛的遗传分析和鉴别。Sze等[24]利用5SrDNA的基因间隔区的不同,建立了高通量鉴定商业石斛(枫斗石斛)的基因芯片,可以对铁皮石斛与其他种类的石斛进行有效区分。基因芯片与中药化学成分指纹图谱等的鉴定相结合,能确定铁皮石斛药用价值的优劣,发挥最佳作用[25]。 2组织培养 铁皮石斛种子自然状态下萌发率极低,利用组织培养进行铁皮石斛人工快繁是解决铁皮石斛野生资源短缺的有效途径,已有大量石斛组织培养条件的研究报道,目前铁皮石斛试管苗已进入商品化生产。2.1外植体铁皮石斛组织培养外植体来源广泛,一般采用野生铁皮石斛种子[26-29]、根尖[30-31]、茎段[32-34]、腋芽[35]等作为外植体。应用最早和最广泛的外植体是无菌种子,在离体培养条件下,种子萌发后形成原球茎,原球茎可以直接发育形成幼苗,也可以诱导原球茎产生大量愈伤组织,由愈伤组织再分化发育成幼苗[36-37]。唐桂香等[26]以成熟的铁皮石斛种子为材料,以1/2MS为基本培养基并添加20%马铃薯液,种胚萌发率达到79.35%,并能成功诱导出原球茎。杜刚等[27]以铁皮石斛种子为外植体,通过组织培养获得大量种苗。秦廷豪等[31]用铁皮石斛茎段、带顶芽的茎段和根蔸3类外植体在MS培养基上进行诱导培养,发现仅根蔸能诱导出原球茎。王丽萍等[32]和李泽生等[34]分别以MS和1/2MS为基本培养基,选用铁皮石斛幼嫩茎段为外植体能够高效诱导出原球茎。张红梅等[33]以铁皮石斛茎段为外植体材料,经历芽诱导、丛生芽增殖和生根培养3个阶段,获得大量的试管苗,芽诱导率达到86.7%。2.2基本培养基选择合适的培养基是组织培养最关键的一步,针对培养目的、培养途径、培养阶段的不同,所使用的培养基也不同。铁皮石斛组织培养采用的基本培养基包括MS,1/2MS,N6以及相应的改良培养基等[37]。最适培养基的选择主要根据不同外植体来源和不同生长阶段决定。以铁皮石斛种胚作为培养材料,研究发现未经改良的N6培养基对胚的萌发和生长最好,以茎尖作为培养材料,N6培养基诱导愈伤组织能力明显不如MS[38-39]。以铁皮石斛茎段为材料诱导丛生芽,1/2MS诱导的效果最好,生成的苗粗壮[40]。鲍腾飞等[41]的研究表明1/2MS最有利于铁皮石斛类原球茎的生长增殖。王春等[42]以1/2MS+1.0mg·L-1BA+0.5mg·L-1NAA培养基诱导铁皮石斛原球茎,诱导率达到58%。铁皮石斛不同生长阶段的最适培养基也有较大差异。1/2MS、MS和Kc等培养基都适合原球茎的增殖,而B5和1/2MS较适宜铁皮石斛的壮苗培养[43]。2.3培养条件除基本培养基之外,包括外源激素、附加物、蔗糖、pH值、温度和光照等培养条件对不同阶段铁皮石斛生长分化均有影响。铁皮石斛组织培养中常使用的外源激素主要是生长素类(如IAA、IBA、NAA)和细胞分裂素类(如BA、ZT和KT)[44]。苏钛等[45]的研究表明,BA相对于其他激素对铁皮石斛原球茎诱导效果最好,以2.0mg·L-1BA诱导率最高。洪森荣等[46]探讨6-BA和2,4-D对铁皮石斛原球茎增殖和分化的影响时发现,添加1mg·L-16-BA和0.1mg·L-12,4-D对原球茎增殖效果较好。唐桂香等[26]的研究表明,0.5mg·L-1NAA对铁皮石斛的生根效果最好。李璐等[47]比较了6-BA和TDZ对铁皮石斛花芽诱导的影响,结果表明,0.2mg·L-1TDZ最适宜诱导其开花。宋顺等[48]以MS为基本培养基,发现添加0.5mg·L-16-BA和1.5mg·L-1NAA最适合铁皮石斛原球茎诱导,其诱导率为95%;而添加1mg·L-16-BA和1mg·L-1NAA最适合原球茎增殖;添加5mg·L-16-BA+1mg·L-1NAA最适合原球茎分化,其分化率达80%;而在根诱导的培养基中添加1.5mg·L-1IBA+100g·L-1香蕉泥,其生根率能达到100%。一些有机添加物对铁皮石斛种子萌发、芽增殖、组培苗壮苗具有一定的促进作用,已报道的有马铃薯泥[49-50]、香蕉泥[49]、苹果汁[51]等,使用浓度一般在10%~20%。培养基的pH值、温度、光照强度和时间均对铁皮石斛生长有明显的影响。陈青青等[52]研究表明,pH对铁皮石斛的苗鲜重和生根率影响显著,以pH值5.4为宜,其原因可能是pH影响细胞的透性、代谢和培养物的生长与分化,在25℃、光照强度为1500lx时,最适宜铁皮石斛生长。鲍顺淑等[53]的研究表明,在人工光型密闭式植物工厂的可控环境条件下,在光照强度和CO2浓度一定时,光照时间控制在12h/d,铁皮石斛组培苗的净光合速率和叶绿素含量较高,干重和腋芽数增加较多,表现出良好的生长与繁殖能力。 3诱变育种 铁皮石斛生长相对缓慢,一般2~3年才能采收,对现有品种进行遗传改良,培育生长迅速、药用有效成分含量高的新品种是提高产量及质量的有效途径。诱变育种突变频率高,诱发变异较易稳定,可有效改良作物性状,缩短育种年限[54]。物理及化学诱变是常采用的方法,辐射诱变结合组织培养,能加速变异性状的稳定和新品种的育成。詹忠根等[55]利用137Csγ射线辐照铁皮石斛种胚原球茎,针对形态变异的试管苗,采用流式细胞分析DNA的倍性变化,结果发现大部分外部形态发生改变的植株其细胞内DNA的倍性发生了改变。洪萨丽等[56]利用60Co-γ辐照霍山石斛原球茎,研究诱变对石斛生长和生物碱积累的影响,结果表明适当剂量的60Co-γ辐照处理可促进POD、SOD、CAT和PAL酶活性,抑制PPO酶活性,从而能促进石斛原球茎生长,提高悬浮培养原球茎生物碱含量。张青华等[57]采用0.09%秋水仙碱处理24h诱导铁皮石斛丛生芽变异率达到48%,对叶、气孔、染色体的检测,证明变异芽为四倍体或嵌合体。2.5g·L-1植酸能促进石斛多糖的合成,还能促进石斛对碳、氮、磷的吸收[58]。太空诱变育种在中药材品种培育和改良中应用广泛,目前已有数十个审(认)定的中药材品种是通过太空诱变获得的。经航天诱变的仙斛1号铁皮石斛已经通过浙江省非主要农作物品种审定委员会认定。太空诱变技术在有效创造特异突变基因资源和培育作物新品种方面已经显示出重要的作用,成为空间生命科学研究的重要组成部分[59]。利用太空诱变培育突破性优良品种方面具有的独特优势,使今后获得更多优良铁皮石斛新品种成为可能。 4基因工程 4.1基因克隆铁皮石斛的药用有效成分为生物碱、石斛多糖等植物次生代谢产物,这些次生代谢产物需要经过复杂的代谢途径最终合成,并受代谢的关键酶与限速酶调控,如转移酶、合成酶、环化酶等。对关键酶基因进行克隆和分析,是研究铁皮石斛药用有效成分代谢途径及相关分子机制的重点,也是培养优质铁皮石斛新品种的基础。樊洪泓[60]克隆了石斛生物碱合成途径中的关键基因法呢基焦磷酸合酶基因(FPS)的片段,并进行序列分析。为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及表达调控,孟衡玲等[61]成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因(DOSS1)并对其表达分析。曾淑华等[62]对克隆的铁皮石斛磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(pepc)进行表达分析发现,pepc基因在F型铁皮石斛中的表达量为H型的5.55倍。植物凝集素如甘露糖结合凝集素与植物抗病虫害密切相关。铁皮石斛在自然条件下很少发生病虫害,为探究其病虫害抗性与兰科植物凝集素之间的内在关系,Chen等[63]提取铁皮石斛叶片的RNA,根据兰科植物凝集素保守序列区设计引物,通过RACE技术克隆得到全长768bp的铁皮石斛甘露糖结合凝集素基因(DOA),包含1个498bp的开放阅读框,其编码的165个氨基酸为凝集素前体。半定量RT-PCR分析表明,DOA基因是一个组成型表达基因,在根、茎、叶中均有表达,在茎中表达量最高,可能与铁皮石斛茎的病虫害抗性密切相关。铁皮石斛自然状态下种子萌发需要真菌共生,生长阶段也常伴有共生真菌。钙依赖蛋白激酶(calcium-dependentproteinkinases,CDPKs)以及促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)及其级联途径在从枝菌根、根瘤菌-宿主植物共生体系中起重要调控作用。张岗等[64-65]从小菇真菌(Mycenasp.)侵染的铁皮石斛根中分别克隆了一个受菌根真菌诱导的铁皮石斛钙依赖蛋白激酶基因(DoCPK1)和促分裂原活化蛋白激酶基因(DoMPK1),在小菇真菌侵染30d的石斛根中,DoCPK1和DoMPK1基因表达均显著上调,分别达到对照根中的5.16倍和7.91倍,表明DoCPK1和DoMPK1基因参与小菇真菌和铁皮石斛菌根早期互作,可能在该共生体系中起作用。4.2遗传转化目前,铁皮石斛的遗传转化最常用的方法是农杆菌介导法和基因枪法。根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导遗传转化关键时期为共培养阶段。Yu等[66]构建了含β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的表达载体,以潮霉素磷酸转移酶基因(Hpt)筛选标记,将类原球茎与农杆菌在无抗生素的培养基上共培养3d,光照16h·d-1,再转移至添加50mg·L-1羧苄青霉素的培养基上继续培养3~4周,之后在含200mg·L-1卡拉霉素的培养基上选择培养6~8周得到转基因植株。GUS组织化学检测和Southern杂交证明GUS基因成功表达。基因枪法在石斛转基因中应用更多。Kuchnle等[67]采用微粒轰击法将Nos-NPTII基因和番木瓜病毒(PRV)外壳蛋白基因(CP)一起导入杂种石斛的原球茎。经过卡那霉素选择培养,PCR分析表明,13株抗性植株带有NosNPT基因,其中有1株带有PRVCP基因。Chia等[68]成功将荧光素酶基因(Luc)通过基因枪法导入石斛类原球茎并获得再生植株。Yu等[66]进一步发展了一个高频再生、高效而稳定表达的转化体系。以潮霉素磷酸转移酶基因HPT为筛选标记,50mg·L-1浓度下就能完全抑制非转化的杂种石斛原球茎生长。杨雪飞等[71]利用基因枪法将来源于大麦(HordeumvulgareL.)的抗旱耐盐基因lea3导入铁皮石斛的类原球茎中,经PPT筛选和生根壮苗培养获得转化植株。对转化植株进行除草剂PPT叶片涂抹检测和lea3基因的PCR检测,结果表明lea3基因已整合到6个株系7株铁皮石斛转化植株基因组中,转化频率为1.05%。与对照相比,获得的转lea3基因植株的耐盐胁迫能力明显增强。铁皮石斛转基因植株的遗传特性可以稳定表达,这为利用转基因技术进行铁皮石斛优良新品种培育奠定了基础。 5展望 铁皮石斛药用价值极高,但由于较长时期缺乏保护和发展,加上生态环境破坏,近年来野生资源数量急剧下降。铁皮石斛行业标准已于2012年制定,但是,宣传和贯彻落实力度不够,铁皮石斛产业和市场仍然比较混乱。不少研究者对铁皮石斛的遗传多样性进行分析,克隆铁皮石斛代谢途径中的一些关键基因,对其遗传转化技术作了探索,但分子生物学等基础研究整体相对滞后。今后应从以下几方面开展工作:首先,应该积极推进行业标准的贯彻落实。其次,加强种质资源保护和鉴定,建立种质资源的分子遗传图谱和可追溯的原始档案,为高产优质新品种选育提供理论依据。创新和优化组织培养技术,缩短培养周期,降低生产成本,建立标准化培养和生产技术体系,为其规模化生产奠定基础,从而解决资源短缺问题。此外,加强铁皮石斛的基础研究工作,发掘特异和优良基因资源,利用基因工程技术为育种提供新的途径,为铁皮石斛产业发展探求新的道路。 作者:张志勇 齐泽民 黄作喜 单位:内江师范学院生命科学学院 四川省高校特色农业资源研究与利用重点实验室 生物技术进展论文:生物技术在粮油食品工业的研究进展 【摘要】生物技术是科技时代迅速发展的产物,广泛的应用到人类生活的各个方面,对解决人类生活面临的食物、资源、健康等重大问题起着重要的作用。本文对现代生物技术在粮食生产、粮食储藏、粮油食品加工、粮油食品检测、粮油副产物利用和饲料工业等各方面的应用研究进展进行论述。 【关键词】生物技术 粮油食品工业 生物技术又可称之为生物工程,主要包括分子生物学、微生物学、细胞生物学、生理学、免疫学、系统生物学等多种学科,并和计算机、化学等学科内容相互渗透成为一个比较综合的学科,主要包括基因工程、细胞工程、酶工程等技术,其中基因工程是其主要的优秀技术,该种技术主要应用在农业、植物、医学、食品、动物等领域。应用现代生物技术可以按照人们的意愿创造出人们想要的物种,或者是具有全新的功能,或者是改造原有的功能使其更好的满足人们的需求。 一、生物技术在粮食生产中的应用 生物技术在粮食生产中的应用主要有以下几个方面:可以利用转基因技术获得产量更高,并有一定的抵御虫害的作物品种,获得营养价值更高的作物品种,此外,还可以利用细胞工程技术对植物进行无性繁殖,从而获得高产量的作物,利用生物技术可以制造出无毒生物农药从生产出更多的绿色产品。生物技术培育出的作物主要有三代,第一代是通过培育转基因作物可以提高农作物抗虫害的能力,目前种植面积比较多的是抗除草剂的农作物。第二代是通过转基因来提高农作物的营养价值为主要特征。第三代是通过转基因作物提高食品的免疫功能,即可以利用转基因的作物来生产一些具有新功能的食品以及药物。 二、生物技术在粮油加工中的应用 我国的粮油加工产品主要以初级产品为主,而在食品的精深加工方面比较落后,资源的深层次利用率比较低,而利用生物技术可以将产品原料加工成产品并实现产业化,通过对农产品的二次开发以此形成新的产品。利用生物技术可以快速的提高粮油加工的能力并提升水平,使我国的粮油加工生产能力能够得到跨越式的发展。 三、生物技术在食品加工中的应用 生物技术已经渗透到了食品加工的各个方面,利用基因工程可以有效的改良发酵工业中的微生物菌种,对食品加工原料进行改造,提高氨基酸在食品加工中的含量,此外,利用基因工程还可以改进其生产工艺,进一步提高食品的营养价值。利用蛋白质工程可以创造出人类需求的不同功能的蛋白质新产品,可以更改酶的特性。在食品工程中酶技术的应用比较成熟,在粮油食品加工中应用比较广泛的是酶制剂的应用,主要有酿造酶、蛋白酶、果品酶等。这些酶主要应用在果蔬加工,乳制品加工等方面。 四、生物技术与食品安全 生物技术在食品安全中的应用主要是转基因食品安全问题。任何物种在进化过程中都会经历自然选择或者是人工选择,他们能够幸存的物种都是这两种选择的结果,不过是自然选择还是人工选择其实质都是遗传变异选择,在物种进化中遗传是基础,变异一定会存在。任何物种都是在遗传的基础上经过进化发展而来的,对遗传变异进行人工选择就是常规育种,而转基因育种在本质上和常规育种并没有本质的区别,转基因的食品安全问题和其它新出现的技术一样,只是在人类科学进步进程中新出现的科学问题而已,应该对以抱有正确的态度,深入的对其进行研究和探讨。转基因技术作为发展最快的新技术,正对人们生活的各个方面产生巨大的影响。 五、生物技术与食品安全检测 食品安全越来越受到人们的关注,日常食品安全已成为人们生活的焦点,为了让人们吃到更为安全的食品,对食品安全检测技术的研究已经提上日程,而生物技术在食品安全检测中的应用,发挥了较大的推动作用,并取得了不错的效果。在当前的食品安全检测中比较广泛应用的生物技术有生物芯片、免疫技术等生物技术,通过这些生物技术的应用使得食品安全的检测更加方便快捷而且灵敏度也比较高,人们对食品安全也更加放心。 六、粮油深加工生物技术的进展 在粮油深加工方面,美国主要利用酶以及发酵工程来进行粮油资源的开发,同时还利用基因工程等生物技术来改良农作物的性能,改善农作物所含的营养价值。生物技术在粮油加工中的应用主要有以下几个方面,首先是利用生物技术进一步提高农作物的产量,并为农作物的生产寻找更好地的农业技术。通过新的生物技术的应用进一步改良农作物的品种,另外,还有利用农作物、农业废弃物和加工副产物生产工业制品,包括生物能源、生物材料等。 七、结语 生物技术在食品粮油领域,在食品生产、粮油食品加工以及副产品利用等方面都有重要的应用,随着基因组技术在农作物的成功实施以及深入开展,新一轮的农业技术革命将会展开。为此,要认识在粮油食品安全领域生物技术应用的重要性,并不断在粮油食品加工中引入生物技术,以更好的促进粮油食品加工行业的发展。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展 【摘要】随着环境保护工程的广泛展开,生物技术的应用已经拓展到各个方面,从单个环境目标治理,发展为全系统的广泛应用。本文主要阐述环境保护工程中生物技术的应用及重要进展进行论述。 【关键词】环境保护工程;生物技术;进展 1 环境保护与生物技术关系概述 环境保护的涉及面很广,包括空气质量、水资源保护、土地保护、森林保护等内容。由于人类对自然资源的过度开发和不合理利用,环境问题已经日益激化,生物技术作为一项有效的科技手段,对解决环境问题有着积极地作用。在当今资源保护过程中,生物技术已经占有主要的地位,生物净化技术的应用得到广泛认可。 生物技术方向潜力巨大,有很多领域都有新发现,继续挖掘生物技术的潜能,是未来环境治理的主流方法。生物技术的发展给环境保护带来了福音,但是生物技术的应用必须是严谨的,并遵守既定的原则,否则可能会再次对环境造成污染。随着人们生活节奏的不断加快,人们对于快捷方便的生活方式越来越依赖,但是经济发展不能以牺牲环境为代价,人类应该以高效率、低耗能、投入少的方式发展经济。生物技术能够成为经济发展的基本保障,深入研究生物技术,符合我国环境发展的国情。 2 环境生物技术的特点及现状 无数种生物构成了地球的生态系统,依靠这些生物完成了生态系统内的物质循环过程。环境生物技术产生就是利用了物质循环的原理,随着科技的发展生物技术被证明是环境保护的理想手段,这一技术的独特功能在解决环境问题过程中显示出无可比拟的优越性,这充分体现出它是一个纯生态的过程,符合我国可持续发展的战略思想。生物技术对处理环境污染具有很好地作用,同时具有速度快、成本低、效率高、消耗低等优点。因为生物技术来源于自然界中的生物,所以具有无二次污染、反应条件温等显著特点。环境生物技术明显的优势以及其广阔的市场前景,受到了世界各国的高度重视。 目前环境保护对生物技术的应用主要是微生物及其衍生物,少部分生物技术利用植物控制环境污染。目前生物技术是环境保护中应用最广泛、最为重要的技术,其在很多领域发挥作用。 3 环境生物技术的应用进展 3.1 在治理大气污染和改善空气质量中的应用 雾霾是2014年出现频率非常高的词,整个冬天它都纠缠着我国大部分城市,这样大规的雾霾天气说明我们的空气质量正在急速下滑,大气污染问题已经不容忽视,它已经严重影响人们的生活和身体健康。我国对治理大气污染、空气污染非常重视,生物技术已经应用在大气污染治理上。目前主要采用的方法有生物的吸附、生物的洗涤和生物的过滤等方法[2。生物技术虽然仍需要更大程度的提升,但与传统的废气治理方法相比,生物技术转化废气效果更加明显,而且节省时间,大大提高了工作效率。生物技术对能源的净化和转化更加安全可靠,经过处理的气体不会造成二次污染,甚至可以达到二次利用的效果。 3.2 在改善水体质量,治理水源污染中的作用 生物技术应用最为广泛的领域就是在改善水体质量方面,生物处理是目前水处理技术的重要手段,世界范围内大多都采用这一方法进行污水的处理。我国在污水处理上也会遵循这一趋势,不断研究发展并提升生物处理污水的能力。目前常见的水污染治理的生物技术有活性污泥法、生物膜处理法、稳定塘法、土地处理系统法和人工湿地处理系统法等[1]。生物技术应用突出表现在微生物水处理剂、废水处理、以及生物修复等方面。 3.3 在治理土地污染中的作用 我国针对土壤严重污染的问题,出台了较多政策进行治理。目前我国通常采用物理治理的方法解决土地污染,通过大面积的植树造林,保持水土,启动土壤森林净化循环的作用,避免发生大范围的水土污染和流失。其他物理化学方法以洗脱、吸附)为主 ,不仅投资成本高,而且极易造成二次污染[1]。我国作为农业大国,农业生产对土地的依附性很大,如果不注意土地污染问题的治理,后果不堪设想。但传统方法修复周期过长,治理速度远远不及污染速度,因此必须运用生物技术对土壤污染进行治理,同时保护土壤的有机成分,挽救每况愈下的土地。 3.4 生物技术的其他应用方向 生物转化过程是以酶为反应介质进行的,因为酶是一种活性蛋白,极易受到酸、碱及高温的破坏,所以生物反应的过程必须在常温、常压的环境下进行。生物反应的条件相对比较好达到,因而其投资少、耗能低、速度快好、效果好、操作简便、设备简单。 生物转化代替化学处理可以大大降低反应过程的污染水平,更有利于实现生态化生产或无废生产,从而实现清洁生产的目的。此外,生物反应的产品及副产品大多都是可以加快生物降解,有的甚至是下一次反应的催化剂,且反应产物大多可以作为其他生物的营养源加以利用。 4 结束语 随着经济的不断发展,我国环境问题日益凸显,环境问题亟待解决,现有的生物技术已经不能满足社会发展的需要,因此需要不断挖掘生物技术的潜力,环境治理和技术革新的探索之路还要继续走下去。未来生物技术的研究必须要考虑到经济发展的因素,实现经济发展与环境保护相统一,促进社会进步与环境保护的协调发展。 生物技术进展论文:有机废水处理中的环境生物技术及其进展 【摘 要】对于大多数的国家来说,有机质为主的水污染是水环境保护过程中的首要问题,有机质水污染形成的原因包括城市生活污水与工业、农业等有机废水的排放。生物环境技术成为了当前处理有机废水最主要的方法,主要是由于其效率高、能耗地、处理速度快、适用性好及安全性好等特点。本文主要介绍了生物环境技术中的好氧与厌氧处理工艺、人工池塘和湿地的方法与应用。 【关键词】有机废水;生物环境技术;综述 在世界五大环境问题中水资源方面的问题显得非常的突出与紧要。我国虽然是世界上的资源大国,有着非常丰富的地表水资源,但是我国由于人口众多的原因,人均淡水资源量达不到世界平均水平的四分之一。随着经济的发展和人口的增长,我国所面临的水质污染与水生态污染的问题越来越突出,这方面的问题制约着我国的经济建设和社会发展,威胁这人们的饮水安全与可持续发展。而在全球范围的水质与水生态污染中有机污染的影响最为严重,主要的有机废水来源包括城市生活污水及工业、农业、养殖业的废水排放。 1 生化处理技术 生化处理就是通过微生物来对有机废水中的有机污染物进行消化和分解,从这个过程中得到碳和能源。根据生化反应的不同可以将生化处理技术分为好氧与厌氧两种。好氧降解中,有机物质被完全分解为水和二氧化碳,降解比较彻底,效率也高,是生化处理技术的主要方法。厌氧降解中是改变有机物质的化学结构,反应需要的时间较长,但能够降低有机废水中有机物质的浓度,也能够降解一些难降解的有机物质,因此也有着重要的地位[1]。 1.1 好氧降解 1.1.1 活性污泥降解方法 这种方法属于好氧降解技术中最传统的,其中的活性污泥实际上是微生物生长于繁殖之后形成的絮凝体,这种物质有着非常强的吸附于分解有机物质的能力,而且自身的凝聚性较好。具体的方法就是在有机废水中曝气供氧来使微生物形成活性污泥,从而降解有机物质。 1.1.2 生物膜法 这种方法主要是在有机废水中添加微生物附着的介质来进行有机物质分解,微生物在介质表面不断地生长和繁殖就会形成膜,这些膜对污水进行净化。随着生物膜不断地分解有机物质,微生物会不断的生长,因此生物膜也会越来越厚,在着过过程中在生物膜的内部就会形成一种微生物生长的兼氧与厌氧的环境,因此生物膜法中其实也有着一部分厌氧降解的作用[2]。随着生物膜厚度的增加,达到一定程度之后会自动脱落成为污泥,介质的表面会重新生长微生物从而形成新的生物膜来净化污水。 1.2 厌氧降解技术 在酿酒、制酱等领域中,厌氧技术有着非常悠久的历史,但是直到1881年才得以在水环境保护中得到应用。随着技术不断的完善和使用范围的不断扩大,人们渐渐认识到了厌氧降解技术产能高、能耗小的优点,研发出了厌氧滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘等厌氧反应器。这些厌氧反应器都有着共同的特点:有机负荷比较大、反应时间有所缩短。近几年来,厌氧技术逐渐应用到了工业、农业、养殖业等高中低不同浓度的有机废水和城市生活污水的处理中。但是厌氧降解技术产出的水质不能够达到排放标准,“后处理”成为了技术最重要的缺陷。 2 生物自然净化技术 2.1 生物塘 在水中培植大量的生长快速的水生植物就形成了生物塘,这种方法主要是通过水生植物的吸收和收获来讲有机污水中的有机物质带走,从而达到净化水体的作用[3]。在生物塘中增加曝氧系统就会形成氧化塘,能够在生物塘中兼具好氧降解的功能。传统的生物塘存在面积大、处理时间长、出水不合格等缺陷,在不断地改进过程中总结出了解决这些缺陷的几点措施:高效水生植物的培育、实现生物塘综合处理等。 2.2 人工湿地 人工湿地发展的基础是污染灌溉,这种方法投资与能耗都非常低,而且还能够为农作物提供肥力。将污水经过一级和二级处理之后就用于灌溉系统。沼泽、泥潭与水域边缘地带等都属于湿地,水体、这种条件之下发育的土壤、适应这种环境的动植物就组成了整个的湿地环境。人工湿地就是指通过人工建造于湿地功能相似的系统,由于保护水资源与改善水生态环境。人工湿地包括表面流型、潜流型、垂直流型三种,其中垂直流型应用最为广泛。 3 环境生物技术的展望 生物环境技术不断发展的动力与目的都是提高污水处理效率、降低技术应用成本。难降解有机物质、高浓度有机废水和去氮除磷问题是当前有机污水治理的主要难点和方向,是环境生物技术的发展方向。 3.1 实现的工艺优化组合 不同的工艺通过优化组合就能够实现优势互补,是生物降解技术的一个重要的发展趋势。例如好氧降解与厌氧降解实现组合能够克服好氧负荷率小于去氮除磷效果差的缺点,克服厌氧处理时间较长与出水水质不高的缺点。 3.2 与其他技术相结合 环境生物技术的发展需要其他科学技术的配合,要将环境生物技术与其他的技术结合起来才能够提高处理的效果。高效生物技术与光、电的结合能够由于有毒有害难降解有机废水的处理,例如如光催化氧化-生物处理新技术、电化学高级氧化-高效生物处理技术等。环境生物技术不断地与计算机、电子信息等技术的结合,逐渐实现了环境生物技术的自动化与模块化。 3.3 难降解有机物质的处理 在微生物群体中占优势的与降解力较高的菌种都属于优势菌。可以通过自然筛选驯化、混合培养、细胞工程、基因工程等方式来培养优势菌种。这些优势高效菌种能够用来对难降解的有机物质进行处理,是现代环境生物技术的发展热点之一。 3.4 生物传感器 生物传感器能够实现自动连续监测,能够判断污染的发展趋势、探索污染物的转化与降解规律、检测污染物突变的原因、分析污染的来源等。生物传感器的研制对生物环境污染的监测有着积极地作用,使其更加的方便、快捷、灵敏、全面,而且还具有廉价、简单、快速等优点。 4 总结 水领域中应用的技术种类有很多种,每种技术都有各自的优点和适用的范围。环境生物技术主要是利用生物本身或者去其产物来对水污染进行治理,微生物和植物是生物主体,微生物主要是发挥降解功能来净化有机污水中的有机物质,而植物主要是通过吸收功能来实现治理有机污水。这种技术效率较高、投入较大、安全性好、适用范围广,应该在有机废水的处理过程中积极推广。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展 【摘 要】全球范围内的环境问题十分严峻,因此人们对环境保护的重视程度也逐渐提高。党的十八大对生态文明建设做了进一步部署,环境保护是我国建设和谐社会的重要内容。环境保护离不开科学技术的支持,而生物技术在其中起到举足轻重的作用。 【关键词】环境保护工程;生物技术;进展 随着环境保护工程的广泛展开,生物技术的应用已经拓展到各个方面,从单个环境目标治理,发展为全系统的广泛应用。本文主要阐述环境保护工程中生物技术的应用及重要进展进行论述。 1 环境保护与生物技术关系概述 环境保护的涉及面很广,包括空气质量、水资源保护、土地保护、森林保护等内容。由于人类对自然资源的过度开发和不合理利用,环境问题已经日益激化,生物技术作为一项有效的科技手段,对解决环境问题有着积极地作用。在当今资源保护过程中,生物技术已经占有主要的地位,生物净化技术的应用得到广泛认可。 我们享受着经济发展给生活所带来的舒适和方便,却忽视了环境对人类发出的警告。经济发展的代价是环境的严重破坏,随着环境破坏程度越来越严重,人们开始清醒的认识到环境必须要好好治理了。国人环境治理的意识正在不断的加深,生物技术得到了很好地发展,并应用到实际治理污染中[1]。虽然生物技术取得了一定的成绩,但仍然无法高效的解决环境污染问题。因此,我们对生物技术的研究还要继续深入,有效地实现研究成果和工程技术的结合,使之成为成熟的技术并推向市场。 生物技术方向潜力巨大,有很多领域都有新发现,继续挖掘生物技术的潜能,是未来环境治理的主流方法。生物技术的发展给环境保护带来了福音,但是生物技术的应用必须是严谨的,并遵守既定的原则,否则可能会再次对环境造成污染。随着人们生活节奏的不断加快,人们对于快捷方便的生活方式越来越依赖,但是经济发展不能以牺牲环境为代价,人类应该以高效率、低耗能、投入少的方式发展经济。生物技术能够成为经济发展的基本保障,深入研究生物技术,符合我国环境发展的国情。 2 环境生物技术的特点及现状 无数种生物构成了地球的生态系统,依靠这些生物完成了生态系统内的物质循环过程。环境生物技术产生就是利用了物质循环的原理,随着科技的发展生物技术被证明是环境保护的理想手段,这一技术的独特功能在解决环境问题过程中显示出无可比拟的优越性,这充分体现出它是一个纯生态的过程,符合我国可持续发展的战略思想。生物技术对处理环境污染具有很好地作用,同时具有速度快、成本低、效率高、消耗低等优点。因为生物技术来源于自然界中的生物,所以具有无二次污染、反应条件温等显著特点。环境生物技术明显的优势以及其广阔的市场前景,受到了世界各国的高度重视。 目前环境保护对生物技术的应用主要是微生物及其衍生物,少部分生物技术利用植物控制环境污染。目前生物技术是环境保护中应用最广泛、最为重要的技术,其在很多领域发挥作用。大气污染治理、水源污染控制、清洁可再生能源的开发、有毒有害物质降解、 废物资源化、污染环境修复、环境监测和重污染企业的清洁生产等各个方面都有生物技术的身影,并发挥着极其重要的作用[1]。使用环境生物技术处理环境污染物时,最终产物大部分是无毒害且稳定的物质,大部分有机污染物都转化为二氧化碳、水和氮气等。应用生物技术处理污染大多能一步到位,避免了污染物再次转移,因此它可以安全而彻底的消除污染。大部分有机污染物适可作为其他反应的底物,这些有机污染物经过生物转化后变成酒精、沼气、氨基酸、多肽等有用物质。生物转化的技术因此常常作为有机污染物资源化的首选技术。 3 环境生物技术的应用进展 3.1 在治理大气污染和改善空气质量中的应用 雾霾是2014年出现频率非常高的词,整个冬天它都纠缠着我国大部分城市,这样大规的雾霾天气说明我们的空气质量正在急速下滑,大气污染问题已经不容忽视,它已经严重影响人们的生活和身体健康。我国对治理大气污染、空气污染非常重视,生物技术已经应用在大气污染治理上。目前主要采用的方法有生物的吸附、生物的洗涤和生物的过滤等方法[2。生物技术虽然仍需要更大程度的提升,但与传统的废气治理方法相比,生物技术转化废气效果更加明显,而且节省时间,大大提高了工作效率。生物技术对能源的净化和转化更加安全可靠,经过处理的气体不会造成二次污染,甚至可以达到二次利用的效果。 3.2 在改善水体质量,治理水源污染中的作用 生物技术应用最为广泛的领域就是在改善水体质量方面,生物处理是目前水处理技术的重要手段,世界范围内大多都采用这一方法进行污水的处理。我国在污水处理上也会遵循这一趋势,不断研究发展并提升生物处理污水的能力。目前常见的水污染治理的生物技术有活性污泥法、生物膜处理法、稳定塘法、土地处理系统法和人工湿地处理系统法等[1]。生物技术应用突出表现在微生物水处理剂、废水处理、以及生物修复等方面。 3.3 在治理土地污染中的作用 我国针对土壤严重污染的问题,出台了较多政策进行治理。目前我国通常采用物理治理的方法解决土地污染,通过大面积的植树造林,保持水土,启动土壤森林净化循环的作用,避免发生大范围的水土污染和流失。其他物理化学方法以洗脱、吸附)为主 ,不仅投资成本高,而且极易造成二次污染[1]。我国作为农业大国,农业生产对土地的依附性很大,如果不注意土地污染问题的治理,后果不堪设想。但传统方法修复周期过长,治理速度远远不及污染速度,因此必须运用生物技术对土壤污染进行治理,同时保护土壤的有机成分,挽救每况愈下的土地。 3.4 生物技术的其他应用方向 生物转化过程是以酶为反应介质进行的,因为酶是一种活性蛋白,极易受到酸、碱及高温的破坏,所以生物反应的过程必须在常温、常压的环境下进行。生物反应的条件相对比较好达到,因而其投资少、耗能低、速度快好、效果好、操作简便、设备简单。 生物转化代替化学处理可以大大降低反应过程的污染水平,更有利于实现生态化生产或无废生产,从而实现清洁生产的目的。此外,生物反应的产品及副产品大多都是可以加快生物降解,有的甚至是下一次反应的催化剂,且反应产物大多可以作为其他生物的营养源加以利用。用生物反应产物代替一些化学药物、人工合成物、化石能源等,能把产生活动带来的环境污染降到最低,真正使经济发展遵循可持续发展的原理。应用生物技术还可以处理其他方法无法处理的环境问题,比如生物修复技术净化环境,能使受污染的珍贵资源如水资源、土地资源等恢复到健康的水平。 4 结束语 随着经济的不断发展,我国环境问题日益凸显,环境问题亟待解决,现有的生物技术已经不能满足社会发展的需要,因此需要不断挖掘生物技术的潜力,环境治理和技术革新的探索之路还要继续走下去。未来生物技术的研究必须要考虑到经济发展的因素,实现经济发展与环境保护相统一,促进社会进步与环境保护的协调发展。
智能化是煤炭企业转型发展过程中的必然趋势,是世界煤炭技术革命的新方向,也是今后一个时期国家煤炭科技发展的主要支撑领域[1-3]。随着智能技术的不断发展,通过运用各种感知、网络、通信、集成等技术,提升开采装备的自动化和智能化水平,矿井的生产和组织方式将会向“安全、高效、绿色、智能”的方向发展,逐步实现矿井“少人则安、无人则安”安全发展的现实需要,同时也是提高劳动生产率、增加经济效益的有效途径,更是实现煤炭产业高质量发展的必然选择和提升核心竞争力的根本保证[4-5]。本次拟对中煤集团某煤矿回采工作面进行智能化升级改造设计,力求达到国内领先、国际先进水平。 1地质条件 该煤矿回采工作面煤层厚度0.7~4.2m,平均3.6m。平均属于厚煤层,煤层倾角2°~6°,平均4°。煤层顶底板有一定起伏,工作面机巷侧局部存在煤层变薄区域,煤层结构简单,煤体结构为原生结构。机巷巷道中宽3.8m,中高2.88m,巷道净断面10.63m2。副巷巷道上宽2.6m,下宽4.95m,净高2.65m,巷道净断面10.0m2。工作面长150m,走向长度1000m。 2方案目标 2.1升级改造目标根据省级监管部门相关要求,该煤矿建设智能化综采工作面主要以低投入且现场较实用、通过初级验收为建设目标。主要设备选型以技术先进、性能可靠为前提,同时兼顾设备间的相互配套,保证运输系统流畅,以期达到采运平衡,最大限度地发挥综采设备优势。 2.2升级改造内容 设备升级改造内容主要包括以下方面: (1)对原有采煤机系统电控系统进行升级改造,使之满足智能化开采要求。 (2)支架纯手动控制液压系统改为电液控制系统,同时优化支架控制工艺。 (3)前部刮板输送机新增三机电液监测系统,实现对三机设备运行工况的监测和控制。 (4)新采购全新泵站供液系统,以实现泵站系统集中控制和随动控制。 (5)增加视频监控及工作面环网系统,对工作面设备的运行状态及工作面环境进行可视化监控,视频系统具备动态自动跟机监测功能。 (6)新增工作面人员精确定位系统,以实现工作面人员精确定位。 (7)新增集控系统,实现工作面及顺槽系统融合和集成功能,对采煤机、运输三机、液压支架、视频、供电系统、供液系统、皮带运输系统、工作面人员精确定位系统等多项系统及设备进行远程统一监测、协同控制、协同保护,并可将全部数据打包上传或提供给第三方系统。 (8)新增地面监测及调度展示系统,实现在地面调度室对工作面设备的全自动顺序启停控制,并可查看设备的运行状态。 3智能化系统设计 为实现上述目标,该系统由井下智能集中控制系统和地面智能化综合监控管理系统组成,其工作面整体架构如图1所示。 3.1智能集中控制系统 综采工作面智能集中控制系统主要负责与各个子系统之间的通信、数据采集、数据分析以及智能化控制,是整套工作面自动化控制系统的核心,是实现在工作面顺槽监控中心对综采设备进行智能化控制,确保各设备间协调、连续、高效、安全运行,实现工作面少人化、无人化的关键。3.2智能集中控制系统结构集中控制系统与各个子系统之间采用光纤、Modbus、CANBUS、Profibus、OPC、无线等通信方式进行连接。通过通信数据交互实现与各个子系统之间的远程监测和控制,具体连接方式如图2所示。 3.3集中控制系统监测功能 集中控制系统的监测画面由主界面和各个系统的子界面组成。主界面对系统核心的运行参数进行监控,对三机的运行状态和信息能够直观地监测,便于操作人员及时掌握相关工况信息,进行控制。具体的监测信息包括集中控制系统与工作面设备间的通信状态显示。采煤机运行状态信息、采高及工艺信息;刮板运输机的运行状态信息、工作负荷信息;支架的压力及推移行程等相关信息;能够将工作面语音系统状态显示,包括电话闭锁状态显示、急停状态显示和断路位置显示(断路的具体架号)。各个子系统的就绪状态信息;工作面产量信息、采高信息;设备运行的故障信息等相关参数。此外在集中控制系统的主界面中还能够显示工作面设备与监控中心各主控计算机的通信状态显示。集中控制系统在实现上述界面的监测功能外还能够实现对各子系统设备重要运行参数历史数据存储功能,能以历史曲线和数据列表方式查询;具有历史故障查询功能,对所有可能出现故障的地方进行记录。管理员权限的人员还可在监控中心进行工作面视频显示,可对视频进行管理、查询、存储。 3.4地面监测及调度展示系统功能 3.4.1监测显示功能 地面集控系统通过煤矿井下环网与工作面集控系统进行实时数据交互,并将相关数据进行显示。显示的数据包括设备正常运行数据信息、设备设定参数、设备故障信息以及设备运行预警信息等。 3.4.2地面远程控制功能 当井下集控中心开放控制权限的前提下,综合监控管理系统可实现对井下设备的远程控制,包括设备单功能的启停、顺序启停和地面一键启停。当地面远程监测系统与井下集控系统通信中断后,井下集控系统按自身逻辑进行保护控制。 3.4.3视频监视画面显示功能 地面视频处理系统将井下发送上来的数据解压并可跟现有矿井使用的视频监控系统相兼容,同时实现视频信息归类和存储录像、录像反调等功能,该系统具备整个工作面视频录像的处理容量,可供一个工作面加部分其他监控摄像机的图像处理。远程视频访问系统是基于网络视频的系统,该系统可将视频信息以局域网、工业环网、以太网等模式发送到个人电脑、办公电脑、工业服务器等客户端查看;且该系统具备手机WAP访问功能,可在智能手机上安装手机客户端软件,从而支持手机上网的用户实现登录查看视频图像。 3.4.4安全控制保护功能 (1)地面调度指挥中心普通操作人员仅具有对综采工作面数据信息的查看权限;(2)通过设置相应的安全机制,在取得相应授权的条件下,可在地面调度指挥中心对综采工作面设备实现一键起停功能。 3.5数据远程发布功能 数据发布系统通过煤矿井下环网与工作面集控系统进行实时数据交互,并将相关数据进行显示。显示的数据包括设备运行状态、正常运行的实时数据信息、设备设定参数、设备预警信息和故障信息等。数据发布系统以移动终端设备如手机、平板电脑为基础,实现通过APP发布生产数据,同时也可用台式机或笔记本电脑进行WEB访问。该系统应允许授权过的终端进行访问,便于煤矿的生产管理。结语本建设方案以省级地方标准为主,综合考虑煤矿基本地质条件、现有设备人员、开采方式、生产接续及资金预算情况,以满足地方政府基本建设验收要求为标准。实现以“采煤机记忆截割、支架自动跟机动作、键盘遥控放煤、三机顺序启停、视频实时监测监控”的智能化开采模式,达到地面一键启停控制的远程监测监控应用和展示、示范的目标。 参考文献: [1]王国法,赵国瑞,任怀伟.智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析[J].煤炭学报,2019,44(01):34-41. [2]王国法,刘峰,庞义辉,等.煤矿智能化———煤炭工业高质量发展的核心技术支撑[J].煤炭学报,2019,44(02):349-357. [3]范京道.煤矿智能化开采技术创新与发展[J].煤炭科学技术,2017,45(09):65-71. [4]李首滨.智能化开采研究进展与发展趋势[J].煤炭科学技术,2019,47(10):102-110. [5]刘峰,曹文君,张建明,等.我国煤炭工业科技创新进展及“十四五”发展方向[J].煤炭学报,2021,46(01):1-15. 作者:刘佳金 单位:中国煤矿机械装备有限责任公司装备研究院
无机化学论文:对药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的思考 生物无机化学是由无机化学、生物化学、临床化学和医学交叉融合而发展起来的一门新型边缘学科,在分子水平甚至量子水平上,研究和阐明生物体内生物大分子配体与无机元素有关的各种相互作用的学科[1]。它包括两个主要部分:一是研究生物体中天然存在的无机元素,二是把金属引入生物体系中作为探针和药物。 1 药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的重要性 在我国很多医药院校的药学专业中,药学教育的模式一直是化学模式。由于,无机化学的理论学习中要求记忆的东西很多,较枯燥,导致了很大一部分同学在学不到一半的时候就放松了学习,明显影响学习效果。如果能够在教学过程中有意识地引进一些生物无机化学的新知识、研究的前沿和热点问题,及相关的人文科学知识,将大大提高药学专业学生的学习无机化学的兴趣,为提高其综合素质和培养其创新能力提供坚实的基础。在我国的一些院校的化学系开设了生物无机化学的选修课程。但是对于药学专业进行生物无机化学教学受到学制短、化学课课时少及化学和生物化学基础知识差等客观条件的限制。为解决这个问题,可以在学习无机化学的过程中有意识地渗透一些生物无机化学方面的知识,以达到提高学生的学习兴趣等的效果。 2 在药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的内容 在药学专业使用的无机化学教材中,隐含着丰富的生物无机化学教育内容[2](图1),教师要有计划地把这些知识渗透到教学过程中去,使学生在学习无机化学知识的同时,获得更多与药学相关的知识。因此在备课时,教师需要熟读教材,找准无机学化各章节中渗透生物无机化学知识的结合点。 2.1 绪论部分 无机化学是一门理论性较强、较抽象的课程。在绪论课时,教师适当的渗透一些无机药物方面的知识(表1),将对提高学生学习无机化学的兴趣起到事半功倍的效果。 2.2常见非金属元素及其化合物 非金属元素的生物无机化学的内容相对偏少,但也还是存在足够的可讲的知识点。如,三位科学家由于发现一氧化氮作为人体中一种重要的信号分子而于1998年获得诺贝尔医学奖。一氧化氮是第一个被发现的参与细胞信号转导的气体信号分子。一氧化氮是随血液存在于人体各处,只要有血液的地方就有一氧化氮的存在。一氧化氮参与的生命活动非常广泛,在神经、免疫、呼吸等系统中发挥着重要作用。人的机体内有很多信号系统,它们可以调节全身的血管网络,一氧化氮可以使微循环畅通,保证含氧血运送到人体各组织和器官当中,让人体血压保持在适当水平。人体内生成的一氧化氮自由基,可以穿透任何细胞,到达任何组织,使信息从人体某一部分,传至其他部分,行使着传输信号的功能。这样使血管扩张,帮助控制血液流向人体的各个部位,以起到保持血管清洁、预防中风、维持正常血压的作用,有效减轻心脏负担,从而达到预防心脏病的效果。这就是一氧化氮作为信号分子的作用。 2.3 常见金属及其化合物 人们对于微量元素的作用远不如对维生素那样熟悉。然而,微量元素对于生命的作用要比维生素重要得多,生物体本身无法制造出它所需要的微量元素。所以,缺乏微量元素就成为一个十分严重的问题。现代研究表明,生物体内必需的微量化元素至少有十六七种。而人体内有1/4~1/3的酶需要金属离子参与才能发挥催功能,这些金属离子包括Fe2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mg2+、Ca2+等。人们逐渐认识到生命活动无不与金属离子有着千丝万缕的关系,即没有金属离子就没有生命。缺乏这些元素,生物体就要发生各种病变。人体的许多疾病,包括一些地方流行病,往往与微量元素的缺乏或过量有关(表2)。 2.4 配位化合物 在现代医学中无机药物的使用已经非常普遍。从生物必需元素到有益元素甚至放射元素都在医学上占有一席之地,而且涉及多种疾病的诊断和治疗。有些具有治疗作用的金属因其毒性大、刺激性强、难吸收等特点而不能直接在临床上应用,若把它们变成配合物就能在一定程度上增强药效同时降低其毒性[3-5]。由于形成金属有机络合物提高了化合物的脂溶性,有利于提高其吸收效率,有利于药物分子选择性地进入体内的一定位置。 本部分可以重点地介绍治疗药物如铂类抗肿瘤药物和铋类抗溃疡药物[6-7],诊断药物如核磁共振造影剂、放射诊断药物以及中药研发方面遇到的实际问题。 2.4.1 铂类配合物作为抗癌药物的应用 20世纪70年代以来,铂配合物抗癌功能的研究在国内外引起了极大的重视[8-10]。铂配合物的抗癌活性是基于其对癌细胞的毒性[8]。现已确定具有顺式结构的均显示抑瘤活性,其中顺式二氯·二胺合铂,简称顺铂抗癌活性最高。它不仅能强烈抑制实验动物肿瘤,而且对人体生殖泌尿系统、头颈部及其他软组织的恶性肿瘤有显着疗效,与其他抗癌药联合使用时具有明显的协同作用。目前,我国已生产“顺铂”供应市场。由于“顺铂”尚有缓解期短、毒性较大、水溶性较小等缺点,经过化学家们的不懈努力,现已制出了与顺铂抗癌活性相近而毒副作用较小的第二代、第三代抗癌金属配合物药物[11]。 2.4.2 钆类配合物作为核磁共振造景剂的应用 核磁共振造影技术已成为当今临床诊断中最为有力和安全的检测手段之一。它对疾病的诊断是通过使用外来的顺磁试剂或造影剂而使得正常组织和疾病组织的1H(主要是水)的共振信号产生差别。核磁共振造影剂使得质子的弛豫时间缩短,从而达到改善组织成像的效果。多数的核磁造影剂均为Gd(Ⅲ)、Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)离子,因为它们具有最多的未成对电子和较长的电子自旋弛豫时间。目前临床诊断使用的化合物主要有四种,全部是三价钆的配合物。据统计,世界上大约每年要进行500万次核磁共振诊断,而其中20%必须使用造影剂,造影剂研究及应用的重要性不言而喻。 2.4.3 络合作用与中药的研发 在天然药物研究开发过程中,往往药物的粗提物具有明显的生理活性,但是随着纯度的提高,其药理活性逐渐下降,甚至消失。究其原因,可能是由于除去了微量元素等无机成分。由于中药中含有微量金属元素和氨基酸、皂苷类、黄酮类、多糖类、生物碱等有机组分。而这些有机组分含有多个配位原子,能与微量金属元素通过多种键合作用形成各种复杂的配合物。它们具有较高的稳定性,这对于药物在体内的生物化学作用具有重要的意义,使之表现出长效、低毒和药性温和。 实际上,中药的药理作用是中药中的有机组分和无机组分的共同表现,它们的络合物往往表现出较强的药理活性。例如,博来霉素最早由链霉属真菌中以铜配合物的形式提取出来,只有人 们改变了发酵条件得到了一系列类似物。博来霉素作为抗生素类抗肿瘤药物在头颈癌、卵巢癌等的临床治疗中广泛应用。研究发现,博来霉素需要有金属离子才能产生活性,铁、钴、锰、铜等离子的存在使得博来霉素能够对DNA进行裂解。目前较公认的机制是:博来霉素首先与金属离子如Fe3+结合,金属离子结合的博来霉素发生构型的变化,然后与活化分子氧生成活化态,后者对DNA进行切割并阻止其复制。 3 在药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学的途径 3.1 制订计划 在无机化学教学中渗透生物无机化学教育,必须有周密的计划,这一方面是为了在有限的时间内完成教学任务,另一方面也避免了盲目性和随意性。制订计划力求全、准确、具体、可行。 3.2 注重渗透方法 摈弃“满堂灌”的教学方法,开展启发式、自学式和讨论式教学。在课堂上注重以多媒体授课的优势,充分发挥学生在教学中的主体作用和教师的主导作用,讲重点、难点,给出一些专题,课后学生广泛查阅文献,根据自己的兴趣,写出相关小综述,课程结束时,在课堂上做专题发言,互相交流,共同提高。这样,在学生不仅学到了知识,更重要的是培养了他们自己获取知识、分析问题与综合问题及表达能力。 3.2.1 讲授法 讲授法是目前教师采取的主要方法之一,也是最传统的教学方法。在化学教学过程中,渗透生物无机化学教育就是在讲授无机化学基本知识的同时,把与之相关的药学及生物学相关的知识传授给学生。 3.2.2多媒体课件展示法 利用多媒体课件,向学生展示生物无机化学相关的知识。在课件的制作上,采用图、文、表并茂的方式并尽可能地增加动画效果,以增强教学内容的趣味性,更好地激发学生学习生物无机化学课程的积极性。如,讲解叶绿素的结构及其在生物的光合作用中的作用时。通过生动形象的动画效果,让学生形象地感受生命中的化学过程。 3.2.3 学生分组讨论法 鉴于药学专业无机化学课时少的实际情况。