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关键词:生物技术;发展;生物教育;创新
中图分类号:G633.91文献标识码: A 文章编号:
前言
随着我国教育体制的改革与完善,在生物教学中注重对学生动手能力、实践能力的培养, 注重对学生复合能力、适应能力和创新能力的培养, 是生物教学追求的总目标。然而, 目前生物学教学仍然处于“强调学习结果, 忽视探索问题; 以阅读科学代替了做科学; 一味要求学生独立思考, 不鼓励学生研究问题和讨论结果”等教学状况。生物技术是以生物体系和生物工程原理来生产生物产品, 提供社会服务的综合性生物科学技术, 是由多学科交叉形成的理论与实践并重, 以细胞工程、酶工程、发酵工程和基因工程等技术体系为主的新兴学科。它的发展已经对人类生活产生了重大的影响, 其理论和技术并重的学科体系, 给生物学教育创新以及课程结构、教学内容和教学方法等方面提供了良好的素材, 并奠定了坚实的基础。
1、生物技术的概念、分类与发展
1.1 生物技术的概念与分类
什么是生物技术? 从字面上来说可解释为在分子、细胞水平上定向操纵或改造生物体的技术。但这个概念的外延很容易被人为地扩大, 即认为“生物技术”可方便地用于对所有利用生物体本身、代谢产物及功能等技术的泛指, 只不过是操作的物质层次不同。
对于生物技术的分类, 在学术界存在着两种观点: ①按照生物学科发展的大致历程, 把生物技术也分为传统生物技术、近代生物技术和现代生物技术; ② 从产业发展的角度, 把 20 世纪 70 年代以前包括有机溶剂、维生素、工业用酶制剂和抗生素等在内的老工业, 称为“传统生物技术”; 而把 DNA 重组和单克隆抗体两大技术建立以后的工业, 称为“现代生物技术”。显然, 生物技术的发展与科学和技术的发展是同步的, 与生物学科的发展更是密不可分。现代生物技术是在传统生物技术基础上发展起来的, 包括基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程和蛋白质工程等, 它们是互相联系、互相渗透的, 其中以基因工程技术为核心。
1.2 生物技术的发展
1.2.1 传统生物技术阶段。传统生物技术是指 19 世纪末到20 世纪 30 年代前, 以发酵产品为主干的工业微生物技术体系。这一时期的生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产食品, 其应用仅仅局限在化学工程和微生物工程的领域, 通过对粗材料进行加工、发酵和转化来生产纯化人们需要的产品, 如乳酸、酒精、面包酵母、柠檬酸和蛋白酶等。
1.2.2 近代生物技术阶段。近代生物技术是以 20 世纪 40年代抗菌素的提取, 50 年代氨基酸的发酵到 60 年代酶制剂工程为线索, 仍以微生物发酵技术为技术特征的。这一时期抗生素工业、氨基酸发酵和酶制剂工程相继得到发展, 细胞工程相关技术日臻完善, 但从技术特征上看还不具备高新技术诸要素, 因此只能被视为近代生物技术。
1.2.3 现代生物技术阶段。现代生物技术以 20 世纪 70 年代 DNA 重组技术的建立为标志, 以世界上第一家生物技术( Genetech, 遗传技术) 公司的诞生( 1976) 年为纪元。此后, 越来越多的科学家投身于分子生物学研究领域, 并取得了许多重大的进展。至此, 以基因工程为核心的技术上的革命带动了现酵工程、酶工程、细胞工程以及蛋白质工程的发展, 形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术。
2、生物技术发展与生物教育创新
随着基因操作技术不断完善、基因工程药物和疫苗研究与开发突飞猛进、转基因植物和动物取得重大突破, 阐明生物体基因组及基因编码蛋白质的结构与功能成为当今生命科学发展的一个主流方向, 生物技术将在人类生活中扮演更为重要的角色。为了鼓励和推动生物技术的发展, 许多国家制订和采取了一系列政策及措施。如为了保持生物技术的领先地位, 刺激生物技术产业快速发展, 美国食品和药物管理局在 1995 年底决定放宽对生物技术公司的限制,对用生物技术方法生产出来的药品与传统药品一视同仁;日本提出了“生物技术立国”的战略思想, 政府从一开始就介入了生物技术的组织与协调, 建立了“产、学、研”三位一体的联合研究与开发体制; 英国政府发表了“生物技术制胜2005 年的预案和展望”报告; 新加坡设立了“生命科学部长委员会”, 制定了 5 年跻身生物技术顶尖行列的计划。这些重大举措显现了外国政府欲抢占生物产业制高点的魄力和决心。我国也将生物技术摆在了重要的位置, 在国家“863”和“973”计划、“攀登计划”、国家自然科学基金和国家政策计划中也已将生物技术方面的项目列为重大项目, 以此推动生物技术的蓬勃发展。
生物教育创新是一个系统工程, 包括课程标准、课程目标、课程结构、课程教学和评价创新等内容。对基层生物学教育工作者而言, 生物教育的创新, 重要的就是要把生物教学从“以破坏学生形成一些重要的思维能力为代价的死记硬背”的教学状况中解脱出来, 重视“科学探索过程”的教学, 它反映了科学家获得知识的思维方式和使用方法, 是学生享用终身的财富。2001 年新颁布的《生物课程标准》“,以学科体系、学生需要、社会发展”为结合点选择课程内容, 以“人与生物圈”为框架构建课程体系, 以“提高学生的科学素养”为宗旨定位学科价值, 以“科学探究”为策略改变学生的学习方式, 以“科学、技术、社会”为切入点体现课程回归生活, 以“渗透人文理念”培养学生的情感态度和价值观, 以“开发与利用课程资源”为手段实现课程目标。在全国范围内全面实施新大纲、新教材, 在原有基础上充实了许多现代生物科学知识。如新大纲在必修课部分新增了生物科学新进展, 细胞分化与衰老、细胞癌变、人类的遗传病与优生、环境与人体健康、绿色食品等内容; 选修课部分介绍了营养与健康、人体两大免疫机制、生物固氮、发酵工程、细胞工程、酶工程、基因的结构和基因表达调控等内容。当然, 这些具体内容和表述方式上的改进, 给广大教师教学过程的创新奠定了一定的基础, 也在教学实践中取得了一些成效, 推进了生物学教育改革的进程。
3、生物技术的发展推进生物教育改革
生物技术是当今迅速发展的高新技术, 是 21 世纪最具有发展潜力的新兴产业, 它涵盖了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生物化学工程。其中基因工程发展迅猛,已经成为生物科学领域最有生命力、最引人注目的前沿科学, 生物技术已被广泛应用于食品、医药、农业、化工、环保等工业部门, 且随着对生物分子认识水平和改造生物遗传物质手段的提高, 生物技术必将为有效解决长期困扰人类的粮食短缺、疑难病症、能源危机、环境污染等问题带来美好的前景。
生物技术又将成为21 世纪科学技术的主流。这不仅因为它所研究与开发的对象是可以再生的生物资源, 而且还因为它对当今人类面临的人口和食物、能源和资源以及环境和健康等迫切需要解决的问题发挥重要的作用。现代生物学发展的新技术、新成就, 特别是与人类生活息息相关的技术落实到学生的课程和教材中去, 使其成为培养学生的基本素材。20 世纪末, 国外一些专家认为: 随着科学和技术的飞速发展, 公众的科学素养比以前任何时候都显得重要。因而, 加强生物技术教育, 培养公民的科学素养是生物教育发展的必然趋势。
结语
总之, 人类伴随着生物技术发展, 亲身感受着生物技术给我们带来的生活质量的提高, 关注生物学领域学科发展的动向, 并能及时恰当地体现在生物教育中, 特别是体现在课程建设、教学内容改革、学生技能培养等诸方面, 并逐渐改变“重结论、轻过程”的教学局面, 是生物技术发展和生物教育创新永恒的主题。
参考文献:
现代生物技术发展带来的主要伦理问题
1人的生命安全伦理问题
这主要体现在转基因食品的大量推广上,目前转基因食品在超市和厨房里占据了主导地位。转基因生物体和转基因食品是否会破坏食物中的营养成份、对人体是否有毒、是否会破坏抗体、是否会削弱免疫力等问题在科学上既无确证也无否证,但转基因技术已经在广泛应用推广,对人类生命安全造成了潜在的危胁。国际消费者协会认为,转基因食品可能会引起过敏反应,影响人体抵御病毒的能力,而且这种不良后果,可能需要一定的时间才能反应出来。一些实验室通过对动物进行实证,发现其严峻的负作用已经显现。
2环境和生态安全伦理问题
