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水稻是全世界将近一半人口的主粮.据统计目前全球水稻栽培面积约为每年1.62亿公顷[1],其中亚洲最多(1.43亿公顷)占88%,非洲和美洲其次,分别占6.4%和4.4%.绝大部分水稻生产国家为发展中国家,经济发展相对落后,人口密度高而且增长速度快,不少区域还因土壤质量差、肥力贫瘠,基础设施落后,导致自然灾害频发,粮食短缺问题严重.更为严峻的是,世界人口还将继续增长,估计至2050年世界人口将再增加20亿.而水稻主要生产国(除日本)是未来人口增长最快的区域.水稻作为主要粮食作物,持续增产将是这些国家社会和经济发展的先决条件.增加水稻生产可通过两条途径:扩大耕种面积和增加单位面积产量.但随着世界范围的工业化和城镇化发展,耕地面积不但难以扩展,而且不断被占用减少,在我国保护18亿亩耕地红线已经成为基本国策.因此,增加水稻生产,主要只能依靠提高单位面积产量.提高单位面积产量、实现稳产高产一直是农业科技发展的主攻目标,这主要依靠两条措施:品种改良和发展适宜栽培技术.传统育种技术曾经并还在为解决我国及世界的粮食安全问题做出重要贡献,但随着20世纪分子生物学技术的发展,分子育种技术正在发挥越来越巨大的作用,预计可为解决我国和世界未来粮食问题提供最有希望的方法.但无论是分子育种还是现代栽培技术的发展,在追求高产目标的同时都必须兼顾水稻农业的可持续发展.半个多世纪以来,随着水稻单产和总产量的提高,化肥和农药的投入不断增加,生态系统平衡已经受到明显影响.增施化肥导致养分向地表水流失,影响河流和湖泊生态系统,产生富营养化,导致水华爆发.而大量农药投入已经明显影响农田生态系统生物多样性,导致小型动物和有益昆虫的减少或消失.化肥农药引起的生态环境问题已经受到分子育种研究领域的高度重视.近30多年来,国内外转基因生物技术迅速发展,目前抗病虫转基因水稻品种的推广应用已呼之欲出,而养分高效利用的转基因品种也指日可待.可见,现代分子育种技术正在为解决生态环境问题做出巨大努力.但在全球变化背景下,生态环境问题变得异常复杂和严峻,不仅需要考虑化肥农药污染,而且需要考虑温室气体排放.
灌溉水稻田是一类独特的生态系统,在土壤中除了常见微生物如固氮菌和硝化菌外,还存在两类特殊的微生物,即:产甲烷菌和甲烷氧化菌.由于在耕种期间土壤淹水,土壤中的有机物质在产甲烷菌等多种功能微生物作用下发生厌氧降解、形成短链脂肪酸类中间产物、并最终转化为甲烷.甲烷可通过植物通气组织或土-水界面直接排放到大气,成为重要温室气体.最近30年来,稻田甲烷的产生和排放一直是国内外学术界特别是生态环境研究领域的关注焦点.但由于受到多种人为和自然因素的复杂影响,目前对稻田甲烷的排放通量以及对全球变化的贡献仍然存在较大不确定性.尽管如此,在获得高产、保持生态系统良性发展的同时,发展减少温室气体排放的农田管理技术,无疑将有助于促使水稻农业的可持续发展.分子育种技术已经在为农田减肥减药发挥巨大作用,但迄今为止,鲜见在温室气体减排方面的研究.而最近福建农业科学院与瑞典研究人员的合作研究成果代表了这方面的突破[2].植物光合作用是植物生长发育的基础.通过调控光合产物在地上-地下的分配,使更多光合产物向农作物籽实部分输送,是作物育种技术研究的重要目标之一.2003年,瑞典学者在对大麦的研究中发现并分离了一类大麦糖信号转录因子[3],命名为SUSIBA2(即:Sugar-signalinginbarley).该信号系统调控淀粉合成,进而可调控所在组织器官作为光合产物传输的“源”或“汇”功能.Sun[3]等发现SUSIBA2在大麦籽实的高表达,能显著增加籽实淀粉生成量,提高光合产物的汇强度,并相对减少光合产物向其他器官包括根部的转移.最近,他们与福建农业科学院合作,把大麦的SUSIBA2基因转移到水稻基因组,获得了两个纯合子品系SUSIBA2-77与SUSIBA2-80.他们分别在田间和植物生长箱进行比较试验,发现SUSIBA2-77的甲烷排放量只有野生对照组(Nipp)的10%以下.随后,他们在福州、广州和南宁三地(生态环境差异很大)进行SUSIBA2-77与SUSIBA2-80的田间试验,发现SUSIBA2-80与SUSIBA2-77呈现类似的趋势.基因测序结果显示这与HvSUSIBA2的活性有着紧密的联系,而与SUSIBA2基因在水稻基因组的插入位点并无太大关联.为了深入探讨HvSUSIBA2植株甲烷减排的机理,他们采用了三管齐下的方法:定量测定根际产甲烷微生物的变化;观测SUSIBA2植株的表型性状;描述基因型的变化特征.