要求学生结合教材内容,通过查上网收集资料等形式,广泛涉猎与无机化学相关的药学和生物学资料,如顺铂类抗癌药物的发现及发展过程、重铬酸钾等重金属污染及其可能导致的疾病等,并在每次课堂讲授结束之前,预留10 min,引导学生思考和讨论,或者由学生提出他们没有弄懂或尚未理解的问题大家一起研究解决。这旨在激发学生的学习兴趣,培养学生参与讨论的意识,为今后的工作打下良好的基础。 综上所述,在药学专业无机化学教学中渗透生物无机化学教学除了上述几个方面外,还需要学校领导的积极支持和老师、学生的密切配合,重视师资培训及通过教材编写使无机化学教材中具有很多的生物无机化学方面的知识介绍等方面的工作,才能取得应有的效果。 无机化学论文:医药院校无机化学教材建设之构思 (一)纸版教材的建设 纸版教材包括主教材和学习指导书。纸版教材是教学的优秀,是教学中最重要的教具,是保证课堂教学质量的重要因素。我们的主教材采用中国中医药出版社出版,由黑龙江中医药大学无机化学教研室贾桂芝教授担任主编的普通高等教育“十一五”国家规划教材《无机化学》。该教材的编写理念是突出中医药院校学科专业的特点,强调其应用性以及与中药学相关专业的关系,力求做到既向学生传授专业知识,又给学生展现中药知识的背景,体现出中医药学科的特色,以激发学生学习的积极性。经过5年的教学实践,教师们积累了丰富的教学经验,该教材在使用中根据学生和教师的建议和意见,进行过多次修改,重新出版后已经进入“十二五”国家规划教材的遴选行列。为使学生在学时少、教学进度快的情况下仍可达到“知识面宽,信息量大”的教学要求,我们配合主教材专门编写了《无机化学学习指导与习题集》,为学生剖析知识点和典型问题,并结合课程的难点和重点为学生提供相应的习题来加深理解。 (二)网络辅助教材的建设 随着计算机和网络的日益普及,各高校几乎都建立了自己的校园网络,计算机中心、网络中心可以随时向学生提供上网服务。此外在教学楼、图书馆以及学生宿舍内部都有网络接口,这些条件使无机化学课程网络教材建设成为可能。因此我们借助校园网络,运用数据库、媒体制作工具、网页制作工具建立了黑龙江中医药大学无机化学精品课程网站[4],全面实施了网络辅助教学。网站主要设立了以下四个板块。 1.教学文件。包括授课教师简介、课程简介、教学大纲、教学日历,介绍课程基本要求、考试方法、教学计划及进度安排、学习重点内容、学习方法等,方便学生随时了解授课教师、教学要求和进程,促进学生提前制订学习计划,建立正确的方法和计划,有的放矢,促进学习效率的提高。 2.教学资源。为学生提供必要的学习资源。主要介绍为学生指定的课程参考书,教师自行研制的电子课件,无机实验基本操作录像、同步习题练习、教学内容背景知识介绍等。在学校教改资金的资助下及专业人员的帮助下,课程组制作了实用、内容丰富的电子课件。课件内容在教学重点和难点内容上尽量采用动画、视听、图片等[,!]内容,学生可以随时下载电子课件,有利于学生对课堂教学内容提前预习、课后复习,为学生提供了主动学习的条件。课堂教学内容背景知识介绍可以拓展学生的视野,使学生充分了解知识的来龙去脉。教学资源板块可以充分调动学生的积极性,让学生主动参与教学活动,使学生由被动灌输式的学习转变为主动学习。 3.交流论坛和留言板(无机化学BBS):我们利用目前非常成熟的论坛架设技术[5],建立了师生交流论坛。交流论坛可以使师生交流突破时间和空间的限制,教师既可以同步与学生在线答疑,也可以异步(留言答疑)为学生解惑。当学生遇到问题,可以首先在论坛上寻找相关的答疑过程帖子,如果没有相关问题的解答,即可新的问题与教师交流互动,大大提高了答疑的效率,减轻了教师的负担。与此同时,学生可以通过论坛对教师的教学过程提出意见,教师可以通过交流论坛及时得到学生对教学效果的反馈,及时调整和改进教学。我们在辅助教学网站的应用过程中惊喜地发现,交流论坛不仅是师生之间交流,同时也是学生之间进行交流的网站。一些问题通过学生之间的探讨就得以解决,促进了学生自主学习的能力,也营造了学生自主学习的氛围。 4.学科前沿。该板块将本学科一些最前沿的知识介绍给学生,利于培养学生对前沿知识的敏感性,拓宽学生的视野,关注技术进步和技术前沿对实际生活的影响,从而增强学生对无机化学的学习兴趣,激发学生的创新热情。网络技术的迅猛发展使网络教学得到越来越广泛的应用。网络教学模式突破了传统教学中人数及地点的限制,将传统课堂教学的以教师的“教”为中心,转变为以学生的“学”为重点,促使了学生内因作用的发挥,使他们从被动地接受知识转变为主动地获取知识,符合人类认知的发展规律。我们的网络辅助教学实践表明,教学网站是一项十分受学生欢迎的第二课堂活动,是纸板教材的补充与延伸。既能使学生全面了解无机化学的教学,也能使部分学有余力的学生掌握更多的知识,教学网站为教师和学生提供一个资料丰富、方便快捷、无时空限制的互动窗口。在建设无机化学精品课的过程中,课程组在立体化教材体系的建设上进行了有益的尝试,并取得了一定的成效。在立体化教材体系建设的实践中我们充分体会到,立体化教材体系可为师生提供一个综合性的教学环境,促进教学由以教为中心向以学为中心转变,促进学生由被动接受向自主探究学习转变,可以大大提升教学水平。立体化教材的建设是教学改革的必然趋势,也是现代教育技术发展的必然结果。立体化教材的建设工作已成为教学改革和精品课建设深入发展的强大推动力。 无机化学论文:对无机化学实验中碱式碳酸铜的制备方法探讨 碱式碳酸铜又名孔雀石,其形状为细小颗粒的绿色粉末。相对密度为3.8525,折光率为1.655、1.875、1.909,加热至220℃时分解,是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,又称铜锈。碱式碳酸铜可用来制造信号弹、烟火、油漆颜料、杀虫剂、解毒剂、固体荧光粉激活剂等,也用于种子处理及作杀菌剂等。在无机盐工业中用于制备各种铜化合物,在有机工业中用作有机合成催化剂,在电镀铜锡合金工业中用作铜的添加剂。 常见的制备方法主要有四种:(1)由Na2CO3·10H2O跟CuSO4·5H2O反应制备;(2)由Na2CO3溶液跟CuSO4溶液反应制备;(3)由NaHCO3跟CuSO4·5H2O反应制备;(4)由Cu(NO3)2跟Na2CO3反应制备。根据我校的现有实验室条件和设备,我们一般选择第二种方法制取碱式碳酸铜。 通过碱式碳酸铜制备条件的探求和生成物颜色、状态的分析,研究反应物的合理配料比并确定制备反应合适的温度条件,以培养独立设计实验的能力。碱式碳酸铜的制备实验是面向化学专业大一学生开设的一个典型的设计性实验,不仅要保证实验质量,还要让学生掌握独立进行实验设计的方法。《大学化学实验》一书中的碱式碳酸铜制备的实验,采用硫酸铜和碳酸钠溶液进行复分解反应制备碱式碳酸铜,由于反应过程中,条件较难控制, 副反应多, 反应现象差异性不明显,所以学生在优化条件选择时出现较多的判断失误,仅通过颜色及反应速度的快慢是很难准确得出结论的,因此,笔者对本实验进行改进,以达到最佳的反应效果。 一、实验制备方法 1.实验仪器及药品 药品:CuSO4·5H2O(固体),Na2CO3(固体)。 仪器:带标号的试管8个;烧杯(250mL)8个;容量瓶(250mL)2个;25mL移液管2个; 电子天平;恒温水浴锅;抽滤瓶;蒸发皿;布式漏斗(非真空);烘箱;试管架;吸耳球。 2.实验原理 碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3为天然孔雀石的主要成分,呈暗绿色或淡蓝绿色,俗称孔雀绿,在水中的溶解度很小,溶于酸,新制备的试样在沸水中很易分解。加热至200℃即分解。为了适于碱式碳酸铜的生成和分离。根据碱式碳酸铜的性质和铜盐的性质,选用硫酸铜溶液和碳酸钠溶液。在反应过程中,反应温度、反应物浓度及反应物配比对反应物均有影响。 3. 实验过程 分别按合适比例取CuSO4溶液和 Na2CO3溶液各若干毫升, 加热到合适温度后, 将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液, 记录沉淀的颜色和体积变化。沉淀下沉后, 洗涤沉淀数次, 抽滤, 并用少量冷蒸馏水洗涤沉淀至无 SO42-为止, 抽干, 置烘箱中烘干, 称量, 计算产率。 4.反应溶液的配置 配置0.5mol·L-1的CuSO4溶液和0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液各250mL。称取固体药品硫酸铜31.2110g和碳酸钠13.2488g,分别倒入两个250mL的烧杯中,用100mL蒸馏水溶解,再转入250mL容量瓶中,配成250mL溶液,静置,备用。 二、结果与讨论 1.反应物合适配比探求 取四个已编号的试管,均加入2.0mL的0.5mol·L-1的CuSO4溶液,再分别取0.5mol·L-1Na2CO3溶液1.6mL、2.0mL、2.4mL及2.8mL,依次加入另外四个编号的试管中。将八个试管放在75℃恒温水浴中加热,几分钟后,依次将CuSO4溶液分别倒入Na2CO3溶液中,振荡试管,比较各试管沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色。实验结果如下表1所示: 通过对比,我们发现反应的最佳配比为1∶1,产率可以达到94.16%。 2.反应温度的探求 在三个试管中,各加入2.0mL0.5mol·L-1CuSO4溶液,另取三个试管,各加入由上述实验得到的合适用量的0.5mol·L-1Na2CO3溶液。从这两个试管中各取一个,将它们分别置于室温25℃、50℃、75℃、100℃的恒温水浴中,数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中,振荡并观察现象,由实验结果确定制备反应的合适温度。实验结果如下表2所示: 经过对比,我们发现反应的最佳温度为75℃,产率可以达到94.12%。 3.碱式碳酸铜制备的最佳设计 取60 mL 0.5 mol·L-1CuSO4溶液和60 mL 0.5 mol·L-1Na2CO3溶液分别放在75℃的恒温水浴锅中,几分钟后取出,将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中,充分振荡待沉淀完全后,用蒸馏水洗涤沉淀数次,直到沉淀中不含SO42-为止,抽干。将所得产品在烘箱中烘干2h,待冷至室温后称量,并计算产率。实验结果如下表3所示: 此实验温度探究最佳反应物配比:Na2CO3∶ CuSO4=1∶1,最佳温度为75℃,在85℃下烘干2h,反应温度不能过高,如果温度高于75℃,产生褐色的CuO。若将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液中,不能充分反应,沉淀不彻底。沉淀完全后要反复清洗沉淀,然用pH试纸测试滤液中的pH值,pH=7左右确保将沉淀SO42-除完,如果有残留的SO42-,干燥时会有黑色物质产生。干燥时温度不易过高,否则会将Cu2(OH)2CO3分解。 三、本实验注意事项 1.反应最佳温度应为75℃,超过后会有褐色沉淀产生,在恒温时需要不停搅拌。 2.沉淀要洗涤干净,滤液中pH=7左右SO42-除完。 3.沉淀应在85℃时烘干2h以上,温度过高Cu2(OH)2CO3会受热分解。 4.若反应后不能观察到暗绿色或淡蓝色沉淀产生,可将反应物保持原样(不可将滤液滤去),静置l~2天,再作观察。 5.反应过程中不可将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液中,应用反滴法。 6.本次实验用布式漏斗(非真空)。 无机化学论文:医药无机化学开展开放性实验的探索与实践 [摘要]探索医药无机化学开展开放性实验,通过调节师生主被动关系、开放实验项目、设计多种实验方案和手段,引导实验心理等实践措施,培养创新型人才。 [关键词]医药无机化学 开放性实验 探索与实践 为了培养学生的创新实践能力,推动素质教育的深入开展,我校鼓励教师利用现有的师资、仪器设备等资源,以生动、有趣、创新的项目,吸引学生参加开放性实验。 针对我校的专业设计特点,作者尝试将“药用氢氧化铝悬浊液的制备和检验”引入开放性实验,取得了很好的效果。通过实践研究,探索出开展特色开放性实验的一些方法和措施。 一、突破传统实验教材的束缚,结合学生的专业特点,开放实验项目 与生产、生活及学生的专业相结合,可增强开放性实验项目的趣味性、新颖性、实践性和创造性,有利于提高学生的观察能力、思维能力、实验研究能力以及解决问题的能力等。为了寻找合适的实验项目,我们鼓动学生一方面广泛查阅资料,另一方面仔细留意平时接触到的与药品有关的一些无机化合物。最终选定“药用氢氧化铝悬浊液的制备和检验”。这个实验项目很适合本校专业特点,具有很强的实用性。氢氧化铝是简单无机化合物,其制备方法和化学性质学生都比较熟悉,但用于胃药的氢氧化铝要求是胶状的悬浊液,药品与工业品的质量标准有很大的不同,如何制备符合药用的产品,很值得学生通过实验去探索。 二、指导学生广泛查阅资料,设计多种实验方案,做好预习 查阅资料可提高学生提出、分析、解决问题和寻找知识的能力,同时也可促使学生掌握利用图书馆和计算机网络查阅专业文献的方法和技巧。通过查阅资料可设计多种实验方案,能够训练学生的创新思维,也为学生能在同一实验中体验独创性,增强开放性实验的多样性和研究性。由于有关药用氢氧化铝制备的文献都是专利,在我校图书馆无从查取时,指导教师建议翻阅一些无机化学教材,了解了普通氢氧化铝的制备方法,然后再根据此药品的特征是胶体,查阅相关胶体制备、胶体提纯及药品检验等书籍,学生们最后设计了四种药用氢氧化铝的制备方案及其相应的提纯及杂质检验方案,并做好了预习报告及其它实验准备工作。 三、鼓励学生自主选择和配制药品 药品的选择和配制是独立完成化学实验的第一步,也是实验成败的关键步骤之一。因此,我们要求学生必须学会自主选择和配制各种浓度的试剂。通过掌握溶液配制的各个环节及试剂保存、标签制作等实验技巧,让学生全面掌握了实验的全过程,提高化学实验的综合素质,养成严谨的科学作风,懂得爱惜药品,还让他们学会用实践探索的方法追求科学真理。在此次实验中,学生熟悉了电子天平、恒温磁力搅拌器等仪器的使用,了解了加速固体溶解的各种措施,掌握了不同精确浓度的溶液的配制方法,并经过多次实验尝试摸索出了各反应试剂的恰当浓度。 四、鼓励学生采用不同的实验手段,尝试不同的实验仪器 在实际科学研究中,我们常因受具体的实验资源的限制,需选择不同的实验仪器和不同的实验手段,或需根据具体的实验要求对实验仪器进行改造。训练学生在同一实验中,采用不同的实验手段,使用不同的实验仪器,可让其掌握不同仪器的使用方法,了解它们的优劣之处,能根据具体的实验情况,充分利用手头的资源进行科学实验研究。在此次实验中,为了达到在碱液逐滴加入时反应液保持在约60℃下被充分搅拌的实验要求,一些实验小组使用恒温电动搅拌器;一些用恒温水浴锅和玻璃棒;另一些则采用最简陋的装置,使用盛水的大烧杯、电炉和玻璃棒,教师指导学生将采用不同实验手段制得的产品进行比较,评出此实验的最佳使用仪器及其最佳工作状态。 五、引导学生正确的实验心理,制造快乐的实验气氛 学生在进行探索性的开放性实验时,由于没有成熟的实验方案可依照,没有教师的详细讲解,自身的理论知识和实验经验不足等因素,会遇到比平时实验更多的困惑,甚至会出现实验彻底失败的情况,常缺乏对实验失败的心理准备,所以指导教师需及时进行心理引导,引导学生用“塞翁失马,焉知祸福”的辨证思想从看似失败的实验得出一些宝贵的经验或异常的发现,培养他们坚忍不拔的科学探索精神,鼓励学生将消极情绪转移到积极的探索热情中去。实验成功时,教师要“趁火打劫”将他们暂时的喜悦转化为对该学科及该学科实验的浓厚兴趣。指导教师引导学生正确的实验心理,是全体学生快乐地进行开放性实验的保障。 六、引入团结协作机制和竞赛机制 在开放性实验中,适当地引入一些竞赛机制,如小组竞赛、个人竞赛等方式,设计一些竞赛内容,包括实验操作、实验设计、产品质量、创新思维等,能大大地激发学生的实验热情。小组竞赛的方式既能培养学生的独立操作能力,又能培养他们的团结协作精神;个人竞赛的方式能充分施展学生的个人聪明才智,使每一位学生都能在开放性实验中找到表现的机会,同时还能培养学生互相欣赏的习惯。在本次实验中,为了能在小组竞赛中取胜,同学们自主选出小组长统筹工作,进行成员分工协作,没有出现平时实验的一人动手其他人袖手旁观的现象,还涌现出几个实验做得特别十分出色的学生。 七、组织召开实验总结会议 认真做好实验总结工作是完满完成科学实验研究的必需环节。在这次实验结束后,每个小组先内部进行讨论,总结本次实验中的成败,对实验结果进行自我评价,标出自身的特色,提出新的实验构想,然后在实验总结会议上进行汇报讨论,最后教师对本次实验进行总结和评价,提出新的期望,或提出下一步实验构想。还指导学生按照研究论文的标准做开放性实验报告,内容侧重于实验的设计、问题分析、实验方法、数据分析、实验结论、小 组讨论、新的实验设想等。通过实验总结会议,学生提升了对实验的认识。 八、调节师生的主被动教学关系 在开放性实验中,教师成为旁观者和引导者,学生才是真正的主体。学生的主动角色,表现在主动申请参加实验,查阅资料,联系教师,尝试各种实验操作方法,充分利用手头的药品仪器,及时调整实验方案,分工协作,组织讨论,提出新的实验构想等。教师不再像传统实验中那样准备、设计、讲解及监督实验,而是顾问和导师的角色,负责答疑解惑,引导学生克服实验心理障碍,引入激励机制及加强实验安全教育等。 以上的方法和措施的实施,充分展现了开放性实验的优势,发挥了学生的创造性、主动性,提高了他们对无机化学实验的兴趣,培养了他们实事求是和坚忍不拔的科研探索精神。我们倡导在高校大力加强开放性实验的实践和研究,培养自主创新人才。 无机化学论文:对于高职无机化学教学改革的几点思考 无机化学是高等职业院校化工、环境和医药等专业中的一门重要的专业基础课,也是这些专业学生所要接触的第一门专业基础课和专业必修课,无机化学的教学将为后续的专业基础课和专业课的教学和学习奠定基础。因此无机化学在相关专业的整个教学中占有举足轻重的地位,对于培养符合社会发展需要的高级技术人才具有重要的意义。但是长期以来,由于种种原因在高职无机化学的教学中一直延续着一些比较传统的教学模式,这些教学模式使得教学呆板、学生缺乏学习的主动性和积极性。要想改变这一现状就必须对高职的无机化学教学进行改革。本文作者结合自己的教学实践,探讨了无机化学教学改革的几点思考和做法。 1.对教材内容删繁就简,增添新知,构建符合高职学生职业发展的教学内容 无机化学发展到今天,其内容面广点深,绝不是在短时间内就可以掌握的,也不可能在有限的学时内完成这一任务,这就要求我们在教学内容上采取少而精的原则,突出重点难点。高职教育的特点也决定了高职院校化学教学要根据职业发展需要选择教学内容,以培养学生能力为根本出发点,以有利于学生应用能力的培养,适应职业岗位的要求为最终目的。因此,精选教学内容就显得尤为重要。如可以删去理论性较强但以后其他课程还会重点讲解的“化学热力学”内容,删去重复中学教材的内容如“化学反应速度和化学平衡”中的相关内容,对于简单而又必须了解和掌握的知识,留给学生自学;同时增加无机物在环境、材料、能源和信息等领域中的应用,以拓宽学生的知识面。对于化学基本原理中的一些较复杂、难于理解的问题,如对称性、晶胞、键能、活化能,教师在教学中可以采取“点到为止”的处理方法,即以满足讲授元素化学的需要为原则,更深层次的内容留给后续课程去解决,而不把难于讲授、难于接受的注释和说明推给课堂。 2.注重加强学生的能力培养,增强学生学习的积极性和主动性,培养学生的创新精神 高等职业院校是以培养符合社会发展需要的高级技术人才为目的,随着社会的发展,社会对高级技术人才的要求也越来越高,要在具有一定的专业知识的基础上,具有多方面的能力,如动手能力、思维能力、创造能力、观察能力和发展能力等,尤其要具有创新精神,因此在整个教学中必须始终注重加强学生的能力培养,加强学生学习的积极性主动性,教会学生如何学习,培养学生的创新精神和创新能力。 如在无机化学教学中,有相当一部分内容缺乏趣味性,学起来枯燥,对这些内容就要求我们有意识的创设悬念,使学习产生一种探求问题奥妙所在的神秘感,从而引起学生的兴趣。例如,在讲原电池时,引入一个有趣的故事:格林太太有两颗假牙,一颗是金牙,象征着她的财富;另一颗是铜牙,是后来一次车祸中撞掉的。但是自从镶上铜牙,格林太太就觉得头晕,不舒服。去医院检查又查不出病因。同学们,你们知道是什么原因吗?继而用动画的形式引出原电池装置。原来是金牙和铜牙组成了原电池,形成电流使得格林太太不舒服,而后引出电极电势的概念。又如在计算化学反应标准摩尔焓变、标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯函数变时,都利用了黑斯定律,求/!/解的方法也相同,因此教师在讲授时重点讲解标准摩尔焓变的计算,让学生自我完成并将讲解标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯函数变计算的内容,加深学生对黑斯定律、状态函数的理解,教师则重点强调计算过程中的一些注意事项。通过这一方法,不仅使学生加深了对所学知识的理解、运用能力,同时也培养了学生的语言表达能力和分析、思维能力。另外,教师可将最新的本领域的研究成果以论文报告的形式给同学作介绍或者对于一些章节给学生布置一些相关的题目,学生可以根据自己的兴趣和爱好查阅文献资料,进行小专题实验研究和小论文的设计。这样既可以扩大学生的视野,也有助于学生分析问题、解决问题能力的提高,培养应用能力。而应用能力的培养是实现创新能力与实践能力的重要途径。 3.多媒体教学方法与传统方法相结合,提高教学质量 运用现代教育技术、多媒体课件进行教学,由于多媒体集文字、图表、动画、声音于一体,可以刺激学生感官系统,调动学生学习积极性和主动性,可以拓宽教学内容,增大教学容量,提高教学进度。如在讲授晶体结构时,我们利用晶体结构教具模型,使学生更容易理解各晶型结构的特点。再如在讲授杂化轨道、原子轨道空间伸展方向等时,我们利用多媒体课件进行讲解,直观简洁,学生容易理解,取得了较好的教学效果。同时,我们建设了无机化学教学网站,吸引了学生进行网上无机化学学习,使网络上的在线学习、在线测试与在线答疑成了学生的第二课堂,极大地调动了学生学习的积极性和主动性。 但是,考虑到使用多媒体课件授课速度过快,部分学生的思维速度跟不上,某些无机化学内容单纯用课件讲课效果较差等问题,我们在使用现代教育技术的同时辅助于传统教学手段。对于内容比较简单的章节,如氢和稀有气体、金属通论、p区金属等内容,采用“学生自学,教师概括总结”或“讨论课”的形式进行。对公式推导、计算举例仍然应用板书、讲解的传统方式进行教学,获得了良好的收效。因此,在无机化学教学过程中,注重多媒体教学方法与传统方法相结合,会收到事半功倍的教学效果。 4.加强自学指导,培养学生的自学能力 二十一世纪,科技飞速发展,给知识更新提出了更高的要求,“掌握探求真理的方法比获得真理更加重要”已成共识。为此,在教学过程中一定要加强对学生学习能力的培养。无机化学的教学,由于在教材上涉及面较广,而在课时分配上又不可能像中学一样做到面面俱到,这样就容易出现教不胜教的局面。指导学生自学,不仅是无机化学教学活动的必要手段,而且对高职学生在大学阶段甚至将来整个的学习过程,都有着积极的作用。因此,教学生自学的方法,使他们尝试到“发现”的乐趣,体会到自己学习能力上质的飞跃就显得尤为重要。 在中 学阶段,对于大部分学生而言,其学习主要是依赖老师的课堂讲授,学生的自学能力普遍较差。所以针对大学新生的无机化学教学,如何做到培养他们的自学能力,应做到心中有数、从无到有、循序渐进,在适当的时候提出自学要求。例如:在讲授氢化还原平衡及电化学基础一章内容时,由于化学电源及电解内容不但与化学基础知识关系密切,而且与日常生活有关,所以,我们除了讲授大纲要求的内容外,对于趣味较浓、但不属于讲授大纲要求的内容,要求学生课外自学,然后让学生在课堂上讲述他们所学到的知识、理解的内容。通过这种方式,不但可以让老师了解学生自学能力的高低,而且也是让学生明白,自学是大学学习的一种基本方法和能力,从而扫清学生的自学障碍,提高他们的自学信心。 另外,教师应适时对学生进行自学指导,根据学生的实际情况和教材特点,灵活选择指导重点,有时应偏重于激发兴趣,创设情景,有时则偏重于学法指导,对于难度较大的章节,还应加强学习线索或难点指导,以减少学生的自学障碍。例如:在讲授原子结构一章内容时,首先给出讨论这部分内容的思路:由氢原子光谱实验现象入手,讨论氢原子核外电子的运动规律,得到原子能级、波函数、几率密度、电子云等基本概念,用来讨论和理解多电子原子中电子运动规律,得到多电子原子能级、核外电子排布,用来揭示元素周期律。有了研究这个问题的思路,学生听课时,就会有主动性,看参考书时,就会有计划、有目的、有具体内容、有程序地进行自学。 无机化学论文:试析高职药学专业无机化学校本教材的编写规则 [论文摘要]文章结合校本教材的编写经验,谈药学专业无机化学校本教材的编写规则,即依据专业课和岗位的需求,筛选教材内容;依据认知规律和学生的实际情况,对教材内容进行组织、编排,使校本教材具有实用、灵活的特点。 [论文关键词]药学专业 无机化学 校本教材 编写 规则 我国高职教育的发展与发达国家相比起步较晚,但近几年由于国家和社会的高度重视和大力支持,其发展速度迅猛,应运而生的高职教材建设也得到了快速发展,几年内出版了大量高职教材,其中不乏高质量的好教材。职业技术教育主要是为区域经济的发展培养人才,但由于各地区经济发展方向的差异,对人才的专业需求不同,技能侧重不同,要求掌握程度也不同,因此在教学中很难做到统一标准。为更好地服务于本地区医药企业的发展,通辽职业学院化工学院无机教研室根据教学实践探索,编写出对外服务于企业的需求与发展、对内适应于学生具体情况的高职药学专业的无机化学校本教材。 一、药学专业无机化学校本教材编写的思路 教育部曾就高职教材的建设问题明确提出,高职理论课应该“以应用为目的,以必需、够用为度”。因此,在校本教材的编写过程中,应该注重理论与实践的联系,突出职业能力的培养,弱化其理论性,教材内容的知识点应明确具体,充分体现高职教育教学的特点,体现以学生为主体的教学理念。从本质上讲,所有课程的体系都是对教材内容的筛选、组织、实施的体系。无机化学是药学专业的基础课,任务是为学生学习药学专业课做准备,为学生将来的就业服务,为学生的后续教育打基础。因此,在无机化学校本教材的编写过程中,教专业课需要的基础知识,教就业岗位需要从业者掌握的知识和能力。从专业角度出发,以相应的职业资格标准为导向,吸纳新知识、新技术、新方法,打破传统学科体系的束缚,围绕必需的知识点组织、编排教学内容。从学生客观实际情况出发,根据学生的知识基础和接受能力,以科学有效的方法和手段实施教学。 二、成立长期相对稳定的校本教材编写组 药学无机化学为学生学习药学专业课做准备,为学生将来的就业服务,在成立校本教材编写组时,吸纳专业课教师和医药企业专家参与,编写组成员以承担药学无机化学课程教学的教师为主,由承担药物化学、药物分析、药剂学、药理学等课程教学的教师和药厂的行家共同组成。编写组成员在教材编写过程中,负责教材内容的制定、编写、试用、跟踪、反馈、修正直至定稿。 三、药学专业无机化学校本教材编写的细则 1.依据岗位和专业课的需要筛选教材的知识点。高职药学无机化学教材内容的确定程序是由药企的专家提供其需要的岗位培养目标,根据培养目标制定课程设置、专业课的教学内容,最后由承担药学无机化学课程教学的教师决定无机化学课程的教学知识点。药学专业课包括药物化学、药物分析、药剂学、药理学等,无机化学是专业课的基础,为其他专业课打基础,其知识点决定于专业课。根据专业课内容的具体需要,确定无机化学课程必须包括原子、分子结构;溶液、胶体溶液及表面现象、化学反应速率和化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化和还原和配位化合物等内容。这是进行专业课教学的前提和基础,必须坚持“实用为准”的原则,在编写过程中要弱化理论,打破传统学科体系的束缚,注重专业课的实用性,即根据专业课的需要,在教材内容的取舍上做到所选知识点是必需的、实用的。 2.知识点明确具体、重点突出、够用为度。围绕所选择的每一个知识点组织、编排教学内容,突出重点,目标明确、具体。重点就是专业课所需要的具体内容,目标就是专业课要求学生掌握的水准。这是一章中的优秀内容,也是最终教学目标,其余内容均为其服务。优秀内容是一章的教学重点,要精讲细讲,深入剖析,使学生牢固掌握,并达到灵活运用的目的,其深度以专业课够用为准,其广度以专业课及学生将来的继续教育够用为度。如酸碱平衡一章,其优秀内容是缓冲溶液,包括缓冲溶液的作用原理、配制,属重点剖析的范围,要使学生在学习中运用自如。其中关于弱电解质溶液的pH计算,只推导出一元弱酸、弱碱pH的计算公式,在后续课程及后续教育中即已够用,对教材中出现的公式,如缓冲溶液的pH计算、稀溶液的依数性中的P=KbB 、Tb=KbbB 、Tf=KfbB 等,只要求学生掌握公式的使用,对其理论推导不做要求。根据专业课的需要在教材的深度和广度方面,力争做到深浅适中、宽广适度、简明适用。 3.调整难易梯度,符合学生认知规律。在每一章的知识体系中,内容均以优秀内容为中心主线进行展开,包括的内容均为优秀内容必须用到的,为最终教学目标做铺垫、做准备,并完成最终教学目标的任务。整章内容的安排、组织,要自成体系,每课节之间形成有机整体,并呈现出先易后难的自然梯度,符合学生的认知规律。如酸碱平衡一章教材的先后顺序是酸碱质子理论、水的离解平衡、溶液的酸碱性和pH、一元弱酸、弱碱溶液pH近似计算、酸碱指示剂、缓冲溶液,教材内容从前到后,难度呈逐渐上升趋势。每一章的教学内容均以高中化学教材内容为起点,甚至以初中化学的内容为起点,使教学起点尽可能低,内容简单扼要,便于学生接受。 4.增加应用性、激发学生学习化学的兴趣。教材的每一章知识体系,要根据其内容适当补充医药学方面的应用或意义,如在渗透压部分增加了与医药有关的渗透浓度、等渗、高渗和低渗溶液、晶体渗透压、胶体渗透压及其应用。在缓冲溶液的选择和配制及缓冲溶液在医药学上的意义中增加了实验室配制缓冲溶液的常用简便方法,介绍了人体血液中的主要缓冲系等。通过对实际应用的学习和了解,使学生充分认识到无机化学在医药学中是有的放矢的,激发学生学习化学的兴趣。 5.以人才的可持续发展为原则,培养学生的自学能力。考虑到现代产业结构的变化和生产者流动性的增强,要求就业者不断继续学习和回归教育,具备扎实的基础素质、较大的可塑性和较强的适应性;同时,还要兼顾到专业技术发展变化对理论知识的需求,以及毕业生职业岗位转换的客观要求,在教材的处理上要注重对学生学习能力和学习方法的培养。如元素知识在药学的专业课中很少用到,类似这样的内容,要进行筛选、整理,并作为选学或自学内容,保证学生在知识上不存在缺陷,又培养了学生的自学能力。如此,全部元素知识在教材中只用了两个专题:金属元素和非金属元素,使教材既突出了无机化学在药学中的实用性,又为学生在技能培养方面具有可持续发展打下了基础。 四、校本教材编写的注意事项及特点 1.教材的内容准确、规范、具有时代性。从教材总体来讲,其内容大致分为两部分:一部分是理论基础,侧重于化学专业;另一部分是药学专业和岗位应用,两部分内容是紧密联系不可分割的;但其各自的倾向不同,侧重点不同,如在溶液的组成方面,常用物质的量浓度用cB表示,但在渗透内容中又引入了渗透浓度cos,二者的表示方式、计算方法、常用单位类似,甚至有时得出的数值也相同,但却是意义不同的两个概念。因此,在教材的编写中应遵循双重规则,即化学专业的规则和药学专业和岗位工作中的常用规则。但无论哪一部分内容都应确保语言文字使用的正确、流畅,名词概念的准确和严密,专业术语的规范;还要吸纳一些与药学有关的最新发展成果,在继承传统的基础上反映前沿,确保教材内容的严谨、规范、准确,又赋予时代气息。 2.灵活性和实用性。以“必需、够用”为原则组织编写的校本教材,其内容相对来讲较少,但针对性较强,编写是针对在校学生毕业后的就业方向,主要是为区域性经济服务。当地方产业布局发生变化,或学校服务区域发生变化时,可根据学生就业方向的改变,及时调整校本教材的内容,因此校本教材每次印刷量都不是很大,以便随情况的变化和需要的不同及时调整。可以说校本教材的最大特点就是灵活、实用。 无机化学论文:浅谈当代无机化学研究前沿与进展 【论文关键词】:无机化学; 研究前沿; 研究进展 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科,在近年来取得较突出的进展,主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透,用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用,以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透,形成许多学科的新的研究领域。例如,生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科;固体无机化学是十分活跃的新兴学科;作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述: 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面: (一) 极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 (二) 软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”, 正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。 (三) 缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此,可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 (四) 计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。 国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、Mon te2Carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。 (五) 组合化学 组合化学是利用组合论的思想和理论, 将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰, 产生分子多样性的群体(库) , 并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽组合库, 也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应, 得到所有组合的混合物, 即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。 (六) 理想合成 理想合成是从易得的起始物开始, 经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、100% 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应,如富勒烯及相关高级结构的合成, 从易得的石墨出发, 只需一步反应即得到目标产物, 产率44%。趋近理想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子, 如药物、天然产物的合成, 需要多步反应完成。在自然界里, 生物采取多级合成的策略, 在众多酶的作用下, 用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物, 直至目的产物的生成。 (七) 仿生合成 仿生合成无论从理论还是从应用上都将具有非常诱人的前景。无机合成与制备化学在生物矿化、有机/无机纳米复合、无机分子向生物分子转化等研究领域发挥重要作用。用一般常规方法难于进行的非常复杂的合成如何利用生物合成将其变为高效、有序、自动进行的合成。例如生物体对血红素的合成可以从最简单的酪氨酸经过一系列酶的作用很容易地合成出结构极为复杂的血红素。因此,仿生合成将成为21 世纪合成化学中的前沿领域。 二、我国无机化学研究最新进展 近几年我国无机化学基础研究取得突出进展,成果累累,主要在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩: (1) 中科大钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作的基础上,在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应,在相对低的温度下制备了一序列非氧化物纳米材料。溶剂热合成原理与水热合成类似,以有机溶剂代替水,在密封体系中实现化学反应。他们在苯中280度下将GaCl3和Li3N反应制得纳米GaN的工作发表在Science上。 (2) 吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术,从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机-有机纳米复合材料,M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4(M=Co;Ni)。在这两个化合物中,PO4四面体和VO4三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的V/P/O无机螺旋链。 (3) 南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机有机杂化多维结构,他们改性了光学活性的天然有机药物(奎宁),以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分消旋 2-丁醇和3-甲基-2-丁醇,拆分率达 98?以上的三维多孔类沸石。 (4) 中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿,吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作引起国内外同行的广泛重视。他们成功地合成纳米金属分子笼(nanometer-sized metallomolecular cage),还成功的构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{Zn4(OH)2(bdc)3}.4(dmso)2H2O]n,其中孔洞的大小近一纳米。在金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构的研究成果斐然。设计合成了一些金属纳米线,金属-非金属纳米线和金属有机纳米板。 (5) 北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。在水溶液中以1:1:1的摩尔比缓慢扩散K3[M(CN)6](M=Fe3+,Co3+),bpym(2,2'-bipyrimidine)和Nd(NO3)3,合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]。3H2O,24个原子形成的二维拓扑结构。 (6) 清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管,有关研究成果在美国化学会志上(J.Am.Chem.Soc.123(40),9904-9905,2001)报道。这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管,铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。 面对生命科学、材料科学、信息科学等其他学科迅速发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求,化学在不断地创造出新的物质和品种来满足人民的物质文化生活,造福国家,造福人类。当前,资源的有效开发利用、环境保护与治理、社会和经济的可持续发展、人口与健康和人类安全、高新材料的开发和应用等向我国的科学工作者提出一系列重大的挑战性难题,迫切需要化学家在更高层次上进行化学的基础研究和应用研究,发现和创造出新的理论、方法和手段,并从学科自身发展和为国家目标服务两个方面不断提出新的思路和战略设想,以适应21世纪科学发展的需求。 无机化学论文:基于建构主义学习理论的支架型无机化学双语教学模式 论文关键词:建构主义 学习理论 无机化学 双语教学 论文摘要:建构主义是当代最为流行的学习理论。本文介绍了建构主义的基本思想,提出了基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学摸式。 0引言 近二十年以来,把学生作为知识灌输对象的行为主义学习理论,已经让位于把学生看作信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深人,近年来,认知学习理论的一个重要分支—建构主义学习理论在西方逐渐流行。建构主义(co口蛇ru比vis功)也译作结构主义,其理论非常丰富,但其优秀用一句话就可以概括:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。 1建构主义学习理论的主要教学思想 1.1学习观及学习环境的设计 建构主义的学习观是建立在其独特的知识观基础上的。它批判行为主义的把知识当成定论、当成真理的做法,认为世界是客观实在的,但是对世界的理解和意义赋予都取决于每个个体自己;知识并不是对现实的纯粹客观的反映,也不是对客观现实的准确表征,它只是一种解释、一种假设,并不是问题的最终答案,它必将随着人们认识程度的深人而不断变革、升华和改写,出现新的解释和假设;知识不是万能的,而是需要针对具体问题的情景对原有知识进行再加工和再创造;知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外,对知识的真正理解只能是由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来的。 为了真正实施建构主义的学习活动,建构主义特别强调学习环境的设计。建构主义的学习环境可理解为是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源的组合。理想的学习环境应当包括情景、协作、交流和意义建构四个部分。建构主义认为,学习环境中的情景必须有利于学习者对所学内容的意义建构;协作,应该贯穿于整个学习活动过程中;交流是协作过程中最基本的方式或环节;意义建构是教学过程中的最终目标。 1.2师生的角色定位 1.2.1学生观 建构主义强调,学习者并不是空着脑袋进人学习情景中的。所以教学不能无视学生的已有知识经验,不能简单地从外部“填灌”,而是应当把学生原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从原有的知识经验中,生长新的知识经验。教师与学生,学生与学生之间需要共同针对某些问题进行探索,并在探索过程中相互交流和质疑,了解彼此的想法。 1.2.2教师观 (1)教师是学生建构知识的忠实支持者。教师应该给学生提供复杂的真实问题。他们不仅必须开发或发现这些问题,而且必须认识到复杂问题可能有多种答案,鼓励学生提出问题解决的多种观点。教师必须创设良好的学习环境,让学生在这种环境中可以通过实验、独立探究、合作学习等方式来展开他们的学习。 (2)教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者。要激发学生的学习兴趣,引导和保持学生的学习动机。通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学知识的愈义。为使学生对知识愈义的建构更为有效,教师应尽可能地组织和引导协作学习,展开讨论和交流。 1.3教学棋式与教学方法 建构主义学习理论所倡导的教学模式可概括为:以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情景、协作、交流等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。 在建构主义的教学模式下,目前已开发出的比较成熟的教学方法主要有以下几种: (1)支架式教学(Scaffolding Instruction )。它是为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架,这种框架中的概念是为引导学习者对问题的进一步理解所设计的,为此,要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深人。它有以下几个环节:搭脚手架(围绕学习主题,按维果茨基的“最邻近发展区”的要求建立概念框架)—进人情景—独立探索—协作学习—效果评价)。 (2)锚式教学(Anchored Instruction )。这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。建构主义认为,学习者要想完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及事物间联系的深刻理解,最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受和体验(即通过获取直接经验来学习,正如船舶抛锚了,船员必须亲自下到海里去游泳),而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。它有这样几个环节:创设情景—确定问题—自主学习—协作学习—效果评价。 (3)随机进人教学(Random Access Instruction )。由于事物的复杂性和问题的多面性,要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的,往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病,在教学中就要注意对同一教学内容,要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。因此,多次进人的结果,绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固,而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。随机进人教学主要包括以下几个环节:呈现基本情境—随机进人学习—思维发展训练—小组协作学习—学习效果评价。 2基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学模式 如何保证双语教学的顺利实施?如何处理教学质量与额定课时的尖锐矛盾?笔者认为,建构主义教学模式和教学方法是我们的重要法宝。我们认为,在化学知识的英文表达上,教学的重点应该是阅读和写作,其次才是听和说。因此,我们利用宝贵的课堂时间解决化学专业术语英语表达的听和说问题,再引导学生在课内课外认真阅读英文化学教材并训练专业英文写作。下面仅以“原子结构与元素周期律”一章及其中的“多电子原子”一节为例,介绍如何采用建构主义理念下的“支架式教学模式”,引导学生以已有的知识经验背景为前提主动建构化学的双语知识。 (1)胳脚手架:围绕当前的学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架(见图1、图2)。让学生沿着这些知识脚手架,通过自主学习,获得对知识的理解和掌握。 (2)进人情景:我们预先编写好上述概念框架式的无机化学英文精要资料,在课堂上把无机化学的系统知识用中文讲透,并用英文板书出授课提纲和化学专业术语,根据学习内容将学生引人问题情景,激励学生课中、课后自主学习。 (3)独立探索:在给定学生专业英文资料的基础上,教师引导学生根据课堂中及中文教材上掌握的化学背景知识,借助于词典独立探索化学知识的英语表达方法,在探索的过程中教师要适时提示和帮助学生沿着概念框架逐步攀升。 (4)协作学习:相互讨论、交流学习。通过讨论、交流,学生可以集思广益、博采众长;可以发现自己的错误和不足;可以在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学知识的比较全面、正确的理解,最终达到对知识的意义建构。 (5)澈果评价:这是对所学知识的意义建构情况作出评价。可用英文布置和完成作业,用英文命题考试的方式来评价、检查、督促和巩固学生学科知识的双语学习,推动双语教学的进行。 经过几年的无机化学双语教学,我们有多方面的收获: 直接、显明的收获是师生在掌握学科知识、能力的同时,掌握了英文专业词汇和提高了英语水平。隐性的、更深层次的收获,一是可以及时吸收国外先进的教学理念和教学方式,学到新的教学思想。二是系统、长期的课程双语教学将为硕士研究生的培养奠定良好的专业英语基础。