生物工程知识点篇1
动物细胞工程常用技术：动物细胞培养
细胞核移植
动物细胞融合
单克隆抗体的制备
其中动物细胞的培养，是动物细胞工程的基础，
也即动物细胞培养是细胞核移植，动物细胞培养，单克隆抗体的制备的基础。
动物细胞培养
1.
概念：就是从动物机体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
2.
原理：细胞增殖
3.
动物细胞培养过程
动物组织块
剪碎组织
用胰蛋白酶处理
分散成单个细胞
制成细胞悬液
原代培养
原代培养
4.
细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，（单层）
要求：培养瓶（皿）内表面光滑无毒易于贴附。
接触抑制：细胞在贴壁生长过程中，随着有丝分裂，数量不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养。
特点：10代以内，能保持正常的二倍体核型。
目前使用或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。
传代培养：原代培养接触抑制时用胰蛋白酶处理后的分瓶培养称之为传代培养。
细胞株：10-50代，遗传物质没有发生改变
细胞系：50代后，遗传物质发生改变
5.
细胞培养条件
（1）
无菌，无毒
无菌：添加抗生素
无毒:定期更换培养，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
（2）
营养
糖，促生长因子，无机盐，氨基酸，血清，血浆，微量元素
加入血清，血浆的目的：血清，血浆可以补充培养基中缺乏的物质。
（3）
温度，pH
温度：36.5+0.5
pH：7.2-74
（4）
气体环境
95%空气加5%Co2
o2是细胞代谢所必须的
Co2主要作用是维持培养液pH
6.
动物细胞培养与植物组织培养的培养基相比其特点是：
动物细胞培养：液体培养基，含有血清和血浆
植物细胞培养：固体培养基，含有植物激素
动物细胞核移植技术与克隆动物
1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成新的个体。
核移植的方法得到的动物称为克隆动物
原理：动物细胞核具有全能性
2.核移植分类
胚胎细胞核移植：细胞分化程度低，恢复全能性容易
体细胞核移植：细胞分化程度高，恢复全能性不容易
3.体细胞核移植过程
（1）供体细胞：10代以内细胞：
原因：10代以内细胞一般能保持正常的二倍体核型
（2）受体细胞：减数第二次分裂中期去核卵母细胞
卵母细胞作为受体细胞的原因：
体积大，易操作
含有激发细胞核全能性的物质
去核的原因：使后代的性状主要由供体细胞核决定
去核的方法：显微操作
（3）激活细胞的方法：电脉冲，钙离子载体，乙醇，蛋白酶合成抑制剂
（4）获得克隆动物与供核动物性状不完全相同的原因：
可能发生基因突变
性状是由基因和环境共同作用的结果
克隆动物大部分Dna来自供体细胞的细胞核，但其核外线粒体中Dna来自受体细胞
动物细胞融合
1.动物细胞融合：是两个或多个细胞结合形成一个细胞的过程，也称细胞杂交。
杂交细胞：融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
动物细胞融合的原理：细胞膜的流动性
2.动物细胞融合诱导方法
（1）物理法：离心，振动，电激
（2）化学法：聚乙二醇(peG)
（3）生物法：灭活的病毒(动物细胞融合特有的方法)
3.注意
（1）细胞融合的过程包括细胞膜的融合、细胞质融合和细胞核融合。
（2）在细胞膜融合中体现出细胞膜具有流动性。
（3）其中细胞膜的融合是细胞融合的先导，没有细胞膜的融合就不会有细胞质和细胞得到融合。
(4)动物细胞融合的实质及结束的标志都是细胞核的融合。
4.优点与应用
(1)优点;突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。
应用
(1)细胞融合技术是研究细胞遗传，细胞免疫，肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。
利用细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
单克隆抗体
1.传统抗体的获得：
(1)方法：
①向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体；
②从动物血清中分离所需抗体。
(2)缺陷：产量低、纯度低、特异性差。
2.比较制备单克隆抗体中的几种细胞：
B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖
骨髓瘤细胞：能无限增殖，但不能产生抗体
杂交瘤细胞：既能产生专一抗体，又能无限增殖
3.制备单克隆抗体需要的技术手段：动物细胞融合和动物细胞培养
原理：细胞膜的流动性和细胞增殖
4.单克隆抗体的制备
（1）免疫处理：提供B淋巴细胞的动物必须先经过免疫处理，否则不会产生特异性抗体。
（2）诱导融合的方法：
物理法：离心，振动，离心
化学法：聚乙二醇(peG)
生物法：灭活的病毒(动物细胞融合特有的方法)
5.仅考虑两两融合的情况，形成的杂交细胞有三种
B淋巴细胞和B淋巴细胞融合的细胞
骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞融合的细胞
杂交瘤细胞
6.杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量增殖，又能产生某种特异性抗体
7.两次筛选的目的：第一次筛选的目的：筛选出杂交瘤细胞
第二次筛选的目的：筛选出产生特定抗体杂交瘤细胞
8.获取单克隆抗体的场所
(1)若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则培养液中提取
(2)若在小鼠和其他动物的腹腔中进行培养，则从腹水中提取。
腹腔培养：易于控制培养条件，成本低，但规模小，产量低
体外培养：规模大，产量高，但不易于控制培养条件，成本相对较高
9.杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体
单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏性高，可大量制备
10.单克隆抗体的应用：
生物工程知识点篇2
【关键词】高中生物学生生物课堂思考
中图分类号：G4文献标识码：aDoi：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.09.068
育人工作不仅仅是需要教师在课堂上挥洒汗水的工作，也是一项能够充分的发挥教师的智慧的工作。教师的教学活动要与实际的教学情况密切结合起来并经常性的进行思考，进而对整个教学情况有更加准确的把握。高中生物教师应该对与生物课堂教学相关的多个因素进行思考，进而从多个角度全面把握实际的教学状况。
一、思考学生
没有学生自然就很难组成课堂，因此，教师思考生物课堂不可或缺的一个思考因素就是学生。教师在思考自己的教育对象时，也应该选取不同的思考方向，这样不仅思考的问题更具针对性，而且也能够更加顺利的完成思考工作。本人一向对育人对象――学生，高度关注，在对生物课堂上的学生进行思考时，往往把握好以下几个方向：
（一）思考学生对生物知识点把握的实际情况
对于生物教师而言，学生最大的实际就是对生物知识点的掌握情况，教师的教学要以学生对生物知识点的把握情况为依据展开，教师对个人的能力及素质的提升，也要借助于学生的学习情况。对学情的把握不能仅看表象，应该以现实的状况与深入的思考为基础，这样才能发现一些更深层次的东西，才能为高效开展生物教学做好铺垫与提供依据。
（二）把握学生的学习心理特征
学习既是一个体力劳动的过程，也是一个脑力劳动的过程，尤其高中阶段的生物学习强度较大，对教师与学生无疑都是一个不小的挑战。为了使学生在攻克难度较大的学习内容时更加顺利，教师要对学生的学习心理特征进行分析与思考。教师在生物课堂上要通过对学生外在学习特征的分析去把握学生的内心，进而结合学生的学习心理的变化，及时对教学方法、技巧及策略做出调整。
生物教师对课堂上学生的情况进行思考，需要关注的点还有很多，需要教师能够灵活掌控。