采用荧光原位杂交和定量PCR分析方法,他们发现产甲烷古菌总量以及主要菌群的丰度在SUSIBA2水稻的根际显著小于Nipp野生型.从表型性状来看,相比野生对照组,SUSIBA2-77的谷粒饱满,稻穗较大,甚至出现下垂,而根系较纤细;地上部分的干重较大,地下部分较小;谷粒的淀粉含量(87%)显著高于野生对照(77%).有意思的是,SUSIBA2基因的转入使得水稻茎秆的淀粉含量也显著增加,而叶子和根部并未出现明显变化.选取糖信号系统相关的基因进行基因表达(转录组和蛋白组)分析,作者进一步证实了SUSIBA2在不同组织器官的表达调控功能.为此,他们提出了SUSIBA2转基因水稻增产减排的雪球效应模型.他们认为SUSIBA2水稻使籽实作为光合产物汇的强度显著增强,当糖浓度随光合作用增加时,SUSIBA2能够提高籽实中糖诱导靶基因的表达活性,增强籽实的光合产物汇强度,并促使籽实从源组织摄取更多的糖.该过程循环往复,最终增加了籽实淀粉含量,形成了更加饱满的谷粒.根部和叶子则由于缺乏SUSIBA2的高表达,光合产物的分配相对较少.总之,转基因水稻使更多的光合同化碳输送到籽实,而向地下的分配显著减少.其结果是根系分泌物降低,土壤中产甲烷有机底物减少,产甲烷微生物的生长和活性受到影响,甲烷的排放显著降低.过去大量研究探索了水稻植物生长、根系分泌物与甲烷排放的关系,研究发现在没有人为添加有机肥或秸秆还田的情况下,稻田甲烷排放量与水稻根系分泌作用呈正向线性关系[4].研究还发现,水稻品种和土壤氮磷养分条件对甲烷排放的影响很大程度上取决于这些因子对根系分泌作用的调控[4-6].
随后,稳定同位素示踪研究表明,水稻根际存在活跃的产甲烷菌群[7],支持了甲烷产生与根系分泌作用直接相关的认识.基于甲烷排放与植物生长及根系分泌作用的关系,研究者曾尝试筛选能满足高产和低甲烷排放的水稻品种[4,8],另有研究表明人为控制水稻分蘖和稻穗数可调控甲烷排放量[9],支持通过优化水稻光合产物分配、提高谷物产量、发展高产低甲烷排放育种技术的研究设想.遗憾的是,迄今为止从未有符合推广应用要求的水稻品种被研发出来.Su等[2]采用生物工程技术,显著推动了这方面的研究发展.Su等的研究代表生物工程技术或分子育种技术为解决水稻农业可持续发展做出的一步重要尝试.尽管这个尝试本身还有一些值得商榷的问题,例如:SUSIBA2转基因是否会影响植株的理想根冠比?谷物和地上部分的光合产物汇强度过高,势必影响根系生长,这或许会降低根系的养分吸收能力和物理支撑能力.因此,通过调控光合产物源-汇关系发展高产低甲烷排放品种,只能在满足理想根冠比情况下才实际可行.但不管怎样,该尝试对于通过学科交叉,开发水稻农业可持续发展的新技术具有重要引导意义.水稻根际微生物调控可能是非常值得下一步思考研究的问题.长期以来,国内外对水稻生物学研究一直非常重视,我国尤其如此.目前已经有3000多株水稻的基因组得到测序[10],这为深入研究水稻与环境相互作用提供了难得的机会.另一方面,水稻土及根际微生物的研究也取得了显著进展.这为水稻分子生物学或生物工程技术与根际微生物研究的交叉发展提供了机遇.越来越多的研究表明,植物种类对根际微生物群落具有选择性,其内在原因或许可追溯到植物和根际微生物基因组的差异.植物和根际微生物可能都拥有编码一些信号分子的基因,用于调控植物与根际微生物的专一性相互作用,豆科植物与根瘤固氮菌之间的信号传递即是一个典型例子.水稻基因组与微生物基因组的研究能否推动水稻-根际微生物专一性相互作用的认识?并通过发展生物工程技术,调控根际微生物的群落结构,实现水稻高产、优质以及生态环境的可持续发展?这将是未来研究的重要挑战.一个理想的水稻-根际微生物相互作用模式可能具有以下一些特征(图1):(1)抑制产甲烷菌,但有利于甲烷氧化菌活动;(2)激发共生或非共生固氮菌;(3)促进有益于根系和植物生长的促生菌;(4)有利于养分高效利用的微生物;(5)抑制病原菌的生长活动.通过生物工程技术,充分挖掘植物-根际微生物相互作用关系,促进水稻生产体系的可持续发展,必将成为未来水稻农业科学的一个重要发展趋势.
