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關鍵詞:生物技術;發展;生物教育;創新
中圖分類號:G633.91文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著我國教育體制的改革與完善,在生物教學中注重對學生動手能力、實踐能力的培養, 注重對學生復合能力、適應能力和創新能力的培養, 是生物教學追求的總目標。然而, 目前生物學教學仍然處于“強調學習結果, 忽視探索問題; 以閱讀科學代替了做科學; 一味要求學生獨立思考, 不鼓勵學生研究問題和討論結果”等教學狀況。生物技術是以生物體系和生物工程原理來生產生物產品, 提供社會服務的綜合性生物科學技術, 是由多學科交叉形成的理論與實踐并重, 以細胞工程、酶工程、發酵工程和基因工程等技術體系為主的新興學科。它的發展已經對人類生活產生了重大的影響, 其理論和技術并重的學科體系, 給生物學教育創新以及課程結構、教學內容和教學方法等方面提供了良好的素材, 并奠定了堅實的基礎。
1、生物技術的概念、分類與發展
1.1 生物技術的概念與分類
什么是生物技術? 從字面上來說可解釋為在分子、細胞水平上定向操縱或改造生物體的技術。但這個概念的外延很容易被人為地擴大, 即認為“生物技術”可方便地用于對所有利用生物體本身、代謝產物及功能等技術的泛指, 只不過是操作的物質層次不同。
對于生物技術的分類, 在學術界存在著兩種觀點: ①按照生物學科發展的大致歷程, 把生物技術也分為傳統生物技術、近代生物技術和現代生物技術; ② 從產業發展的角度, 把 20 世紀 70 年代以前包括有機溶劑、維生素、工業用酶制劑和抗生素等在內的老工業, 稱為“傳統生物技術”; 而把 DNA 重組和單克隆抗體兩大技術建立以后的工業, 稱為“現代生物技術”。顯然, 生物技術的發展與科學和技術的發展是同步的, 與生物學科的發展更是密不可分。現代生物技術是在傳統生物技術基礎上發展起來的, 包括基因工程、酶工程、細胞工程、發酵工程和蛋白質工程等, 它們是互相聯系、互相滲透的, 其中以基因工程技術為核心。
1.2 生物技術的發展
1.2.1 傳統生物技術階段。傳統生物技術是指 19 世紀末到20 世紀 30 年代前, 以發酵產品為主干的工業微生物技術體系。這一時期的生物技術主要是通過微生物的初級發酵來生產食品, 其應用僅僅局限在化學工程和微生物工程的領域, 通過對粗材料進行加工、發酵和轉化來生產純化人們需要的產品, 如乳酸、酒精、面包酵母、檸檬酸和蛋白酶等。
1.2.2 近代生物技術階段。近代生物技術是以 20 世紀 40年代抗菌素的提取, 50 年代氨基酸的發酵到 60 年代酶制劑工程為線索, 仍以微生物發酵技術為技術特征的。這一時期抗生素工業、氨基酸發酵和酶制劑工程相繼得到發展, 細胞工程相關技術日臻完善, 但從技術特征上看還不具備高新技術諸要素, 因此只能被視為近代生物技術。
1.2.3 現代生物技術階段?,F代生物技術以 20 世紀 70 年代 DNA 重組技術的建立為標志, 以世界上第一家生物技術( Genetech, 遺傳技術) 公司的誕生( 1976) 年為紀元。此后, 越來越多的科學家投身于分子生物學研究領域, 并取得了許多重大的進展。至此, 以基因工程為核心的技術上的革命帶動了現酵工程、酶工程、細胞工程以及蛋白質工程的發展, 形成了具有劃時代意義和戰略價值的現代生物技術。
2、生物技術發展與生物教育創新
