生物工程在农业上的应用范文
时间：2023-10-23 17:33:26
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篇1
生物工程技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物工程技术、农作物的分子育种技术、纳米生物工程技术、重要疾病的生物治疗等；基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等；生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用，以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等；创新药物和产业化开发上，将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物工程技术有五个方面的特征：
1.大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物工程技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。
2.精细分析和广阔综合的统一。生物工程技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物工程技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
3.科学进步和技术革命互为因果。生物工程技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。
4.基础与应用的结合。生物工程技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。
5.产业化的速度大大加快。各种生物工程技术的发展，使得生物工程技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。
二、生物工程技术的应用
生物工程技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物工程技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物工程技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物工程技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物工程技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。
1.农业生物工程技术。近几年来，国际农业生物工程技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物工程技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。
2.海洋生物工程技术。海洋生物学与生物工程技术相结合，产生了海洋生物工程技术这一新的领域。海洋生物工程技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物工程技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。
3.轻工、食品生物工程技术。轻工、食品行业是生物工程技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物工程技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物工程技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物工程技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。
4.医药生物工程技术。医药生物工程技术是生物工程技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物工程技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。5.其他生物工程技术。随着世界生物工程技术的迅速发展，生物工程技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。
三、生物工程技术产业发展趋势
篇2
生物工程是近年来一门崭新的学科领域,该学科的研究内容是生命科学,但是由于其学科的综合性强，能够推广至很多领域的产品研发和新技术的应用。生物工程也在不同的需求中得到飞速的发展,培养了一批相关技术人才,在人类对环境保护的概念日益增强的今天，逐步应用于环境保护的工作中，由于其具有高效绿色环保的特点,因此在环境保护领域有着巨大的潜在应用价值。
2.我国自然环境面临的问题
我国从解放后,经济逐步复苏，国家对工业生产也投人了许多资金和人力,使得我国的经济在解放后出现了快速增长，在改革开放后,我国经济增长再一次迈上了新台阶，经济增长速度飞快，无论是从工业生产还是居民消费水平,都取得了令人瞩目的成就，然而这一切的发展却给自然环境带来了十分严重的影响。在解放初期，由于工业水平比较落后,使用的机器设备都十分落后,技术水平也很难达到发达国家的标准，我国的工业生产都属于高能耗的生产模式,大量的生产造成我国自然资源的大量开采和浪费，随后的发展中，技术能力逐渐开始赶上发达国家,但是对自然环境保护的意识仍然没有在人们心中扎根,经济发展还是在原有的模式下进行，无论是工业生产还是农业生产，对环境的影响进一步恶化，自然资源被人为破坏，很多独特的稀有资源都面临枯竭，自然环境开始给人类敲响了警钟，这种无节制的开发和破坏最终将会影响社会发展节奏。因此我国开始倡导可持续发展的战略目标，将经济发展和环境保护相结合，达到共同发展的目的，在保障工农业生产所必须的资源,大力加强对环境污染的治理工作,并积极寻找可替代能源,发展清洁能源，保护人类赖以生存的自然环境，也为社会的长远发展提供保障。
3.当前生物工程技术的特点
中国现有的环境污染情况由于历史遗留问题较多，再加上现代化生产和生活的排放，对环境保护的治理工作一直是重点和难点。现代化生物工程的发展为环境保护工作提供了一条崭新的途径，也由于近些年生物工程技术在环境污染治理方面取得了很多成绩使它受到了广泛的关注。生物工程技术通过使用生物制剂将污染物从环境中分解,清除,整个过程不存在二次污染,且处理效果较好,具有十分重要的应用价值,而且从环境系统的角度看,通过生物工程技术引人的生物制剂，对环境的影响也小，通过对整个生态环境失衡的调平,达到环境保护的效果,因此其环保功效显而易见。生物工程技术的灵活度高,能够根据不同污染物的特点，结合基因工程的先进技术有针对性的开展治理工作，并且从实践上现实了可持续发展的环境保护概念，逐渐在环境保护和污染物治理领域表现出卓越的优势，受到环境保护领域工作的高度关注。
4.生物工程技术在环境保护领域的应用
可以看出生物工程技术具有诸多优点，使得生物工程技术在环保领域受到广泛的欢迎,其主要的污染治理成绩表现在以下几个方面：
(1)工业和生活废水的整治。水是人类的生命之源，一直以来都是人类无法替代的宝贵自然资源，然而由于生产和生活污水的污染,使得人类赖以生存的水源都出现了不同程度的污染,这个问题迫在眉睫，因为如果缺少了干净的水资源，人类将无法从事正常的生活和生产活动，更严重的会影响到人类的生存。对污水的治理问题一直都是环境保护的重点问题，然而其他物理置换或者多层过滤等方法，无法彻底清除污水中的有害物质，还容易造成水体的二次污染,随着清洁的水资源越来越少，环境保护领域向生物工程技术投人了研究,并获得了良好的效果，通过使用生物工程的相关技术，利用生物制剂将污水中的污染物分解代谢成为对人体和自然环境没有威胁的清洁水，可以在不引人二次污染的同时达到较好的净水效果。废水问题是困扰现在人们的重点问题，如果有效处理废水呢？利用现代生物技术可以达到有效成果。根据现代化城市对污水排放要求的提高,生物工程领域也发展了新型技术巳达到排放标准，并推动污水处理产业的发展。