作者:徐镱钦 陆雅海 单位:北京大学城市与环境学院
农业是湖南省重点扶持的产业,不断加强对农业发展的支持力度,促进农业更好的发展。在农业生产过程中,受到气象因素的影响较大,因此加强此课题的研究,提出服务策略,有助于农业生产。
1 湘西气候特点分析
湘西州地处湖南省西北部和云贵高原东侧,武陵山脉的中段,属中亚热带季风性湿润气候,四季分明、气候温和、雨量充沛但时空分布不均,高温多雾气候特点。降雨量在1300~1500毫米范围内,年均气温在15.8℃~16.9℃范围内。年平均相对湿度80%~85%,最小相对湿度10%~15%,无霜期长,年平均无霜期290~300天。历年平均日照总时数1150~1160小时。
2 湘西特色农业气象服务现状
2.1 时效性差
从气象服务流程角度来说,当天气预警信息制作完成,气象部门先要将信息传递给政府部门,再传递各相关部门,致使信息传递时间较长,难以及时发送给农民。在此模式下,若发生突发性天气,难以为农民争取更多的准备时间,使得气象灾害损失较大,难以发挥特色农业气象服务的功能作用[1]。
2.2 服务产品少
湘西州气象部门现有的农业服务产品中,以农村公共气象服务产品为主,产品类型单一,缺少精细化和多元化的特色农业气象服务产品。从服务质量角度来说,服务缺乏实用性与时效性。
2.3 特色农业气象服务体系不健全
若想不断地提升特色农业气象服务水平,则需要健全的服务体系支撑。从湘西特色农业服务现状来说,缺乏健全的农业气象服务体系,使得服务工作范围变窄,服务工作规范性较差。以湘西地区为例,特色农业气象服务还处于发展阶段,技术水平较低,实时监测系统的应用水平不足,难以提供针对。
3 加强特色农业气象服务的策略
3.1 推出智慧气象服务
特色农业气象服务的创新,要做好精准性和针对性的把控,要强化特色现代化农业核心示范园智慧气象服务。以某地区为例,在开展特色气象服务时,针对智慧农业基地,提供直通式气象服务。主要提供以下服务:在重要天气过程期间,提供点对点服务,强化服务的针对性,实现气象服务和农业物联网相互融合。相关技术利用终端,比如APP等,能够实时获取气象信息,采取生产措施;提供多样化气象服务。组织服务人员,面向农户,为其提供气象指导工作。例如,针对葡萄种植农户,服务人员深入到生产现场,掌握园区内气象情况,提出气象专业建议,包括建?h采用套袋技术和雨水清理等技术手段,来应对病害问题;通过在生产基地和示范园区等,安装传感器的方式,实时采集生产现场的气象信息,为其提供实时服务,实现预报到种植区域。湘西地区农作物种植相对分散,传统的气象服务范围广,缺乏针对性,开展精细化特色气象服务,应用精细化预报技术和数据信息采集技术等,针对特色农作物种植区域特点,包括种植位置和发育期等,逐步开展精细化服务,来提升特色农业气象服务水平[2]。
3.2 完善气象站网
建立地面气象观测站点,进行气象数据信息采集,能够为特色农业气象服务的开展,提供坚实的保障。部分地区已经设立了气象观测点,但为了能够提高特色农业气象服务水平,还需要不断完善气象站网建设。可从以下方面加以把控:推广5层梯度自动化气象站,提高服务工作质量,为农业生产实现气象防灾减灾,提供技术保障;完成基础数据信息采集和存储,包括种植位置信息和生长信息等,为精细化预报服务,提供数据支持;做好重点时节的天气监测工作,为特色农业生产提供直通式跟踪服务,为农户生产提供科学的气象服务指导工作。
3.3 提高产品科技含量
建立特色农业气象监测网,提升气候因素观测数据信息的精准性和完整性,提高特色农业气象服务产品的质量。为保障气象服务的针对性和有效性,要针对各地区,制作特色农业气象服务产品,提高产品的适用性以及专业性,为本地区特色农业的发展,提供技术保障。借鉴其他地区的先进做法,创新气象服务方式,以便更好的适应特色农业发展的气象服务需求。加大创新力度,不断丰富服务内容,推动气象服务的转变,朝特色化以及专业化等方向不断发展,实现对局部小气候环境的实时观测和连续观测,不断提高气象观测数据的精准性,提升气象服务的时效性。不断地提高特色农业气象服务产品质量,为农民生产,提供具有实时性和准确性的气象服务,便于及时做好防灾减灾工作。除此之外,要加强地方气象部门和农业部门之间的联系,构建联合服务平台,开展公益性基本服务,例如,气象监测预报预警等工作。建立特色农业气象服务中心,来负责编制业务服务规范以及标准,加强特色农业气象服务技术研究,为特色农业气象服务的开展,提供坚实的技术支持。加强和其他地区的交流,为相关特色农业生产区域,提供具有针对性的特色农业气象服务产品。