三是作为一种确立的教育体制,持之以恒的课程双语教学必将促进国民英语水平的全方位提高,从而提升我们与国际社会的合作交流水平,增强我们的国际竞争能力。 无机化学论文:浅谈无机化学教学中“知识网络图”的构建与运用 论文关键词:无机化学;知识结构网络图;网络教学法 论文摘要:介绍无机化学教学中在钻研教材、理顺知识点之间的逻辑关系的基础上,构建“知识结构网络图”.并应用“知识结构网络图”在新课、复习课、小结课等各个环节中进行教学. 1.问题的提出 无机化学是高等师范院校化学系的一门重要的专业基础课,但其内容繁杂、知识点多,如果仅满足于照本宣科,则只能教给学生一大堆散乱的结论,学生难以掌握,而且容易遗忘.正如美国著名心理学家布鲁纳所说:“获得知识,如果役有完满的结构把它联在一起,那是一种多半会被遗忘的知识,一串不连贯的论据在记忆中仅有短促得可怜的寿命.”因此,无机化学的传统教学方法必须加以改革. 笔者认为,在无机化学教学中,应重点讲知识主线、解答问题的思路、学习方法以及知识点之间的联系.基于上述思想,笔者在教学中采用了“网络教学法”,其关键是构建“知识结构网络图”. 2.“知识结构网络图”的构建 2.1钻研教材,理顺知识点间的关系是构建“知识结构网络图”的基础 无机化学是以元素周期律、热力学、动力学、近代物质结构理论、平衡理论以及基础电化学等为指导,以现代实验技术为手段来研究元素及其化合物(碳氢化合物除外)的合成、性质、结构及其相互联系等的科学.它所研究的范围广,其知识容量大,且相互关系错综复杂.但通过仔细钻研、分析教材后发现:无机化学既有纵向的推导衍变关系,又有横向的对比关系.如,原子结构一章,可理出如下衍变关系:为了解释元素相互化合的质量关系的基本定律,建立了道尔顿原子论,确立了原子是组成物质的最小微粒的观点,然而,阴极射线和电子的发现,又打破了原子不可再分的观点.带核原子模型,进一步成功地解释了α一粒子散射实验,从而解决了原子的组成问题,但却不能解释氢光谱以及原子结构和氢光谱的关系.后来玻尔理论解决了这个问题并指出了原子的能量是量子化的.德布罗意提出电子等实物微粒也具有波粒二象性,并随后为电子衍射实验所证实,从而解决了玻尔理论的局限性.最后发展到用“波函数”描述核外电子运动状态,用“几率径向分布和电子云”表示波函数,进而派生出单电子体系、多电子体系、核外电子排布、元素周期律与周期表、元素性质周期性递变等横向联系. 2,2“知识结构网络图”的构建 在深人钻研教材、理清知识点间的纵横关系的基础上,使所研究的诸多问题形成知识网络,建立起“知识结构网络图”.如,原子结构一章.通过对这一章的知识内容重新加工、整理和组织,可以建立如图1所示的“知识结构网络图”. 2.3“知识结构网络图”的特点 “知识结构网络图”有主线清楚、逻辑性强、联系紧密等特点.现以图1分析如下: 2.3.1主线清楚.图1是以道尔顿原子论、玻尔理论、波粒二象性、核外电子排布、元素周期律与周期表、元素性质周期性递变等为主线,按知识的逻辑关系,分层次渐进深人,构成整张“知识结构网络图”. 2.3.2逻辑性强.主线知识与分支知识间的箭号,既体现因果关系,又体现派生关系.如玻尔理论与分支中的氢光谱及多电子原子的精细结构体现因果关系;波函数与几率径向分布、电子云体现派生关系.这样,在各知识点中应用不同层次的原理,既注重内容的阶梯性,又注重概念和理论在不同层面上的回归和在渐进分化基础上的融合贯通.同时体现各知识点之间的前后呼应与相对独立性. 2.3.3联系紧密.图1体现了各知识点间的逻辑衍变关系.前面的讨论为后边的探索作铺垫,后面的研究在解决前面提出的问题的同时,又提出新的问题.如波函数,是基于经典物理力学方法不能描述电子的波粒二象性提出的,为了对核外电子的运动状态能进行形象化的描述,派生出了几率的径向分布和电子云等内容,而波函数的讨论又为后面将要研究的四个量子数和多电子原子的结构等内容作了铺垫. 3“知识结构网络图”在教学中的应用 在无机化学教学中,应用“知识结构网络图”既可用于讲授新课,也可用于复习课和知识小结课的教学. 3.1在新课教学中的应用 在新课教学中采用网络教学,使所传授的知识不再是单一的知识点,形成了纵向、横向联系的知识链和知识块.例如,铬族元素一节的教学,在分析铬原子的价电子层结构(3d54S1)的基础上,推导出铬的常见氧化态(+ = 3 \* ROMAN III,+ = 6 \* ROMAN VI),介绍三价铬和六价铬的几种存在形式,并板书给出图2所示的相互转化关系.其次再对各种离子的颜色、氧化还原性、在不同介质中的存在形式等进行详细讲述,最后让学生将相互转化的反应方程式写出来.从而使教材中的一些零散的知识、单个的反应形成整体的知识结构网络,使学生抓住事物的本质联系,起到触类旁通的作用. 3.2在复习课教学中的应用 在复习课的教学中,采用网络教学,不但能强化知识的记忆,更能使零乱的知识系统化、网络化,使之成为有机的整体.同时,在系统化、网络化的过程中,能进一步加深学生对知识的理解,培养学生对比联系、综合归纳的能力.例如、在配位化合物一章复习课的教学中、首先引导学生找出配合物的基本概念、空间构型、结构以及配合平衡等四大主线知识.其次,引导学生逐一回忆每一主线知识所派生出的分支知识,并采用边讲述边板书的方法,与学生一道建立如图3所示的“网络结构图”.然后,针对每一主线知识,给出一至二道课堂练习题,进行强化练习.髻如,针对空间构型这一主线,要求学生指出〔Fe(CN)6]3一和〔FeF6 ] 3一配离子的成键情况、空间构型以及它们谁是内轨型配离子、谁是外轨型配离子.最后要求学生采用联想法,将各主线与分支知识所涉及的内容,在头脑里象放电影似地重现一遍.课后布置适量练习题,达到“授人以渔”的目的. 3.3在小结教学中的应用 讲授完一章后,及时总结,理出本章知识脉络及各知识点的逻辑衍变关系,将其串成线、分成块,从而建立起知识网络图,例如,讲授完氧族元素一章后,首先给出氧和硫及其重要化合物的网络图(见图4),将本章知识小结归类.然后要求学生既要注意各化合物间的纵向关系(如残S,S,SO2,SO3,Na2SO4等物质间的推导衍变关系),又要注意它们间的横向关系(如SO3 , H2SO4 . NaHSO4. Na2SO4间的关系),以及物质间的对比关系(如H2SO4,NH4HSO4, (NH4)2S2Os等),还要注意物质间的网络关系(如H2S, H2SO4 , NaHSO4 , Na2SO4 . NazSO3. Na2S等).同时,注意它们相互间转化的条件.最后要求学生一一写出相互转化的化学反应方程式,以便学生加强记忆,形成自己的知识体系. 4结论 教学实践证明:采用“网络教学法”,能减少教学时数,提高教学效率.有利于培养学生的钻研精神,提高逻辑思维能力、归纳总结能力和创新能力以及文字表达能力. 无机化学论文:关于就业导向下的中医药院校无机化学教学设想 论文关键词:就业导向;中医药;传统与创新;无机化学;教学设想 论文摘要:就业导向驱动是市场经济对教育的必然要求。市场经济下的化学教学已不同于以往计划经济下的化学教学。在中医药院校的无机化学教学中,重视传统教学方法的继承与发挥,努力探索利用现代化手段进行创新,结合专业激发学生学习兴趣,提高学习能力,提高综合素质,有利于培养智慧型应用人才。 当前我国高等教育正处于由精英型教育向大众化教育、由应试型教育向素质能力培养型教育转轨的时期,这是我国高教事业的重大变革。为了适应这一新形势,中医药院校教育必须改革,而教学改革是教育改革中的一项重要内容。目前,大多数中医药院校的无机化学教学,无论从教材结构、教学手段,还是从与专业结合的角度来看,都与满足教育转轨的需要、适应学生就业的需求有较大差距,无法满足学生学以致用、举一反三的实际需要。无机化学是中药学、药学等相关专业学生人校的第一门重要基础课。 它不仅为后续有机化学、分析化学、物理化学等相关课程提供必备的思维方法和综合运用能力,还担负着使学生尽快适应大学的教育模式和学习方法的重要任务。上好无机化学课,对中医药学生从高中的应试教育向大学的素质教育转化起到特殊作用。 一、重视绪论课,激发学习热情 良好的开端,是成功的一半。无机化学绪论课的主要内容,通常是从介绍化学研究对象,到无机化学研究对象、发展前景、与中医药的关系,再到无机化学的学习要求和学习方法。讲课时,可突出以下几个方面。 1.无机化学是化学学科的基础和母体。我国国务院学位委员会规定无机化学为化学学科所属的七个二级学科之首,其余依次是核化学和放射化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学和环境化学。 2.强调无机化学与药学的关系。某些无机物质作为矿物药,是中药的重要组成部分。我国地域辽阔,矿物药种类繁多,应用矿物药治病历史悠久。《中药大辞典》、《全国中草药汇编》等专著也有矿物药记载。目前在新药开发中,以无机物为主的制剂也大量出现。研究金属元素和药物的关系,研究在生物体内由于这些元素的失衡所引起的各种疾病和治疗这些疾病的药物以及治疗手段,即药物无机化学,是近十多年来十分活跃的一个领域,可以认为是生物无机化学的一个分支。另外,最近的研究表明,在抗癌化合物的任意筛选中,从无机化合物中发现活性物质的概率要比在有机化合物中大25倍。 3.提出“做人”的道理,落实“育人”的目的。韩愈认为:“师者,所以传道、授业、解惑也。”世界著名的牛津大学和剑桥大学都以培养有“教养”的人为目标。他们认为培养学生有“教养”,比具有高深学识更为重要,教育的成果“不是书面是人”。作为入学第一门基础课的任课教师,当然有义务向学生进行一次“做人”的道德思想教育。 曾经两度获得诺贝尔奖的居里夫人在法国发现了新元素,毅然选择自己的祖国波兰来命名它为“钋”(Pdandium);我国化学专家侯德榜,早年留美,1920年获得哥伦比亚大学研究院化学工程博士。1921年毅然回国,面对国际制碱托拉斯对我国碱业的垄断,决心振兴民族化学工业。他不辞劳苦,潜心研究,首先提出了联合制碱法,被公认为侯氏制碱法,为我国制碱业做出了辉煌的贡献③。适时对学生进行一些诸如此类的爱国主义思想教育,能激励学生为振兴我国的中医药事业而学习的热情。 二、重视学习能力的培养与训练 对于刚从高中升人大学的新生,多习惯于原来的学习方法,并以中学的教学模式要求教师。而实际上,大学课程内容多,信息量大,授课进度快,课堂复习辅导时间少,但自习课相对增多。因此,新生可能会出现两种不良现象:一是放松学习,利用自习课、晚上时间来弥补高中阶段因紧张应试而失去的玩乐时间;二是找不到适合自己的学习方法,被老师拖着疲惫地向前赶进度。为了避免这些现象,教师必须给予正确的引导。 1.重视课前预习,提高学习能力。先告诉学生每章的重点、难点,课堂讲授大约几学时,讲授的基本内容,让学生心中有数。每次提前下发预习内容,给学生布置明确、具体、带有启发性的阅读提纲,或设置一系列阅读思考题,帮助他们把握重点,了解难点,预先了解知识的脉络体系。 2.课后归纳,启发思考。每章内容学习完之后,要求学生先自 己归纳总结本章所学内容。归纳总结可以按照事物求同的某种属性,运用求同思维去进行;也可以根据事物本质加以概括,使知识更加简约,更加精练,更加便于理解和记忆。譬如理论部分可用条理式,比较式。如在“弱酸弱碱电离”、“缓冲溶液”、“沉淀平衡”中都提到了“同离子效应”的概念,有无类似之处;在“分子结构”一章中,提到了多种化学键理论,可比较这些理论提m的先后顺序,各自的优缺点,更适用于解决那一类问题;在“酸碱平衡”一章中公式很多,它们在使用时各有什么局限性;等等。在进行这样比较、归纳、总结后,可将前后知识梳理清晰。在此基础上可启发学生独立思考融会贯通。 三、尊重传统,结合中医药特点,活跃教学气氛,启迪智慧 诺贝尔奖获得者杨振宁先生在比较了中美的教学方法后指出④:中国的传统教学方法重视演绎、推理,其结果就是按部就班,严谨认真,基础好,但创新精神不足;而美国的教学方法中归纳、综合和分析相互渗透,虽不够严谨,但其效果是独立思考和创新精神强。双螺旋结构是1953年由一位青年生物学家沃森和另一位青年物理学家克里克提出的,但他们的研究方法应该讲是模仿化学家鲍林的。鲍林依靠他在结构化学方面的优势,从原子之间的立体化学关系,氢键的配置,采用拼搭模型的手段,就将一螺旋的结构“猜”了出来。教学中训练学生从大量的知识堆积中找出共性,上升到理性认识的思维方法,不仅能提高学习效率,更能培养学生分析问题、解决问题的能力。通过这种教学方式,开发了学生学习的各种潜能(分析、理解、记忆、想象等),达到了素质教育的目标。 无机化学的特点是知识繁杂,有人戏称无机化学为“无理化学”。如果教师不注意调整教学方式,一本教材,一支粉笔,面无表情讲完一本书,学生也只会死气沉沉,心不在焉地听完一本书。教师与学生感情上没有沟通,教与学配合不紧密,学生对这一学科的学习就不会有太大的热情。爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师。”学生对某一学科有强烈的兴趣时,就会产生积极的探索精神,从而提高学习的自觉性和学习效率。 1.理论与实际相结合,激发学生的学习热情。如介绍无机化 合物在中药方剂中的应用时,可治流行性乙型脑炎的“白虎汤”:生石膏50g,知母18g,甘草6g,粳米9g。方中君药生石膏[c.so·H20]味辛甘,性大寒,善能清热,并能止渴除烦。治疗暑湿的“六一散”:滑石18g,甘草3g。方中君药滑石[Mm(Si,O.。)(0H)】能清tl,解暑热,渗湿利小便。暑湿证兼tl,悸怔忡,失眠多梦者,用六一散加辰砂,灯心汤调服,即“益元散”。用于清热开窍,豁痰解毒的“安宫牛黄丸”:牛黄、郁金、黄连、朱砂、山栀、雄黄、黄芩各一两,水牛角浓缩粉一两,冰片、麝香各二钱五分,珍珠五钱,金箔衣。方中牛黄味苦而凉,能清心解毒,熄风定惊,豁痰开窍与麝香共为君药;佐以朱砂【Hgs】、珍珠[CaCO,】镇心'安神,以除烦躁不安;雄黄【As2S2】助牛黄以豁痰解毒;用金箔【Au】为衣,亦是取其重镇安神之效⑥。这些例子学生很有兴趣,也紧密联系了无机化学与中医药的关系。 2.利用课堂演示实验,增强教学互动性。如讲配合物一章时,用演示实验就可很好地导人配合物的定义,取得更好的效果。另外有很多元素性质部分的验证实验因学时有限,学生不能在实验室做,对于其中重要的、经典的实验,可在课堂上演示,并请学生毛遂自荐上台示范。示范时一方面要先分析实验现象;另一方面为了观察到是否发生了反应,就要体现出是否有现象变化,那么加试剂的先后顺序也应事先琢磨好。这样学生不仅掌握了书本知识,在实际操作中锻炼了动手能力,提高了分析能力,也使课堂气氛更活跃,提高了学生的学习兴趣。 3.探究教学方法,教学相长。教师在课堂上仪表端庄,和颜悦色,精神饱满,思维敏捷,幽默机智,则课堂气氛活跃,师生关系融洽。教师还应创造机会让学生发问,加强课堂教学的双向交流,做到教学相长,师生互动。对于学生提出或回答的问题给予肯定,保护其积极性。多给予学生表扬,多用激励性和指导性语言来激发学生的上进性、自尊心。学生喜欢这样的化学老师,对化学学科也会产生一种亲切感,即所谓“亲其师,信其道”。 四、鼓励创新,利用现代化手段激励学生学以致用。 进入2l世纪以来,以多媒体技术和网络技术为优秀的信息技术正以超H{人们想象的速度向前发展,并进入到社会的各个领域和环节。在这种情况下,教育也在信息技术的强烈冲击下.在教学目标、教育内容、教学手段等方面产生重要改变。多媒体教学,因将各种声、光、电等媒体素材组织起来,触动了学生的感官,更能加强教学效果,激发学习兴趣。教师可将多媒体组合教育方式和利用多媒体计算机个别交互学习方式结合到传统教学方式中。借助课件制作软件及自己的教学经验,教师可自己设计制作教学课件、电子录像、电子教案等以丰富教学资源。也可将教学重点、难点、习题等内容在学校的局域网上,学生对不懂的问题可通过网络交流平台寻求老师或同学的帮助,或对共同的疑难展开讨论。这样,让网络技术介入学生课后的学习和实践活动,可以使学生的学习进行得更为完善和全面。 综上所述,在无机化学教学中,除了要教给学生基本知识,还应教会学生学习方法,锻炼学生的各种综合能力,提高学生的综合素质,为培养新世纪的中医药高素质人才而教书、而育人。 无机化学论文:关于师专《无机化学》教材中《电离平衡》一章内容编排的探讨 论文关健词:盐类水解溶液 酸碱性计算 酸碱质子理论 教材编排 论文摘要:将《电解质溶液与电离平衡》一章中酸碱理论的内容提到盆类水解的前面介绍,统一了盐类水解与溶液酸碱性的公式,并与后续课程《分析化学》中酸碱滴定部分的内容前后一致,保持了连贯性. 在无机化学中,有关电离平衡的知识占有极其重要的地位,因为大部分无机反应都是在水溶液中进行的,而且弱电解质的电离平衡、沉淀一溶解平衡是《无机化学》及后续课程《分析化学》所涉及的四大平衡中两类重要的平衡.笔者翻阅过很多版本的《无机化学》,对庞锡涛老师主编的师专《无机化学》教材中《电解质溶液与电离平衡》一章有关内容的编排,笔者作如下探讨。 1.教材中电解质溶液和与高平衡一t的内容编排 当介绍完电解质溶液、弱电解质的电离平衡及缓冲溶沼后,教材接着介绍盐类的水解,然后介绍沉淀溶解平衡,最后才介绍酸碱理论。 1.1.盐类的水解部分介绍了四种类型盐类的水解 它们分别为:(I)一元弱酸强碱盐的水解:(2)一元弱碱强酸盐的水解:(3)一元弱酸弱碱盐的水解:(4)多元弱酸强碱盐的水解。对于水解后溶液的酸碱性的计算均由水解方程式求出水解常数;再根据水解平衡来计算溶液中,上述四种类型盐类水解后溶液中时分别为: 1.2.酸碱理论部分重点介绍了酸碱的质子理论在酸碱质子理论下,重新定义了:凡能给出质子的物质都叫做酸,凡能接受质子的物质都叫做碱。酸给出质子后转变为相应的碱,喊接受质子后又转变为相应的酸,即酸启质子+碱,这种存在共扼互变关系的酸和碱称为共扼酸碱对。酸碱质子理论扩大了酸碱的范围。同时酸碱反应的范围也随之扩大,如水溶液中的电离反应、中和反应、水解反应等都统一归属于酸碱反应. 2.电解质溶液和电离平衡内容编排之我见 2.1把酸碱理论的内容提到盐类水解之前 从上得知,按庞锡涛老师的教材编排体系,得出的盐类水解后溶液中的计算公式形式较复杂,记忆及使用都有些不便,尤其是本章内容、公式较多,给学生的学习带来了较大的负担.为此,我在多年的教学中均未按本书顺序依次介绍给学生,而是在介绍完第一节电解质溶液、第二节弱电解质的电离平衡、第三节缓冲溶液之后,接着介绍第六节酸碱理论,重点学习酸碱的质子理论,这里的酸、碱强度也可用来定量、衡量,且补充介绍互为共辘关系的一对共扼酸碱对的与标之间有如下关系: 以此类推。 3.教材内容,新编排后的优点 3.1.将盐类水解与酸碱电离的计算公式统一起来了 只要是酸碱质子理论定义下的酸,则 要是酸碱质子理论定义下的碱,则多元酸或碱主要考虑一级电离只不过是,若式中的不能直接查表而得,而共扼的喊(或酸) 可查表而得时,要利用共扼酸胶对的与称的关系来求,即 (具体见2.1.).这样学生只要会求酸碱溶液的[H+]或[OH-],盐类水解后所得的溶液的[H+]或万[OH-]计算也就迎刃而解了.统一了公式,简化了计算,方便了使用。 3.2.有利于今后的学习 调整以后的计算公式与后续课程《分析化学》中《酸碱滴定》一章中溶液酸喊度的计算公式一致,加强了教材的连贯性。对《分析化学》教学而言,可减少《酸碱滴定》一章的教学内容,又可节省课时;对学生而言,为他们学习《酸喊滴定》一章打下基础,同时又可提高学习效率,减轻学习负担。经调查,绝大部分同学认为教材内容这样编排比原来的教材编排好,有利于减轻他们的学习负担;也有利于《分析比学》的学习。 无机化学论文:试论高职《无机化学实验》课程项目化教学探讨 论文关键词: 高职 《无机化学实验》 项目化教学 创新能力 论文摘 要: 《无机化学实验》是一门高等职业技术学院化学化工类专业必修的以实验操作为主的专业基础课程。《无机化学实验》课程推行项目化教学能提高学生的质量,符合社会经济发展对高职学生的要求。本文针对传统教学的弊端,对《无机化学实验》课程实施项目化教学进行了探讨。 《无机化学实验》是一门高等职业技术学院化学化工类专业必修的以实验操作为主的专业基础课程。传统无机化学实验课程的教学方式一般是先介绍实验目的、实验原理、实验仪器和药品,然后介绍实验步骤,学生只需要按照实验内容完成实验、处理实验数据,最后完成实验报告。这种教学模式以教师为中心,学生处于被动地位,他们无需动脑,只需机械地按要求和操作步骤进行实验。这样的教学方式不仅无法激发学生的学习热情,学习效果差,而且使学生养成了“按部就班”的习惯,失去了主动学习和培养创新精神的机会。传统教学模式培养的高职毕业生不能满足社会经济发展的要求,这也使很多高职学生毕业时找不到对口的工作,甚至找不到工作的重要原因。教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教育部[2006]16号文件)中明确指出:当前高职教育要“大力推行工学结合、校企合作,以就业为导向、职业能力培养为主线,改革人才培养模式”,培养“大量高素质技能型专门人才”。在这一精神的指导下,《无机化学实验》课程的教学模式应该顺应社会发展的需求,积极进行项目化教学的探索和实践。 1.项目化教学特征 所谓“项目化教学”是从职业的实际出发,选择典型事例作为教学的主题,以实践为导向,教师为主导,学生为主体,教师和学生通过共同实施一个完整的项目,并共同评价项目工作成果而进行的教学活动。在“项目化教学”过程中,学生在教师的主持下能够自觉、自由地选择自己感兴趣的内容和展示形式,为学生创新能力的发展提供了有效的途径。 2.项目化教学的实施流程 项目化教学是一种“行为导向”教学法,其实施流程如下: 2.1项目确定 在项目化教学中,选择合适的项目非常重要。所选项目既要包含无机化学的基本知识和基本实验技能,又要密切联系日常生活或当地化工行业的生产实际。这样才能调动学生探究问题的积极性,使学生在项目情境下提高协作能力、人际交往能力和职业能力。例如:“设计实验验证高锰酸钾在不同介质中的氧化性”这一项目中的研究对象“高锰酸钾”,它既是实验室常用的氧化剂,在工业上又能用作消毒剂、漂白剂,还在医学上用于消毒、洗胃,与学习生活联系比较紧密,学生才会有比较浓厚的兴趣。 2.2项目开发 项目确定后,教师根据学生的性别、技能水平等将全班学生分成多个小组,每个小组人数最好3至5人。然后对项目进行细化,使之分解成一系列的任务,并分配给各个小组,要求学生团结协作,充分利用图书馆和网络资源收集所需要的资料,小组内部讨论、整理后做成幻灯片,每个小组派一名同学向全班同学展示、汇报。例如“设计实验验证高锰酸钾在不同介质中的氧化性”这一项目可分解成以下四个任务:任务1.设计“验证高锰酸钾在不同介质中的氧化性”的方案;任务2.配制标准溶液,包括高锰酸钾溶液和所需的酸碱溶液;任务3.用实验验证高锰酸钾在不同介质中的氧化性;任务4.根据实验完成实验报告。 2.3项目方案制定 资料准备充分后每个小组就开始制订完成任务的方案,各组派代表利用幻灯片向同学们展示制订的方案,然后在老师的引导下大家一起讨论,对初步方案进行修改和完善,使方案具有科学性、可行性、经济性和环保性,最终师生共同归纳总结讨论结果制订出实施方案。如在2.2中所提到的任务1中,大家首先就要花较多的时间讨论、选择出合适的还原剂、酸和碱,并确定出合适的高锰酸钾、酸和碱的浓度。在讨论在这一过程中,教师应对学生进行一定的指导和引导,使学生既能学到专业知识提高专业技能,又能提高团结合作能力和口头表达能力。 2.4项目实施 实施项目是项目化教学的关键阶段,所以每位小组成员都要严格按照实施方案执行,积极利用无机化学实验室的实训条件开展实验项目。在具体的实施过程中,学生会遇到这样那样的问题,教师则要适当的指导,让学生多思考,独立地完成实验项目。这种项目实施方式,不仅可以培养学生的集体意识,而且能够提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。 2.5项目评价 学生完成实验项目后,应及时进行考核、评价和总结。项目考核标准可参照相应专业的职业资格标准,项目考核和评价以设计的初步方案、实验操作、实验习惯、团队协作能力、实验原始记录、实验数据分析与处理、实验报告、项目总结等为依据。考核和评价成绩公布后,要展开小组讨论,让学生及时找出在整个项目完成过程中存在的问题与不足,以便在下一项目时不断地改进和完善。这种考核评价机制不仅可以激励学生,提高教学质量,而且能有效提高学生的应职应岗能力,同时积极推进“双证书”制。 3.项目化教学的体会 这种“项目引领,任务驱动”的教学方法能将无机化学的理论知识和实验操作有机地结合在一起,使教师、学生真正地做到“教学相长”,学生的理论基础不断扎实,实验技能不断提高。我们不能否认项目化教学有着传统教学不可比拟的优势,但是也应认识到以下几个问题。 3.1教师的素质须不断提高 项目的确定既要基于书本的教学内容,又要联系化工生产实际,既不能太简单,又不能太难。这就要求教师不仅要熟悉书本知识,精于实验操作,而且要了解目前化工行业相应职业岗位的要求。因此,项目化教学对教师提出了很高的要求。如果教师没有深厚的理论功底、较强的实验技能、丰富的专业知识、周密的准备和一定的生产实践经历,就将无法应对项目化教学过程中学生遇到和提出的诸多问题。 3.2学习资源须不断完善 在项目开发和方案制定时,教材已不能满足学生的需要,他们将借助于更多的书籍和网络资源。所以学院需重视图书馆建设,增加图书馆的藏书量,并不断整合互联网资源,构建较完善的教学平台,为师生提供良好的学习环境。 3.3实验教学条件须进一步改善 良好的实验条件是提高实验教学水平的重要保证。为保障项目实施能顺利进行并达到预期目标,实验室应配备足够数量的实验仪器和设备,让每个学生都有充分动手的机会,提高他们独立操作的能力。 总之,无机化学实验课程的项目化教学提高了学生的质量,符合当前化工行业对化学化工类高职人才的需求,所以教师应积极推行项目化教学,为企业为社会输送更多、更优秀的专业人才,使无机实验教学与社会经济发展形成良性互动。 无机化学论文:浅谈当代无机化学研究前沿与进展 【论文关键词】:无机化学; 研究前沿; 研究进展 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科,在近年来取得较突出的进展,主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透,用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用,以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透,形成许多学科的新的研究领域。例如,生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科;固体无机化学是十分活跃的新兴学科;作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述: 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面: (一) 极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 (二) 软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”, 正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。 (三) 缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此,可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 (四) 计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。 国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、Mon te2Carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。 (五) 组合化学 组合化学是利用组合论的思想和理论, 将构建单元通过有机/无机合成或化学法修饰, 产生分子多样性的群体(库) , 并进行优化选择的科学。组合化学用于合成肽组合库, 也称组合合成、组合库和自动合成法。组合方法同时用n 个单元与另外一组n′个单元反应, 得到所有组合的混合物, 即n+ n′个构建单元产生n×n′批产物。 (六) 理想合成 理想合成是从易得的起始物开始, 经过一步简单、安全、环境友好、反应快速、100% 产率获得目标产物。趋近理想合成策略之一是开发一步合成反应,如富勒烯及相关高级结构的合成, 从易得的石墨出发, 只需一步反应即得到目标产物, 产率44%。趋近理想合成策略之二为单元操作。相对复杂的分子, 如药物、天然产物的合成, 需要多步反应完成。在自然界里, 生物采取多级合成的策略, 在众多酶的作用下, 用前一步催化反应的产物作为后续反应的起始物, 直至目的产物的生成。 (七) 仿生合成 仿生合成无论从理论还是从应用上都将具有非常诱人的前景。无机合成与制备化学在生物矿化、有机/无机纳米复合、无机分子向生物分子转化等研究领域发挥重要作用。用一般常规方法难于进行的非常复杂的合成如何利用生物合成将其变为高效、有序、自动进行的合成。例如生物体对血红素的合成可以从最简单的酪氨酸经过一系列酶的作用很容易地合成出结构极为复杂的血红素。因此,仿生合成将成为21 世纪合成化学中的前沿领域。 二、我国无机化学研究最新进展 近几年我国无机化学基础研究取得突出进展,成果累累,主要在以下几个方面取得了令人瞩目的成绩: (1) 中科大钱逸泰、谢毅研究小组在水热合成工作的基础上,在有机体系中设计和实现了新的无机化学反应,在相对低的温度下制备了一序列非氧化物纳米材料。溶剂热合成原理与水热合成类似,以有机溶剂代替水,在密封体系中实现化学反应。他们在苯中280度下将GaCl3和Li3N反应制得纳米GaN的工作发表在Science上。 (2) 吉林大学冯守华、徐如人研究组应用水热合成技术,从简单的反应原料出发成功地合成出具有螺旋结构的无机-有机纳米复合材料,M(4,4'-bipy)2(VO2)2(HPO4)4(M=Co;Ni)。在这两个化合物中,PO4四面体和VO4三角双锥通过共用氧原子交替排列形成新颖的V/P/O无机螺旋链。 (3) 南京大学熊仁根、游效曾等在光学活性类沸石的组装及其手性拆分功能研究方面设计和合成具有手性与催化功能的无机有机杂化多维结构,他们改性了光学活性的天然有机药物(奎宁),以它作为配体同金属离子自组装构成了一个能进行光学拆分消旋 2-丁醇和3-甲基-2-丁醇,拆分率达 98?以上的三维多孔类沸石。 (4) 中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿,吴新涛等在纳米材料和无机聚合物方面的工作引起国内外同行的广泛重视。他们成功地合成纳米金属分子笼(nanometer-sized metallomolecular cage),还成功的构筑了一个新型的具有纳米级孔洞的类分子筛[{Zn4(OH)2(bdc)3}.4(dmso)2H2O]n,其中孔洞的大小近一纳米。在金属纳米线和金属-有机纳米板的合成和结构的研究成果斐然。设计合成了一些金属纳米线,金属-非金属纳米线和金属有机纳米板。 (5) 北京大学高松研究小组在磁分子材料的研究方面取得了突出成果。在水溶液中以1:1:1的摩尔比缓慢扩散K3[M(CN)6](M=Fe3+,Co3+),bpym(2,2'-bipyrimidine)和Nd(NO3)3,合成了第一例氰根桥联的4f-3d二维配位高分子[NdM(bpym)(H2O)4(CN)6]。3H2O,24个原子形成的二维拓扑结构。 (6) 清华大学李亚栋研究组在新型一维纳米结构的制备、组装方面取得了突出的进展。李亚栋课题组首次发现了由具有准层状结构特性的金属铋形成的一种新型的单晶多壁金属纳米管,有关研究成果在美国化学会志上(J.Am.Chem.Soc.123(40),9904-9905,2001)报道。这是国际上首例由金属形成的单晶纳米管,铋纳米管的发现为无机纳米管的形成机理和应用研究提供了新的对象和课题。 面对生命科学、材料科学、信息科学等其他学科迅速发展的挑战和人类对认识和改造自然提出的新要求,化学在不断地创造出新的物质和品种来满足人民的物质文化生活,造福国家,造福人类。当前,资源的有效开发利用、环境保护与治理、社会和经济的可持续发展、人口与健康和人类安全、高新材料的开发和应用等向我国的科学工作者提出一系列重大的挑战性难题,迫切需要化学家在更高层次上进行化学的基础研究和应用研究,发现和创造出新的理论、方法和手段,并从学科自身发展和为国家目标服务两个方面不断提出新的思路和战略设想,以适应21世纪科学发展的需求。 无机化学论文:基于建构主义学习理论的支架型无机化学双语教学模式 论文关键词:建构主义 学习理论 无机化学 双语教学 论文摘要:建构主义是当代最为流行的学习理论。本文介绍了建构主义的基本思想,提出了基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学摸式。 0引言 近二十年以来,把学生作为知识灌输对象的行为主义学习理论,已经让位于把学生看作信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深人,近年来,认知学习理论的一个重要分支—建构主义学习理论在西方逐渐流行。建构主义(co口蛇ru比vis功)也译作结构主义,其理论非常丰富,但其优秀用一句话就可以概括:以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。 1建构主义学习理论的主要教学思想 1.1学习观及学习环境的设计 建构主义的学习观是建立在其独特的知识观基础上的。它批判行为主义的把知识当成定论、当成真理的做法,认为世界是客观实在的,但是对世界的理解和意义赋予都取决于每个个体自己;知识并不是对现实的纯粹客观的反映,也不是对客观现实的准确表征,它只是一种解释、一种假设,并不是问题的最终答案,它必将随着人们认识程度的深人而不断变革、升华和改写,出现新的解释和假设;知识不是万能的,而是需要针对具体问题的情景对原有知识进行再加工和再创造;知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外,对知识的真正理解只能是由学习者自身基于自己的经验背景而建构起来的。 为了真正实施建构主义的学习活动,建构主义特别强调学习环境的设计。建构主义的学习环境可理解为是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源的组合。理想的学习环境应当包括情景、协作、交流和意义建构四个部分。建构主义认为,学习环境中的情景必须有利于学习者对所学内容的意义建构;协作,应该贯穿于整个学习活动过程中;交流是协作过程中最基本的方式或环节;意义建构是教学过程中的最终目标。 1.2师生的角色定位 1.2.1学生观 建构主义强调,学习者并不是空着脑袋进人学习情景中的。所以教学不能无视学生的已有知识经验,不能简单地从外部“填灌”,而是应当把学生原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从原有的知识经验中,生长新的知识经验。教师与学生,学生与学生之间需要共同针对某些问题进行探索,并在探索过程中相互交流和质疑,了解彼此的想法。 1.2.2教师观 (1)教师是学生建构知识的忠实支持者。教师应该给学生提供复杂的真实问题。他们不仅必须开发或发现这些问题,而且必须认识到复杂问题可能有多种答案,鼓励学生提出问题解决的多种观点。教师必须创设良好的学习环境,让学生在这种环境中可以通过实验、独立探究、合作学习等方式来展开他们的学习。 (2)教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者。要激发学生的学习兴趣,引导和保持学生的学习动机。通过创设符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索,帮助学生建构当前所学知识的愈义。为使学生对知识愈义的建构更为有效,教师应尽可能地组织和引导协作学习,展开讨论和交流。 1.3教学棋式与教学方法 建构主义学习理论所倡导的教学模式可概括为:以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情景、协作、交流等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。 在建构主义的教学模式下,目前已开发出的比较成熟的教学方法主要有以下几种: (1)支架式教学(Scaffolding Instruction )。它是为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架,这种框架中的概念是为引导学习者对问题的进一步理解所设计的,为此,要把复杂的学习任务加以分解,以便于把学习者的理解逐步引向深人。它有以下几个环节:搭脚手架(围绕学习主题,按维果茨基的“最邻近发展区”的要求建立概念框架)—进人情景—独立探索—协作学习—效果评价)。 (2)锚式教学(Anchored Instruction )。这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。建构主义认为,学习者要想完成对所学知识的意义建构,即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及事物间联系的深刻理解,最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受和体验(即通过获取直接经验来学习,正如船舶抛锚了,船员必须亲自下到海里去游泳),而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。它有这样几个环节:创设情景—确定问题—自主学习—协作学习—效果评价。 (3)随机进人教学(Random Access Instruction )。由于事物的复杂性和问题的多面性,要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的,往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病,在教学中就要注意对同一教学内容,要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。因此,多次进人的结果,绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固,而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。随机进人教学主要包括以下几个环节:呈现基本情境—随机进人学习—思维发展训练—小组协作学习—学习效果评价。 2基于建构主义学习理论的支架式无机化学双语教学模式 如何保证双语教学的顺利实施?如何处理教学质量与额定课时的尖锐矛盾?笔者认为,建构主义教学模式和教学方法是我们的重要法宝。我们认为,在化学知识的英文表达上,教学的重点应该是阅读和写作,其次才是听和说。因此,我们利用宝贵的课堂时间解决化学专业术语英语表达的听和说问题,再引导学生在课内课外认真阅读英文化学教材并训练专业英文写作。下面仅以“原子结构与元素周期律”一章及其中的“多电子原子”一节为例,介绍如何采用建构主义理念下的“支架式教学模式”,引导学生以已有的知识经验背景为前提主动建构化学的双语知识。 (1)胳脚手架:围绕当前的学习主题,按“最邻近发展区”的要求建立概念框架(见图1、图2)。让学生沿着这些知识脚手架,通过自主学习,获得对知识的理解和掌握。 (2)进人情景:我们预先编写好上述概念框架式的无机化学英文精要资料,在课堂上把无机化学的系统知识用中文讲透,并用英文板书出授课提纲和化学专业术语,根据学习内容将学生引人问题情景,激励学生课中、课后自主学习。 (3)独立探索:在给定学生专业英文资料的基础上,教师引导学生根据课堂中及中文教材上掌握的化学背景知识,借助于词典独立探索化学知识的英语表达方法,在探索的过程中教师要适时提示和帮助学生沿着概念框架逐步攀升。 (4)协作学习:相互讨论、交流学习。通过讨论、交流,学生可以集思广益、博采众长;可以发现自己的错误和不足;可以在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学知识的比较全面、正确的理解,最终达到对知识的意义建构。 (5)澈果评价:这是对所学知识的意义建构情况作出评价。可用英文布置和完成作业,用英文命题考试的方式来评价、检查、督促和巩固学生学科知识的双语学习,推动双语教学的进行。 经过几年的无机化学双语教学,我们有多方面的收获: 直接、显明的收获是师生在掌握学科知识、能力的同时,掌握了英文专业词汇和提高了英语水平。隐性的、更深层次的收获,一是可以及时吸收国外先进的教学理念和教学方式,学到新的教学思想。二是系统、长期的课程双语教学将为硕士研究生的培养奠定良好的专业英语基础。三是作为一种确立的教育体制,持之以恒的课程双语教学必将促进国民英语水平的全方位提高,从而提升我们与国际社会的合作交流水平,增强我们的国际竞争能力。 无机化学论文:浅谈无机化学教学中“知识网络图”的构建与运用 论文关键词:无机化学;知识结构网络图;网络教学法 论文摘要:介绍无机化学教学中在钻研教材、理顺知识点之间的逻辑关系的基础上,构建“知识结构网络图”.并应用“知识结构网络图”在新课、复习课、小结课等各个环节中进行教学. 1.问题的提出 无机化学是高等师范院校化学系的一门重要的专业基础课,但其内容繁杂、知识点多,如果仅满足于照本宣科,则只能教给学生一大堆散乱的结论,学生难以掌握,而且容易遗忘.正如美国著名心理学家布鲁纳所说:“获得知识,如果役有完满的结构把它联在一起,那是一种多半会被遗忘的知识,一串不连贯的论据在记忆中仅有短促得可怜的寿命.”因此,无机化学的传统教学方法必须加以改革. 笔者认为,在无机化学教学中,应重点讲知识主线、解答问题的思路、学习方法以及知识点之间的联系.基于上述思想,笔者在教学中采用了“网络教学法”,其关键是构建“知识结构网络图”. 2.“知识结构网络图”的构建 2.1钻研教材,理顺知识点间的关系是构建“知识结构网络图”的基础 无机化学是以元素周期律、热力学、动力学、近代物质结构理论、平衡理论以及基础电化学等为指导,以现代实验技术为手段来研究元素及其化合物(碳氢化合物除外)的合成、性质、结构及其相互联系等的科学.它所研究的范围广,其知识容量大,且相互关系错综复杂.但通过仔细钻研、分析教材后发现:无机化学既有纵向的推导衍变关系,又有横向的对比关系.如,原子结构一章,可理出如下衍变关系:为了解释元素相互化合的质量关系的基本定律,建立了道尔顿原子论,确立了原子是组成物质的最小微粒的观点,然而,阴极射线和电子的发现,又打破了原子不可再分的观点.带核原子模型,进一步成功地解释了α一粒子散射实验,从而解决了原子的组成问题,但却不能解释氢光谱以及原子结构和氢光谱的关系.后来玻尔理论解决了这个问题并指出了原子的能量是量子化的.德布罗意提出电子等实物微粒也具有波粒二象性,并随后为电子衍射实验所证实,从而解决了玻尔理论的局限性.最后发展到用“波函数”描述核外电子运动状态,用“几率径向分布和电子云”表示波函数,进而派生出单电子体系、多电子体系、核外电子排布、元素周期律与周期表、元素性质周期性递变等横向联系. 2,2“知识结构网络图”的构建 在深人钻研教材、理清知识点间的纵横关系的基础上,使所研究的诸多问题形成知识网络,建立起“知识结构网络图”.如,原子结构一章.通过对这一章的知识内容重新加工、整理和组织,可以建立如图1所示的“知识结构网络图”. 2.3“知识结构网络图”的特点 “知识结构网络图”有主线清楚、逻辑性强、联系紧密等特点.现以图1分析如下: 2.3.1主线清楚.图1是以道尔顿原子论、玻尔理论、波粒二象性、核外电子排布、元素周期律与周期表、元素性质周期性递变等为主线,按知识的逻辑关系,分层次渐进深人,构成整张“知识结构网络图”. 2.3.2逻辑性强.主线知识与分支知识间的箭号,既体现因果关系,又体现派生关系.如玻尔理论与分支中的氢光谱及多电子原子的精细结构体现因果关系;波函数与几率径向分布、电子云体现派生关系.这样,在各知识点中应用不同层次的原理,既注重内容的阶梯性,又注重概念和理论在不同层面上的回归和在渐进分化基础上的融合贯通.同时体现各知识点之间的前后呼应与相对独立性. 2.3.3联系紧密.图1体现了各知识点间的逻辑衍变关系.前面的讨论为后边的探索作铺垫,后面的研究在解决前面提出的问题的同时,又提出新的问题.如波函数,是基于经典物理力学方法不能描述电子的波粒二象性提出的,为了对核外电子的运动状态能进行形象化的描述,派生出了几率的径向分布和电子云等内容,而波函数的讨论又为后面将要研究的四个量子数和多电子原子的结构等内容作了铺垫. 3“知识结构网络图”在教学中的应用 在无机化学教学中,应用“知识结构网络图”既可用于讲授新课,也可用于复习课和知识小结课的教学. 3.1在新课教学中的应用 在新课教学中采用网络教学,使所传授的知识不再是单一的知识点,形成了纵向、横向联系的知识链和知识块.例如,铬族元素一节的教学,在分析铬原子的价电子层结构(3d54S1)的基础上,推导出铬的常见氧化态(+ = 3 \* ROMAN III,+ = 6 \* ROMAN VI),介绍三价铬和六价铬的几种存在形式,并板书给出图2所示的相互转化关系.其次再对各种离子的颜色、氧化还原性、在不同介质中的存在形式等进行详细讲述,最后让学生将相互转化的反应方程式写出来.从而使教材中的一些零散的知识、单个的反应形成整体的知识结构网络,使学生抓住事物的本质联系,起到触类旁通的作用. 3.2在复习课教学中的应用 在复习课的教学中,采用网络教学,不但能强化知识的记忆,更能使零乱的知识系统化、网络化,使之成为有机的整体.同时,在系统化、网络化的过程中,能进一步加深学生对知识的理解,培养学生对比联系、综合归纳的能力.例如、在配位化合物一章复习课的教学中、首先引导学生找出配合物的基本概念、空间构型、结构以及配合平衡等四大主线知识.其次,引导学生逐一回忆每一主线知识所派生出的分支知识,并采用边讲述边板书的方法,与学生一道建立如图3所示的“网络结构图”.然后,针对每一主线知识,给出一至二道课堂练习题,进行强化练习.髻如,针对空间构型这一主线,要求学生指出〔Fe(CN)6]3一和〔FeF6 ] 3一配离子的成键情况、空间构型以及它们谁是内轨型配离子、谁是外轨型配离子.最后要求学生采用联想法,将各主线与分支知识所涉及的内容,在头脑里象放电影似地重现一遍.课后布置适量练习题,达到“授人以渔”的目的. 3.3在小结教学中的应用 讲授完一章后,及时总结,理出本章知识脉络及各知识点的逻辑衍变关系,将其串成线、分成块,从而建立起知识网络图,例如,讲授完氧族元素一章后,首先给出氧和硫及其重要化合物的网络图(见图4),将本章知识小结归类.然后要求学生既要注意各化合物间的纵向关系(如残S,S,SO2,SO3,Na2SO4等物质间的推导衍变关系),又要注意它们间的横向关系(如SO3 , H2SO4 . NaHSO4. Na2SO4间的关系),以及物质间的对比关系(如H2SO4,NH4HSO4, (NH4)2S2Os等),还要注意物质间的网络关系(如H2S, H2SO4 , NaHSO4 , Na2SO4 . NazSO3. Na2S等).同时,注意它们相互间转化的条件.最后要求学生一一写出相互转化的化学反应方程式,以便学生加强记忆,形成自己的知识体系. 4结论 教学实践证明:采用“网络教学法”,能减少教学时数,提高教学效率.有利于培养学生的钻研精神,提高逻辑思维能力、归纳总结能力和创新能力以及文字表达能力. 无机化学论文:高职无机化学教学论文 1明确课程培养目标,优化教学内容 无机化学是学生入学后的首门专业基础课,其内容覆盖面较广,且内容的绝大部分与中学化学内容相关,它的开设是为了更好地实现中学化学与较高级专业化学的衔接,为后续课程的学习打下基础,依据高职教育“必需、够用”的原则,笔者认为其主要培养目标应使学生着重掌握有关化学的基本知识和基本理论,注重理论联系实际,提高其实践技能以及独立思考、探索、创新的能力.我校现采用的全国高职“十一五”部级规划教材《无机化学》在内容上可分为两大部分,一是基本原理和基础知识部分,内容主要有化学反应速率和化学平衡、电解质溶液和离子平衡、原子结构和元素周期律、分子结构和晶体结构、氧化和还原反应等知识;二是元素化合物部分,主要介绍常见元素及其化合物的性质.这些教学内容对于不同的高职专业要有不同的要求和侧重,合理的高职无机化学课程教学体系在内容上应以“必需、够用、实用”为原则,着重突出基础理论知识的应用和学生实践、创新能力的培养.结合考虑高职课程要求的有限学时,这就要求教学内容贯彻少而精的原则,突出重点、难点. 如针对我校的应用化工技术专业,我们通过教学研究和大讨论对基础理论教学内容进行了整合,去掉一些单纯理论推导,保留了最基本的、基础的、原则的内容.对于无机化学中“原子结构和元素周期律”、“分子结构和晶体结构”这些难度较大,而在工厂、企业等实际应用中用途不大的内容知识,适度减少了其部分教学内容,着重讲授了化学反应速率和化学平衡及其应用.