若那些经基因工程改造过的细菌、病毒等微生物流散到自然环境中,可能会对其他生物和生态环境造成危害,甚至产生出新的病原,对人类生命安全构成新的危害和威胁。同时,转基因生物进入生态环境后,也会改变自然界的正常遗传体系,进而破坏其生态平衡和进化秩序。
3人的尊严和人体伦理问题
现代生物技术的发展存在着侵犯人尊严的问题,特别是对人类胚胎干细胞的提取和利用,导致人的细胞、组织、器官、胚胎都可能成为试验操纵的对象和商业获利的手段,严重侵害人的尊严。基因组检测和基因诊断等生物技术手段的应用,以及基因治疗、辅助生殖技术、器官移植等治疗手段也均在不同程度上侵犯了人体基本权利和尊严。
4公正性和隐私权伦理问题
当下,“借用子宫”、“借用”、“母亲”、“试管婴儿”等生物高技术现象已有发生,依赖现代生物技术孕育的生命体从一开始就存在生命变异风险,同时其基因隐私信息也可能暴露无遗,带来的后果是社会歧视、畸形成长及不正常的伦理道德关系,其生存和发展的公正性和隐私权均受到了侵犯。
发展现代生物技术的基本伦理原则
现代生物技术的发展引发了诸多现实问题,从伦理属性上来说均可归属于生命伦理范畴,其核心问题是“该”与“不该”发展、“应当如何”发展和“实际如何”发展等伦理问题,其基本伦理原则是尊重人、不伤害人、有益于人、公平对待人等伦理问题[4]。生命伦理学的出发点是“不伤害人”,落脚点是解决“应当如何”的问题,“应当如何”包含有“应当”可持续发展、“应当”公平发展、“应当”共有责任等伦理原则。只有在遵守这些伦理原则的基础上,发展现代生物技术才能造福人类、有益人类,同时使现代生物技术规避安全问题,形成良性的可持续发展态势。
1不伤害原则
现代生物技术是人类认识和改造自然的结果,其目的是为人类服务的,是满足人类需要的实践活动,应该是有利于人的生存和发展的,绝不能因为眼前利益、经济利益驱使和极少数人的需求而伤害整个人类。不伤害原则的伦理规范包括3方面:①不伤害人的生物属性,即不伤害人的本原基因,不能对人的基因进行跨物种基因重组和提取重组;②不伤害人的社会属性,现代生物技术揭示了生命的本质和奥秘,于是生命检测技术、辅助生殖等技术也得到应用,人的隐私权、自受到侵犯,自然伤害到人的社会属性;③不伤害人的生存和发展,这主要是指大量转基因技术、酶工程等在食物上的应用可能使人的生命安全受到威胁。不伤害原则是现代生物技术伦理的根本原则,是现代生物技术研究和推广活动所必要的道德义务,包括“不应该造成、应该阻止、应该消除恶和伤害,应该尽力提升好”[5]。它可约束和调节研发主体的行为,把“不伤害人”作为最基本的伦理道德准则。
2可持续发展原则
至今为止,人类赖以生存的地球已面临越来越严重的威胁,资源枯竭已是世界性难题。在这一背景下,现代生物技术将发挥不可替代的重要作用,新物种的研发和新型绿色能源的替代缓解了人类资源压力。然而,现代生物技术缓解地球资源是有限的,甚至具有潜在破坏性。现代生物技术研发活动是一种人工技术,打破了物种之间的界限及生物进化中的自然秩序,跨越了物种之间的天然屏障,创造了新的生物体,重塑了自然界的生命,使自然生物链时刻处于复杂紊乱中,人的生存环境和整个地球生态系统处于重新融合和调节中,影响着人类社会可持续发展。因此,人类对其的主观能动性要有所限制,在改造自然和人类自身的时候要进行理性选择和伦理分析,不能脱离可持续原则创造新的生物体,不要偏离伦理道德关系改造生存环境。在遵循自然规律的基础上发展现代生物技术,使技术的发展、人类的安全和自然的保护三者统一,才能达到人类发展的可持续性。
3公平发展原则
地球和自然环境是全人类的,共同公平地存在和发展才是一个良性的自然生态系统。公平发展原则包括3个层面:①人类代际公平发展,现代生物技术的研发与应用一定要考虑到当代人的利益,也要考虑到后代人的利益,要兼顾到眼前利益和长远利益,绝不能因为眼下的生存发展压力和商业利益的驱动而广泛滥用现代生物技术,把潜在的危险和伤害留给后人;②人类与其他生物群种的公平性,人类应与其他生物群种和谐相处,保护地球上所有的物种就是保护自身的生存环境,不能破坏生物链和生物的多样性,人类只有与其他物种在生态系统中公平的生存和进化,才能实现人的全面自由发展;③不同国家与地区公平发展,经济社会发展和环境保护是世界各国共同的任务,世界各国和地区有可能为了自己的发展而伤害了他国的环境,这种做法显然违背了人类的公平和伦理道德,世界各国家或地区所实施的现代生物技术应以全球整体利益和共同发展为前提,互相间加强合作,共同应对生物技术引发的灾难性事件。
关键词:低碳生物技术;法律激励机制;运行;完善
[中图分类号]Q81 [文献标识码]A [文章编号]1671-7287(2011)03-0013-10
一、低碳生物技术的地位与法律支持
1、低碳生物技术与当代能源、环境问题
当前,全球能源与环境问题愈演愈烈,能源资源的短缺以及能源过度的开发利用对环境产生的影响成为世界共同关心的话题。以往,各国为解决本国的能源与环境问题,大多以利用现有的能源资源为出发点,试图最大限度地控制世界能源资源,特别是传统化石能源,以保证国家能源安全。如今,在低碳发展的束下,通过技术进步、发展新能源和可再生能源以满足不断增长的能源需求以及环境保护的需要,成为各国经济发展优先考虑的方向。其中,大力发展生物技术,不仅能有效地利用地球现有丰富的生物原料,还可以通过工业过程达到生产能源的目的。生物技术既可以充分利用资源、实现能源生产,又满足了低碳发展的需要,应该得到广泛的重视。
生物技术是应用自然科学和工程学的原理,依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提品或为社会服务的大幕。现代生物科学发展迅速,以分子生物学理论为先导、以基因工程等技术为核心的现代生物技术已经开启了大规模工业化应用的时代。人们开始运用生物学的方法以及现代工程科学所开拓的新技术和新工艺,对生物体进行不同层次的设计、控制、改造或模拟,对现代社会产生了巨大的影响。
在低碳经济的大背景下,生物技术应用于能源与环境等领域能缓解能源需求,改善环境,实现经济与社会的可持续发展。利用生物技术,以可再生资源生物质为原料,大规模生产人类所需要的能源、材料和化学品等,是解决目前人类面临的能源及环境危机的有效手段之一。目前在生物技术中,低碳生物技术主要包括生物能源技术、生物材料技术、污染治理生物技术等,其中生物能源技术作为重要的能源清洁技术,具有很大的潜力和良好的发展前景。
2、低碳生物技术的发展状况与法律支持
当前生物技术得到了越来越多的应用,也发挥着越来越大的作用,特别是在推动生物质能的转化及生产方面,生物技术发挥着关键作用,通过产业化运作,实现清洁可再生能源的规模生产,是生物能源技术的价值所在。现代生物质能的发展方向是高效清洁利用,将生物质转换为优质能源,包括电力、燃气、液体燃料(燃料酒精、丁醇、生物柴油等)和固体成型燃料等,其中生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电等。生物质能具有资源量大、相对集中、能量品位较高的特点,在各国的可再生能源规划中占据着十分重要的地位。据世界经济合作与发展组织(OECD)预测,到2030年生物经济将初具规模,届时将有35%的化学品和其他工业产品来自生物产业,二氧化碳的年排放量也将随之减少10-25亿吨。其中,工业生物技术的贡献率将达到39%。随着生物能源技术的进步,生物质能的优势和成本不断下降,生物质能必将在未来世界的能源结构中占有一席之地。
20世纪90年代以来,以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。目前,美国为世界第一大燃料乙醇生产国,巴西位居第二,欧盟各国则是最主要的生物柴油生产地,其他国家也都在积极发展生物质能。生物质能的发展带来粮食种植结构偏重玉米、粮食供应总量下降、粮食(油料)价格振荡上升、粮食危机引发动荡等一系列问题。因此,开发第二代、第三代生物燃料(即非粮生物燃料)成为世界各国关注的重要议题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料(第二代生物燃料)的技术成本较高,真正商业化的项目较少;而第三代生物燃料是以微藻为原料的生物燃料,其油脂很难提炼,从海藻中提炼生物燃料的研究正处于实验室阶段,距离商业化还较远。因此,第一代生物质能短期内不会被第二、三代生物燃料所替代,第二、三代生物质能将是人类的理性选择,也是生物燃料必然的发展方向。我国生物质资源丰富,主要有农作物秸秆、树木枝丫、畜禽粪便、能源作物(植物)、工业有机废水、城市生活污水和垃圾等。据估算,我国可用于发电的生物质能,近期可达5亿吨标煤,远期可达到10亿吨标煤以上,如果充分利用农林生物质,生物质能装机容量可达1.5亿千瓦以上。