⑵空气的净化。实际上利用生物工程将空气净化的方法巳经早巳应用,现在巳经成为比较成熟的技术在空气净化领域广泛使用，由于这种方法对资金要求低，环保性能高，净化效果好，在未来也存在着巨大的市场潜力。
⑶对固体垃圾的处理。固体垃圾也是环境污染的一种难以处理的问题,原有的方法通过掩埋等处理时间长,或者对环境造成二次污染，因此迫切需要寻找新的方法，生物工程技术的应用解决了这些问题，可以通过生物分解代谢,有效将固体垃圾进行处理,还能够反复使用,减少垃圾处理的成本,其处理后的垃圾变废为宝,能够作为农业生产中的绿色肥料，使整个环境污染的处理过程循环成为一个环保过程,产生一定的经济收益,是现如今最优的污染处理方法。
(4)利用生物技术维护环境。将生物工程技术延伸到对环境的维护领域也是一项重要的应用，可以利用生物工程技术整治各种污染物的方法将自然环境净化,在现有基础上提升自然环境质量，在治理污染的同时防止污染的发生,从根本上解决环境污染的问题。
5.结论
通过上述内容的分析，可以看出生物技术在环境污染整治和维护的领域能够发挥重要的作用,可以将环境保护技术从现有的防御转为提前维护，保证自然环境与人类发展的和谐统一，避免因人类社会的发展需求对环境造成的恶劣影响。加强对生物工程的研发力度，促进相关污染处理技术的发展，能够为人类的可持续发展提供更强大的保护。
篇3
关键词：统计软件；实践教学；试验设计；制药工程专业；生物工程专业
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0067-02 一、引言
制药工程专业和生物工程专业作为实践性和应用性均很强的工科类学科，不仅要求学生具有扎实的理论知识和合理的知识结构，还要求学生具有较强的实践能力和创新素质[1，2]。因此，在培养制药工程和生物工程专业本科生实践能力和创新素质的过程中，对学生能否熟练且主动地运用科学的方法来设计试验提出了要求。
众所周知，统计学课程不仅具有严谨的理论性和科学性，更是兼具极强的应用性和实践性[3]，它涵盖试验的科学设计、试验方案的具体实施以及实验数据的收集、整理、分析等各个环节[4]。因而，在专业化统计分析软件日益渗透于科学试验设计以及实验数据统计分析等各个环节的大环境下[5]，引入适当的统计学软件来辅助学生专业技能的培养，尤其是如何利用统计软件构建与理论教学相衔接的实践教学体系，将主导着整个工科专业实践教学效果好与坏的关键。
因此，在制药工程和生物工程专业的实践教学过程，以统计软件为媒介驱动学生主动设计并实施试验具有非常重要的意义。
二、以统计软件为媒介驱动的实践教学过程
（一）统计软件在实践教学中的作用
在制药工作和生物工程这两个专业的实践教学过程中，我们提出以统计软件主导学生独立设计、实施试验并对实验结果进行统计分析的教学模式。既在学生理解和掌握专业课程和统计学课程的理论知识基础上，使得学生能够根据实践内容主动利用统计软件完成试验的科学设计、实验数据的统计分析、结论的精确阐释等具体过程。以制药工程和生物工程专业常涉及的研究内容——微生物制药为例，如何优化微生物的发酵条件以提高药物产量是这些专业经常要面临的研究课题[6]。而采用怎样的试验设计方法进行优化，如何对获得的实验数据进行统计分析，无不与统计学课程的众多知识点密切相关。
（二）实施实践教学的具体举例
在制药工程和生物工程专业的实践教学过程中，我们以阿舒假囊酵母产核黄素的发酵培养基优化为切入点，学生可以利用统计软件自主选择不同的试验设计方法安排实验，如正交设计、响应面设计、均匀设计、二次正交旋转组合设计等。例如，有同学以阿舒假囊酵母发酵产核黄素的能力为实验考察目标，利用L9（34）正交设计方法对阿舒假囊酵母发酵培养基中的葡萄糖、酵母膏、玉米浆和KH2PO4进行了优化。他们所安排的实验因素和水平如表1所示，由统计软件自动生成的实验方案及各方案下的实验结果如表2所示。
学生根据表2的实验结果，借助统计软件进行方差分析，得到的分析结果如表3所示。
学生根据表2的极差分析和表3的方差分析最终得出结论：所考察的各个因子对核黄素产量均达到极显著水平，且影响大小分别为B因素（酵母膏）、C因素（玉米浆）、D因素（KH2PO4）和A因素（葡萄糖）；其中，发酵培养基中有机氮源的用量对核黄素的合成具有重要的影响。
（三）实践教学的效果评价
在之前的实践教学过程中，学生面对实际的试验设计往往觉得无从下手。而将统计分析软件的应用融入到具体的试验过程中，学生在利用软件确定好试验设计方法后，逐步完成实验的实施以及实验结果的统计分析，直至得到科学结论。
整个实践教学过程，不仅调动了学生学习的主动性、积极性，更是提高了学生应用统计软件进行试验设计和实验数据统计分析的能力。因此，学生通过统计软件自行设计并实施试验方案，不仅提高了学生的实践动手能力和创新能力，更是对培养学生的科研素质起到了积极的引导作用。
三、展望
如何将工科类的本科生培养成为兼具实践能力和创新精神的高级专门人才，一直是高等教学工作者追求的目标[7]。尽管当前各高校日益注重实践教学的实施，然而在实践教学内容及方法的设置上却往往缺乏科学性，严重地影响了工科类专业学生实践能力和创新素质的培养。
我们从制药工程及生物工程的专业特点出发，提出了以统计软件构建与理论教学相衔接的实践教学体系，既在整个实践教学过程中以统计软件主导学生独立设计、实施试验并对实验结果进行统计分析，这将是适应制药工程和生物工程这两个工科专业发展趋势的重要环节和举措。
参考文献：
[1]邹长军，吴雁，兰贵红，陈秀丽.加强实践教学提高生物工程专业教学质量[J].实验科学与技术，2008，6（2）：95-97.
[2]张艳军，于虹，高秀梅.加强实践教学环节，增强药学类专业学生创新实践能力[J].天津中医药大学学报，2006，25（3）：153-154.
[3]宁海龙，李文霞，金益.信息时代生物统计学教学的特点与对策[J].东北农业大学学报（社会科学版），2006，（4）：91-92.
[4]明道绪.生物统计附试验设计[M].第四版.北京：中国农业出版社，2007.
[5]王伟，崔秀珍，吴世秀.生物统计学教学特点及对策[J].高等函授学报（自然科学版），2010，23（1）：17-18.
[6]俞俊棠，唐孝宣，邬行彦，李友荣，金青萍.新编生物工艺学[M].北京：化学工业出版社，2003.
[7]赵姝淳.对高校创新性人才培养的思考[J].国家教育行政学院学报，2007，（3）：64-67.
篇4
【关键词】超声波;生物工程
超声波作为一种人类无法感知的特殊声波，在各个方面都有着其特殊的作用。在生物工程方面，超声波也受到了很大的重视，引起的科学家广泛的兴趣。在高强度的超声波的作用下，可导致细胞破碎，酶失活，在低强度都的超声波作用下，不仅不会对细胞造成危害，还可以促进酶的生物活性。所以发现超声波在生物工程当中的特殊功效也成了人们关注的焦点。
1超声波的本质
超声波是声波当中的一种，是一种机械波，两万赫兹以上的声波都是超声波，通常在医学上使用了超声波在一兆赫兹到三十兆赫兹之间，超声波需要通过介质才可以传递下去，由于频率很高，不能被人耳所听到，正由于它的特殊性，已经广泛应用于医学，化学等重要领域。超声波有很好的方向性，而且穿透能力极强，能量很大，在水中传播的距离很远。超声波所具有的能量很大，并且还有加热功能、机械传质作用和空间作用:加热作用就是超声波在介质中传播时，介质不断的吸收能量，而使温度升高，这一作用在生物工程方面并不是其主要的作用;空化作用就是液体中的气泡在超声波的作用下产生的一系列反应，并且如果达到一定的条件，可以从稳态的空化，直接转化为瞬态空化，这一作用，可以直接破坏细胞的结构，以及导致酶直接失活，然而在生物工程的实验和应用当中，这一现象并不是人类所希望的，但是稳态空化作用在生物技术当中有着很重要的意义;机械传质作用是使得介质当中的物质加速质量传递，在生物方面，可以增加生物膜和细胞壁的质量传递，这样，可以提高生物酶的生物活性，并且加速了产物进入介质当中并进行传质作用，也就是说超声波可以促进生物反应当中的反应速度。