在教学中笔者十分重视本学科的研究现状、发展方向、研究方法和研究成果等,会在学习有关内容时,及时将最新研究成果和最新技术吸收进来,使教学内容具有前瞻性和启迪性,如在讲解配合物相关知识时,会向学生介绍配合物在光、电、磁学以及吸附分离等方面的应用及发展前景,在讲解“元素及化合物”的相关内容时,会向学生介绍有关重金属污染、微量元素与人体健康的相关知识,这样既可以增加课堂的新颖性、趣味性,又有利于培养学生对化学的学习和探究兴趣. 2更新教学方法和教学手段,提高教学效果 教学方法和手段的更新是课程改革的难点.要积极开展教学研究,探索教学规律,重视学生的主体地位,充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性.教学过程中我们采用了多种教学方法,如启发式、讨论式、探究式等教学方法,用以不断激发学生的学习兴趣,同时有效地避免了“满堂灌”,给学生留有一定思维的空间、自学的空间.如在讲解完杂化轨道理论和价层电子对互斥理论时,采用了讨论式教学,在将两种理论的主要内容学习完后,以相关习题作为依据,让学生分组讨论两种理论的联系与区别、二者的优点与不足,学生们发言后,教师再作总结,这样做不但有利于帮助学生更好地理解教学内容,也充分调动了学生学习的主观能动性和学习效率.将优秀的、传统的教学方法与现代化的教学方法相结合,积极推进多媒体辅助教学.无机化学的教学内容既涉及晦涩、难懂的理论知识,又涉及琐碎、繁多的元素化合物知识,开发计算机辅助教学,制作相应CAI课件,可将教学内容形象化、直观化,增加教学容量,大大提高教学效率.如在无机化学课程课堂教学中,经常涉及分子和原子模型平面和立体图形等,可通过FLASH动画的形式进行展示,可使微观的现象得以生动地描述,图文并茂,动静结合,将抽象的行为形象化,便于学生轻松掌握原本非常抽象的理论.为便于学生自主学习,我们还可以充分利用网络技术,将课程的教学大纲、教案、课件、习题、参考书籍等教学资料上网,实现优质教学资源共享,为学生创造一个好的、开放性的学习环境. 3注重实验教学,理论联系实际 无机化学是一门实验科学,通过直观的实验现象能帮助学生很好地理解和掌握无机化学的基本理论和基础知识,有助于学生理论与实践相结合.因此,我们在讲授理论的同时开设实验课,加强实践内容,强化实践环节,注重实践操作与综合能力的培养.在实验内容的选择方面,强调实验的基本操作,如选择溶解、蒸发、结晶、溶液的配制、试剂的取用等实验,不断强化学生的基本操作训练;同时,减少验证性实验,增加制备性、综合性实验.如删减了实验教材中元素锡、铅、锑、铋、银和汞等的性质实验,增加了硝酸钾的制备与提纯、三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备等制备性、综合性实验,特别是三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备实验是以废铁屑为原料制备硫酸亚铁铵,然后再制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾并进行草酸根离子及铁离子含量测定实验的(该综合性实验含3个实验,共9学时),这样就逐步形成了一套由浅入深、循序渐进、重在应用的实验教学模式,进一步强化培养了学生独立思考、解决问题的能力,以及动手能力,启迪了他们的创造思维.结果表明,具有较好的教学效果. 4科学设定考核方法 考核是教学过程的一个重要环节,其目的是为了检验学生学习的成效,评估教师教学水平与教学效果.科学、有效的考核方法有助于教师更好地做出正确评估.目前我校无机化学理论课和实验课考试成绩均由平时成绩和期末考试成绩两部分组成,平时成绩占30%,期末考试成绩占70%.对于无机化学理论课,平时成绩可通过课堂提问、平时作业、撰写小论文、无机化学知识竞赛成绩、章节测试成绩、出勤等几方面的考查给出成绩;对于实验课,则可通过对预习报告、出勤情况、实验纪律、实验操作、实验报告等方面的考查,综合求出平时成绩.理论课的期末考试以笔试为主,内容强调无机化学的基础理论知识;而实验课的考试以实际操作为主.实验课考试前,我们将考试所需的仪器和试剂置于实验台上,由学生随机抽取内容不同的考题,要求学生根据不同考题,运用所学知识在已有的仪器和试剂中选择所需仪器和试剂,在规定时间内设计出相应的实验方案,并根据方案进行现场操作.监考老师根据实际操作现场打分,这样的考核可更科学、真实地反映学生的知识应用能力和实验动手能力. 5总结 总之,只有不断更新教学理念,优化教学内容,更新教学方法和教学手段,注重实践教学,合理设定考核模式,才能更好地加强高职无机化学课程的教学改革与建设,使得教师的教学更加有效,学生的学习更加高效,学生的能力不断加强和提高. 作者:宋连卿 王宇婷 单位:河南教育学院化学与环境学院 无机化学论文:无机化学实验医学检验论文 1强化操作训练培养实验技能 医学检验技术是一门实验技术学科,培养学生具有较强的实验技能是医学检验技术专业学生的培养目标。实验技能的培养与化学实验的教学密切相关,学生整个化学实验过程中操作规范化的熟练程度可以反映其操作技能的高低,也是实验结果准确性的根本保证。操作技能包含顺利完成整个实验的各种能力,如:动手操作能力、观察判断能力、归纳总结能力、沟通协作能力、统筹思维能力、独立分析解决问题能力和创新能力等等。操作技能各种能力的总和就是实验技能。因此,操作技能是实验技能的基础,实验技能如何发展有赖于操作技能的提高。所以,无机化学实验教学中必须突出专业特点,紧扣培养具备工作实际能力的高素质技术应用型专门人才的目标,加强无机化学实验教学,强化操作技能训练,在此基础上再进一步培养实验技能。 2淡化学科观念强化服务意识 医学检验技术专业培养的毕业生与地方经济和医学检验相关产业发展相适应,面向医疗卫生机构一线岗位从事临床检验技术、实验室技术等方面的工作。即便是工作岗位具有先进的检验设备,医学检验人员也必须具备较强的实践操作能力,如分析仪器的校正,常用试剂的配制等,更何况农村医疗卫生机构检验设备未必都大型、先进。因此,培养的学生必须具有职业素质高、基础知识扎实、操作能力强、适应性强等特色。无机化学课程的教学必须根据学生就业岗位的需要,淡化学科意识,服务于专业课程,为学生的职业拓展提供平台,体现“以生为本”,着眼于学生人文精神和理科素养的提高,紧贴于专业培养目标的要求,服务于学生整体专业素质的培养。为此,鉴于无机化学课时少(总学时32),教材版本变换频繁,内容不统一的现状,漯河医学高等专科学校化学教研室根据各系部专业培养目标的要求,合理制定课程标准,讨论优选实验内容,开发校本实验教材《分析测试实验指导》,各专业构建新的实验教学新体系。如,漯河医学高等专科学校医学检验技术专业目前选用的《无机化学》教材是由人民卫生出版社出版、牛秀明主编的全国高职高专“十二五”规划教材,但教材中的实验部分缺少化学实验的基本知识,如实验室管理、实验室安全、常用仪器简介、化学实验基本操作规程及实验数据记录和实验报告书写等等相关规范内容,如果忽略此部分内容的学习,对医学检验专业的学生来讲,强化操作技能,培养实验技能,为后续课程的学习奠定基础,基础课为专业课和未来工作的需要服务,就成了空洞的目标。因此,我们适度增加了这些内容的教学,同时增加缓冲溶液的配制与性质实验,注意与生化检验课进行衔接;并将化学实验与医学检验专业的卫生检验员资格证书考核结合起来安排实验内容。按照校内自编教材增加此部分内容后,收到了良好的教学效果。 3掌握学生基础合理安排教学措施 开课之初,对新生进行问卷调查,对学生的化学基础摸底。招生时的文理兼收,入校后的大班学习,造成了同班学生文理基础差异显著,部分学生连常见的玻璃仪器都不能辨认,实验无法同步完成,为解决文科学生理科知识的相对薄弱、理解和接受化学知识的相对困难、动手实验能力稍差等问题,在上课学时少,教学任务重的情况下,鼓励和帮助文科学生做好实验,安排实验小组时采取文理生混合编组的方法,互补学习;严把实验制度关,如,一对一帮扶制度、独立操作制度、实验前预习制度、课堂提问讨论制度、实验后反思总结制度、书写实验报告制度、实验教学督导制度等等。这些举措较好地培养了学生的实验技能。 4创新教学方法丰富教学手段 多年的教学经验发现,传统的实验课教学方法存在弊端,尽管实验前教师将实验目标、实验原理、实验内容及步骤、实验用品及操作方法、有关实验注意事项等内容全部详细讲解,一部分学生仍然不知从何做起,尤其是文科学生,学生自己实验时需要指导教师分别重复讲解实验内容,这样既浪费时间又影响实验效率。为此,要求学生课前必须预习实验内容及实验相关知识,并写出实验预习报告,对实验关键内容及注意事项进行思考并提出问题。在实验教学时合理安排讲授时间与实验操作时间,实验课开始时,讲解实验目标、实验原理、实验内容,并在讲解时与学生之间进行互动讨论,以便鼓励学生按照实验原理对实验操作步骤询问“为什么”。待学生认领清点仪器后,再组织学生一起讲解实验操作步骤、示范性演示仪器使用方法,强调实验中的注意事项。实验完成后,要求学生对整个实验过程进行总结和分析,总结实验成功的经验,分析讨论实验中存在的问题,反思和纠正实验中的不足,通过学生自己来全面充实完善实验报告内容。这种做法减少了学生操作过程中的错误,增加了正确使用仪器的机会,同时也促进学生改变了对待实验的态度,提高了学生实验操作的自信,也对今后的实验提供借鉴和帮助。对于规范的基本实验操作、一些需要观察实验现象的实验操作、较复杂的实验操作、危险性较大的实验操作,教师实验前采用多媒体教学技术的方法,放大实验现象,提高实验能见度;提供模拟的实验环境,熟练掌握实验操作规范和操作技能;既保证了学生实验操作的正确性、规范性和安全性,又有利于增加学生实验的自信心,激发他们动手的欲望。培养了学生严格遵守技术操作规程的工作作风和相互协作、大胆工作的能力。 5贯穿绿色化学理念增强学生环保意识 无机化学实验用到的化学药品较多,在不影响实验效果的前提下,尽量减少试剂用量,增加微型实验,使无机化学实验绿色化;尽量减少和替代刺激性或有毒试剂的使用,主动地减少和消除实验室的化学污染,体现绿色化学原则;要求学生将在实验过程中产生的废液、废渣和剩余少量物品等,都分别统一收集到实验室制定的废液回收桶和废渣回收杯中,实验完毕统一处理。废气通过实验室通风装置压出。这样,既避免了“三废”对环境产生的污染,又让学生在实验的点点滴滴中接受环保教育,爱护环境,珍爱生命。在化学实验教学中培养学生保护环境的意识和责任。 6创新实验评价方法重视综合素养提高 为客观、公正、公平地评价学生的实验成绩,培养学生规范的实验操作技能,培养学生养成良好的工作习惯,在教学过程中采用对学生进行实验考核的办法评价学生的实验。实验考核采取过程考核(50%)、阶段性考核(30%)和综合性考核(20%)相结合的办法,过程考核主要侧重于学生的平时实验表现,如,出勤情况、实验态度、实验报告等内容;阶段性考核重点考核学生的基本操作技能,在规定的实验时间和过程中考学生基本操作的正确性和规范性,独立完成实验操作的能力,由实验现场表现和实验报告成绩两部分组成;综合性考核则侧重于考核学生的基本素养和综合能力,如,实验小组在实验过程中的团队协作意识、相互配合能力、创新能力和解决问题能力等等。实验课成绩单独按百分计,然后以本学科总成绩的30%折合计算,计入学生本学科总成绩。改革实验考核方法的体会是,通过关注实验过程,加强了对学生进行基本操作技能的严格训练,通过采取分解细化操作要点,演示模拟亲自动手的方法,让学生对实验提高了兴趣,增加了参与实验的主动性,学生能够从简单到复杂、由单一到综合,逐步练习训练,基本上具备了实验室技术人员的素质,后续专业课教师对涉及的相关学生操作评价反馈良好。化学对于医学生来讲尤为重要,医务工作者需要为化学在人类健康中发挥更大作用的明天做好准备。经过教学方法和教学过程的改革,教会学生用化学中的观点来分析事物的可能性、可行性等分析能力,使学生的学习态度由被动转变为主动;通过用化学家的缜密逻辑思维、求实创新精神和实验中百折不挠的意志,去感染学生。让学生的创新能力和科学思维的方法以及综合能力和素质都得以不断提高。 作者:张静 陈俊林 单位:河南省漯河医学高等专科学校基础医学部 无机化学论文:无机化学成绩评价课堂管理论文 1近年来我校无机化学实验教学存在的问题 我们化学化工学院自学校升本以来相继建成了四个工科专业,教师中年龄在40岁以下的占75%以上。前几年多数年轻教师每学期承担了三门以上课程的教学工作,教学任务过重,导致备课时间不够充分,课堂上批改作业或实验报告、甚至离开实验室的情况时有发生。因此很容易把无机化学实验等课程上成“走过场”,疏于对学生的管理,导致课堂上学生做实验流于形式,教学目标难以达到。在学生实验成绩评价方面问题也很突出,主要是以实验报告书写内容来评分。由于实验课堂考察不到位,导致实验操作评分出现很大的盲区。另外,由于我校升本以来连续扩大招生数量,出现了生源参差不齐、质量下降等问题。部分学生基础较弱,加上对未来出路感到茫然,学习自主性不高。以上两种情况使得无机化学实验的教学效果大打折扣,难以实现培养目标。在这样的背景下,我们通过对无机化学实验教学的不断思考,近两年来对无机化学实验课堂管理与学生成绩评价进行了初步的改革探索,取得了一定的效果。 2无机化学实验教学改革文献综述 我们通过文献检索,了解到近年来很多教师对无机化学实验教学提出了改革意见和做法,如林秋月等对计算机辅助无机化学实验教学进行了研究,提出了利用音像动画代替课堂演示、采用多媒体课件进行实验教学等措施。白丽娟等认为,在培养学生基本操作技能和科学素养的基础上,培养学生的创新精神和创新能力。她提出改革后的考核内容以无机化学实验的基本知识、基本操作、应用能力和创新能力为主,采用平时考核和期终考核相结合的办法:平时考核包括预习、操作、实验素养与习惯、实验速度、实验结果、实验报告和实验创新;期终考核包括笔试、实验操作及实验小论文。殷平等提出课内课外加强师生互动、实施辅助教学手段、开放实验室、充实无机化学实验教学中的科研内容、努力提升无机化学实验教学条件等方面就无机化学实验教学改革进行了探索研究。李向清等从大学无机化学实验的基础性、无机化学实验的综合性和研究性、无机化学实验的环保性教育、无机化学实验的微型化等方面提出了改革意见,具体措施比如:安排一些简单无机化合物的合成和提纯实验,以训练学生动手能力;每节新课改为先预习、再实验、后总结的做法;每次实验结束最好能留有一定的时间以便教师和学生之间互相交流;适当增加一定量难度适中、有一定趣味性和应用性的综合实验技能训练内容,等。石振武等对工科无机化学课程实验教学提出了以下改革措施:抓好实验前预习报告培养学生自学能力,要求学生以自己的语言完成预习报告;加强学生实验操作过程的管理和考核,以实验操作是否得当正确、操作是否熟练、用时长短、实验记录的结果是否准确、仪器是否干净、实验台是否整洁等几方面作为实验操作成绩评定的基本依据;完善实验记录的方法和评定,要求学生根据实验的内容制定恰当的实验现象和结果的记录表并进行忠实详细地填写,并将该实验记录表经指导教师签字确认后黏贴在实验报告中。王霞等将ProblemBasedLearning教学法引入无机化学实验课程教学,强调学生在学习中的自主性,由学生提出问题、查阅资料、分组讨论、设计方案、动手实验、观察现象、测定数据、最后总结反思。她们并以实验“硫酸亚铁铵的制备”为例初步探讨该教学法在无机化学实验教学中的应用。关于成绩评价研究也有一些,但发表时间较早,如:杨秀清等提出无机化学实验成绩由六个部分组成,其中预习20分,实验纪律10分,实验操作20分,实验记录10分,卫生整理10分,实验报告30分。并对各部分分值提出了具体操作要求。姜润田等认为应该将开设的每个实验的成绩取平均,再乘以70%作为本门课的平时成绩;期末成绩以综合性实验考核为准,占30%;把平时和期末两块成绩加起来即为本门课的总成绩。开放性实验属选修性质,考核合格即可。 3无机化学实验教学课堂管理方面的改革探索 3.1设计问题提问,加强对学生预习情况的检查 学生在实验课前对即将要做的实验是否有整体全面的认识,是否掌握了基本知识和相关原理,是否对一些具体的细节进行过认真的思考,直接关系到其做实验的效果,甚至是成败。如何提高学生预习的积极性呢?我们做了如下改革:将以前上课刚开始一段时间的讲解改变成现在的提问。课前我们尽量做到把实验中所有的细节设计成问题,有必答题和抢答题等多种形式,然后上课时就设计的问题提问学生,并把他们回答的结果简要记录下来,留待课后打分给成绩时参考,或者当堂直接给出成绩,这个成绩将作为总评成绩的一部分。该部分成绩在最后的总评中所占的比例应事先向学生公布。设计问题的总数最好能覆盖大部分或全部同学。回答的结果要及时点评,给出正确答案,以便在接下来的实验中为学生提供正确的指导。由于回答问题的好坏直接牵涉到最后该门课的总评成绩,因此容易引起学生的重视,客观上起到了提高学生课前预习积极性的效果。另外,还要提出一些有探究性的问题,让学生在实验中去发现和总结。比如在《氧化还原反应》实验中,反应物相对量的不同会影响某些反应最终的实验现象和结果,可以就此设计问题。 3.2课堂上不断巡视,加强对学生实验操作过程的监督 在学生进入实验操作环节以后,教师不要像以前那样只顾做自己的事情,而是要加强对学生实验过程的考察。我们采取了以下做法:教师在课堂上认真巡视每位同学做实验的过程,并做好相关记录。这样做有三个目的:一是要及时掌握每位同学实验开展的情况,防止有的小组中个别同学不做实验、依靠别人,这种情况会时有发生,应及时提醒;二是要及时发现个别同学的错误操作,并给予当场纠正,对较严重的具有普遍性的问题要同时提醒全班同学加以防范;三是要注意发现操作非常认真规范的同学,适当给予表扬。另外在巡视的过程中也要及时解决学生遇到的困难,比如有学生某个知识点忘记了,要及时给予解答;有的同学仪器损坏了,要及时为其更换,也就是说教师这时候还要为学生做好服务工作。课堂考察的结果也要给出相应的分数,并确定其在总评成绩中的比例。 3.3对实验数据和产品拍照留存,加强对学生实验结果的考察 在以往的学生实验课上,我们发现有学生不够认真,没有做出实验结果就草草收场。由于当时不注意对学生实验结果的考察,对这种现象未在实验总评成绩中体现。我们对此进行了认真的思考,提出了以下改革措施:对每一位学生的实验结果进行取证,包括对实验数据原始记录和实验产品进行拍照,并对实验数据的合理性进行检查。将检查记录的结果打出成绩,并将该成绩作为总评成绩构成的一部分。我们发现,这种做法大大提高了学生做实验的认真程度。当然对实验失败的同学,我们的做法是鼓励其重新做一遍,以获得较好的实验结果。 3.4及时交流,提高学生对本次实验的再认识 等到大部分学生做完实验以后,可以考虑开始一边继续前面的工作,一边与学生进行交流,其目的主要是考察本次学生实验的整体情况,了解哪些地方比较成功,哪些地方容易失败,并督促学生进行反思,同时也为自己下一次设计问题提供素材。另外,时间允许的话,可以让做的好的同学向大家介绍经验,主要说出他在课前对哪些关键点做了深入的思考,做实验时注意了哪些方面?等等。也让做的不好甚至失败的同学分析自己本次实验没做好的原因,以免后面的同学重蹈覆辙。比如在做“硫酸亚铁铵的制备”实验时,有的同学得到的产物量多且结晶性好,而有的同学所得产品量少且呈面糊状,甚至有少数同学产品发黄,这就应要求学生结合具体情况进行分析。 4无机化学实验教学学生成绩评价方面的改革探索 4.1根据出勤情况对每位学生进行评价判分 一般来说,学生除了生病或有重要的事情才请假外,都会正常出勤的。在我们所带的三届学生无机化学实验课堂上,缺勤情况比较少见,但迟到现象比较多,也有少量学生会早退,即实验未完成或实验台没整理好就离开了实验室。因此,我们认为出勤成绩应考虑到对迟到和早退现象的处理,我们采取了如下做法:对迟到和早退现象进行酌情扣分,并按一定比例将其体现在总评成绩中。 4.2根据预习情况对每位学生进行评价判分 学生预习情况主要包括预习报告完成情况和课堂上回答问题情况。学生预习实验报告不能直接抄袭书本,应采用自己的语言书写,内容应包含新使用仪器设备的原理、使用步骤和注意事项,以及对实验课本中思考题的解答,等。由于无机化学实验大部分为验证性实验,实验思考题的解答可以通过课前查阅资料来解决。我们根据学生预习实验报告的书写情况和课堂回答问题的情况给出合理的分数,并确定其在总评成绩中的比例。 4.3根据课堂巡视情况对每位学生进行评价判分 以往对学生实验成绩的评价未充分考虑学生在实验过程中的表现,现在我们要根据上述课堂管理中课堂巡视的结果,给出学生相对公平的操作分,当然这一点做起来还是比较困难的,需要事先合理设计出给分点或扣分点。我们的做法是先设定一个基本分,然后再根据每位学生做实验过程中的表现,对操作准确到位的情况加上一定的分数,而对操作不当或出现错误的情况减去一定的分数,并将该部分分数按一定比例体现在总评成绩中。 4.4根据实验报告书写内容对每位学生进行评价判分 实验报告书写的内容,应包括实验目的、实验原理、仪器药品材料、实验步骤、实验结果与讨论以及课本中思考题解答等部分。一份质量高的实验报告应是内容丰富、数据翔实、实验结果准确、分析合理和有提出问题,等。这里需要注意的是,要将实验报告中实验结果与讨论部分的实验数据和产品与上述拍摄的学生实验数据记录和产品进行比对,以杜绝学生实验数据造假或抄袭的情况。我们根据实验报告书写情况给出合理的分数,并确定其在总评成绩中的比例。 作者:陈龙 亓昭鹏 关婷婷 黄良芳 王溪溪 单位:黄山学院化学化工学院 无机化学论文:无机化学医学检验论文 1介绍化学的研究对象及无机化学课程内容 首先介绍化学的定义,不同的教材对化学的定义有着不同的表述,笔者采用的定义是:化学是一门在原子、分子、离子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科。然后从“原子、分子、离子层次”、“物质”、“组成”、“结构”、“性质”、“变化规律”几个方面逐字逐句解释其内涵和联系。强调“物质的组成、结构决定性质,性质反映组成和结构,性质决定用途”这一辩证关系和基础理论对化学及相关课程学习的普遍指导意义,这一规律对于单质、无机物和有机物普遍适用。之后,介绍化学的四大分支,使学生对化学类后续课程有一个初步了解。其中,无机化学的研究对象是所有的化学元素和它们的无机化合物。无机化学课程内容主要包含两大结构(原子结构与周期系、分子结构)、四大平衡(电离平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配合平衡)、元素化学。同时介绍各章节分配的理论课时及其实验课时,让学生对所学内容及重点章节做到心中有数。最后,教师可以对化学发展史和无机化学的研究趋向做简单介绍,激发学生的求知欲和探索欲,也可留出时间让学生自学。 2化学与医学及检验学的联系 作为医学生,首先让学生了解化学与医学的联系。历史上,化学家很早就努力为医治疾病制造药物(如麻醉药、抗生素药物等),为医学和人类文明做出了贡献。现代医学的主要任务是研究人体中生理、心理和病理现象的规律,从而寻求预防、诊断和治疗疾病的有效方法,以保障人类健康。显然,医学的研究对象是人体,而人体包含着由八十多种元素构成的上万种化学物质,这些物质间发生着复杂的化学反应,人体的一切生理现象(如消化、吸收、排泄、循环等)都是这些复杂化学变化的外在体现。此外,人体内元素含量与人体健康息息相关,人体必需元素的缺乏和过量都会导致人体化学平衡失调,进而导致多种疾病(如缺钙会导致佝偻病、缺铁会导致贫血、氟过量会导致氟骨症)。最后,治疗疾病要依靠药物,而药物本身也是化学物质,其药理作用与其化学结构和化学性质密切相关。药典中有很多无机药物如碳酸氢钠、碳酸钙、氢氧化铝、氯化铵等,可举例让学生了解。下面介绍化学与检验专业的联系。由于大一新生刚入校,还没接触检验专业课,教师可简单介绍一下检验专业:医学检验是运用现代物理、化学的方法和手段进行医学诊断的一门学科,主要研究如何通过实验室技术、医疗仪器设备为临床诊断、治疗提供依据。该学科要求使用各种光电仪器及化学试剂完成实验分析,所以偏重理科,要求有较好的化学基础。接下来让学生了解经过检验得到准确结果是治疗疾病的首要及关键步骤,激发学生学习检验专业的热情。然后结合具体例子,如临床检验常运用化学原理和方法测定血、尿、胃液等生物标本中某些成分的含量,以帮助正确诊断疾病,来说明检验专业学生打好化学基础的重要性。这部分最后可选择播放高分子化学家周其凤的《化学是你,化学是我》一歌来活跃课堂气氛。歌词中的“化学究竟是什么,化学就是你,化学就是我”,“父母生下的你我,是化学过程的结果,你我的消化系统,是化学过程的场所”,“记忆和思维活动,要借化学过程来描摹”,“即便你我的身心健康,也是化学密码解锁“这几句形象地说明了化学与人体的紧密联系。 3进一步强调无机化学课程的重要性,引导学生掌握其学习方法 首先,向学生介绍无机化学在化学类后续课程及检验专业课程中的基础地位,进一步强调无机化学课程的重要性。既然无机化学对于检验专业如此重要,怎样有效地进行学习呢?对于大一新生来说,他们的学习方式延续了高中的特点,过于依赖教师讲授,所以绪论课有必要教会学生主动学习,具体来说:第一要进行课前预习,了解本节课的重点和难点,这样在课堂学习中才能做到有的放矢;第二要专心听课,记好课堂笔记。这是因为大学教材中很多内容设计得过于庞杂,不易分清主次,而课堂笔记是教师讲授内容的精简和概括,其重要性不言而喻,必要时学生需要在课后复习的基础上进一步整理笔记。第三要求学生课后及时复习,独立完成课后作业。第四,学生学有余力,可以适当阅读课外参考书(教师介绍几种参考书)。以上是大学课程的一般学习方法,就无机化学课程本身而言,还有其自身特点,如元素化学部分知识杂多繁难,学生不容易抓到要领,教师应再次强调“物质结构决定物质性质,物质性质决定物质用途”这一理论的指导意义,让学生学习这部分时在理解的基础上进行记忆、归纳,才能化零为整,化繁为简。又如在学习几大平衡时,引导学生体会化学平衡中所蕴含的哲学思想。最后,教师还要强调无机化学实验的重要性,无机化学实验教学大纲中规定的实验操作规范和训练要求,是检验专业学生今后从事检验领域必备的基本技能。无机化学实验课程中,要求学生做到“预习实验,弄懂原理,准确操作,真实记录,及时总结”。进一步来说,临床检验中,检验者基本操作规范与否,直接影响检验结果的准确性。所以,检验专业学生要重视实验操作的规范性,从无机化学实验开始养成良好的实验操作习惯。 作者:丁素君 张会芬 单位:漯河医学高等专科学校 无机化学论文:无机化学实验教学改革综述 一、优化无机化学实验的教学内容 1.综合实验 综合实验的目标便是培养学生发现并解决问题的能力。教师可以通过精选如硫酸亚铁铵的制备等具有代表性的综合性实验内容,在验证化学教材中一些基础理论知识的同时,充分锻炼学生实验动手能力。与此同时,教师还可将一些小型的设计性实验安排进具体的实验内容中,例如,教师可以让学生自己设计出一套完整的实验方案,用以验证氯化铵固体在经过受热分解后,出现在试管壁上的白色物质仍然为氯化铵。通过此种方法不但可以改变学生只依照教材步骤、不动脑筋的实验操作模式,同时还能充分激发学生的求知欲,有效提高学生综合运用知识的能力。 2.研究性实验 设计研究性实验综合了无机化学、有机化学及物理化学等各学科中重要的实验技术及方法,其目标为全面培养学生的创新思维和科学意识。教师在开设实验时,应当尽可能选择涉及到前沿领域的课题。为充分提高实验室的使用率,教师可以适当将无级化学实验与其他实验进行整合,例如,结合电离平衡、铵盐中氮含量的测定及自来水硬度的测定等方法,教师可以安排对生活污水的水质分析及评价的设计实验,使学生独立设计实验方案、实施操作、分析结果等,对学生进行全面综合性的训练,从而充分培养其创新能力。 二、改进无机化学实验的教学方法 在无机化学实验教学中,必做内容及设计实验为其重要的两个教学内容。教师在对必做内容进行试验教学时,可以采用多媒体等现代化教学手段,使复杂的化学实验原理形象化、具体化,为学生对知识的理解、记忆创造有利条件。例如,教师在讲授滤纸与试纸的使用方法时,可以让学生观看相关的教学录像,随后教师进行适当的示范,并提出问题让学生解答或进行操作,并就其中的不足之处进行指出和分析,引起其他同学的注意。此外,教师在实验课程开始前,可以先向学生提出问题,让其对本次实验的原理、方法及步骤进行简单的概述,并及时纠正回答中的不足或错误的地方。对于学生在实验过程中遇到的问题,教师应当以启发学生为主,让其根据所学的知识和理论进行分析,增强学生对关键实验步骤中涉及到的问题的理解与分析能力。通过采取师生互动的教学方法,从而有效激发学生的学习兴趣。设计实验指的是教师在学生已经具备一定化学知识理论的基础上对其进行综合训练的一种实验操作。在开展设计实验时,教师可以让学生运用已掌握的基础理论及实验操作方法,并进行自主查阅资料、设计方案。在与教师讨论分析后,学生将实验独立完成。通过教师指导、学生独立完成实验操作的教学方式,可以充分调动学生的主动性,激发其潜力,极大程度上促进学生实践能力及创新能力的有效提高。 三、结语 综上可知,化学实验教学对学生的动手能力及创新意识均有着极大的促进作用。为充分提高化学实验教学质量,培养知识储备与操作技能全面发展的人才,教师应当优化无机化学实验的教学内容,改进教学方法,实现无机化学实验教学的深入改革与进步。 作者:唐凯凯 单位:邵阳学院生物与化学工程系
课程思政不是一门或一类特定的课程,而是一种教育教学理念。其基本涵义是:大学所有课程都具有传授知识、培养能力及思想政治教育双重功能,承载着培养大学生世界观、人生观、价值观的使命。有机化学是中医药院校中药学、药学等专业的基础课。在我校开设有机化学课程的学院有中药学院、基础医学院、第一临床医学院、第二临床医学院等,每个学年学习该课程的学生达600多人,课程影响范围大。有机化学课程思政体现了有机化学课程的育人功能和化学教师的育人职责,是新形势下落实立德树人根本任务的需要。有机化学课程主要学习有机物的结构、性质和反应,有机物的结构抽象,反应复杂,加上学时紧张,传统的有机化学教学较少涉及化学发展历史等与人相关的内容,实施有机化学课程思政有一定难度,而如何挖掘隐藏在化学知识背后的课程思政资源,是值得每位化学教师深入思考的问题。 1思政案例的挖掘和整理 课程思政实施难点在于缺乏专业思政素材以及思政教育和专业教学的紧密融合。案例教学是有机化学课程融入课程思政、提升学生学习兴趣和效率的重要手段,有机化学课程主要学习有机物的结构、性质和反应,据此设计了多个特色鲜明的典型案例,把抽象的化学分子与化学家和化学史联系起来,通过中国故事和中国元素有效推进有机化学课程思政,同时通过引入学科的最新进展,与时俱进,培养学生的创新思维。 1.1有机物结构案例:反应停———培养学生严谨的科学精神 以沙利度胺(反应停)引发的悲剧为例,讲解手性药物不同异构体的药理作用以及手性分子拆分的意义,并以此告诫学生在今后的学习和工作中要秉持严谨求实的科学态度。介绍南开大学周其林团队在不对称合成方面开展的研究工作,该团队研发出有高选择性和高效率的手性螺环催化剂。其中手性螺环铱催化剂是迄今为止最高效的手性分子催化剂,该催化剂在酮的不对称催化反应中转化数达到450万[1],这是目前文献报道的活性最高的分子催化剂,已经超越了酶的催化活性,该手性催化剂已被用于多种手性药物的生产。基于在手性螺环催化剂方面的杰出贡献,周其林院士团队获得了2020年国家自然科学奖一等奖。通过案例学习使学生意识到有机化学在医药专业学习中的重要性,也证明了中国人在化学领域做出的贡献,培养和激发学生的爱国情怀和文化自信。 1.2有机物性质案例:青蒿素———培养学生的文化自信 中医药是中国的名片,青蒿素已经成为中医药的名片。在有机化学绪论课教学中,以大部分有机物不溶于水为切入点,学生观看青蒿素发现过程视频,教师向学生介绍有机化学发展简史,给出青蒿素化学结构式。通过问题导向和情景代入(见图1)互动式教学开展课程思政:青蒿素是一种有机物,“如果你是屠呦呦,你准备怎样寻找抗疟药物?”(学生回答:查找文献。)“如果你是屠呦呦,你准备怎样提取青蒿素?”(学生回答:水或者乙醇煎煮提取。)“早期水煎煮提取青蒿素失败,如果你是屠呦呦,你准备怎样改进,怎么想到的?”(学生回答:乙醚低温提取,查阅文献《肘后备急方》受到启发。)“为什么乙醚提取青蒿素就成功了?”(学生回答:青蒿素遇高温分解。)“为什么青蒿素遇高温分解?”(学生回答:青蒿素中的过氧桥结构高温不稳定。)通过青蒿素的曲折发现过程,激发学生的求知欲,让学生意识到传承经典、弘扬中医药优秀传统文化的重要性,养成多看文献、勤于思考的学习习惯,同时学习屠呦呦以身试药的奉献精神,敢于同困难作斗争的坚强意志。在知识传授中实现价值引领,引导学生树立中国特色社会主义文化自信;在价值引领中实现知识的升华,顺理成章地引入本节相关教学内容:有机物的结构与性质,同时深刻理解有机物结构与性质的关系。 1.3有机化学实验案例:阿司匹林———培养学生的医德 传统有机化学实验课教学一般是教师讲解示范,侧重培养学生的实验动手操作能力,实验课考核主要依据实验数据和实验报告,课程思政的融入有待加强。以阿司匹林的制备实验为例,围绕阿司匹林的发展历史[2-3]进行课程思政:让学生了解药物发现与合成的发展过程,认识到有机化学在中医药研究中的重要地位,激发学生兴趣,培养学生的创新思维。 1.3.1发现 阿司匹林源于杨柳的提取物。在很久以前,人们就发现了柳树的药用价值。利用杨柳树的液汁治疗普通疾病引起的发热和疼痛,在世界各地早已广为流传。古代中华医药有用柳枝接骨减少疼痛的临床实录。杨柳能治病来自它本身所含有的水杨酸,水杨酸的副作用很强,对胃刺激性大,会导致胃痛甚至出血,当时认为是水杨酸的酸性所致。 1.3.2改进 1853年法国化学家热拉尔最早用水杨酸和乙酸酐反应制得乙酰水杨酸,有化学家在乙酰水杨酸的合成和分离提纯上加以改进,遗憾的是没有进行专利登记,也没有提出它在医疗上的使用前景。 1.3.3上市 1897年德国化学家菲历克斯·霍夫曼(FelixHoffm-an)通过修饰水杨酸合成了高纯度的乙酰水杨酸,霍夫曼确认水杨酸被酯化后,生成的乙酰水杨酸不仅酸性降低,还保留了水杨酸治病的药效,同时毒性和副作用却大为降低,用来治疗父亲的病痛效果也很显著。他的父亲患有严重的风湿病,但因为水杨酸的副作用而拒绝服药。于是,霍夫曼决心改进水杨酸。1899年菲历克斯·霍夫曼合成的乙酰水杨酸化合物被注册为“阿司匹林”。阿司匹林也给拜耳公司带来了巨大的收益和良好的声誉。 1.3.4阿司匹林发明权之争没有定论 1949年犹太人艾兴格林发表了一篇纪念阿司匹林面世50周年的文章,当时,艾兴格林有10名助手,霍夫曼只是其中之一,任务是按照他的指示具体操作。而斯纳德在查阅拜尔的档案时,看到了菲历克斯·霍夫曼的笔记本,从记载的关于阿司匹林的过程来看,菲历克斯·霍夫曼的确只是个操作人员,并不明白实验的真谛。 1.3.5化学家霍夫曼的争议 1897年德国拜尔公司的化学试验员菲历克斯·霍夫曼,力图降低吗啡的成瘾性,通过对吗啡的羟基乙酰化反应,合成了一种名为二乙酰吗啡的制剂,结果却获得成瘾性更强的毒品海洛因(heroin,意思是“英雄式的新发明”)。1910年,美国的医院里出现了大批海洛因吸食者。同时国际禁毒协议也越来越严格,拜尔公司等厂家最终于1930年停止了海洛因的生产。从阿司匹林到海洛因,都是羟基上的乙酰化反应,但结果大相径庭。引导学生思考并得出结论:有机化学实验不仅仅要解决怎么做的问题,更要解决为什么做、为谁做、能不能做的问题。在探索科学、追求真理的过程中,必须要有热爱祖国、服务人民的家国情怀,才能运用科学造福人类而不是毁灭人类,引导学生正确面对荣誉,使学生意识到医药专业人员医德的重要性,在考虑经济效益的同时必须把社会效益放在首位,勿忘初心,树立社会主义核心价值观。 1.3.6研究进展———中国科学家的研究成果 中国科学院长春应用化学研究所陈学思院士和宋万通副研究员团队利用Passerini三组分反应将阿司匹林与4-甲酰苯硼酸频哪醇酯和5-异腈-1-戊炔反应,设计合成了对活性氧(ROS)敏感的阿司匹林前药(PBAsp),之后利用铜催化的点击化学反应将PBAsp与叠氮改性的葡聚糖(Dextran-N3)键合,制备得到一ROS敏感的阿司匹林高分子键合药(P3C-Asp)。P3C-Asp在水溶液中可以自组装成纳米胶束,静脉注射通过EPR效应被动靶向作用到达肿瘤组织后,在肿瘤组织大量ROS的刺激下快速释放阿司匹林活性药物,抑制环氧合酶-2(COX-2)及其下游产物前列腺素E2(PGE2),改善肿瘤的免疫抑制微环境。 1.4化学在抗击新冠肺炎疫情中的作用———课程思政的时效性 2020年春新型冠状病毒肺炎疫情全球暴发,以此为契机,深入挖掘化学在抗击新冠肺炎疫情中发挥重要作用的经典案例,比如在杂化化合物的学习中引入实例:典型药物———瑞德西韦,介绍中国科学家在抗击新冠肺炎疫情中的贡献,比如上海交通大学张万斌团队关于瑞德西韦及其类似物的不对称催化合成研究[6],从廉价易得的磷酯底物出发,首次实现了瑞德西韦的高收率和高立体选择性的不对称催化合成。该方法不但割除了手性拆分工艺,同时也缩短了瑞德西韦的合成路线,既节约了原料,又提高了合成效率,从而降低了生产成本。通过理论学习与实践的结合,增强有机化学课程思政的时效性,使学生深刻领略到有机化学的魅力,增加学生学习化学的兴趣,增强学生相信科学、战胜困难的信心和勇气,培育学生的家国情怀,充分发挥化学课程的育人功能,构建有机化学课程思政育人新模式。 2有机化学课程思政的实施和评价 2.1有机化学课程思政的实施 有机化学课程思政的实施分为课前挖掘、课中融入、课后巩固与反馈3个阶段,将线上、线下等多种教学模式相结合,应用雨课堂平台开展教学。课前,教师设计思考题,发布教学资源、学习课件;学生利用教师提供的雨课堂课程资源进行自主学习,思考学习中遇到的问题。课中,师生开展互动和讨论,教师针对重点和难点答疑解惑,同时进行课堂测试,学生之间开展互动交流、小组讨论,解决学习中遇到的难点和疑点问题,巩固所学知识。课后,教师归纳总结,通过学生反馈的信息进行教学调整和优化。学生开展深度的自主性学习,将所学知识融会贯通,由于课件可以回看,学生第一次学习没有搞懂的内容,通过多次学习得以掌握;教师开展课程答疑和作业讲评,通过分析教学数据和学生反馈情况,了解学生学习状况和思想状况,优化教学过程,进而提升教学质量。开展有机化学课程思政,有助于学生树立中医药文化自信,激发学生学习有机化学及中医药专业的热情。 2.2有机化学课程思政的评价 有机化学课程思政的评价应紧密围绕学生的思想和行为两方面展开。课程思政的评价向来是课程思政的难点,价值观融入不像化学知识那么容易量化考核。本研究主要通过问卷调查和访谈了解学生思想动态。经过一年多的教学实践,对广州中医药大学中药学院2019级制药工程专业学生(共48人)有机化学课程思政开展情况进行问卷调查,结果显示,实施课程思政后97%以上的学生认为提升了学习兴趣和学习效率。可见有机化学课程思政总体上受到学生肯定和认可,值得进一步推广。学生行为可以通过数据定量考核,以有机化学实验教学为例,有机化学实验教学目的是培养学生实验技能,但是实验课不能局限于培养学生的动手操作能力,更不能把正确操作并获得好的实验数据当成有机化学实验教学的唯一目标和最高标准,否则可能会引发实验数据造假现象。有机化学实验教学除了培养学生观察、思维、动手能力外,还应培养严谨的科学态度和团队合作精神,而这是学生完成有机化学实验以及以后走上工作岗位的必备素质。有机化学实验课程思政评价除了依据实验数据和实验报告外,还要融入思想品德内容,包括实验产生的垃圾是否分类处理,实验结束实验室卫生情况,实验废液是否回收处理,课间回答老师问题是否活跃及出勤率等,以避免学生产生实验课只注重实验数据和实验报告的不良倾向。通过传授有温度、有厚度的知识,实现科技与人文精神交融,发挥化学知识的育人功能,培养学生的环境保护意识,引导学生去感受人与自然环境之间的和谐共生关系,帮助学生树立科学发展观,同时让学生意识到,单纯依靠医学技术进步,不能完全解决环境污染引发的疾病。课题组依托多个教学研究课题,精心设计一系列课程思政案例,开发思政案例资源库,使有机化学课堂成为思想政治教育的有效载体,包括文字、图片、视频等,构建有机化学课程思政与案例教学的深度融合模式,取得了一定成效。其中,“厚植家国情怀———有机化学课程思政的改革与实践”,获得2020年广州中医药大学课程思政案例二等奖,2021年广东省本科高校素质教育指导委员会课程思政优秀案例二等奖。 3结语 优秀的案例资源是案例教学成功实施的基础。选择的案例既要紧扣化学知识又要融合思政元素。思政案例的运用过程不能只是讲故事,而是要引发学生思考,坚持问题导向,在师生互动中实现情感交流。案例教学是有机化学课程思政、提升学生学习兴趣和效率的重要手段。为此要大力推进有机化学课程思政,实现价值引领、能力培养和知识传授为一体,增强学生服务社会的使命感和责任感,从而培养出医德高尚的中医药人才。 参考文献: [1]谢建华,周其林.手性物质创造的昨天、今天和明天[J].科学通报,2015,60(28/29):2679-2696. [2]汪芳.纵览阿司匹林发展历史[J].中国全科医学,2016,19(26):3129-3135. [3]刘刚,张恒,马莹,等.大学有机化学实验课程中的思政案例设计[J].大学化学,2020(35):1-8. [4]基浙东,鲍政捷,黄泽君,等.有机化学课程思政教学实践:以有机化学史上几位著名的“霍夫曼”为例[J].当代化工研究,2019(16):83-85. 作者:陈传兵 何建峰 王涛 李熙灿 朱丽萍 龙泳伶 单位:广州中医药大学中药学院
近年来,在线课程、翻转课堂等新型教学方式已经成为了现阶段高等教育改革的重要方向之一,将在线课程与翻转教学模式有机融合也成为了改革举措之一。MOOC(MassiveOpenOn-lineCourse)可以翻译为“大规模开放在线课程”[1]。2014年5月,教育部爱课程网和网易合作首次推出了拥有中国自主知识产权的中国大学MOOC平台。在网络信息发展的同时,慕课的建设在各个高校不断兴起。与传统教学模式相比,它具有面向群体广泛、学习方便、授课人数不限及交流方式多样等特点[2]。2000年4月,韦斯利•贝克(WesleyJ.Baker)构建了“翻转课堂模型”(ModelofClassroomFlipping)[3]。翻转课堂是传统课堂的翻转,传统教学存在重理论、轻实践、重知识传授、轻能力培养,“学”和“用”严重脱节的问题。而翻转课堂强调的是应用,通过课下视频等资料的学习,将内涵式的学习放在课堂中,形成以讨论、作业、研究、实践为一体的知识内化模式,有利于学生将已学的知识充分利用起来,同时将不懂的问题摆在课堂上进行更为深入的讨论,让每一位班级学生成为知识的主动吸收者,不断地汲取知识营养。2015年4月,翻转课堂创始人之一的亚伦在“白玉兰”国际论坛上指出,“翻转课堂”不只是简单的视频,而是一种有效且应用性强的课堂管理模式。同时,老师的角色从课堂灌输转变为辅助学生学习,更注重于解惑。随着在线教育、翻转课堂等模式的发展,尽管拓宽了知识面的传播领域,但是对专业学生课程的学习不能忽视,《食品工艺学》作为食品科学与工程专业的优秀课程,更多地需从实际情况出发,探索出一套适合培养专业创新创业人才的教学体系,以契合当前高等教育的迅速发展。为此,本文结合国内外在线教育及翻转课堂教学模式的发展与应用,提出如何有效融合在线教学和翻转课堂教学,从而引领信息化高等教学模式更快、更好、更有效地发展,为培养学以致用的专业人才构建一套成熟的教学体系。 1在线课程实施的目的及必要性 1.1紧跟时展步伐,完善本科教学模式 近几年,随着多媒体技术的发展和网络时代的到来,顺应潮流的网络教学应运而生,它打破了传统教学的模式,更为自由方便,对培养学习者的自主学习能力和主观能动性发挥了功不可没的作用[4]。截止2018年8月底,中国大学MOOC(慕课)已经与国内226所高校合作,包括了北大、浙大、复旦大学等在内的一些985院校。为顺应国情,深化教育教学改革,培养一批个性化、全面化发展的学习者,实现信息与教育的无缝接洽,从而提高本科教学质量[5],本校院出台了系列教学奖励与鼓励政策。 1.2展现学校优质教学资源,提高学科影响力 《食品工艺学》慕课建设团队具有多年的教学与实践经历,并立项省级在线精品,积累了一定的建设经验,成为在线课程-翻转课堂一体化构建和实施的强有力保障,为基于《食品工艺学》在线课程的翻转教学方式的研究提供了技术和理论支撑,以期达到优质教育资源应用与共享的目的。同时,在中国大学MOOC爱课程平台参与学习《食品工艺学》的人数已达到近四千人,初见成效,说明该在线课程的应用有着更深远的影响。 2课程改革的创新点与难点 2.1创新点 在线课程、翻转课堂都是随着高等教育、信息技术的发展应运而生,而如何有效利用二者服务于高等教育是当下研究热点。只有投入足够的时间学习,并且保持学习的高效率,才能系统而深刻地掌握所学内容,提高学习成绩[6]。翻转课堂将“课堂时间”高效化[7],而在线课程正好提供充足弹性的时间去学习,两者结合起来相互补充完善。由此,提出基于在线课程平台构建与实践翻转课堂教学模式,以培养应用型创新人才,提供行之有效的教学方法。这种网络与翻转相结合的教学模式具有时代先进性,具有较强的理论性和实践性,也具有良好的示范性,可以为高等教育创新模式的实施提供思路借鉴和方法参考。 2.2难点 尽管信息技术有了的发展,但是如何利用信息技术,将知识有效传送具有一定的难度。在线课程学习的过程中,学习者的学习过程无法全称监控,不能做到精细化管理[8]。这需要学生养成自觉学习的习惯,是在线课程实施初期需要攻克的一个难点[9]。但上述这些存在的难点是可以通过对学习者自学能力的培养得以解决。此外,对翻转教学内容的设计也存在一定的难度,这关乎到有效考察学生的学习情况,设计不当,反而会影响课程教学目的。对教师的专业能力也是很大的挑战,教师任务包括授课视频准备、课堂与学生的互动以及安排学生之间的互动等[10]。因此,在设计翻转教学模式过程中,要充分考虑课程目标和教学目的,同时还需要兼顾对实践性、创新性的培养。 3教学模式变革及其研究进展 3.1主要改革任务 《食品工艺学》课程的改革具体包括对在线课程与翻转课堂教学模式进行有效耦合、基于在线课程设计翻转课堂内容以及完善在线课程的实践性。以期构建具有国际化视野的在线课程和构建在线课程背景下翻转教学模式教学效果的评价体系,从而探索以学生学习为中心的在线教学-翻转课堂模式。 3.2教学模式研究现状 (1)耦合在线课程与翻转教学模式的设计在调研和阅读国内外关于在线课程建设模式与翻转课堂教学模式理念的基础上,我们提出以在线课程为背景,围绕在线课程内容,搭建翻转教学体系。基于在线教学平台,考虑到知识体系的完整性,我们提供部分传统教学素材,素材具体包括主讲教师的视频、参考资料、阅读书目、单元小测、讨论主题等。另外以QQ群、微信公众平台、微博及其它社交媒体等作为链接补充机制,实现资源共享及信息的快速交换[11],对传统教学素材进行补充,进而创建一个完整的在线学习平台。在此基础上,实施基于在线课程的翻转教学模式,课前预先设计问题与布置任务,课上进行协作训练与研究探索,课后展开交流答疑与评价反馈,反过来进行教学反思和改进,最终构建与实践基于在线课程的翻转教学。(2)借助在线课程设计翻转课堂延伸材料在线平台的一大特点,即具有较好的信息化传播能力。我们可以借助在线平台,在学习基础理论的同时,强化延伸材料的学习,让学生在学习的过程中有发挥自主学习的空间。可以提供与传播知识相关的新闻素材,文献资料,供学生课前阅读,扩大知识接受面,延伸知识体系。可以尝试将专业领域内具有代表性的学术期刊资料与学生进行点对面的分享和学习。此外,可以增加行业领域的平台信息,让学生了解学习知识的目的和用途,转被动为主动。如在《食品工艺学》传授罐头食品加工工艺的过程中,可以将中国罐头协会等相关信息上传,以了解近年来或当年罐头食品产业的发展现状,进而清晰职业发展道路,具有一定的借鉴和学习价值,这样的资料作为延伸材料可以尽可能地与学生分享,帮助大家学到更加实际的内容。在上述延伸材料阅读的基础上,将知识的升华放在课堂上,与学生进行互动交流,分析延伸材料对大家的帮助,以改变旧知识体系陈旧的一面。本课程改革将学生的讨论,作为平时成绩的一部分进行考核,督促同学们与时俱进,帮助大家更好的了解当前食品行业的发展现状。 4提高在线课程的实践性 借助在线教育平台,扩大理论知识的实践性尤为重要。为更好的发挥在线平台对实践能力的培养,可以以主题式的方式布置作业,然后在课堂上检验学生们在课下的实践效果,实践内容的成效可以由同学之间相互点评完成,也可以邀请其他相关老师作为评委,对实践成果作出点评,提供必要的指导,帮助同学们更好地将知识融入到实践中。此外,结合授课内容,邀请行业领域内的企业专家,到课堂上为大家介绍企业运作模式,为学生今后从事相关工作答疑解惑,帮扶学生更好的掌握专业知识,与企业需求有效对接,保障在线教学-翻转课堂模式的实用性和先进性。 5探索以学生学习为中心的在线教学——翻转课堂模式 传统的教学模式注重于教的过程,而忽略了对学习效果的评价。随着高等教育时代背景的发展,传统的教学模式已经远远不能满足当下学习者的兴趣。人们可以充分利用闲散时间,进行碎片式学习,这种快捷式的学习,对传统教学模式构成挑战,在挑战与机遇并存的逻辑下,我们完全可以将传统内容变成新时代内容,这就以我们对在线平台的充分利用,以及对学生学习效果的有效评价为前提。学生的学习是我们教育的终极目标,而有效的评价学习效果对改善教学模式具有举足轻重的作用。随着专业认证的发展,提出了以学习产出为背景的教学模式,这对于信息化教学模式如何进行有效评价也提出了新的任务。为此,我们提出以学生的学习为中心,构建在线教学-翻转模式课堂。在课前学习的基础上,通过翻转课堂,考察学生的学习情况,通过线上线下的考核,进行判断打分,就主要存在的问题进行强调和重复,直到全面掌握。在上述工作完成的基础上,不断完善在线内容体系,尽可能的提供有效的学习资料,帮助学生更好的掌握专业知识。此外,结合问卷调查,就学生学习过程中存在的问题进行调研,对结果进行统计分析,挖掘深层次的问题,提出行之有效的解决方案,良性循环式的改进在线课程框架体系。有效搭建基于在线平台的翻转教学模式,为提升教学质量保驾护航。 6结语 在线课程结合翻转教学模式在《食品工艺学》授课过程中得以应用,受到学生们的高度认可,已初见成效。教师不断建设在线课程,将课程内容更广范围的传播,使得基于在线课程的翻转教学方式如雨后春笋般爆发式增长。为紧跟新时代教育的步伐,对线上课程与线下翻转教学相融合的体系进行深层次的完善,探索出更清晰的思路和更系统的教学方案。在线教学-翻转课堂模式用于《食品工艺学》有着重要的意义,使慕课在线课程的得以广泛应用和推广,也为其他教学模式的发展提供参考。 参考文献 [1]郝丹.国内MOOC研究现状的文献分析[J].中国远程教育,2013,(11):42-50. [2]胡杰辉,伍忠杰.基于MOOC的大学英语翻转课堂教学模式研究[J].外语电化教学,2014(6):40-45. [4]高东怀,裴立妍.基于网络课程的教学模式构建与应用[J].现代教育技术,2013,23(1):80-83. [5]张宇鹏,赵韩强,李亚汉.高校在线开放课程建设现状及对策分析[J].中国电子教育,2015(2):5-7. [6]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012,30(4):46-51. [7]容梅,彭雪红.翻转课堂的历史、现状及实践策略探析[J].中国电化教育,2015(7):108-115. [8]马照瑞,栗娜,甘琤,等.MOOC冲击下的在线课程建设模式改革与应用[J].计算机教育,2014(14):22-25. [9]刘杰.浅谈对翻转课堂的认识[J]科教导刊(中旬刊),2014(1). [10]王龙,王娟.麻省理工学院开放课件项目经验评述[J].开放教育研究,2005,11(4):10-13. [11]曾明星,周清平,蔡国民,等.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育,2015(4):102-108. 作者:梁鹏 魏微 张玲云 庞杰 方婷 单位:福建农林大学食品科学学院