二、思考知识
教学的目的就是给学生以知识，因此，教师对知识的思考也是做好教学工作的重点。尤其肩负着重要学科及知识点教学难度较大课程的教师，在教学的过程中更应该注重对知识进行思考。一些教师在思考知识的过程中很难及时的体会到成效，认为即使花费一定的时间对知识点进行思考与梳理，也难以体会到究竟对教师产生了哪些帮助。实际上教师对知识思考与不思考，会直接的体现在教学的教学过程，教师也难以很直接的体会到其成效，而对于学生的学习而言，则发生了很大的变化。
（一）教师思考知识有助于教学的条理化
我们可以将知识看成是一个个独立的个体，也可以将知识看成是一个严密的体系，人们掌握知识的过程遵循这样一个规律，既先掌握单个的知识点，而后再系统的掌握知识点。能否将学习的知识最终系统化，一方面取决于学生个人的不懈努力；另一方面，也取决于教师的引导。而教师对知识的思考越是深入，越能够发现知识之间内在的联系，这样教师在授课的过程中，能够不自觉地从知识点之间联系的角度对学生进行单个知识点的引导，潜移默化中使学生的数学学习更加系统化。
（二）教师思考知识有助于授课过程中对知识的表达
高中阶段学生研究的生物知识点，虽然依然与学生的生活有关，但是较之于初中阶段研究的知识点，难度及抽象程度都有了很大的提升，因此，如何实现好知识点由教师向学生的传递活动，直接影响到教师的教学情况，也直接影响到学生的学习状况。教师在思考知识点的过程中能够对知识点有更多的领悟，自然对教师更加准确、直观、形象的表达知识点有很大的促m作用。尤其一些教师在思考知识点的过程中，能够将知识点的思考与知识点的表达结合起来，就对教师的教学更加有利。
很多人从事生物教学工作之后，尤其是一些学历较高者从事生物教学工作之后，一直对自己的知识水平较为自信，认为没有必要进一步在知识思考方面做文章，而现实的教学状况却告诉生物教师，不仅要对知识点的思考引起重视，还要下很大的工夫去思考，对教师知识水平及教学水平的提升都有很大益处。
三、思考教法
生物教师在学习新的教学指导思想的过程中可能都有这样的体验，现代教学对教法的重视程度史无前例，大力提倡生物教师要在授课的过程中注意教法的选择。而教法的选择与运用并不是随机的，更不是随意的，需要建立在教师对教法思考及实践的基础之上。
对教学方法的思考，需要教师讲究方法与策略。一些生物教师认识到了教法的重要性，在生物课堂上引入多种不同的教法，但是未必能够收到很好的效果，这就启发教师在使用不同的教法之前，能够对教法首先进行思考，教师要对不同教法适用的教学环境、适用于哪类知识点的讲解、适用于学生的情况等进行思考，为教学方法在课堂上的运用做好前续的工作。
教师在生物课堂上对学生讲解知识点时，还要继续对教学方法进行思考，这一环节的思考工作不仅不可以省略，而且还十分紧要。课堂教学永远不可能按照教师预先设定好的步骤及情境开展下去，很多新的情况会出现，一些教师预想的情况可能没有出现，教师只有结合一线的教学情况对选择哪一种教学方法进行快速的思考，筛选与分析出合适的教学方法，对教师而言才能更好地呈现知识，对学生而言才能更好地学习知识。
生物工程知识点篇3
1《铁路货运组织》课程教学过程中的问题
长期以来，《铁路货运组织》课程教学过程中存在以下问题：
1.1教材问题
由于铁路迅速的发展，铁路货物运输的种类和数量也有所增加，与之相对应的各种规章规则也随之进行了修改、删减和补充完善，但是教学用的教材却没有及时的订正修改，这就对日后的教材使用和教学带来了很多的不便。
1.2知识结构问题
铁路货运组织涵盖的内容非常多，知识点也很分散，这对于学生来讲是很难理出头绪，感觉学了很多东西，却又说不出具体学了什么知识。
1.3教学方法问题
教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标，完成共同的教学任务，在教学过程中运用的方式与手段的总称。好的教学方法和手段可以让学生轻轻松松地掌握知识点，但是目前采用的教学方法大多数都是以老师讲解为主，学生以听为主，老师讲什么学生就听什么，造成现在的学生没有自己的想法和观点，学习被动不积极，没有主动性。
1.4考核方面问题
目前采用的都是传统的闭卷考核形式，这种考核形式虽然可以对所学的知识点进行考查，但是存在一定的缺陷，不能完全实际的反应出学生的理解、应用知识方面的情况。
1.5实际应用问题
高职教育重在培养“高素质技能型专门人才”，但是在目前的教学模式下，学生很少有机会将所学的知识与实际相联系运用，就造成了每一个知识点都是孤立存在的，当遇到实际问题时，就会觉得无从下手。
2《铁路货运组织》课程改革
2.1改革的思想
根据“以服务为宗旨、以就业为导向”的高职教育方针，紧扣“职业教育为铁道交通运营企业培养高素质技能型专门人才服务”的宗旨，本着学生带问题和任务参与学习的教学思路，对《铁路货运组织》课程进行改革，实现培养目标与单位、社会对人才的需求。
2.2教材改革
由于改革之前的教材内容设计繁杂，知识点分散，就将原《铁路货运组织》教材划分为《铁路普通货物运输》、《铁路特殊条件货物运输》和《集装箱运输与多式联运》三大部分，这样学生可以很方便地掌握不同条件货物运输的相关知识。
2.3知识结构改革
改变了以往知识点繁杂和分散的情况，通过设置典型工作任务，让学生在模拟工作情景中学习掌握相应的知识。例如，《铁路普通货物运输》中设计了散装货物运输组织、裸装货物运输组织和包装货物运输组织三部分内容，通过这样细致的划分，学生就可以依照不同的货物选择相应的知识点来解决问题。
2.4教学方法的改革
打破传统的以老师为主体的教学方法，通过设置典型工作任务，引导学生自主学习。将学生划分以小组为单位，分不同的工种角色，采用案例模拟工作情景的方法组织一体化教学，完成货物运输的全过程，引导学生主动学习，积极提问，并以小组来讨论解决问题。这种方法不仅调动了学生学习的积极性，体现以学生为主体，老师只起到辅的作用，还有助于学生加深对所知识的理解和运用。在每次课前，老师可以提前给出工作任务，并提示完成任务所需的知识点有哪些，学生就根据工作任务先自学相应的知识点，在自学过程中，遇到问题可以小组讨论，也可以利用图书馆查阅相应的书籍，还可以通过网络，如“互动空间”来解决，这样不仅调动了学习的积极性，还提高了自身的综合素质。利用“互动空间”可以访问教师的主页，找出与之相关的知识点，并不受时间和地点可以自主的学习和查阅。学习完相关的知识点，就可以以组为单位完成分配的工作任务。
2.5考核方式的改革
不再使用传统的闭卷考核形式，而是以一个工作任务为一次考核，不仅可以对所学的知识点进行检验，还可以对所学知识的灵活运用做一个检查。如《铁路普通货物运输》中散装货物运输组织里面有4个典型工作任务，裸装货物运输组织中有3个典型工作任务，包装货物运输组织中有3个典型任务，整本书相当于分成3个部分，就每一个部分占30%，即90%，剩下的10%作为平时作业、考勤的考核。在典型工作任务的模拟演示中，教师对学生进行打分，没演示的学生也要进行打分，最后综合两部分的分数才是一个小组典型工作任务的得分，通过观看模拟演示，教师可以发现哪些知识点还要注重讲解，为日后的教学工作进行积累，学生也可以找出别人的优点和自己的优点，形成相互学习的氛围。
生物工程知识点篇4
关键词:毕业要求;课程设计;化学基础课程
《国家教育事业发展“十三五”规划》提出，加快培养战略性新兴产业急需人才，显著提高创新型、复合型、应用型和技术技能型人才培养比例。化学作为创造性的中心学科，它的方法，它对结构和反应性的集中重视使其正活跃的支配着其他科学领域。化学在研究对象的交叉性、研究方法的通融性、研究目的上的相似性，使得其进入基础科学和应用科学的各个领域成为一个不可逆转的趋势［1］。三峡大学目前在制药工程专业、生物工程专业、生态与生物学专业开设了《有机化学》、《无机及分析化学》、《物理化学》等化学基础课程;在土木工程、水利工程、地质工程、环境工程、工业工程等专业开设了《大学化学》、《工程化学》、《普通化学》等化学基础课程。上述诸多课程均有化学专业的一线教师承担，在化学知识储备方面，任课教师都是非常优秀的。非化学专业的化学基础课程有别于化学专业，任课教师也有基本的认识。但在化学基础课程教学内容设计方面，尚有诸多改进的地方。非化学专业的化学基础课程不是简化的、拼凑的化学知识片段，而应该是依据各个专业毕业要求规划和制定的详略得当、有机组合的个性化课程。化学专业也应吸取其他学科专业教学素材资源，丰富化学基础课程自身内涵;厚积薄发，对其他专业输出更加优质的课程资源，提升化学专业影响力，更好支持其他工程学科的发展。如何使化学基础课程的教学课程内容更加合理，本文结合实践操作，浅谈一些见解。