2超声波在生物工程当中的应用
2．1超声波可提高种子的萌发率
经过科学研究发现，在接受超声波处理后，种子的萌发率得到了有效的提高。当然是需要在适宜的条件下进行，如果超出了种子能够承受的超声波的最大值，种子的死亡率也会大幅度提高。所以要选择强度适当的超声波，还要控制在适当的时间内，对种子进行超声波处理，这样才能提高种子的萌发率，得到人类想要的结果。
2．2超声波可影响植物生长
在近些年当中，经过我们不断的实验和分析，我们已经发现了超声波在植物的生长方面有着很大的影响。超声波可以对植物的器官，甚至是整体的生长都有一定的影响，对于器官来说，主要是植物的根部，使用较为温和的超声波对植物进行处理，可以促进其生根。对于植物的细胞来说，需要短时间的、剂量较低的超声波进行处理，基本上可以发现细胞的分裂、生长都有明显的加速。但是一定要把握好超声波的处理用量以及处理的时间，如果处理时间过长或者是使用的剂量过大的话，就会对植物产生不可挽回的影响。同时，如果用超声波对保鲜液进行处理，可以发现，一些植物的鲜重会明显的增加，插瓶的寿命也会得到很大的延长，所以使用适当强度的超声波对植物进行处理，可以有效地促进植物的生长。
2．3超声波在植物基因方面的影响
近年来科学家已经在基因工程当中得到了很大的成就，通过诱导细胞基因，来得到想要的理想细胞，从而得到需要的产物，在二十世纪九十年代当中，我国科学家就已经提出了利用超声波对植物细胞的基因进行诱导，并制出了相应的仪器，取得了很大的成就。实验发现通过超声波处理，花粉内可以进行物质交换，使得外源基因得到短暂的选择性表达，这也就证明了通过超声波可以使得外源基因进入植物的细胞当中。这一个技术相比基因枪技术，有着很好的持续性，可以提高基因转化的效率、稳定性和定向性。
2．4超声波对于植物呼吸作用的影响
植物的呼吸作用可能会影响到农作物产量的高低，所以在农业方面植物的呼吸作用有着很重要的意义，在20世纪70年代中，科学家就已经发现使用低频率的超声波对蔬菜进行处理，植物的呼吸强度会受到不同影响。植物为分为两种，对于一年生的植物来说，它的呼吸强度会相应的下降，但是对于两年生的植物来说，它的呼吸强度会因此而上升。所以我们可以利用超声波来对农作物进行处理，从而提高其产量。
2．5运用超声波对植物的病毒进行检测
植物病毒对于植物来说，是一种很大的灾难，如果病毒的毒性很强的话，那么植物可能会因此而死亡，所以防御病毒对植物的侵害是很重要的，这就需要我们去发现植物当中的病毒存在。用超声波可以及时的检测到植物什么时候受到病毒的侵害，从而及时的进行植物病毒的防治工作。
2．6超声波在发酵工程中的应用
用合适强度的超声波处理发酵液，细胞膜的通透性和选择性都会相应的增加，使酶的分泌增加，加速细胞的代谢，使得产物能有释放出来，这样可以大大提高生产产量，缩短时间，提高效率。
3存在问题
虽然超声波有着很好的优越性，但是仍然存在很多有待解决的问题，首先由于发展时间还并不是很长，所以理论的研究还需要继续的进行完善，众多的影响因素还需要人们去不断的实验。然后就是在超声波对植物的有利实验操作中，还只能在小量的情况下进行。还不能够大批量的规模使用，还没有一个规范的定量的尺度，所以还在试验阶段，并没有投入大量工业化使用，这也还需要我们继续去探索，才能使得这一项技术走向成熟。
4结语
综合以上几点，可以发现超声波在生物工程上面有很多很有用的作用，超声波的利用，解决了很多之前无法解决的问题，运用超声波可以从种子到植株、从基因改变到病毒防治各个方面都有所技术的应用。所以只要大力的发展这一技术，运用新兴的超声波技术在生物工程当中大放光彩，是指日可待的。
参考文献:
［1］邱树毅，姚汝华，宗敏华．超声波在生物工程中的应用［J］．生物工程进展，1999(03):45～48．
［2］杨瑛，李全禄，姬艳红，郑文轩．超声波处理在生物工程中的应用及展望［J］．安徽农业科学，2008(04):1284～1285，1309．
［3］王武，杨海麟，吕霞付，杨胜利．超声波在生物发酵工程中的应用［J］．无锡轻工大学学报，2002(03):322～326．
篇5
1．1地质环境
尼泊尔的地质是高度复杂，并有多个活动断层和逆断层，在一个地震高发区地理区域。气候变化也给尼泊尔带来负面影响，且这种影响将在未来进一步恶化。从山里流出的水导致涝灾影响最严重。流水深切和山坡边坡陡峭是共同特点。季风雨进一步加剧风化速率和浸润，大部分的山体滑坡和水土流失发生在此期间。针对公路工程而言，尼泊尔山区不是简单的环境。每条路都穿过不稳定的区域。地质不稳定斜坡边坡带来一系列复杂问题。遇到的常见问题包括由于土的深度风化性质决定的地势陡峭处的开挖条件。雨季强降水导致地下水位身高，土壤饱和以及大量地表径流。尽管有这些困难，有必要建立和维持道路可靠地服务于居民，提供所必需的运输服务。
1．2绿色道路理念
道路部门已经开发出自己的设计准则和规范，用于全国道路网的施工和养护。良好的选线是把山区边坡不稳性降到最小的关键的第一步。高地形处的道路线形比低地形处的更加稳定平。这是由于山体滑坡从上面下来，河水冲刷在边坡的底部。这些包括可避免的大规模失稳边坡的交叉领域，也将意味着道路是昂贵的，而且几乎是不可持续的。绿色道路概念是由德国发展机构GTD引入乡村级道路的，对低阶道路(建设劳动力、最短线形、填挖平衡、生物工程等等)而言，这是非常明智的。但是，试图将这应用于较高等级道路将导致许多妥协。工程的施工方法、工程和材料来源的质量，是经常发现缺点的所有要素，这些缺点能够导致道路引起短期和长期的环境破坏。造成破坏最大的几乎总是陡峭边坡上弃土处理不当，因为这可以在道路下面扩展相当远的距离，而且会在很多公里下游的集水沟产生高泥沙含量许多公里下游的沟壑。土方工程物料管理很困难，需要非常细心的现场监督，但是，它可能是实现环境无害道路的最重要的因素。为了确保良好的现场实践，施工方法必须提前认真考虑，连续阶段要顺利解决。
1．3排水管理
在山区，即使在道路扰动这些被道路穿过陡峭边坡以前，它们也处于临界稳定状态。由施工造成的额外的不稳定可能会在季雨期间导致大幅度运动。与道路相邻的边坡排水对防止不稳定起到至关重要的作用。现在很清楚，不做好边坡排水，遇到暴风雨会导致大规模运动。以相对较低的成本安装良好的边坡排水系统就可以避免这种灾难。处理暴风雨期间道路上产生的径流对于保护路面和边坡是非常有必要的。道路中的水一般来自于降雨、侧向径流和地下水。来自周围边坡的径流和渗流相对较少，但即使在道路路面宽度范围内，大雨中也可产生大量的水。水必须谨慎处理，以防止水土流失迅速加剧，削弱道路，造成的大规模的坍塌。这可能需要长距离的边沟使其达到合适的集水沟，进行排水。
2山区公路护坡系统
2．1道路养护
它是在车行道上，侧排水沟和交叉排水结构的工作。由于环境恶化，每一条道路都需要不断的定期养护。日常养护是需要根据交通量在全年内不同的时间间隔内进行的，同样，定期维护是需要数年的时间间隔。应急养护是道路受到威胁或关闭时，需要立即行动来处理的紧急情况。
2．2路边支撑养护
这是改善边坡稳定和水资源管理工作的补救和预防性工程。日常养护就是清洗路边下水道、修理路边支撑结构和修复边坡防护支撑结构。预防性养护就是修整边坡、边坡防护网、砌体墙、石笼墙、护坡、支撑墙、拦砂坝、河道治理工程、生物工程和种植植物来支撑边坡。使用到生物工程的其他方面就是改善边坡的外观。紧急养护就是覆盖裂缝和紧急保护措施，例如河道治理工程，把对道路及相关结构的进一步损害威胁降到最低。
3生物工程措施