著名华人科学家、欧洲人文和自然科学院院士、爱尔兰皇家科学院院士、国际食品科学院院士孙大文最近就任国际农业与生物系统工程委员会主席,成为该委员会长达82年历史上的首位华人主席。孙大文院士发表就职演说,他将致力于推动世界农业与生物系统工程的发展,为人类特别是发展中国家的农业工程科技进步服务。
孙大文为华南理工大学杰出校友,1978-1988年先后在该校完成本科和研究生学业并获得学士、硕士和博士学位。现任爱尔兰都柏林大学终身教授,是国际著名的生物系统工程和食品科学与工程方面的学术权威,是国际上该领域最活跃、最具创造力、最有影响的学术带头人之一,在国际同行中享有极高的知名度。
国际农业与生物系统工程委员会是农业与生物系统工程界的“奥林匹克”,于1930年在比利时列日创立,是该领域规模最大,学术地位最高的国际学术机构。
华裔女孩全球环保绘画赛夺冠
据美国《星岛日报》报道,美国湾区普莱臣顿13岁的华裔女孩范丹颖,在联合国环保计划主办的年度国际儿童绘画比赛中脱颖而出,摘得全球第一名,为美国赢回7年来第一个全球冠军。
来自81个国家和地区的13000名6岁到14岁的儿童参加了第21届国际儿童绘画比赛。配合今年的主题“绿色小区”,在这幅得奖作品中,范丹颖画笔下站在大风大雪中的企鹅,用身体呵护着自己的孩子———地球。企鹅的身上绘有森林、城镇、海底世界和满是风车的山谷,象征着整个小区竭力来保护地球,画作新颖的构思最终打动了评委。
范丹颖的父母上世纪80年代从广东移民美国,范丹颖在湾区出生,先在中文学校学画,从8岁起师从李友梅学画,迄今已经有5年。
人民大学讲师获得日本第14届华人学术奖
据《日本侨报》报道,最近,日本侨报社在东京发表了第14届“华人学术奖”获奖名单,毕业于日本同志社大学、现任中国人民大学讲师的徐园博士,以日语论文《日本报纸连载儿童漫画战前史》获奖。
《日本报纸连载儿童漫画战前史》以在东京发行的报纸为研究对象,旨在明确从儿童漫画出现的明治后期到日本战败为止将近50年的报纸连载儿童漫画的历史,介绍了大量至今尚不为人知的儿童漫画作品,并提供了翔实的数据库,以丰富的一手资料为基础,清晰地刻画了战前儿童漫画的刊登情况、内容、主人公形象、表现形式等的变迁过程。
据介绍,旨在向日本学术界和主流社会推介中国留日博士研究成果的“华人学术奖”,由日本侨报社2002年创设,10年来已经推出了14位华人博士的学位论文。他们的学术成果公开出版后,在日中两国特别是研究者中间引起广泛关注。
徐园博士2004年7月毕业于吉林大学日语专业,2010年3月获同志社大学研究生院社会学研究科博士学位,2010年6月起担任中国人民大学外语系讲师。
新西兰华裔设计保育箱用加湿器获奖
据新西兰英文先驱报报道,最近,就读于AUT的华裔设计学生Mark Wu受骆驼鼻腔结构的启发,设计出供早产儿保育箱使用的加湿器,并获得澳大利亚设计协会颁发的年度毕业设计大奖。
该奖项每年颁发一次,评选范围包括澳大利亚和新西兰设计专业学生的毕业设计作品。获奖的加湿器,主要供早产儿使用,设计在于循环利用室内其它人呼出的空气,以及空气中的水蒸汽,而不需要额外制造新的水蒸汽,环保又健康。
Mark Wu在台湾出生,16岁移居新西兰,目前是AUT的工业设计专业学生。
设计的灵感,来源于骆驼的鼻腔结构。由于骆驼需要长时间在干燥的沙漠中工作,因此鼻腔结构能吸收空气中的水蒸汽,减少水分的消耗,于是将这一结构应用在自己的设计里。
法华人获国际美食大赛金奖
据法国《欧洲时报》报道,首届北京奥林匹克公园国际美食大赛暨第六届东方美食烹饪艺术家国际大赛在北京圆满落幕,来自世界33个国家和地区的70支代表队、数百名顶尖烹饪高手齐聚北京,同场竞技。由巴黎新蓬莱酒家选送的旅法华人厨师陈建斌参加此次大赛,经过两天紧张的比赛,其制作的“百鸟归巢”菜品最终荣获大赛金奖,并荣获“青年烹饪艺术家”称号。