1明确课程定位
化学基础课程分布于各个专业的课程体系中，每个课程体系里的课程一般分为通识核心课程、素质拓展课程、专业基础课程、专业核心课程、专业拓展课程。不同专业对化学基础课程的定位在培养方案中都有明确界定。对于化学专业，化学基础课程主要定位为专业核心课程，专业基础课程。但由于人为因素的影响，可能使一些重要课程偏离毕业要求的导向。例如，《物理化学》在化学专业课程体系中备受重视，但《结构化学》部分却由于知识难度较大，往往被定位为素质拓展课程，列为选修课程，远不符合化学专业的毕业要求。降低了学生的培养质量。无法保证毕业学生有系统的量子化学知识储备，不利于学生继续深造和从事相关工作。因此课程负责老师应该对化学专业的培养方案有整体的认识，明确所负责课程对毕业要求的支撑强度，找准课程定位，坚持不动摇。对于非化学专业的理工专业的课程体系，化学基础课程一般定位为专业基础课程，且是必修。和数学一样，化学也逐渐成为学生学习专业知识，进行科学研究的有力工具。化学基础课程所占的学时和学分，不同专业间差异较大，由各专业对化学基础知识的需求度决定［2－3］。生物、医药、化工等专业的化学基础课程学时一般较多，以便有足够的化学基础知识的容量满足毕业要求;土木工程、水利工程、地质工程、环境工程、工业工程等专业的化学基础课程学时一般较少。学时分配是制定教学大纲的重要依据之一，决定了化学基础课程的知识容量。毕业要求中对化学基础知识的要求一般比较概括，以《有机化学》在生物工程专业课程体系为例，毕业要求:“掌握解决食品发酵与生物医药生产复杂工程问题所需的数学、物理、化学等自然科学知识，并能够将其用于工程问题的识别和表述;能够应用数学、自然科学和生物工程的基本原理，对食品发酵与生物医药生产中的复杂工程问题进行识别和判断，并认识问题的本质”。毕业要求中只提到了化学等自然科学，对教学内容的导向不够明确，这就需要课程负责人对该专业进行深入了解，对毕业要求的解读准确到位，制定教学内容合理的个性化的教学大纲。
2明确课程目标
化学基础课程的教学目标要以所在专业的毕业要求为依据，对毕业要求形成有力支撑。首先，对知识范围有明确要求，以生物工程专业的《有机化学》教学目标为例:“掌握有机化合物的命名、结构与理化性质的关系、各类化合物的典型反应及其历程、诱导效应、共轭效应、有机化合物异构及立体构型等静态立体化学的基本内容、亲电加成、亲核取代、消除反应的立体化学和化学特征反应鉴别方法等有机化学基础知识。”而化学专业的《有机化学》教学目标在知识范围方面有了很大拓展，在掌握有机化学基础知识的基础上，还要求了解化学的前沿理论、应用前景、最新发展动态以及化学相关产业发展状况。其次，对知识的掌握程度和运用水平要求，同样以生物工程专业的《有机化学》为例:“能够用于解决食品发酵与生物医药生产复杂工程相关有机化学问题的识别和表述;能够根据有机化学的基本原理和方法，对食品发酵与生物医药生产中的复杂工程出现的有机化学相关问题进行识别和判断，并认识其本质。”而化学专业的《有机化学》教学目标在对知识的掌握程度和运用水平要求侧重于具有提出、分析和解决问题的能力，具有从事化学研究、开发和其它实际工作的能力。以毕业要求为导向的化学基础课程教学目标，与该专业课程体系内的其他课程目标相向而行，形成合力，对该专业的毕业要求形成更全面的支撑。
3优化教学内容
教学内容与毕业要求处于不同的层次，一方面毕业要求的导向作用可以通过课程目标传导给教学内容;另一方面在做教学内容设计时将毕业要求作为指导性纲领。首先将教学内容划分章节或知识模块;依据教材的章节划分教学内容一般较为合理，但有时很难满足课程目标个性化的要求，因此需要对教材的章节做适当的调整或自编教材。其次是将划分好的知识模块内容细化。每条知识链都能与课程目标紧密相扣，比较重要的课程往往有多个课程目标，一条知识链可能支撑多个课程目标，一个课程目标也可能被多条知识链支撑，因此知识链与课程目标就会呈现交错的支撑关系。再其次是知识点在知识链中的重要性、难易度确认。知识点的重要性是随毕业要求和课程目标的不同而有变化。例如生物工程专业，有机化学中的氨基酸、多肽与蛋白质是重点，而在地质工程专业将硅酸盐列为重点，氨基酸、多肽与蛋白质基本不要求。知识点的难易度和知识点本身有很大关系，也和学生的专业背景有关系。生物相关专业课程体系内包涵《生物化学》这门课，有助于学生理解化学相关知识，而水利工程专业课程体系无相关课程，因此知识难点的范围要大一些。确定知识的重要性和难度，有助于在教学中把握教学重点和教学难点，以便采用不同的教学方法。结合知识模块的知识容量、难易度和重要性，完成学时分配。毕业要求中普遍要求了解前沿理论、应用前景、最新发展动态以及专业相关产业发展状况。化学专业应增加对化学学科发展前沿知识的介绍，并进行有机整合，使新的教学体系更具系统性和完整性;其次注重开发丰富的优质教学资源;引入非化学学科应用化学理论解决科学研究或工程问题成功范例，有助于化学基础理论的阐释。非化学专业的化学基础课程教前沿教学内容主要涉及两方面，一是化学前沿知识在相关专业中的应用，二是相关专业中前沿知识涉及的化学原理。，以地质工程专业为例，其开设的《普通化学》中有关胶体的知识内容，能很好的解释河流入海口三角洲的形成。一般认为河流入海口流速降低导致泥沙沉降形成三角洲，这只是其中一个因素。颗粒较小的泥沙在河水中形成胶体时，一般不易沉降，只有遇到含有强电解质的海水时，才迅速沉降，形成河口三角洲。在化学中胶体遇到强电解质发生沉降机理应在地质工程和水利工程专业中列为重点内容。毕业要求的最终实现要体现在学生对知识掌握的情况。每个知识模块都对应学生的任务，包括课堂要求、课后要求和作业要求。明确课堂要求掌握具体知识点，课后补充拓展补充材料，作业要求的具体的题目。
4课程考核、成绩评定依据与对课程目标的支撑
培养方案中的毕业要求的达成，需要合理的课程考核和成绩评定［4－5］。传统课程考核的平时成绩与考试对课程目标支撑不足，课程考核依据需要细化。课程的考核可分为:平时作业，课堂笔记，教学活动，期末闭卷考试。平时作业:作业完整，准确率＞90%，字迹工整，思路清晰，提交及时。笔记，笔记完整详细，能在笔记本或教材上将重要知识点记录和标注，并有自己的注释。教学活动，积极参与教学活动，积极举手发言，踊跃发起和参与讨论，翻转课堂内容组织全面，能掌握相关的知识点，准确率＞90%。期末考试，合理分配各课程目标的分值，根据考察知识的特点，选择合适的题型。课程考核对课程目标的支撑形成明确的量化关系，以有两个课程目标的课程举例列表，见表1。
5优选参考教材
参考教材的选择应尽量弱化教师的偏好，而应该有客观的依据。培养方案中的毕业要求是重要的指导性纲领，选择最能支撑课程目标的教材。参考教材要能博采众长，教师需要研读多个教材版本，以便整理出较为合理的教案和课件
生物工程知识点篇5
[关键词]生物工程专业；生物反应工程；教学改革
1《生物分离工程》教学存在的问题
《生物分离工程》是生物工程专业开设的一门重要的课程，下游技术是生物产品商业化和产业化的关键，但是在一些高校这门课程不受重视，主要表现在课程设置不合理，实验设施不够完善。《生物分离工程》需要一些其他学科的支撑，例如在固液分离技术中讲到的离心技术，沉析技术中讲到的大规模沉析，萃取技术中萃取率的计算都涉及到《高等数学》的相关计算方法，但是笔者发现在对计算进行讲解的时候，很多同学不能理解，在与学生交流的时候，了解到一些学生的《高等数学》基础薄弱，亟待提高。生物分离工程是一门与实践联系比较紧密的课程，一些高校在开设《生物分离工程》课程的时候，只有理论课，而没有开设实验课，这样就造成了学生只是学习理论而没有进行实践，会使学生感到非常抽象，实验课对培养学生的动手能力和兴趣非常重要。没有开设《生物分离工程实验》的原因也有很多，实验设施不完善，学校重视不够，实验资源有限是最主要的几个原因。在《生物分离工程》教学过程中，学生的学习积极性不高，如何使枯燥的工科课程生动有趣是关键，在教学过程中，不要一味的把知识灌输给学生，要启发学生独立思考，例如在开始这门课程之前，笔者会先把相关的参考书告诉学生，例如毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》、刘叶清主编的《生物分离工程试验》等，让学生自己去图书馆借阅相关的参考书，这样他们通过自己的努力去获得相关知识，不仅知识掌握的更加深刻，而且在获得知识的同时有一种成就感，同时，在发现问题解决问题的过程中，也会激发学生对这门课程的兴趣，这样老师在讲述课程知识点的时候就相对容易，课堂氛围也会很活跃。