道路施工会对环境造成的不利的影响。保护边坡免受水土流失和浅层滑坡的唯一符合成本效益的方式就是利用生物工程。生物工程是把活的植物用于工程。植物都是根据它在边坡防护中的作用而精心挑选的，它通常结合土木工程结构而用，以提供更有效的解决方案，因为(土木工程结构所需的)材料和技能都是当地可利用的。生物工程是用来保护边坡免受水土流失、减少浅层平面滑动、改善路面排水，减少下滑。一种结构在其生命周期的各个阶段的强度与它的最大强度有关。显示了生物工程和土木工程结构不同之处:植被需要几年才能达到最大强度，土木工程结构的强度降低，植物的强度增加。这包括一系列可以与土木结构相结合起来的技术，这些技术可以提高排水能力和边坡稳定性。以季风雨为主的气候中，工程启动的季节不能改变。没选择合适的时间进行生物工程会增加将来的不稳定性和边坡失稳的风险。
3．1生物工程技术选择
选择合适的生物工程措施稳定边坡并不简单，大多数滑坡的产生不止一个失稳机理，边坡上不同点存在不同的失稳机理。根据失稳机理，滑坡的不同部分应该进行不同的处理方法。对补救措施进行规划之前，有许多因素需要仔细考虑。最重要的因素就是仔细检查现场，并注重细节。使用本土大型植被种，种植成不同的格局，正成为一种简单但非常有效的方式，它不仅可控制水土流失，还会影响边坡的水文情况。由于发现材料中存在高渗透和低凝聚力的问题，重点强调改善边坡排水的技术。广泛流行的自给农业意味着高度依赖所有的自然资源，而且几乎所有的植物都对邻近耕种者有利。没有表面保护，水土流失过快且严重，这会影响道路上方和下方很远距离的边坡。如果环境破坏采取进一步修复，那么生物工程的作用不仅仅是防止水土流失。正确的植物组合可以帮助恢复农业系统或森林，从而减轻道路施工或存在造成的破坏。正如豪厄尔地区那样，生物工程用地可以这样管理，使其成为种植园或者成为管理良好的农场的一部分。生物工程通过实现所必须的保护和稳定的边坡的工程功能起作用。植物必须起到拦截碎屑、护面、加固土、锚固表面层、支撑边坡和利于材料排水中的一种或多种功能。植物组合使用比单一植物效果好。如果植被横跨边坡种植，它们一起组成一条连续线，可以拦截碎屑，也有加固作用。植被的轮廓线也可以增加土壤的渗透能力。使植被地线穿过边坡可以实现排水功能。重要的是要确保边坡被保护可以承受冲蚀。植被是实现这一目标的最好植物。但是大多数的植被需要充足的阳光才能生长，因此为维持植被的良好覆盖，需要使灌木和乔木尽量薄。但另一方面，如果没有灌木和乔木，就起不到许多地方都需要的深层加固和保护作用。生物工程技术在尼泊尔的发展简单，劳动强度大。所需技能简单，因此他们可以把这些技能用于农场。这些植物在当地很容易获得。如果政府注意到一点，当地人自己可以管理和维持边坡的稳定性。此外，这给当地人民提供了宝贵的就业机会，他们还可以通过生物工程进行创收活动。
3．2生物工程植物的选择
一种特定的植物在某个地方的生长能力是由它对这个地方的适应性决定的。植物在植入的季节应该是生了根的，以便他们能够在干燥的几个月活下来，直到下一个雨季到来。许多运用生物工程的地方土壤贫瘠且多石，水流失特别快。该物种生命力应足够强，才能够实现生物工程的功能。植被的生长取决于植物所适应的的温度和湿度条件。用于生物工程的植物对现场条件有很大的耐性，几乎可以在任何一个地方根据这个地方的特点生长。在暖和的月份，水是植物生长的主要因素。在光秃秃的道路边坡上运用生物工程所使用先锋物种可以通过发展更好的土壤而有利于植物群的建立。先锋物种的使用生物工程上有助于允许植被社区建立，通过发展和更好的土壤。物种的最后选择的因素。决定植物选择的因素有:
(1)这种植物可以通过生物工程技术解决特定地区的问题。
(2)合适的繁殖技术方式。
(3)根据地区的环境条件选择合适的植物。
(4)合适的时间，合适的地方以及合适的数量的可行性。
(5)当地植物比其他地方的植物更能适应那里的环境条件。有关建立稳定的自然植被的要点为:
(1)为快速建立，应选择迅速生长的植物;
(2)建立一个稳定的，易于维护的植物群落;
(3)植被覆盖的发展将减少水土流失;
(4)树冠发展，遮住土壤，提高生根条件。
3．3意义
(1)生物工程技术应该是足够强大，能解决设计要解决的问题。
(2)植物生命力必须随着时间的推移变得更顽强，或者在一个艰难时段段可以顽强生存。
(3)植物应该是易适应的。
(4)植物应该能够从破坏中恢复过来。已经学到了一些体制方面的经验，尼泊尔政府法规相对较严格，对公务员而言，不确定结果尝试是一件艰巨而危险的事情。捐助者资助合适的项目，利用科研机构进行实验性工程，从而使该机构急需的灵活性，以尝试新的想法。通过建立归属感，建立机构内部和外部的共识。机构内个人还有余地尝试新事物，这就要鼓励从内部改变机构本身。
4结论
篇6
在转基因问题上，中国的利益着眼点主要在于：一方面，要保障中国消费者的安全和利益，防止国外转基因产品的大量涌入，危及我国农业安全；另一方面，要为中国的转基因产品创造良好的国际贸易环境，防止出现针对转基因产品的贸易壁垒，促进优势产品的出口。
美国与欧盟由来已久的转基因产品纠纷
虽然不乏争议，但转基因作物仍在全球范围内迅速普及。转基因技术能够通过提高作物产量、减少杀虫剂用量等降低生产成本，具有重要的社会效益和经济效益。美国是转基因技术最强的国家，中国则是第二个拥有转基因自主知识产权的国家。
美国与欧盟在转基因产品问题上的纠纷由来已久。早在1990年4月，欧盟通过指令，该指令确立了农业生物工程产品的批准程序。1994年～1998年期间，欧盟许可了9种作物产品/植物，包括玉米、大豆和油菜籽。但是许可的过程慢慢变得困难和具有政治性；1998年，欧盟及其成员国停止批准生物工程农作物；1999年6月，欧盟成员国要求暂停（moratorium）批准生物工程农产品；2001年7月，欧盟委员会草拟了关于可跟踪性和标识的法案；2002年10月，2001/18号令生效。但是欧盟环境委员会理事称，某些成员国仍然反对生物工程产品，这些成员国将找到其他的障碍。
美国农场主称，由于欧盟在过去5年中所采取的暂停批准政策，美国损失了将近10亿美元的出口收入。
之后，美国、加拿大要求与欧盟磋商，秘鲁、哥伦比亚、墨西哥、澳大利亚、新西兰、巴西先后要求作为第三方加入磋商。但磋商未就该争端达成满意的解决。
2003年8月7日，美国、加拿大和阿根廷分别发出要求DSB就上述争端设立专家组的请求。在8月18日，DSB会议上，上述三国要求设立专家组。欧盟阻挠了这一请求。按照DSB的程序，在第二次会议上，专家组则自动成立，除非DSB经协商一致不成立专家组。
2003年8月29日，应美国、加拿大和阿根廷的要求，DSB就“欧共体－影响生物工程产品的审批和营销的措施”案（DS291、DS292和DS293）设立了单一的专家组。中国保留了作为第三方参加专家组程序的权利。
到目前为止,DSB尚未成立专家组，因此案件的程序尚未进入实质性的审理阶段。
双方各执一词，均认为自己完全符合WTO要求
欧盟贸易代表拉米表示，“欧盟对转基因产品的授权制度符合世贸组织规则，是明确的、透明的和非歧视性的。我们坚信WTO将会确认欧盟完全履行了其义务”。欧盟认为，自己享有创设相应的管理体系的正当权利，以确保转基因产品在谨慎评估风险、适当的控制和监管措施、以及向消费者披露充分信息的基础上投放到市场上。
美国则认为，自20世纪90年代末期，欧盟一直采取削弱农业生物工程技术的发展和使用的政策；在20世纪90年代末期，六个欧盟成员国（奥地利、法国、德国、系列、意大利和卢森堡）禁止进口欧盟批准的玉米和油菜籽。虽然这种做法违反了欧盟法律，但欧盟拒绝质疑这些禁令；1998年，欧盟成员国开始阻挠欧盟批准新的农业生物工程产品；这种暂停做法（moratorium）将大多数美国向欧盟出口的玉米排除在外。在违反了欧盟法律的同时，这种暂停做法也违反了WTO规则。
中国从安全评价、进口审批和标识管理三个方面进行转基因管理
自1980年以来，我国政府对农业生物技术的发展一直给予高度重视。1997年我国第一例转基因耐贮存番茄获准商品化生产，转基因作物中惟一大面积种植的是由中国农业科学院和美国孟山都公司研制的抗虫棉。就农作物而言，已批准商品化的转基因作物有4种：棉花、西红柿、甜椒和矮牵牛花。其中，食品只有西红柿和甜椒两种，甜椒由于缺乏优良品种实际并未大面积播种，而转基因西红柿已达几万亩。
