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环境生物技术主要是通过对生物或者生物体的一些部分功能的直接或间接的利用,来对污染物进行消除的一种工艺,对环境污染问题能够做到高效的解决,而且在解决污染问题的同时还会产生出有用物质,这种工程技术在当前的环境治理中发挥着重要的作用,而且与可持续发展的思想是相一致的,有着消耗低、速度快以及效率高等特点。
一、环境生物技术在固体废弃物处理中的应用
利用环境生物技术处理固体废弃物中的生活垃圾、农业废弃物,可以采取卫生填埋的方法,它将城市生活垃圾存积在一起放入卫生填埋场,下层设置不透水的自然或人工的隔水层[1]。在处理过程中还要增加排气口与监测设备的设置,在当天的垃圾填埋结束之后在上面铺设一层土壤,然后利用科学的管理方法来对垃圾场地貌以及生态平衡状态进行恢复,主要的应用理由就是微生物对垃圾中的有机物实行分解,然后用填埋的方式还能够产生沼气进行二次利用。环境生物技术在堆肥中的应用,主要就是使废弃物在一定的温度环境中发酵,这种方法对生活垃圾的处理比较有效,处理步骤就是先对废弃物实行预处理,然后进行堆肥,后期处理之后存放,堆肥技术具有安全性高、成本低的优点。沼气发酵的手段是将牲畜禽类的粪便与农作物秸秆、污水等结合在一起,利用微生物所具备的厌氧发酵的特性,最终产生沼气,主要在农村地区具备比较大的发展优势。沼气能够在照明以及燃料等方面得到很好的利用,还可以利用沼气建立生态农场养殖模式,为绿色农业的发展做出贡献。
二、环境生物技术在水污染治理中的应用
环境生物技术中对微生物实行降解来处理水中污染物的形式,被叫作生化处理或生物降解,在生化反应中会因为微生物的差别,采取的处理技术也不同[2]。其中好氧降解技术中的生物膜法就是通过在污水处理的反应器中加入介质来实现的,介质可以承载微生物,使其获得继续的生长,进而转变成为粘液状的膜,最终会利用这种膜来对污水进行净化,在处理中膜会逐渐增厚,成为一个完整的微生态环境,这一技术不需要进行污泥的回流,而且产生的膜的生物性较高,在生化反应中比较稳定。除此之外还有生物自然的净化技术类型,比如生物塘、人工湿地等方法,生物塘就是通过太阳能作为基础能源,然后在其中种植水生植物,通过对水体中污染物进行吸收来得到净化的效果,在生物塘中可以种植水生植物,也可以加入曝气,对于水体生物的好氧降解有促进作用,现代化复合生态系统的建立使得生物塘的技术功能更加强大。人工湿地对于化工、纸浆等多种污水类型都可以进行净化处理,主要是通过自然生态系统中化学、物理及生物这三个方面的作用来操作的,污水中存在的有机物在湿地所具备的过滤、沉淀作用下进行截流,再次利用,其中可溶性的有机物在植物生物膜的反应下会被吸收、分解,湿地的再生与更换则可以通过填料来实现。
三、环境生物技术在废气和大气污染治理中的应用
环境生物技术对废气进行处理,及时将其中的有机污染物或恶臭物质降解或转化,达到净化空气的效果,属于一项空气污染处理的新技术[3]。环境生物技术对气体类的污染物的处理主要有生物过滤法和洗涤法、植物修复法等几种手段,生物过滤法就是通过活性物质的填充对废气进行加压与预湿,然后在生物滤池中使得气体中含有的污染物与生物膜相结合吸收,最后被降解从滤池的顶部排出。这一处理方式具有操作简便、设备投入少、效率高等优点,但是通常需要较大的占地面积。生物洗涤法要经过废气吸收与悬浮再生两个环节,由洗涤器与生物反应器组成,废气与生物悬浮液相互反应被分解净化后在反应池上部排出,然后对生物悬浮液进行充氧,产生的废气就会被微生物氧化、利用,而悬浮液也会在处理中实现再生,属于一个反复的过程。
四、未来环境生物技术的应用发展探究