在进行章节学习的时候，可以先抛出一个问题，让学生自己思考，或者是分成小组进行讨论，集思广益，这样掌握知识更加牢固。教学方法也要有新的形式，目前智能教学系统已经在各大高校广泛应用[5]，例如雨课堂，雨课堂由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发，旨在连接师生的智能终端，将课前-课上-课后的每一个环节都赋予全新的体验，最大限度地释放教与学的能量，推动教学改革。雨课堂具有多种功能，例如随机点名，布置作业，课堂练习，随堂测验等。可以节约大量的时间，但是由于一些教师接受新事物的能力较差，雨课堂在年轻教师中应用的比较多。上课的形式也要推陈出新，要有一些激发学生兴趣的方法，例如在讲到萃取技术的时候，萃取的方法有多种，包括有机溶剂萃取、双液相萃取、超临界萃取等，可将学生分成几个小组，以辩论会的形式进行教学，教学之前先将学习任务布置下去，各小组收集相关资料，各种萃取方法的优点缺点，以及适用情况等。课上的时候就可以展开辩论，最后由老师进行总结，评价每种萃取技术的优点、缺点及适用情况，最后根据每个小组的表现裁定胜负。这样不仅使枯燥的工科课程充满乐趣，更调动了学生的积极性，加深学生对知识的理解。
2《生物分离工程》改革的具体方法
2.1加强对《生物分离工程》的重视
首先应该加强对《生物分离工程》这门课程的重视。《生物分离工程》是生物工程、生物技术、食品与工程、制药工程等专业开设的重要的专业课程，也是理论联系实践的重要课程。由于《生物分离工程》涉及的内容很多，基本包括所有工业上和实验室的分离技术，有固液分离技术、沉析技术、萃取技术、膜分离技术、吸附与离子交换技术、色谱分离技术、电泳技术、亲和分离技术和精制。内容多但课时量少，仅48课时，这其中还包括实验课。如果每种分离方法都讲述，就会造成每种分离方法都讲的不够深入；如果详细讲述，如此之多的内容很难讲完，针对上述情况，应该增加本门课程的课时量，可以分成两个学期进行授课，每学期讲述几种分离方法，为了加深学生对知识的理解，可以与专业的见习相结合，学生在企业见习的过程中加深对《生物分离工程》理论知识的理解。对于生物工程的专业，见习企业一般是酒厂、药厂等与生物产业联系紧密的企业，药厂中的抗生素的生产就涉及到《生物分离工程》的内容，例如，一般抗生素都是由微生物发酵生产，发酵周期结束后就要进行固液分离，将发酵液与微生物菌种进行分离，涉及的内容有，凝集、絮凝、过滤和离心；如果发酵产物是在细胞内，还要增加细胞破碎的步骤，细胞破碎分为机械破碎和非机械破碎，涉及的破碎方法主要有超声波破碎、撞击破碎等。然后进行产物的初步纯化，这一步主要去除与目标产物差异显著的杂质，涉及的分离方法包括沉淀、吸附、膜分离等。接着是高度纯化，应用到的纯化方法有柱层析、薄层层析、离子交换、亲和色谱和吸附色谱等。最后是成品的加工处理，包括浓缩、结晶与干燥。学生在见习的同时，加深对《生物分离工程》理论知识的理解。另外，院校应该开设《生物分离工程试验》，这样不仅可以节约理论课的时间，而且学生掌握的知识更加深刻。学校还需加大对生物《分离工程试验》学科的投入，众所周知，生物分离工程试验材料价格昂贵，尤其是色谱层析的时候，层析介质价格较高，例如离子交换介质，柱层析时使用的预装柱，价格在万元以上，因此生物分离工程试验的成本较高。《生物分离工程实验》可以和《生物工程综合实验》或《生物技术综合实验》相结合，综合实验包括上游、中游和下游的内容，这样可以节省《生物分离工程》的课时量，也有利于各学科之间的联系。
2.2加强与其它学科间的联系
《生物分离工程》是一门综合性的学科，在学习过程中需要其它公共课和专业课的支撑。在教学过程中，笔者发现，在进行过程的推导，例题的讲解应用大量高等数学的知识，例如萃取率的计算，萃取平衡的推导。但是在讲解到这些知识的时候，有些学生不知所云，这样久而久之，就会越来越差，甚至失去对这门课程的的兴趣，究其原因就是相关知识掌握的不牢固，没有打好基础，因此要求相关学科在考核的时候，根据不同的专业，制定不同的标准。相关学科教学过程中，针对不同的专业，也要侧重不同的知识点。同时相关的专业课也要加强联系，例如在间接固液分离内容的时候，就要扩展讲解发酵过程，发酵系统成分复杂，在发酵过程中会产生多种成分，在这些成分中有哪些比较容易的去除，那些需要进一步纯化等。
2.3课堂教学形式的改革
对于工科课程，大部分学生感到枯燥无味，这样学生接受知识的效果大大折扣，如何让枯燥的课堂生动起来一直是困扰工科教师的难题。笔者通过对《生物分离工程》教学总结了一些经验。《生物分离工程》主要分为不容物的去除，产物的初步纯化，产物的高度纯化和产品的加工处理，其中重点讲解产物的初步纯化和高度纯化，涉及的分离方法有沉淀、吸附、萃取、膜分离、柱层析、薄层层析、离子交换、亲和色谱和吸附色谱等。可以将学生分为若干个小组，每个小组负责收集一种或几种分离方法的信息，然后让学生自己上台讲解，由于要讲解给其他同学听，肯定自己查阅资料的时候会更加认真仔细，掌握大量的知识，等学生讲解完成后，根据学生讲解的内容进行补充和总结。这样是学生自己参与到课程的教学过程中，学生自己很有成就感，同时，新的课堂形式，有利于激发学生的学习兴趣。在教学过程中可以采取辩论会的形式，例如，在讲解萃取相关知识点的时候，可以提前将任务布置下去，收集物理萃取和化学萃取的知识，课上就哪种萃取更具有应用价值展开辩论。这样的形式肯定会激发学生的学习兴趣，在辩论的过程总掌握相关知识。
2.4教材的甄选
《生物分离工程》课程的教材琳琅满目，有毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》、刘叶清主编的《生物分离工程试验》、胡永杏主编的《生物分离工程》等[6]。作为地方高校，要注重知识和能力的应用性，我们选择胡永杏主编的《生物分离工程》作为教材，同时选择毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》作为参考教材。由于课时量有限，笔者将知识内容分类简化，根据生物分离的流程将本课程分为预处理、初步分离、纯化和精制四个部分。预处理包括细胞破碎、杂质去除，初步分离包括固液分离、沉淀、双水相分离，纯化包括萃取、电泳、色谱、膜分离；制成品包括干燥和蒸发。其中以前三个方面为主，制成品作为学生自学内容。
生物工程知识点篇6
关键词:Stei知识链;工程创新;知识经济
abstract:Viewedfromthestandpointofpracticalepistemology,thescience,technology,engineeringandindustrycorrelatewitheachotherinactualproductionandlifeandareinassociationwiththeformationandapplicationofknowledge,thusmakingtheknowledgeindifferentbutinterrelatedforms.itimpliesthatthereisanintangibleknowledgechain,namelytheSteiknowledgechaincomposedofscience,technology,engineeringandindustry.withrespecttotheSteichain,theengineeringinnovationplaysakeyroleintheprocessofofferingthe“artificialimplements”resultingfromengineeringknowledgewhichisincorporatedintotheproductivefunctionsinordertoacquirethefirstapplicationofcommercialization.theengineeringinnovationintheknowledgeeconomytimesisoftheoreticalandpracticalimportanceintheperspectiveofSteiknowledgechain.