我国是世界上第二个有转基因抗虫棉花自主知识产权的国家，国内已有12个抗虫棉品种通过审定，2002年种植面积占棉花总种植面积的40%,创造经济效益50亿元人民币。
国务院于2001年5月23日颁布了《农业转基因生物安全管理条例》。该《条例》本来已规定于颁布之日起实施，但由于当时有关的实施细则尚未拟定，而且受该条例影响的国家，特别是美国，对这种法规自颁布之日实施的方式提出异议，认为这种法规实施方式与WTO的透明度原则有悖，更好的方式是先行公布，然后过一段时间之后再实施，以使可能受法规影响的企业做适应新法规的调整和准备。所以该条例颁布后实际上并未立即实施。
随后，农业部于2002年1月5日了《农业转基因生物安全评价管理办法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》和《农业转基因生物标识管理办法》，自2002年3月20日起施行。
根据上述《条例》和三个配套管理办法的规定，我国主要从安全评价、进口审批和标识管理三个方面对农业转基因生物安全进行管理：
（1） 安全评价：农业转基因生物按照其对人类、动植物、微生物和生态环境的危险程度分为I、II、III和IV四个等级。农业转基因生物安全评价管理分为实验研究、中间试验、环境释放、生产性试验和申请领取安全证书五个阶段。其中，安全等级为Ⅲ、Ⅳ的实验研究和所有安全等级的中间试验实行报告制管理；环境释放、生产性试验和申请领取安全证书阶段实行审批制管理。
（2） 进口审批:进口农业转基因生物按照用于研究和试验的、用于生产的以及用作加工原料的三种用途实行安全审批管理。农业转基因生物安全管理办公室自收到申请之日起两个月内给出受理或者不予受理的答复。农业部自收到申请人申请之日起270日内作出批准或者不批准的决定，并通知申请人。
（3） 标识管理:国家对农业转基因生物实行标识制度。凡是列入标识管理目录并用于销售的农业转基因生物，应当进行标识；未标识和不按规定标识的，不得进口或销售。
上述配套管理办法原定于2002年3月20日实施，但由于美国多次就上述法规的实施问题与中方磋商（美国向中国出口的转基因大豆和玉米将受上述法规实施的影响），中国政府最后决定将实施上述法规的时间推迟至2002年年底。2002年3月12日，农业部了《转基因农产品安全管理临时措施》公告，此后，又两次宣布延长该临时措施。这种做法在较大程度上缓解了转基因产品出口国对中国的压力。
此外，在转基因食品的监督管理方面，我国卫生部颁布了《转基因食品卫生管理办法》。建立了转基因食品食用安全性和营养质量评价制度，对转基因食品和食品添加剂实行审批管理和标识管理。
尽管国内专家认为中国目前对转基因产品的管理体系符合相关WTO协定的规定，但在实际与美国的磋商中，由于种种原因，中国仍三次延缓了上述《条例》及配套管理办法的实施，而代之以临时措施。这种做法在一定程度上削弱了中国对转基因产品的管理体系。
中国参与本案的利益
我国是一个农业大国，但农业生产力水平较低，农产品以劳动密集型和资源消耗型为主，粮食的压力一直很大。与发达国家相比，我国更需要开发和应用适合自身发展的转基因等农业生物技术，以实现消灭农业病虫害和促进农业发展。1997年，中国发表了第五号国情报告，预测了中国21世纪的粮食问题，提出中国农业的出路最终要由生物工程来解决。
在转基因问题上，中国的利益着眼点主要在于：一方面，要保障中国消费者的安全和利益，防止国外转基因产品的大量涌入，危及我国农业安全；另一方面，要为中国的转基因产品创造良好的国际贸易环境，防止出现针对转基因产品的贸易壁垒，促进优势产品的出口。
如上所述，在2003年8月29日的DSB会议上，DSB已就本案设立了单一的专家组。中国保留了作为第三方参加专家组程序的权利。结合以上分析，我们认为，中国以第三方的身份参与本案可能存在如下方面的利益：
（1）有利于澄清《SPS协定》和《TBT协定》在转基因管理制度上的具体适用。由于在转基因产品的管理上，目前尚缺乏国际性的统一标准，各国纷纷制订自己单方面的标准。参与本案，有助于了解两大利益集团（以美国为首的转基因出口国和以欧盟为首的进口国）在转基因问题上的基本观点以及WTO专家组对两个协定具体的看法。
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关键词：河道坡岸、绿化技术、研究
中图分类号：S73 文献标识码：A
一、前言
环境是人类赖以生存的基本要素,而建设是推动社会进步的必要手段,不同规模的建设必然对环境产生不同程度的负面影响,两者之间矛盾的存在是不可避免的。如何使人们在高质量的环境中享受发达的物质文明成果,是政府治理国家决策的出发点之一。近几年来,为了加快我国能源、交通等基础建设,电站、铁路、公路等各类工程项目纷纷上马。一时间,开山劈岭、伐木垦殖、截水围堰对原本脆弱的生态环境造成了显而易见的破坏,大量的边坡和水库消落带使植被生存繁衍受到严重影响,加上可能引发的次生灾害,既影响了项目功能的全面实现,又会直接导致社会秩序不稳定因素的产生。因此，在建筑业快速发展的同时，人们愈加关注生态环境，使得生态护坡技术以及绿化技术在河道坡岸中应用广泛。由此可见，关于河道生态系统中坡岸合理应用绿化技术的探讨意义重大。
二、河道生态系统中坡岸合理应用绿化技术的理论研究
生态护坡技术作为一种新型的生态护坡技术，其主要原料是速生的植物枝条，该护坡结构具有固坡效果显著、成本低、接近自然、施工方便等特点，是集工程学、生物学、环境科学、美学等学科为一体的综合科学技术，该技术为我国目前的各类边坡防止工作提供了新的技术方法和先进施工设备。在开展生态护坡工程之前，首先要对即将施工的工程区域现场进行详细勘探，并进一步准确地分析施工河道的具体功能及地理定位，然后，再通过河道周围的地理环境、土壤性质及人文因素等进行考察，来进一步明确河道周围的整个生态系统。在这个总的具体分析的基础上，并与全部生态坡岸的技术特点相结合，从而选择与本区域最为适宜的坡岸绿化技术。
以浦东机场镇为例，其河道示范区就利用了整套的生态护坡技术和土壤生物及生物稳定的相关技术，其中的大部分施工方案都以生态护坡技术为主，唯独进木港则是偏重于土壤生物工程技术。同时，每一河段具体的生态护坡的工程量大小都是不同的，其中工程量最大的是生态护坡工程，而此工程通常在土壤侵蚀程度比较低的河岸中适用。而土堆生物工程，通常在土壤侵蚀程度较高并且植被稀少河岸中适用。复合生物稳定技术的成本一般比较高，因而只有发生特别严重的坍塌，而修复陡坡事才可以使用。
三、生态河道坡岸绿化技术选取与应用
1、生态护坡绿化技术的类型
根据国内外生态护坡技术的理论研究和工程实践,可以将以植物为主体结构的生态护坡关键技术分为三类:全系列生态护坡、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术日。
（1）全系列生态护坡
全系列生态护坡技术是从坡脚至坡顶依次种植沉水植物、浮叶植物、挺水植物、湿生植物(乔、灌、草)等一系列护坡植物,形成多层次生态防护,兼顾生态功能和景观功能。挺水、浮叶以及沉水植物,能有效减缓波浪对坡岸水位变动区的侵蚀。坡面常水位以上种植耐湿性强、固土能力强的草本、灌木及乔木,共同构成完善的生态护坡系统,既能有效地控制土壤侵蚀,又能美化河岸景观。全系列生态护坡技术主要应用在那些出现表层土壤侵蚀、植被稀少、景观要求较高的河段。
（2）土壤生物工程护坡
土壤生物工程是一种边坡生物防护工程技术。它采用有生命力的植物根、茎(杆)或完整的植物体作为结构的主要元素,按一定的方式、方向和序列将创门扦插、种植或掩埋在边坡的不同位置,在植物生长过程中实现稳定和加固边坡,控制水土流失和实现生态修复。这类护坡结构稳定、养护要求低、生境恢复快、费用低廉、景观效果较好。土壤生物工程一般采用速生类的本地植物作为护坡的主要结构,如杨、柳等,主要有活枝扦插、柴笼以及灌丛垫三种工程类型。种植方式各不相同。该类技术一般运用在土壤侵蚀较严重、土质松散、景观要求较低的郊区河段。