隨著基因操作技術不斷完善、基因工程藥物和疫苗研究與開發突飛猛進、轉基因植物和動物取得重大突破, 闡明生物體基因組及基因編碼蛋白質的結構與功能成為當今生命科學發展的一個主流方向, 生物技術將在人類生活中扮演更為重要的角色。為了鼓勵和推動生物技術的發展, 許多國家制訂和采取了一系列政策及措施。如為了保持生物技術的領先地位, 刺激生物技術產業快速發展, 美國食品和藥物管理局在 1995 年底決定放寬對生物技術公司的限制,對用生物技術方法生產出來的藥品與傳統藥品一視同仁;日本提出了“生物技術立國”的戰略思想, 政府從一開始就介入了生物技術的組織與協調, 建立了“產、學、研”三位一體的聯合研究與開發體制; 英國政府發表了“生物技術制勝2005 年的預案和展望”報告; 新加坡設立了“生命科學部長委員會”, 制定了 5 年躋身生物技術頂尖行列的計劃。這些重大舉措顯現了外國政府欲搶占生物產業制高點的魄力和決心。我國也將生物技術擺在了重要的位置, 在國家“863”和“973”計劃、“攀登計劃”、國家自然科學基金和國家政策計劃中也已將生物技術方面的項目列為重大項目, 以此推動生物技術的蓬勃發展。
生物教育創新是一個系統工程, 包括課程標準、課程目標、課程結構、課程教學和評價創新等內容。對基層生物學教育工作者而言, 生物教育的創新, 重要的就是要把生物教學從“以破壞學生形成一些重要的思維能力為代價的死記硬背”的教學狀況中解脫出來, 重視“科學探索過程”的教學, 它反映了科學家獲得知識的思維方式和使用方法, 是學生享用終身的財富。2001 年新頒布的《生物課程標準》“,以學科體系、學生需要、社會發展”為結合點選擇課程內容, 以“人與生物圈”為框架構建課程體系, 以“提高學生的科學素養”為宗旨定位學科價值, 以“科學探究”為策略改變學生的學習方式, 以“科學、技術、社會”為切入點體現課程回歸生活, 以“滲透人文理念”培養學生的情感態度和價值觀, 以“開發與利用課程資源”為手段實現課程目標。在全國范圍內全面實施新大綱、新教材, 在原有基礎上充實了許多現代生物科學知識。如新大綱在必修課部分新增了生物科學新進展, 細胞分化與衰老、細胞癌變、人類的遺傳病與優生、環境與人體健康、綠色食品等內容; 選修課部分介紹了營養與健康、人體兩大免疫機制、生物固氮、發酵工程、細胞工程、酶工程、基因的結構和基因表達調控等內容。當然, 這些具體內容和表述方式上的改進, 給廣大教師教學過程的創新奠定了一定的基礎, 也在教學實踐中取得了一些成效, 推進了生物學教育改革的進程。
3、生物技術的發展推進生物教育改革
生物技術是當今迅速發展的高新技術, 是 21 世紀最具有發展潛力的新興產業, 它涵蓋了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生物化學工程。其中基因工程發展迅猛,已經成為生物科學領域最有生命力、最引人注目的前沿科學, 生物技術已被廣泛應用于食品、醫藥、農業、化工、環保等工業部門, 且隨著對生物分子認識水平和改造生物遺傳物質手段的提高, 生物技術必將為有效解決長期困擾人類的糧食短缺、疑難病癥、能源危機、環境污染等問題帶來美好的前景。
生物技術又將成為21 世紀科學技術的主流。這不僅因為它所研究與開發的對象是可以再生的生物資源, 而且還因為它對當今人類面臨的人口和食物、能源和資源以及環境和健康等迫切需要解決的問題發揮重要的作用?,F代生物學發展的新技術、新成就, 特別是與人類生活息息相關的技術落實到學生的課程和教材中去, 使其成為培養學生的基本素材。20 世紀末, 國外一些專家認為: 隨著科學和技術的飛速發展, 公眾的科學素養比以前任何時候都顯得重要。因而, 加強生物技術教育, 培養公民的科學素養是生物教育發展的必然趨勢。
結語
總之, 人類伴隨著生物技術發展, 親身感受著生物技術給我們帶來的生活質量的提高, 關注生物學領域學科發展的動向, 并能及時恰當地體現在生物教育中, 特別是體現在課程建設、教學內容改革、學生技能培養等諸方面, 并逐漸改變“重結論、輕過程”的教學局面, 是生物技術發展和生物教育創新永恒的主題。
參考文獻:
現代生物技術發展帶來的主要倫理問題
1人的生命安全倫理問題