Keywords:Steiknowledgechain;engineeringinnovation;knowledgeeconomy
在当今知识经济时代,知识创新正在成为创新的核心。工程活动架起了连通科学、技术与产业发展之间的桥梁,是产业革命、经济发展和社会进步的强大杠杆,也成为一个国家综合国力提高的重要现实指标。在我国建设创新型国家的过程中,工程创新已成为创新活动的主战场,是实现新型工业化发展目标的一个关键性环节,事关全面建设小康社会与和谐社会的大局。因此,“工程创新应该成为创新研究的新重点”［1］。目前,对工程创新的研究已受到许多学者关注,并有了诸如工程创新的意义、特点、规律［2］,工程创新与工程人才,工程创新的一般属性［3］,工程范式的创新［4］,工程教育创新［5］等研究成果。作为创新研究的新领域,工程创新研究还需要深入探讨。殷瑞钰院士提出的“四元知识链”概念［6］,为从知识链的角度探讨工程创新提供了新的视野。本文立足于实践的知识论立场,对科学—技术—工程—产业“四元知识链”进行分析,并从“四元知识链”的视角对工程创新进行新的解读。
一、科学—技术—工程—产业的知识链
1.科学、技术、工程、产业四元知识
近代以降在相当长的时间内,人们把科学、技术、工程看做是基于实证主义知识论框架下的认识论范畴,把科学视为认识世界的理性化、系统化的知识,甚至视为认识世界唯一有效的知识,技术和工程只是科学的应用。近年来,国外学者皮特(JosephC.pitt)、莱顿(edwinLayton)、文森蒂(walterVincenti)等对这种认识进行了批判。莱顿和文森蒂都赞同从具有实践导向和深刻反思的工程师的视角来看待工程知识,他们认为:“工程知识和一般的技术知识,组成了一种不同于科学知识普遍性的离散的知识形式”［7］43。皮特也在《工程师知道什么》一文中提出:“科学知识是有理论边界的(theory-bound),而工程知识是任务明确的(task-specific)”,“工程知识被证明要比科学知识更可靠”［8］。国内学者邓波等也对实证主义的知识论立场进行了批判［9］,他们认为,基于实证主义知识论立场下的科学观造成对人的生活世界的遗忘,使得人与世界最原初、最根本的关系表现为主客体二元对立的对象性关系,它是一种认识论的关系而非存在论的关系。这种认识论的关系束缚了人类从生活世界获得知识并应用知识来进行生产和生活实践的能力。要摆脱这种束缚并改变现有的困境,必须改变知识论的立场,即立足于生活实践的知识论立场,依据人与世界的境域化的、存在论的关系,从生活实践来考察科学、技术与工程三种不同知识形态的本质与特征。
笔者赞同从实践的知识论立场对科学、技术、工程三种知识形态进行区分,但更愿意在此基础上进一步拓展开来。由于国内外学者对科学知识、技术知识、工程知识三者的联系未作具体的论述,并且没有提及产业活动过程中的产业知识这一形态。因此,为了本文的目的,笔者基于实践的知识论立场,对科学、技术、工程、产业四种知识形态的区别与联系进行必要的阐述。
实践是人类有意识、有目的地从事生产、生活的探索性活动,正是这种实践使得人类不断获取认识和改造自然以满足人类生存和发展需要的智慧,也正是这种实践才是人类一切知识产生的源泉和动力。科学知识、技术知识、工程知识、产业知识就是在生产和生活实践中生成的彼此不同而又相互联系的知识形态。
李伯聪教授提出的“三元论”与产业哲学所倡导的“四元论”为科学知识、技术知识、工程知识、产业知识成为独立的知识形态的合法性提供了理论基础,从而确证了四元知识的合法性。科学知识、技术知识、工程知识与产业知识都有其自身的本质与特征。概言之,科学知识是描述性知识,旨在描述和解释世界的存在方式;技术知识是作为行动的程序性和规范性知识,旨在解决实践过程中“做什么”和“怎么做”;工程知识是作为造物行动中的情景化知识,旨在成功实现现实人工物的建造［9］;产业知识是作为生产产品或提供服务的社会化知识,旨在通过生产的产品或提供的服务来获得经济利益。它们都是在生活与生产的实践中不断获得并加以运用的。从生活世界的实践来看,科学、技术、工程、产业四元知识的区别主要体现在如下几个方面。
(1)实践对象与实践目的不同。科学是探求自然和社会的构成、本质及其规律的实践性活动。它直接以自然或社会为对象,其特点是探索与发现。科学的实践目的在于揭示规律,发现真理,以描述性的知识形态解释实践对象的存在及其运行方式。技术是这样的一种实践活动,即发明和创造能控制、应用、改进人工自然以满足人类社会需要的手段和方法。它主要以人工自然为实践对象,其特点是发明与创造。技术的实践目的是解决“做什么”、“怎么做”的问题,以多种技术知识的形式来指导程序性和规范性的行动。工程是人类有目的、有计划、有组织地建造某一特殊人工物(或人工物系统)的实践活动。它以人工自然物为实践对象,其特点是建构与创新,目的在于建造具体的人工物(或人工物系统),在造物过程中要运用到情景化、境域化的知识。产业是人类借助科学、技术以及工程等手段和方法,生产产品和提供各种服务以满足人的生产、生活需要的实践活动。它以自然资源(或人工自然物)为实践对象,其特点是生产与市场,实践目的是生产产品或提供服务,以获取经济利益。
(2)存在形态与功能不同。在存在形态上,科学知识是描述性知识,是明言的,可以文字、数字符号、图形等方式存在并传播与共享;技术知识既包括理论形态也包括经验形态,有些是明言的或可以转化为明言的,也有些只能是默会知识(如技能、诀窍);工程知识是科学知识、技术知识以及相关知识的集成与综合,具有复杂性、难言性、不可复制的特性;产业知识则是由同类的或相似的工程专业体系和相关的工程技术相互组织、复合而成的体系知识,具有排他性(如所谓的“隔行如隔山”)。在功能上,科学知识主要在于解释与预测;技术知识在于发明与申请专利;工程知识服务于具体的“造物”;产业知识服务于生产产品与提供服务。
(3)实践评价原则不同。对科学而言,实践评价主要指其真理性检验,其评价原则是坚持逻辑一致性与实证或伪证原则;技术知识则讲求价值性评价与事实性评价两大原则;工程知识讲求优化原则与多元性评价原则;产业知识则是追求产品的创新性、商业效用性、审美原则等。
(4)应用范围存在差异。科学知识的基本单元是科学概念、科学定理或定律,它具有公共性、共享性特征,任何时候任何国家(地区)的任何人都可以拥有和运用。但它又是有理论边界的,超出其理论边界就可能产生谬误。技术知识的基本单元是技术发明和技术诀窍(know-how),它具有私有的特性,即有专利权,这必然限制了它的使用范围。工程知识作为一种情景化、境域化的知识,就某一具体工程而言,它是唯一的,不具有普适性;但工程知识具有可试错性、可传递性等特征［7］48,往往可以适用于某些其他的具体工程领域。产业知识有共性产业知识与专有产业知识之分,共性产业知识的应用范围较广,而专有产业知识往往是商业机密,不外传。
综上可以看出,科学、技术、工程、产业作为人类认识世界和改造世界的实践活动形式,它们从现实的生产、生活实践中同知识的获得与应用相关联,生成彼此相互区别的知识形态。
2.Stei四元知识链
科学、技术、工程、产业四元知识不仅是相互区别的,而且在实践中是相互联系的,这种实践联系使之形成一条无形的科学—技术—工程—产业(Stei)四元知识链。它们之间的实践联系体现在以下几个方面。
(1)就实践目的或手段看,它们蕴涵于实践之目的—手段之间的转化关系中。马克思主义的实践观认为,实践是认识的源泉、动力和目的。认识活动中获得的知识最终要为实践服务。科学作为一种认识世界的实践活动,获得对世界存在方式的认识(科学知识)是目的;但当它以理论或原理的形式进入技术(工程、产业)活动领域,就转化为手段。同样地,技术活动中的技术发明与创造既是目的,又是手段。通过技术发明获得技术知识是目的,把技术发明的物化成果和技术知识应用于工程(或产业)之中,它就转化为手段。对于工程和产业,我们也可以作类似的分析。
(2)就实践过程来看,它体现于知识在科学、技术、工程以及产业等实践活动之间的输入/输出关系中。这主要强调各种知识形态之间的知识供给(knowledgesupply)或运用以及输出或反馈。具体地说,科学知识通常是技术、工程、产业等活动过程的知识供给者(knowledgesupplier),同时经过技术、工程或产业活动过程之后以某种信息的形式(也可能是新的现实问题)予以输出(反馈)。技术作为工程或产业的“单元”使得技术知识成为工程或产业活动的知识供给者;同时技术知识在工程或产业活动过程中也会有信息(或新问题)输出。工程知识、产业知识等也存在类似的情形。
(3)就实践结果来看,它体现于知识在科学、技术、工程、产业等活动中的凝结(或物化)过程中。科学知识、技术知识、工程知识、产业知识最终都以技术发明的物化(或工程所造之“物”,或产业所生产的产品)形式得以凝结。
因此,正是实践促成了科学、技术、工程、产业四元知识链的形成。这种知识链是科学、技术、工程与产业之间的一条无形链,它强调实践过程而非时间—历史意义上的承接,不是一种简单的线性关系,而是一种非线性的(或网络状的)关系。正如殷瑞钰院士所说:“这是很复杂的知识链,是多层次的知识网络,不同环节和层次之间存在丰富多彩、复杂多变的关系。”［10］要阐述它们之间的非线性(或网络)关系,需要打开作为每一知识单元的“黑箱”来进行分析。这有待对它们进行更深入的研究。
二、Stei知识链中工程知识的地位与作用
工程是建造物质世界从未有过的“物”的活动,就此而言,工程知识在工程建造中的作用只能是作为“造物”的手段而发挥作用的,处于从属地位。
1.工程知识作为科学知识、技术知识的集成体