（3）复合式生物稳定技术
复合式生物稳定技术是生物技术与工程技术相结合的复合式生态护坡技术。这种生态护坡技术强调活性植物与工程措施相结合,技术核心是植生基质材料,依命锚杆、植生基质、复合材料网和植被的共同作用,达到对坡面进行绿化和防护的目的。该技术主要用于修复那些侵蚀非常严重、出现整体滑塌的陡坡。
2、生态护坡绿化技术的应用
生态护坡工程实施前,对工程区域进行详细的现场勘查,分析河道的功能定位、周围环垅特征、土壤类型、水文条件等因素,确定河岸生态修复的目标。在此基础上,结合各类生态护坡技术的特点,选定适宜本区域的生态护坡绿化技术。浦东机场镇生态河道示范区采用了全系列生态护坡、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术,中横港和纵径港以全系列生态护坡技术为主,进木港以土壤生物工程为主。各河段内实施的生态护坡工程质量各不相同,全系列生态护坡工程量最大,主要用于土壤侵蚀较轻的河岸;其次是土堆生物工程,主要用于土壤侵蚀严重、植被稀少的河岸;而成本较高的复合式生物稳定技术,只用于机场镇生态河道示范区内出现严重坍塌的陡坡修复工程中,包括柳枝扦插与石笼的复合技术、柳枝扦插与土工布的复合技术。这里以其中的插网河和沙脚河为例来介绍生态河道设计中的土壤生物工程技术。
（1）插网河生态护坡技术
插网河是机场镇农业园区外裸庵泥质岸坡的河道,调查后发现存在的主要问题是,岸坡植被稀少,岸坡侵蚀严重,水生生态系统已遭受严重破坏。按河道整治规划,河道疏浚后河底标高0.5m,河宽20m,边坡坡降设计标准为1:2.5。全河道基本采用土坡全系列生态岸坡,在与华洲路交汇处,设置50m长的绿地与亲水台阶形成景观节点;在与八一河文汇易冲刷处,采用活枝柴笼捆插技术进行生态护坡。从坡脚至坡顶,依次分成若干区域,运用不同的植物进行生态护坡(沉水植物一挺水植物一湿生草本与灌木一绿化乔灌木)。其主要优点为护坡效果好,成本低,工程技术要求不高,景观异质度高,岸坡绿化整齐美观,并保持了原岸坡的生境和生物多样性。
（2）沙脚河生态护坡技术
机场镇沙脚河(晨阳路一江镇路)段存在的主要问题是沿岸生活污水、垃圾随意排放,水流不畅,水体富营养化严,河道地质条件较差(流沙),岸坡侵蚀严重,岸坡植被生态系列配置不全,生态稳定性差,坡岸景观差。按河道整治规划,河道硫浚后河底标高0.5m,河宽20m,边坡坡降设计标准为1:2.5。该河道西侧沿居民区河段(167m)采用复合岸坡,其余河段采用土坡全系列生态岸坡。坡脚至常水位以下2.6m处采用水泥桩浆砌石块的传统护岸工程,以达到在复杂地质条件下的固坡作用,2.6m处以上设置半系列生态岸坡的结构,辅以活枝柴笼捆插技术达到生态护坡的效果。该复合岸坡的主要优点为固坡效果好,最大限度地保持了岸坡的生境和生物多样性以及河道生态系统的完整性,景观异质度较高。但复合岸坡的成本和工程技术要求都较高。
四、结束语
综上所述，河道生态系统中坡岸绿化技术的合理应用对于河道坡岸工程起着重要作用，也使人们的生活更加安全，生态环境更加和谐，从而促进生活质量的提高以及建筑工程的进步。
参考文献：
[1] 陈小华 李小平：《农业流域的河流生态护坡技术研究》，《农业环境科学学报》，2006年S1期
[2] 周明耀 赵瑞龙 徐方：《城镇河道生态护坡技术的研究现状与展望》，《中国水土保持科学》，2005年01期
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在我国，生物发酵主要经历了三个过程，一是利用祖先们遗留下来的传统制作方法生产发酵产品的家庭手工作坊式的发酵；二是经过借鉴化学工程实现工业化生产的近酵；三是从工程学角度将发酵工程分为生产菌种的选育、发酵条件的优化与控制、反应器的设计及产物的分离提取与精制等部分的现酵工程。在这个中国与发达国家差距相对较小的高技术领域，中国具有发展生物产业的技术基础和巨大市场需求。发展生物发酵产业，是培育新的经济增长点、提升中国产业国际分工地位和保障国家长远发展的需求。我国政府正在从不同层面上大力推动生物发酵产业的发展。
改革开放以来，自治区的生物发酵产业已得到了初步发展。以发酵为主体的工业生产有：利用乳酸菌发酵生产酸奶、利用酵母菌发酵生产白酒、啤酒、果酒等已形成一定规模。随着区域经济的不断发展，一些现代生物发酵企业先后入驻我区，如抗生素、氨基酸、2.3—丁二醇、微生物菌肥的生产，沼气、高粱秸秆发酵燃料乙醇等。生物发酵产业逐步成为我区支柱产业之一。
笔者认为：今后要加快我区战略性新兴产业——生物发酵产业发展的步伐、提升产业的科技水平，首先需强化“产、学、研科技协作中试平台”的建设，使该领域的前沿科研成果经过“中试平台”迅速转化为应用型成果，为我区生物发酵企业的可持续发展提供强有力的科技支撑，改变该产业低水平扩模的现状。
一、我区生物发酵产业发展现状与趋势
近年来，我国生物产业快速发展。2009年6月，国务院公布《促进生物产业加快发展的若干政策》。2010年9月，《国务院关于加快培养和发展战略性新兴产业的决定》出台，将生物产业作为国家的战略性新兴产业来大力发展。
发酵产业的技术科技含量较高，已经形成了具有科学研究、生产设计、设备制造等完整的工业体系。特别是在“十一五”期间，行业的技术水平不断提高，原材料消耗大幅降低，技术装备日益先进，先进的管理理念和管理方法已在行业中广泛应用，与国际接轨的各种认证已经普遍采用。近年来，发酵产业在节能减排方面做了大量工作，“十一五”期间，各行业积极开展资源综合利用，高新技术和传统工艺相结合，将各种组分充分回收和利用，做到物尽其用，在提高附加值的同时，减轻和消除对环境的污染。
近年来，我区的生物发酵产业除了本土白酒、啤酒、酸奶、调味品等传统生物发酵企业外，依托内蒙古地区丰富的水、电和玉米等资源优势，吸引了石药集团、华蒙金河、升华拜克、齐鲁制药、阜丰集团等现代生物发酵企业落户，主要产品有青霉素、饲用金霉素、黄霉素、阿维菌素、黄元胶、2.3—丁二醇、果葡萄浆等。就呼和浩特地区来说，仅托克托工业园区，就有10余家生物发酵企业，生物产品达20多个品种，发酵总容积达5万立方米。到“十一五”期末，托克托工业园区生物发酵产业产值将达到100亿元左右。在呼和浩特市“十二五”规划中，全市发酵容积规划达10万立方米。另外，在巴彦淖尔市、赤峰市、呼伦贝尔市等盟市20多家生物发酵企业也相继投产，该产业在我区国民经济所占比重逐年增大。
内蒙古生物发酵产业具有资源区位优势，相关科研水平领先、已形成一定的企业群、发展潜力大、前景广阔。抓住我区战略性新兴产业大发展的机遇，充分利用好自身优势，必须进行产业发展的高起点谋划，制定新兴产业的战略规划。
二、我区生物发酵产业发展存在的问题
改革开放以来，经济蓬勃发展，GDP增长速度在全国名列前茅。随着产业结构的不断调整，经济已由资源型逐步向创新型经济过渡，为我区走可持续发展道路奠定了强有力的基础。
近年来，我区在传统生物发酵企业的基础上，以现代生物发酵企业为龙头的生物产业已初具规模，为我区经济发展做出了贡献。而该领域现有企业除一些像白酒、乳制品传统产业外，新兴现酵产业主要是临近发达省市产业结构调整的转移的结果。这些新产业快速引进的同时，不可避免地在能源消耗、环境污染、低水平重复、产业附加值低等方面存在的潜在负面问题逐步显现。主要体现在几个方面：
（一）生物发酵抗生素企业普遍存在的问题
1.资源依赖性强、工艺技术落后、导致生产效率低。
2.产品多为抗生素原料药、生产过程耗能高，产业链短、综合利用程度低。对环境污染严重，产品附加值低。
3.企业基本没有研发力量，“产、学、研”脱节，缺少技术支撑，在一定意义上是一个“生产车间”。
（二）高粱秸秆发酵新型能源中存在的问题
1.产业链短、整体效益差。
2.高粱收获季节集中，导致产能大而生产时间短，致储存运输难。
3.传统生产工艺落后，生产效率低，不能达到预期经济效果。
（三）农村户用沼气发酵中存在的问题
1.应用型科研落后、技术支撑度低、建管脱节，难以达到预期目的。