這主要體現在轉基因食品的大量推廣上,目前轉基因食品在超市和廚房里占據了主導地位。轉基因生物體和轉基因食品是否會破壞食物中的營養成份、對人體是否有毒、是否會破壞抗體、是否會削弱免疫力等問題在科學上既無確證也無否證,但轉基因技術已經在廣泛應用推廣,對人類生命安全造成了潛在的危脅。國際消費者協會認為,轉基因食品可能會引起過敏反應,影響人體抵御病毒的能力,而且這種不良后果,可能需要一定的時間才能反應出來。一些實驗室通過對動物進行實證,發現其嚴峻的負作用已經顯現。
2環境和生態安全倫理問題
若那些經基因工程改造過的細菌、病毒等微生物流散到自然環境中,可能會對其他生物和生態環境造成危害,甚至產生出新的病原,對人類生命安全構成新的危害和威脅。同時,轉基因生物進入生態環境后,也會改變自然界的正常遺傳體系,進而破壞其生態平衡和進化秩序。
3人的尊嚴和人體倫理問題
現代生物技術的發展存在著侵犯人尊嚴的問題,特別是對人類胚胎干細胞的提取和利用,導致人的細胞、組織、器官、胚胎都可能成為試驗操縱的對象和商業獲利的手段,嚴重侵害人的尊嚴?;蚪M檢測和基因診斷等生物技術手段的應用,以及基因治療、輔助生殖技術、器官移植等治療手段也均在不同程度上侵犯了人體基本權利和尊嚴。
4公正性和隱私權倫理問題
當下,“借用子宮”、“借用”、“母親”、“試管嬰兒”等生物高技術現象已有發生,依賴現代生物技術孕育的生命體從一開始就存在生命變異風險,同時其基因隱私信息也可能暴露無遺,帶來的后果是社會歧視、畸形成長及不正常的倫理道德關系,其生存和發展的公正性和隱私權均受到了侵犯。
發展現代生物技術的基本倫理原則
現代生物技術的發展引發了諸多現實問題,從倫理屬性上來說均可歸屬于生命倫理范疇,其核心問題是“該”與“不該”發展、“應當如何”發展和“實際如何”發展等倫理問題,其基本倫理原則是尊重人、不傷害人、有益于人、公平對待人等倫理問題[4]。生命倫理學的出發點是“不傷害人”,落腳點是解決“應當如何”的問題,“應當如何”包含有“應當”可持續發展、“應當”公平發展、“應當”共有責任等倫理原則。只有在遵守這些倫理原則的基礎上,發展現代生物技術才能造福人類、有益人類,同時使現代生物技術規避安全問題,形成良性的可持續發展態勢。
1不傷害原則
現代生物技術是人類認識和改造自然的結果,其目的是為人類服務的,是滿足人類需要的實踐活動,應該是有利于人的生存和發展的,絕不能因為眼前利益、經濟利益驅使和極少數人的需求而傷害整個人類。不傷害原則的倫理規范包括3方面:①不傷害人的生物屬性,即不傷害人的本原基因,不能對人的基因進行跨物種基因重組和提取重組;②不傷害人的社會屬性,現代生物技術揭示了生命的本質和奧秘,于是生命檢測技術、輔助生殖等技術也得到應用,人的隱私權、自受到侵犯,自然傷害到人的社會屬性;③不傷害人的生存和發展,這主要是指大量轉基因技術、酶工程等在食物上的應用可能使人的生命安全受到威脅。不傷害原則是現代生物技術倫理的根本原則,是現代生物技術研究和推廣活動所必要的道德義務,包括“不應該造成、應該阻止、應該消除惡和傷害,應該盡力提升好”[5]。它可約束和調節研發主體的行為,把“不傷害人”作為最基本的倫理道德準則。
2可持續發展原則
至今為止,人類賴以生存的地球已面臨越來越嚴重的威脅,資源枯竭已是世界性難題。在這一背景下,現代生物技術將發揮不可替代的重要作用,新物種的研發和新型綠色能源的替代緩解了人類資源壓力。然而,現代生物技術緩解地球資源是有限的,甚至具有潛在破壞性。現代生物技術研發活動是一種人工技術,打破了物種之間的界限及生物進化中的自然秩序,跨越了物種之間的天然屏障,創造了新的生物體,重塑了自然界的生命,使自然生物鏈時刻處于復雜紊亂中,人的生存環境和整個地球生態系統處于重新融合和調節中,影響著人類社會可持續發展。因此,人類對其的主觀能動性要有所限制,在改造自然和人類自身的時候要進行理性選擇和倫理分析,不能脫離可持續原則創造新的生物體,不要偏離倫理道德關系改造生存環境。在遵循自然規律的基礎上發展現代生物技術,使技術的發展、人類的安全和自然的保護三者統一,才能達到人類發展的可持續性。