一、引言 随着时间的推移,新生代员工逐渐成为职场的主力军,他们自幼备受呵护,高度重视物质生活的享受和工作环境的舒适,喜欢追求刺激但又缺乏耐心,喜欢团队关系但自我观念较强。如今,信息时代千变万化,他们伴随互联网的兴起而成长,接受着高水平知识的熏陶,同时又身处压力漩涡。社会发展不稳定,“5+2”“996”和“白加黑”等工作方式相继出现。新生代员工面临更大的工作压力和瞬息万变的社会环境,无形之中增加了企业和员工的压力,较之前辈,现代年轻人心理承受能力偏低,面对工作中的挫折、困难和批评时,更易产生跳槽、抑郁等消极行为。因此对于新生代员工而言,快速社会化以适应职场环境对其职业生涯和心理健康等均具有重要意义。为帮助新生代员工适应职场环境并加速其社会化过程,众多企业开始推行师徒制项目,诸如字节跳动等新兴企业以及杏花村等老字号企业等均将师徒制项目作为人才开发的重要措施之一。研究发现,师徒制项目的实施对员工的工作绩效、薪酬提升、职场晋升等均具有正向预测作用,而这些研究多聚焦于员工利益维度,对其心理层面的效果关注较少,且缺乏对其内在机制与边界条件的探索。Wen等也曾指出,应在企业师徒制场景下整合多理论视角开展导师指导行为对员工工作幸福感的影响机制研究。 二、理论基础与假设提出 (一)导师指导行为与新生代员工工作幸福感 资源保存理论认为,个体有保存(维持、积聚等)宝贵资源的行为倾向,当难以维持特定资源(如失去已有资源或难以获得新资源)时,其会产生压力增大、不安全感提升等心理状态。反之,当个体获取并维持了丰富的支持性资源时,其因感知到自我价值的存在而具有积极的心理状态,从而降低焦虑、抑郁等消极行为发生的可能性。导师指导行为是指在组织中知识、经验、阅历都更为丰富的老员工对初入职场的新生代员工提供的一种支持性发展行为,可以为新生代员工提供职业帮助和心理支持等,促进师徒双方共同发展。Scandura和Ragins[1]认为导师是徒弟的良好榜样,因此将导师指导划分为三个维度:职业指导、社会心理支持和角色榜样。研究发现,导师指导行为对徒弟职业化行为结果产生了积极的影响,如工作绩效、职位晋升等。工作幸福感是需要个体和组织处于持续投入的动态过程,是一种积极的心理感受和愉悦体验,其实现主要依赖于个体目标的实现与潜能的发挥。刘兵和刘培琪[2]基于自我决定理论构建了一个链式中介模型,发现授权型领导对下属工作幸福感的提升具有促进作用。梁彦清[3]证实高质量的领导-成员交换关系有助于提升下属的工作幸福感。资源保存理论将资源分为物质性资源、条件性资源、能源性资源和人格特质四大类,个体资源存量会影响其心理状态和工作行为。导师作为工作场所中典型的条件性资源,可以为个体在工作环境中获取有利资源创造条件,影响个体的职业成功和心理感受。工作幸福感作为一种个体的心理结果感知,其实现主要依赖于个体自我能力的提升和自我价值的实现。导师不仅可以为徒弟提供职业上的帮助,快速提升新生代员工的工作能力和技能,使其快速胜任工作,完成工作目标,即实现职业成功,还可以通过心理上的支持,增强徒弟的组织认同感,提升其自信心,促使其有能力胜任这份工作,降低工作压力;同时导师潜移默化的榜样作用,有益于徒弟在工作中养成良好的工作习惯,去粗取精,减少角色模糊,养成良好的工作习惯,忠诚于组织[4]。由此,本文提出如下假设:H1:导师指导行为对新生代员工的工作幸福感具有提升作用。 (二)导师指导行为通过职业召唤促进工作幸福感的提升 职业召唤指个体在外在引导和内在驱动的双重作用下形成职业意义感、目标感、充实感和自我实现感的心理构想,具有主观性、目标性和亲社会等属性。Niessen等[5]研究发现,有价值的资源(如关系资源和知识资源)对员工实现职业召唤具有显著的正向影响。导师可通过三个维度来激发员工对于工作的意义、目标和亲社会感知,从而实现职业召唤。首先,导师通过专业化的知识指导,帮助员工分析、解决问题,积累经验和丰富知识储备,提升员工的工作能力。其次,导师可以为其提供心理支持,减少员工的角色模糊,实现工作目标。最后,当员工在工作上有所成就,得到组织的认可并且感知到导师的良苦用心时,在互惠心理的驱动下,会努力通过自己的方式回报领导和组织,将自身荣誉与组织兴亡绑定在一起。目前国内外众多学者已经证实,职业召唤对幸福感等积极变量具有正向影响。结合本文对职业召唤的定义,职业召唤主要是个体形成工作目的感和意义感,体现工作价值和生命意义的联结。面对工作中的压力与挑战,职业召唤水平高的个体,拥有强烈的工作热情、明确的目标和坚定的信念,有助于个体获得胜任感和自信心等积极情感体验,促使其体会到深层次的工作幸福[6]。由此,本文提出如下假设:H2:导师指导行为通过员工职业召唤而进一步对工作幸福感的提升产生促进作用。 三、实证分析 (一)样本获取 本研究的新生代员工是指在1980年以后出生的“90后”和“80后”员工。本研究采用现场问卷填答方式调查河北省三家老字号企业,共发放和回收问卷360份。依问卷潦草与否、填答规律与否等标准,剔除无效问卷61份,剩余有效问卷299对师徒匹配问卷,有效回收率为83.06%。其中,男性占比67.22%,女性占比32.78%;师傅年纪集中于31~40岁和41~50岁,徒弟年龄均低于40岁且集中于26~30岁。师傅和徒弟的学历集中于专科(21.4%、34.4%)和本科(61.8%、34.4%)。 (二)变量测量 导师指导行为(α=0.892)的问题采用对Scandura和Ragins编制量表的改编的三维量表版本,共9个题项。其中,1—3题是职业指导行为,如“师傅帮我调整职业目标”;4—6题是心理支持行为,如“我会向师傅请教私人问题”;7—9题是角色楷模行为,如“我把师傅当作我学习和模仿的对象”。职业召唤(α=0.952)采用Dobrow和Tosti-Kharas开发的单维量表,共12个题项,如“我享受做我的工作胜过其他任何事情”等。工作幸福感(α=0.885)采用Zheng等开发的三维量表中工作幸福感部分,共6个题项,如“我的工作非常有趣”等。这三个量表都使用Likert5点计分法进行测量。参考以往研究,将个体的年龄、性别、学历等作为控制变量处理。 四、结果分析 先对本文中的各主要变量进行处理,然后在控制员工性别、年龄、学历和婚姻情况之后采用SPSS26.0软件进行回归分析。采用偏差校正的百分位Bootstrap方法检验,重复取样5000次,计算95%的置信区间,具体结果如表1所示。首先为了检验职业召唤在导师指导行为与工作幸福感之间的中介作用,选择宏程序Process中的Model4进行检验。回归分析表明,导师指导行为正向预测员工职业召唤(β=0.641,p 0.001),导师指导行为正向预测新生代员工工作幸福感(β=0.471,p 0.001),职业召唤正向预测工作幸福感(β=0.250,p 0.001)。另外,导师指导行为对新生代员工工作幸福感影响的直接效应及职业召唤的中介效应的Bootstrap95%置信区间的上、下限均不包含0(见表2),说明职业召唤在导师指导行为与新生代员工工作幸福感之间的中介作用显著。该直接效应(0.471)和中介效应(0.160)分别占总效应(0.631)的74.643%、25.357%。故H1、H2得到支持。 五、结论与建议 本文探索分析了导师指导行为对新生代员工工作幸福感的提升作用,以及职业召唤在此模型中起到的部分中介作用,对企业实施师徒制项目以及招聘和培训员工提出以下管理启示:制度化和规范化师徒制项目。首先,组织可以建立专门的规章制度规范导师的指导行为,形成正式的学习关系,帮助员工快速融入组织、掌握新技能和新知识,帮助其实现自身价值和工作目标[7]。其次,可设置薪酬、晋升等措施鼓励导师认真指导新生代员工,将导师指导行为的效果也纳入绩效管理中。重视新生代员工职业召唤的开发与培养。组织应该关注员工的职业召唤。首先,组织可以在招聘时,通过问卷、访谈等方法有目的地筛选职业召唤水平较高的员工。其次,组织可以为员工提供尽可能多的支持性资源,关注员工的心理状态,满足员工的学习需求,提升员工的工作能力,激发其工作潜力和活力,进而实现职业召唤。 参考文献: [2]刘兵,刘培琪.基于链式中介效应的授权型领导对员工工作幸福感影响研究[J].领导科学,2018(17):29-32. [3]梁彦清.领导—成员交换对工作幸福感的影响机制研究:职场精神力的中介作用[J].经济问题,2018(9):91-96. [4]田喜洲,谢晋宇,吴孔珍.倾听内心的声音:职业生涯中的呼唤研究进展探析[J].外国经济与管理,2012,34(1):27-35. 作者:马艺菲 冯子耀 许龙
随着社会的不断发展和人们生活习惯的不断变化,混合痔的发生率也在逐年提高,已经成为肛肠外科较为常见的多发性疾病。现代临床研究表明,混合痔的发生与生活习惯有密切的关系,而便秘、饮酒、喜食辛辣刺激、久坐等均是其主要诱发因素,这些因素导致肛门局部的肛垫组织受到不良因素的刺激从而出现血管扩张,会引起贫血、嵌顿、感染、坏死等现象,严重影响到患者的生活质量[1,2]。在当前的临床治疗混合痔方案中,手术是重要的治疗方式,技术较为完善且效果良好。但是,手术的有创性以及手术部位特殊的生理功能,使患者术后易发生肛周疼痛、创面愈合缓慢、水肿、出血等并发症[3,4]。除了手术,中医治疗痔疮具有得天独厚的优势,中药熏蒸坐浴是中医治疗痔疮的一种方法,利用“熏”的蒸腾作用将药物送至患处,汽的温热性质又可以促进患处的血液循环,利于药物的吸收,加快病症的消除[5]。中药熏蒸坐浴与肛肠综合治疗仪联合护理治疗混合痔,发挥各自的优点,并能产生协同作用,使治疗效果加强。因此,本文在2019年3月—2020年12月开封市中医院采用中药熏洗护理治疗混合痔,临床效果较好,现将工作报告如下。 1资料与方法 1.1一般资料 以开封市中医院(2019年3月—2020年12月期间)收治行手术治疗的70例混合痔患者作为研究对象,参照不同形式的护理内容,将患者分为对照组(35例)和观察组(35例)。对照组中15例为男性,20例为女性;年龄27~66岁,平均(42.9±4.0)岁,病史3~8年,平均(4.9±1.1)年。观察组中18例为男性,17例为女性;年龄28~62岁,平均(43.4±4.3)岁;病史2~9年,平均(6.2±1.9)年。2组患者一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05)。 1.2纳入与排除标准 纳入标准:所有患者符合混合痔相关诊断标准[6];患者知情术后护理内容;排除标准:肝肾功能明显异常、具有精神类疾病或合并肛裂、肛瘘者。 1.3方法 所有患者采用相同的手术治疗方案(肛肠综合治疗仪手术治疗),并常规应用抗生素。对照组:本组患者在治疗的基础上采用常规的护理方法,包括术后每天清洁换药,尽量减少下床活动时间,但要劳逸结合以保证血液循环处于良好状态;指导患者清淡饮食,并使用半流质的食物,但要注意营养搭配,严忌辛辣及具有强刺激性的食物,禁酒戒烟;给予患者支持和鼓励,特别是对于疼痛剧烈,焦虑、抑郁等负面情绪不断增加的患者,应及时进行情志护理,多向患者介绍过往已痊愈患者术后的良好恢复情况,增强患者的信心;叮嘱患者尽可能定期排便,切忌无便久蹲或便后不起,养成良好的排便习惯,并指导患者有意识地对肛门括约肌进行收缩训练,并辅以腹部顺时针按揉以促排便,如果患者出现长时间的大便干结不下,可辅以缓泻剂或开塞露等。观察组:本组患者除应用基础护理外(护理模式同对照组),再加用中药熏洗护理,熏洗中药组方:黄柏10g,苦参10g,蒲公英15g,芒硝5g,五倍子10g,甘草6g,鱼腥草10g,当归10g,大黄5g。将上述组方药物煎好备用(水煎每袋200ml),首先调节熏洗室温度在24℃左右,做好遮挡,对用具进行消毒(每人1份),将备好的药液倒入已盛有2000ml开水的浴具里,指导并协助患者取舒适的体位,充分暴露熏蒸部位熏蒸10min(注意患者其他部位的保暖),然后判断药液温度凉至约40℃时,指导(必要时可征求患者意见进行协助)患者将患处浸泡于药液中,坐浴大约15min,嘱患者尽量放松肛门括约肌。每天分早晚各熏洗1次。连续熏洗7d。 1.4评价指标 术后恢复情况:统计2组患者术后疼痛时间、住院时间、恢复工作时间、创面愈合时间并进行统计学比较。疗效评价:治愈:治疗后患者便血、肛门坠胀等相关临床表现消失,无术后并发症发生;有效:治疗后患者便血、肛门坠胀等相关临床表现得到显著的改善,无术后并发症发生或并发症较轻微;无效:未达上述标准者[7]。总有效率=(痊愈+有效)例数/总例数×100%。术后并发症:统计2组患者并发症发生情况并进行统计学比较。 1.5统计学方法 应用SPSS20.0数据包分析和评价2组研究结果的差异情况,计量资料以(x珋±s)表示,进行t检验,计数资料以率(%)表示,进行χ2检验。以P<0.05表示差异有统计学意义。 2结果 2.1术后恢复情况 相比较于对照组,观察组术后疼痛、住院、恢复工作以及创面愈合时间均明显缩短,组间差异存在统计学意义(P<0.05)。见表1。 2.2术后并发症术后,观察组患者出现伤口水肿2例(5.71%),尿潴留1例(2.86%),皮疹1例(2.86%),共发生并发症4例,总发生率为11.43%(4/35)。对照组患者出现伤口水肿4例(11.43%),尿潴留5例(14.29%),皮疹3例(8.57%),共发生并发症12例,总发生率为34.29%(12/35)。2组术后并发症发生率之间差异存在统计学意义(χ2=5.185,P=0.023<0.05)。 3讨论 在目前临床治疗混合痔的各项措施中,多以手术为主要治疗手段,虽然治疗手段也较多,但是混合痔仍然是较为难治的一种肛肠科疾病。在一般的手术治疗中,内扎外切术、痔上黏膜环形切除钉合术较为常用,不仅具有操作简单的优点,而且对于疾病的治疗效果也较好,但是由于手术中对齿线和肛垫的部分组织造成了一定的破坏,因此术后手术部位创面愈合相对较慢、疼痛时间较长,而且患者也有较高的几率并发水肿、出血等症[7]。但是如果将患处周围组织切除过多,又会相对增加黏膜的损伤,造成肛门狭窄、便意迟钝等情况,且此种操作较复杂,要求术者具备相对高超的技巧和丰富的手术经验。痔上黏膜环形切除钉合术操作的整体费用较高,操作也较复杂,不适合基层医院开展[8]。 熏蒸坐浴属于中医“熏法、浸渍法”范畴,主要是在实施的过程中,借助蒸汽的升腾之性将药物直接作用于患处,实现疏通腠理、畅通气血的效果。而坐浴法是利用药液淋洗患部,进而达到洁净疮口、祛除表邪等治疗效果[9]。中药熏洗将熏法和浸渍法结合一体,先熏蒸,再坐浴,效果更加突出,操作也较为简单。现代研究表明,熏蒸法,热气上蒸,热气可深入作用于皮下血管,使血管舒张、血液循环加快,进而有利于氧、营养物质、免疫蛋白、凝血等有效物质进入创面,促进创面的新陈代谢,加快组织细胞再生,增强创面的修复[10,11]。同时药物分子随热气上蒸,进入皮下,血管舒张有利于药物的吸收。这样药物在创面局部的浓度达到最高,能很好发挥消炎止痛、消肿生肌等治疗作用[12,13]。此外,热气通过对淋巴管产生舒张作用,能够促进创面淋巴的回流,降低因组织坏死而释放过多介质的浓度,并减轻水肿程度。熏蒸还有利于缓解患者的紧张情绪,为坐浴做好前期的准备工作[14,15]。坐浴时,无论是药物浓度还是药液温度都要比熏蒸时高,所以效果比熏蒸好,进一步增强了治疗效果[16]。 在本次中药熏洗护理干预措施中,组方以清热燥湿、活血散瘀、解毒生肌、消肿止痛为主要治疗目的,方中苦参、黄柏具有清热燥湿、解毒疗疮的功效,蒲公英清热解毒消肿,五倍子止血敛疮,当归补血活血,鱼腥草清热解毒、消肿疗疮,大黄清热凉血散瘀,再结合芒硝消肿,甘草清热解毒、止痛,调和诸药。现代药理学研究也已证实,黄柏和苦参中的有效成分不仅对多种细菌具有明显的抑制作用,而且还能够发挥抗炎镇痛的效果,而五倍子中的有效成分具有凝固溃疡面组织蛋白质的作用,收敛止血[17]。本次研究结果显示,观察组术后各项参照指标的恢复时间明显短于对照组,疗效评价显著提高,而并发症发生情况也更少,说明在基础护理上应用中药熏洗干预混合痔手术患者,更有利于促进患者的术后康复。综上所述,在基础护理上应用中药熏洗护理干预混合痔手术患者,能够促进患者术后快速康复,缩短治疗时间,提高治疗效果,减少并发症的发生,值得推广应用。 参考文献 [1]WUJ,YUKQ,LVCY,etal.Segmentalresectioncombinedwithanoplastyforthetreatmentofcircumferentialmixedhemorrhoids[J].BrazJMedBiolRes,2019,52(5):e8102. [2]刘莹.中药熏洗联合肛肠科优质护理对混合痔术后创口水肿的疗效观察[J].中国肛肠病杂志,2018,38(10):68-69. [3]高洁,肖紫薇.中药熏洗治疗联合肛肠科特色护理治疗混合痔术后切口水肿的效果分析[J].实用临床护理学电子杂志,2020,5(4):5,10. [4]余维娣,陈萍红,陈丽巧.探讨中药熏洗联合穴位贴敷中医护理技术干预对混合痔术后的临床疗效[J].实用临床护理学电子杂志,2020,5(14):148-149. [5]张侠.中药坐浴熏洗对减轻混合痔术后疼痛护理观察[J].全科口腔医学电子杂志,2018,5(35):130. [6]中国中西医结合学会结直肠肛门病专业委员会.中国痔病诊疗指南(2020)[J].结直肠肛门外科,2020,26(5):519-529. [7]国家中医药管理局.中医病证诊断疗效标准[S].南京:南京大学出版社,1994:132. [8]HUANGHX,YAOYB,TANGY.Applicationoftying,bindingandfixingoperationinsurgicaltreatmentofseveremixedhemorrhoids[J].ExpTherMed,2016,12(2):1022-1028. [9]黄英丽.中药熏洗联合特色护理对混合痔患者术后切口水肿及尿潴留发生率的影响研究[J].中外医疗,2021,40(13):151-153,164. [10]陈京,琚新梅,李飞,等.混合痔患者术后应用中药熏洗技术的研究进展[J].现代临床医学,2020,46(5):398-400. 作者:许金环 单位:开封市中医院肛肠科
育种论文:家庭教育种种矛盾解决论文 有一位教育工作者说:“矛盾的家庭与矛盾的孩子,这个问题在今天应引起每个家庭及教育工作者的高度重视。如今家长在言教、身教等方面所表现出来的种种矛盾化的教育,极容易把孩子培养成多重人格。孩子们在成长中承受着许多矛盾的人生观、价值观的教化,必将搅乱他们的幼嫩的心智。” 的确,怎样面对这些矛盾,正确处理这些矛盾,是值得我们认真思考的。 在做人上,现在的孩子处在“言教”与“身教”的矛盾中。 “言传身教”是中国几千年的传统教育的永恒命题。“其身正,不令而行;其身不正,虽令不从”。孔子的这种“身教胜于言教”的教育法则,在几千年后却被我们给扭曲了。许多家长一边给孩子讲“粒粒皆辛苦”,一边却随手扔掉不合口味的食品;一边结孩子讲“孔融让梨”,一边却争先恐后地挤车抢座;一边让孩子尊重父母,一边自己却不尽瞻养父母的职责和义务;一边给孩子讲“好好学习,天天向上”的大道理,一边自己却一年也不摸书本,甚至沉溺于扑克麻将桌上;一边要求孩子“自己的事自己做”,一边却又帮孩子打扫教室卫生,恨不得连劳动课都要替孩子上;一边告诫孩子要好好听老师的话,一边却又背后对老师评头论足,甚至破口漫骂……诸如此类的矛盾行为,比比皆是。 这种充满矛盾的家庭教育。让不明世事的小孩确实感到为难,他们无所适从。他们往往学家长样子,一面从学校接受文化知识教育,另一方面从家长身上仿效“说一套,做一套”的圆滑世故的处世哲学。因此,人们很形象地总结出“5-1=0”,即学校苦口婆心的5天教育,被家庭、社会的一天教育所抵消。 在生活上,今天的孩子处在“穷教”与“富教”的矛盾中。 改革开放,使一部分人首先富裕起来,人们的物质生活水平的明显改善,使人们有能力为子女提供最好的生活条件。计划生育政策的结果是独生子女的剧增,使人们从情感上愿意为其奉献一切。现今的很大一部分家长在其成长过程中,都曾承受过物质上的匮乏,他们今天不想再让自己的子女遭受自己童年的困境。于是“再穷不能穷教育。再苦不能苦孩子”的教育口号率先在每个家庭中得到了充分体现。家里水果、点心、高级饮料、高档食品之类的东西,应有尽有,以满足子女的生活需要。同时,他们又要求子女生活节俭,不要光顾吃而不学习,埋怨子女好吃懒做。一年四季衣服花样翻新,甚至每天可以不重样,什么服装名牌新潮,就给买什么,另一方面却又希望子女要多把心思放在学习上,常常又拿伟人的俭朴生活来教育他们,讲授“新三年,旧三年,缝缝补补又三年”的陈年旧理,家贫出孝子,执绔出富家的千年古训,成了许多人街头巷尾闲谈的至理名言,而一旦涉及具体问题,则往往又是另一番表现。 很难想象,在这种矛盾家教中长大的孩子,会形成何等的生活质量观。我们并不是吝啬鬼,也并不绝对反对改善孩子的生活,但必须适可而止。在生活上对子女要有所节制,那样才有利于孩子的健康成长,因为“现在的孩子仿佛天天都过年,因而他们已无法尝到真正过年时的甜蜜。”“现在的孩子得到什么都很容易,因而他无法理解‘简朴’和‘珍惜,的含义。”从小的范围看,我们的这种教育方式只能让孩子成长为一个个身宽体胖的“胖墩儿”,却无法让他们成为一个能够真正承担社会责任的“巨人”。从大的范围讲,这样培养出来的社会极端利己主义者,将是人类社会的一大灾难:很难设想一个人人都只知“索取”和“享乐”的社会,会是怎样一种情境。 在亲子关系上,今天的孩子处在“溺爱”与“叛逆”的矛盾中。 目前在我国青少年中普遍存在长期困扰着教育工作者的许多问题,诸如厌学、逃学、吸烟以及团伙违法、犯罪等不良行为,乃至近期屡屡发生的骇人听闻的青少年自杀、杀人等事件,均与家庭中的不良亲子关系有关。少年时期,国外有学者称之为“亲子关系危机期”,对孩子的影响极大,不仅有可能会影响孩子的一生,并且对提高整个民族的素质都有十分深远的影响,天津市教育科学研究院孟育群教授对亲子关系进行了10年的研究,她的调查表明:绝大部分受测试家庭亲子关系都存在不同程度的问题,其中最严重的问题是对孩子的期望值过高,父与母人数分别达70%和80%,过分溺爱的父与母人数分别达到40%和60%。许多家长对子女的要求,几乎有求必应,可换来的结果是,子女不尊重父母,不理解父母,甚至走入极端,对父母操起了罪恶的屠刀。对此,家长应该认真检讨、反省自己的教育理念和方式,其实孩子的许多毛病都是我们自己教出来的。 良好的亲子关系是家庭教育的基础,更是孩子健康人格生长的土壤。父母不仅是孩子的监护人,更是孩子的家庭教育者,在亲子关系中起主导作用,其中,父亲的作用更大。据研究,父亲在儿童少年社会化过程中的作用日渐增强,具有母亲不可替代的作用。然而,我国目前许多家庭中,由于传统家庭分工格局、观念和错误的教管方式,以及现代社会角色分工,导致父亲“谈出”家庭教育,这对子女的成长是极其不利的,应该引起社会的重视。在教育方式上,现在的孩子处在“放纵”与“专横”的矛盾中。 市场经济的建立,带来社会的巨大变化,导致了许多人思想上的是非模糊,许多家长在教育子女问题上也出现了一些偏差。有的家长在孩子破坏公物、在公共场合撒野、无故凌辱同学等不良行径发生时,睁一只眼,闭一只眼,不闻不问。有的家长为了弥补孩子的“胆小”个性。竟毫不掩饰地要求孩子对其他同学要“以牙还牙”,“该出手时就出手”,不要伯。有的家长自以为是,总认为孩子很小,孩子身上的许多缺点都被看成了一种天真的表现,对其缺点错误听之任之,不加任何管束。 父为子纲的封建思想在今天的许多家长头脑中、仍占有主导地位,在家庭教育问题上表现得更为突出,无论是“学富五车”的读书人,还是“目不识丁”的大老粗,很多人都将自己摆在了家庭的绝对权威的地位。孩子一不小心弄坏了家里的一件小东西,家长会大发雷霍。一次考试失误,家长会毫不留情,痛骂斥责。孩子如果在外闯了祸,那可更不得了,一顿臭骂自然少不了,拳脚相加也会接踵而至。50%的家长都会凭借自己的家长“权威”,去过分干涉孩子的生活,如私拆子女的信件、偷看日记等。在许多家长眼中,孩子永远都只是自己的附属品,残留着“孩子是私有财产”的封建宗教法制观念,他们不愿意或不善于让孩子取得和自己的平等地位,不懂得尊重孩子的权利和人格。 在教育内容上,现在的孩子处在“重智”与“轻德”的矛盾中。 由于应试教育的影响,人们都对考试成绩特别关心,将目光一直盯在学生的考试分数上。到学校,家长首先看的是学生考试的成绩,问的是子女在班上的成绩排名;子女放学回家,家长首先检查的是学生的作业,辅导的是学生的课外练习;人们很少,甚至根本不涉及学生的思想品德问题。因为在他们看来,品德问题似乎没有什么问题,或者不需要像学习那样值得重视。“唯上大学才是人才”的人才观,“重智轻德”的教育观,让年幼无知的孩子失去了最佳的人格教育期,使许多孩子在“心理断乳期”、“人格成长危险期”中迷失了人生的航向,导致了许多恶性事件的发生。这些结我们的教训难道还不够多吗? 在个性发展上,现在的孩子处在“发展”与“限制”的矛盾中。 现代社会竞争激烈,人们切实感到人才的重要。家长渴望孩子成才,却对成就什么样的才及怎样成才,缺少科学的把握。于是人们完全凭着自己的兴趣爱好或主观的愿望,为子女制订了“宏伟”的发展计划,有的认为音乐时髦,就强迫孩子练习钢琴,参加五花八门的音乐培训班,有的认为美术市场看好,就为孩子购买画板和颜料;有的认为跳舞对孩子有用,就陪孩子练功,有人认为理科前途好,就便逼着孩子去学理科……。如果家长的这种选择,符合孩子的志趣,那当然是好事。可事实却是许多家长的“发展”计划违背孩子志越,这种“发展”实际上是“限制”了孩子的发展。许多孩子为了家长的决定,有的放弃了心爱的体育而埋头于书山题海,被迫“一心只读圣贤书”;有的很爱好文学,却被家长逼进了理科的海洋。他们都含泪告别了自己的兴趣,这不能不说是我们家长的过错。因此,国家总督学柳斌曾痛心疾首地指出:孩子为了观察蚯蚓而挨家长一巴辈,我觉得这一巴掌,很可能就打掉了一个未来的科学家。 矛盾的家教绝非仅仅上述几种,还有许多。问题不仅如此,更可怕的是我们许多人还未真正认识到这种矛盾家教的严重后果。家庭教育作为教育双翼中的一翼,其作用不可忽视。从小的方面讲,矛盾的家教会影响孩子的学校教育效果;大的方面讲,会影响孩子的人格成长,更严重的是关系到社会整体素质的提高,制约国家和民族的发展。我们必须面对它,认真地思考它,从而寻找出解决它的办法来。当然,说起来这又是一个工程,不是家庭教育本身的问题,要全社会都来重视它才行。可是,作为孩子的父母,家庭教育的主角,还是应该首先从自己做起吧! 育种论文:水蜜桃育种信息管理论文 1需求分析 1.1条码制作 1.1.1条码生成 条码内容具有唯一性,包含品种编号、种植位置、流水号等信息,在桃树定植后选择品种、种植基地与田块、垄行号、定植数量等后批量生成。同一位置原则上只能存在一个定植条码,但允许通过嫁接、补种在相同位置上补充新条码。 1.1.2条码打印 数据中心PC端连接控制专业条码打印机制作条码,可在条码生成时批量打印,也可在观察记录中多选打印。条码选用防水防晒抗撕标签材料,树脂碳带打印保证条码内容经久不褪色或模糊。标签在不同位置打上相同标识内容的QR二维码和Code128一维码,可兼容不同手持终端。条码打印后可塑封或直接悬挂在主枝上大约离地面1~1.2m处,便于手持机扫描记录及田间桃树修建及管理。 1.2信息采集 1.2.1育种观察性状记录 水蜜桃考种记录字段达70多个,为了准确清晰地给每个条码记录这些信息,系统支持字段进行分组管理与显示,通过预定义字段信息采集方式(多项选择、日期选择、输入等),并对性状选择值提供一对一的模式图描述,使其在数据中心PC端和手持智能终端上快捷展示记录。育种图像、录音等媒体信息可在手持终端上现场拍摄录制后同步至数据中心,也可直接在PC端选择媒体文件记录。 1.2.2生产日志信息记录 以日志形式记录水蜜桃生产种植过程中各项农事操作,内容包含时间、基地田块、负责人、具体事项等,可针对多个水蜜桃种植基地镇或集中产区进行规范化统一登记管理,形成完善的水蜜桃生产质量安全追溯信息平台。 1.3信息查询 基于性状字段分组记录机制,育种信息查询支持一个或多个性状字段进行组合搜索,快速显示符合某些具体性状的条码,并可整合基地田块、资源名称、时间范围、条码等进行高级查询。信息查询结果可根据用户所选字段或全部字段导出到相应Excel文件中,便于其他分析利用。质量安全追溯信息则通过微信扫描商品二维条码,查询相关品种选育信息、育种单位、生产种植信息等。 2系统设计与实现 2.1系统架构 系统基于上位机与下位机分布式协同工作方式开发,上位机为运行于一般PC机的数据中心,负责初始化基地田块、资源品种、育种条码等基础数据,收集和存储水蜜桃育种与生产全过程文本、数字、图像、语音等多形式的可追溯信息;下位机为运行WindowMobile等智能操作系统的手持终端,每个终端具有唯一标识,基于上位机预置的数据框架通过扫码条码关联记录各类性状信息,并通过有线连接数据中心上传汇总图文信息。一个上位机可分配管理多个下位机采集的育种信息,即育种人员可多人同时使用多个手持终端分工考种,并保证数据统一标准采集入库。整体系统设计层次鲜明,数据对接融洽,实际操作性好。 2.2数据库设计 从数据功能角度划分,系统包括基础配置信息、育种过程信息、生产日志信息等三类数据。为便于后期数据库同步与备份,系统按“一库六表”的形式设计数据库,即系统配置表config、性状字段表field-Table、育种资源表variety、基地表base、田块表field、观察记录表record、生产日志表log。当上下位机数据同步更新时,系统只需根据所选同步内容进行数据表的清空与批量插入操作。 2.3系统实现 系统程序在MicrosoftVisualStudio2012中基于C#开发实现,数据库采用MicrosoftAccess2008与Sqlite2.0,实现了上、下位机的各类功能。 3结束语 水蜜桃育种与质量追溯信息管理系统的研究与构建,不仅有利于新品种选育性状数据智能化输入和系统化管理,而且通过管理系统功能延伸,能有效实现对水蜜桃生产过程的全程监控和质量追溯,对促进水蜜桃产业的转型升级与可持续发展具有重要意义。 作者:张小斌 吴大军 陈妙金 孙奇男 单位:浙江省农业科学院数字农业研究所 奉化市水蜜桃研究所 育种论文:玉米育种生物技术论文 一、基因工程育种技术途径 例如植物的抗虫、抗病、抗倒、高产、优质等都可以通过转基因技术得以改变。尤其是现代的高科技技术蓬勃发展,转基因技术有着发展的良好环境,相对于其它育种途径,转基因技术可以培育出更多更好的植物品种。另外,所培育的新品种有很好地适用外界环境的能力,能突破不同植株的差异化,使得植株的性能大幅度提高。1983年研究成功后,转基因作物从1996年的170万公顷直接增长至2003年的6770万公顷,有5大洲18个国家的700万户农户种植,其中转基因大豆已占全部大豆种植的55%,玉米占11%,棉花占21%,油菜占16%。当前,玉米的遗传工程研究大多数体现在以下三个方面:一是培育抗病虫害的转基因玉米;二是培育抗除草剂的转基因玉米;三是培育抗旱抗涝、抗寒等转基因玉米。一般来说,玉米转基因技术主要有:载体转化技术指的是玉米通过农杆菌质粒介导的转化系统进行基因的转换。DNA直接导入转化技术包括基因枪法、PEG法、电击法、超声波法等。种质转化技术包括花粉管通道法、子房注射法等。 二、分子标记辅助育种技术途径 分子标记技术在我国的发展尤其迅速,被大范围的应用到玉米自交系的遗传多样性分析当中,对于玉米群体优劣的划分、玉米的抗病抗逆性能、玉米雄性不育系等多方面的研究有着非常重要的意义。另外,在深入进行玉米遗传多样性的研究上,可以为玉米种质资源收集、亲本的选择、玉米种类的划分、基因组建等多方面提供必要的技术和数据支持。与此同时,分子标记技术的应用,可以帮助基因在改善玉米的杂种优势预测方面的科研工作有所突破,避免由于玉米的先天遗传方面的不足带来的低产效应,给玉米的品种的培育提供了更为优质的品种资源。在实际的玉米自交系遗传变异研究中,分子标记可以更好地进行杂种优势群的划分。相对于玉米自交系纯度,分子标记育种技术的方法可以更为精确、简单易操作,保证玉米自交系纯度质量。指纹图谱是分子标记技术在玉米育种上的显著应用,可以通过指纹图谱建立植物品种的汇总。同时,分子标记技术可以更为精确的区分先天遗传差异较小的植株,使得培育的技术更为精确,并且分子技术培育被广泛应用于植物新品种保护领域。目前,我国在玉米新品种保护方面也已经取得不小的成就,逐步建立起自交系和杂交种的DNA指纹图谱数据库。数据库的好处是更为方便鉴定植物基因类型,尤其是一些并未有被记录在指纹图谱中的品种分类。作为结果,分子标记技术可以为更好地监测玉米育种群体的遗传多样性提供必要的数据支持,也为育种专家如何选择优质的杂交组合提供理论依据。 三、结语 综上所述,生物技术的应用与发展为玉米育种带来了新的生机与活力,通过生物技术的应用可以培育出更优质的玉米品种,对玉米常规育种技术来说是很好的补充。同时,生物技术在玉米育种中的应用势必会带来育种水平的提高和突破,能协调好常规育种同生物技术两者的相互关系。只有两者相互结合,相辅相成,才能促进玉米育种在原有的基础上培育出更多的品种。这就要求一定要实现常规育种和生物技术的统一,拓宽玉米育种的新途径,为我国的农业生产奠定坚实的基础。 作者:刘敏 育种论文:生物科技在菘蓝育种的运用探究 本文作者:程春松1,2彭代银1黄和平1郭友平1作者单位:1安徽中医学院药学院2中国中医科学院中药研究所 基本检测技术的应用 现代生物检测技术在药用植物的基源鉴定研究、转基因育种等各方面都有着广泛的应用,在菘蓝的育种研究PCR及RT-PCR技术、SouthernBlot分析、RAPD技术在外源基因检测、抗性基因的检测中取得了良好的效果。 1PCR及RT-PCR技术:1985年,KaryMul-lis发明了PCR技术,引用到药用植物育种研究中,可以通过分离植物基因来鉴定中药中的目的基因以及DNA指纹图谱研究。许铁峰等[11]为了验证外源基因是否转入植物细胞内,对抗生素抗性植株进行了PCR检测,对转基因菘蓝利用农杆菌介导外源半夏凝集素基因进行RT-PCR分析,由于PCR只能证明在转基因植株体内存在外源目的基因片段,而不能完全确定外源目的基因片段已整合进植物基因组,且PCR可能存在假阳性结果,因此通常配合采用SouthernBlot分析验证。 2RAPD与扩增片断长度多态性技术:1990年代提出RAPD技术,该技术现已广泛地应用于生物的品种鉴定、系谱分析及进化关系的研究[16]。陈桂平等[12]选取同一个无性系植株及其亲本进行RAPD分析,得出结果无性系植株的遗传背景一致性很好,但也发生了DNA水平的变异。这项工作为进一步分离抗性基因和培育抗病品种打下基础。相对于RAPD技术,AFLP技术与之相类似,它是一项新的分子标记技术,能检测10倍的轨迹,并且可以检测任何DNA。 染色体研究技术的应用 药用植物染色体研究是分子生物学的基础研究,主要是包括总DNA的提取、染色体制片技术、核型研究以及其结构分析。 1菘蓝总DNA的提取:核酸样品质量将直接关系到实验的成败,所得的DNA应达到满足试验要求的量和纯度。陈桂平等[12]运用的菘蓝总DNA提取方法是采用改良的十二烷基磺酸钠微量提取法提取DNA。丁如贤等[10]采用改良十六烷基三甲基溴化胺法提取总DNA。CTAB是阳离子去污剂,可以很好地去除多糖,因此对于植物DNA的提取具有较高的广谱性,而SDS是阴离子去污剂,对多糖含量高的植物样品效果比较差。 2染色体制片技术:菘蓝染色体很小,因此,在测量长臂和短臂时,难以确定长、短臂的分界线,只有制作染色体分散、染色体分开,而着丝粒未分开的染色体标本,并把染色体相片尽量放大,才能较准确地确定着丝点的位置,使数据可靠[17]。杨飞等[18]在大麦、玉米染色体研究中多采用去壁低渗火焰干燥压片法,该方法简单易行,适合植物染色体制片。 3核型研究:核型是指染色体组在有丝分裂中期的表型,是染色体数目、大小、形态特征的总和。核型研究就是在对染色体进行测量计算的基础上,进行分组、排队、配对,并进行形态分析的过程。杨飞等的报道[18]表明:菘蓝的核型公式为2n=2x=14=10m(2SAT)+4sm,菘蓝核型的对称等级为2A,是一种比较对称的核型。鹿萍[17]报道二倍体染色体数为14条,核型公式为2n=2x=14=14m,四倍体染色体数为28条,核型公式为4n=4x=28=28m。以上研究基本确定了菘蓝染色体的数目、大小及形态特征。 4染色体分析:随着分子细胞遗传学技术的进步,荧光原位杂交技术被广泛应用于染色体识别和分析[19]。45SrDNA和5SrDNA是编码核糖体rRNA的基因,参与构建核糖体,已被作为十字花科核型进化分析及比较基因组学研究的重要细胞学标记[20]。杨飞等[18]为了深入研究菘蓝的分子细胞学特征,以45SrDNA、5SrDNA和端粒序列为探针,对菘蓝有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交实验,建立菘蓝荧光染色体核型。为菘蓝分子细胞遗传图谱的构建提供了必要依据。 组织培养技术 组织培养技术是药用植物育种过程中一项基本技术。客绍英等[21]以菘蓝幼叶为外植体,对其诱导培养过程中细胞启动、脱分化、组织分化和器官(芽和根)发生,进行了石蜡切片观察和分析。李连华等[22]以菘蓝愈伤组织为试验材料,分析比较了不同培养基对菘蓝愈伤组织增殖和分化的影响。此外张胜珍等[23]用纤维素酶和离析酶的混合酶液提取菘蓝无菌苗幼叶原生质体,他们探索了菘蓝原生质体分离和纯化的条件,为菘蓝的细胞工程育种做出了有效的探索。 育种论文:国内葡萄育种探究 本文作者:陶然1,2王晨1,2房经贵1,2上官凌飞1,2冷翔鹏1,2张彦苹1,2作者单位:1南京农业大学园艺学院2江苏省果树品种改良与种苗繁育工程中心 葡萄育种情况分析 迄今,我国葡萄育种途径方法主要是实生选种、杂交育种、芽变选种、人工诱变育种等(图2)。其中杂交育种是最为常用也是最为成功的育种手段,在我国育成的优良品种中有68%来源于杂交育种。 1实生选种 国内古老葡萄品种和地方品种,如无核白、牛奶、龙眼、和田红、木拉格等,都是来自天然授粉的种子。在我国育成的品种中,实生选育的品种占10%。巨峰系葡萄品种多属于自交结实类型,较易获得变异的实生后代[7]。在广泛栽培的葡萄品种中,有较多是通过巨峰系实生选育的品种,它们既保持了巨峰品种的优良特性,又变异产生了不同成熟期、不同果皮颜色的葡萄品种[8-9]。 2杂交育种 随着遗传育种理论的发展,我国育种工作者根据育种目标有目的地选择选配杂交亲本,广泛开展了葡萄杂交育种工作。据统计,我国运用杂交方法已成功育出73个优良葡萄品种,以鲜食品种最多,共54个品种,占所有优良鲜食品种的61%;酿酒品种15个,占所有优良酿酒品种的88.2%;育成的3个砧木品种、3个制汁品种和制干、制罐品种也都是利用杂交方法选育而成的。可见,杂交育种是我国葡萄育种中极为成功的方法,这些育成的品种性状优良,不乏广泛栽培品种。如我国早期育成的鲜食品种早玛瑙、凤凰51号、紫珍香等,近年来通过审定的酿酒品种如左优红、北冰红、北红等酿造的酒质好,抗病、抗寒性强。 3芽变选种 通过芽变获得的葡萄品种往往保持了亲本的综合优良性状,并且使亲本的个别不良性状得到了修缮。我国利用该方法培育出22个优良品种,占育成品种总数的20%。例如奥林匹亚芽变中选育出的户太8号,其保持了亲本早熟、鲜食品质好、耐旱性强的优良性状,并且其抗病性、果粒大小均匀性、不裂果等特性都超过了亲本[10]。 4人工诱变育种 迄今,葡萄诱变育种多是采用化学诱变方法。人工选择的优良葡萄亲本经过诱变处理后,产生两种变化:一是植株倍性发生变化,二是葡萄的个别基因发生突变,这都加速丰富了葡萄新种质。陈俊等[11]1991年就开始以瑰宝种子为试材,进行了秋水仙素诱导试验,3年共获得了253份多倍体材料,有效平均诱变率高达10%以上;后来又将二倍体瑰宝分别与二倍体早玫瑰、秋红的杂交种子用秋水仙素进行诱变处理,筛选出了优质四倍体新品种早黑宝和秋黑宝,其大粒、浓香味甜的性状深受消费者和种植者青睐[12-13]。孙绍宾[14]、罗耀武[15]、卢炳芝[16]等采用秋水仙素诱变也获得了四倍体葡萄新品系。吴伟民等[17]用秋水仙素处理金星无核葡萄,获得了短节间突变体3-2D-05,这一突变体的获得有望为葡萄的设施栽培提供短枝型新品种。 5生物技术育种 传统有性育种把许多优良性状在较短时期内集中在一个葡萄品种上非常困难,需要先进的技术和配套的学科理论达到培育出抗逆、抗病、高产、质优的葡萄新品种的目的[18-19]。20世纪70年展起来的现代生物技术给植物品种的改良带来了一场革命,如今,生物技术的发展和应用已渗透到葡萄遗传育种的各个领域。基于细胞组织培养的胚挽救技术[20],使无核品种作母本杂交培育三倍体无核新品种、克服远缘杂交障碍成为现实[21-22]。我国在运用该技术方面取得了重要成果,上海市农业科学院林木果树研究所将二倍体品种作母本同四倍体品种杂交,杂交胚经离体胚挽救培养,成功培育出沪培1号和沪培2号这两个优良新品种[23-24],从而推动了南方无核葡萄的栽培。DNA分子标记是目前发展最为迅速的一类遗传标记,在葡萄遗传育种方面,随着分子标记技术的不断完善和发展,DNA分子标记已在葡萄品种鉴定[25]、遗传多样性和亲缘关系分析[9]、遗传图谱构建[26-28]、重要性状分子标记辅助选择[29-31]等方面得到了广泛的应用,这将大大提高人们对葡萄遗传分析的准确性和选育种的效率,加速葡萄育种进程。在葡萄遗传改良中,转基因技术克服了工作量大、随机性高等不足,能快速且有目的地对目标优良性状进行修饰,使其具备或富集所需的目的基因,因而近些年来逐渐成为了葡萄育种研究的热点。经过育种学家们的多年努力,利用转基因技术进行育种现已取得了很大进展,不但在许多葡萄栽培品种、杂种及砧木品种中成功地建立了再生体系[32-33],转入的基因也由过去的报告基因扩展到抗病虫和抗毒素等基因[34-36]。我国应用生物技术起步较晚,但随着果树分子生物学和生物技术的发展,我国科研人员不断开展深入研究,技术不断成熟,将有助于加快葡萄育种进程,推进更多葡萄新品种的育成。 重要葡萄品种亲本来源类型及育种效果评价 1重要葡萄品种亲本来源和利用 我国葡萄育成品种的亲本材料主要包括国外引进品种、我国自主选育品种、我国野生葡萄资源和我国古老的栽培品种。这些育成品种的亲本最初来源多是经杂交育成,亲本由杂交而来的品种数占到了育成品种总数的85%以上。另外,在常用亲本材料参与育种方面,采用杂交育种方法育成品种数最多,占育种总数的77.8%,而实生、芽变、诱变方法运用较少(表2)。在我国育成的优良品种中,以玫瑰香、巨峰和莎巴珍珠3个品种做亲本材料的利用率居前3位,直接利用它们做亲本或其衍生品种做亲本育成的品种数分别占育成品种总数的35.2%、22%、20.4%。玫瑰香具有浓郁的玫瑰香味,在培育鲜食和酿酒葡萄品种中利用其做亲本可获得浓香型的葡萄新品种[37];巨峰具四倍体大粒、适应性强等优良性状,可培育大粒鲜食品种[8];莎巴珍珠是极早熟品种之一,将其作为育种的亲本材料可实现早熟和无核葡萄品种的选育[38]。这3个品种以优良的特性和优异的品质不但在生产上较为广泛栽培,而且为我国培育出了较多的优良新品种(系),成为了我国葡萄育种的骨干亲本。在早期培育的含有这3个骨干亲本血缘的衍生品种中,有的又作为新育种计划的直接亲本,如沈阳玫瑰、香妃、京亚、京早晶、紫珍香、郑州早红等,使葡萄品种不断改良发展,骨干亲本也不断丰富。同时,这从另一方面也反映了我国葡萄品种遗传基础比较贫乏,较为单一的骨干亲本又会导致葡萄品种遗传多样性的日益耗失。 2抗性材料的利用 我国富有野生葡萄资源,它们是抗寒、抗病育种的优良亲本材料,如山葡萄、毛葡萄、蘡薁葡萄和华东葡萄[39-40]。以这4种野生葡萄作为亲本材料,利用山葡萄种内杂交选育出双丰和双红,利用山葡萄、毛葡萄、蘡薁葡萄、华东葡萄分别与欧亚种杂交获得的北醇、凌优、北丰、华佳8号等13个葡萄品种分别应用在酿酒、制汁和砧木上,抗病性和抗寒性均强。在抗虫方面,我国首先利用了原产于美国的具强抗根瘤蚜和根结线虫特性的野生河岸葡萄,利用含有其血缘的材料做亲本杂交,成功选育出了抗砧3号和抗砧5号。我国对野生葡萄资源抗根瘤蚜和根结线虫的研究还刚刚起步,张化阁等[41]研究发现我国野生燕山葡萄高抗根瘤蚜,今后可作为抗根瘤蚜砧木的重要种质资源。 3品种结构及应用情况 葡萄品种按用途分类,主要分为鲜食、酿酒、制汁、砧木、制干、制罐等六大类。在我国经审定、鉴定的108个葡萄品种中,鲜食品种88个,酿酒品种17个,制汁品种8个,砧木品种3个。鲜食葡萄在我国育种历史较长,每个年代育种比重都在增长,20世纪90年代达到高峰(见图1)。中国科学院植物研究所育成的京亚、京秀、京玉、京优、京早晶5个早熟鲜食葡萄品种在全国21个省、直辖市、自治区累计栽培面积曾达49373hm2[42]。其中京早晶的品质和外观优于新疆无核白,是鲜食、制干、制罐的良种,在新疆栽培面积较大。20世纪80年代兴起的“巨峰热”带动了葡萄产业的发展,我国选育的巨峰系葡萄品种瑰香怡、夕阳红、醉金香、无核早红等在南北方也得到了推广,奠定了我国栽培欧美杂交种鲜食葡萄的基础。随着鲜食葡萄栽培的多元化,我国培育的凤凰51号、紫珍香、红双味、爱神玫瑰、京秀、巨玫瑰等23个品种和京香玉、京翠、紫地球等12个品种分别成为促成栽培和避雨栽培的理想品种,这既延长了葡萄鲜果供应期,保证了葡萄成熟期果实的品质,又使我国南方主栽欧美杂种,成功推动了欧亚种葡萄的栽培。我国早期培育的北醇、北玫、北红等抗寒酿酒品种,在冬季-25℃低温下均无需下架埋土防寒,且其酒质、出汁率、产量、扦插成活率均优于亲本山葡萄,受到了酒厂和栽培者的欢迎。其中北醇既抗寒又耐湿、抗病,推广总面积曾达到6600hm2[2]。近些年西欧酒用品种受到酒厂和栽培者的青睐,如着色香、芽变品种户太九号和户太十号等。由于人们生活水平不断提高,对葡萄汁的需求加大,近几年来北丰、北紫、北香专用制汁品种为我国有机葡萄汁的生产开辟出一条可靠途径。我国葡萄生产长期以来以品种自根系繁殖为主,葡萄砧木研究起步较晚,致使生产中选用的葡萄砧木品种多为从国外引进,缺乏我国自主选育的优良砧木品种[43-44]。华佳8号是藤稔葡萄理想的砧木品种,它的育成首次向南方提供了实用价值的砧木;由于国外品种的频繁引进,不可避免地将根瘤蚜、根结线虫也一同引入国内,这使得我国育种者加大了对培育抗根瘤蚜和根结线虫的重视,新品种抗砧3号和抗砧5号填补了我国自主培育多抗砧木品种的空白。近年来我国育成葡萄新品种的速度逐渐加快,但育成的可在全国范围内推广甚至取代国外引进品种的优良品种仍很少,致使我国葡萄品种与国外品种相比尚缺乏竞争力。 总结与展望 回顾我国葡萄品种的育种历程,我国育种工作者已经付出了很多努力,选育研究单位也由过去的几个国家(或地方)科研院所扩大到了有育种能力的企业、高校或个人,选育出的品种也受到了广大果农和销售商的欢迎,这对我国葡萄生产发挥了积极的推动作用。今后在应用不同的育种方法进行葡萄品种选育时,应加大对我国葡萄品种资源的开发利用,对国外葡萄品种有选择地加以利用,尽可能地丰富我国的葡萄品种遗传基础,培育出商品性状突出、适应多种育种需求的优良葡萄新品种。与此同时,我们也可以看到,很多表现优良的葡萄品种虽经过了严格的鉴定、审定程序,达到了推广的条件,却得不到充分的推广利用,被国外引进的新品种所取代,渐渐沦为地方品种甚至被淘汰。造成这种问题的关键在于我国培育品种的综合性状还难以与国外优秀的葡萄品种相媲美。因此培育拥有我国自主产权的葡萄品种还有很长的路要走。同时,加大对我国自主选育品种的保护意识,加强对自主选育品种的宣传力度,也是目前我们需要做的工作。