2.在北方冬季温度低，产气量低，导致停滞冻结，形成恶性循环。
3.沼气发酵后产生的沼液、沼渣的清理难度大、原料综合利用率低。
三、对于发展生物发酵产业的建议
针对生物发酵产业上述存在的问题，要使生物发酵产业成为自治区新兴战略产业，就必须依靠发酵工程的科研成果提高企业技术水平。尤其需强化“产、学、研科技协作中试平台”的建设，使该领域的前沿科研成果经过“中试平台”迅速转化为应用型成果，为我区生物发酵企业的可持续发展提供强有力的科技支撑，改变该产业低水平扩模的现状。具体建议如下：
（一）自治区（发改委、科技厅、经信委、农业厅等）应重视应用型 “中试”研发方面的资金投入，采用“产、学、研”相结合、集中资金建设1-2个公益性生物发酵中试工程中心。
（二）重视应用型生物发酵人才的培养和引进，特别是领军人才科研工作条件的改善。
（三）扶持小型、具有引领创新作用的实体性科技企业，政府在市场发挥重要作用的基础上，制定相应的引导性、鼓励性政策。
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【关键词】 化工原理 工程意识 教学改革
校级课题:吉林农业大学质量工程课题 《生物工程特色专业》项目资助
化工原理课程是吉林农业大学生物工程、生物技术、制药工程、应用化学、轻化工程等专业的一门专业基础课程,包括理论课、实验课、课程设计、手工制作实习等教学环节。化工原理的主要内容包括:以动量传递为基础,叙述了流体输送、搅拌、流体通过颗粒层的流动、绕流及其相关的单元操作;以热量传递为基础,阐述了换热和蒸发操作;以质量传递的原理说明了吸收、精馏、萃取、吸附、结晶、膜分离等传质单元操作,最后阐述了热量、质量同时传递过程的特点及干燥操作。
经过本课程的学习,要使学生掌握化工生产中基本单元操作的原理、典型设备的构造、性能和操作原理,设计和计算方法。通过理论解析和在理论指导下的实验研究、课程设计,树立正确的科学思考方法。教学特点是强调工程观点,强化对化工过程定量计算、定性分析及设计能力的训练,重视理论和实际相结合,训练其运用基本理论和方法考察、解释、分析和处理工程实际问题的能力。
本课程要求学习者首先具备高等数学、物理学及物理化学、机械制图和识图等相关课程的知识。化工原理知识是为了后续课程例如发酵设备、发酵原理、酒精工艺学、淀粉工艺学、变性淀粉、酶工程、基因工程等知识体系服务的。
为了完成化工原理课程的目标,实现其提高相关专业学生的素质,就要针对不同专业的学生对传统的教学方法进行适当的改革。对于本校的相关专业的学生,我们尝试和探索了一些方法,收到了较好的效果,在这里与大家分享,探讨。
1.教学方法多元化
本门课程以多媒体演示教学为主,辅以必要的板书内容,还有大量的模型供使用,课程设计了几个实验以强化理论学习,还设立一周的动手实习课,让学生亲自动手设计模型,模拟工程实际的工艺。课程采用立体教学理念,注重知识框架的建立,从提高学生的基本素质入手。
2.因材施教
教学中需要密切注意学生的高等数学理论水平,根据学生的实际情况随时调整授课的深浅,并且要了解学生机械识图的基本技能,作到有的放矢,另外要通过随机的课堂测验或课后作业了解学生掌握的基本程度,以大纲为基准,做到灵活机动,以提高学生的基本素质为最终目标。比如生物工程专业的本科生再讲非均相混合物分离时不仅要讲常见的几种分离方法,相应的设备,构造原理,如何操作,而且要详细讲解过程的计算。但是对应联合培养的大专生则要注重实际操作,而把难于理解和把握的过程计算删掉。
3.结合专业特点,分清主次,突出重点
每个学科都有其特点,有它独特地研究问题的方法,授课时有目的的突出这些特点,往往可以收到“画龙点睛”的功效。生物产品从本质上而言,主要是一些微生物或它们的代谢产物。因此,若要将这类产品进行工业化生产,在设计时就必须注意以下两个方面。第一,如何选育菌种、优化培养基从而使目的产物的收率最大。第二,如何从发酵液中提取和纯化目的产物。前者是生物产品实现工业化的前提,后者是保证生物产品质量的关键。由大多数已工业化生物制品的生产过程分析可知,流体流动、过滤、传热、蒸馏、干燥等是生物工程中使用最多的单元操作。所以,我们在讲授化工原理时,以上述单元操作过程为重点,而对于其他单元过程,则仅仅要求学生理解这些单元操作的原理,了解相关设备的选型。这种结合专业特点,分清主次,突出重点的教学方式,不仅可达到较好的授课效果,同时也为学生后续课程的学习做好了铺垫。
4.总结归纳研究各类工程问题时的工程方法,引导科学思维方式
在各单元操作的分析和描述中,体现了研究工程问题的共性和方法论。对于所研究问题(对象) 进行受力分析、物料衡算、能量衡算、相平衡关系描述、传递速率描述等以及经济性基本分析,是研究工程问题的最基本而有效的处理方法。
4.1 数学解析法
某些化工过程中的实际问题在做一定的简化处理前提下,可以直接应用相关的基础理论进行分析描述。这种方法是基础理论课程中常用的方法,是培养学生由科学到技术、由理到工的基本能力和工程问题基本分析能力的重要环节。
4.2 实验研究方法
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关键词: 民办大学 研讨式教学 基因工程
一、研讨式教学的重要性
研讨式教学也称研究型教学,与其他教学方法相比,更注重教师与学生平等对话,通过巧妙地设置论题,引导学生独立地解决问题,从而使单一的教学活动达到教学和研究、教育与培养的有机结合。研讨式教学并不是近代才提出的时髦概念,早在上古时代就已经贯穿于教学活动中。我国教育学家孔子毕生兴私学,倡导“因材施教”、“循循善诱”,对教学实践的切身体会是“虽有嘉肴,弗食不知其旨也;虽有至道,弗学不知其善也。是故学然后知不足,教然后知困。知不足,然后能自反也;知困,然后自强也。故曰:教学相长也”,通过师生研讨达到相互促进的效果。古希腊苏格拉底认为,最有效的教育方法不是告诉人们答案,而是向他们提问;思想应当诞生在学生的心里,教师仅仅是“助产婆”,所以教育不是灌输,而是点燃火焰。
研讨式教学是一种不断发展的教学方法,多媒体计算机和基于Internet的网络通信技术所具有的多种特性为研讨式教学注入了新的活力,是面对新时期大学生素质教育而行之有效的一种教学方式。正如爱因斯坦所说,教师的职责是把学生培养成具有独立行动和独立思考能力的人,研讨式教学可以重新唤起学生深埋的个性,释放学生的思维潜能,从而适应新时期国家发展的需要。
二、民办大学对研讨式教学的传承
我国民办教育一向有进行研讨式教学的优良传统,如春秋时期孔子、孟子及其弟子所兴办的私学,唐末五代出现的以私人创办为主、教学与学术研究相结合的书院等,这些书院多聘名儒为师,大多采用个别钻研、相互问答,时而采用聚众讲论和集会答辩相结合的方式开展教学,类似现代学术性专题讲座或答辩,与研讨式教学极为相近。
当代,我国民办教育从1978年开始起步,但真正发展是从2002年《民办教育促进法》通过之后,由于办学历史短,因此发展速度和规模远远落后于公办教育,生源素质较低。为了在众多高校中求得生存和发展,民办大学往往更注重提高教学质量,彰显特色,增强学生在社会中的竞争力以提高学校声誉。武汉生物工程学院是我国第一所生物工程类普通本科高校,学校自创办至今一直得到著名科学家钱学森院士的亲切关怀,钱老曾先后亲笔致信学校负责人,关心学校发展,鼓励学校为我国“第六次产业革命”――生物工程产业培养合格的人才,学校始终以钱老的科学思想为指导思想,致力于培养富有创新精神的应用型人才,并取得了良好的成效。在此背景下进行研讨式教学有以下几个优势。
1.先进的教学理念
学校秉承“一切为了学生,为了一切的学生”的教学理念,虽然生源质量较低,但是在教学中始终坚持学生“只有差异,没有差生”,尤其注意“善待差异,尊重差异”,鼓励教师通过各种教学途径发现挖掘学生的各方面潜力并进行引导,形成师生平等、亦师亦友的良好教风。
2.强大的师资队伍