目前,我国已经具备了低碳生物技术发展所需的基础条件。譬如,拥有全球最大规模的发酵产业基础、形成了现代生物工业产业群体与产业化条件、拥有一支技术创新研发队伍与相应的平台条件。此外,在酶工程、发酵工程与过程工程等领域我国具有一定的技术基础,大宗发酵产品具有国际竞争优势,生物塑料、生物能源、生物基化工材料等快速发展,多种产品的规模为全球最大。虽然如此,我国的生物能源技术与美国、巴西等国相比还有一定差距,在技术创新和产业化方面还有待加强。我国目前生物质能与生物能源技术发展面临的困难主要有:①生物质资源不足、品质不佳、收集困难、难于转化。生物质燃料需要大量的能源植物做支撑,但对于中国这种粮食需求很大的国家,不可能大规模利用粮食作物作为主要原料,加上第二、三代生物质能还难以商业推广,造成了生物质原料供给的不稳定。②生物质能分散的特点适合发展中小企业规模的项目,但中小企业在资金和技术上没有优势,在技术革新方面的能力和动力都不足。③生物转化工艺成本高,生物能源终端产品品质不佳、产品标准欠缺。④自主技术开发亟待突破。生物质能利用技术仍处于产业化发展初期,特别是缺乏具有自主知识产权的核心技术,使得生物质能产业在基础技术研究、新产品研发和应用技术创新等方面存在技术含量低、产品单一等问题。
低碳生物技术需要通过商业应用和市场推广才能实现其经济与社会效用,而低碳生物技术的进步也因其经济与社会效应得到进一步提升,这是一个相互促进的过程。然而,在低碳生物技术的发展前期,市场机制不完善以及前景不明朗使得技术研发及其推广动力不足。因此,低碳生物技术以及生物质能开发需要各种激励举措提供助力,尽快实现从技术到市场的过渡。国家通过各种激励机制促进生物技术革新,引入投资以及完善技术研发平台,再配合以市场机制的共同作用,带动生物技术在生物质能等领域实现规模化、产业化发展。与此同时,生物技术及生物质能产业作为新兴的产业,
不可避免会产生盲目发展的现象,因此,需要政策与法律引导。总之,政策与法律的扶持与引导是低碳生物技术得以快速发展的重要保障和推动力:通过合理的制度设计,对低碳生物技术发展进行规划,明确其战略地位,有助于消除市场对其发展前景的疑虑,为其发展指明方向;通过有效的激励机制,促进低碳生物技术的研发与推广,推动技术和产业同时驶入发展的快车道。法律激励机制对低碳生物技术发展的重要作用决定了我们必须重视激励制度的设计,保证其高效性,同时也要关注其现实运行的状况,保证其有效性,如此,各种激励机制才能真正形成积极效应。
二、低碳生物技术法律激励机制的确立
我国十分重视低碳生物技术的发展,特别在生物质能领域,国家出台了许多法律与政策以推动和保障生物质能技术的研发和产业化,在注重规划的同时也在各类鼓励技术研发的目录中将其收入,以使低碳生物技术具有良好的发展环境。随着我国将生物质能作为国家能源结构调整、节能减排的一项重要战略规划,低碳生物技术必将拥有广阔的发展前景。
1、现有的激励框架
在政策与规划方面,《可再生能源中长期规划》根据我国经济与社会发展需要和生物质能利用技术状况,提出了重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2020年,生物质发电总装机容量达到3000万千瓦,生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨,沼气年利用量达到440亿立方米,生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨。国家“十二五”规划在第二十九章“造就宏大的高素质人才队伍”中提到了对生物技术以及能源资源领域人才队伍的协调发展。此外,“十二五”规划还在其他3处提出了生物质能:一是在第七章“改善农村生产生活条件”中提到了“实施新一轮农村电网升级改造工程,大力发展沼气、作物秸秆及林业废弃物利用等生物质能和风能、太阳能,加强省柴节煤炉灶炕改造”的内容。二是在第十章“培育发展战略性新兴产业”中提出“新能源产业重点发展新一代核能、太阳能热利用和光伏光热发电、风电技术装备、智能电网、生物质能”。三是在第十一章“推动能源生产和利用方式变革”中提出“积极发展太阳能、生物质能、地热能等其他新能源”的原则。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发[2010]32号)也将节能环保产业、生物技术和因地制宜开展生物质能作为重点的发展方向。
在鼓励技术研发方面,国家中长期科学与技术规划、“973”和“863”计划等都将工业生物技术列为攻关重点之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》中也有关于重点和优先提高生物质能等可再生能源技术的内容。《国家高技术产业发展“十一五”规划》认为:“生物产业将成为未来经济发展的主导产业。要充分发挥我国特有的资源优势和技术优势,着力发展生物医药、生物农业、生物能源和生物制造,保护和开发特有生物资源,保障生物安全”。国家发改委、科技部、工信部、商务部、知识产权局于2011年6月了《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》,确定了当前优先发展的包括生物、新材料、先进能源、节能环保、资源综合利用以及高技术服务等10大产业中的137项高技术产业化重点领域,生物技术、先进节能技术等包含在其中。《可再生能源产业发展指导目录》、《产业结构调整指导目录(2011年本)》也将生物质生产技术和设备纳入产业调整的范围。近几年的《国家先进污染防治示范技术名录》和《国家鼓励发展的环境保护技术目录》也将生物质资源综合利用、生物污染治理等技术列入其中。
在立法方面,20世纪90年代以来,中央和各地方政府出台了一系列的法律法规,在不同层面上支持可再生能源产业的发展。《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国节能源法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国循环经济促进法》等法律,都作出了关于鼓励开发利用清洁能源的规定,《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国促进科技成果转化法》则为科学研究、技术开发与科学技术应用及成果转化提供了法律制度框架。特别是《中华人民共和国可再生能源法》(以下简称《可再生能源法》)的颁布和实施,正式确立了可再生能源在国家能源战略中的地位,包括生物质能在内的可再生能源发展进人了新的发展时期,为低碳生物技术的应用提供了更为坚实的法律制度保障。
2、具体激励机制的建立
有了国家政策与法律的制度保障,低碳生物技术就有了明确的发展方向和良好的发展环境。同时,低碳生物技术从研发、项目建设到推广都需要实实在在的激励措施,因此,还需要更为具体的制度设计和及时有效的执行。当然,生物能源与生物技术的发展最终要靠市场,要立足于提高产业自身竞争力,符合社会发展的需要,这样才能保持产业长远的发展。在发展初期,实施国家的各种激励机制将有助于突破制因素,加快产业发展进程。此外,激励不能只限于某些措施或某些方面,而应将其作为一个综合系统工程来看待,使各种激励措施形成一个有机联系的整体,这样激励机制才能发挥积极而有效的作用。具体而言,以下一些激励措施与行动应是当前低碳生物技术发展的关键着力点:
①统筹规划与束性目标。低碳生物技术的发展离不开社会对生物质能源的需求,生物质能的发展也需要低碳生物技术的支持和推动。制定长远发展战略或发展路线图是世界上大多数国家发展生物质能的成功经验之一。统筹规划是准确定位生物质能和低碳生物技术的重要途径,一个长远的能源及其技术发展规划就确定了一国未来各种能源及其技术发展的走向。许多发达国家先制定一定阶段内生物质能在国家能源结构中的束性目标和计划,在此框架之下,出台一系列的优惠政策,并通过市场经济的手段鼓励各界投资和利用。