环境生物技术在废水处理技术中的应用已比较成熟,实现了广泛的发展。好氧与厌氧工艺实现了相结合的发展以及无害化的生产处理过程,自动化程度不断提升,在今后的发展中针对不容易降解污染物的生物基因库的建设与特殊功能微生物的培养实验是主要的研究趋势。在当前科技的进步中,分子生物技术在传感器研究领域有着重要的支持作用,传感器能够使环境达到自动、连续的观测,判断环境污染状态,还可以对讲解规律进行分析,得出污染的发生原因,促进环境生物技术更全面的进步。另外,环境生物技术在发展中还需要不断的与相关科技相结合。将环境生物技术与光、声、电搭配,可提升技术作用效率,对高浓度的有害、难降解废水有效的处理,如电化学高级氧化-高效生物处理技术、辐射分解-生物处理组合技术等,这也是环境生物的未来发展趋势。
环境生物技术在环境治理中的应用效果逐渐凸显,这种高新技术的应用可以产生很大的环境效益,我国现阶段的社会发展中污染问题逐渐严峻,而且正处在一个经济转型的重要阶段,因此工业企业与政府、学术研究部门应该加强相互间的合作,在我国所具备的资源优势的基础上引进先进的技术与经验,推动环境生物技术的进步,为我国生态环境的可持续发展做出贡献。
【关键词】现代生物技术;生态环境;污染治理;应用
一、前言
作为一种实际应用效果良好的技术方法,现代生物技术在近期得到了广泛的应用。研究其在生态环境及污染治理中的应用,能够更好地提升现代生物技术的应用水平,从而有效优化生态环境及污染治理的整体效果。
二、现代生物技术的优势特点
生物技术在生态环境及污染治理中的运用不仅良好实现了对环境污染的治理,还有利于改善污染地的生态环境。这种新型的治理污染的方式,不仅污染小,其治理效果也比较明显,还有利于恢复当地原有的生态环境。我国的科研工作者要不断地对这一新技术进行研究与实践,为我国进一步的生态环境治理提供更加科学合理的生物技术支持。
垃圾废弃物是一种较为常见的污染物,我们利用生物技术对其进行处理,能够让其分子结构改变,生物能对发生降解的各种产物和副产物进行重新利用,从而使环境污染程度得到降低,同时也将这些废弃物进行转化,变为可利用资源。
在利用酶促反应处理污染物的过程中,用到的酶是一种活性蛋白质,在常温常压和中性条件下进行的,这就使得大多数的生物技术可以快速的在现场进行。它具有一定的优点:第一,操作比较简单;第二,成本比较低;第三,发生反应的条件比较简单;第四,反应过程较为稳定;第五,效果比较好。这些方面的优点使生物技术得以在生态环境及污染治理中进行普遍应用。
三、常用的几种现代生物技术
1.核酸探针检测技术
核酸探针检测技术。利用能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核苷酸片段作探针,分析DNA序列及片段长度多态性。被标记的探针直接用来探测溶液、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。它具有高度特异性和灵敏性,目前广泛应用于对环境中微生物的检测,定性、定量分析等研究中。
2.酶免疫测定技术
该技术是依据抗原和抗体之间的特异性吸附于固相载体表面,引入一种酶作为示踪物,通过共价键与酶连接形成酶结合物,加入底物后,根据颜色变化判定是否有免疫反应的存在,具有选择性好、灵敏度高、准确、实用性强等优点,广泛应用于监测农药、污染物残留、生物污染物等领域。
3.免疫金标技术
免疫金标技术是将特异性的抗原(或抗体)固定于硝酸纤维素膜,通过毛细作用向前移动,通过目测的胶体金标记物观察显色结果。该技术具有特异性强、操作简便、成本低廉、结果判断明确、时间短等优点,广泛应用于环境污染物的在线检测。
4.PCR技术
PCR即聚合酶链式反应,是指在DNA聚合酶催化下,以特定引物为延伸起点,通过变性、退火、延伸等步骤,体外复制DNA的过程,是一项DNA体外合成放大技术,能快速特异地在体外扩增任何目的DNA。PCR技术具有灵敏度高、特异性强等优点,用于检测大量平行的样品,环境中的生物污染。
四、生物技术在环境污染治理中的应用
生物治理环境污染是我国新世纪面临的新的重大课题。以环境污染的生物治理为主,开展环境微生物学的基础、应用基础和应用研究,为重金属废水、石油废水、印染废水、油脂废水、农药废水以及城市生活垃圾、生活污水等提供效果好、投资省、运行成本低的生物治理技术和设备,以此促进我国的环境工程建设。目前可提供的技术主要有:
1.城市有机垃圾处理技术
将城市垃圾通过分选后综合治理。将可腐有机垃圾生产成优质有机粉肥或有机无机复混粒肥;将可燃有机垃圾采用气化焚烧或生产成板材;无机垃圾用于填埋,处理过程中产生的废气、臭气、粉尘集中处理,废水循环使用,处理场地环境卫生达到国家标准,使垃圾达到无害化和更合理的资源化利用。
2.高新生物工程技术处理油脂化工废水利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株,根据废水和污水的不同性质、组成,配制不同菌株,通过发酵培养形成多功能复合型菌液(亦可制作成干性固体菌剂),用于油脂化工、化工有机废水、食品、印染、生活污水等工业废水处理。
3.生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术集生物处理和过滤两种功能于一体,出水水质优良,是一种高效的新型生物反应器,极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。
4.含油污泥高新生物处理技术对我国大中型油田、炼油厂、石化企业等行业中含油污泥、炼油浮渣等进行生物治理,通过生物处理达到回收石油资源和污泥达标排放。
5.油田、炼油废水高新生物处理技术通过对大中型油田、炼油厂废水石油污染物样品采集、降解微生物菌株的分离、筛选,获得石油降解优势微生物,针对含油废水的不同水质特征,选用不同的微生物菌剂处理,使其稳定达标排放。
五、生物技术的发展趋势
1.生物技术在农业中的发展趋势
充分利用我国丰富的和特有的遗传资源,分离克隆有自主知识产权的基因和基因工程品种已刻不容缓,以期在以“基因”为核心的生物技术产业中取得主动。实现单基因生物抗逆向持久性抗逆、生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。重视转基因植物的环境安全性评估,借鉴国外的成功经验,防止转基因植物危害的发生与蔓延。随着基因组时代向后基因组时代的过渡,研究重心已经从揭示生命的所有遗传信息转移到整体水平上对生物功能的研究。因此,在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的蛋白质学的发展和成熟,必将与基因组研究互相补充,给农业生物技术带来革命性改变。
2.生物技术在环境中的发展趋势
在污染的处理过程中,传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染,且运行费用高,处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解和转化因此,生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势,是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。生物技术的发展趋势将朝着传统技术的改良、与其他污染处理手段相结合和与现代高新技术相结合等方向发展,研究高效快速的工艺流程。
3.生物技术在工业中的发展趋势
工业生物技术的新崛起有两个巨大的推动力,即社会强烈需求和生物技术的进步。人类社会发展迫切需要解决的问题是资源、能源、人口、环境问题.随着生物技术突破性进展,使得人类可以设计和构建新一代的工业生物技术,可高效快速地将各类可再生生物质资源转化为新的资源和能源。工业生物技术在生物能源、生物材料以及生物质资源化方面发挥着重要作用。其中生物能源、生物材料、生物质资源化等都是现在以及将来发展的重中之重。
六、结束语
通过对现代生物技术在生态环境及污染治理中应用的相关研究,我们可以发现,该项技术的多项优势特点决定了其在生态环境及污染治理中的应用地位,有关人员应该从其客观实际需求出发,研究制定最为优化可行的实施策略。
参考文献:
[1] 米红霞.试析生物技术在生态环境及污染治理中的运用[J].资源节约与环保.2012(09):139-140.