与一般民办大学或独立学院不同,武汉生物工程学院不但师资队伍相对稳定,外聘教师一直控制在10%以下,而且2008年启动了“百名博士”引进计划:欲在3年内引进200名博士,至2010年初已有博士教师40余人,优化了师资队伍结构。研讨式教学能够充分发挥博士教师科研基础强、知识面广的优势,有助于获得良好的教学效果。
3.良好的教学环境
学校坚持小班上课,每个班最多不超过30人,每个班的学生除了由辅导员负责解决生活上的问题外,还以每3―6人为一组指定了学业指导老师,定期了解并指导学生的学习。在此情况下,教师对班里的学生比较了解,便于根据学生的实际情况确定研讨内容的深度和广度。
4.活跃的学生群体
民办大学学生虽然学习成绩不如考入公办大学的学生优秀,但是他们思维活跃,“偏才”和“怪才”较多,如果能够提供一定的平台进行挖掘,就可以激发他们无穷的创造力。
5.生命科学和生物产业发展迅速
武汉生物工程学院是以生物工程和生物技术为特色的学校,所培养的人才主要满足生物学科的发展和社会发展的需求。从生物学科的发展来看,现代生物学都在向分子领域深入发展,而基因工程几乎已经成为进行科学研究的必备实验技能,虽然民办大学以本科教育为主,但对学生的教育应是一种终身教育,本科院校有责任向层次更高的研究型大学输送优秀的毕业生从事科研工作;从社会需求来看,我国在2007年制定了《生物产业发展“十一五”规划》,随后各省都制定了相应的生物产业发展纲要,无论是生物制药、生物农业还是生物能源等国家重点发展的几个生物产业,无一不涉及基因工程的应用,可以预料,不出几年,在生物产业基地陆续建成之后,社会对具备基因工程教育背景的大学生的需求量会急剧增加,培养同时具备基因工程前沿理论知识和熟练操作技能的学生已经是刻不容缓。要达到这个培养目标,必须改革传统的讲述和灌输法,进行研讨式教学。
三、基因工程研讨式教学实施方法及效果
1.课程模式和体系改革
课题组确定了“精讲先行,研讨为主;精选论题,注重效果”的指导思想,构建以学生为主的课堂模式,注意充分发挥学生主体作用,启迪学生科学思维和创新意识,改变教师占据课堂的格局,逐步加大论题的广度和深度,促使学生从知识积累到综合运用所学知识解决问题的能力及创新能力提高的迁移,形成基本理论知识与前沿知识、理论教学与实验教学、第一课堂与第二课堂、共性培养与个性培养等有机统一的立体化研讨式教学模式。
教学体系的构建以学生创新思维和综合能力培养为目标,合理处理基础性与综合性、系统性与创新性的关系,建立基因工程基础理论知识、科技前沿知识一体化,精讲和研讨合理配比的理论教学新体系,将课堂体系分为精讲理论知识,结合实验进行研讨,结合前沿知识进行研讨,结合社会需求进行研讨的授课模式,以达到既巩固基本理论知识,又有效提高学生创新能力和可持续发展能力的目的。
2.建设高水平的师资队伍
配合学校的高层次人才引进计划,近两年基因工程领域已引进20名左右的博士,加上原来的师资力量,课题组现在已有2名教授,4名副教授,12名博士,均承担有国家、湖北省的科研课题,项目经费达50余万,科研工作为教学不断注入新的活力,现在已经形成了一支由教授领衔、博士主讲的高水平基因工程教学队伍。充分发挥博士教师的科研优势,并转化为教学质量,深化教学体系改革,不断探索新的教学方法,不断更新教学内容,改革考核方式,使教学研究蔚然成风。
3.编写校本教材
研讨式课堂的成功与否取决于课堂上学生和教师的配合度,失败的研讨式教学往往开始于沉默的课堂,若避免学生的沉默,则必须给予学生一个知识对接口,从他们的知识起点出发,逐步拓展知识深度。为此课题组自主编写了适合三本院校的教材《基因工程》,在讲授新内容之前,安排一章内容回顾分子生物学基础理论知识,然后以基因工程的基本流程“切、接、转、增、检”为主线编写上篇基础理论知识部分,作为课堂精讲内容;下篇是转基因植物、转基因动物、基因工程药物等基因工程应用部分,作为研讨论题的来源。
4.提高精讲效果
注重教学内容的选择和讲解,充分利用多媒体辅助教学,在有限的教学时间内,精选教学内容,生动讲解。淡化学生能读懂的教材上的内容,将这些内容精简,选择出有迁移性和发展性的教学内容,并且将更多时间集中于能够启发学生科学思维的教学内容上,注重引入最新的科技前沿知识,让学生建立完整的科学观念,全面理解科学的本质,并学会从各个角度思考问题,在知识准备和思想观念上为创造性发展打下坚实的基础。
5.建立课程网站
充分相信学生的自学能力,并积极加以引导,建立了《基因工程》精品课程网站(jpkc-jygc.省略),将全部课件上网,建立完善的学生自测系统,便于学生预习和复习,提高学生自主学习的效率;及时在网上研讨论题,提供相关参考资料的网络链接,注重强调问题解决方法的不确定性,让学生建立解决问题的思路,并学会通过广泛查阅资料而凝练主题的科学思维方法。
6.精选研讨论题
因为每个学生的知识结构、认知水平和兴趣点都不相同,研讨论题的选择是影响研讨式教学成败的重要因素之一。课题组采取部分与整体、专题与科普、理论与实践相结合的原则组织论题。部分学生参加的论题适合专题研讨,如针对准备考研的学生,可从基因工程领域的某个前沿进展中确定论题,而对毕业后准备就业的学生,确定的论题可以是“目前生物公司所应用的基因工程技术”,采取部分讨论、专题演讲、调查报告的方式进行研讨。全体学生都参加的研讨则适宜选取类似“转基因产品的优缺点”等科普性质的论题,通过采取全体讨论、辩论赛、小论文等形式进行;论题还可以从实验教学或科研训练中找到与理论知识的结合点进行提炼,培养学生查阅文献和解决问题的能力。每次研讨完后,及时针对主题内容、汇报形式等进行点评和评估,并计入平时成绩,点评时注意方法,在表扬和鼓励中提出不足,促使学生自信愉悦地不断进步。
7.强化实验教学
基因工程是实践性很强的一门学科,强化实验技能的训练利于理论课堂的教学。实验教学中注重引进科学研究的新技术、新方法并更新实验教学内容。如结合新发展起来的克隆技术,开设分子克隆技术实验课程,实验材料和内容均来源于教师的科研课题。教师也应鼓励学生阅读文献资料,积极参加老师的科研课题,在研究课题的选择、文献资料的查阅、研究方案的拟定、研究思路的形成和论文的写作方面进行具体的指导,以培养学生自主学习和独立研究的能力。
8.改革考核方式
建立和实施以考核基本理论知识、实验技能与创新能力并重的全程考核体系。美国课程理论家斯塔弗尔比姆提出:“评价最主要的意图不是为了证明,而是为了改进。”哈佛大学教授霍华德・加德纳的多元智力理论启发我们:每个学生都是具有自己的智力特点、学习类型和发展方向的潜在人才,教师应选择相宜、多样的评价手段,应着眼于学习个体的动态发展的全程,针对处在学习群落中的不同个体而使用弹性化的评价尺度。考核成绩一般由理论知识测验、实验技能考核、平时成绩这三部分组成,考核方式采用口试、笔试、实验技能展示、科研结果汇报等多种方式。避免忽视学生的个性差异和基础差异而用量化的统一标准去衡量其课程目标的达成度,而将考核作为激发学生建立在自主性基础上的可持续发展的强劲动力。
9.教学成果显著
通过基因工程研讨式教学的实践,教师教研成果显著,近三年来申请到2项湖北省教改项目,多项校级教研课题,校级精品课程《基因工程》正在申报湖北省精品课程,主编出版教材2部,实验教材1部,公开发表教学研究论文10余篇。本科生考上国内重点高校和科研院所生化与分子生物学专业的研究生达120余人,协助教师完成科研项目4项,公开发表文章10篇,20人毕业论文荣获湖北省优秀学士论文,近两年来本科生就业率在96%以上,许多就职于华美生物工程有限公司、BT菌种公司等基因工程相关公司,丰富的专业知识和娴熟的操作技能得到公司的认可。
本课程教学模式也发挥了良好的示范和辐射效果,主编教材在兄弟院校得到广泛采用。课题组多次与华中农业大学和华中师范大学相关专业教师进行教学交流,并多次邀请其他同行来校交流。
下一步将在现有基础上进一步加强教师队伍建设,进一步优化教学体系和内容,物化教学成果,并将良好的教学经验辐射到其他学科,继续加强对学生创新能力和创造能力的培养,实现学生知识、能力和素质协调发展,为生物产业的发展提供高素质的应用型人才。
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