3公平發展原則
地球和自然環境是全人類的,共同公平地存在和發展才是一個良性的自然生態系統。公平發展原則包括3個層面:①人類代際公平發展,現代生物技術的研發與應用一定要考慮到當代人的利益,也要考慮到后代人的利益,要兼顧到眼前利益和長遠利益,絕不能因為眼下的生存發展壓力和商業利益的驅動而廣泛濫用現代生物技術,把潛在的危險和傷害留給后人;②人類與其他生物群種的公平性,人類應與其他生物群種和諧相處,保護地球上所有的物種就是保護自身的生存環境,不能破壞生物鏈和生物的多樣性,人類只有與其他物種在生態系統中公平的生存和進化,才能實現人的全面自由發展;③不同國家與地區公平發展,經濟社會發展和環境保護是世界各國共同的任務,世界各國和地區有可能為了自己的發展而傷害了他國的環境,這種做法顯然違背了人類的公平和倫理道德,世界各國家或地區所實施的現代生物技術應以全球整體利益和共同發展為前提,互相間加強合作,共同應對生物技術引發的災難性事件。
關鍵詞:低碳生物技術;法律激勵機制;運行;完善
[中圖分類號]Q81 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-7287(2011)03-0013-10
一、低碳生物技術的地位與法律支持
1、低碳生物技術與當代能源、環境問題
當前,全球能源與環境問題愈演愈烈,能源資源的短缺以及能源過度的開發利用對環境產生的影響成為世界共同關心的話題。以往,各國為解決本國的能源與環境問題,大多以利用現有的能源資源為出發點,試圖最大限度地控制世界能源資源,特別是傳統化石能源,以保證國家能源安全。如今,在低碳發展的束下,通過技術進步、發展新能源和可再生能源以滿足不斷增長的能源需求以及環境保護的需要,成為各國經濟發展優先考慮的方向。其中,大力發展生物技術,不僅能有效地利用地球現有豐富的生物原料,還可以通過工業過程達到生產能源的目的。生物技術既可以充分利用資源、實現能源生產,又滿足了低碳發展的需要,應該得到廣泛的重視。
生物技術是應用自然科學和工程學的原理,依靠生物作用劑的作用將物料進行加工以提品或為社會服務的大幕。現代生物科學發展迅速,以分子生物學理論為先導、以基因工程等技術為核心的現代生物技術已經開啟了大規模工業化應用的時代。人們開始運用生物學的方法以及現代工程科學所開拓的新技術和新工藝,對生物體進行不同層次的設計、控制、改造或模擬,對現代社會產生了巨大的影響。
在低碳經濟的大背景下,生物技術應用于能源與環境等領域能緩解能源需求,改善環境,實現經濟與社會的可持續發展。利用生物技術,以可再生資源生物質為原料,大規模生產人類所需要的能源、材料和化學品等,是解決目前人類面臨的能源及環境危機的有效手段之一。目前在生物技術中,低碳生物技術主要包括生物能源技術、生物材料技術、污染治理生物技術等,其中生物能源技術作為重要的能源清潔技術,具有很大的潛力和良好的發展前景。
2、低碳生物技術的發展狀況與法律支持
當前生物技術得到了越來越多的應用,也發揮著越來越大的作用,特別是在推動生物質能的轉化及生產方面,生物技術發揮著關鍵作用,通過產業化運作,實現清潔可再生能源的規模生產,是生物能源技術的價值所在。現代生物質能的發展方向是高效清潔利用,將生物質轉換為優質能源,包括電力、燃氣、液體燃料(燃料酒精、丁醇、生物柴油等)和固體成型燃料等,其中生物質發電包括農林生物質發電、垃圾發電和沼氣發電等。生物質能具有資源量大、相對集中、能量品位較高的特點,在各國的可再生能源規劃中占據著十分重要的地位。據世界經濟合作與發展組織(OECD)預測,到2030年生物經濟將初具規模,屆時將有35%的化學品和其他工業產品來自生物產業,二氧化碳的年排放量也將隨之減少10-25億噸。其中,工業生物技術的貢獻率將達到39%。隨著生物能源技術的進步,生物質能的優勢和成本不斷下降,生物質能必將在未來世界的能源結構中占有一席之地。