为了确保可再生能源发展目标的实现,许多国家制定了支持可再生能源发展的法规和政策。德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发电量;英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策;美国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
美国、巴西、瑞典是世界上生物质开发利用最多的国家之一,这些国家都强制推行了生物质能在能源结构中的束性目标。1999年8月,美国颁布了《开发和推进生物基产品和生物能源》的第13134号总统令,提出到2010年生物基产品和生物能源增加3倍,到2020年增加10倍,每年为农民和乡村经济新增200亿美元的收入和减少1亿吨碳排放量;同年国会通过了“生物质研发法案”。2002年美国制订了《生物质技术路线图》并成立了“生物质项目办公室”及“生物质技术咨询委员会”。2005年8月布什签署的《国家能源政策法
案》中制订了可再生燃料标准(RFS),RFS明确指出必须在汽油中加入特定数目可再生燃料且每年将递增。2007年12月的《能源独立和安全法案》又制订了更为严格的可更新燃料标准:到2022年用于运输的可再生燃料至少要达到360亿加仑/年。巴西作为世界上唯一在全国范围内不供应纯汽油的国家,其乙醇的生产量仅次于美国,而出口量位居世界第一。燃料乙醇在巴西能源总量中的比重从1975年的5%增至2008年的16%,并且占到巴西可替代能源总量的35%。早在20世纪70年代,瑞典就颁布了一系列强制性的有关能源合理化使用和节能的法律、法规,并随着技术的发展不断进行修订完善,以此来指导、规范企业的行为。在1998-2002年间,瑞典就投入了25亿瑞典克朗用作长期的气候研究,在2003年又提供3亿瑞典克朗基金给交通和能源部门用作改善气候环境。在政府及巨额投资支持下,瑞典生物质能利用技术得到迅猛发展。
我国在《可再生能源中长期规划》中提出了可再生能源的发展目标:2010年可再生能源消费量达到能源消费总量的10%,到2020年达到15%。在生物质能领域,根据国家能源局最新的规划,我国2015年生物质发电装机要达到1300万千瓦(较2010年增长160%)、集中供气达到300万户、成型燃料年利用量达到2 000万吨、生物燃料乙醇年利用量达到300万吨,生物柴油年利用量达到150万吨。数据显示,2010年我国农村以秸秆为燃料的生物质发电装机突破500万千瓦。从这些数据来看,生物质能已经基本达成《可再生能源中长期规划》中2010年的目标。这些目标的达成基本上是通过地方基层加强本地域的生物质利用(特别是沼气)的成果,是自上而下的推动方式,其依据如国家能源局的《国家能源局关于推荐绿色能源县的通知》(国能新能[2009]343号)等,并没有给对企业设定相应的生物质能甚至可再生能源在能源生产中的束性目标,而是通过鼓励农民消费绿色能源来引导资源整合,是一种鼓励性而非强制性的方法。
随着各地对生物质的利用率逐渐升高,特别是农村地区资源综合利用水平的提高,进一步发展生物质能将会重新遭遇瓶颈,鼓励性的推广只能利用现有的成熟生物转化技术,对低碳生物技术的革新要求并不高,难以对低碳生物技术研发产生足够的推动力。因此,未来我国不仅应当继续推广农村生物质能的应用,还应在发电、生物燃料、运输等领域设定强制性的生物质使用比例目标,并根据其技术革新的程度设定弹性的财税优惠措施,如此,才能更快地推动生物能源技术的发展。
事实上,在实现可再生能源发展目标的大背景下,我国在发电领域已经有了一些束性目标的尝试,如“十一五”规划中明确提出:“实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高在一次能源消费中的比重”。《可再生能源中长期规划》提出了对非水电可再生能源发电规定强制性市场份额目标:到2010年和2020年,大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例分别达到1%和3%以上;权益发电装机总容量超过500万千瓦的投资者,所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应分别达到其权益发电装机总容量的3%和8%以上。但这些规定在现实中缺乏配套的实施细则,导致很多发电企业,特别是小企业难以执行。而作为《可再生能源法》修改后被寄予厚望的“可再生能源并网配额管理办法”迟迟不能出台,其原因除了对配额的比例仍有争议之外,来自电网及大发电企业的阻力也是重要的阻碍因素。除了发电外,生物液体燃料方面也应借鉴美国和巴西等国家的经验,设定一定的混合燃料比例,以促进生物燃料技术的进步。
②研发投入支持。技术进步是提高产业竞争力的重要因素,也是解决能源与环境问题的有效方案。要实现生物能源技术的突破,研发与示范阶段的资金投入是必要的保障条件。在一般的情形下,技术研发与示范应采取国家投资和社会多元化投资相结合的方式以保证充足的资金和实现良性的技术竞争。
目前我国部分生物质利用转化技术达到了国际先进水平,但总体技术水平仍比较滞后,主要体现为:在气体燃料方面,虽然我国沼气产业起步较早,但沼气技术仍停留在小规模的户用沼气层面,大规模、产业化地利用沼气的技术与装备都有待开发。在液态生物质燃料方面,燃料乙醇的生产技术水平与国际先进水平存在较大的差距,目前国内生物柴油生产仅有几家民营企业采用原始的且会造成环境污染的液碱酯交换技术,而在国际上高压醇解法已经进入中间试验阶段。在生物质固体成型燃料方面,生产设备简陋,难以为生物质成型燃料的大规模生产提供保障。联产大宗化工产品和生物可降解精细化工产品在国外已经形成新兴行业,而我国大部分产品尚未研制,而生产这些化工产品是增加生产企业利润的重要途径。因此,我国生物质能源产业要进一步发展就要力争突破技术瓶颈,加大对生物能源技术研究与开发的资助,确保跟上世界生物能源技术发展的步伐。
据《可再生能源中长期规划》的投资估算,2006~2020年,我国将新增2800万千瓦生物质发电装机,按平均每千瓦7000元测算,需要总投资2000亿元;新增6200万户农村户用沼气,按户均投资3000元测算,需要总投资1900亿元;加上大中型沼气工程、太阳能热水器、地热、生物液体燃料生产和生物质固体成型燃料等,预计实现规划的2020年可再生能源目标任务的总投资将需2万亿元。如此大规模的投资不仅应应用到现有技术的推广方面,也应保证足够的资金投入技术研发与示范领域。
《国家高技术产业发展项目管理暂行办法》(国家发改委[2006]第43号)规定,对经批准列入国家高技术产业发展的项目计划,给予中央预算内投资补助或贷款贴息。生物能源技术作为国家高技术的内容之一,符合国家重点扶持和优先发展的方向,因此,应该享受一定的研发与示范资金支持。在财政部的《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》(财建[2007]371号)中也明确规定了可再生能源开发利用的科学技术研究项目,需要申请国家资金扶持的,通过“863”、“973”等国家科技计划(基金)渠道申请,不适用可再生能源发展专项资金。因此,在目前阶段,技术研发一般不享受生物能源领域的资金支持,而只适用技术项目的支持。根据上述有关规定,国家高技术项目的资金来源包括项目单位的自有资金、国家补贴资金、国务院有关部门或地方政府配套资金、银行贷款以及项目单位筹集的其他资金。项目资金原则上以项目单位自筹为主,国家采用资金补贴的方式予以支持。
虽然国家对生物能源技术给予了高度重视,安排了相应的资金支持项目,地方也配套有相应的研发资金支持规定(如《重庆市高技术产业发展项目管理暂行办法》),但总体而言,国家在生物能源技
术研发方面的支持力度还不够,且这些项目要求的条件和成果较高,一般的中小企业项目很难申请到相匹配的资助。与此同时,企业研发投入的资金规模还较小,尚未真正成为技术创新的主体,目前,我国工业企业研发支出仅占销售收入的0.8%,远低于发达国家4%的水平。产学研紧密结合的机制没有形成,科技与经济脱节的问题仍然突出。目前,我国科技成果转化率仅为25%左右,而发达国家高达60%。为此,国家税务总局于2008年《企业研究开发费用税前扣除管理办法(试行)》(国税发[2008]116号),规定企业从事《国家重点支持的高新技术领域》和国家发改委等部门公布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》规定项目的研究开发活动,其在一个纳税年度中实际发生的直接研发活动产生的费用支出,允许在计算应纳税所得额时按照规定实行加计扣除。