关键词:生物技术;林业,问题
中图分类号:S7
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)23-0061-02
1 生物技术在林业生产中的应用
1.1 组织培养技术
植物组织培养技术指的是利用植物细胞的全能性,对植物的某一器官进行离体培养,获得与本体细胞性状一致的新的克隆个体的一种营养体扩繁技术。林木组织培养技术主要包括选择外植体、增殖和生根三个方面。外植体的选择应与分化途径相结合,根据不同树种的生理特点,来确定外植体的种类。常见的分化途径有叶芽萌发途径、间接器官发生途径和体细胞胚胎发生途径三种。叶芽萌发途径适用于大多数的林木,通过此途径得到的再生植株的异系数要小于愈伤组织获得的再生植株,而增值率却低于愈伤组织诱导方式。叶芽萌发途径的组培在外植体的选择上,不同的外植体来源对于组培的效果影响很大。以卷荚相思为例,选择其中上部的穗条作为外植体,萌发率要高于其他部位作为外植体的萌发率。间接器官发生途径则适合大多数的阔叶树。尽管此途径需要经过脱分化和再分化的过程,但是不同类型的外植体,也会影响诱导的效果。以林木的叶片与枝条为例,以叶片作为外植体的愈伤组织的质量要好于枝条产生的愈伤组织。体细胞发生途径最早是在针叶树木中获得的成功,此途径的外植体最好是未成熟的胚,进行快繁时,还应考虑其基因型,以便获得具有优良性状的林木。
1.2 分子标记技术
分子标记技术是一种以个体间DNA中的碱基序列变异为基础的遗传标记,反应出的是DNA水平上个体间遗传的多态性。分子标记技术不能对林木产生直接的效果,但是可以作为一种提供信息的工具,为林木遗传图谱的建立、辅助育种、数量性状的定位等方面提供有力的支持。目前的分子标记技术主要可以分为三大类。第一类是以RFLPs(限制性片段长度多态性)为代表的分子杂交技术。第二类是以RAPDs(随机扩增多态性DNA)、SSRs(简单重复序列)为代表的电泳和PCR技术。第三类是以ESTs(表达序列标记)为代表的DNA序列分子标记技术。林木育种中应用较多的是抗性基因的定位,由于受到环境及基因显隐关系的影响,基因型往往不能得到真实的表达,通过分子标记技术,可对与目标基因连锁的基因进行标记,从而确定目标基因的存在,有效的加速育种进程。相比于单一基因控制的性状,数量性状表现相对复杂,常规的遗传分析手段很难准确的表明基因间的相互关系,而分子标记技术可以有效的对数量性状进行标记,通过作图,可供人们进行更加深入的研究,以避免常规育种过程中评价效率低的问题。除了辅助育种之外,通过分子标记技术,对林木之间的遗传结构及多样性进行研究,可以为林木资源的亲缘关系鉴定、濒危资源的保护等方面,提供有力支持。
1.3 基因工程
基因工程技术又称作重组体DNA技术,顾名思义,它是将一个优良的基因片段通过特定的载体转运到生物的活体细胞中,最终使其得到表达的一种生物技术。基因工程技术可以将任何的外源基因转入到林木的体细胞内,这无疑对林木的改良提供了巨大的帮助。例如瑞典与美国合作研究的“工程山杨”,通过将拟南芥的叶状基因转入到欧洲山杨中,获得的转基因山杨可以提早十年成材。又如木质素对于树木来说,是一种保护成分,但是在造纸行业中,剔除木质素需要消耗较多能源且污染环境,美国研究人员所研究出的转基因杨树,木质素比非转基因的杨树要减少45%,大幅度的降低了造纸业能源的浪费及对环境的污染。抗性育种一直以来是林木育种的一个主要方向,通过基因工程技术,将一些对抗盐碱、抗干旱、抗寒冷等作物的基因分离并转入到林木当中,通过促使特定抗性蛋白的合成,有效的解决了一些造林过程中林木不易成活的难题。近年来,病虫害逐渐成为了危害森林的一个主要因素,通过将抗虫基因转入到目标树种中,可以有效地减少病虫害对林木生长过程中带来的危害,从而提高林木经济效益。
2 生物技术在林业生产中产生的问题
2.1 对除草剂的抗性