20世紀90年代以來,以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質能得以發展。目前,美國為世界第一大燃料乙醇生產國,巴西位居第二,歐盟各國則是最主要的生物柴油生產地,其他國家也都在積極發展生物質能。生物質能的發展帶來糧食種植結構偏重玉米、糧食供應總量下降、糧食(油料)價格振蕩上升、糧食危機引發動蕩等一系列問題。因此,開發第二代、第三代生物燃料(即非糧生物燃料)成為世界各國關注的重要議題。但由于麥稈、草和木材等農林廢棄物為主要原料(第二代生物燃料)的技術成本較高,真正商業化的項目較少;而第三代生物燃料是以微藻為原料的生物燃料,其油脂很難提煉,從海藻中提煉生物燃料的研究正處于實驗室階段,距離商業化還較遠。因此,第一代生物質能短期內不會被第二、三代生物燃料所替代,第二、三代生物質能將是人類的理性選擇,也是生物燃料必然的發展方向。我國生物質資源豐富,主要有農作物秸稈、樹木枝丫、畜禽糞便、能源作物(植物)、工業有機廢水、城市生活污水和垃圾等。據估算,我國可用于發電的生物質能,近期可達5億噸標煤,遠期可達到10億噸標煤以上,如果充分利用農林生物質,生物質能裝機容量可達1.5億千瓦以上。
目前,我國已經具備了低碳生物技術發展所需的基礎條件。譬如,擁有全球最大規模的發酵產業基礎、形成了現代生物工業產業群體與產業化條件、擁有一支技術創新研發隊伍與相應的平臺條件。此外,在酶工程、發酵工程與過程工程等領域我國具有一定的技術基礎,大宗發酵產品具有國際競爭優勢,生物塑料、生物能源、生物基化工材料等快速發展,多種產品的規模為全球最大。雖然如此,我國的生物能源技術與美國、巴西等國相比還有一定差距,在技術創新和產業化方面還有待加強。我國目前生物質能與生物能源技術發展面臨的困難主要有:①生物質資源不足、品質不佳、收集困難、難于轉化。生物質燃料需要大量的能源植物做支撐,但對于中國這種糧食需求很大的國家,不可能大規模利用糧食作物作為主要原料,加上第二、三代生物質能還難以商業推廣,造成了生物質原料供給的不穩定。②生物質能分散的特點適合發展中小企業規模的項目,但中小企業在資金和技術上沒有優勢,在技術革新方面的能力和動力都不足。③生物轉化工藝成本高,生物能源終端產品品質不佳、產品標準欠缺。④自主技術開發亟待突破。生物質能利用技術仍處于產業化發展初期,特別是缺乏具有自主知識產權的核心技術,使得生物質能產業在基礎技術研究、新產品研發和應用技術創新等方面存在技術含量低、產品單一等問題。
低碳生物技術需要通過商業應用和市場推廣才能實現其經濟與社會效用,而低碳生物技術的進步也因其經濟與社會效應得到進一步提升,這是一個相互促進的過程。然而,在低碳生物技術的發展前期,市場機制不完善以及前景不明朗使得技術研發及其推廣動力不足。因此,低碳生物技術以及生物質能開發需要各種激勵舉措提供助力,盡快實現從技術到市場的過渡。國家通過各種激勵機制促進生物技術革新,引入投資以及完善技術研發平臺,再配合以市場機制的共同作用,帶動生物技術在生物質能等領域實現規模化、產業化發展。與此同時,生物技術及生物質能產業作為新興的產業,
不可避免會產生盲目發展的現象,因此,需要政策與法律引導??傊?,政策與法律的扶持與引導是低碳生物技術得以快速發展的重要保障和推動力:通過合理的制度設計,對低碳生物技術發展進行規劃,明確其戰略地位,有助于消除市場對其發展前景的疑慮,為其發展指明方向;通過有效的激勵機制,促進低碳生物技術的研發與推廣,推動技術和產業同時駛入發展的快車道。法律激勵機制對低碳生物技術發展的重要作用決定了我們必須重視激勵制度的設計,保證其高效性,同時也要關注其現實運行的狀況,保證其有效性,如此,各種激勵機制才能真正形成積極效應。