陈建斌是这次参赛的唯一海外华人,《百鸟归巢》这道菜的中间是用土豆和鹅肝酱等法国原料做成的“鸟巢”,周围是用虾肉等原料做成的10只“小鸟”,一群小鸟飞回了鸟巢,寓意海外游子回到祖国母亲的怀抱。用法国原料做出东方的味道也是这道菜的亮点所在。这道《百鸟归巢》上桌时,还伴随着清脆的鸟叫声。
新加坡华裔双胞胎夺插花赛冠军
据新加坡《联合早报》报道,新加坡5岁华裔双胞胎兄弟林峻永与林峻熠凭着“自然”“随性”的落地插花作品,赢得新加坡本地最大规模的青年花卉艺术比赛冠军。
林峻永与林峻熠师从私人插花教师八个小时,便参加由南洋小学主办的“百卉争艳南洋春”国际青年花卉艺术比赛。比赛规定参赛的队伍需在一小时内,善用主办单位所提供的材料,再结合所准备的支架,在指定范围内,现场完成作品。
关键词:生物工程专业 工学专业 教育部直属 985高校 211高校
中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)03(b)-0014-02
《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》(1998年版本)指出生物工程专业培养目标是能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才[1]。但是,2012年却是要培养能在生物技术与工程等相关领域从事生物工程产品生产、工艺设计、生产管理、新技术研究和新产品开发的学科交叉应用型人才。[2]为了更好的了解我国内地普通高校开设生物工程专业的现状,需要对开设该专业的高校做一个简单的分析,以便对未来高校开设相关专业有一个定性的对比,也为将来高中毕业生高考时选择相关专业提供一定的参考依据。
1 我国内地开设生物工程专业的高校
1.1 华东地区开设生物工程专业的高校
华东地区共有91所高校开设生物工程专业。
山东省(22所),包括:山东大学,聊城大学,青岛科技大学,曲阜师范大学,山东建筑大学,山东科技大学,山东工大学,烟台大学,鲁东大学,山东农业大学,齐鲁工业大学,中国海洋大学,青岛农业大学,菏泽学院,泰山医学院,烟台大学文经学院,德州学院,聊城大学东昌学院,曲阜师范大学杏坛学院,青岛农业大学海都学院,哈尔滨工业大学(威海),济宁学院。江苏省(20所),包括:江南大学,东南大学,中国矿业大学,南京理工大学,中国药科大学,南京农业大学,南京工业大学,南京林业大学,常州大学,扬州大学,江苏科技大学,南京财经大学,常熟理工学院,徐州工程学院,淮阴师范学院,盐城师范学院,淮海工学院,盐城工学院,淮阴工学院,南京工业大学浦江学院。浙江省(16所),包括:浙江大学,浙江工业大学,浙江工商大学,宁波大学,浙江中医药大学,浙江万里学院,浙江科技学院,中国计量学院,湖州师范学院,嘉兴学院,湖州师范学院,嘉兴学院南湖学院,中国计量学院现代科技学院,浙江大学宁波理工学院,宁波大学科学技术学院,台州学院。安徽省(10所),包括:安徽大学,合肥工业大学,淮北师范大学,安徽工程大学,皖西学院,合肥学院,安徽科技学院,安徽工程大学机电学院,淮北师范大学信息学院,蚌埠学院。江西省(10所),包括:南昌大学,江西理工大学,江西农业大学,江西中医药大学,江西科技师范大学,江西师范大学,宜春学院,江西中医学院科技学院,南昌大学科学技术学院,南昌理工学院。福建省(8所),包括:厦门大学,福建师范大学,福建农林大学,福州大学,华侨大学,集美大学,福建师范大学闽南科技学院,福州大学至诚学院。上海市(5所),包括:上海交通大学,华东理工大学,东华大学,上海大学,上海应用技术学院。
1.2 华中地区开设生物工程专业的高校
华中地区共有63所高校开设生物工程专业。