工程知识和科学知识是两类不同性质的知识,不能把工程知识简单地视为科学知识的应用。thomastredgold(1788—1829)最早把工程视为科学的应用的观点［11］,以及邦格的技术是科学的应用的观点已经受到越来越多学者的批判。如莱顿、文森蒂、皮特［7］44等人从不同的角度对技术和工程是科学的应用的观点进行了批评。李伯聪教授也明确表示,尽管不能否认现代工程活动确实存在着一定的可以解释为“科学的应用”的成分,但决不意味着工程就是科学的应用［12］226。然后,这些国内外学者都从不同的角度说明了工程(知识)和科学(知识)是两类不同性质的活动(知识)。正如皮特反复强调的:“工程知识和科学知识是两类不同性质的知识,不能认为二者中的每一个必须依靠另一个,更没有事实根据说其中一个是另一个的子集。”［8］
就实践来看,工程知识是科学知识、技术知识以及其他相关知识的集成体。工程是一定边界条件下的有计划、有组织的造物活动,其目的是建造一个自然界不存在而又可带来一定经济效益或社会效益的人工物。在工程“造物”过程中伴随着工程知识的生成。工程是技术性要素与非技术性要素的集成体。技术性要素包括技术设备(机械、工具等),技术原理,技术方法等内容;非技术性要素包括资源、资本、人力、社会与环境条件等因素。而技术性要素(如技术原理、技术方法)中必然包含科学知识,如技术原理是科学原理(知识)与目的性的结合［13］;非技术性要素中包含着资本、人力等属于组织、管理等人文社会科学的知识。因此,工程活动中在对各种因素进行实践集成的同时,也包含着科学知识、技术知识以及其他相关知识的集成。由于每一工程都是情景化的、具体的、唯一的,所以工程知识包含科学知识是相对于某一具体工程而言的,它与皮特所强调的并不矛盾。
2.工程知识作为产业知识的“知识因子”
相对于科学和技术来说,工程往往发挥“集成”的作用;而相对于产业和经济来说,工程往往是“基层单元”和“构成单元”。相应地,工程知识往往作为产业知识的“知识因子”发挥作用。产业知识主要包括产业组织、产业结构、产业政策、市场调研与预测、产品研发、产品的标准与测定、营销策略、产品售后服务制度等内容。而工程知识主要包括工程规划知识、工程设计知识、工程管理知识、工程技术知识、工程安全知识、工程运行知识、工程环境知识等内容。同类工程或不同部类的工程的规划、设计、实施、运行和管理等都在不同程度上影响着产业的组织、结构、管理、产业政策和市场,乃至对产品的研发、生产、销售和服务都有着不可忽视的作用。作为产业知识的“知识因子”,工程知识在产业中的作用不容忽视。
三、工程创新的知识链视角
尽管就工程的实践“造物”而言,工程知识只是作为“造物”(实际目的)的手段而发挥作用,但这并不说明工程知识不重要。相反地,工程知识是人类知识宝库中重要的一部分。从知识分类和知识本质上看,工程知识还是“本位性”的知识而不是“派生性”的知识［12］261。在工程创新成为创新的主战场、知识创新成为创新活动的核心的当今时代,从Stei四元知识链的视角探讨工程创新有着重要意义。
1912年熊彼特提出了创新的概念,他认为,“所谓创新就是一种生产函数的转移,或是一种生产要素与生产条件的重新组合,其目的在于获取潜在的超额利润”,并且他将创新概括为五种形式:①生产新的产品;②引进新的生产方式;③开辟新的市场;④开拓并利用新材料或半成品供给来源;⑤采用新的组织方式［14］。后来他又在《资本主义的非稳定性》(instabilityofCapitalism)一文中提出了创新是一个过程的观点［15］。针对熊彼特创新概念的界定,从知识角度看,知识在现代社会越来越成为生产函数的转移中一个重要的参数,如追求高科技含量的产品往往成为创新的一种重要手段,这里的“高科技含量”一定意义上反映着知识的“高”与“新”。尤为重要的是,知识也日益作为一种重要的生产要素与生产条件的组合应用越来越受到知识型企业的青睐。知识已成为一种特质性的生产力［16］。因此,从知识的角度看,创新是凝结于产品中的新知识并入生产函数中得以首次商业化应用的过程。
工程设计是工程实践活动的关键环节,在工程活动中有着重要的地位和作用。莱顿对工程设计的重要性作了重要的评价：“从科学的观点看,设计什么也不是;可是,从工程的观点看,一切都是设计。”［12］238下面以工程设计知识为典型,从四元知识链的视角对工程创新进行分析。
在文森蒂看来,工程设计知识包括基本的设计概念(运行原理和常规构型)，设计标准和规格，理论工具(数学、推理、自然规律)，量化数据(描述性和说明性的知识)，实践因素和设计手段(程序性知识)等。他还发现工程设计过程本身也是一种知识的生成活动,工程知识的应用是作为实际目的的手段而发生的［17］。在这里,我们可以理解为,工程设计过程,既是已有的工程设计知识的应用过程,又是新的工程知识的生成过程。工程知识的生产不是目的,而是手段。
就实践的工程活动而言,创新是工程本身的内在要求,是工程活动的灵魂。工程设计作为其关键环节也必然体现和反映着工程创新。从四元知识链的视角来看,这种体现和反映表现在工程设计知识的生产与应用上。工程知识既是科学知识、技术知识及相关技术的集成体,也是产业知识的“知识因子”。在工程设计中,工程师要在一定边界条件下,设计出具体工程的运行原理与常规构型、标准与规格、有关量化数据,并结合其他实际因素(如文化风格等)最终拿出设计方案,描绘设计图纸。在这一过程中,在同时考虑技术性要素和非技术性要素的情况下,科学知识、技术知识及相关知识进行集成,使得这一过程既包含对已有的工程知识的应用,也包含新的知识的生成。新生成的知识作为产业知识的“知识因子”最终凝结于产品的生产中,从而实现创新。实际上,对每一项工程,无论是理念、规划、设计、实施,还是运行和管理,在每个环节上都会发生或大或小、或局部或全局的创新。从知识的角度看,每一项工程发生的创新总伴随新知识的生成,由于新知识的生成在工程活动中不是目的而是手段,所以它只能被并入到一定的生产条件当中,形成新的生产函数,为建造出合目的性的人工物并通过进入产业活动过程实现其潜在的经济利益服务。每一项工程的完成也预示着工程知识的一次创新,新的工程也酝酿着工程知识的再创新。如此循环往复,不断推动工程创新。因此,从四元知识链来看,工程创新是凝结于工程“人工物”中的工程知识被并入到生产函数中以获得首次商业化应用的过程。
从四元知识链的视角分析工程创新,对知识经济时代现实中的工程创新有着重要的理论意义和实践意义。一方面,它为从知识的生成与应用方面探讨工程创新提供了一个符合时代特征的理论视野;另一方面,在实践中按照工程知识如何在工程活动过程中起作用来实现工程创新,进而探寻一种新的生产力,显然是有重要意义的。
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生物工程知识点篇7
学时最少的维生素相关内容却是目前社区卫生院临床医师最常用的知识点(图1)。经典的三大代谢不仅常用也是临床工作者希望详细了解的知识点。社区医院最大的患者群是退休的老年患者,患者群中糖尿病发病率居高不下,所以糖代谢、脂代谢等基本原理在社区临床应用中占很大比重。其次常用的是与生理相关的水电代谢及酸碱平衡,与生理学内容有交叉与重复。癌基因与抑癌基因是医学专业工作者目前最希望了解的知识点。肿瘤的高发,肿瘤标志物检验技术在社区卫生院的普及与开展,使临床工作者迫切希望学习癌基因、抑癌基因这方面的知识,这也表明在教材编写过程中要与时俱进,及时编入最新的医学研究进展。
免疫及病原生物学知识点需求。
抗感染免疫是社区医生最常用到的知识点(图2)。社区医院处于传染病、地域性疾病、突发疫情的前沿阵地,对传染病和突发疫情早发现、早隔离、早治疗,对地域性疾病进行筛检和治疗,是其重要职责之一。而比较出乎教师意外的是即使是在农村,由于目前生活水平的稳步提高,寄生虫学这一章节临床医生并不常用,对其要求不高。抗体与补体是临床医生最希望详细了解的知识点。临床上不少检测手段都需要用到免疫学的基本概念和原理,由此免疫学的应用和技术需要做些概括性的讲解,使学生在实际工作中遇到相关问题不至于太茫然。
细胞生物学知识点需求。
细胞生物学最常用的和希望了解的知识点均集中在细胞的活动上,即细胞水平的增殖、分化、衰老、坏死和凋亡。这些知识点与肿瘤的发生、发展、转归密切相关,也与不少药物的作用机制相关。总体而言细胞生物学与基层的医学工作者并不是很密切。
课程整合初步大纲。
根据社区卫生院临床医师对生物化学、病原生物学、免疫学、细胞生物学知识点的实际应用情况和知识点的需求量,我们拟针对临床专业(社区医学方向)学生开设实用医学生命科学课程,涵盖以上学科部分知识点,力求达到在有限的学时内,传授综合性强,实用性强的知识点。
传统的课程结构将临床专业的课程分为公共基础课、专业基础课和专业课。这一模式系统性强,但各课程各自强调系统性、完整性,彼此之间缺乏联系。由于面向农村社区临床医学人才培养不要求学生有十分宽广的基础理论知识,根据够用、适度的原则,需要调整专业基础课程,如细胞生物学、分子生物学的设置。目前的趋势是社区医生的培养重点在于大力发展全科医学教育,这就要求教师在教学过程中将不同学科的知识点融会贯通,进行课程的重组,整合。江西医学院上饶分院推行面向农村社区全科医学教育改革,其专业基础课程模块中对课时进行了调整:生物化学与分子生物学占67学时(理论55+实验17学时)、病原生物学与免疫学占66学时(理论54+实验12学时)、细胞生物学占20学时(理论14+实验6学时);遗传学内容作为选修课程。目前,我校临床医学专业生物化学72学时,病原生物学与免疫学81学时,细胞生物学未开课。由此,我们在社区医学专业课程设置上,拟将这三门课程进行整合并适当增加遗传学的内容,形成一门贯穿一学年的153学时的实用医学生命科学。
从而有效避免各课程为了强调自身学科的系统性和完整性而导致课程之间内容重复,相互重复的内容可统一在某一课程中单独讲述。除了课程结构上进行改革,还要根据培养目标重新编写教学大纲和教材,删除或弱化课程中对基层社区卫生工作无太大实际意义的内容,如本次课程整合过程中,弱化生物化学相关的蛋白质空间结构、等电点等,加强三大代谢的讲授力度;即强调基本概念、生理意义等,而不是代谢步骤和调控。