二、低碳生物技術法律激勵機制的確立
我國十分重視低碳生物技術的發展,特別在生物質能領域,國家出臺了許多法律與政策以推動和保障生物質能技術的研發和產業化,在注重規劃的同時也在各類鼓勵技術研發的目錄中將其收入,以使低碳生物技術具有良好的發展環境。隨著我國將生物質能作為國家能源結構調整、節能減排的一項重要戰略規劃,低碳生物技術必將擁有廣闊的發展前景。
1、現有的激勵框架
在政策與規劃方面,《可再生能源中長期規劃》根據我國經濟與社會發展需要和生物質能利用技術狀況,提出了重點發展生物質發電、沼氣、生物質固體成型燃料和生物液體燃料。到2020年,生物質發電總裝機容量達到3000萬千瓦,生物質固體成型燃料年利用量達到5000萬噸,沼氣年利用量達到440億立方米,生物燃料乙醇年利用量達到1000萬噸,生物柴油年利用量達到200萬噸。國家“十二五”規劃在第二十九章“造就宏大的高素質人才隊伍”中提到了對生物技術以及能源資源領域人才隊伍的協調發展。此外,“十二五”規劃還在其他3處提出了生物質能:一是在第七章“改善農村生產生活條件”中提到了“實施新一輪農村電網升級改造工程,大力發展沼氣、作物秸稈及林業廢棄物利用等生物質能和風能、太陽能,加強省柴節煤爐灶炕改造”的內容。二是在第十章“培育發展戰略性新興產業”中提出“新能源產業重點發展新一代核能、太陽能熱利用和光伏光熱發電、風電技術裝備、智能電網、生物質能”。三是在第十一章“推動能源生產和利用方式變革”中提出“積極發展太陽能、生物質能、地熱能等其他新能源”的原則?!秶鴦赵宏P于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》(國發[2010]32號)也將節能環保產業、生物技術和因地制宜開展生物質能作為重點的發展方向。
在鼓勵技術研發方面,國家中長期科學與技術規劃、“973”和“863”計劃等都將工業生物技術列為攻關重點之一。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020)》中也有關于重點和優先提高生物質能等可再生能源技術的內容?!秶腋呒夹g產業發展“十一五”規劃》認為:“生物產業將成為未來經濟發展的主導產業。要充分發揮我國特有的資源優勢和技術優勢,著力發展生物醫藥、生物農業、生物能源和生物制造,保護和開發特有生物資源,保障生物安全”。國家發改委、科技部、工信部、商務部、知識產權局于2011年6月了《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2011年度)》,確定了當前優先發展的包括生物、新材料、先進能源、節能環保、資源綜合利用以及高技術服務等10大產業中的137項高技術產業化重點領域,生物技術、先進節能技術等包含在其中。《可再生能源產業發展指導目錄》、《產業結構調整指導目錄(2011年本)》也將生物質生產技術和設備納入產業調整的范圍。近幾年的《國家先進污染防治示范技術名錄》和《國家鼓勵發展的環境保護技術目錄》也將生物質資源綜合利用、生物污染治理等技術列入其中。
在立法方面,20世紀90年代以來,中央和各地方政府出臺了一系列的法律法規,在不同層面上支持可再生能源產業的發展?!吨腥A人民共和國電力法》、《中華人民共和國節能源法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國循環經濟促進法》等法律,都作出了關于鼓勵開發利用清潔能源的規定,《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國促進科技成果轉化法》則為科學研究、技術開發與科學技術應用及成果轉化提供了法律制度框架。特別是《中華人民共和國可再生能源法》(以下簡稱《可再生能源法》)的頒布和實施,正式確立了可再生能源在國家能源戰略中的地位,包括生物質能在內的可再生能源發展進人了新的發展時期,為低碳生物技術的應用提供了更為堅實的法律制度保障。