湖北省(25所),包括:湖北大学,湖北工业大学,华中农业大学,中南民族大学,长江大学,三峡大学,武汉纺织大学,武汉轻工大学,湖北工程学院,湖北民族学院,武汉科技大学,武汉工程大学,黄冈师范学院,华中科技大学武昌分校,三峡大学科技学院,武昌理工学院,湖北理工学院,武汉纺织大学外经贸学院,湖北民族学院科技学院,湖北工程学院新技术学学院,华中农业大学楚天学院,湖北大学知行学院,武汉长江工商学院,湖北工业大学工程技术学院,武汉生物工程学院。湖南省(20所),包括:长沙理工大学,吉首大学,湖南农业大学,湖南科技大学,中南大学,湘潭大学,湖南农业大学,湖南中医药大学,中南林业科技大学,怀化学院,邵阳学院,湖南理工学院,湖南科技学院,长沙学院,湖南工程学院,湖南中医药大学湘杏学院,吉首大学张家界学院,湖南农业大学东方科技学院,湖南工程学院应用技术学院,湖南城市学院。河南省(18所),包括:河南大学,河南农业大学,河南工业大学,河南师范大学,河南科技大学,郑州大学,新乡医学院,郑州轻工业学院,南阳师范学院,南阳理工学院,河南科技学院,周口师范学院,商丘师范学院,平顶山学院,安阳工学院,新乡医学院三全学院,河南城建学院,河南科技学院新科学院。
1.3 华北地区开设生物工程专业的高校
华北地区共有40所高校开设生物工程专业。
山西省(11所),包括:中北大学,山西大学,山西农业大学,中北大学,太原理工大学,太原理工大学,山西农业大学,山西大同大学,太原工业学院,山西农业大学信息学院,太原理工大学现代科技学院。北京市(9所),包括:北京航空航天大学,北京化工大学,中国农业大学,北京工商大学,北京联合大学,北京农学院,北京理工大学,北京化工大学,中国矿业大学(北京)。河北省(10所),包括:河北大学,河北经贸大学,燕山大学,河北农业大学,河北科技大学,河北科技大学理工学院,河北农业大学现代科技学院,河北工业大学城市学院,燕山大学里仁学院,石家庄学院。天津市(6所),包括:天津大学,天津商业大学,天津科技大学,天津理工大学,河北工业大学,天津农学院。(4所),包括:内蒙古大学,内蒙古科技大学,内蒙古工业大学,内蒙古农业大学。
1.4 东北地区开设生物工程专业的高校
东北地区共有38所高校开设生物工程专业。
辽宁省(16所),包括:沈阳药科大学,大连理工大学,沈阳大学,辽宁石油化工大学,辽宁科技大学,大连大学,沈阳化工大学,大连工业大学,沈阳农业大学,辽宁工程技术大学,东北大学,沈阳城市学院,沈阳农业大学科学技术学院,大连民族学院,沈阳化工大学科亚学院。吉林省(12所),包括:吉林大学,延边大学,长春工业大学,东北电力大学,东北师范大学,长春理工大学,吉林农业大学,吉林农业科技学院,吉林化工学院,吉林工程技术师范学院,长春科技学院,吉林工商学院。黑龙江省(10所),包括:哈尔滨工业大学,东北农业大学,东北林业大学,黑龙江大学,齐齐哈尔大学,黑龙江八一农垦大学,哈尔滨商业大学,黑龙江东方学院,绥化学院,东北农业大学成栋学院。
1.5 西南地区开设生物工程专业的高校
西南地区共有25所高校开设生物工程专业。
四川省(13所),包括:四川大学,西南交通大学,四川农业大学,西南石油大学,成都理工大学,西南科技大学,西华大学,宜宾学院,西昌学院,攀枝花学院,四川理工学院,成都信息工程学院,成都学院。重庆市(5所),包括:重庆大学,重庆理工大学,重庆工商大学,西南大学,长江师范学院。贵州省(5所),包括:贵州大学,贵州师范大学,贵阳学院,贵州大学明德学院,遵义医学院。云南省(1所):昆明理工大学。自治区(1所):大学。
1.6 华南地区开设生物工程专业的高校
华南地区共有20所高校开设生物工程专业。
广东省(12所),包括:华南理工大学,华南农业大学,广州大学,广东工业大学,广东海洋大学,广东石油化工学院,广东石油化工学院,嘉应学院,华南师范大学,广东医学院,北京理工大学珠海学院,电子科技大学中山学院,仲恺农业工程学院。广西壮族自治区(7所),包括:广西大学,桂林电子科技大学,广西科技大学,桂林理工大学,贺州学院,广西大学行健文理学院,桂林理工大学博文管理学院。海南省(1所):海南大学。
1.7 西北地区开设生物工程专业的高校
西北地区共有16所高校开设生物工程专业。