值得我们期待的是,随着葡萄基因组测序的完成,越来越多的葡萄基因的结构、功能和调节机理被阐明[45-46],葡萄遗传育种将会得到进一步的发展,应用生物技术将会成为葡萄育种的重要途径之一。 育种论文:猕猴桃育种生物技术论文 1基因枪法 该方法是一种将外源DNA包被在金粉或钨粉微粒表面,在高压作用下轰击受体细胞或组织而达到稳定转化的方法[16]。Qiu等[62]报道了利用基因枪法成功将CaMV35S转录DHN1基因导入到美味猕猴桃悬浮细胞中。在猕猴桃遗传转化中,也有利用PEG介导法的成功报道,朱道圩等[63]成功的利用该方法将绿色荧光蛋白基因(GFP)转入到了软枣猕猴桃原生质体中。成功获得转基因植株的一个基本条件是选择的植物细胞类型或者外植体可区分整个植株。研究表明,幼叶、叶柄和茎尖组织已被成功用于猕猴桃转化中。一般情况下选择的外植体越幼嫩更容易获得再生植株,而Han等[51]在软枣猕猴桃研究中发现,如果选择太幼嫩的外植体,农杆菌共培养后会出现坏死和褐变现象。因此,有研究者提出要保持猕猴桃外植体在农杆菌共培养条件下的活性和耐性,每3-4周进行体外继代培养必不可少[60]。MS基础培养基也被成功的用于猕猴桃愈伤组织诱导和植株再生[28]。植物生长激素和细胞分裂素的使用主要取决于外植体材料。例如,Fraser等[54]研究发现在中华猕猴桃组织再生中,加入0.1mg/L的噻苯隆(TDZ)和10mg/L的激动素再生效果要明显优于其他细胞分裂素。Wang等[60]研究发现在加入了2mg/L玉米素和3mg/L的BAP培养基中,可以获得更高的毛花猕猴桃再生芽。Kim等[47]利用包含0.001mg/L2,4-D和0.1mg/L玉米素的1/2MS培养基获得了美味猕猴桃再生芽。 2猕猴桃育种进展及其方法 2.1猕猴桃育种主要进展 据统计,截止到2013年,全球猕猴桃面积约为17万hm2,产量242.80万t(数据引自第八届国际猕猴桃会议资料)。从1978-2013年,我国猕猴桃种植面积从不足1hm2增加到了11万hm2,截止到2013年我国猕猴桃年产量达到约123.63万t。这些数据说明由于育种家的多年努力,猕猴桃主产国的栽培面积和产量在继续提高。我国猕猴桃育种取得的新进展主要表现在2个方面:(1)主栽区育成一批优良的新品种,实现了国外品种长期主导我国猕猴桃产业的局面。根据相关文献统计,主要美味猕猴桃品种有(陕西)秦美、(湖南)米良1号、(湖北)金魁、(江苏)徐香、(贵州)贵长、(陕西)翠香、(河南)华美2号、(陕西)金香、金硕(湖北)、(湖北)鄂猕猴桃4号(、河南)中猕1号(、安徽)皖翠(、陕西)秦翠(、四川)川猕1号、川猕2号(、河南)蜜宝1号。主要中华猕猴桃品种有(湖北)金桃、(四川)红阳、(陕西)华优、(湖北)金艳、(湖南)翠玉、(湖南)丰悦、(江西)早鲜、(江西)魁蜜、(江西)金丰、(湖南)楚红(、湖北)武植3号、(四川)金什1号(、湖北)金怡、(湖北)鄂猕猴桃3号、(湖北)金早、(湖北)鄂猕猴桃3号(、湖北)金阳1号、金农1号及(四川)川猕3号和川猕4号。主要雄性授粉品种有(新西兰)汤姆利、(新西兰)马图阿、(湖北)磨山4号及(湖北)超红。其他种猕猴桃品种有:毛花猕猴桃品种‘华特’、软枣猕猴桃新品种‘宝贝星’(四川)、黑蕊猕猴桃新品种‘红宝石星’(河南)和大籽猕猴桃新品种‘金铃’(湖北)。在我国大面积栽培的国外品种有海沃德(新西兰)、布鲁诺(新西兰)、Hort16A(新西兰)[1,64,65]。自1978年以来我国选育出了近100多个猕猴桃优良品种(品系),实际上大面积推广栽培的品种很少。截止到2011年,栽培面积占到全国5%的品种仅有红阳、徐香、秦美和金魁4个[1]。总体来说,大面积推广栽培的品种主要表现是产量和品质较高,而最突出的特点是生态适应性广。(2)育种目标趋于多元化发展。例如,传统的猕猴桃以绿肉果实为主,近年来黄肉和红肉猕猴桃逐渐受到消费者青睐,用中华猕猴桃和毛花猕猴桃杂交育成的黄肉品种‘金艳’已经成功进入欧洲和南美市场;另外,也培育了供观赏的品种,如‘江山娇’和‘满天星’[66]。猕猴桃育种中还存在许多较为突出的问题。总体上可以概括为:育种单位多,组织形式不合理,缺乏有效协作和必要的合作,材料和信息交流不畅通,严重影响了我国猕猴桃大品种和产业的发展水平。具体表现在以下几个方面:一是育种方法和品种单一。目前我国育成的这100多个新品种(系)中,约有95%以上的品种是通过野生、实生选优方法育成的;另外,这些品种中基本上以美味猕猴桃和中华猕猴桃为主,涉及到其他猕猴桃种的很少。二是生物技术应用慢,针对特定性状的分子标记很少,分子标记的开发与猕猴桃育种目标结合不紧密,尚未建立起为育种服务的生物技术平台,标记辅助选择育种技术没有真正在新品种培育中发挥作用。三是新品种审定应进一步规范化。近30多年来全国共育成审定品种数量很多,但大多数品种基本上都是处于“昙花一现”的困窘,真正能够在生产上推广栽培的品种寥寥无几;另外,这些审定的品种中对抗病性(特别是抗溃疡病)等基本上都缺乏鉴定结果,直接影响了品种的推广寿命。 2.2育种方法和育种路线浅析 现有的猕猴桃育种方法主要有:野生选优、实生选优、芽变选种、杂交育种和渐渗育种等[1]。现阶段,我国猕猴桃育种仍然以野生选优和实生选优为主,利用这些方法培育出的品种为推动猕猴桃产业发展作出了巨大的贡献,如秦美、金魁和金桃等;通过实生选优培育的品种有海沃德、红阳、徐香和华优等;也有经过种间杂交育成的品种,如金艳[64]。野生和实生选优存在育种周期长,同时是建立在大量野生资源收集基础上的。因此,如何将野生和实生选优与分子生物学技术结合起来,加速育种进程和定向性是急需解决的一个问题。另外,种间杂交在猕猴桃育种中应用也较多,该方法可以将感兴趣的野生物种农艺性状通过杂交转育到栽培品种中[67,68]。目前已有许多猕猴桃实现了种间杂交育种,主要包括中华猕猴桃、软枣猕猴桃、黑蕊猕猴桃、大籽猕猴桃(A.macrosperma)和狗枣猕猴桃等[36,38,67-75]。某些物种杂交后代虽然由于受精障碍无法获得可育种子,但在猕猴桃种间杂交中已成功获得了一些优良性状,如实现了红色和黄色果肉、高含量VC、绿色和无毛果皮、高含量的可溶性固形物、花结构和颜色[67,68,70,71]。例如,Hirsch等[36]配置了4个种间杂交组合:狗枣猕猴桃×中华猕猴桃、葛枣猕猴桃×对萼猕猴桃、软枣猕猴桃×葛枣猕猴桃、狗枣猕猴桃×美味猕猴桃,流式细胞分析检测结果表明在这些物种间存在广泛的种间可杂交性。近年来,利用体外染色体加倍技术进行育种的研究也有报道。如Wu等[37]利用秋水仙素离体加倍中华猕猴桃染色体进行育种,这是首次成功的将秋水仙素用于猕猴桃多倍体诱导育种研究中,结果表明加倍效率主要受体外培养基和秋水仙素浓度的相互作用。Wu等[76]报道了自然四倍体和人工诱导四倍体中华猕猴桃染色体减数分裂中的配对行为,指出二倍体种质资源可用于四倍体猕猴桃育种中。也有利用其他方法培育新品种的报道,如Mavromatis等[19]从猕猴桃品种“海沃德”中利用系统的孢子体选择方法选育出了一个新品种。合理科学的育种理论和方法对指导猕猴桃育种工作具有重要的意义。基于现阶段相关研究进展,我国猕猴桃的育种方法可以分为:传统育种和现代育种。(1)传统育种即选择具有特定性状的杂交亲本进行人工杂交育种以培育具有某种新性状的优良品种或者经过野生选优和实生选优培育新品种,如Atkinson等[77]对毛花猕猴桃利于剥皮的这一特性进行了分析,并将其用于常规杂交育种实践中;(2)现代育种,也可称为快速育种技术,主要是利用现代生物技术进行标记辅助选择育种,并借助生物统计学进行亲本、后代的有效选择和评价基因型和环境相互作用的影响,如黄宏文[1]提出的猕猴桃基因渐渗育种就是现代育种技术的一个范例。如在自然资源不具优势的新西兰和意大利等猕猴桃主产国,其新品种选育大多采用了大量的人工杂交设计育种程序和分子标记辅助选择育种[1]。例如,Gill等[8]利用RAPD分子标记开发了用于猕猴桃性别决定鉴定的序列特异性扩增区(Sequence-characterizedamplifiedregion,SCAR)标记,这些标记可以用于猕猴桃标记辅助育种选择中,如对杂交后代在苗期剔除雄株,当作为授粉树时用于选择雄株,或者用于确定种植群体的一个合理的雌雄子代比率。从育种路线上可以分为:抗逆育种、品质育种和砧木选择育种等。(1)抗逆育种具体包括抗病、抗旱、抗寒和抗热等育种;(2)品质育种主要包括果实大小和形状、果面毛被、果肉颜色、果实质地、果实风味和营养成分等。基于以上育种方法体系,适应于我国猕猴桃产业发展的育种策略和育种目标可以概括描述为:“以猕猴桃野生种质资源收集和评价为中心,通过传统育种和现代分子生物学技术相结合的方法,培育满足消费者和市场需求的具有新性状的优良品种为目标”。在具体育种实践中可考虑利用的现代技术包括:染色体重组调控、细胞选择、原生质体融合、倍性操作和胚胎培养等(www.plantandfood.co.nz)。此外,新一代测序技术如转录组测序和SLAF-seq技术对分子生物学的研究发挥了巨大的作用,我国猕猴桃野生资源丰富,利用新一代测序技术进行各种优异资源开发,建立大规模的基因组数据库,可加速育种进程,为培育转基因新品种提供丰富的基因资源[78,79]。 3展望 猕猴桃因其富含丰富的营养,已成为人们青睐的水果。而优质的猕猴桃新品种是实现其高品质的保证。因此,针对重要性状的多目标育种应是今后相当长时期内猕猴桃产业发展亟需解决的重要任务。 3.1加强我国野生猕猴桃种质资源的收集、鉴定、评价和利用 野生种质资源中包含着丰富的优异基因,是一个巨大的天然“基因库”,也是新品种选育的主要材料来源。目前主栽的猕猴桃品种基本上都是利用野生资源选育的,如海沃德和秦美。猕猴桃野生种质资源可以考虑从以下几个方面着手开展工作:一是加强野外资源调查工作。野生种质资源调查应是育种工作者坚持的一项常规性工作,当前更多的青年研究者热衷于从事实验室和分子研究工作,而往往忽视了野生资源的收集与利用;二是加强开展野生资源多目标评价筛选和优异基因的发掘。对野生资源的利用不能仅仅局限于品种选育方面,如在以往的抗逆性资源筛选和转基因研究中,选择的研究材料多集中在栽培品种中,将抗逆资源筛选和抗逆基因发掘的重点放在野生植物上更为可行,因为这方面的抗逆资源更为丰富、抗性更强,而且与栽培品种相比,这类野生植株存活需求是第一位的,产量品质是第二位的,生态生理效益在先,只要生存下来,就有机会实现其栽培经济目标。具体来说,在猕猴桃研究中,可从野生资源中鉴定筛选抗旱、抗寒砧木,利用抗猕猴桃溃疡病材料进行抗性基因发掘,为培育转基因品种奠定夯实的材料基础。 3.2加强猕猴桃特异资源的种质创新 通过植物基因工程、种间杂交、胚挽救和花药培养等方法可以实现新种质创新。特别是以猕猴桃野生近缘种为供体,与栽培品种杂交,同时利用“高代回交法”,可以将近缘种中的优异目标基因快速转移到栽培种中。目前,猕猴桃分子研究的目标性状多集中在果实风味、香味、成熟和颜色上;另外,由于溃疡病的大面积爆发,近年来在猕猴桃溃疡病方面的研究也越来越多,而对抗逆性状的研究相对较少。另外,猕猴桃雄性授粉品种特异资源的培育也是一个研究重点,利用野生资源进行雄性品种选育需要注意几个问题:一是选择树体健壮,花量大,花母枝开花数量多,每朵花含有的花粉粒多,花粉发芽率高,花期长的资源;二是选择多种倍性的雄株,以保证与雌性品种的配套,并开展多种雄花与栽培品种的花粉直感效应研究,为生产上栽培品种提供最优的配套雄株;三是在筛选猕猴桃主栽品种专用授粉雄株的基础上,开发花粉加工专用设备组装形成生产线,建设花粉生产工厂。如本单位已经研制出了猕猴桃雄株花粉加工专用设备、制定了花粉生产工艺、生产技术标准、辅助授粉器,该项目成果已在生产中进行了广泛的推广应用。 3.3加强基因组学技术在猕猴桃育种中的应用 生物技术育种取得的系列研究进展,特别是中华猕猴桃‘红阳’基因组测序成果的发表,为实现分子标记辅助选择和不同猕猴桃种质资源有利性状的基因渗入培育新品种奠定了基础,加速了猕猴桃分子育种的进程,给猕猴桃育种提供了新的发展机遇。在猕猴桃基因组学育种实践中,建议可考虑以下几方面工作:(1)功能标记是可用于育种工作的一种理想标记,功能标记的开发是以克隆基因序列、标记与特定性状的关系为前提的,该标记可用于亲本鉴定、育种后代材料的基因检测以及分离世代抗病性和品质性状的选择;(2)利用基因标记开展聚合育种,如聚合抗溃疡病或褐斑病的基因,以增加品种的多抗性和持久性;(3)利用流式细胞仪开展倍性育种,利用不同倍性亲本杂交可以提高结实率,不同杂交组合的杂交亲和性与亲本的基因型有关,特别是母本的基因型,因此在杂交后代进行倍性鉴定开展早期定向选择育种是非常有意义的。 3.4加强猕猴桃生态学研究 生态学是一个广义的概念,而猕猴桃生态学属于相对狭义的范畴,其可以描述为野生猕猴桃种质资源赖以生存的自然生态环境,以及猕猴桃栽培品种适生的气候和土壤等生态环境因子共同构成的一个综合体。随着猕猴桃品种的多样化发展,对新培育品种的生态适应性提出了更高的要求;另一方面,随着全球气候的变暖,水涝灾害时有发生,加上水肥的使用不合理,进一步阻碍了猕猴桃产业的快速发展。因此,提高猕猴桃果园水肥利用效率,实现在现有面积上通过改变果园微生态环境提高其生物学产量是一个亟需研究解决的新课题。相比于苹果等大宗果树而言,猕猴桃科学研究起步相对较晚,研究深度也较浅。今后可考虑从以下6个方面全面、系统、科学的加强猕猴桃基础研究:(1)种质资源和分类:如野生猕猴桃资源调查及其在杂交育种中的应用、特异资源的遗传多样性和种群遗传结构、多倍性遗传多样性及在品种保护中的利用;(2)营养和生理:如微量元素等喷施对猕猴桃品质的影响、土壤障碍因子对果树产量的影响、果实软熟期果皮形态特征变化、淀粉累积和糖分代谢特征;(3)遗传和育种:倍性遗传与多倍体育种、远缘杂交育种选育目标性状新品种、修剪方法对果树光合和果实特征的影响;(4)采后生物学:如外源激素(乙烯和臭氧)对猕猴桃果实储藏期及其蛋白质组的影响;(5)抗虫和抗病:如猕猴桃抗溃疡病、根腐病和病虫害控制;(6)生产、管理和市场:春季修剪时间对猕猴桃产量和质量的影响;溃疡病对猕猴桃企业的影响。 作者:井赵斌 雷玉山 李永武 单位:陕西省农村科技开发中心 陕西省西安猕猴桃试验站 陕西省汉中猕猴桃研究所 育种论文:农作物育种的特性及办法透析 作者:陈春燕 唐莎 李晓 单位:四川省农业科学院农业信息与农村经济研究所 农作物育种科技查新技巧 查新委托查新人员要向委托方详细了解课题情况,讨论理解项目主题,形成科学技术要点和查新点,密切配合用户填写查新委托书,并提交育种背景材料、选育品种突出的性能指标、关键育种技术等有关技术资料,弄清委托查新项目的真正内涵。文献检索对委托项目进行概念分析,选定正确的关键词,构造检索式,制定合理的检索策略。确定检索范围,包括数据库的选择和检索年限的确定,在查新实践中,外文数据库主要选择Agris和CABI农业专业数据库,中文数据库主要选用中国知网、万方数据库、重庆维普数据库、中国专利数据库和国家成果数据库等;此外,经常利用百度、学术谷歌等搜索引擎工具,必要时还采取手工补充检索与查新项目相关内容的现刊和文件等纸质版资料,以防漏检。检索年限一般从委托之日起前推10、15年以上。检索结果过多或过少时,须调整检索策略,重新检索,保证检索项目尽可能查全、查准。对比分析针对查新项目列出的各项指标,与不同地区高产、稳产、优质、高效品种进行比较,筛选出密切相关文献和相关文献,密切相关文献要获取全文,相关文献则取其摘要。由于农作物育种的地域性,除了比较不同地域的相关文献外,还需与同一地区的常用品种进行比较。与此同时,充分利用四川省农业科学院专家学者资源,对某些育种关键技术和指标的确定展开咨询,获取相关领域专家的智力支持。撰写报告以检出的相关文献为背景,客观、公正、准确、清晰地列出所查项目与同类项目之间的异同点和新颖性,撰写查新报告结论。通常情况下,作物育种查新项目主要包括品种的适宜性、育种方法、植物学特征、籽粒品质、抗病性及产量等内容。在出具正式查新报告之前,必须先将初步结论与委托方商讨,以达成共识。修改时要慎重,如果原报告确有重要遗漏或者表达不当,可给予补充和修改,不宜随意增加特点,不用或慎用评价语。审核归档查新报告初稿完成后,由查新审核员对项目进行审核,包括审核项目的查新点、检索策略、相关文献和查新结论等内容,查新审核员由具有副研究员以上职称的专家承担。经查新审核员审核通过的项目方可出具正式查新报告。与委托方完成查新项目交接后,还须建立查新档案,便于查询、总结和积累科技查新经验,以提高查新质量和工作效率。 科技查新对农作物育种的积极作用 在从事查新实践中,笔者始终面向农业科研、教育、企业的科技人员,为四川省农业科学院及其他农业高校、科研部门及农业企业的科研立项、成果鉴定和奖项申报等提供服务,内容涉及农业、畜牧、林业、食品加工、生物技术等各个领域[6],其中农作物育种相关的科技查新占查新总量的35%左右。笔者出具的多数查新报告,得到了省科技厅有关部门的高度评价和科研部门有关专家的肯定,也得到了用户的好评。科技查新有助于农作物育种技术创新科技的本质是创新,科技情报信息是技术创新的关键,而科技查新是技术创新获得科技情报资源的重要途径。利用科技查新获取的信息可以避免信息闭塞造成重复开发和防止因技术上难以逾越的困难而导致创新的失败。此外,按照国家规定申报部级或省(部)级科研奖励、科技计划、新产品开发计划、技术引进、基金项目、科研立项、成果的鉴定、验收、评估、转化等都必须先行开展科技查新。因此,农作物育种项目进行科技查新在作物新品种的研发创新活动中起到了极大的推进作用。科技查新为项目选题和研究方向提供保障立项查新是科学研究的前期工作,只有通过立项查新,才能对项目选题的好坏和新颖性做到心中有数,保证课题申报的命中率,确保课题研究的新颖性[7]。立项查新的重点是帮助科研人员掌握国内外同专业相关情况、背景、依据、深度、可行性、技术路线、方法、价值、水平,避免低水平重复研究,从而提高科研人员文献情报的存储量,正确选题,而且有助于集中人力、物力创新关键技术,敏锐地把握当今科学技术发展的前沿趋势[8]。“十一五”期间,笔者所属课题组承担了四川省农作物育种相关立项查新数十项。从所受理课题来看,率为20%左右,这些重复课题大多来自市、县一级农作物育种科研人员的申报课题。通过立项查新后,及时否决了一部分低水平重复课题,使科研人员迅速调整研究方向,避免了科研项目盲目投资、重复浪费现象的发生。此外,通过立项查新对所检出的相同题目课题进行深入的剖析,逐一分析课题内容、对所采用的育种方法、手段,甚至对具体试验步骤都一一进行对照,将发现的一些具有研究价值和社会效益的查新结果及时与申请人沟通,帮助申请者全面了解课题的研究状况,明确课题发展前沿与趋势,有利于研究者对课题方向做出正确的取舍。科技查新为成果质量提供客观评判依据目前,我国科技成果的鉴定、评估、验收、奖励、转化等主要是采取专家组评审的形式,而专家评审主要是依据专家本人的专业知识、实践经验以及所了解的专业信息,对被评对象的创造性、先进性、新颖性、实用性等作出评价[8]。但个人所掌握的知识毕竟有限,再加上难免的人为因素,结果可能导致成果鉴定或是科技奖励评审结果有较大偏颇。科技查新只列述客观存在于文献中的事实和数据,不作任何主观推论和评述的特点,正好弥补了专家在鉴定、评审中的不足,使鉴定评审手段更具有科学性、公正性[5]。“十一五”期间,笔者所属课题组共完成了农作物育种相关的科技查新151项,其中包括农作物品种114项、畜牧品种18项、育种新技术19项。通过科技查新服务,协助各研究单位完成成果鉴定106项,其中“骨干亲本蜀恢527及重穗型杂交稻的选育与应用”、“高产、稳产、优质小麦品种川麦107及其慢条锈性研究”、“水稻耐热、高配合力籼粳交恢复系泸恢17的创制与应用”等项目获得国家科技进步二等奖;“K型杂交稻的选育与推广”、“高配合力优质多抗耐密玉米自交系698-3选育与应用等”14个项目获得四川省科技进步一等奖。科技查新为科研人员提供针对性的文献情报任何一项科学研究都不是凭空臆想出来,总是要在总结吸取前人科学成果的基础上,经过潜心研究取得的[9]。科技查新对文献资源有针对性地大量搜集、整理、提炼,对于研究者扩展视野,借鉴最新成果,深化研究进展、提高科研效率具有不可估量的作用[9]。查新人员通过利用Agris、CABI、CNKI、万方、维普等国内外主要的农业数据库和大量的藏书,为科技工作者和企业提供针对性的文献情报检索服务,为科研生产管理人员提供最新国内外信息,大大节省了科技人员盲目查找文献所花费的时间和精力。科研人员在立项前,通过查新咨询,可以了解所选课题在国内外是否属重复研究;在相关方面,前人做了哪些工作、已达到何种水平、有哪些问题还没有解决、发展前景等全面针对性的情报。“十一五”期间,课题组帮助四川农作物育种相关单位和科研工作者收集文献情报信息14项,使其在极短的时间内实现对海量信息资源的搜集处理工作,对文献资源进行充分利用。 结语 农作物育种查新工作质量直接影响农业科学决策及农业科研人员科研劳动成果的定位,技术性、专业性很强。不论是管理层还是查新工作者或是活跃在科技战线上广大科技人员,都应始终牢记“创新”的武器和手段就是科技情报查新。查新人员要积极依托现代高科技手段,积极瞄准农业科技最前沿,辅助科技人员开拓创新,用勤劳和智慧开创未来,勇攀科技高峰。 育种论文:玉米全苗育种技术探究论文 摘要:从整地质量、种子质量、种子处理、施肥、播种、播后管理等方面总结了玉米全苗播种技术,以供玉米种植户参考。 关键词:玉米;全苗;播种技术 单位面积的玉米穗数是玉米产量的构成因素之一,要保证单位面积的玉米穗数,首先必须保证单位面积玉米苗的株数。因此,要抓好生产过程中的每一个生产环节,确保玉米一次播种全苗以获得丰产。 1把好整地质量关 玉米对整地的要求是:耕深、耕到、耙碎、耙平,达到上虚下实,保墒良好;同时耕整地要及时。选用大、中或小型拖拉机配套的铧式犁、耙、镇压器、旋耕机等,基本上都能满足玉米整地作业的要求。整地作业尽量在秋季前茬收获后进行,避免春天动土。春天动土不仅熟化时间短,且春季气温上升快,风多风大跑墒严重,影响播种出苗。如播前遇雨,也可浅耕并及时耙耢保墒,趁墒播种。 2把好种子质量关 从种子商店选购回的优良品种一定要做好发芽试验,发芽率低于种子包装袋或袋内标签标识时要及时退换。一般要求发芽率达到90%以上,如低于90%要酌情增加播种量。对于采用精量点播技术播种的,种子的发芽率一般要求在96%以上。由于种子是用机械筛选,目前筛选所用的机械还没有达到对种子优劣有识别能力。因此,播种前一定要对种子进行人工筛选和粒选,除去霉坏、破碎、混杂及遭受病虫危害的籽粒,以保证播下的种子有较高的质量。 3把好种子处理关 晒种在粒选后播种前进行。晒种能促进种子后熟,降低含水量,增强种子的生命力和发芽能力,提高种子发芽率,并可减少病虫危害,以达到苗全、苗齐、苗壮的目的。方法是选晴天把种子摊在干燥向阳的地上或席布上,种子铺晒的厚度为2~3cm,并要经常翻动种子,晒匀、晒到,做到白天晾晒晚上收回,连续晾晒2~3d。播种前几小时或前1~2d要用种衣剂对种子进行包衣,针对当地不同的病虫害发生程度有选择地使用种衣剂的类型。种子进行包衣处理时既要拌匀,也不要在阳光下曝晒晾干。种子包衣时不能过量使用药剂或降低药量,过量使用种衣剂会影响作物种子的发芽及出苗,药量减少又会降低对病虫的防治效果。因此,使用种衣剂进行种子包衣处理时一定要按使用说明标明的剂量进行。 4把好施肥技术关 目前农业生产上的施肥方法主要采用“一炮轰”(一次性免追施肥)和底肥加追肥2种施肥模式。无论采用哪种施肥方法,都必须做到种肥隔离,坚决杜绝种肥同床,尤其机械播种采用一次性免追肥的施肥方法,由于化肥施肥量过大,种肥隔离必须达到12~15cm,以防止烧种、烧苗。农家肥一定要发酵腐熟后使用,防止田间发酵烧苗和把病虫草害带入田间。 5把好播种关 玉米的播种期主要根据温度、墒情和品种的特性来确定。生产上,温度通常以土壤表层5~10cm深处稳定在8~10℃开始播种为宜。玉米种子发芽需要吸收占种子绝对干重的48%~50%的水分,即播种深度的土壤水分达到田间持水量的60%~70%才能满足玉米种子发芽出苗的需要。东北的气候特点是十年九春旱,所以要适时抢墒播种。如果播种时旱情严重,一定要采用坐水抗旱播种,绝不能等雨下种,避免因播种时间延后使玉米的生育期推迟造成玉米贪青。目前播种大多采用机械播种或手动式扎眼器播种。播种深度要适宜,播种过深,幼苗生长细弱;播种过浅,春风一抽很容易造成种子落干或芽干。尤其近年来为了实现农业的节本增效,精量点播技术在农业生产上大面积推广应用,更要把好播种质量关,根据土壤墒情掌握播种深度,给种子生长发育创造最适宜的生长环境条件,确保苗全、苗齐、苗壮。 6把好播后管理关 播后搞好镇压在保证玉米全苗的生产过程中也是至关重要的。镇压时应该掌握适度,一定要根据耕地的土质和播时的土壤墒情而定,土质黏重的要适当晚镇压,以免因镇压影响幼苗的出土,如果播种后土壤较疏松要及时镇压,防止通风跑墒。玉米田在应用除草剂化学锄草时,也会因为除草剂的使用不合理而影响苗全苗壮。为了保证除草效果,农民在使用除草剂时往往加大用药剂量,致使玉米幼芽在未出土前受到药害,不出土或出土时整株叶片扭卷在一起成为“大鞭子苗”,受害轻的植株通过生长慢慢恢复,或通过人工辅助措施后期可以成为正常植株;受害严重的无法恢复只能成为无效植株。因此,一定要按药剂的使用说明使用除草剂,以免造成不必要的减产损失。 育种论文:生物育种产业技术创新论文 1联盟的成立和建设情况 1.1联盟的成立和发展目标在新形势下,合肥种业人提出了“抢占创新高地,打造‘种业之都’”的口号。在合肥市科技局的支持下,安徽安徽荃银高科种业股份有限公司种业股份有限公司、安徽农业大学、安徽省农业科学院等16家单位于2013年1月发起成立了发起筹备成立了“合肥市生物育种产业技术创新战略联盟”。推进我市生物育种产业到2015年产值突破200亿元,将合肥打造成为“基础研究有突破、商业化育种有特色、产业化有规模”的中国“种业之都”。目前,联盟共吸纳了合肥市辖区38家有一定规模的从事生物育种产业的企事业单位参加,包括科研机构3家、高校1家、省级以上农业产业化龙头企业9家、基金1家,企业是组成战略联盟的主体[12]。成立一年多来,除常规的理事会以及日常交流的活动,联盟开展了联盟成立大会、合肥市农作物生物育种南繁会议等在国内有影响力的活动,为合肥抢占生物育种创新高地做出了努力。 1.2联盟的建设情况借助知名专家智力优势,为产业发展指明方向。联盟成立以来,专家委员会积极献言献策,帮助成员单位解疑答惑。联盟也聘请院士、知名专家等面向成员单位开展技术指导和学术培训。2013年5月19日,邀请国家知识产权局邹吉承博士为联盟内成员作“专利申请文件的撰写与审查意见的答复”的报告。2013年8月7日,在联盟成立大会上,邀请谢华安院士做育种报告会。2014年11月10日邀请美国密西西比州立大学廖圣法博士作畜禽研发报告。利用现有研发平台,向联盟内成员提供服务。联盟各成员单位性质不同,发展方向有差别,进入行业时间有先后,致使个成员间的研发平台层次不均。基于联盟框架内,各成员单位间充分利用其他单位的重点实验室、工程中心、海外实验室等优势研发平台,开展分子技术,以及品质、病害检测等方面的服务工作。以品种示范和学术交流,带动产业进步。联盟组织以品种示范,以及相关学术交流为桥梁,促进成员内单位互相进步,拓展产业发展空间。其中,2014年2月28日在三亚主办的”合肥市农作物生物育种南繁工作成果展示暨产业研讨会”,参观考察了中国农业科学院作物所、中国水稻研究所等单位及联盟成员单位的科研育种基地和品种展示田。2013年12月9日在广东湛江市安徽江淮园艺种业股份有限公司试验基地召开合肥南瓜育种成果展示会。开展联合技术攻关、资源共享,解决共性问题。联盟内各单位互补性强,通过联盟为纽带,进行联合攻关,解决制约行业发展的共性关键问题。同时,建立了联盟工作群,各成员间在企业发展思路、育种技术、企业上市等方面的交流,加强了品种、科研平台之间的合作。通过联盟成员单位之间的合作,成功申报了2015年科技部政府援外项目、2015年安徽省科技攻关项目和2014国家发改委生物育种能力建设滚动项目等。为市政府提供政策决策支持。联盟定位为“产业的服务者,政府的智囊团”,在积极促进产业升级的同时,为政府的提供决策依据。积极筹划建设皖江农业生物育种研究院;为合肥市《关于深化种业体制改革加快种业发展的实施意见》提供建议;撰写了《合肥市生物育种产业发展现状与对策》等报告。另外,近几年还承办部分国内有影响力的活动。如2013年9月2日-4日的“水稻产业技术发展报告会暨两系杂交中稻现场考察会”和2014年9月10日的“安徽张海银种业基金会促进奖颁奖暨荃银高科新品种展示考察汇报会”。承接农业部认定的国家品种审定绿色通道“南方稻区企业区试联合体”。联盟成员单位紧密合作成功申报“安徽畜禽产业共性技术研究院”。安徽农业大学动物科技学院与安徽温氏畜牧有限公司、合肥立华畜禽有限公司、安徽安泰种猪育种有限公司和安徽长风农牧科技有限公司共同申报。 2主要工作成效 2.1产业科技水平得到提升联盟成员单位包揽了安徽省和合肥市近几年的科技进步一等奖。特别是自联盟成立以来,更是取得了较为突出的成绩。安徽省农科院水稻研究所参与的“两系法杂交水稻技术研究与应用”获2013国家科技进步特等奖(排名第四);2014年安徽省科技进步一等奖的3个农业类项目,均为联盟内单位获评,分别为安徽省农科院水稻所完成的“转基因作物风险防控技术研究与应用”项目,安徽农业大学主持的“沿淮低洼地农作物减灾增效关键技术及产品研发与应用”项目和“国审黄羽肉鸡新品种(配套系)的培育及应用”项目。在2013年合肥市科技进步奖评审中,安徽华韵生物科技有限公司和安徽江淮园艺种业股份有限公司分别荣获一、二等奖。 2.2促进产业快速发展科技是中小企业发展的优秀。在经济下行形势下,联盟内企业营业收入仍有较大的增长。2013年,联盟内23家农作物种业企业营业收入近30亿元,较上年度增幅达11%;9家畜禽种业企业营业收入达20亿元。也正是在这种发展势头的促进下,国家发改委、农业部和财政部拨付专项资金3240万元,支持联盟内企业进行生物育种能力建设。同时,联盟单位安徽皖垦种业股份有限公司的IPO工作已招股说明书,如进展顺利能成为全国第九家种业上市公司。安徽江淮园艺种业股份有限公司正在筹备新三板挂牌工作,预计至2015年初,能够正式挂牌。 3相关建议 3.1设立生物育种专项,解决行业共性问题。利用项目资金、科技金融、风险投资等手段引导成员单位优势互补,针对行业共性的问题进行联合攻关。参照国家产业技术创新联盟凝练重大项目为抓手,设立专项。 3.2新品种后补助,促进科技成果转化。针对品种审定、植物新品种权保护,进行研发费用后补助,带动行业多出成果出好成果,促进成果转化。针对国审品种补贴100万元,省审补贴30万元,非主要农作物鉴定补贴5万元,植物新品种权保护授权补贴2万元。 3.3深化科技成果使用处置和收益管理。制定相关政策,在联盟内进行试点。通过体制机制创新,切实释放科研人员创新创造活力。推行市级科研单位科研成果确权制度,鼓励科研人员到企业中兼职。 3.4进一步加强对联盟的建设支持。合肥市生物育种产业技术创新战略联盟是在市科技局大力支持下成立的,联盟开展以“产业的服务者,政府的智囊团”为宗旨的一系列活动,得到了市领导和有关部门的认可。下一步联盟希望在做好本职等工作同时,通过探索联盟工作机制、拓宽产业链等方面入手,进一步增加联盟工作内涵。希望科技局能继续支持联盟的发展,共同探索出一条合肥特色的种业发展之路。 3.5扎实做好自身发展工作。合肥种业有坚实的基础,也有自身特色。但要引领全国,甚至在国际上有影响力,一方面需要政府创造良好的发展环境,另一方面更需各理事单位努力,实现自身的长足发展。打铁还需自身硬。本联盟各理事单位承诺将在合法合规的前提下,开展好生产经营工作,为合肥种业做出自己的贡献。 作者:方玉邹宝德张从合单位:安徽荃银高科种业股份有限公司/农业部杂交稻新品种创制重点实验室合肥市科学技术局 育种论文:作物育种学实践教学论文 1农学专业作物育种实践教学中存在的问题 自从1999年大学本科开始扩招之后,学生就业方式由原来分配转为双向择业,因此用人单位对学生的要求越来越高,这就使得高校既要让学生抓握夯实的理论知识又要具有很强的动手实践能力、分析解决问题能力和创新能力。然而,长期以来,作物育种学实践教学受季节、学时以及实验条件的限制,不能系统地开设相关实验项目,大部分都是以教师为中心,安排几个较为简单验证性实验,学生按照教师设计好的实验步骤进行,学生被动地接受知识,这导致学生主动学习能力较差。长期在这种教学模式下,往往忽略了学生积极思维和创新意识,不利于学生自主学习能力的培养。尽管经过了理论、实验、实习等教学环节,学生对育种的基本原理和方法还是处于混沌状态,不能很好地将育种理论与实际工作中的主要育种途径和育种全过程相结合。针对这一现状,该校作物育种课题组根据多年教学经验对实验和实习部分做以改革,以期望对提高教学质量,培养学生的创新能力起到推动的作用。 2实践教学思考与改革 该校作物育种学是三年级第二学期开设的课程,这时学生已基本参与了各自的科研课题,因此课程、科研、社会三种形式有机结合,有利于将学生学习的理论与实际有机结合。另外,对育种理论的分析可知,杂交育种、杂种优势利用、转基因育种、分子标记辅助育种等4条育种途径基本概括了主要的育种原理和方法,是普遍应用、成效显著并代表未来发展的育种途径。前两者一般称为传统育种,后两者一般称为分子育种,后两者建立在前两者的基础上。实践教学应该围绕以上4条育种途径安排。 2.1实验课程与农时挂钩,培养学生动手能力 根据学生的特点,结合教材内容,用一些学生感兴趣、能够亲身体验的方法指出教学的重点,同时与传统教学方法相结合,灵活运用,以获取最佳教学效果的方法。因此我们建立了作物试验材料标本园为学生提供一个可以亲身体验、实践的环境,来培养学生解决实际问题的能力。在标本园里,从春季准备材料、春播、生长期田间管理、性状调查以及秋季收获都由学生完成,这样增强了学生对农事操作的系统认识,同时还熟悉了各种作物的生物学特性以及生长变化规律。例如,在标本园可以使学生更生动、更直观地了解水稻和玉米的父母本特征特性、父母本花期预测方法、父母本花器构造和开花习性等,从而将课堂理论知识与实践有机结合。另外,由于受到季节或天气变化的限制,作物育种学的一些实践教学内容常常错过作物开花的最佳时期,为弥补这一被动局面,我们录制并制作了大豆、玉米、小麦、水稻等作物花期以及自交杂交育种技术视频,理论教学过程中运用多媒体辅助手段让学生形象地观察各种作物繁殖方式,抓握各作物自交杂交育种技术。 2.2创造实习基地,开展育种教学实习 该校具有鲜明的农垦特色,所以我们在院里领导帮助下与校外两个农垦分局共10个农场合作。根据农事现状,安排为期4周的农场实习。在农场学生亲自动手实践,调查分析当前农场各种作物的种植结构,以及了解当前国内品种和国外品种的种植比例,分析我国农业面临的困难与问题,这样学生在实习过程中不但将育种理论知识和方法有机结合起来,同时还培养了学生思考问题分析问题的能力。此外,为提高该校学生就业市场的竞争力,我们还与几个大的国内育种公司合作,建立企业实习基地,为学生提供更多的实习机会,加深理论知识的理解,同时也培养了学生适应社会的能力。 2.3组织学生进入课题组,培养学生探索知识的兴趣 作物育种学实验所用实验材料常常是由上一年准备出来的,这期间如果天气变化较大不但影响农业生产,还会使我们实验材料前期准备可能受到阻碍,从而直接影响相关实验课的开设。另外,一个育种程序需要几年时间连续完成,简单地靠实验员是不可能实现的。因此,组织学生进入课题组参与导师科研,以科研促教学,才能很好地解决以上问题。我们学院有省级重点学科、农业部“大豆作物改良中心”、农产品加工质量监督检验测试中心、校级和省级教育厅重点实验室,以及科研用地一千多亩,这为我们实践教学提供丰富的实验材料。同时科研导师结合自己的研究方向,利用科研材料为学生讲解实验,让学生系统的理解育种理论。 2.4生物技术与传统育种理论相结合,全面提高学生实践能力 随着生命科学的迅猛发展,生物技术在作物育种中极大地被应用这样大背景下,实验内容必须要进行必要的更新补充。因此,为提高学生对当前育种手段、技术的认识,我们结合校、院实验室建设,在原有实验项目基础上增加了SSR分子标记技术在杂种优势利用中的应用。开设分子标记辅助选择育种实验将生物技术知识与传统育种理论有机联系起来,这样既避免重复训练,又在有限的时间内使学生全面掌握知识。 2.5完善实验考核制度 实验教学在一定程度上可以做为检验课堂理论教学效果的重要手段。为加深巩固学生所学理论知识,提高学生动手能力,我们对原来的考核制度进行了改革。实验成绩包括平时成绩和期末考核两部分,成绩各占50%。其中平时成绩包括出勤、实验课堂表现、实验报告和实验课提问回答情况。实验期末考核以笔试方式,譬如让学生回答各种作物的开花习性、花器官构造、自交和杂交技术要点等。 3结束语 通过对作物育种学实验实习的教学改革,很好地激发了学生学习的主动性和积极性,使学生将理论知识与实践技能有机的结合起来,创新意识和能力也得到较好的锻炼和培养,学生的专业素质水平得到全面提高。 作者:孙丽芳 王霞 高树仁 金光辉 单位:黑龙江八一农垦大学农学院 育种论文:小麦统一供种对育种的影响论文 摘要:在当前国家小麦执行良种补贴政策下,从育种的角度分析小麦良种补贴对小麦育种的积极作用和不利影响。针对这些情况提出解决的建议,以供参考。 关键词:统一供种;小麦育种;品种权;影响 良种补贴是国家帮助农民增加收入的重要举措,为了搞好良种补贴,各地各部门都采取了积极的措施落实良种补贴政策。为了充分发挥良种补贴对粮食生产的促进作用,许多地区采取了统一供种操作方式。 我国小麦统一供种政策自2003年至今已进行了5年。5年来,累计推广面积达2133万公顷,在小麦增加产量和品种改良上起到了举足轻重的作用,但也正由于统一供种推广面积大,用种数量多,在给种子公司(企业)、育种单位等部门带来积极作用的同时也产生了一些不利影响。笔者以育种工作者的身份,通过对市场的调查和分析,就小麦统一供种对小麦育种工作的影响进行分析。 1统一供种对育种工作的积极意义 1.1提高农户购种积极性,体现育种价值 在政府良种补贴款的支持下,许多农户改变了以前自留种的习惯,积极购买种植产量高、表现好的优良品种,扩大了种植面积,增加了市场份额。这些优良品种给农民带来了丰厚的经济回报,为农民增收、社会增效起重大作用,充分体现出育种工作的真正意义和价值。 1.2净化种业市场,指明育种工作方向 随着《中华人民共和国种子法》的颁布与实施和种子市场的开放,每年通过审定品种繁多,市场上流通的各种农作物种子不计其数,竞争十分激烈。由于市场体制的不健全,在市场竞争中,许多表现优良的品种往往由于缺乏推广资金、推广平台差等原因而得不到有效推广;反而一些种业集团(大公司)借助其资金雄厚、销售队伍强,在高利润的刺激下,将那些已经过时的、表现平平的、被淘汰的品种,甚至是一些假冒伪劣的种子通过改头换面,变成了市场上“佼佼者”大肆推广,坑农害农,给社会和农民造成了严重损失。统一供种从源头抓起,所供品种是由诸多专家组成评审团通过考察、审议等许多环节才确定的。这些品种不论在表现、产量、品质等各个方面都十分突出,是市场需要和认可的。这一举措严重地打击了那些以次充好滥竽充数的做法,有效地净化了种子市场,使种子市场竞争有序、良性发展。这一措施一方面净化了种业市场,另一方面也告诉我们什么样的品种是农民所想,什么样的品种适合市场需求,什么样的品种才能成为市场主角,同时也给育种工作指明了目标和方向,使其有的放矢,育出更多、更好的新品种,为我国农业发展作出更大贡献。 1.3价格保护,促进科技创新和知识产权保护 从众多小麦品种中选出一定数量的优良品种作为统一供种用种。这些品种相当一部分是受植物新品种权保护的。政府在圈定价格时执行了保护品种保护价政策,较一般品种高0.20元/kg左右,各地因品种而异。这极大地促进了育种工作者对科技的创新和知识产权的保护工作,采用多种手段搞创新。对新审定的优良品种及时申请新品种保护,保护了知识产权,保护了育种者利益。 2统一供种工作中存在的问题 2.1干扰市场,挫伤育种工作积极性 随着国家小麦良种补贴政策的进一步深化,各地统一供种面积不断扩大,有些省份已达到甚至突破当地小麦耕种面积的2/3以上,通过市场运作的小麦种数量十分有限。在按市场规律运作的今天,政府的这种行为已带有改革开放前的计划经济影子,从某种意义上讲违背了市场运作规律,不利于种业市场发展。一个表现优良新审定的品种在市场推广过程中可能因政府的“计划”,不规范的市场运作而失去市场份额和价值。对育种工作来说,不能尽早发挥品种给农户带来的增产增效作用,就意味着品种失去了原有价值,严重挫伤育种工作积极性。 2.2新品种被冷落,阻碍新品种推广和技术创新农业部门一般选择数量多、价格便宜的老品种作为统一供种用种,因为价格低,很多地方甚至把市场上已经淘汰的品种又重新拾起来,这种做法实际上是保护了落后的品种,妨碍了新品种的推广。一些小麦品种刚通过审定,虽然质量好但因价位高得不到政府部门的支持,不能进入统一供种项目,市场流通份额小,加之小麦属常规作物,新品种、新技术保护期限短,育种工作者的利益得不到保障,技术创新意识受到严重影响。 2.3保护品种保护价执行力度差,削弱了育种工作者的知识产权保护意识 政府的统一供种有一部分是受过植物新品种保护的品种。众所周知,在通常情况下,保护品种在价格方面高于市场上一般品种,以体现保护品种价值。但近几年许多地方在统一供种招标价格上一味控制和降低价格,各品种在价格上没有大差别。由于保护品种执行保护价格的政策得不到有效落实,品种保护和不保护都一样,损害了育种者的经济利益,在一定程度上消弱育种工作者对知识产权的保护意识。 3建议 3.1淘汰老品种,选用优良新品种 统一供种和国家良种补贴政策的根本是提高农民收入,增加社会效益,选用老品种不符合这一根本出发点,不能提高农民收入和社会效益,还影响着新品种、新技术的推广。优良新品种是高科技农业的载体,是向农民传播农业成果的种子,是促进农民增收的保障,故选用优良新品种是发展好农村经济的主要目标之一。 3.2完善价格体制,尊重知识产权 在统一供种招标竞价过程中,要保护育种人(单位)的利益,要充分体现知识产权的价值。尊重知识产权区分好一般品种和保护品种的不同,实行一个品种一个价,不断完善价格机制,实现知识产权应有价值。 3.3以市场为导向,确定育种目标 育种成果最终要走向市场、进入农户。要以市场为导向,根据市场的需求确定育种工作的目标,不能盲目地搞育种。市场需求什么,农户需要什么,育种工作就做什么,这是市场运作的不变规律。 统一供种给育种工作带来了机会,使育种成果能得以迅速推广,实现育种工作和成果的价值,同时统一供种也给育种工作带来了挑战。在当前政策下怎样搞好育种工作,怎样使我们的成果能迅速进入市场,使育种成果给农户增收、社会增效发挥应有作用都值得我们深深地思考。 育种论文:果树三倍体育种研究论文 摘要:本文综述了果树三倍体的研究进展:果树三倍体育种的途径主要包括利用对自然变异的选择获得三倍体、利用有性杂交来培育三倍体、利用胚乳培养获得三倍体和利用原生质融合培育三倍体;对三倍体的鉴定主要从形态特征、解剖结构、生理生化特性和染色体数目等方面来考虑,同时对今后果树三倍体育种的研究方向进行了展望。 关键词:果树三倍体育种 多培体现象是高等生物最普遍的特点之一。据统计,在果树中,多培体类型分属于20科、35属,400余种。果树多倍体一般具有生长旺盛、果实大且少籽或无籽、产量高、适应性和抗逆性强等特点,且能够利用无性繁殖的方式固定其优良性状,使之保持稳定而不分离,在生产上长期利用。三倍体生物与其他多倍体相比,其营养生长通常是最好的。一般说来,三倍体具有两大基本特征:由体细胞增大所引起的巨大性和由减数分裂过程紊乱造成的不育性,再加上多种不同生物类型和品种的三倍体所具有的特殊可贵性状,常引起育种工作者的关注,已经成为果树育种工作的重要组成部分,形成了对三倍体选育多样化的特色。鉴于此,对果树三倍体的特性、目前果树三倍体育种的主要途径、鉴定方法以及三倍体育种中应注意的问题进行分析和总结,以期为三倍体育种的进一步研究提供基础资料。 1果树三倍体的特性 1.1生物学性状 三倍体果树由于染色体组成多于二倍体,在形态上一般表现为巨大性,细胞体积增大,枝条变粗,叶片变宽变厚、叶色浓绿,叶绿体数目增加,气孔变大但密度下降,花粉粒增大,果大、少籽或无籽,可食率高,如三倍体无籽香蕉,三倍体葡萄红标无核、夏黑,三倍体黄盖梨、大叶雪梨等。但是部分器官的巨型并不导致整个植株的巨型化,有的三倍体果树表现为生长缓慢,树体较小,节间变短,如柑桔三倍体前期生长弱,叶片厚而圆。另外,大多数的三倍体对外界环境条件具有较强的适应性,有抗旱、抗病、抗寒等特性。 1.2育性的变化 多倍体植株的能育性一般较原植物降低,一方面是由于染色体在减数分裂中的配对容易发生紊乱,另一方面是由于花粉粒巨型化导致受孕率低、结实率低。而大多数三倍体花粉是完全不育,因此三倍体果树栽培品种大多需要配植一定比例的二倍体授粉树,当然一些具有无融合生殖的果树例外。 2果树三倍体的选育途径 2.1从自然突变中选育三倍体 目前市场上常见的三倍体果树品种中,有许多是从自然突变选育出来的。虽然自然突变发生的频率很低,但这些突变形成的天然多倍体,成为直接发掘并利用其进行育种的丰富的自然源泉。 2.1.1从果树的实生苗中选育三倍体。果树在生长过程中,由于温度骤变等自然胁迫而引起体细胞或生殖细胞发生突变,可自然产生多倍体,生殖细胞突变的结果是产生了2n配子,从而产生了三倍体、四倍体或更高倍性的种子。目前已从柑橘、枇杷等种子选育出了三倍体植株。 2.1.2从果树芽变中选育三倍体。芽变是体细胞突变的一种。突变发生在芽的分生组织细胞中,当芽萌发长成枝条,并在性状上与品种类型不同而被人们发现时,即为芽变。芽变又分为基因突变和染色体变异,其中有少数三倍体枝条的产生,如山楂品种大金星、伏里红、西丰伏和赞皇大枣等均系芽变三倍体。 2.1.3从扇形嵌合体果实中分离三倍体。果树的果实和种子均由L-II层衍生而来,因此有假说认为:当果实外观出现多倍体特征时,变异所在的扇区相对应的种子也应该出现同类型的倍性变异。Bowman等发现在甜橙、葡萄柚、桔柚和橘橙中出现扇形嵌合体的频率为0.009%~0.271%,并通过培养扇形突变(表现巨型)对应区的种子或退化胚珠获得一些四倍体。从扇形嵌合体果实中分离多倍体的方法简单易行,是获得多倍体的有效途径。但扇形果实的突变频率很低,并且要大量从田间观察收集,易受环境和实验条件的制约。虽然目前还没有通过培养扇形突变发现三倍体突变,但此法不失为三倍体选育的一条途径。 2.2通过有性杂交培育三倍体 利用有性杂交进行三倍体选育,最常用的方法是二倍体与四倍体间的杂交,目前三倍体育种大都采用这种方法;也有利用未减数2n配子进行三倍体育种,但2n配子的自然发生频率较低,因此利用2n配子进行三倍体育种存在一定困难。近年来有不少关于提高2n花粉比率的研究报道。 2.2.1利用二倍体与四倍体杂交选育三倍体。二倍体与四倍体的杂交目前仍是获得三倍体的最有效途径,市场上的三倍体葡萄、苹果、柑橘等,如京早晶、红标无核葡萄,路奥、北斗、新金冠苹果等均系杂交产生。研究表明用四倍体作母本,二倍体作父本时,容易得到发育完全的种子,其中约有30%是三倍体;相反,用二倍体作母本,则正常的单倍性雌配子受精产生的三倍体胚几乎全部退化,有时不能产生种子或极少产生种子。因此在通过有性杂交培育三倍体时,要注意父、母本的选择。对于发育不完全的三倍体合子胚,可以结合胚培养技术进行抢救。另外在柑橘二倍体与二倍体杂交中也发现有三倍体产生。 2.2.2利用未减数配子进行三倍体育种。2n配子在自然界广泛存在,植物2n配子在育种方面具有许多优越性:通过2n配子提高后代倍性,可避免体细胞加倍等无性多倍化使杂种育性和生活力降低的缺陷;克服远缘杂交不亲和性和胚乳平衡数障碍;2n配子在传递杂合性和上位性方面有特殊价值;利用2n配子在二倍体水平上杂交可获得三倍体或四倍体。三倍体在许多果树上可获得无核品种,同时还能通过无性繁殖长期保存和利用。迄今为止,许多果树上均发现有2n配子存在,但利用2n配子进行多倍体育种的研究报道较少,这主要是因为2n配子的自然发生频率一般都比较低的缘故。据有关研究报道,苹果的2n花粉发生频率为0.014%~1.71%,葡萄的2n花粉发生频率为0.015%~5.85%。提高2n配子的发生频率是利用2n配子进行多倍体育种的关键,另外,由于2n雄配子在育种中的利用较雌配子更为简便,因此,近年来有许多关于提高2n花粉比率的报道。2.3体-配融合培育同源或异源三倍体 自1972年Carlson建立第一个体细胞杂种植株以来,原生质体育种迅速发展起来,在短短四十多年的时间里,就建立起了一套完整的体细胞杂交体系。原生质体融合技术最为诱人之处就是可以用来产生体细胞杂种和体-配杂种,它能克服有性杂交不亲和,性器官败育和珠心胚干扰等常规育种途径所不能解决的问题,扩大了远缘杂交的范围,开辟了育种的新途径。体-配融合是原生质体融合的一种,利用原生质体融合技术将体细胞的原生质体2x和配子的原生质体1x进行融合,产生一个三倍体细胞,进而形成三倍体植株。目前通过原生质体融合已经成功的培育出一些果树的体细胞杂种植株,体-配融合尚处于研究阶段。 2.4胚乳培养 被子植物胚乳是双受精产物之一,胚乳由3个单倍体核融合而成的,其中1个来自雄配子体,2个来自雌配子体,因此胚乳是天然的三倍体组织,具有双亲的遗传成分,对育种后代性状有一定的预见性。而且胚乳同样具有一般细胞的全能性,通过胚乳细胞的培养可获得三倍体植株。胚乳离体培养比2x与4x杂交获得三倍体快得多。目前已经获得了枇杷、杨桃、葡萄、柿子、西番莲、猕猴桃、柑橘、枣等的胚乳植株。这些胚乳植株有的未能成功移栽大田,有的通过微芽嫁接移栽土壤中生长。但从开始果树胚乳培养至今,应用于生产的却很少。据分析,其中的原因有二:其一,移栽成活困难,与二倍体砧木不亲和;其二,胚乳培养植株的染色体数目不稳定,常含有二倍体及非整倍体,有的在自然移栽生长过程中退化成二倍体。 