同时增设代谢相关疾病的检测等临床实用操作实训课,强调农村常见病、多发病的诊断。其次,不能一刀切地取消分子生物学和遗传学课程,或者只作为选修课,而是在生物化学教学中融入这些内容,比如在蛋白代谢章节中强化分子病。有研究表明88.1%的人认为,社区医院的诊疗水平值得改进,提高社区医生的疾病诊断和大病发现能力尤为重要。
生物工程知识点篇8
化工原理具有内容抽象、工程概念强、公式多而复杂的特点，学生学起来难度较大、积极性普遍较差。相较于化学工程与工艺专业，生物工程专业化工原理课程的学时较少，因此如何在有限的学时内帮助学生建立工程观点，培养工程思维和解决工程实际问题的能力，满足高素质、创新型生物工程专业人才培养目标的要求，是该课程教学改革的关键。
一修订教学内容
根据生物工程专业的人才培养计划及其专业特点，合理分配有限的教学课时，对课程中传统的单元操作进行内容精简与更新；紧跟生物工程产业的发展现状，在传统化工原理单元操作中，增加与生物工程密切相关的新技术的原理与应用，如膜分离、超临界流体萃取等。生物产品的分离纯化环节，与化工原理中的流体流动与输送、传热、蒸发、精馏、干燥、萃取等单元操作的内容与原理一脉相承，将涉及这些单元操作的章节作为授课的重点。在讲授这些单元操作时，简化公式推导，将复杂的问题简单化，强调如何应用理论结论解决实际问题。既要突出重点，又要避免造成学生的厌学情绪，并在教学中突出专业特点。例如，针对生物工程操作温度较低的情况，在传热单元精简热辐射的内容，但要求学生明白在高温条件下辐射传热才是控制传热的主要因素；生物制品的生产多为高附加值、高要求、小批量的操作过程，间歇操作较为常见，因此可适当强化间歇生产方式的介绍。
二优化理论教学
绪论课是学生接触一门新课程的第一课，绪论课的质量将直接影响学生对该课程的认识与学习兴趣[3]。生物工程专业学生在初次接触化工原理课程时，往往不了解课程内容与自身专业的关联性，这也是导致其学习积极性差的一个主要原因。因此，化工原理作为一门专业基础课程，其绪论课在提纲挈领地介绍课程内容的基础上，应强调课程在学科知识结构中的重要性，使学生明确化工原理课程“学什么”以及“为什么学”。可以结合化工产业的发展历程，介绍化工原理课程的诞生和发展历史，强调化工原理课程工程性的特点，处理的是一些物理过程，而与化学反应没有太大关联。另外，不妨结合生物工程实例，从特定的产品出发，介绍化工原理在生物工程中的作用。如以学生熟悉的啤酒生产为例，从原料到成品，除了发酵过程，包括流体输送、过滤、换热（干燥、加热、冷却）在内的物理加工过程，都属于化工原理研究的基于“三传”的单元操作。
在理论课教学过程中，多媒体技术的应用具有突出的辅助作用。利用多媒体器材，通过丰富的色彩、声音与形象向学生传递相关教学内容，有助于克服传统教学模式单一、平铺直说的缺点[4]。特别对于化工原理课程而言，其工程概念强，学生往往不具备相关的背景知识与经历，理解工程现象及其原理较为困难。利用多媒体技术，通过动画演示、设备照片与操作视频、图文结合等方式将抽象的问题具体化、形象化，可以吸引学生的注意力、调动学生的积极性与兴趣。例如，通过flash演示介绍不同类型换热器，将冷热流体的换热过程以动画的形式呈现在学生面前，使学生对工程设备的内部结构有直观的认识；在讲解精馏操作中五种原料液热状态及其热状况参数q时，利用图文结合的方式，描述精馏段与提馏段下降液相流量L与L’、上升气相流量V与V’的关系，将复杂的公式推导与线条清晰的图示结合，加深学生对知识点的理解与记忆；在讲授新章节时，播放生物工程产业生产线中相关单元操作的视频文件，有助于学生明确学习目的、激发学习兴趣。当然，在利用多媒体技术提高教学效果时要切忌喧宾夺主，要时刻关注学生在课堂上的学习状态，结合板书，确保学生对知识点的理解与掌握。
此外，习题课是化工原理课程教学的一个重要环节。在完成一个章节的教学任务后，安排一次习题课，利用讨论式、启发式的教学方法，通过例题演算与习题练习引导学生对重要知识点进行归纳总结。这有助于学生更好地消化重点知识，牢固掌握基本概念与原理，同时在习题演算过程中认识工程实际问题，形成正确的思维方式，培养其分析和解决工程实际问题的能力[5]。由于化工原理教材中的例题与习题具有鲜明的石油化工背景，与生物工程产业相去甚远，生物工程专业的学生在习题练习过程中往往又会陷入迷思，不能理解单元操作在生物工程产业中的应用。因此，结合学生专业背景更新习题的内容是非常必要的，有助于提高课程的专业针对性。例如，借鉴国内外生化分离工程的教材，收集以生物料液处理为背景的相关单元操作的例题和习题。
生物工程知识点篇9
1传统高中生物教学工作的弊端
生物科学作为社会自然基础学科，在物种研究、自然变化发展研究方面具有重要的作用。而高中生物学科教育恰恰是在为这方面的人才培养奠定重要的基础。然而，数十年的高中生物教学工作仍然沿用过去传统呆板的授课方式，教师仍然是课程授课的主导者，仍然按照原有的教学大纲按部就班地进行授课，突出某些陈旧的授课要点，对学生灌输一些既定的长久不变的生物学知识，不注重引导学生独立思考，在课堂上缺乏师生之间交流的互动性。即使有一些教师能运用现代多媒体教学工具，也只是将书本上的知识用多媒体展示出来，其传授形式的本质并没有发生改变。这大大影响了学生的学习积极性和知识趣味性，也违背了教书育人、培养高科技人才的目的。
以上分析的传统生物教学工作的弊端，越来越限制了生物教学工作的发展，而多媒体的出现恰恰给生物教学带来寻找新发展变革的研究方向。
2高中生物教学在多媒体时代面临的新变革
2.1多媒体时代更加突出教学的趣味性、互动性
多媒体设备的出现，更加突出日常教学工作中师生之间的互动性、课程传授的趣味性。教师可以通过图片、视频、动画等多种教学手段将复杂、抽象的生物学知识传授给学生。如在讲述Dna结构、基因配对的章节时，如果仍然依靠过去传统的教学方法，教师教授得筋疲力尽，而许多学生很可能仍然不理解。但是如果采用多媒体教学，教师可以通过给学生观看讲述Dna结构的科普栏目、制作Dna三维模型图等方法，透过直观的图像画面更加深刻地向学生展示Dna分子结构，以及基因的配对方法和配对过程。多媒体的这种教学方式，不仅没有让课堂变得枯燥，反而增加了知识传授的趣味性，更加吸引了学生的注意力，提高了课堂知识的传授效率。
2.2多媒体时代更加要求教师具有较高的科学素养
多媒体是信息时代出现的产物，它以计算机为中心，将图像、声音、视频、动画等多种现代信息技术手段统一结合在一起，展现出强大的人机交互性，具有较高的技术水平。为了充分发挥多媒体图像直观、构图简洁的优点，教师必须制作大量的教学视频、教学课件供学生学习使用。这就要求生物学教师在日常的教学工作当中不仅需要掌握生物学的专业知识，而且需要掌握计算机方面的专业知识。在生物课程备课过程中，教师需要将专业知识和计算机知识结合起来，编辑制作成大量的视频、课件等多媒体文件。这对生物学教师队伍提出更加严格的要求，需要生物学教师不断地学习新知识、掌握新工具，提升自身的科学文化素养。
2.3多媒体时代对学生的学习能力提出更高的要求
多媒体在高中生物教学工作中的应用，在大大提高教师科学素养要求的同时，也使得学生必须掌握大量的生物学专业知识。多媒体的出现，大大提高了课堂效率，节省了授课时间，过去一个学年的教学工作现在可能一个学期就完成了。在过去，细胞的分裂、体内细胞的物质交换、Dna的复制等内容，都需要大量的时间细细讲述，而现在多媒体的出现为这些重点、难点知识的讲述节省了大量的时间。而且当学生在观看生物学教学视频、动画的过程当中，也在不断地吸收课本之外的其他生物学知识。多媒体的授课方式，所包含的知识信息量大、节奏速度快，很容易造成专业知识重难点不清晰、知识结构层次不明确等诸多问题，这也对学生的学习能力提出更加严格、更加苛刻的要求，学生必须尽快适应这种授课方式，提高学习效率。
3新变革时期，教学工作发展新思路
3.1以学生为主导，制作多媒体生物学课件
多媒体时代的教学工作，要改变过去以教师为主导的传统教育方式，一个精致的课件可以带领学生领略到更多的自然生物中的奥秘。提倡以学生自主学习为教学的重心和中心，强调在课堂上积极调动学生的学习主动性、知识探索性，变过去的“要我学”为现在的“我要学”。这就要求生物学教师制作质量精美、视觉效果良好的多媒体课件或者视频，以此来调动学生学习的积极性。例如，在讲述光合作用这一章节时，可以制作能够和学生互动的课件，学生可以通过鼠标一步步点击课件上的按钮提示来完成光合作用的整个流程。通过这样的互动学习方式，既减少了教师的授课辅导，也增强了学生学习专业知识的能力。
3.2注重传统教学与多媒体教学的结合
强调多媒体教学的各种技术优势，并不能否认和忽视传统教学方法的重要性。现在很多教师越来越依赖于多媒体课件、视频的讲课方式，忽略了传统板书授课对知识可以起到的提纲挈领的作用，逐渐被多媒体所奴役，失去了对多媒体的控制作用。教师必须意识到多媒体虽然优势明显、作用巨大，但它在任何时候永远只是一种教学工具，它不能也不可能代替教师，真正在教学过程中起主导作用的还是人，还是教师。因此，教师必须注重传统教学与多媒体教学的结合。在生物课程讲授过程中，生物学教师要积极发挥自身的主观能动性，首先需要通过板书将这一章节的重要知识点罗列到黑板上，让学生对这一章节有个大体框架上的了解，然后通过多媒体技术对专门的某一个重要知识点做深入细致的讲解。只有将传统教学与多媒体教学恰如其分地融合在一起，生物教学工作才不至于走错方向。
4结语
总之，新时期科技进步日新月异，实现了高中生物传统教学的很多设想，为生物教学和学习过程变得更津津有味奠定了物质基础。要想在生物课程教学领域不落后，要想生物人才培养不凋零，就必须结合多媒体这样先进的教学手段，不断探索新的教学理念和教学思路，来发展和变革生物教学工作。只有与时俱进，在实践中不断地对教学思想进行改造与创新，同时结合当前最新的教学工具、教学理念，才能为生物人才培养打下坚实的基础，才能推进生物学科教学工作迈向一个新的发展方向。
参考文献
[1]胡建辉.浅谈生物学科和多媒体的整合[J].教育教学论坛，2011（2）.