陕西省(7所),包括:西安交通大学,陕西科技大学,西安工程大学,西北农林科技大学,长安大学,西北大学,陕西理工学院。甘肃省(5所),包括:兰州理工大学,兰州交通大学,西北民族大学,甘肃农业大学,河西学院。青海省校(2所),包括:青海民族大学,青海师范大学。新疆维吾尔族自治区校(1所):新疆大学。宁夏回族自治区(1所):北方民族大学。
2 开设生物工程专业的高校数据分析
从数据来看,开设生生物工程专业的高校主要分布在华东,华中和华北地区,占了全国内地高校66.21%,接近2/3左右,尤其是靠近东南沿海的华东地区,比例为31.06%,接近1/3。说明在这些地区,生物工程专业较为受到高校和学生的欢迎,就业方面应该有很不错的发展。
如果从单个省市来看,如图1所示,开设生物工程专业的高校主要集中在华中和华东地区的湖北省、山东省、江苏省、湖南省、河南省和浙江省,这几个省占了全国的46.76%的比例,接近一半。一方面的因素与这些地方经济发达,也与毕业生的就业情况好有关,使得这些地方的高校较大比例的开设生物工程专业,也使得很多学生选择这个专业。
参考文献
【关键词】生物工程专业 实践能力 核心 人才培养
【中图分类号】 G 【文献标识码】 A
【文章编号】0450-9889(2015)02C-0170-02
当前,为了应对全球范围内生物工程应用技术的高速发展,很多高校纷纷举办生物工程专业。一方面,由于专业课程设置和人才培养方向趋同,毕业生的专业素质与社会需求存在一定的脱节;另一方面,由于国内生物工程领域滞后的产业环境和创业平台的缺乏,毕业生就业和创业前景受到极大阻碍。对此,高校必须以实践能力培养为核心,设法在人才培养环节上下工夫,通过修订人才培养方案,开展教学内容与课程体系改革,因材施教,按生物工程应用方向细分培养,形成专业独特的培养特色和人才素质表征,培养出更适合于生产、科研开发或社会产业需求的综合实践能力强的专业人才,拓宽毕业生就业渠道,最终增强毕业生竞争力。湖南农业大学生物工程类专业经过连续10年的办学,在人才培养模式的改革和实践方面,以及特色创新人才培养方面积累了丰富的经验。国家生物产业发展“十二五”规划要求2015年国内生物产业产值继续翻一番,明确要求培养一批能适应现代生物产业发展的高素质、实践能力强的人才,这对湖南农业大学生物工程专业来说,既是一个契机,也是一个挑战。因而生物工程专业的人才培养模式综合改革,需要围绕以实践能力培养为核心,培养出实践能力符合社会需求的毕业生。
国内外高校对提高学生实践能力的培养给予高度重视,并积累了丰富有效的实践经验,我们从提高生物工程专业学生实践能力入手,通过人才培养方案修订、教学大纲修订等方式,进行系统的研究、实践,提出以实践能力培养为核心,通过强化基础实践能力、专业实践能力、科研实践能力,系统地构建融学生的基本技能、创新精神、专业(社会)实践能力与一体的立体化人才培养模式(见图1)。
图1 生物工程专业实践能力培养模式改革方案
一、通过理论教学提高学生实践基础知识积累
课程论认为,课堂教学的核心是帮助学生积累和掌握系统的科学文化知识。以学生实践能力增长为中心的课堂教学模式主要包括两大基本要素:一是学生积极主动的参与,学生在教学过程中应处于中心地位;二是一般以案例、问题、项目为中心组织教学,从而使课堂教学情景更贴近学生将来需要面临的真实问题。其特点是:一是注重发动学生主动参与;二是以具体案例、问题和项目为中心组织教学。生物工程作为工科专业,学生的实践动手能力培养是重中之重。因此,在理论教学中,我们既注重发动学生主动参与,又需要大量使用案例法、项目法教学方式,如在课堂上常采用小组报告针对不同的专业问题进行讨论,采用案例分析、项目实施的方式讲解工艺的设计等。这些手段和方式的运用,有效地提高了学生基础实践知识的积累。
为了在理论教学方面强化学生实践基础知识的积累,在修订生物工程人才培养方案时,我们根据实践教学模块及其包含的知识点分布,增加了相关理论课程的学时计划;之后,进一步汇总实践能力培养体系知识点,根据知识点分布修订相关理论课程教学大纲、实践课程教学大纲,打破了以往理论课程教学独自开设的局面,让理论教学相对独立而又互有侧重点,重点是培养学生形成完整、系统的实践基础知识体系,这种方式有效地避免了重复教学、盲目教学,从而更好地围绕培养实践能力知识积累打造精品课堂,提高了基础课和专业基础课程培养模块的教学质量。