目前,我国已经利用生物技术的树种包括了杨树、落叶松、桉树和桦树等多个树种,对于抗除草剂方面,杨树的转基因技术可谓是这些树种中最为成熟的一个。由于林木后期生长高大,而杂草植株矮小,根系分布层也较浅,因此其对林木不会造成养分及光照等方面的竞争。林木对于除草剂方面的需求仅限于林木苗圃或者是造林初期,其风险程度远远小于其他的草本农业植物,所以杂草抗性的选择压力也相对的小得多。林木抗除草剂基因可能产生的危害就是以基因漂移的方式,将自身的抗性基因传递给与其亲缘关系较近的野生种当中,从而形成新的物种。当转基因的林木与周围的野生林木发生杂交时,带有抗除草特性的基因片段有可能会被交换到野生林木中,而林业生产中很少能用到除草剂,因此,这就降低环境对于野生种的选择性。换句话说,这种基因漂移可能将原本具有生物多样性的森林系统逐渐转变为差异性小,结构相对单一的群体,降低了森林系统的稳定性。尽管一些树木可能3~5年才开一次花,但是由于其花粉传播距离较远,且因其多年生的特性,对于向外界漂移带有抗除草剂的基因片段是很可能的。目前,世界野生动物基金会中的一份报告中已显示,这些转基因已经漂移到自然界中。
2.2 对害虫的抗性
病虫害的发生是森林损失的一个主要原因,因此,我国对于像抗虫棉这样的转基因作物已经早早应用。在林业中,抗虫转基因也已得以应用。尽管抗虫基因能够减少害虫对林木的危害,但是从长久看来,它也可能带来一系列的生态问题。林木的生长期较长,在长时间的选择压力之下,害虫的抗性可能会随着世代的增加而得到积累,从而使得害虫抗性大幅度提升。另外,和抗除草剂基因一样,抗虫基因也存在着漂移的可能,当他与某些害虫或病原菌的基因重组时,会导致具有超级抗性的病虫害发生。另外,多数转基因林木没有识别特性,在杀死害虫和病原菌时,也会造成有益生物的死亡,导致生物多样性的降低。
2.3 林木育性
对于高等植物而言,都有营养生长阶段和生殖生长阶段两个阶段。在营养生长阶段,植株全部的养分都供植株营养体消耗,而进入到生殖生长阶段,光合作用所产生的碳水化合物及能量有很大一部分被生殖器官所利用,从而减少了营养器官对于养分的吸收与利用。在林木生产过程中,使林木开花减少确实可以减少光合产物向生殖器官的运输,不过,由于林木中光合产物分配的不定量性,使得开花减少林木的增长效果不是很明显。相比于开花多少对林木生长量的影响而言,人们更关心林木之间的基因漂移问题。减少林木开花的数量,可以有效地减少林木之间基因片段的交换量,从而降低了转基因林木基因漂移对周围天然林可能带来的危害,从而大大提高了人们对转基因林木的接受能力。不过,开花减少也就意味着花粉量的减少,一些以花粉或者是果实为生的昆虫,鸟类和哺乳动物会随之受到严重的影响,随之森林系统生物链的断裂,于食物链上游的动物也会消亡,最终大幅度的降低系统内的生物多样性,影响着森林系统的稳定。
2.4 木材的化学性质
木质素广泛存在于木本植物当中,通过形成交织的网状结构来对细胞壁起到硬化的作用,对于植物来说,可以起到很好的抗风、抗病虫、抗逆等作用。随着社会的不断发展,木质素对于林木的这些优势在新兴的生物燃料或者造纸行业上,却成为了耗能和耗费化学试剂的源泉。因此,通过基因工程对树木进行转基因,改变木材的化学性质,也是我国林木基因工程上的一项主要手段,但是,在以往研究人员的研究中,减少木质素的含量,大多都导致了树木的抗性减弱。为了解决此方面的问题,研究人员们经过不断的尝试,研究出一种新的基因工程技术,它可以有效地修改木质素,使其在不影响树体强度的前提下,更容易被分解,从而降低了能源的消耗。这种木质素化学性质的改变是否对其他的环境胁迫存在着敏感性目前还不得而知。由于我国人工林的数量较为庞大,一旦经基因工程改造的林木对某种环境胁迫过于敏感,将会造成经济林的大面积受损,对经济效益及环境效益都存在着较大的风险。
3 结语
生物技术能够有效地加速我国林业的发展,如果大面积投入使用,必将会从经济、环境和社会方面带来巨大的效益。本文所提的可能的风险只是潜在的,大多数的基因工程林木并没有投入生产中,也没有相关研究来证实可能产生的问题。只有正确的认识生物技术,对其做出客观的评价,避免可能产生的问题,合理地利用生物技术,才能更好地促进我国林业的发展。
参考文献:
【摘 要】文章主要介绍了高职生物技术及应用实践教学的相关概况,探析其中的问题与困惑,然后制定行之有效的策略加以改进与完善,提高学生的专业能力与实践操作能力,为社会发展提供合适的人才资源。
关键词 高职院校;生物技术及应用;实践教学;困惑与策略