技术研发是实现产业化的第一步。目前我国在这方面的资金支持还不够,范围不广,管理不规范,未来不仅需要加大对生物能源技术研发的投入,还要完善“产-研-政”之间有效的沟通和成果转化机制,形成完整的从研发到政策支持到产业化的体系,如此,才能在起跑线上赢得先机。
③财政与税收优惠。财政税收优惠是经济发展的重要杠杆、产业调整的风向标,也是最基础、应用最广泛的激励措施。我国目前对低碳生物技术的财税激励措施主要体现在生物能源方面,这是不够的,还应基于此而扩充到全部低碳生物技术领域。目前,相关财税激励和补助措施主要表现在:
一是建立风险基金,实施弹性亏损补贴。财政部、国家发改委、农业部、国家税务总局、国家林业局2006年颁布《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》(财建[2006]702号)提出了坚持产业发展与财政支持相结合,鼓励企业提高效率的原则。此外,为化解石油价格变动对发展生物能源与生物化工所造成的市场风险,为市场主体创造稳定的市场预期,将建立风险基金制度与弹性亏损补贴机制。当石油价格高于企业正常生产经营保底价时,国家不予亏损补贴,企业应当建立风险基金;当石油价格低于保底价时,先由企业用风险基金以盈补亏,如果油价长期低位运行,将启动弹性亏损补贴机制。
二是原料基地与秸秆能源化利用补助。为保障生物能源和生物化工原料供应,切实做到发展生物能源和生物化工不与粮争地,财政部《生物能源和生物化工原料基地补助资金管理暂行办法》(财建[2007]435号)对生物能源和生物化工定点和示范企业提供原料的基地发放补助(林业原料基地补助标准为200元/亩,农业原料基地补助标准原则上核定为180元/亩)。为加快推进秸秆能源化利用,培育秸秆能源产品应用市场,《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)规定对符合支持条件的(从事秸秆成型燃料、秸秆气化、秸秆干馏等秸秆能源化生产的)企业,根据企业每年实际销售秸秆能源产品的种类、数量折算消耗的秸秆种类和数量,中央财政按一定标准给予综合性补助。
三是上网电价及费用分摊激励。目前我国采取财政补贴和电网分摊相结合的方式促进可再生能源发电。《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)中明确了可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价(通过招标确定的中标价格)两种形式。可再生能源发电价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分,在全国省级及以上电网销售电量中分摊。生物质发电项目上网电价实行政府定价的,由国务院价格主管部门分地区制定标杆电价,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为每千瓦时0.25元。发电项目自投产之日起,15年内享受补贴电价;运行满15年后,取消补贴电价。自2010年起,每年新批准和核准建设的发电项目的补贴电价比上一年新批准和核准建设项目的补贴电价递减2%。发电消耗热量中常规能源超过20%的混燃发电项目,视同常规能源发电项目,执行当地燃煤电厂的标杆电价,不享受补贴电价。2010年7月,国家发改委《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》(发改价格[2010]1579号),规定对农林生物质发电项目实行标杆上网电价政策,未采用招标确定投资人的新建农林生物质发电项目,统一执行标杆上网电价每千瓦时0.75元(含税)。通过招标确定投资人的,上网电价按中标确定的价格执行,但不得高于全国农林生物质发电标杆上网电价。已核准的农林生物质发电项目(招标项目除外),上网电价低于上述标准的,上调至每千瓦时0.75元;高于上述标准的国家核准的生物质发电项目仍执行原电价标准。由于我国各个地区的煤电标杆电价水平差异大,使得各地生物质发电项目的实际上网电价差别很大,如何协调和平衡各地的生物质发电上网电价也是价格政策研究的重点之一。国务院价格主管部门应根据各类生物质能技术的技术特点和不同地区的情况,按照有利于生物质能发展和经济合理的原则,研究和完善生物质发电项目的分类价格政策,促进生物质发电项目的进一步发展。
四是可再生能源专项基金资助。根据原《可再生能源法》规定要求,财政部设立了可再生能源发展专项资金,后来配套了《可再生能源发展专项资金暂行管理办法》,但对如何申报资金、优惠政策幅度多少等没有明确提出。修订后的《可再生能源法》将原来“国家财政设立的可再生能源专项资金”修改为“国家财政设立可再生能源专项基金”,主要资金来源是可再生能源电价附加收入和国家财政专项资金。根据相关人员的解释,将“资金”改为“基金”将使这笔补贴更具有“基金纵向管理”的优势。除了行政成本大大降低之外,也可以做到“收取,统一发放”,以保证可再生能源投资企业按时获得收益,以鼓励其积极性。不过,早就起草完成的“可再生能源专项基金管理办法”迄今为止仍未能颁布,这对生物质能发展产生了消极的影响。
五是税收优惠。根据《高新技术企业认定管理办法》(国科发火[2008]172号)以及《国家重点支持的高新技术领域》的规定,生物能源技术属于高新技术,符合规定的企业可以申请认定,经认定后的企业可依照《中华人民共和国企业所得税法》(以下简称《企业所得税法》)及其《实施条例》、《中华人民共和国税收征收管理法》及其《实施细则》等有关规定,申请享受税收优惠政策。根据《企业所得税法》,国家对重点扶持和鼓励发展的产业和项目,给予企业所得税优惠。国家需要重点扶持的高新技术企业,减按15%的税率征收企业所得税①。在生物质能产品方面,《财政部、国家税务总局关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》规定从2009年1月1日起,对符合条件的利用废弃的动物油和植物油为原料生产的纯生物柴油免征消费税。
由于我国生物质能开发利用还处于起步阶段,
高新生物能源技术也还未取得重大突破,相关的财税激励政策亦未能周全地考虑生物能源技术及生物质能产业的特点,因此,这些激励措施存在规定不科学、不完备、落实不到位等问题。例如,有些政策补贴起点过高,如财政部《秸秆能源化利用补助资金管理暂行办法》(财建[2008]735号)仅支持注册资本金1000万元以上、年消耗秸秆量1万吨以上的大中型企业,导致多数企业都无法得到补贴;有些政策设计不完整,补贴仅针对直接生产环节,对消费能源产品的终端用户则没有补贴。国家对生物质能产业的优惠、补贴、奖励很难落到中小企业身上。除国家全力支持的农村沼气项目外,生物质能产业发展的大部分政策倾向于规模化的大型项目,如燃料乙醇和液体燃料项目,国家每年向4家陈化粮燃料乙醇定点企业(黑龙江华润酒精、吉林燃料乙醇公司、安徽丰原生化以及河南天冠)发放补贴,走非粮路线的中小企业却很难拿到同等的补助。没有得到补贴的中小型生物质能源企业,生产成本相对较高,在竞争中明显处于劣势,想得到大的发展十分困难。而在液体燃料市场上,目前中石油、中石化只收购拿到正式批文的黑龙江华润酒精等4家定点供应企业的燃料乙醇,中小企业生产的乙醇销路不畅,导致部分生物燃料企业无法将产品变现,整个生产经营无法正常循环运转。
未来我国财税激励机制应当根据生物技术和生物质能产业的技术及行业发展水平,因势制宜、因时制宜地设计有效、弹性的激励措施,既要保证“对症下药”,又要注重规划引导,保证财政税收政策的合理性以及相互协调。
④收购激励与政府采购。低碳生物技术应用的前提是所生产的产品能够在市场上销售出去,保证资源不被浪费,同时也能抵消一定成本。在当前化石能源开采利用费用较低的情况下,无论是生物质发电,还是生物质液体燃料,其成本都相对高昂,如果没有特殊的优惠政策和刺激措施,很难在市场上有足够的竞争力。因此,对生物能源的收购激励,包括政府采购,能够给相关企业解决产品生产的后顾之忧,同时,政府通过实际行动支持生物能源发展,将起到很好的示范和宣传作用。