3三倍体植株的鉴定 植物多倍体的判别和鉴定方法从原理上是依据其外在和内在的特征特性衍生而来的。一般而言,可以以形态外形观察为基础,组织化学、叶绿体计数为辅助、细胞学观察染色体数来确定,切忌以个别特征为依据妄言断之。目前最常见的鉴定方法有:形态鉴定法,细胞学鉴定法,染色体计数法;此外还有利用原位杂交技术如FISH、GISH以及RAPD、RFU技术等进行植株倍性鉴定。对于三倍体来说最直接有效的鉴定方法为染色体记数法,通过检测分生旺盛的器官、组织的染色体数来进行鉴定,它是最直接、也是最准确的鉴定方法。它不但能区别倍性而且还能鉴定是整倍性或非整倍性的变异。因染色体制片技术早已成熟,故切实可行。 4三倍体育种中存在的问题及展望 三倍体果树品种的选育,在一定程度上丰富了果树种质资源,拓宽了果树品种选育的途径,取得了丰硕的成果,但是果树三倍体育种也存在一些各式各样的问题,综合目前果树三倍体育种的研究现状,笔者认为果树三倍体育种中应注意以下几个问题: 4.1重视三倍体新种质的保存 在三倍体的育种过程中存在着移栽困难、砧木不亲和以及三倍体丛生芽不生根等问题。对这些种质,管理不当就会造成种质资源的丢失,可利用组织培养结合低温保存的手段,来保存这些材料的茎尖、茎段、愈伤以及原生质体等,以便将来进一步的研究。 4.2重视三倍体新种质其他特性的发掘 目前三倍体育种的目标主要选育是大果、无籽、风味好的品种,而忽略了对其他特性的挖掘。我们可以在对其进行目标性状鉴定的过程中,同时进行其他特性的检测,如矮化、抗旱、抗病、抗寒等,以便作为新的种质资源加以利用。 4.3对现有的三倍体材料作进一步的研究 目前果树的三倍体研究取得了一些进展,也培育了一些三倍体果树品种,并成功推向市场,但对三倍体的无籽机理尚未完全搞清楚。在今后的研究中可以结合基因工程等高新技术,从分子水平来研究无籽的内在机理。另外,在多倍体包括三倍体的种植过程中,有时会出现倍性的退化问题,即多倍体材料种植一段时间后又退化成了二倍体,这些机理目前尚不清楚,需要进一步深入研究。 4.4加快三倍体果树品种的选育进程 从培育出一个三倍体植株到最终完成对该植株的检测,往往要耗费几年甚至十多年的时间,浪费了许多宝贵的时间。如何缩短育种年限是今后果树三倍体育种应该注意的问题。 育种论文:果树三倍体育种管理论文 论文关键词:果树三倍体育种 论文摘要:本文综述了果树三倍体的研究进展:果树三倍体育种的途径主要包括利用对自然变异的选择获得三倍体、利用有性杂交来培育三倍体、利用胚乳培养获得三倍体和利用原生质融合培育三倍体;对三倍体的鉴定主要从形态特征、解剖结构、生理生化特性和染色体数目等方面来考虑,同时对今后果树三倍体育种的研究方向进行了展望。 多培体现象是高等生物最普遍的特点之一。据统计,在果树中,多培体类型分属于20科、35属,400余种。果树多倍体一般具有生长旺盛、果实大且少籽或无籽、产量高、适应性和抗逆性强等特点,且能够利用无性繁殖的方式固定其优良性状,使之保持稳定而不分离,在生产上长期利用。三倍体生物与其他多倍体相比,其营养生长通常是最好的。一般说来,三倍体具有两大基本特征:由体细胞增大所引起的巨大性和由减数分裂过程紊乱造成的不育性,再加上多种不同生物类型和品种的三倍体所具有的特殊可贵性状,常引起育种工作者的关注,已经成为果树育种工作的重要组成部分,形成了对三倍体选育多样化的特色。鉴于此,对果树三倍体的特性、目前果树三倍体育种的主要途径、鉴定方法以及三倍体育种中应注意的问题进行分析和总结,以期为三倍体育种的进一步研究提供基础资料。 1果树三倍体的特性 1.1生物学性状 三倍体果树由于染色体组成多于二倍体,在形态上一般表现为巨大性,细胞体积增大,枝条变粗,叶片变宽变厚、叶色浓绿,叶绿体数目增加,气孔变大但密度下降,花粉粒增大,果大、少籽或无籽,可食率高,如三倍体无籽香蕉,三倍体葡萄红标无核、夏黑,三倍体黄盖梨、大叶雪梨等。但是部分器官的巨型并不导致整个植株的巨型化,有的三倍体果树表现为生长缓慢,树体较小,节间变短,如柑桔三倍体前期生长弱,叶片厚而圆。另外,大多数的三倍体对外界环境条件具有较强的适应性,有抗旱、抗病、抗寒等特性。 1.2育性的变化 多倍体植株的能育性一般较原植物降低,一方面是由于染色体在减数分裂中的配对容易发生紊乱,另一方面是由于花粉粒巨型化导致受孕率低、结实率低。而大多数三倍体花粉是完全不育,因此三倍体果树栽培品种大多需要配植一定比例的二倍体授粉树,当然一些具有无融合生殖的果树例外。 2果树三倍体的选育途径 2.1从自然突变中选育三倍体 目前市场上常见的三倍体果树品种中,有许多是从自然突变选育出来的。虽然自然突变发生的频率很低,但这些突变形成的天然多倍体,成为直接发掘并利用其进行育种的丰富的自然源泉。 2.1.1从果树的实生苗中选育三倍体。果树在生长过程中,由于温度骤变等自然胁迫而引起体细胞或生殖细胞发生突变,可自然产生多倍体,生殖细胞突变的结果是产生了2n配子,从而产生了三倍体、四倍体或更高倍性的种子。目前已从柑橘、枇杷等种子选育出了三倍体植株。 2.1.2从果树芽变中选育三倍体。芽变是体细胞突变的一种。突变发生在芽的分生组织细胞中,当芽萌发长成枝条,并在性状上与品种类型不同而被人们发现时,即为芽变。芽变又分为基因突变和染色体变异,其中有少数三倍体枝条的产生,如山楂品种大金星、伏里红、西丰伏和赞皇大枣等均系芽变三倍体。 2.1.3从扇形嵌合体果实中分离三倍体。果树的果实和种子均由L-II层衍生而来,因此有假说认为:当果实外观出现多倍体特征时,变异所在的扇区相对应的种子也应该出现同类型的倍性变异。Bowman等发现在甜橙、葡萄柚、桔柚和橘橙中出现扇形嵌合体的频率为0.009%~0.271%,并通过培养扇形突变(表现巨型)对应区的种子或退化胚珠获得一些四倍体。从扇形嵌合体果实中分离多倍体的方法简单易行,是获得多倍体的有效途径。但扇形果实的突变频率很低,并且要大量从田间观察收集,易受环境和实验条件的制约。虽然目前还没有通过培养扇形突变发现三倍体突变,但此法不失为三倍体选育的一条途径。 2.2通过有性杂交培育三倍体 利用有性杂交进行三倍体选育,最常用的方法是二倍体与四倍体间的杂交,目前三倍体育种大都采用这种方法;也有利用未减数2n配子进行三倍体育种,但2n配子的自然发生频率较低,因此利用2n配子进行三倍体育种存在一定困难。近年来有不少关于提高2n花粉比率的研究报道。 2.2.1利用二倍体与四倍体杂交选育三倍体。二倍体与四倍体的杂交目前仍是获得三倍体的最有效途径,市场上的三倍体葡萄、苹果、柑橘等,如京早晶、红标无核葡萄,路奥、北斗、新金冠苹果等均系杂交产生。研究表明用四倍体作母本,二倍体作父本时,容易得到发育完全的种子,其中约有30%是三倍体;相反,用二倍体作母本,则正常的单倍性雌配子受精产生的三倍体胚几乎全部退化,有时不能产生种子或极少产生种子。因此在通过有性杂交培育三倍体时,要注意父、母本的选择。对于发育不完全的三倍体合子胚,可以结合胚培养技术进行抢救。另外在柑橘二倍体与二倍体杂交中也发现有三倍体产生。 2.2.2利用未减数配子进行三倍体育种。2n配子在自然界广泛存在,植物2n配子在育种方面具有许多优越性:通过2n配子提高后代倍性,可避免体细胞加倍等无性多倍化使杂种育性和生活力降低的缺陷;克服远缘杂交不亲和性和胚乳平衡数障碍;2n配子在传递杂合性和上位性方面有特殊价值;利用2n配子在二倍体水平上杂交可获得三倍体或四倍体。三倍体在许多果树上可获得无核品种,同时还能通过无性繁殖长期保存和利用。迄今为止,许多果树上均发现有2n配子存在,但利用2n配子进行多倍体育种的研究报道较少,这主要是因为2n配子的自然发生频率一般都比较低的缘故。据有关研究报道,苹果的2n花粉发生频率为0.014%~1.71%,葡萄的2n花粉发生频率为0.015%~5.85%。提高2n配子的发生频率是利用2n配子进行多倍体育种的关键,另外,由于2n雄配子在育种中的利用较雌配子更为简便,因此,近年来有许多关于提高2n花粉比率的报道。 2.3体-配融合培育同源或异源三倍体 自1972年Carlson建立第一个体细胞杂种植株以来,原生质体育种迅速发展起来,在短短四十多年的时间里,就建立起了一套完整的体细胞杂交体系。原生质体融合技术最为诱人之处就是可以用来产生体细胞杂种和体-配杂种,它能克服有性杂交不亲和,性器官败育和珠心胚干扰等常规育种途径所不能解决的问题,扩大了远缘杂交的范围,开辟了育种的新途径。体-配融合是原生质体融合的一种,利用原生质体融合技术将体细胞的原生质体2x和配子的原生质体1x进行融合,产生一个三倍体细胞,进而形成三倍体植株。目前通过原生质体融合已经成功的培育出一些果树的体细胞杂种植株,体-配融合尚处于研究阶段。 2.4胚乳培养 被子植物胚乳是双受精产物之一,胚乳由3个单倍体核融合而成的,其中1个来自雄配子体,2个来自雌配子体,因此胚乳是天然的三倍体组织,具有双亲的遗传成分,对育种后代性状有一定的预见性。而且胚乳同样具有一般细胞的全能性,通过胚乳细胞的培养可获得三倍体植株。胚乳离体培养比2x与4x杂交获得三倍体快得多。目前已经获得了枇杷、杨桃、葡萄、柿子、西番莲、猕猴桃、柑橘、枣等的胚乳植株。这些胚乳植株有的未能成功移栽大田,有的通过微芽嫁接移栽土壤中生长。但从开始果树胚乳培养至今,应用于生产的却很少。据分析,其中的原因有二:其一,移栽成活困难,与二倍体砧木不亲和;其二,胚乳培养植株的染色体数目不稳定,常含有二倍体及非整倍体,有的在自然移栽生长过程中退化成二倍体。 3三倍体植株的鉴定 植物多倍体的判别和鉴定方法从原理上是依据其外在和内在的特征特性衍生而来的。一般而言,可以以形态外形观察为基础,组织化学、叶绿体计数为辅助、细胞学观察染色体数来确定,切忌以个别特征为依据妄言断之。目前最常见的鉴定方法有:形态鉴定法,细胞学鉴定法,染色体计数法;此外还有利用原位杂交技术如FISH、GISH以及RAPD、RFU技术等进行植株倍性鉴定。对于三倍体来说最直接有效的鉴定方法为染色体记数法,通过检测分生旺盛的器官、组织的染色体数来进行鉴定,它是最直接、也是最准确的鉴定方法。它不但能区别倍性而且还能鉴定是整倍性或非整倍性的变异。因染色体制片技术早已成熟,故切实可行。 4三倍体育种中存在的问题及展望 三倍体果树品种的选育,在一定程度上丰富了果树种质资源,拓宽了果树品种选育的途径,取得了丰硕的成果,但是果树三倍体育种也存在一些各式各样的问题,综合目前果树三倍体育种的研究现状,笔者认为果树三倍体育种中应注意以下几个问题: 4.1重视三倍体新种质的保存 在三倍体的育种过程中存在着移栽困难、砧木不亲和以及三倍体丛生芽不生根等问题。对这些种质,管理不当就会造成种质资源的丢失,可利用组织培养结合低温保存的手段,来保存这些材料的茎尖、茎段、愈伤以及原生质体等,以便将来进一步的研究。 4.2重视三倍体新种质其他特性的发掘 目前三倍体育种的目标主要选育是大果、无籽、风味好的品种,而忽略了对其他特性的挖掘。我们可以在对其进行目标性状鉴定的过程中,同时进行其他特性的检测,如矮化、抗旱、抗病、抗寒等,以便作为新的种质资源加以利用。 4.3对现有的三倍体材料作进一步的研究 目前果树的三倍体研究取得了一些进展,也培育了一些三倍体果树品种,并成功推向市场,但对三倍体的无籽机理尚未完全搞清楚。在今后的研究中可以结合基因工程等高新技术,从分子水平来研究无籽的内在机理。另外,在多倍体包括三倍体的种植过程中,有时会出现倍性的退化问题,即多倍体材料种植一段时间后又退化成了二倍体,这些机理目前尚不清楚,需要进一步深入研究。 4.4加快三倍体果树品种的选育进程 从培育出一个三倍体植株到最终完成对该植株的检测,往往要耗费几年甚至十多年的时间,浪费了许多宝贵的时间。如何缩短育种年限是今后果树三倍体育种应该注意的问题。 育种论文:小麦育种影响管理论文 论文关键词统一供种;小麦育种;品种权;影响 论文摘要在当前国家小麦执行良种补贴政策下,从育种的角度分析小麦良种补贴对小麦育种的积极作用和不利影响。针对这些情况提出解决的建议,以供参考。 良种补贴是国家帮助农民增加收入的重要举措,为了搞好良种补贴,各地各部门都采取了积极的措施落实良种补贴政策。为了充分发挥良种补贴对粮食生产的促进作用,许多地区采取了统一供种操作方式。 我国小麦统一供种政策自2003年至今已进行了5年。5年来,累计推广面积达2133万公顷,在小麦增加产量和品种改良上起到了举足轻重的作用,但也正由于统一供种推广面积大,用种数量多,在给种子公司(企业)、育种单位等部门带来积极作用的同时也产生了一些不利影响。笔者以育种工作者的身份,通过对市场的调查和分析,就小麦统一供种对小麦育种工作的影响进行分析。 1统一供种对育种工作的积极意义 1.1提高农户购种积极性,体现育种价值 在政府良种补贴款的支持下,许多农户改变了以前自留种的习惯,积极购买种植产量高、表现好的优良品种,扩大了种植面积,增加了市场份额。这些优良品种给农民带来了丰厚的经济回报,为农民增收、社会增效起重大作用,充分体现出育种工作的真正意义和价值。 1.2净化种业市场,指明育种工作方向 随着《中华人民共和国种子法》的颁布与实施和种子市场的开放,每年通过审定品种繁多,市场上流通的各种农作物种子不计其数,竞争十分激烈。由于市场体制的不健全,在市场竞争中,许多表现优良的品种往往由于缺乏推广资金、推广平台差等原因而得不到有效推广;反而一些种业集团(大公司)借助其资金雄厚、销售队伍强,在高利润的刺激下,将那些已经过时的、表现平平的、被淘汰的品种,甚至是一些假冒伪劣的种子通过改头换面,变成了市场上“佼佼者”大肆推广,坑农害农,给社会和农民造成了严重损失。统一供种从源头抓起,所供品种是由诸多专家组成评审团通过考察、审议等许多环节才确定的。这些品种不论在表现、产量、品质等各个方面都十分突出,是市场需要和认可的。这一举措严重地打击了那些以次充好滥竽充数的做法,有效地净化了种子市场,使种子市场竞争有序、良性发展。这一措施一方面净化了种业市场,另一方面也告诉我们什么样的品种是农民所想,什么样的品种适合市场需求,什么样的品种才能成为市场主角,同时也给育种工作指明了目标和方向,使其有的放矢,育出更多、更好的新品种,为我国农业发展作出更大贡献。 1.3价格保护,促进科技创新和知识产权保护 从众多小麦品种中选出一定数量的优良品种作为统一供种用种。这些品种相当一部分是受植物新品种权保护的。政府在圈定价格时执行了保护品种保护价政策,较一般品种高0.20元/kg左右,各地因品种而异。这极大地促进了育种工作者对科技的创新和知识产权的保护工作,采用多种手段搞创新。对新审定的优良品种及时申请新品种保护,保护了知识产权,保护了育种者利益。 2统一供种工作中存在的问题 2.1干扰市场,挫伤育种工作积极性 随着国家小麦良种补贴政策的进一步深化,各地统一供种面积不断扩大,有些省份已达到甚至突破当地小麦耕种面积的2/3以上,通过市场运作的小麦种数量十分有限。在按市场规律运作的今天,政府的这种行为已带有改革开放前的计划经济影子,从某种意义上讲违背了市场运作规律,不利于种业市场发展。一个表现优良新审定的品种在市场推广过程中可能因政府的“计划”,不规范的市场运作而失去市场份额和价值。对育种工作来说,不能尽早发挥品种给农户带来的增产增效作用,就意味着品种失去了原有价值,严重挫伤育种工作积极性。 2.2新品种被冷落,阻碍新品种推广和技术创新 农业部门一般选择数量多、价格便宜的老品种作为统一供种用种,因为价格低,很多地方甚至把市场上已经淘汰的品种又重新拾起来,这种做法实际上是保护了落后的品种,妨碍了新品种的推广。一些小麦品种刚通过审定,虽然质量好但因价位高得不到政府部门的支持,不能进入统一供种项目,市场流通份额小,加之小麦属常规作物,新品种、新技术保护期限短,育种工作者的利益得不到保障,技术创新意识受到严重影响。 2.3保护品种保护价执行力度差,削弱了育种工作者的知识产权保护意识 政府的统一供种有一部分是受过植物新品种保护的品种。众所周知,在通常情况下,保护品种在价格方面高于市场上一般品种,以体现保护品种价值。但近几年许多地方在统一供种招标价格上一味控制和降低价格,各品种在价格上没有大差别。由于保护品种执行保护价格的政策得不到有效落实,品种保护和不保护都一样,损害了育种者的经济利益,在一定程度上消弱育种工作者对知识产权的保护意识。 3建议 3.1淘汰老品种,选用优良新品种 统一供种和国家良种补贴政策的根本是提高农民收入,增加社会效益,选用老品种不符合这一根本出发点,不能提高农民收入和社会效益,还影响着新品种、新技术的推广。优良新品种是高科技农业的载体,是向农民传播农业成果的种子,是促进农民增收的保障,故选用优良新品种是发展好农村经济的主要目标之一。 3.2完善价格体制,尊重知识产权 在统一供种招标竞价过程中,要保护育种人(单位)的利益,要充分体现知识产权的价值。尊重知识产权区分好一般品种和保护品种的不同,实行一个品种一个价,不断完善价格机制,实现知识产权应有价值。 3.3以市场为导向,确定育种目标 育种成果最终要走向市场、进入农户。要以市场为导向,根据市场的需求确定育种工作的目标,不能盲目地搞育种。市场需求什么,农户需要什么,育种工作就做什么,这是市场运作的不变规律。 统一供种给育种工作带来了机会,使育种成果能得以迅速推广,实现育种工作和成果的价值,同时统一供种也给育种工作带来了挑战。在当前政策下怎样搞好育种工作,怎样使我们的成果能迅速进入市场,使育种成果给农户增收、社会增效发挥应有作用都值得我们深深地思考。 育种论文:小麦育种影响分析论文 论文关键词统一供种;小麦育种;品种权;影响 论文摘要在当前国家小麦执行良种补贴政策下,从育种的角度分析小麦良种补贴对小麦育种的积极作用和不利影响。针对这些情况提出解决的建议,以供参考。 良种补贴是国家帮助农民增加收入的重要举措,为了搞好良种补贴,各地各部门都采取了积极的措施落实良种补贴政策。为了充分发挥良种补贴对粮食生产的促进作用,许多地区采取了统一供种操作方式。 我国小麦统一供种政策自2003年至今已进行了5年。5年来,累计推广面积达2133万公顷,在小麦增加产量和品种改良上起到了举足轻重的作用,但也正由于统一供种推广面积大,用种数量多,在给种子公司(企业)、育种单位等部门带来积极作用的同时也产生了一些不利影响。笔者以育种工作者的身份,通过对市场的调查和分析,就小麦统一供种对小麦育种工作的影响进行分析。 1统一供种对育种工作的积极意义 1.1提高农户购种积极性,体现育种价值 在政府良种补贴款的支持下,许多农户改变了以前自留种的习惯,积极购买种植产量高、表现好的优良品种,扩大了种植面积,增加了市场份额。这些优良品种给农民带来了丰厚的经济回报,为农民增收、社会增效起重大作用,充分体现出育种工作的真正意义和价值。 1.2净化种业市场,指明育种工作方向 随着《中华人民共和国种子法》的颁布与实施和种子市场的开放,每年通过审定品种繁多,市场上流通的各种农作物种子不计其数,竞争十分激烈。由于市场体制的不健全,在市场竞争中,许多表现优良的品种往往由于缺乏推广资金、推广平台差等原因而得不到有效推广;反而一些种业集团(大公司)借助其资金雄厚、销售队伍强,在高利润的刺激下,将那些已经过时的、表现平平的、被淘汰的品种,甚至是一些假冒伪劣的种子通过改头换面,变成了市场上“佼佼者”大肆推广,坑农害农,给社会和农民造成了严重损失。统一供种从源头抓起,所供品种是由诸多专家组成评审团通过考察、审议等许多环节才确定的。这些品种不论在表现、产量、品质等各个方面都十分突出,是市场需要和认可的。这一举措严重地打击了那些以次充好滥竽充数的做法,有效地净化了种子市场,使种子市场竞争有序、良性发展。这一措施一方面净化了种业市场,另一方面也告诉我们什么样的品种是农民所想,什么样的品种适合市场需求,什么样的品种才能成为市场主角,同时也给育种工作指明了目标和方向,使其有的放矢,育出更多、更好的新品种,为我国农业发展作出更大贡献。 1.3价格保护,促进科技创新和知识产权保护 从众多小麦品种中选出一定数量的优良品种作为统一供种用种。这些品种相当一部分是受植物新品种权保护的。政府在圈定价格时执行了保护品种保护价政策,较一般品种高0.20元/kg左右,各地因品种而异。这极大地促进了育种工作者对科技的创新和知识产权的保护工作,采用多种手段搞创新。对新审定的优良品种及时申请新品种保护,保护了知识产权,保护了育种者利益。 2统一供种工作中存在的问题 2.1干扰市场,挫伤育种工作积极性 随着国家小麦良种补贴政策的进一步深化,各地统一供种面积不断扩大,有些省份已达到甚至突破当地小麦耕种面积的2/3以上,通过市场运作的小麦种数量十分有限。在按市场规律运作的今天,政府的这种行为已带有改革开放前的计划经济影子,从某种意义上讲违背了市场运作规律,不利于种业市场发展。一个表现优良新审定的品种在市场推广过程中可能因政府的“计划”,不规范的市场运作而失去市场份额和价值。对育种工作来说,不能尽早发挥品种给农户带来的增产增效作用,就意味着品种失去了原有价值,严重挫伤育种工作积极性。 2.2新品种被冷落,阻碍新品种推广和技术创新 农业部门一般选择数量多、价格便宜的老品种作为统一供种用种,因为价格低,很多地方甚至把市场上已经淘汰的品种又重新拾起来,这种做法实际上是保护了落后的品种,妨碍了新品种的推广。一些小麦品种刚通过审定,虽然质量好但因价位高得不到政府部门的支持,不能进入统一供种项目,市场流通份额小,加之小麦属常规作物,新品种、新技术保护期限短,育种工作者的利益得不到保障,技术创新意识受到严重影响。 2.3保护品种保护价执行力度差,削弱了育种工作者的知识产权保护意识 政府的统一供种有一部分是受过植物新品种保护的品种。众所周知,在通常情况下,保护品种在价格方面高于市场上一般品种,以体现保护品种价值。但近几年许多地方在统一供种招标价格上一味控制和降低价格,各品种在价格上没有大差别。由于保护品种执行保护价格的政策得不到有效落实,品种保护和不保护都一样,损害了育种者的经济利益,在一定程度上消弱育种工作者对知识产权的保护意识。 3建议 3.1淘汰老品种,选用优良新品种 统一供种和国家良种补贴政策的根本是提高农民收入,增加社会效益,选用老品种不符合这一根本出发点,不能提高农民收入和社会效益,还影响着新品种、新技术的推广。优良新品种是高科技农业的载体,是向农民传播农业成果的种子,是促进农民增收的保障,故选用优良新品种是发展好农村经济的主要目标之一。 3.2完善价格体制,尊重知识产权 在统一供种招标竞价过程中,要保护育种人(单位)的利益,要充分体现知识产权的价值。尊重知识产权区分好一般品种和保护品种的不同,实行一个品种一个价,不断完善价格机制,实现知识产权应有价值。 3.3以市场为导向,确定育种目标 育种成果最终要走向市场、进入农户。要以市场为导向,根据市场的需求确定育种工作的目标,不能盲目地搞育种。市场需求什么,农户需要什么,育种工作就做什么,这是市场运作的不变规律。 统一供种给育种工作带来了机会,使育种成果能得以迅速推广,实现育种工作和成果的价值,同时统一供种也给育种工作带来了挑战。在当前政策下怎样搞好育种工作,怎样使我们的成果能迅速进入市场,使育种成果给农户增收、社会增效发挥应有作用都值得我们深深地思考。
1超滤膜技术的概念、运用原理和特点 1.1概念和运用原理 超滤膜技术是在溶液彻底分离之前的一种加强版的浓缩提取技术。它的操作原理主要包含两个整体方向:首先是超滤原理。其实质就是给容易创造一个杂质很难经过的膜,于此同时还要让其他的物质通过。假如想成功实现这一原理,那就需要处在一个压力足够高的地方,这样才可以把物质隔离在其他的地方。伴随着科学技术的不断发展,超滤技术已经得到了很大程度的提升,现在的超模技术已经由原来的单层膜发展成了现在的多层膜,这就使其实用性得到了很大的提升。与此同时,它还能够分离出溶液内的杂质,可以让纯净的物质顺利的经过过滤膜,到达过滤膜的另一侧;还有一种方法利用的是微透过方法。超滤膜技术里可以大概保存500万以上的过滤分子,这些分子的体积基本保持在在0.002um左右。通过我们进行的实验可以得出结论,我们能够顺利通过滤膜的通常都是一些无污染的纯净物质,而这种原理就是微透过原理。超滤膜技术是一种自身带有净化功能的技术,可以有效的清理大部分的颗粒物,进一步的保证水的质量。除此之外,这一技术还能够把水里的有害物质有效的过滤出去,确保饮水的放心与安全,因此大部分的人都十分的喜欢于超滤膜这一技术。当前,这一技术还会被应用到对污水的处理与回收和淡化海水的工作之中。 1.2超滤膜技术的作业特点 超滤膜技术拥有一些具有很多实用的特点。这一技术快速发展的动力,基本都是通过其过滤的特点,这一属于物理范畴的期间。因此,物理特征则是这一技术的主要特点,它不但可以起到环境保护的功效,而且不必使用大量的化学药剂就能够达到净化的功效,保证了水资源不会遭受化学药剂的第二次污染,进一步使水资源的品质得到更大的提高;这一技术的第二个特征是与传统的过滤技术想对比来说,当前的超滤膜技术无疑更为的先进,显著的提高了其净化的功能,而这之中最为突出的是能够过滤传统过滤膜不能过滤的一些物质;其第三个特征是并不需要特别繁琐的操作,因为其工作原理相对简单。超滤膜技术的原理就是在一定的压力下使物质自动的通过铝膜,并不需要对其进行额外的操作,这样就完美的保证其操作的简单性;还有一个特点就是他的抗酸性能十分的优秀,他不会受到水中的酸碱物质的侵蚀,因此这一技术可以广泛的应用到对污水的处理工作之中。而且这一技术的抗高温性能,其在140度的时候能够达到最完美的效果,所以说在处理污水的过程之中可以使用一些高温气体,这种情况下不会产生破碎损坏的情况。而且,和以前的净化技术对比来说,其成本也相对较低,而效果又由于传统的处理技术,最为重要的是其可以节约在工程建设中的环保资金的投入。而且效果优异。 2超滤膜技术的优点 2.1出水微生物的安全性高 超滤膜技术中使用的膜的孔径大小为0.001~0.02微米,因此对于水中体积较大的微生物都可以有效地过滤掉,这样就能减少使用消毒剂的量,对于水资源的水质形成有效的保护。 2.2水质好,混凝剂投放少 超滤膜技术应用于水处理工程中,还可以是水中的悬浮物含量以及浊度都大幅度降低,忽略水体的化学性质,产水浊度通常可以小于0.1NTU。不仅如此,超滤膜技术可以取代水处理中使用的混凝剂,因此也能够减少其对净水的污染。 2.3操控性能强大 一般来说,超滤膜技术中的控制形式为自动化PLC,该形式可以完成自身的自动适应与调整。该技术的操作界面是可视的,因此操作难度不是很高,对于操作的人员没有过高的专业要求,只要通过简单地学习就能上岗。 2.4造价低廉,易于改造 有些水处理系统已经搭建完成,再应用新的技术时遇到很大的麻烦,有的甚至需要拆除装置,但是超滤膜技术之需要将超滤膜组件加到净水系统中即可,不需要对现有的系统进行改造。 2.5与其他单元的组合较为简单 超滤膜在使用时兼容性也是比较强的,与强化混凝、活性炭吸附、化学预氧化等工艺都可以实现很好的结合,用来除去水中的有机物。 3超滤膜技术应用中存在的问题 3.1气动阀的开关速度 超滤膜系统的气动阀在使用过程中打开和关闭等操作的频率比较高,但气动阀打开时会产生很大的噪音。为了更好地克服这个缺陷,需要不断调节气动阀上的消音器,要控制好阀门的开启和关闭速度在正常范围内。 3.2膜通量和透水率的恢复 超滤膜的作用是对杂质进行截留,使用时间过久以后,残留的渗余物将积聚在膜上,这反过来影响膜的渗透性和膜通量。因此,仅仅使用传统的空气清洗方法是无法完全清洗干净的,可以考虑使用恢复性清洗。气洗使用的实际为质量浓度为500mg/L的氯酸钠溶液,洗涤完成后在质量分数为0.7%的盐酸溶液内浸泡,观察恢复效果,如果不是十分好的话可更换清洗剂,可以使用质量分数为1%的柠檬酸和质量分数为0.7%的盐酸的浸渍膜组,经验显示效果比较优异。 4超滤膜技术在水处理中的应用 4.1饮用水净化 如今,中国的水污染日益严重,新的水质问题已经出现,如新的病原微生物和藻类泛滥,对人们的日常饮用水造成了污染。因此,当超滤膜技术用于饮用水净化时,水中的病原微生物和藻类都能够得到有效的净化,甚至可以过滤水中的病原微生物、杂质、有机物质和微量元素,从而满足人们的需求。在试验中,多重能够起到很好的对病原微生物、杂质、有机物、微量元素、重金属等的阻拦,从而达到降低其含量的目的,获得的水源能够用于人们饮用。 4.2造纸废水的处理 纸张是各行各业发展过程中都必须要使用到的材料,这对我国造纸业的生产提出了更高的要求,而造纸厂的生产也会产生很多废水。对于这些废水的处理就可以应用超滤膜技术,水中的某些成分可以经过浓缩后实现回收利用。造纸废水膜分离技术的主要研究方向:回收副产物,使木质素得到全面利用;浓缩剩余的造纸纸浆;去除制浆废物中的有害物质,如漂白粉。这些废水中含有的SS、COD的量都比较大,处理起来有一定的难度。对于造纸厂的排放废水就可以应用超滤膜技术,经过处理后的水质在进行检测,不同直径的膜都有效降低了水中的杂质。 4.3含油废水的处理 有三种状态的含油废水:包括漂浮在上面的浮油以及混合在水里的散油、再有一种就是包含乳化剂的油。其中比较好处理的是浮油以及散油,可以使用机械的方法使其有效的分离、使其凝聚产生沉淀、并经过活性炭吸附等技术处理之后,让其含油量降到最低。可是乳化剂中却包含着有机化学物质水中存在着微米大小的油性分子,无法通过重力分离和粗粒分离的方法对其进行分离,而且通过超滤膜技术可以让水和有机物质进行有效的分离,去油同时出去COD(废水之中被氧化的物质)和BOD(需要氧气的数量),进一步完成油水的分离。对于油田中那些废水和污水能够调训排放之前利用先进的高效的衡压底层气浮工艺以及中空的纤维膜的分离工艺实行分离:利用操作把其压力提升到0.1MPa、而且当污水的温度到40℃的时候,过滤膜的透过范围能够可达60~120L/(m2•h),此时滤过的污水含油量为0.32mg/L,污染物质的直径为0.82μm,完美的实现了特低渗透油田往回注水的规范标准。 5结论 水资源是我国目前最匮乏的一种自然资源,而水资源若能经过较好的处理也是可以回收利用的,这在一定程度上有利于缓解水资源不足的窘境。因此我国致力于研究开发新型的水资源处理技术,以使处理后的水质稳定,能够达到二次使用的标准。超滤膜技术作为一种新型高效的水处理技术,在未来的发展中必将得到更加广泛的应用。超滤膜技术能够有效地降低水中含有的杂质,对居民饮用水、造纸废水、含油废水都可以起到净化的作用。这种技术优缺点并存,面对其目前在气动阀的开关速度以及膜通量和透水率的恢复等方面存在的问题加以研究并解决,在未来能够更好的为人类服务。 参考文献: [1]高东辉,曲敬波,苏伟义.超滤膜技术在饮用水处理中的应用和研究进展[J].北方环境,2013(10):71~78. [2]楚强.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用管窥[J].西部皮革,2016(10):17. [3]范茜,陈爱因,田青.超滤技术在饮用水处理行业的应用及发展展望[J].天津科技,2014(2):11~14. 作者:邹利华 龚云娇 樊宇坤 梅玲莉 单位:浙江双益环保科技发展有限公司
1引言 影响公路隧道工程正常施工的主要因素就是水。在公路隧道工程施工过程中,由于地下水的影响,围岩会变得不稳定,所以会影响前期施工。在后期施工过程中,地下水将沿施工缝隙渗漏,使其积聚在隧道中,导致隧道内的照明等设备腐蚀,在严重的情况下,会对过往车辆的安全造成影响,从而威胁到人们的生命。此外,因为地下水侵蚀性比较强,所以,可能会严重破坏衬砌结构。在隧道施工过程中,地下水是一直都存在的,所以,施工企业有必要利用有效的措施,来降低地下水对隧道的损害程度,从而有效保障隧道工程质量。 2分析防水设施的重要性 在公路隧道工程施工过程中,对于防水工程,大多数施工单位都不太重视,甚至有些施工技术人员的专业知识和水平相对落后,所以在施工中出现各种问题,以至于影响防水设施的作用无法发挥出来。另外,如若在施工过程中不采用防水设施,则也很难充分发挥出防水材料的作用,再有施工程序缺乏严谨度,都会造成质量问题的产生。为此,在公路隧道工程施工中,有必要进行防水设施建设,这样对隧道防水效果可以起到提升的作用,同时,还可以保障隧道工程质量。在施工过程中,必须进行科学合理的选择防水材料以及防水设备,以确保提高公路隧道的防水性。如果隧道施工不合理控制防水质量,就会发生泄漏,这不仅会影响隧道的美观,还会造成安全事故。在公路隧道的建设中,必须应用防水设施,以保证工程质量。 3分析公路隧道防水施工中潜在的问题 3.1关于施工裂缝渗水漏水的问题 大多数施工企业一直都在使用传统的施工方式,也就是先拱后墙整体衬砌施工法。在该方法施工过程中,上部导坑具有较快的开挖速度,与此同时,上下部导坑间距较大,如果关闭不及时,在修成基层后会导致端部下沉。这是因为导坑开挖扩大,导致拱顶沿施工缝开裂,止水带断裂,最终发生渗水漏水的问题。 3.2关于纵向施工缝下的漏水问题 在施工中,通常在边墙以及拱圈之间存在纵向施工缝。在填塞马口时,如果尚未进行合理的处理旧混凝土表层的凿毛,就无法对新旧混凝土进行粘结牢固,从而在混凝土填塞过程中,导致止水带变形,并造成止水带应有的防水作用无法正常发挥。在进行混凝土填塞马口时,其中所用的抗渗混凝土材料,强度比较高,但是在凝固时,因为过大的收缩度而造成混凝土与止水带之间的密实度不够,以至于发生漏水问题。 3.3关于外纵向盲沟管渗水漏水问题 在衬砌混凝土施工中,如果没有进行完好的包裹外纵向盲沟管施工,那么就会出现堵塞的问题,从而减慢水流聚集的速度。此外,在安装排水导管时,如若不合理设置排水导管的坡度,那么很难正常排出地下水,以至于发生渗水漏水问题。 4分析公路隧道工程施工中防水设施的应用策略 4.1关于防水层设置的分析 在防水层中,施工人员必须仔细测量隧道凿除以及混凝土断面。倘若发生钢筋外漏以及锚杆头现象,必须切断外漏部,平整外漏部表面,关于排水衬砌必须合理进行,之后检查排水管的连接密实度。在铺设完毕后,对防水层以及焊接质量进行检查,在防水板检查过程中,可以抬起防水板,以便能够对其表面扎破等现象认真检查。在维护防水层过程中,在进行二次衬砌时,可能会损坏防水层,如果防水层被破坏,必须立即修理。在公路隧道的拱仰处铺设细石混凝土以及跳板,保持厚度在50米,禁止混凝土管架直接接触防水层,这样可以减少混凝土管架破坏防水层。在对拱部基面进行处理时,采用有效对策对边墙防水层进行保护,禁止浮渣入侵,防止在焊接时烧坏防水层。二次衬砌抗渗混凝土施工对公路隧道工程而言,是对防水层进行完善的关键性环节,有效保障防水层密封的状态,能够形成全面的排水系统,促使防水混凝土的密实度得到提升。 4.2关于初期支护的分析 初期支护完毕后,就会出现大量的浮渣以及灰浆情况,在这样的状态下,禁止直接铺设防水板。首先,需要对表面浮渣和砂浆进行排出,以便处理隧道拐角处的阴阳角,使阴角的半径大于5cm,阳角度半径大于5cm,从而确保更好的防水层界面。在公路隧道工程施工中,施工缝可能会受损,因此应减少设置施工缝,以确保新旧混凝土的附着力;另外,有必要改善建筑接缝的混凝土夯实的紧凑性,在建造施工缝时,采用不同的接缝来延长隧道管道,加强中心位置膨胀型止水带的使用。除此之外,在工程施工中,穿墙管和施工缝漏水渗水现象经常发生,所以对待穿墙管以及施工缝的防水工作应高度重视。在对施工缝进行设计时,必须在模筑混凝土内部设置加强型防水层,其厚度保持在600mm左右,再用聚氨酯密封胶对结构进行密封,并顺着施工缝进行环向涂抹,尤其是要高度重视,一定不要出现密封胶断点现象。 4.3关于防水卷材的分析 在隧道工程中,影响防水层质量的因素有很多,其中,防水卷材的质量以及铺设方式也是其影响因素。所以,有必要加强控制防水卷材的质量,并对采购方案进行严格制定,加强对防水卷材质量及规格的要求,禁止防水卷材出现褶皱的现象,与此同时,对防水卷材的厚度要保持一致。在铺设防水卷材时,有必要表明隧道拱顶中心线部分,第一层进行搭设板台架,之后从拱顶开始,向拱顶两侧进行防水卷材铺设,在铺设过程中,必须保证铺设的稳定性和平整度,在防水卷材的结合处,要重视塔接的科学性,以便使搭接更加牢固。环形铺设是最常见的防水卷材铺设方式,其宽度超过100mm,短边超过150mm,相邻的两幅卷材应交错铺设。大多数情况下,使用的都是复合式的防水卷材,先支护,之后进行订水泥钉,但这种操作往往会在很大程度上增加损坏防水卷材的风险,以及增加隧道渗漏的几率。所以,在施工中可以利用隐形钉进行铺设,隐形钉铺设是一种非常主要的施工方法,先支户,之后悬挂土工布,(如图1铺设面中央分隔带防排水示意图。)然后固定,在这样的情况下,再进行钉水泥钉效果会更好,之后在其外侧铺设防水卷材,在铺设的整个过程中,为了对防水层的整体密封进行保障,可以利用热熔的焊接技术来进行铺设。 4.4关于排水通道设施的分析 隧道防水主要是为了防止地下水大量的聚积在衬砌结构的基底以及周围,所以,在防水工程中,可以将排水当作是其主体,在围岩裂隙处,将地下水引入盲沟,然后通过排水沟流入排水孔,最后排出隧道。盲沟设施可以保证大量的地下水被引导排疏,构成局部集中的水资源,这部分水资源汇聚到排水孔内,防止因为地下水堵塞而引起的积水问题。 5结束语 在我国的公路隧道工程中,防水设施占据着十分重要的位置,防水设施的功能对整个工程的质量以及使用寿命具有至关重要的作用。因此,在公路隧道工程施工中,要按照实际的施工状况进行利用防水设施,不断对公路隧道工程的防水功能进行有效提升,并在使用后有效降低隧道工程的安全风险,为中国公路隧道工程使用的安全性提供有利的保障。 参考文献: [1]谭国锋.公路桥梁隧道工程施工防水设施应用研究[J].山西建筑,2017(34):183~184. [2]王鹏,付兰,许双喜,宁响亮,陈忠海,王进.聚氨酯材料在轨道交通方面的应用及研究进展[J].聚氨酯工业,2017(1):5~8. [3]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述•2015[J].中国公路学报,2015(5):1~65. 作者:杨文刚 陈汉斌 邵坤 单位:云南省公路局道桥技术工程公司
生物技术专业教学改革探讨:生物技术专业微生物学教学改革的实践与思考 【摘 要】微生物学是一门重要的基础课程,既是生命科学理论研究的优秀,又是一门应用性极强的学科。生物技术是长沙医学院近两年新设置的一门专业,针对本专业特点,笔者结合自身教学实践和遇到的问题,从教学大纲的制定、教材选定、教学内容和教学方法几个方面对微生物学教学进行了初步的改革和探索,以期提高教学质量。 【关键词】生物技术 微生物学 教学改革 微生物学是生物技术专业的一门重要的专业基础课,因涉及面广、实用性强、受益面宽、与生产实践紧密联系和发展迅速等特点,在生命科学领域中越来越受重视,在整个学科设置中占据了重要的地位,对生命科学和生物工程技术的发展起着巨大的推动作用。长沙医学院生物技术本科专业开设于2010年,是一门新开专业,如何结合医学院实际情况及生物技术专业特点和科技发展的要求,让学生及时掌握最新的微生物学理论知识和应用技术,是目前医学院生物技术专业微生物学教学中亟须解决的问题之一。本文针对生物技术专业特点,结合笔者的教学经历和实践中遇到的问题,从三个方面提出自己的点滴体会,期望能够对我院生物技术专业微生物学的教学改革实践有一定的指导意义。 一 明确课程地位、合理修订教学大纲 1.课程地位 根据生物技术专业的培养目标,将微生物学作为生物技术的主要专业基础课。微生物学课程的作用,一是为后续的专业课程学习奠定知识基础,实现专业培养目标;二是为学生今后从事相关专业工作提供丰富的微生物学知识和实践技能。学生只有具备了微生物学的基础理论和实践技能,才能更好地到与之相关的企事业单位从事生产经营、科研和管理工作。 2.教学大纲 在教育改革思想的指导下,结合专业特点,我们通过教学实践不断反思和总结,重新修订了医学院“微生物学教学大纲”和“微生物学实验教学大纲”。在大纲中明确了本课程的性质、目的和任务,对某些章节内容的学时数进行了一定调整,突出了重点内容,减少讲授时数,增加自学、研讨时数;对每一章内容都从“掌握、熟悉、一般了解”三个层次进行分解,形成知识结构体系;每章结束后安排15分钟在教师的引导下让学生自己总结和讨论章节内容,调动和培养学生的自主精神。例如,“原核微生物的形态结构”中“细菌细胞壁组成结构”等重点内容更为突出,所占课时比例增加;学习“真核微生物”时,让学生查阅文献,写出“酵母菌/霉菌在生产中的应用”的综述并安排小组讨论;在学习“微生物遗传”内容中补充微生物的基因组结构。在实验教学大纲中,笔者对实验顺序做了适当的调整,将“培养基的配制”和“消毒灭菌”实验分别作为第一、第二个实验;将“土壤中微生物的分离纯化”与微生物的形态观察如“革兰氏染色”和“微生物菌落的观察”等实验进行有机组合,形成连续、系统的综合大实验。同时,为了培养学生的自主创新能力,实验教学中还加入了自主设计性实验,由学生分组进行。教师提供几个可选主题,学生也可以选择自己感兴趣的方向,最后通过查阅文献设计实验方案进行操作。大纲中明确规定,实验考核不及格不能参加理论课考试,实验技能考核占微生物学总成绩的20%。 二 合理选择教材,注重教学内容的优化和更新 目前,国内出版的微生物学教材很多,但真正适合生物技术专业的微生物学教材却少见。另外,我国教材建设明显滞后国外,出版周期长。为此,在准备课堂教学之前,教师首先应根据专业和学校的实际情况,选择国内外优秀教材,同时要随时关注和紧跟学科发展动态,及时优化和更新教学内容,保证教学内容的先进性、系统性和合理性。 1.教材的选择和调整 教材是沟通教与学的桥梁,是教与学的基本依据,选用具有系统、完整的微生物学学科知识体系和反映当代微生物学领域最新成就的优秀的教材,是确保微生物学教学质量的关键环节。在教学实践中我们选择了袁生教授主编的《微生物学》(高等教育出版社,2009)作为教材进行试用。该教材为普通高等教育“十一五”部级规划教材,在结合精品课程建设,汲取、借鉴和参考国内外一些优秀教材的长处的基础上,加强了对微生物现代分子生物学前沿、微生物多样性等知识,以及当前热点问题的介绍,并且在教材编排比例上做了新的尝试,是一本内容全面、简明扼要、结构合理,并适用于综合性大学生物学、生物技术、生物工程等专业微生物学课程的教材。同时,笔者将周德庆先生编写的《微生物学教程》、武汉大学沈萍教授编写的《微生物学》等作为参考教材,这两部教材内容较新、知识性强,汇集了学科近期研究进展,资料翔实、信息量大。既避免了单纯靠一本教材所带来的局限和不足,拓宽了学生在微生物学领域的视野,又加强了学生的自学能力。此外,还通过给学生提供一些相关的课外学习的参考资料和网站(如《微生物学通报》、生物谷论坛等),让学生自主地了解微生物学的发展前沿与动态,从而激发学生对本课程的学习兴趣。 2.根据教学需要,优化更新教学内容 微生物学课程由于其内容庞杂、微观形态学内容较为抽象,在有限课时内不可能面面俱到。因此,教学中容易出现主线不清、体系不严谨等问题,而且如何在学时相对减少的条件下,处理好理论知识与实际应用、经典内容与现代科技的发展及最前沿的研究内容间的关系是进行教学内容改革首先遇到的问题。为此,首先,要深入研究和领会教学大纲,仔细钻研分析教材,理清脉络,形成立体的知识结构体系,突出重点和难点,与实际应用统一起来,然后再系统地、有侧重点地传授给学生,完成大纲的要求。其次,避免课程间内容交错重叠。笔者对交叉内容进行了适当的优化整合。例如,“微生物的代谢”一章,生物共同的代谢途径部分为生化课的重点内容,以学生自学为主,教师重点讲解微生物特有代谢途径及其作用和应用意义,如乙醇发酵、乳酸发酵、生物固氮等。又如“微生物遗传变异与育种”章节,对于在分子生物学课程重点“遗传物质及基因表达调控”等内容仅作简要概括或让学生自学。此外,适当补充微生物学在工业中的应用等相关教学内容,如在每讲完一大类微生物时,补充相关微生物工业和产品相关内容,既提高了学生学习微生物学的兴趣,又注重了学生实际能力的培养。 三 尝试多种教学方法,选择正确合适的教学方法 教学过程中,许多学生反映微生物学课程“听得懂、理不清、记不住”。因此,继续采用传统“填鸭式”教学方法只会与教学目标背道而驰,这就要求教师在教学过程中注重教学方法的改进,根据不同的教学内容和知识点选择适合的教学方法,形象生动地将微生物学基本知识传授给学生。在教学过程中,笔者尝试过以下几种教学方法。 1.归纳、对比式教学法 对于知识点零乱、分散且容易混淆的内容,可以通过归纳与比较其间的异同,使知识点层次清晰、分明,也可减轻学生记忆的难度。如原核微生物与真核微生物的比较;真病毒与朊病毒的比较;G+细菌与G-细菌细胞壁的比较;细菌、酵母菌、霉菌、放线菌菌落特征的比较;消毒与灭菌的比较;体液免疫与细胞免疫的比较等。比如,G+细菌与G-细菌细胞壁的比较可从四个方面对两者进行比较和说明:细胞壁结构;肽聚糖含量与单体结构;革兰氏染色反应;磷壁酸、LPS的有无等。归纳和比较法授课过程中引导学生自主列表比较,既能促进学生对知识的掌握和巩固,又能提高其自学能力。 2.实例教学法 教学中,要理论联系实际,多引入与生产生活实际密切相关的热点问题或有趣事例。例如,讲到“蕈菌”的时候,可以查阅最新文献向学生们介绍一些常见的食用蘑菇的培养过程,引出真菌繁殖的生活史;开始“病毒”一章的学习时,通过简单介绍当时SARS流行情况,引出其病原体—冠状病毒,讲到“亚病毒”时引入疯牛病的例子,激发学生学习病毒的兴趣。这样,不仅活跃了课堂气氛,还对学生起到开阔视野、拓宽思路、激发学习兴趣的作用。 3.讨论式教学法 教学过程中有些内容与当前热点问题有关,可以提前几周布置作业给学生,让学生通过查阅大量的相关资料写成综述或总结。如讲到细菌耐药性时,可以让学生查阅相关文献,总结和分析当前细菌耐药性研究的进展,包括耐药菌种、耐药机理及可采取的措施等,上课时分组派代表发言讨论,最后教师总结。这样有利于提高学生查阅资料、综合分析的能力,既加深了对知识的理解和记忆,又提高了学生的组织和表达能力。 4.多媒体课件的合理利用 微生物的微观形态特点使得微生物学的教学变得抽象、难以理解,采用多媒体课件辅助教学,可以把在显微镜下的影像信息搬到教室中,使课堂教学形象化,有助于学生理解和接受。如细菌、真菌、病毒的显微世界及鞭毛运动、噬菌体复制、担孢子形成的过程可以通过色彩丰富、生动形象的动画展示,再配有优美的音乐和解说,能够有效激发学生学习的积极性,提高讲课效率。教学过程中要把握好板书与多媒体的有效结合,避免多媒体画面富于变化而带来的讲授内容条理不清晰的弊端,在板书清晰的主线框架的前提下正确合理地利用多媒体教学。 四 结束语 以上是笔者根据微生物学课程的教学基本要求,为搞好课程教学而进行的一些改革实践和探索,并且已取得了一定的效果。但由于医学院生物技术专业开设时间不长,微生物学课程作为生物技术专业的重要基础课程之一,教学改革工作任重道远,今后还有许多工作要做,需要同仁在教学实践中不断改革、思考、总结和深化,使教学质量不断提高。 生物技术专业教学改革探讨:本科院校生物技术专业教学改革探讨和培养目标定位 摘要: 本文探讨了新形势下综合本科院校生物技术专业在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等培养目标上的定位,提出了生物技术专业教学改革的目标与思路,同时介绍了近年来南通大学生物技术专业在培养目标、教学内容改革、课程体系和实践教学方面的实践与探索,以对综合院校生物技术专业建设提供一定的参考。 关键词: 生物技术专业 目标定位 教学改革 综合院校 21世纪生物产业成为继信息产业之后世界经济中又一个新的主导产业,生命科学及生物技术的重大突破正在迅速孕育和催生新的产业革命。近年来,高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和社会发展对生物产业人才的需求,但是,在专业设置上存在着明显的“生源需求导向”,在人才培养目标的定位上是“模糊的复合型”,在教学上倾向于重理论轻实践。上述问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。尤其随着经济社会的发展和高等教育的大众化,高等教育的目标也发生了一定的变化。因此,综合院校生物技术专业培养目标的定位和教学改革是一个值得深入探讨的课题。 1.综合院校生物技术专业教学改革的思路和目标 近年来,我国综合院校生物技术专业在教学上更多地沿袭了学历教育的教学方法,始终未能彻底摆脱学科型教学模式的束缚,成为传统本科教育的“翻版”。因此,积极探索符合综合院校生物技术专业人才培养目标的教学改革已成为当务之急。 1.1课程体系开发的思路和目标 课程体系建设中,要改变传统的“学科本位”课程观,按照“厚基础、宽口径、广知识、强实践”的培养目标,向“多元整合型”方向发展,形成一种“多元整合”的课程观。主要改革思路是:注重生物技术与产业化管理相结合,增强课程设置的灵活性,形成模块化、弹性化的课程体系,适应行业和社会对应用人才规格多变的需求。要改变传统生物技术专业的专业课程设置方式,开设以上游应用技术为背景的模块化专业课程,如生物制药技术、食品生物技术、农业生物技术、基因工程药物等;同时,增设以“下游工程”为背景的营销、物流、管理等经济管理类模块化专业课程。模块化专业课程的设置,能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设关于生物技术前沿的讲座及与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术及其相关产业管理的需要。 1.2实践教学建设的思路和目标 要改变传统重理论轻实践的教学思路,使生物技术教育向实践应用方向发展,实践教学建设就要紧紧围绕生物技术产业对“双料人才”培养的要求,按照认知实习模块、基本技能训练模块、技能强化综合训练三个模块的特点,构建由实验实习、专业实验实习、社会实践系列所组成的新的实践教学内容体系,并制定相应的评价标准。