二、通过专业综合实验培养学生基础实践能力
在世界各国的高校中,实验课程教学都是一种有悠久传统的培养学生实践能力的教学模式。湖南农业大学生物工程专业经过改革后,在专业基础课实践模块应用现代教育技术,降低了传统的“演示性”、“验证性”实验的开设比例,提高了“三性”实验比例,同时制定实践能力考核评价细则,保证了学生的基础实践能力培养达到目标。改革前,生物工程专业实验课程有生物制药、酶工程、发酵工程和生物分离工程实验,以往都是单独开课,没有进行衔接。改革后,4门专业课程整合到一起,以生物工程综合大实验的方式开课,具体时间安排在理论课结束后,并且在综合实验中将学生要掌握的专业技能有机地统一起来,系统地安排实践内容,让学生的实践技能得到高度整合和贯通。
三、通过生产实习和毕业实习培养学生专业实践能力
在世界各国的高校中,见习、实习是一种非常普遍的培养学生专业实践能力的人才培养模式。在美国的高校,实习长期受到高度重视。法国改革了以往把实习放在最后培养阶段的做法,实施不间断实习制度,每学期安排每周2~4小时的责任实习。俄罗斯近年来开创了连续性教育―实践模式,即将教育―实践培养环节贯穿于从入校到毕业的整个培养过程中。为提高学生的实践能力,在人才培养方案中,湖南农业大学非常重视实习模块安排,在学生刚进入专业基础课程学习时,组织学生到周边的生物制药企业、生物发酵企业进行参观实习;此外,在学生结束专业综合实验后,要求学生到指定工厂完成8周的生产实习,以集中实习为主,专业教师和企业技术人员共同指导。鉴于工科专业的特殊性,学生在完成生产实习后,需要立即进入毕业实习,采取学生和指导老师(含校外企业)双向选择的方式,在参与毕业实习期间围绕毕业论文(设计)开展实践,围绕生产实践完成毕业实习,以分散实习为主。通过全面参与生产、管理、研究和经营活动,提高了学生的专业实践能力。
四、通过本科生导师制、产学研合作培养学生科研实践能力
在美国的高校中,产学合作的主要形式是:高校和企业合作,企业提出课题项目和研究经费,供高校研究人员进行研究,方便产生的科技成果立即转化为生产力。德国的许多大型企业通常联合高校开办研究机构,充分发挥高校的科技优势为企业生产服务。日本的不少高校往往通过“共同研究”和“委托研究”实行“委托研究员”制度,以及合作共建研究所等方式与企业开展广泛和深入的联系。在上述这些产学研合作的过程中,学生是重要的受益者之一。早在2001年生物工程专业成立之初,湖南农业大学就非常重视与相关企业进行科研、技术合作,共同培养人才。在湖南农业大学生物工程专业的人才培养过程中,学生最早在大一下学期申请“大学生科技创新项目”,以个人或团队形式在老师的指导下开展项目研究;进入大二后,没有参与大学生创新性项目的学生,学院会以双向选择的方式,为他们配备指导教师;此外,学生在大二开始的每个假期,可以自己联系或由老师安排进入相关科研院所、企业从事假期实践工作。经过这些模块的培养,学生的科研实践能力得到了很好的锻炼。
随着知识经济时代的到来,以及高校素质教育和教学改革的深入发展,培养素质高、能力强、具有创新精神的人才,已成为摆在我们面前的一项极为重要和迫切的任务,而实践教学对开发学生智力、培养学生创新能力、提高学生综合素质起着非常重要的作用。因而,学生的实践能力培养已成为教学改革中普遍关注的一个问题。21 世纪是一个强调创造与个性的世纪,高校理应顺应形势培养学生的个性与创新能力。“科教兴国”战略奠定了高等教育的龙头地位,极大地激发了我国高等教育的发展,实施素质教育、培养实践能力强的创新人才又给生物工程专业人才培养带来了新的机遇和挑战。短时间内,扩招背景下师资与资源配置不足问题、毕业生的社会评价降低的问题、人才培养方案改革的问题等成了当前高校人才培养的热点。在这一环境中,我们将继续围绕实践能力培养为中心,继续强化学生的实践能力,培养合格的人才。
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