在生物质发电方面,《可再生能源中长期规划》提出了国家电网企业和石油销售企业要按照《可再生能源法》的要求,承担收购可再生能源电力和生物液体燃料的义务。2007年7月25日,国家电力监管委员会第25号令,即《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》,规定了电力监管机构对该制度的实施情况进行监管。2009年修改的《可再生能源法》第十四条重申了国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度:电网企业应当与按照可再生能源开发利用规划建设,依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内符合并网技术标准的可再生能源并网发电项目的上网电量。同时,该法第十六条对生物质能源作了专门的规定:国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料,鼓励发展能源作物。利用生物质资源生产的燃气和热力,符合城市燃气管网、热力管网的入网技术标准的,经营燃气管网、热力管网的企业应当接收其入网。国家鼓励生产和利用生物液体燃料。石油销售企业应当按照国务院能源主管部门或者省级人民政府的规定,将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系。
然而,修订后的《可再生能源法》除了规定全额保障性收购的原则性提法外,配套的实施细则未能及时跟进,收购电量中可再生能源电量所占的比重、可再生能源发电并网国家标准的制定等问题上均有不同程度的空白。在生物液体燃料方面,燃料乙醇和生物柴油市场还不完善,配套的规定也处于缺失状态,现实中的生物液体燃料收购基本还需要依靠石油企业的自觉。
一个稳定的生物质能源需求方是生产企业保持持续盈利能力的关键。在生物质能源发展的早期,由于成本以及价格较高,完全通过财政补贴的方式并不能发挥生物能源“物尽其用”的功能。而政府采购则能较好地实现两者的兼顾:既能满足政府自身的需求,又间接为生物能源创造了市场。事实上,政府采购已经成为一些生物能源发达国家普遍采用的激励措施之一,美国联邦政府有关法律要求政府必须购买国产高能效产品和“绿色产品”,要求联邦政府在2005年购买10万辆洁净汽车,其中包括生物质燃料汽车。巴西相关法律也明确规定,联邦一级的单位购、换轻型公用车时,必须使用包括燃料乙醇在内的可再生燃料汽车。政府采购不仅能够起到很好的示范和宣传作用,通过直接对话与交易,还能够节省通过其他方式可能产生的中间费用,因而是一种高效率的“合作”方式。我国政府也可借鉴国外的经验,通过购买生物质能来源的电力等其他有效方式来以实际行动支持生物能源的发展。
⑤培育和完善市场。任何产业的发展都需要以市场存在为基础,产业规模效益的实现与上下游市场的依托密不可分。市场不发展,产业就会失去活力,甚至会因不符合社会的需要遭到淘汰。当前世界能源发展的趋势之一就是市场化与自由化改革,我国经济、能源领域也在进行着大规模的市场体制改革。因此,发展生物能源和生物技术市场,将为低碳生物技术的发展注入崭新的活力。
由于低碳生物技术是新兴的技术,其产业化发展有可能会因技术的不成熟造成不可预料的损失,因此,对生物技术及其产品市场的监管就显得尤为重要。如不能正确加以引导,将可能破坏生物能源资源开发与利用;燃料乙醇、生物柴油产品质量如不合格,将可能影响到交通运输安全;在生物能源和生物化工生产环节,如不严格标准,会造成环境污染,增加能源消耗。因此,发展生物能源与生物化工必须充分考虑资源、技术、环保、能耗等多方面因素,严格市场准入,加强行业监管。《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》规定了生物能源与生物化工企业实行严格的行业准入制度。地方发改委、财政部门根据国家统一的推广规划,联合推荐申报定点企业,申请企业必须符合行业准入标准。国家发改委、财政部按有关规定选择并确定定点企业。
然而,上述规定在一定程度上造成了生物液体燃料的市场准入和产品流通体系不通畅。毫无疑问,严格的产业准入和产品流通政策措施是生物液体燃料产业有序发展的基本保障。但是,由于局限于数家生产企业和两大石油公司的封闭体系,在一批从事甜高粱乙醇和生物柴油生产企业的产品无法进入车用成品油经销体系和终端消费市场,特别是生物柴油还根本没有正常的车用燃料销售渠道,从而阻碍了非粮生物液体燃料产业的进一步发展,打击了相关企业进一步加强技术研发、扩大示范项目建设的积极性。在生物质发电方面,由于对“全额保障性收购”的细化规则还未出台,导致目前生物质发电市场处于比较混乱的状态,特别是中小型生物质发电项目,并网十分困难。此外,电网公司的智能电网系统还未能跟进建设,接受生物质能并网还没有具体的标准,且目前的接网政策更多的是对电网提出束性要求,没有对可再生能源发
电厂提出束要求,更多的标准亟须配套。因此,整个生物质能市场基本还处在“萌芽期”,市场规模还不大,相关制度建设还不健全,生物质能市场还需进一步培育和发展。
三、完善低碳生物技术的激励机制及其运行
我国目前对低碳生物技术的激励除了少部分符合条件的高新技术企业以及研发项目之外,产业端以及配套制度建设等领域还处于起步阶段,真正商业化的市场还未建立;以生物能源为核心的产品激励措施也不够规范;各种激励措施并不完全符合现实的状况,很多规定由于缺乏实施细则未能得到有效实施。低碳生物技术发展不仅需要一整套规范的、系统的激励机制设计,而且还应落实到现实运作中,实现其高效性和有效性的统一。由此,需要政府在战略规划与计划、法律法规及其配套规定、行政管理与监管、经济与财税优惠等方面完善体制,也需要企业和市场理性发展,形成从制度设计到产业运行的良好互动状况。
战略规划与计划是产业及技术发展的动力和落脚点,明确的战略与计划为产业及技术的发展指明了方向。因此,需要尽快开展科学、系统的生物质资源调查与评价工作,综合考虑低碳生物技术的发展与技术路线,在国家能源统筹的框架下客观、准确定位生物质能的地位和作用,不能盲目和无序发展。生物质能源化利用的技术选择必须遵循“因地制宜,资源优先”的原则,在资源确定的前提下,需要结合当地的社会经济发展、农民收入、气候、交通、环境等实际情况而定。当资源和当地条件可以适用于多种技术时,可以根据技术的综合效益进行选择。立法是实现国家战略与规划的重要途径,也是制度设计和运行的最终保障。目前我国除了《可再生能源法》之外,直接涉及生物质能和生物能源技术的法律寥寥可数,且基本都是在可再生能源的背景下进行原则性阐述。此外,相关的行政法规处于空白状态,专门的部门规章也还未颁布。现行关于生物质能的规定主要是国务院的通知、意见以及各部门的工作规划与方案,这些非规范性文件不仅数量不多,且极不规范,变动调整快,具有较短的时效性。可以说,相关立法的缺乏是生物能源产业发展面临的最大困难之一。生物质资源由于其特殊性,其发展需要协调能源部门、农业部门、科学技术部门、工业部门、财政部门、税收部门等多个部门的关系,这种复杂性也是目前难有一部专门性的部门规章的原因。因此,我国未来在该领域的立法的关键是提高立法位阶,至少也应该有专门的行政法规规定生物能源发展的各种宏观问题,再由各部门制定实施细则去执行,这样生物能源的发展才能有坚实的制度保障。
产业管理与市场监管是任何产业发展所必需的行政管制手段。在中国,产业管理更是一种常见的管理方法。如前文所述,我国目前大量的部门政策文件(非规范性文件)都涉及产业管理的内容。生物技术的发展也不例外,特别是在其发展的早期,政府的直接介入十分必要。产业管理与市场监管在行业行政规划、项目与市场准入、行业标准、检测监控、检查监督等方面发挥着重要的作用。特别是在目前我国生物能源领域相关立法和制度还不完善的状况下,产业管理与行业监管已经成为了生物能源产业发展的主要推动力量。随着生物能源技术的进步和生物质能市场的发展,未来我国应逐步减少政府直接管理的范围,更多的资源配置应让市场去解决;与此同时,还应加强对技术发展的监管,保证技术发展符合社会的需要,减少技术进步产生的负面影响,最终实现产业管理、市场监管与技术监管的和谐统一。
关键词:生物技术;实验教学;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)01-0250-02
《生物技术实验》是一门内容丰富,涉及面广,实用性强,实验技术要求高、操作性极强的课程,它不仅是对理论的补充和验证,也是培养学生动手能力、应变能力、创新能力及科学思维的重要手段。如何充分发挥实验教学作用,提高学生的创新能力和实践能力,满足社会对理论和实验技能并重的全面合格人才的需要,是目前生物技术实验课教学改革的重要内容。现代生物技术创新作用主要体现在科学研究的进步之中,因此,在有限的学时内,我们要紧跟当代先进科学技术发展前沿,对生物技术实验从以下几个方面进行了改革探索研究。