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2015)05-0093-02
当前国际经济的发展需要各项生物技术的支撑,只有充分掌握各项生物技术及应用方法,才能提高我国的整体竞争实力,为提高国际竞争力奠定基础。我国正在实行教育体制改革,各项教学政策的出台为教学发展提供了依据,指明了发展方向。高职生物技术及应用专业仅有10余年的发展历史,是一门偏年轻化的专业,实践教学课程开展的时间比较短、经验不足,导致体系不够健全与完善、实践教学模式不成熟。但与其相关的产业发展速度较快,培养的学生远远不能满足产业发展需求。
生物技术及应用专业在医药、食品、卫生、化工,以及农、林、牧、鱼、环保等众多行业中都具有广泛的应用,社会对优秀生物技术专业人员的需求量也逐步增加。高职院校办学时间短发展速度快,在实践教学体系方面仍然存在许多不足。高职教育的目的是向社会输送操作技能比较强、实践能力优秀的学生,因而十分重视实践课程教学质量。高职院校开设生物技术及应用专业是社会发展的需要,也是国家教育水平提高的重要表现。实践教学旨在提高学生的专业知识能力及实践操作能力,也是为了培养综合性与创新性人才,最终提高就业率。
一、高职生物技术及应用专业实践教学的基本情况
高职生物技术及应用专业应以生物发酵、食品检验、食品类生产操作、生物制品等工种的职业功能、工作内容、技能要求、专业知识要求来确定实践教学目标、内容及考核评价指标、仪器设备,以提高实践教学的针对性和实用性。高职生物技术及应用是一门综合性与实践性较强的专业,关系到社会生产与生活的各个方面,关系到我国社会主义市场经济的发展。第三次科技革命之后,生物工程对人们的生活与生产活动有着不可替代的影响。当前,生物技术是时展的主流,生物技术水平的不断加强及应用程度不断提高,在这种环境下新的产业革命孕育而生,生物技术与应用领域逐渐成为信息经济之后的第二个世界性产业领域。在这种经济背景下,高职生物技术与应用专业在教学过程中不仅只注重理论教学的发展,还应充分重视实践教学的重要性。
实践教学是巩固理论知识、加深对理论认识的有效途径,是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法、提高动手能力的重要平台,有利于学生素养的提高和正确价值观的形成。实践教学是生物课程教学的重要形式,在教学过程中占据重要地位。这是因为生物技术及应用专业相关课程的专业性、科学性与理论性较强,不利于学生理解与掌握知识。实践教学可以帮助学生掌握基本理论知识,还能够提高实际操作能力,是一种值得采纳的教学方法。
二、高职生物技术及应用专业实践教学面临的难题
高职生物技术及应用专业虽然开设了相关的实践教学课程,但在实践教学过程中仍然存在许多问题,严重阻碍了教学发展进程。
1.实践教学课程的目的不明确,在教学过程中忽视了理论与实际相结合的重要性,过于注重学生的素质与能力,轻视了理论教学的作用。目前,高职生物技术类专业实践教学目标的定位仍局限于职业技能培养,综合素质培养不论在实践教学目标、教学内容设计、实践教学教材及教学质量评价上均未得到真正体现和实施。许多教师将理论教学与实践教学分割开来,认为在实践教学课程中应当只讲授操作方法及步骤,没有将理论知识贯穿于实践教学课程始终。
2.设置实践课程时,课程内容、教学方式、课时安排等有失偏颇,没有进行科学合理地分析,部分实践课程存在重复现象。生物技术及应用专业课程之间的联系比较密切,有的课程相似,设置实践教学课程时容易重复,不仅浪费了学习时间,还浪费了资源。没有从整个专业培养目标、专业技能和综合素质出发,导致实践项目设置重复现象明显,如培养基的成分和制备、菌种制备、菌种保藏等实验在微生物应用技术、发酵工程基础等课程中重复出现。不仅如此,高职院校实践课程内容比较单一,课时设置不合理,没有突出教学重点,而且需求较高。