具体可重点考虑以下实践教学环节:(1)生物技术产品的生产、分析检测;(2)生物技术应用性科学试验与技术推广工作;(3)生物技术产品的市场调查及前景预测;(4)生物技术产品的营销和物流管理;(5)生物技术企业的生产运作管理、信息与技术资源管理与质量管理,等等。 1.3注重教师综合能力发展和引导 教师在教学中要加强对学生引导作用,专业教师在教学中的角色首先是学生将来从事本专业岗位的“榜样”,然后才是教育者,而只有“复合型”教师才能够胜任生物技术专业的教学工作。学校应该重视专业教师的全面发展,努力加强“复合型”师资队伍建设。鼓励教师参加教师“岗位”技术培训和进修,保证知识技能的不断更新;鼓励教师参加与岗位相对应的技术等级和技术水平考试;鼓励教师参与应用型课题的开发与研究,加强与企业的联系与合作。“复合型”队伍的建设是专业建设的重中之重,学校应把“复合型”师资建设作为一项长期性工作来抓。教师自己也要抛弃过去的简单理论教学的短期行为,努力提高自身综合素质,加强理论和应用的结合。这样教学才能有特色,教育质量才能有保证,培养出来的毕业生才能得到社会的认可和欢迎,才是综合院校生物技术专业长远的生存和发展之道。 2.生物技术专业培养目标的定位 2.1人才层次定位 随着社会经济发展,社会对生物技术专业人才的需求是有层次和类别之分的。传统学科型教育在人才层次定位方面有自身的特点,学科型高等教育以学科建设和发展作为专业改革和建设的出发点,培养目标突出“学术型”人才层次。但由于社会经济的发展和高等教育的大众化,这一目标要有改变,要以需求为导向设置专业,围绕地方或行业经济发展的需求开展专业教学建设,培养目标突出“理论﹢应用型”人才层次。综合院校生物技术专业培养的人才必须适应时展的要求,紧密依托行业或企业,满足社会对应用型人才的需求。因此,综合院校生物技术专业人才层次定位应立足于培养高素质的理论应用型专门人才,这既不同于研究生阶段培养的“学术型”人才,又不同于高等、中等职业教育培养的“操作型”人才。对于有兴趣、能力,愿意以后从事生物技术研究相关工作的学生,要培养他们成为“学术型”人才,除了具备理论应用型专门人才知识体系,还要把握生物技术研究前沿和总体进展。 2.2知识结构和素质能力定位 我国生物技术产业面临的主要问题是“重研究、轻应用”,不能形成“科研—商业化”的良性循环[1]。造成这一问题的主要原因就是企业管理、市场营销等方面的人才大多不懂生物技术,同时专业的“学术型”人才又不懂市场开发。据权威人士估计,我国在生物技术领域中,“上游开发”仅比国际水平落后3—5年,而“下游工程”却至少相差15年以上[2]。改变这一状况,需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型“双料人才”。因此,学生在学习公共基础课和专业基础课的基础上,还应学习法律、企业管理、市场调查与预测、市场营销、物流管理、电子商务等工商管理专业类的知识,让在校学生具有复合型人才所需的知识结构。综合院校生物技术专业学生素质能力定位的依据是人才层次的定位。为了适应“上下游工程人才”培养的需要,学生应具有良好的职业道德素质、广博的知识素质、较强的能力素质和健康的身心素质;了解、掌握生物技术及应用专业的知识与技能;具备外语、计算机、法律、管理和经济应用文写作基础;具有较强的市场经济意识、社会适应能力和职业转换能力;具有较强的组织能力、协调能力和团队合作精神。 2.3职业取向定位 有些综合院校生物技术专业的职业定位只针对某一单独的岗位,例如食品发酵领域。随着社会人才总量的不断增加,企业对人才的要求越来越高,相关企业对人才的需求主要为高层次生产或管理人员;对于一线操作任务,出于自身经济利益考虑,企业多由高职或中职生来完成,对本科毕业生的需求有限[5]。因此,职业取向定位的狭窄性,给学生的就业方向造成了一定的模糊性:在生物技能工作岗位竞争不过高职生和研究生,在企业经营管理工作岗位又没有明显优势。为了使培养出来的人才有较强的适应性和就业灵活度,职业取向定位必须有明确的行业依托,即根据行业特点和要求,针对相关岗位确定职业岗位,例如,可以与农业、食品、药品、发酵、园艺、环保等行业或领域相结合。这种面向职业岗位的人才定位,既可避免人才培养目标上的“模糊不清”及“重理论带来的不适用”等不足,又能够培养出真正满足不同行业不同岗位需要的应用型人才,并能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术产业管理的需要。 3.南通大学生物技术专业培养目标定位和教学改革的实践 南通大学生物技术专业自设立以来,经过近几年的改革与发展,通过不断探索专业培养目标定位和深化教学改革,生物技术专业课程建设走向了健康发展的轨道,现已成为定位较准确、特色较鲜明的专业。 3.1培养目标 根据对南通市,以及长三角地区的生物技术及相关行业人才需求情况调研,结合我校的专业优势和条件,我们对生物技术专业的人才培养目标在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等方面都进行了准确的定位,并在教学实践中形成了鲜明的专业特色。具体而言,我校目前生物技术专业的人才培养目标为:符合南通市,以及长三角地区生物技术及相关产业需要、具备基本从业道德和职业素养、掌握现代生化技术及产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物化工、生物发酵、生物制药、药物分析、环境治理及保护、食品加工及制造等相关领域从事开发、生产、检测、营销、运输、仓储、配送、管理或科研辅助等工作的理论应用型专门人才。近年来,我校生物技术专业总体质量和综合素质都得到了明显的提高,学生的从业单位反响良好,初步树立了生物技术专业在本行业中的名声。 3.2教学改革实践 根据专业培养目标定位,在教学改革实践中,既要考虑知识的衔接及其先后程序,又要符合教学规律、循序渐进规律、因材施教规律、学生身心发展规律等;既要通过教学内容、课程体系和实践实习的改革,将知识传授、能力培养、素质教育融为一体,又要加强师资队伍建设,打造一支高质量的专兼结合、校企互通的能工巧匠型教学团队。 3.2.1教学内容和课程体系改革 生物技术专业的教学内容和课程体系改革必须体现职业生涯发展目标,要尊重学生基本学习权益,给学生提供多种选择方向,使学生获得个性发展与工作岗位需要相一致的职业能力,为学生的职业生涯发展奠定基础。因此,我们将教学内容和课程体系分成三大部分:职业基本素质课程、专业基础课程和专业拓展课程,其中,专业拓展课程是我们今后课程体系改革的重点。在专业拓展课程的设置上,结合我校为综合性院校的优势,我们鼓励学生选修以企业管理、市场调查与预测、市场营销、电子商务、物流概论和经济法等经济专业为主的其他学院的课程,或要求辅修取得这些与生物技术应用相关专业的第二学位,完善生物技术专业职业岗位的知识体系。 3.2.2实践教学改革 目前,无论是教师还是学生都明显存在着重理论、轻实践的教学倾向。为此,我校生物技术专业在加强实验室硬件建设的同时,从实验的内容、方法和管理改革入手,强化实验的考核、认知实习和顶岗实习,确保实践教学的质量。 首先,增加投入,改善实践条件。尤其近几年来,我们利用生物学作为学校申博的支撑学科优势,积极争取国家和学校资金,来改善生物技术实验室的设备。我校现有的生物技术专业实验室存设备齐全,基本能够满足与生物科学相关实践实验教学的需要。 其次,借助外部资源,实行资源共享。生物技术专业属于高投入专业,实验设备等各项投资大,尤其是代表上游生物技术发展的基因工程领域学科的实验仪器特别昂贵,在现有办学体制下,对于一个地方教学研究型高等院校,短期内通过筹资方式解决实验室经费不足问题是不可能实现的。因此,我们在仪器购置和实验课程的设置方面并没有简单照搬研究型院校的实验室建设模式,而是整合学校内部及外部资源,实现资源共享。例如,有些大型精密仪器使用就是借助医学院实验室;与生物技术相关工程设备借助机械学院,借助校企合作平台,采用“共建共管共用”的运行机制,不断开辟新的校外实训基地并长效运作,现在我们已经与南通百奥制药有限公司,南通伊士生物工程有限公司,海门联海生物和江苏赛奥等生物工程有限公司等多家知名企业签订了校企合作协议。 最后,合理调整实践教学计划。综合院校生物技术专业重点应突出理论应用技能培养,达到这一目的,应保证有一定时间参加社会实践和实习,并能在生产实践中得以应用。为此,我们建立了实践见习,科研导师,毕业实践教学体系。实践教学在大二就开始,通过前一年年在校学习基本理论知识及基本操作技能,适时到实践实习基地进行短期训练,大三时学生在前两年学校理论学习基础上,选择导师,参加导师的科研工作。在辅助导师的科研工作中提高学生操作技能,培养学生对生物技术专业的兴趣。大四的毕业实践,是我们实践教学的一个重要环节,老师提供研究课题,学生根据自己的兴趣选择毕业论文研究课题,通过老师和学生的双向选择,大大提高了毕业实践的效率。在长达半年多的实践中,学生切实提高了实际操作能力。这些实践练习,有效缩短了由学生转化为职业人的时间,使我校毕业生大多能较快进入状态,受到了用人单位的普遍欢迎。 4.展望 近年来,生物科学和生物技术获得了突飞猛进的发展,国际上很多重大成果的出现,都与生物技术密切相关。国内的生物技术产业也正处于一个快速发展的起飞阶段,要使科研成果以最快的速度转换为生产力,我国迫切需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型人才。虽然我国生命科学学科目前每年有四五万名毕业生,但是由于生物学科仍然采用传统意义的学科分科和专业分支,教育模式和知识结构并没有相应更新。“下游工程人才”培养的缺位,已成为制约生物技术产业发展的瓶颈,这就要求综合院校生物技术专业应重新审视和准确定位人才培养目标,与时俱进地进行教学改革,让在校学生能够向复合型人才靠拢,以便更好地适应生物技术及其产业对新类型、新能力人才的需要。 生物技术专业教学改革探讨:高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学改革探析 摘要 总结了高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革措施,包括改革教学方法、实行理论课与实践课的一体化教学、加强实验教师队伍建设、构建新的实验教学考核评价体系等内容,以期为高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革提供参考。 关键词 高职院校;生物技术专业;微生物学;实验教学;改革 微生物学是高职院校生物技术专业的一门专业基础课,其教学目的是使学生了解微生物的相关知识,掌握微生物实验技能,使其能在相关企业从事产品检验、质量控制及技术管理等工作。传统的实验教学内容多为普通验证性实验,实验之间缺乏系统性及延续性。实验过程以教师为主,学生缺乏主动性和创造性,学生的基本技能得不到系统的训练和提高[1]。因此,笔者结合高职院校微生物学教学特点,总结了高职院校微生物学课程实验教学的改革措施,培养学生的综合能力,适应时展的需求,培养社会需要的高级技能型人才,这也是高等职业教育的出发点。 1 改革现有微生物学课程实验教学方法 1.1 充分利用多媒体教学手段 以前的多媒体手段多用于理论教学,随着各学校硬件及软件设备的不断提高,将多媒体手段用于实验教学,将起到意想不到的效果。借助动画、PPT课件、视频和显微投影等现代教学技术手段,将微观的、描述性的、抽象的内容,变得具体化、形象化。如,将人类肉眼无法直接可见的微生物世界通过图片、动画等形式展示给学生;利用教学视频,使学生能够轻松掌握接种、纯种分离等实验步骤,为后续实验打下基础。运用多媒体教学手段,使教师的实验教学更加形象生动、直观简洁,也激发了学生的学习兴趣和求知欲望,极大地提高了微生物学实验教学的质量和水平[2]。 1.2 学生全程参与实验准备工作 目前高职院校的实验准备工作一般都是由教师来完成的。为了培养学生独立思考和工作的能力,可以让学生全程参与实验仪器与耗材的准备、实验过程及实验结果的分析等。该种做法可以使学生从整体上把握实验思路,掌握实验操作步骤。同时,学生还可以通过实验的准备工作学习到实验试剂的配制方法等,能让其更加充分了解药剂的特性,还能让其在进行正式实验的过程中对实验操作得心应手。因此,应让学生充分参与到实验的各个步骤中去,对其能力的培养有非常重要的作用。但是在实际的实行过程中,会遇到学生对实验准备时间的安排问题。因此,应合理安排学生的课余时间[3]。 2 实行理论和实践课的一体化教学 2.1 更新实验内容,提高实验教学水平 目前,微生物实验教学中存在的一个比较突出的问题就是验证性实验比重太大,而设计性、综合性实验比重太小,这对学生创造性思维的培养非常不利。因此,应适当增加设计性、综合性实验,让学生通过自己掌握的知识,查阅文献,设计实验,有利于提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,同时还可以提高学生的实验操作能力[4]。此外,还可以利用科研课题的热点将其融入到课堂教学中去,扩大学生的知识面,使其了解最前沿的科研动向。如在学生动手操作之前,用一定的篇幅讲述国内外微生物研究现状及其在工农业生产中的应用,可以增强学生的学习热情。 2.2 有机结合实验课与课程实习 课程实习是通过学校与校外企业合作,让学生去校外企业实训生物技术。由教师带着学生进入企业参观并进行讲解,向企业技术人员请教专业知识,使学生对微生物课程的课本知识得到巩固,加强学生对企业文化的了解[5]。如到酒厂,了解微生物发酵的工艺和设备;到检测中心,了解微生物检验的原理和过程。这样不仅使学生学到更多课堂上学不到的知识,更提高了学生学习的兴趣,学生在做实验时也有更高的积极性。同时也能使学生更快地适应将来在企事业单位的工作。 2.3 实验教学与职业技能鉴定培训相结合 国家从 2000年7月1日起,实行职业资格证书制度,在全社会建立学历证书和职业资格证书并重的人才结构。为进一步贯彻国家职业资格证书制度,实现国家对食品检验人员持证上岗的要求。凡从事技术工种的人员必须经过劳动和社会保障部批准的考核鉴定机构,实施职业技能考核鉴定合格,并取得相应职业资格证书后方能上岗就业[6]。生物技术专业微生物学课程重在培养学生技能,学校应以国际、国家(或行业、企业)制定的食品标准和法规为依据,将培养技能与职业技能鉴定培训相结合,上微生物实验课的同时进行职业技能的培养和工种考证的培训。把学生培养成为专业技术应用型人才,满足企业要求,做到走出校门即能上岗。 3 加强实验教师队伍建设,提高教师自身专业素质 实验教师队伍的教育水平直接影响着实验教学效果[7]。目前部分高校仍“重理论轻实践”,实验技术人员评职称困难,工资待遇也相对较低,造成实验师资队伍学历层次和年龄结构不合理,相关教师的工作积极性也不高,直接影响到教学质量。因此,学校应加强并重视实验教师队伍的建设,以跟上社会发展的脚步。作为微生物专业的实验技术人员,也要不断学习新的专业知识,及时了解和掌握最新的科学技术,探索最佳的实验教学方法和手段,提高自身的科研素质。同时,应充分利用实验室的设备,发挥实验室在教学中的优势,培养出技能强、知识足、动手能力过硬、创新能力好的优质人才[8]。 4 构建新的实验教学考核评价体系 目前,微生物学课程实验教学传统的考核方法是课程结束后,对理论知识进行书面考试,实验课只是结合平时表现与实验报告完成情况给出总评成绩,不再进行综合考核。这势必造成学生重理论、轻实践,不重视实验的不良现象发生,少数学生高分低能,动手能力较差,这违背了高职院校人才培养目标的要求。针对微生物课程实验比例偏多的特点,完善的实验考核制度显得尤为重要,它既是实验教学与质量的反馈,又能直接地反馈实验教学中存在的问题;既能真实地反映出学生的实际水平,又能充分调动学生的学习兴趣。完善的实验教学考核体系应该包括平时成绩考核和期末考核,其中平时成绩考核应该包括到课情况、实验态度、实验原理和基本操作过程的掌握、实验数据处理和结果分析、实验报告完成等几个方面;期末考核可根据不同课程性质,选择采用口试、笔试、动手操作或模拟操作等多种考核形式。通过完善实验考核制度,使学生系统地掌握课程的基本知识内容和实验方法,真正将知识、能力、素质的培养贯彻到实验教学过程的每一个环节[9-12]。 生物技术专业教学改革探讨:医学院校生物工程专业生物技术概论教学改革体会 摘要:生物技术概论作为生物工程专业的必修课,其内容广泛、学习难度较大,为了提高教学质量,培养高素质应用型人才,在教学内容、教学方法、考核体系等方面谈在教学改革中的几点体会。 关键词:生物技术概论;教学改革;体会 一、引言 生物技术是生命科学的前沿和尖端学科[1],是20世纪70年代末80年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为优秀的新兴学科[2]。生物技术概论作为将基础知识和前沿科学相结合的综合性课程,近年来,除了生命科学专业将其设置为必修课外,一些本科院校非生命科学专业为了促进复合型人才的培养,也将其设置为公共选修课程。珠海校区在2002年开设生物工程专业,并将生物技术概论设置为必修课程。由于该门课程知识面广,涉及理、工、农、医等多个方面,学习难度相对较大,同时也为了在医学院校培养具有创新能力和科研实践能力的高素质生物技术人才,笔者在多年的教学实践和教学改革中,在教材选用和内容选择、教学手段改进等方面不断探索,有如下几点体会。 二、选择适合的教材,优化教学内容 生物技术发展迅速,因此其内容的更新和扩展也相对较快,同时,相关教材的种类繁多,为增加生物工程专业学生的知识面,培养高素质的应用型人才,教研室教师经过多次集体讨论,将宋思扬、楼士林主编的《生物技术概论》作为授课教材,该书被列为“普通高等教育‘十一五’部级规划教材”,其内容全面而新颖,概念准确,语言深入浅出、通俗易懂,能反映生物技术各领域的最新研究进展[2],在此教材基础上,又以刘群红、李朝品主编的《现代生物技术概论》,(英)史密斯(Smith,J.E.)著、郑平等译的《生物技术概论(原书第四版)》等书作为教学参考书籍,丰富教学内容,课堂信息量得到大幅度增加。 生物技术作为一门新兴学科,在教材中除了介绍基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程的基本原理及基本方法外,还介绍了生物技术在各个领域中的应用,但本课程理论授课仅有28学时,因此在教学内容选择上,考虑到本专业学生的必修课蛋白质和酶工程、细胞工程和发酵工程这三门课程都有系统的专业课学习,为避免内容重复和学时浪费,将酶工程、细胞工程、发酵工程三章内容在该课程中不做讲解,基因工程虽然也有单独的专业课的学习,但考虑到基因工程技术是生物技术的优秀内容,是后面各章节的基础,因此将其保留。教学学时的合理分配,增强了学生对专业学习的兴趣,提高了教学效率。 三、采用灵活多样的教学方法 教学是一门艺术,而且是一门永无止境的艺术。教学方法即组织教学是取得良好教学效果的重要保障[3]。 1.以问题为导向,激发学生学习的积极性。生物技术概论是一门综合性很强的学科,内容广泛。学生在学习过程中感到难点多、知识杂乱,缺乏兴趣。以往教学模式中,教师是主体,在课堂教学中始终遵循“教师讲授,学生听,课后复习,考试”这样常规的教学思路,学生在学习的过程中始终处于被灌输知识的状态,学生想象力缺乏,对任何知识没有探究欲望,缺乏创新意识,对今后的科研和工作都会产生不利影响。因此,教师在课堂教学过程中,可以针对下次内容提前布置一些问题让学生思考,如在讲授生物技术培育抗除草剂、抗病虫作物时,可预留问题:这些具备抗病、抗虫作物有这么多优势,难道没有危害吗?在生物技术与食品包装内容时,课前先提出问题:目前食品包装方式都有哪些?生物技术在食品包装方面的应用和优势在哪里?这些问题的提出,激发了学生对知识探究的兴趣。为了解决这些问题,学生在课外时间利用相关专业书籍,网络查阅文献,浏览相关网页,不但学生自主学习能力得到提高,而且拓宽了学生对问题的深度和广度的认识。学生在下次课前可积极发言,阐述自己的观点和见解,这样一来,不仅丰富了课堂教学气氛,而且培养了学生的自主学习的能力。 2.多媒体辅助教学,提高学生学习兴趣。兴趣是最好的老师,也是学习的动力。在教学活动中,以多媒体技术作为现代教学手段,可以将文字、图形、声音、动画等多种资源整合优化[4]。由于其丰富多彩的画面的切换使学生置身于教学中,激发了学生的好奇心,使教学表现的内容更充实,更形象生动,更具吸引力[5]。如,讲到PCR技术时,因为在其他科目中已经有介绍,考虑到学生可能有所遗忘,可以直接播放动画,让学生清楚PCR的基本原理和过程。在此基础上再讲解PCR的一些衍生技术,一方面节省课时避免重复,另一方面加深对新内容的理解和掌握。如,在讲解转基因食品优势和安全性问题时,先问学生:在一些油桶说明书上明确写有“本产品为非转基因产品”等字样,为什么?针对提出的问题,教师不给予解释和评论,而是让学生观看利用网络资源搜索到的视频。这种方式比教师单独用枯燥的PPT介绍目前转基因食品种类和相应潜在危害要生动和有趣,同时更能启发学生对问题进行思考。通过这些形象生动的图画和视频内容,学生对这门课程产生了浓厚的兴趣,不但容易掌握和巩固新内容,也激发了学生的求知欲望,让学生感受到生物技术与日常生活、实际应用是息息相关的一门学科。 3.安排一定自学内容,让学生参与教学。生物技术概论内容涵盖面广泛,但教学时数有限;在有限的教学学时内,将所有内容都进行精讲、详讲是不可能的,因此,根据教学大纲要求,教师可安排一些内容让学生课后自学。如,讲解生物技术与农业一章,其中核移植技术、胚胎干细胞技术及其在养殖业中的应用就可以和生物技术安全性及其应对措施一章中动物克隆联系起来,布置一些问题让学生查阅资料,如:克隆技术好不好?从社会伦理角度谈对克隆人的认识。可以分成小组形式进行讨论,或者以正反两方的形式组织辩论,或者以小组形式选派代表阐述自己的观点等,通过这种教学方式,学生的独立思考、创新能力得到培养,并且充分发挥了其团队协作能力,提高了学生的自学能力,为今后的学习和工作奠定了基础。 四、完善考核方式 为避免期末考试一张考卷决定总分的弊端,实施综合考核方案,将平时成绩和期末成绩相结合。对于参与课堂讨论、辩论、回答问题等都作为平时成绩,同时根据平时章节安排,布置了一些论文、书面报告的形式作为作业,也将其归为平时成绩。这种考核方式的变革,使学习不再以单纯记忆型为主体,而是在增加学习兴趣的前提下加强学生自主学习、创新等能力的培养。 五、结语 多年的教学中,教师不断地探索、总结、实践,使学生对学习该门课程充满了兴趣,促进了学生潜能的充分发挥,调动了学生学习的积极性、主动性和创造性,为培养高素质的应用型生物技术人才打下了基础。 作者简介:周鹤峰(1980-),男,山东莱阳人,副教授,硕士研究生导师,硕士。 生物技术专业教学改革探讨:新时期生物技术专业教学改革思考 【摘 要】本文对新时期生物技术专业在培养目标确定、教学内容修订、创立学生自主性实验教学模式及提升学生的综合素质等方面的教学改革进行了初步探讨。 【关键词】生物技术;人才培养;教改 生物学是二十一世纪的主导学科,生物技术产业被认为是继信息技术产业之后世界经济中又一个新的主导产业。 随着生物技术产业的迅猛发展,近年来高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和产业发展对生物技术人才的需求。但是,在专业设置及人才培养目标的定位上,思路不是非常清晰,在实际教学工作中理论课学时大于实践课程的学时。这些问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。近年来,随着生物技术产业的快速发展及高等教育的普及,高等教育的目标也随时代的发展发生了一定的变化。因此生物技术专业培养目标、培养方案的改革及相关课程进一步优化势在必行,以适应社会及产业发展对生物技术人才的需求。 1 培养目标的确定 生物技术专业作为我校2006年开设的新专业,专业建立时就确立人才培养要积极主动适应国民经济建设和社会发展需要的思想,尤其是与区域经济和产业的发展紧密结合,将人才培养的重点定位在应用型人才上,将生物技术专业与我校传统工科专业相互结合,互相促进,培养出理工结合、新时代需要的人才是我们人才培养的主要目标。 2 教学内容的修订 按课程教学改革的目标和遵循的基本原则进行,突出学生基本知识、基本能力、科学素养和创新能力的培养,适应新培养计划的要求。 1)优化课程体系,根据修订后的教学大纲,调整各课程的教学内容,避免课程内容上的重复教学,提高单位时间的教学效率。 2)在实验教学内容的选择上,适当减少定性的验证性实验内容,增加与专业培养方向相适应的综合实验和自选实验,引入学生自主性实验教学模式。在实验内容的顺序安排上由浅到深,相互渗透,循序渐进。使实验内容更加符合生物技术专业培养方向和学科发展方向,内容分布更趋合理。 3 创立学生自主性实验教学模式 培养学生的创新意识,培养学生的创新思维和创新能力,培养学生的实践能力,使实验教学活动真正建立在学生自主活动、主动探索的基础上。让学生经历全面的实验技能和科学研究的思想、方法的锻炼,切身感受实验的每个环节的重要性,全面培养和提高学生独立开展实验工作的能力。积极研究自主性实验在生物技术专业实验教学和人才培养中的作用和自主性实验教学模式中教师的作用。 4 提升学生的综合素质 适当减少必修课和指定选修课程的比重,增加任意选修课的比例。压缩课堂教学的时数,将更多时间交给学生进行自主学习。鼓励学生选择人文学、社会学、工课类课程,拓宽学生的知识面,提高学生的综合素养,对学有余力的学生鼓励其辅修其他专业,除可提高学生的文化修养外,还可有效拓宽学生的就业面。组织各种专题讲座、学术报告等学术活动,活跃学术气氛,增加除课堂外的其他知识汲取的途径。鼓励和引导学生参加各种社团活动、暑期社会实践和社会调查,提高学生的与人交往的能力,提高学生的社会适应能力,培养学生的参与及领导能力,达到提高学生情商的目的。 从社会的经济发展及生物技术产业的发展趋势来看,都需要高校培养大批量高素质生物技术人才。但由于生物技术专业开设时间较晚,产业发展又非常迅速,因此开展生物技术专业的教学研究很有必要。在探索和改革中,我们应敢于创新,敢为人先。使得生物技术的人才培养与社会的发展及产业的发展相适应。但改革中切忌步子太大,要做好调研,稳建操作。我们将继续对办学模式、培养目标、课程设置、教学内容等作进一步的探讨、研究和实践。为生物技术专业的发展和培养大批量高素质生物技术人才探索更多的办学经验。
癌性疼痛(癌痛)是指由肿瘤或肿瘤治疗所致的疼痛,是患者最惧怕的症状之一,严重影响患者的整体生活质量。目前西医常用世界卫生组织推广的“三阶梯”治疗原则控制癌痛,但不良反应多,难以达到有效控制疼痛的目的[1]。中医治疗癌痛具有安全、有效、多样化的特点,在癌痛止痛方面具备特有的优势。本文基于“癌毒学说”结合“态靶理论”,试探讨生物碱类天然药物治疗癌痛的配伍应用。 1癌毒-态靶理论 中医认为癌毒的产生,是因为外邪入侵、情志不畅、食纳不节、正气亏虚等所导致,在漫长的累积过程中逐渐使得人体气血阴阳紊乱以及脏腑功能失调,最终导致机体失衡。长期的研究认为肿瘤病机是癌毒与瘀、热、痰、湿等病理因素互相搏结,相互叠加聚合构成,“抗癌解毒、扶正祛邪”为肿瘤的治疗基本原则,临床常用清热解毒、化痰散结、活血化瘀、理气解郁、扶正培本等法[2]。肿瘤临床上均有“瘀”的客观表现,瘀血存在并贯穿于癌症的全过程。研究发现癌毒内蕴为癌痛病机之关键,癌毒滋生于瘀血提供的内环境中,癌毒生成后留滞脏腑经络,进一步损伤和瘀阻气血运化,酿生瘀血,同时癌毒的产生会导致机体功能失调,最终引起正气虚损[3]。受多种因素诱导,癌性疼痛病机以虚瘀毒互结为主,正虚不荣、瘀塞不通,癥积肿块,脉络壅塞,坚固难移,最终导致癌痛。因此益气养血、攻毒解毒、活血化瘀、通络止痛为其治疗原则。仝小林院士的“态靶”医学理论体系是在临床实践的基础上,有机地综合辨证论治思维与现代医学科技成果,以现代医学诊断的疾病为框架,参照中医思维,全面审视疾病的全过程,对疾病进行分期观察,把握每个时期微环境———“态”,并抓住其核心病机,重新确立主要的证候、治法、处方,力求使用精准的靶方靶药。也就是说,以“病”为纬,以“态”为经,基于“病证结合”的思维模式,了解疾病全程,把握当下之态。通过宏观调态,依靠微观定靶,提高临床治疗的靶向性和精准性,从而实现态靶结合[4]。近年来,曾普华将癌毒病机与态靶理论相结合,分析中医药对肿瘤-宿主相互作用的系统调节、恢复稳态作用。针对癌毒导致肿瘤-宿主稳态失调,抓住癌痛在各阶段的微环境———“态”之核心病机,实现靶法、靶方、靶药微观调控。以消除癌毒为驱动,统筹态靶为方法,构建“癌毒-态靶”之中西并重防治肿瘤的诊疗体系,实现个体化精准治疗、全程管理,通过调态纠偏,改善患者脏腑功能、气血阴阳失衡的状态,从而达到防治肿瘤与康复的目的。 2生物碱类天然药物止痛的现代研究概况 生物碱是一类天然且广泛存在于高等植物中的含氮有机化合物,如毛茛科、小檗科、豆科、罂粟科、防己科等,大多数具有显著的生物活性与复杂的环状结构。研究结果表明,多种生物碱具有较好的镇痛作用,例如二萜类生物碱、异喹啉类生物碱、苦参型生物碱等。二萜类生物碱包括高乌甲素、乌头碱、次乌头碱、草乌甲素等,是乌头属的主要活性成分,主要来源于雪上一枝蒿、川乌、草乌、附子、白附子等。异喹啉类生物碱包括汉防己甲素、两面针碱、白屈菜碱、延胡索乙素、小檗碱等,主要来源于粉防己、两面针、白屈菜、夏天无、延胡索、岩黄连等。苦参型生物碱是我国常用中药山豆根、苦参的主要活性成分,主要包括苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱等。其他类型生物碱如马钱子中的马钱子碱等[5]。 现在已发现具有止痛作用的生物碱类中药,如花椒、附子、吴茱萸、荜茇、胡椒、辣椒等辛温止痛药;雪上一枝蒿、防己、青风藤、雷公藤、川乌、草乌、钩吻等祛风湿止痛药;浙贝母、川贝母、白附子、洋金花、白屈菜、骆驼蓬等化痰止咳平喘药;延胡索、夏天无、马钱子、益母草、两面针等活血化瘀药;岩黄连、苦参、金不换、山豆根等清热解毒止痛药;飞龙掌血、紫金龙等止血止痛药。上述中药止痛范围广泛,对于炎性疼痛、神经性疼痛、伤害刺激性疼痛等均可发挥镇痛作用。实验研究表明,上述中药主要通过阻滞电压依赖性钠通道、增加中枢神经系统胆碱能功能、拮抗D2多巴胺受体和激动D1多巴胺受体、抑制前列腺素E2、增加GABA能神经系统和降低谷氨酸受体等发挥显著的外周和中枢神经镇痛作用。随着中药现代制备工艺的深入应用,从传统止痛中药提取的苦参碱、乌头碱、延胡索乙素等生物碱均已开发成临床镇痛药物。目前批准上市的生物碱类镇痛制剂主要集中为三类,即口服剂型、注射剂型以及外用剂型。口服剂有片剂、颗粒、胶囊、口服液等,如复方夏天无片、草乌甲素片、元胡止痛胶囊等。注射剂型与外用剂型有汉防己甲素注射液、复方苦参注射液、癌痛宁巴布剂等。针对这些现代制剂,开展了大量制备工艺研究、质量标准研究、稳定性研究、药理研究(包括药效研究,毒理研究)、临床试验等,从而保证产品质量的稳定性与一致性、有效性与安全性。运用高效液相色谱法、反相高效液相色谱法、高效液相色谱-质谱/质谱、毛细管电泳法等方法测定复方苦参注射液中苦参碱、氧化苦参碱等生物碱的含量;通过网络药理学研究元胡止痛胶囊中分子与靶蛋白的相互作用,发现元胡止痛胶囊中的黄连碱、原阿片碱等17个主要活性成分与GluA2、iNOS、AKR1C2等28个靶蛋白相互作用,可以缓解疼痛,减轻外周的疼痛刺激[6]。魏黎等[7]研究报道,针对骨转移癌痛患者,复方苦参注射液联合盐酸羟考酮缓释片组完全缓解率、轻度缓解率、生活质量均高于单用盐酸羟考酮缓释片组。王薇等[8]通过多中心、随机、对照、非劣效性临床研究,证实轻中度癌痛患者在使用第一阶梯、第二阶梯镇痛药物无效或者不耐受情况下,可以选择草乌甲素片镇痛治疗。 3生物碱类天然药物止痛的临床配伍应用 在癌痛的中医临床实践中,坚持辨病与辨证相结合,全方面考虑癌症的病因、病机、治则与防治肿瘤的宏观环境,审视癌症各阶段的“态”(即微环境),以证为立法处方的着力点,以消除疼痛为首务和靶标。在癌毒病机理论指导下,针对癌痛“癌毒驱动,正气虚损,痰瘀毒结”的病机,利用生物碱类天然药物现代药理学研究成果的靶向性,确立靶法、靶方,进行靶药配伍,进而确立临床镇痛的中药。在具体治疗癌痛时,中医采取的方法主要有内治法、外治法。内治法包括辨病与辨证相结合,运用经方、验方治疗等。外治法是通过药物贴敷、针灸、涂抹等方式使药物作用于体表部位。 3.1内治法 中医内治法根据患者疼痛性质,结合全身情况,运用“癌毒-态靶”理论,辨证与辨病相结合。针对虚瘀毒互结,一是通过益气养血,恢复气血阴阳及脏腑功能,以缓解不荣则痛的情况;二是通过活血化瘀,改善瘀血阻滞经络、不通则痛的状态,使气血运行通畅;三是通过攻毒解毒,消除体内毒邪,从而改善体内环境,以阴阳复衡。临床根据上述治法,以缓解、消除癌痛为立方原则,根据药物七情相须相使协同增效或相畏相杀制约减毒,选取性能相反的寒热、攻补等药物配合调节阴阳偏颇、正邪盛衰,确定君臣佐使组方原则,从而筛选药物进行配伍。复方夏天无片是以夏天无为主药,佐以制草乌、秦艽、麝香、全蝎、蕲蛇、三七、牛膝、羌活、马钱子(制)等中药组成的纯中药制剂,功效有祛风逐湿、舒筋活络、行血止痛、解毒等。夏天无性味苦、微辛、温,归肝经,走行于气分、血分,具有活血通络、行气止痛之用。现代药理研究表明夏天无植物化学成分较为单一,主要是生物碱类成分,其夏天无总生物碱主要有效成分为延胡索乙素和原阿片碱等,原阿片碱含量最高,具有抗肾上腺素、中枢镇痛的效果,延胡索乙素具有活血、解痉、镇痛之功效。方中佐以制草乌、马钱子(制),前者祛风除湿、温经止痛,后者活血通络、散结消肿、止痛,两者都是大毒之品,利用其毒性以“以毒攻毒”之法猛攻癌邪之毒,协同祛毒增效,遏制癌毒发展。现代药理学认为草乌具有抗炎、镇痛的药理作用,以乌头碱、次乌头碱为首的二萜生物碱是其主要活性成分,其中枢镇痛作用与阻断电压依赖性Na+通道、抑制去甲肾上腺素再摄取密切相关[9]。马钱子中的马钱子碱具有显著的外周和中枢神经镇痛作用。Yu等[10]通过实验发现马钱子碱能显著抑制急性热和机械刺激引起的疼痛,在机制研究中发现阻断钠通道的兴奋性可减轻神经性疼痛,马钱子碱可同时抑制氧化还原反应和氧化还原反应钠通道,从而抑制DRG神经元的兴奋性。Yin等[11]在角叉菜胶致足肿胀实验研究中发现马钱子碱对炎性疼痛的作用机制与抑制前列腺素E2的释放或合成相关。三药配伍,使复方夏天无片具有较强的抗炎、镇痛效果,同时辅以当归、骨碎补、牛膝、蕲蛇、全蝎、三七等中药补益气血、消肿止痛,对轻度癌痛缓解有效率达到89.5%[12]。 元胡止痛方具有行气、活血、止痛的作用,由中药醋延胡索与白芷配伍而成,方中延胡索善治一身上下诸痛,为君药,辛散、苦泄、温通,归肝、脾经,具有活血散瘀、行气止痛之功效。白芷具有解表散寒、祛风止痛、活血排脓等作用,为臣药。两药配伍,属于中药配伍“七情”中“相使”关系,擅于通窍止痛的辛散温通之品白芷,可明显提高延胡索的止痛作用,缓解病情。迄今为止,以延胡索乙素为首的65种生物碱是元胡止痛方的主要活性成分,其中绝大部分生物碱类均来自于延胡索,元胡止痛方以延胡索总生物碱为主要成分,与白芷总香豆素及挥发油类配伍而发挥止痛疗效[13]。同时,在最新实验研究中使用小鼠坐骨神经部分损伤模型,发现延胡索乙素通过激动D1多巴胺受体和拮抗D2多巴胺受体发挥镇痛作用[14]。张明[15]研究显示复方马钱子胶囊(马钱子、甘草)具有活血通络、散结消肿、攻毒止痛的功效,可明显缓解癌痛。马钱子毒性大,性善通行,功善止痛,从而以毒攻毒、散结化瘀、通络止痛。虽毒性大,但可通过麻油炒制减轻不良反应,并与补益药甘草配伍甘温同用,起到“减毒增效”的效果,不仅有效减轻不良反应,而且有缓急止痛之功。 3.2外治法 由于晚期癌症患者正气亏虚,不耐攻伐,中医外治法可通过物理方式或药物直接作用于经络、穴位、皮肤、黏膜等达到止痛效果,药力直达癌毒病灶。常用外治方法有中药涂擦、穴位贴敷、针刺疗法、拔火罐法、喷雾法等。久病入络,癌毒驱动,毒瘀互结,不通则痛,脉络脏腑失养,不荣则痛,运用中医内服之药,同时协同特定腧穴和疼痛部位外治,作用刺激于体表腧穴,通经贯络,纠正脏腑阴阳的衰败,促进经络气血的运行,改善肿瘤微环境,起到通络止痛、抗癌解毒、扶正祛邪之功[16]。中药止痛贴是由制马钱子、延胡索、清风藤等配伍制成的巴布剂,具有活血化瘀、通络止痛之功[17]。方中延胡索、制马钱子共为君药,前者性温,活血止痛力强,后者性寒,擅通络止痛,两药合用,寒温制约,化瘀止痛能力更强,起到主要治疗作用。清风藤具有祛风利湿、活血解毒之功,为臣药,配伍红花、桃仁可助君药活血止痛,佐以冰片、丹参活血化瘀。通过巴布剂经体表缓慢给药,使药物直达毒灶。研究表明,中药止痛贴中起止痛作用的主要是延胡索、马钱子、清风藤中的生物碱成分,其中清风藤主要成分为青藤碱,其可对多种类型的疼痛发挥镇痛作用。Lee等[18]通过福尔马林诱导的小鼠急性炎性疼痛模型研究发现,青藤碱可抑制电压门控钠通道,降低神经元的兴奋性,从而产生外周镇痛作用。Zhu等[19]通过坐骨神经慢性压迫损伤模型观察青藤碱对小鼠的影响,表明青藤碱通过激动GABAA受体对神经性疼痛产生显著的镇痛作用。癌痛宁巴布剂是以川乌头、莪术为主药,辅以山豆根、蟾皮、麝香等中药制成。川乌味辛、苦,性热,有大毒,具有祛风除湿、温经止痛的功效。山豆根行清热解毒,消肿利咽的功效,为臣药,以助川乌祛邪拔毒。配伍君药莪术行气破血,消积止痛,再佐以麝香、冰片等中药,共奏温经散寒、活血通络、化痰散结、解毒止痛之效。川乌头中的乌头碱、次乌头碱等二萜生物碱与山豆根中的苦参碱、氧化苦参碱,是癌痛宁巴布剂镇痛的主要的活性成分。Yin等[20]采用小鼠扭体试验、甩尾试验和热板试验发现苦参碱通过增加中枢神经系统胆碱能功能发挥镇痛作用,而不是直接作用于阿片受体,且与D2多巴胺受体拮抗作用和儿茶酚胺能系统无关。Liu等[21]通过实验发现,经过氧化苦参碱处理的坐骨神经慢性压迫损伤模型小鼠中GABAARα2表达量增多,同时GAT-1表达降低。结果表明,氧化苦参碱的止痛机制可能与GABA能神经系统有关。 4小结 癌痛是影响癌症晚期患者生活质量的主要原因之一。虽然西医通过药物联合介入、放疗联合热疗等方法都对癌痛取得了良好疗效[22-23],但综合多种情况,药物仍是癌痛治疗的首选方法。“益气养血、攻毒解毒、活血化瘀、通络止痛”为癌痛的治疗原则。态靶医学基于“病证结合”模式宏观调控癌痛全过程,微观针对核心病机、镇痛机制制定靶方靶药。生物碱作为中草药中重要的有效成分之一,可挖掘其主要的抗肿瘤、镇痛机制。基于癌毒-态靶理论,通过对生物碱类中药协同增效或制约减毒配伍,配合临床试验规范化、系统化、标准化,引进现代制剂学方法和技术控制药物质量,进而研制出有效、安全的镇痛制剂,取得理想的治疗效果,可快速缓解癌症患者的疼痛,提高患者生存质量。目前,对于生物碱镇痛的机制研究越来越多,随着药效学、毒理学、药物代谢动力学等深入研究,生物碱在肿瘤镇痛领域发挥着不可替代的作用,具有广阔的研究和发展前景。 参考文献 [1]中华人民共和国国家卫生健康委员会.癌症疼痛诊疗规范(2018年版)[J].临床肿瘤学杂志,2018,23(10):937-944. 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随着护理服务模式改革,护理行业在医疗服务和人民群众保健中的地位越来越重要,对护理专业高层次人才的需求也日益加大[1],同时对护理人员人文关怀能力和素养的要求也逐渐提高。特别是受新冠肺炎疫情影响,护理人员不仅要有扎实的专业操作技能,而且要具备人文素养。护理教育是培养护理高层次人才的基础,也是提升护理人员职业素养的主要途径。随着传统教育模式逐渐被淘汰,教育体系出现了一种新型教育模式,2018年,教育部高教司司长吴岩提出了加强“四新”建设,推进智能教育,传统医学模式将向新医学模式转变,并全面融合了医工理文知识及人工智能[2],由此,新医科理念产生。基于新医科理念,探讨护理硕士研究生人文素养教育现状,分析目前存在的问题,提出建议和意见,为人文素养教育的发展提供思路和方向。 1基于新医科理念护理硕士研究生人文素养教育的现状分析 人文关怀属于哲学伦理学范畴,指各式各样的文化现象,关怀指关心关爱、关怀照顾[3]。优质护理中以患者为中心的核心观点就是要让护士在日常工作中彰显人文关怀精神[4]。护理专业学生作为未来护理团队的重要组成部分,提升其人文素养至关重要。我国护理教育都是以职业教育为主,重技术、轻人文,多数学校将学生是否通过考试作为评判教学优良的标准,未对学生人文素养进行合理评价[5]。另外,课程设置将医学专业课程当作最主要且最重要的科目,占比较大,且科目设置沿用医学科目的划分标准,无法体现护理教育的特色[6],忽视了人文素养教育的重要性,在大专院校、本科院校中尤为突出,且绝大多数学校课程设置大同小异。除此以外,我国人文社科类课程在护理专业课程设置中所占比例远远低于美国、德国、英国、日本[7]。 2基于新医科理念护理硕士研究生人文素养教育的优点 2.1加强护患沟通,缓和护患关系 目前护患冲突成为我国护理行业发展的一个障碍,大多数学者和专家关注到了这一问题,并开始从教育层面探讨如何解决这些问题[8]。基于新医科理念,结合思政教育模式,在护理教育中加大人文素养教育力度,不仅可提高护理人员的人文关怀能力、组织沟通协调能力,而且可彰显其高尚的职业道德及体现人文关怀。同时,增强以患者为中心意识,以缓解护患双方的护理服务供需矛盾,避免护患冲突,促进双方形成良好的护患关系。2.2有利于学生树立正确的价值观和提高职业认同感人文素养教育实质上是一种提升人生境界、塑造人格及实现价值的教育,是满足社会护理需求和提升学生人文素养的教育[9]。课程的建设和开展,是从护理学科精神内涵上熏陶护理专业学生,让学生通过学习领悟和明白职业价值取向是对社会的责任感,而非是薪资多与少的问题,从而树立正确的价值观,肯定护理职业的作用和意义。让学生思考自身所承担的责任,通过所学知识和技术为社会做贡献,提高其职业认同感,使其将个人价值、职业价值与社会价值相结合[10]。 2.3提高临床护理工作服务质量 现代护理临床工作不只是简单地进行护理常规操作治疗,特别是在新医科理念下,人们法治意识逐渐增强,在疾病诊疗过程中,越来越重视自身的主观感受,这就需要护理人员具备良好的职业道德和职业素养。护理人员应从患者角度出发,遵守职业原则,坚定职业操守,让患者得到贴心且优质的护理服务[11]。通过学习人文类课程,使护生在工作中懂得尊重、关爱与理解患者,通过自己的言谈举止和专业技能使患者身心愉悦,真正做到一切为了患者、为了患者的一切。 2.4充分展现护理学科的精神内涵 一门学科的发展,要有属于该学科的灵魂和精神内涵。弗洛伦斯·南丁格尔曾宣誓纯洁一生,恪尽职守,不做损人利己的事,不会使用害人的药物,提高护理标准的同时,还要保守患者的秘密,并真诚协助医生,为患者谋福利,这充分体现了护理人员的人文素养及护理的意义。姜小鹰[12]认为护理的基础是人文关怀,而不是冷冰冰的护理技术操作;王倩等[13]也认为人文理念在护理科研、技术创新中格外重要。 3基于新医科理念护理硕士研究生人文素养教育的不足 3.1课程体系不完善,教育模式单一,缺乏核心元素的支撑 人文素养培养的重要环节是健全课程体系,而目前人文素养教育缺乏完整的课程体系,且得不到学校的重视,人文素养教育课程大多是选修课程,而学生对选修课程的重视程度不足,影响了学生人文素养的培养,造成了学生人文素质普遍不高的结果[14]。虽然部分护理院校开设了各种人文社科类课程,但因各课程间缺乏联系,根本无法达到人文素养教育的目的。特别是有些选修课程,基本是以传统教学模式为主,在教学过程中缺乏师生互动,并未体现人文素养教育课程的核心理念。 3.2师资力量不足,忽视职业精神培育 人永远是医学体系服务的对象,拥有良好的人文素养才能更好地掌握和运用专业知识技能[15]。人文素养教育不能仅依靠专业课教师,所有护理专业教师都应掌握人文素养相关知识,所有教师都应传授人文素养相关知识,并且达成教师皆是人文素养教育者的共识[16]。然而,护理专业教师对人文素养相关知识掌握并不全面,在教学过程中主要讲解和传授护理专业知识[17],缺乏育人意识,不能将专业知识和人文素养教育相结合。另外,护理专业教师对人文素养教育的重视度不够,由于专业课涉及内容较多,认为只要讲好专业知识就行,无需浪费课堂时间去讲解人文素养相关知识,从而忽视了学生职业素养培养。 3.3缺乏有效的人文素养教育评价体系 充分说明了教育评价体系的重要性,也点明了目前教育评价体系中存在的问题。石中英[19]指出,解决教育评价问题,应树立正确的教育价值观,明确如何培养人才的教育问题。然而,人文素养教育课程在高等教育体系中一直没有完整的评价体系,无法合理判断学生的人文素养水平,在护理硕士研究生人文素养教育中,应完善教育评价体系。 3.4课程重视程度不足,忽视了护理职业精神的培养 在现代护理以人为中心的理念中,护理工作尤为重视护理人员的人文关怀。然而,护理硕士研究生面对课业负担和就业压力,即使学校开展人文素养教育课程,大多护理硕士研究生也不会重视,忽视了对护理职业精神的培养。甚至部分护理硕士研究生会对人文素养产生一种误解,认为人文关怀能力就是与患者的沟通交流,没有真正理解人文素养内涵,觉得人文素养教育课程不重要,而这会对其未来职业发展和专业技能提升产生影响。史瑞芬等[20]认为,若没有人文知识和能力为依托,专业技能的发挥会受到限制。 4建议 4.1完善课程设置,提倡教育模式多样化 学校应借鉴欧美国家人文素养教育课程的设置和教育模式,借鉴先进的护理理念,增加人文素养教育课程的学时,将一些选修课程列为必修课程,降低人文素质教育课程教学计划的自由选择性和随意性,并在所有年级中开设这类课程。同时,学校可开展人文素养第二课堂活动,如组织学生去养老院做义工、去福利院探望小朋友等。授课教师也应注重教育模式的多样性,多与学生交流沟通,随时了解学生对人文素养的理解程度,以便探究学生的内心想法,让人文关怀深入人心。 4.2壮大师资队伍,提升学生人文素养 教师队伍的壮大可有效提升护理硕士研究生的人文素养。学校可通过开展线上线下讲座及培训、继续教育来增加教师的专业知识储备量;护理专业教师可通过沟通交流来掌握人文素养相关知识,并将人文素养相关知识引入课堂,如讲述“大体老师”生前事迹,让学生感受大爱大义,使学生产生感激之情、敬畏之心和社会责任感,使其思考生命价值的同时认真审视自己未来肩负的责任和义务,培养学生高尚的品德[21]。 4.3完善教育评价体系,注重多主体、多维度评价 教育评价体系的完善对教学质量有着不可估量的作用。目前,人文素养教育课程教育评价从单层面的评价转变为多主体、多维度的评价,并加入了过程评价和终期评价。多主体是指教师、学生、他人进行评价;多维度指教师自评及他评、师生互评、学生自评及他评。授课教师授课结束应反思课堂教学设计、教学内容有没有真正融入人文素养知识、课堂互动有没有融入人文素养教育,同时也要和其他教师沟通交流如何讲好人文素养教育课程。教师评价学生知识理解和掌握程度及人文关怀能力,学生也对自己进行综合评价,并和同学沟通交流,互相谈论对人文素养的看法,思考如何在工作中体现人文关怀。 4.4加强人文素养教育,紧密结合思政教育 基于新医科理念,一个创新型的护理人才不仅要专业技能扎实,同时也要有良好的职业素养,一个人的人文素养应内化于心,护理硕士研究生人文素养教育应从思想层面入手。高校应落实立德树人根本任务,把思政教育引入课堂,提高学生政治觉悟、人文修养,从而使学生树立正确的价值观;护理教育者也可借鉴课程思政理念,从人文素养教育课程建设走出来,大力开展课程人文,将人文素养教育与思政教育相结合,将“人文课程”转变为“课程人文”。 5结语 人文素养是一种主动给予他人帮助、关爱的品质,人文素养教育在护理硕士研究生培养体系中非常重要,在新医科背景下,如何完善护理人文素养教育体系及创新护理人文素养教育模式是当前的首要任务。 参考文献: [1]林敏,陈京立,朱佳楠,等.新医科背景下护理专业研究生教育培养的趋势分析[J].中华护理杂志,2020,55(5):769-772. [2]尚丽丽.新医科背景下医学研究生教育的思考[J].医学研究生学报,2018,31(10):1078-1081. [3]尤燕.人文关怀理念下的护理教学探讨[J].临床医药文献电子杂志,2020,7(22):179. [4]惠驿晴.护理教育教学中增加人文项目的重要性分析[J].中国新通信,2020,22(13):190. [5]侯纯妹.护理学基础课程渗透人文素养教育的思考与实践[J].卫生职业教育,2020,38(3):86-88. [6]范宇莹,孙宏玉,常广明,等.护理教育呼唤人文关怀的回归:人文关怀护理教育的国内外研究进展[J].护士进修杂志,2019,34(14):1257-1266. [7]韦莹.将人文关怀理念渗透护理教育中的探讨[J].中国中医药现代远程教育,2013,11(9):66-67. [8]曾冬阳,张艳,曹卫洁,等.“互联网+”背景下护理人文素养培育模式的构建与实施[J].中国医学教育技术,2019,33(3):338-341. [9]陈晓燕,姜雯雯,房春娟,等.浅谈人文教育在护理专业教学中的应用现状[J].江科学术研究,2020,15(2):5-7. [10]史瑞芬.让专业课堂“思政飘香”:从护理“人文课程”到护理“课程人文”[J].护士进修杂志,2019,34(14):1253-1256. [11]乔远静.护理教育中思政教育与人文素养培育耦合模式设计与效果评价[J].中国卫生产业,2020,17(8):4-6. [12]姜小鹰.南丁格尔奖章获得者工作感言[J].中华护理教育,2018,15(9):720. 作者:魏丹莲 王相淇 覃琦 马宏文 单位:天津中医药大学研究生院 南开大学附属天津市人民医院