一、优化实验教学内容
根据教学培养目标和生物技术特点,改变传统实验教学模式中分散、孤立的单纯学习某一实验技术的缺陷,以生物技术的核心DNA重组技术(基因工程)为主线,把当前科研领域实用的先进基因工程技术引入实验教学中,优化整体设计,紧紧围绕基因工程的几个步骤(分、切、连、转、筛),将基因工程常用的实验技术按目的基因的制备、目的基因与载体的连接、感受态细胞的制备和转化、重组质粒的鉴定、重组蛋白的表达等有机地融合起来,开设以绿色荧光蛋白(GFP)基因(获2008年诺贝尔化学奖)的克隆和表达为主的“一条龙”综合性实验。整个实验内容兼顾基础和前沿,加强了实验内容的完整性、针对性和先进性。同时把GFP用于分子水平基因的表达与调控实验教学、可以帮助学生随时观测到实验现象,使晦涩和抽象的理论知识宜于理解和掌握。学生通过从基因克隆到表达的整个实验过程,关键实验技术受到系统、良好训练的同时,又能对实验的总体目标和所要解决的问题有整体的认识,并在实验的过程中掌握生命科学的新知识、新技术和新方法。
二、改进实验教学方法,提高学生的主体地位
授之以鱼,不如授之以渔!课堂教学的主要目的是让学生们学会自己学习,建立起他们学习的兴趣。以往的生物技术实验教学往往以教师为主体,整个实验过程通常是实验前教师讲、学生听,实验中教师先示范、学生再操作,实验后学生撰写实验报告、教师批改。这在一定程度上忽视了学生学习的兴趣和主观能动性,严重束缚和制约了创新型、复合型人才的培养。为此我们采取在实验教学开始之前,先向学生讲解生物技术的发展状况及应用,让学生了解利用生物技术在生物学、医学、制药、国民经济中所取得的重大成就以及存在的潜在巨大魅力和商业价值。同时带领学生参观生物技术实验室,讲解各种先进的仪器设备功能,充分激发学生学习的兴趣和热情。
在教学过程中,从培养学生的创新精神和科研能力的着眼点出发,根据学生的认知和实际水平,建立了以学生为中心的教学模式。提前2~3周安排布置学生预习和熟悉所要开展的实验项目,明确实验的目的。实验安排实行独立操作和整体训练的实验方式,把每8名学生编成一个大组,2个学生为一个小组,所有实验材料的准备、试剂的配置等原由教师准备的步骤全部放手由学生自己去做,分配到组,由组长负责管理,每个组员都有义务参与。授课时采用传授式、提问式、启发式和讨论式相结合教学方法,使学生重点掌握实验原理和技术要点、每种试剂的作用、实验中应该注意的问题以及整个实验的设计思路,要求学生按实验技术规范操作,尽量做到“心到、眼到、手到、脑到”。由于学生对各种新实验相对比较陌生,许多精细、贵重的实验仪器未曾用过,实验操作中还有许多细微的环节需要注意,教师可先辅以多媒体动画演示或进行示范性操作,在学生的操作过程中进行监督和规范化指导。由于每个小实验结果都是下一步实验的基础,前面的实验失误后,后面的实验将无法进行,因而学生会积极主动关心自己的实验情况,遇到问题积极与老师交流,分析问题原因,自觉认真地做好实验的每一步。实验结束后安排各实验小组以PPT形式汇报实验体会,讲解实验中遇到的问题和解决问题的方法,动员全班同学相互研讨评价,教师进行归纳总结,加深学生对知识的理解和掌握,提高实验操作技能和综合分析能力。
三、强化实验教学管理,建立科学合理的实验考评考核方式
过去生物技术实验课考试成绩主要以实验报告和闭卷考试进行评分,不能全面客观评价学生实验操作技能及对基础知识的理解和掌握。因此我们从实验教学的目标出发,以学生能力考核为核心,以基础知识掌握为基础,制定考核方式和成绩评分标准,实行对实验教学全过程、多层面的考核,主要包括以下四个方面:实验态度(10%):主要考查学生在实验过程中的出勤情况、对实验课的重视程度、预习情况、对实验室仪器设备的爱护以及与其他同学的合作情况等。对于上课积极回答问题,认真分析交流实验经验的同学在实验总成绩中给予4~6分加分的奖励。实验技能(30%):主要考查学生在实验过程中对基本实验技能的理解和掌握。实验基本操作的正确与否不仅直接影响到实验结果的准确性、仪器的使用寿命,而且对学生形成正确的操作技能、严谨的科学态度和一丝不苟的学习作风有着潜移默化的影响。对于在实验过程中积极动手操作或有改革创新、提出的实验方法科学合理的学生,在实验总成绩中给予4~6分加分的奖励。实验报告(30%):实验报告是对学生实验情况的全面反映,可以直接体现学生对实验理解掌握的程度。为了培养学生用简洁、准确的语言高度概括实验的能力,我们要求学生撰写实验报告要完全按照学术论文的格式,根据实验记录从多方面去深入分析、探讨实验出现的现象、实验结果、实验成败的原因和注意事项等。对因实验失误导致实验失败的学生,只要能仔细分析,找出失败原因和改进措施,仍可给高分。闭卷考试(30%):主要考核学生对实验理论知识的掌握情况。对实验内容中的难点、关键点、基本原理、基本操作及一些理论联系实验的问题以试卷形式进行测评。
通过上述改革措施非常有效地调动了学生的学习积极性,课堂气氛活跃,学生从实验材料的准备、试剂的配制、实验操作、实验记录、实验完成后的清理工作等均自己动手,直接参与到整个实验的全程。实验环节一环扣一环,一环出错,整个实验必须重新开始,因此学生在做实验时必须非常认真、严谨,这不仅增强了学生的责任心,学生也学到了传统教学中往往不做或由老师代做的实验知识,同时也掌握了主要的生物技术实验方法,提高了学生总体动手能力和团队协作精神,对学生的科研能力和创新意识的培养也起到了重要的作用。学生的学习兴趣盎然,有实验的成就感,实验教学效果也得到了明显提高。
总之,在生物技术实验教学中,要不断总结实践经验,围绕培养目标,更新观念、锐意进取,紧跟现代科技发展,深入开展实验课教学内容、教学方法的改革,不断提高生物技术人才培养质量,为生物技术产业培养出更多高素质人才而不断努力。
参考文献:
[1]葛荣朝,齐志广,周春江,赵宝华.分子生物学实验教学改革的探索与实践[J].实验室科学,2010,13(1):47-49.
现在,经过几个世纪的孕育发展,生物技术已进入了一个全新的发展阶段。科技部相关负责人日前表示,生物技术是我国发展最快、潜力最大、与国外差距最小的领域之一。可见,生物技术的发展势头之迅猛在产业发展史上是罕见的。人们已认识到生物技术已逐步成为当今高新技术群体中最富有活力的领域之一,并与信息技术、纳米技术、新材料等其他高技术相互结合,正在全球范围内形成增值产业链,它的新概念和方法正带动农业、医药、食品、能源、化工、环保等多领域技术的共同进步。发展生物技术对解决当今人类社会面临的粮食、能源、资源、环境和健康等许多重大问题具有重要的现实意义和深远的战略意义。更重要的是,利用好生物技术,能够有力的提升一个国家的生物安全。现代研究已经证明,生物技术的危害远远大于核武器,因此生物安全已经成为国家安全的关键点。
2007年1月29日,全国科技工作会议在北京召开,科技部部长徐冠华在会上明确指出:“十五”期间,一批关乎经济社会发展的重大技术被攻克。在生物技术领域中,尤其在超级稻育种技术、新药创制等领域取得了重大突破;超级稻育种技术继续保持世界领先; “863”计划共有15个品种获得一类新药证书,109个新药品种进入临床试验阶段。他还表示,科技部将在今年年内正式启动实施若干项重大专项。在确保国家重大专项实施的基础上,在重大医疗器械设备、海洋资源与环境等领域实施重点专项。会上还提出了2007年科技工作的新亮点,将在综合交叉和重要科学前沿领域进行重点部署,组织实施干细胞、蛋白质、生殖与发育等科学研究计划,并在蛋白质科学等领域筹建10个国家实验室。
在21世纪的今天,世界各国都在由政府牵头,大力发展本国生物工程技术产业。发达国家均将生物技术及其产业列为战略高技术和新兴产业发展的重点。面对生物技术不断取得突破所带来的发展机遇,我国政府也高度重视,在“十五”高新技术产业发展规划中,生物技术产业被列入国家十二大高新技术工程,在国家“863”技术和科技攻关计划的支持和推动下,国内生物技术产业向着国际化方向迈步。
由此可见,我国生物技术与产业已经开始从跟踪仿制到自主创新的转变,从实验室探索到产业化的转变,从单项技术突破到整体协调发展的转变。生物技术的应用将会大幅度提高人类的健康水平,并可以引起医药的第四次革命浪潮。
转基因新药将进入临床试验