3.实践教学的器材、设施比较落后,实践教学结构设置不合理,教学内容不够全面。许多高职院校为了节省开支,实践教学器材与设备更新、维修等存在困难,导致实践教学课程质量不高。不仅如此,由于生物专业涉及的领域十分广泛,实践教学设备需求量比较大,有的设备配置不够合理,甚至因为各方面的原因不能配齐或停用。此外,对生物技术及应用专业实践教学内容体系中的各项技能应涵盖的具体项目、任务、要求,以及满足这些技能要求需开设的项目缺少必要的研究。教学内容不齐全就会使实践教学的目标与方向不明确,降低实践教学质量。
三、解决高职生物技术及应用专业实践教学中困惑的策略
1.明确实践教学课程的目的与目标,结合市场发展需求与学生自身情况来制定教学目标。在实践教学过程中要注重理论与实际相结合,不能忽视理论教学的作用。实践教学不仅是培养学生的实际操作能力,还应积极提高学生的综合素质能力。在实践教学环节、实践教学教材及评价等方面应当重视综合能力,才能更好地培养社会需要的生物专业人才。
2.合理设定课程内容、教学方式及课时,经过科学、系统地分析后选择适当的实践教学课程,避免重复教学。相关工作人员应当充分了解实践课程的内容,根据教学目标、专业技能及综合素质等方面的内容来确定。实践课程教师应当积极改变教学模式,注重理论教学与实践教学相结合,从而提高学生各方面的能力,实现实践教学的目标。此外,应摒弃过去以课程为单元设计实践项目的做法,以职业岗位和工作任务所需的职业能力及职业素质为核心,按照职业实践活动进程、职业能力、职业素质层阶递进的方式设计实践教学项目。
3.政府部门及高职院校应当加大实践教学投入力度,积极改善实践教学环境,及时更新与改进生物技术及应用专业实际教学器材与设备,为提高实践教学质量奠定基础。高职院校要合理分配设施,不断完善与发展实践教学设备配置结构,提高资源利用率。学校要组织生物专业的权威人员研究与分析器材的标准,确定所需的实践教学器材、设备、仪器、数量等,然后按照规定的要求来构建实践教学场所。
实践教学在生物技术与应用专业的实用价值较高,并且在专业教学质量提高的过程中占据重要地位,也是培养学生实操能力的主要方法。在当前背景下,高职院校应当紧密结合社会需求,时刻关注企业发展需要,以此来制定生物技术与应用专业的教学模式,并将理论教学与实践教学紧密结合,才能为社会培养更多的实用人才。
参考文献:
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[6]韩振生,等.工学结合人才培养模式实施中实践教学条件建设问题探析[J].辽宁经济职业技术学院(辽宁经济管理干部学院学报),2010,(1).
本节是对上一章“日常生活中的生物技术”的延续,同时又是对它的升华;突出了教材注意密切联系技术与社会,而且注重知识现代化的特点,使内容充满了21世纪的时代气息。本课主要让学生了解现代生物技术在实际生活中的应用,基于本课的特点,同时结合八年级学生的特点,我主要采取讨论、辩论、分析、总结等活泼多样的教学方式,让学生参与到教学中。通过学生调查、搜集、分析资料等方式,注重培养学生合作调查、自主分析、整理信息的能力。在完成对高新生物技术知识的认识与理解的同时,重视提高学生的学习兴趣和各种能力。
二、教学分析
(一)教学目标
1.知识目标
(1)举例说出转基因技术的应用。
(2)举例说出克隆技术的应用。
(3)关注转基因技术和克隆技术对人类生活的影响。
2.能力目标
(1)培养学生讨论、交流的能力。
(2)培养学生将所学知识运用到实际生活中的能力。
(3)培养学生实事求是的科学态度。
3.情感态度与价值观目标
(1)增强学生团结合作精神。
(2)能正确理解和对待现代生物技术产物对人类生活产生的影响。
(二)教学重、难点
1.教学重点
(1)基因工程及转基因技术的应用。
(2)细胞工程及克隆技术的应用。
2.教学难点
(1)转基因抗虫烟草培育过程。
(2)多利羊的克隆过程。
三、课时计划
1课时
课前准备
教师准备
多媒体课件
学生准备
搜集、整理相关资料
四、教学流程
(一)导入新课
教师:生物技术是当今国际上重要的技术,生物技术将为人类所面临的环境、资源、人口、能源、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径。那么今天我们就一起进入第二十一章“现代生物技术”的学习。
教师:通过上一章的学习,你知道的生物技术都有那些?