生物工程知识点篇10
关键词：基因工程选修课教学
中图分类号：G642文献标识码：a文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0143-02
20世纪70年代，随着分子生物学和遗传学的飞速发展，基因工程这门新的学科应运而生[1]。作为前沿性学科，基因工程技术历经数十年的发展，逐渐成为现代生物技术的核心，基因工程的理论和技术手段已渗透到很多领域，如医学、药学、农学、环境生物学、动物学、植物学、微生物学、食品科学等学科，各学科知识相互交联，形成致密的知识网络体系[2]。基因工程技术广泛地应用在医药、工业和农业领域，在生命科学的各个研究和生产领域拥有重要地位[3]，因此，基因工程成为生命科学相关专业的一门重要的专业基础课[4]。2013起该院开设了《基因工程》选修课，共20学时。在最初的教学实践中，发现了一系列问题。主要体现在：学生缺乏学习兴趣，对选修课不够重视；教学内容设置不合理，内容过多过深学生理解不够透彻、消化困难，内容过少过浅浪费课堂资源；学生对于知识似懂非懂，没有清晰的逻辑和概念；把选修课当做修满学分的工具。为了走出教学困境，教师们深入分析了授课对象，并对课程的内容进行重新设置，改善了教学方法，提高了基因工程选修课的教学质量，使学生在课堂中真正受益。
1授课对象
最初基因工程选修课面向非生物技术专业所有学段本科生，据总计，大一和大二学生占70%以上。面对的问题是，此学段学生主要进行的是基础学习，基本没有开展专业课的学习，大多数学生对本专业认知程度浅，基础极为薄弱。这种情况下，除了绪论以外，学生无法立刻接受较为专业的知识，更无法将本专业知识与基因工程知识链接，如此一来，学生逐渐缺乏学习兴趣。因此，改变授课对象为该校临床医学、药学、医学检验、临床输血、食品科学的大三大四学生，此学段学生都已开始学习专业基础课，在对本专业知识有了一定的学习后，学生首先在选课的时候就会根据自己的兴趣和专业进行选择，在课堂上也能将基因工程与本专业知识点交叉互补。
2课程设置
基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程是生物技术专业的四大专业课，其中相互关联的知识有很多，涉及生物化学、微生物学、分子生物学和遗传学理论知识，内容复杂，概念抽象、注重技术应用[5]。基因工程选修课的课程设置应具有基础性和前沿性，使学生在有限的时间里掌握基本的基因工程知识内涵，了解当今基因工程技术的应用和新的研究成果。
首先，教材的选择至关重要。学校选择面向21世纪高等院校规划教材《基因工程原理和技术》，由邹克琴主编。此书不仅有基础知识讲解，还包括基因工程技术的应用，知识点较为全面。同时还推荐两本选择阅读书籍：由克雷格・文特尔著的《解码生命》，阅读该书可激励学生的科研斗志；由于该校是医学院校，因此推荐学生阅读李校抑鞅嗟摹痘因工程与药物研究》，该书可为学生提供基因工程在药物研发中应用到的理论，并列举药物生产实践。除此以外，鼓励学生主动阅读其他感兴趣的相关书籍，并在课堂上讲述自己的阅读体会，达到知识的共享。
其次，设置合理的课程内容。基因工程选修课课程设置为两大部分：基因工程原理和基因工程技术应用。基因工程原理包括概述、分子克隆工具酶、分子克隆载体、pCR技术及其应用、Dna序列分析、Dna诱变、Dna文库的构建和目的基因的筛选，对于专业课中涉及到的人工染色体载体、表达载体、基因操作中大分子的分离和检测等内容过为复杂，在选修课中进行删减，只进行简单介绍。基因工程技术应用包括基因组研究技术，基因工程在动植物、微生物、医药上的应用，基因工程产品的安全评价及其管理。重点向学生介绍国内外新的成果，开阔学生的视野，培养他们的创新思维。
3教学方法的更新
基因工程知识内容抽象，技术性强并注重实践应用，这使学生时常感到理解难度大。传统的教学手段通常是教师通过板书和课本进行授课，学生忙于记笔记，被动接受大量知识点后难以消化。使用多媒体现代化教学手段，可以在讲解抽象内容时配有动画和图片，使知识点的讲解更生动和形象。课程中涉及到大量操作技术，如pCR、分子克隆等，单纯靠文字描述学生无法理解。选修课课时有限，所以无法安排实验或现场观摩，教师在教学过程中应用视频或动画，对操作技术逐步展示并讲解，使实验操作形象化和具体化。另外，该校正在筹建生物技术虚拟实验室，在不久的将来，基因工程授课可充分利用此平台逐步提高课堂教学水平。
另外，在教学中添设与社会和生活紧密相连的思考题，如“如何看待转基因食品的未来？”“调查转基因食品在你生活中的占有比例”“你用过转基因疫苗吗？”利用社会热点问题引发学生讨论，鼓励学生自主查阅资料。学生通过查阅相关背景资料，对基因工程的应用发展现状有明确清晰的认识，并真正的成为课堂的主体。在教学过程中，教师也可结合正在从事的科研项目讲解基因工程技术在科研过程中的应用，引导学生思考在科研中出现的问题，对培养具有创造精神和意识的人才有重要作用。
4考评机制的改革
以往的选修课考评采取笔试开卷考试，学生可以轻易地完成考试获得学分，修完课程后普遍认为收获较小。因此经过不断改革和实践，确立了基因工程选修课新的考评机制。由课堂考评（20%），作业考评（30%）和期末考评（50%）共3部分构成。课堂考评包括出席情况、课堂问题回答等其他课堂活动；作业考评包括随堂作业、布置的文献查阅、文献翻译、课外读物阅读心得等；期末考试则可有多种形式，如：分组课题答辩，自主命题的小论文写作、外文文献阅读和总结等。经过实践后，认为此考u机制发挥基因工程选修课的教学作用，激发了学生的学习兴趣，培养学生的协作精神。
5结语
经过近年来不断地探索和实践，笔者在基因工程选修课的课程设置和教学方法等进行了一系列的改革。调查问卷结果显示，在新的教学模式下，学生普遍认为在课堂上对授课内容有着广泛的兴趣，他们不仅收获了学科上的知识，还锻炼了能力，增进了友谊。虽然这种新的教学方法得到了大多数学生的认可，但仍存在不足之处。因此，教师必须坚持不懈地进行教学创新和实践，以达到不断提高教学效果，培养具有高理论水平和高素质人才的要求。
参考文献
[1]张小华，姚庆收，秦加阳，等.医学院校基因工程教学实践探索[J].西北医学教育，2013，21（6）：1173-1175.
[2]苏泽红，练高建，何淑雅，等.生物科学专业基因工程教学改革初探[J].广东化工，2013（18）：157-159.