项目简介:转基因动物是利用细胞分裂,染色体倍增原理,通过实验的方法,将人或哺乳动物的某种功能基因导入哺乳动物的受精卵(或早期胚胎细胞)里,使导入的基因能够与受精卵的染色体DNA整合在一起。随着细胞分裂染色体倍增而倍增,使动物体内的每一个细胞都带有导入的基因,并能够将其稳定地遗传到下一代的同类动物。其不仅彻底将基因的培育工作从实验室转移到动物体内,还能通过动物自身的繁衍生殖。
项目负责:医学遗传学专家曾溢滔院士。
项目进展:在未来5~10年内,转基因新药在我国就能进入临床试验阶段,开始引领新一代医药产业。
意义:应用转基因动物乳腺生物反应器技术制造药物是一种可以获得巨额经济利润的新型产业。
基因工程乙肝疫苗研究
工程简介:近年来乙肝疫苗占据了主导地位,在生物制药领域,乙肝疫苗在市场上是巨头。
目前,乙肝新疫苗保护的靶对象正逐渐扩展为慢性肝病患者和肝炎病毒携带者,国外在单一抗原HBV疫苗基础上开发了多种抗原疫苗,临床表明预防甲肝、乙肝有效率在98%以上,因此合并有S抗原的Bio-Hep-B和Hepagene有望能替代现在广为使用的重组疫苗;预测到2010年,相继问世的疫苗将占HBV疫苗市场的20%,DNA疫苗、口服植物性疫苗、联合疫苗、治疗性乙肝疫苗有望成为新的热点。尤其是治疗性乙肝疫苗与现有抗HBV药物联合应用,将是肝炎新疗法之一,在这一方面,江苏复旦悦达生物技术拥有我国自主知识产权的乙肝治疗性疫苗已完成临床研究,商品名为乙克。
工程负责:江苏复旦悦达生物技术公司
进展与意义:目前乙肝疫苗尚在研究中。它是21世纪最具前景的疫苗品种,中国疫苗市场目前处在起步阶段,从市场规模到消费观念均有较大的发展空间。
糖尿病及各种疾病临床营养支持治疗学研究
简介:该系统根据各种计算公式与方法设计诊疗方案,并利用计算机完成各种运算,综合中医饮食疗养学及现代营养学之所长,能够实施对患者终生饮食治疗的科学指导,有力支持药物治疗及体育疗法,有利于控制糖尿病的发展,预防各种并发症的出现。
饮食疗法虽然是糖尿病治疗诸多环节中最重要、最基础的措施,但是由于以往常用的饮食疗法存在公式复杂、计算繁琐、食谱固定、适用性差,因此不容易满足患者饮食习惯的需求,致使患者饮食治疗不到位,血糖控制不理想,不得不加大药物的剂量,一方面增加了潜在的药物副作用对人体的伤害,另一方面使患者背负了更大的经济负担。 “糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”在设计思想中,充分考虑了融合中西医特色,旨在取长补短,以提高糖尿病饮食治疗的效果。力求达到画面清晰、操作简单、使用方便。由于该系统设计良好的人机对话平台界面,最终的结果均需通过人机交流来决定,能为每一位患者提供更人性化、个体化的科学、合理、全面的膳食指导,不仅能够充分尊重个人的饮食习惯,而且大大加强饮食疗法的可操作性。
突破:本系统根据中医药学的特殊需要设计完成了中医饮食疗养库。在中医食物疗养库的文字录入程序中,实现了中文智能识别的快速、批量、准确的目标,同时利用模糊识别的方法检索查询中文信息,在完整保留古代资料的前提下,一方面最大限度地减少汉字数据冗余,另一方面大大提高了检索的精度及广度。
意义:“糖尿病及各种疾病的临床营养支持治疗系统”的开发成功,为上述问题的解决,搭建了一个简易的中文工作平台。并具有极强的计算、统计相关数据及打印功能,更有利于该项成果的迅速推广应用。
生物芯片检测仪
简介:该设备是上海裕隆生物科技有限公司开发的用于生物芯片反应结果检测的自动化仪器,采用了光机电一体化技术,能够全自动摄取、处理、分析、打印生物芯片检测结果,采用了自动找点技术,智能性高,具有扫描范围大、扫描速度快、灵敏度高、信噪比高、全自动定位图像分析技术、全自动数据分析处理、操作简便等特点,适用于利用化学发光原理的生物芯片反应结果的检测。
进展:目前该项目处于中期阶段。
意义:可用于科学研究、教学实习以及临床检验等多个领域,市场面向医院、体检中心、血站等医疗卫生机构和科研院所。
生物芯片进行骨髓分析处理技术
技术简介:一种利用生物芯片对骨髓进行分析处理的技术, 是把多个捐献者的基因样本采集到一张生物芯片上,同时进行分析处理。而以往的技术一次只能对一个样本分析处理。这种用于骨髓分型的生物芯片,只有手指大小,仅一张就可以存储上万个人的白细胞抗原基因。据介绍,对人类白细胞抗原基因进行分型是进行器官移植和骨髓移植的前提,在我国,这种技术长期依赖进口,价格很高。每进行一份骨髓分型,就要支付500元费用。
技术进展:据介绍,目前美国骨髓库数量接近600万人份,而中国只有36万人份,难以满足患者的成功配型需要。如果要达到美国现在的水平,用通用的技术至少要20年,而采用生物芯片技术,时间可以节省一半,费用将节省1/3。
意义:日前由生物芯片北京国家工程研究中心研制成功,这在全球尚属首次,它可以大大提高骨髓分型的速度和准确度。
生物特征识别核心技术研究
技术简介:该课题是在人脸检测、面部特征提取、人脸识别与确认等核心算法、关键问题解决方案、应用系统设计等领域的成就。在课题组完成的二十余种算法中,大部分是独立提出的,有一部分是对现有算法的优化和改进,而且成果已获得实质性应用。在指纹识别方面,提出了混合模型的定义和复有理多项式的方向图模型等一种新的基于模型的指纹奇异点求取方法,并首次提出了断纹的概念,在相关成果的基础上实现了一个用于门禁的指纹识别系统。在掌纹识别、在线签名认证和多生物特征融合方面,独创地给出了皱纹的定义,并设计了一种新颖的方向图计算方法来准确的计算点的方向。完成了由皱纹点到皱纹的折线段描述。实现了一种融合人脸和指纹的身份认证系统。
技术突破:在基于人脸重心模板的实时人脸检测、基于自适应样本重采样技术的实时人脸检测、基于遗传算法的学习集扩展方法、结合人脸图像加光技术的特定人脸子空间人脸识别、基于变换域子空间判别分析的人脸识别与确认、基于球面谐波的光照估计和光照补偿策略、基于3D重建的姿态校正方法、误配准灾难问题研究、基于AdaBoost的人脸识别方法、基于多分量统计子空间判别分析等研究方面达到了国际领先水平。生物特征识别技术在国家机关及社会安防领域具有广泛而特殊的用途。
技术进展:该项目处于中期阶段。
意义:研究成果整体处于国内领先、国际先进水平。
高强度浅封堵技术研究
技术简介:随着人们对微观力学和宏观力学的研究,提出了通过紧密堆积理论和材料颗粒大小分布来提高材料的宏观力学性能的技术思路,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,进行级配和加工,使堵剂体系含有多种尺寸颗粒,实现良好的孔隙充填和混合物的紧密堆积,即单位体积堵剂中含有更多固相,从而得到高性能的堵剂。新型高强度堵剂主要由主剂、减轻剂、增强剂以及相配套的分散剂、悬浮剂等外加剂组成,采用减轻剂、增强剂两种材料复配使用,既满足了密度指标的要求,又保证了浆体的沉降稳定性。现场可根据施工需要配制出密度1.3 g/cm3~1.9g/cm3,适应温度为室温~150℃的堵剂。
成果分析具体如下:1.研制出高强度堵剂的主体配方并分析了堵剂各组分的变化对堵剂性能的影响。 2.通过岩芯试验表明堵剂对不同渗透率岩芯都具有很强的堵塞能力,渗透率在20μm2左右的岩芯的堵塞率达98%以上,10μm2左右岩芯(长度为24cm)突破压力在10MPa以上。 3.进行了8口井的现场试验,成功率100%,累计增油5000余吨,创产值200多万元,取得显著的经济效益。现场试验表明其对高渗透层(或大孔道)具有非常强的封堵作用,可用于注水井调剖施工及油井堵水施工。 4.高强度堵剂具有较强的自然选择性能,能够优先进入高渗透层(或大孔道)、带并形成有效封堵。 5.高强度堵剂具有较广的适应性,可用于砂岩、灰岩等不同地址特征条件下的调剖堵水施工。
技术进展:目前处于中期阶段,该项目经过一年的研究工作,取得了显著成果,达到了预期目标。
“中科红”海湾扇贝繁育
简介:“中科红”海湾扇贝是在张福绥院士引进海湾扇贝的基础上,突破构建海湾扇贝自交系和杂交系的技术障碍,构建了“壳色-生长”育种模式,培育出橘红壳色、性状优势明显的海湾扇贝新品种,其生长速度较海湾扇贝常规养殖对象提高 15.6%,成活率提高 19.2%。同时也创立了贝类家系育种新途径,构建了新的育种模式。
专家介绍,对繁育的“中科红”海湾扇贝苗种数量和规格都进行了随机取样测量,并采用目测法对壳色纯度进行了检验。检验测量结果显示:“中科红”海湾扇贝苗种数量2544万粒,平均个体壳高2.6±0.5 mm,最大个体壳高3.5mm,最小个体壳高1.5 mm。红壳色个体比例达92%以上。