学生:发酵工程、基因工程和细胞工程等。
教师:同学们回答得很好,21世纪是生物科学的世纪,生物技术的发展与研究都已经进入到一个快速发展的阶段,各种高新研究成果不断涌现。今天我们就来具体认识和了解一些现代生物技术及其在生活中的应用。
(二)新课教学
1.基因工程和转基因技术
教师:请同学们看多媒体展示的“小鼠变大鼠”的图片,这种变化可不是自然状态下形成的,而是人为地采用了某种现代生物技术,这种技术就是我们要了解的基因工程和转基因技术。
教师:多媒体展示“巨型小鼠”,并讲解其产生的过程和原因
教师:多媒体演示转基因抗虫烟草培育过程
学生:根据多媒体演示总结转基因抗虫烟草培育过程
教师:根据这两个运用基因工程中转基因技术的事例请同学们回答以下几个问题:什么是基因?什么是基因工程和转基因技术?
师生共同讨论、交流,总结。
学生:基因――具有遗传效应的DN段
基因工程――按照人的意愿,运用人工方法,对生物的基因组成进行“移花接木“式改造的重组技术。
转基因技术――将外源基因直接导入动植物体或它们的受精卵内,并能在细胞中发挥作用的技术。
教师:基因工程和转基因技术主要是在分子水平对DNA进行定向改造,达到人们想要的动植物个体。虽然这种技术听起来挺复杂,但它们离我们的日常生活却很近。
教师:同学们能否根据你的课前调查举例说明。
学生:超市中的转基因食品,各种不同的转基因动物、转基因植物,还有转基因微生物等。
教师:非常好,导入外源基因的生物称为转基因生物,包括转基因植物、转基因动物和转基因微生物。转基因食品就是用转基因生物生产和加工的食品。
教师:现代生物技术除了能在分子水平对生物进行改造,同时还能在细胞水平对生物进行改造,下面我们就共同了解在细胞水平对生物进行改造的技术――细胞工程和克隆技术。
教师:多媒体展示细胞工程和克隆技术的概念。
细胞工程――在细胞水平上,有计划地改造细胞的遗传结构,培育人类所需要的动植物新品种等的技术。
克隆――不经过受精作用而获得新个体的方法。
教师:多媒体演示,讲解“克隆羊多利的诞生”。同时提出:在三只母羊中谁是多利真正的母亲?
学生:讨论、交流,得出:母羊A提供的是乳腺细胞的细胞核,所以它是多利真正的母亲。
教师:多利羊的克隆成功,意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞培育出与这一动物几乎相同的生命体。那么,同学们认为多利羊的诞生对人类社会会产生什么影响?
学生:交流、讨论。
学生:多利羊的诞生标志着克隆技术的飞跃发展,但任何生物技术在造福人类的同时决不能超过法律、道德的底线。
教师:非常好,请同学们阅读课本14页最后两个段落,了解克隆技术发展的历史以及现代克隆技术在生活中的广泛应用。
教师:在了解了基因工程和转基因技术以及细胞工程和克隆技术之后,它们之间的区别在哪呢?
学生:讨论、交流。
学生:细胞工程是在细胞水平按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质从而获得产品的技术。
基因工程是在分子水平对DNA的定向改造。
五、课堂小结
1.举例说明基因工程和转基因计划
2.举例说明细胞工程和克隆技术
3.比较基因工程与细胞工程的区别
六、板书设计
第一节 现代生物技术的应用
1.基因工程和转基因技术
(1)概念:
(2)举例:巨型小鼠,转基因抗虫烟草
(3)应用:农业等
2.细胞工程和克隆技术
(1)概念:
(2)举例:克隆羊多利
(3)应用:医药,濒危动物保护等
七、课堂练习
1.产生克隆羊多利的融合细胞的细胞核来自( )
A.乳腺细胞 B.神经细胞 C.生殖细胞 D.其他细胞
2.我国已经培育出“青虫不吃的青菜”。你能利用所学到的知识设计这种青菜的培育过程吗?