2、具體激勵機制的建立
有了國家政策與法律的制度保障,低碳生物技術就有了明確的發展方向和良好的發展環境。同時,低碳生物技術從研發、項目建設到推廣都需要實實在在的激勵措施,因此,還需要更為具體的制度設計和及時有效的執行。當然,生物能源與生物技術的發展最終要靠市場,要立足于提高產業自身競爭力,符合社會發展的需要,這樣才能保持產業長遠的發展。在發展初期,實施國家的各種激勵機制將有助于突破制因素,加快產業發展進程。此外,激勵不能只限于某些措施或某些方面,而應將其作為一個綜合系統工程來看待,使各種激勵措施形成一個有機聯系的整體,這樣激勵機制才能發揮積極而有效的作用。具體而言,以下一些激勵措施與行動應是當前低碳生物技術發展的關鍵著力點:
①統籌規劃與束性目標。低碳生物技術的發展離不開社會對生物質能源的需求,生物質能的發展也需要低碳生物技術的支持和推動。制定長遠發展戰略或發展路線圖是世界上大多數國家發展生物質能的成功經驗之一。統籌規劃是準確定位生物質能和低碳生物技術的重要途徑,一個長遠的能源及其技術發展規劃就確定了一國未來各種能源及其技術發展的走向。許多發達國家先制定一定階段內生物質能在國家能源結構中的束性目標和計劃,在此框架之下,出臺一系列的優惠政策,并通過市場經濟的手段鼓勵各界投資和利用。
為了確保可再生能源發展目標的實現,許多國家制定了支持可再生能源發展的法規和政策。德國、丹麥、法國、西班牙等國采取優惠的固定電價收購可再生能源發電量;英國、澳大利亞、日本等國實行可再生能源強制性市場配額政策;美國、巴西、印度等國對可再生能源實行投資補貼和稅收優惠等政策。
美國、巴西、瑞典是世界上生物質開發利用最多的國家之一,這些國家都強制推行了生物質能在能源結構中的束性目標。1999年8月,美國頒布了《開發和推進生物基產品和生物能源》的第13134號總統令,提出到2010年生物基產品和生物能源增加3倍,到2020年增加10倍,每年為農民和鄉村經濟新增200億美元的收入和減少1億噸碳排放量;同年國會通過了“生物質研發法案”。2002年美國制訂了《生物質技術路線圖》并成立了“生物質項目辦公室”及“生物質技術咨詢委員會”。2005年8月布什簽署的《國家能源政策法
案》中制訂了可再生燃料標準(RFS),RFS明確指出必須在汽油中加入特定數目可再生燃料且每年將遞增。2007年12月的《能源獨立和安全法案》又制訂了更為嚴格的可更新燃料標準:到2022年用于運輸的可再生燃料至少要達到360億加侖/年。巴西作為世界上唯一在全國范圍內不供應純汽油的國家,其乙醇的生產量僅次于美國,而出口量位居世界第一。燃料乙醇在巴西能源總量中的比重從1975年的5%增至2008年的16%,并且占到巴西可替代能源總量的35%。早在20世紀70年代,瑞典就頒布了一系列強制性的有關能源合理化使用和節能的法律、法規,并隨著技術的發展不斷進行修訂完善,以此來指導、規范企業的行為。在1998-2002年間,瑞典就投入了25億瑞典克朗用作長期的氣候研究,在2003年又提供3億瑞典克朗基金給交通和能源部門用作改善氣候環境。在政府及巨額投資支持下,瑞典生物質能利用技術得到迅猛發展。
我國在《可再生能源中長期規劃》中提出了可再生能源的發展目標:2010年可再生能源消費量達到能源消費總量的10%,到2020年達到15%。在生物質能領域,根據國家能源局最新的規劃,我國2015年生物質發電裝機要達到1300萬千瓦(較2010年增長160%)、集中供氣達到300萬戶、成型燃料年利用量達到2 000萬噸、生物燃料乙醇年利用量達到300萬噸,生物柴油年利用量達到150萬噸。數據顯示,2010年我國農村以秸稈為燃料的生物質發電裝機突破500萬千瓦。從這些數據來看,生物質能已經基本達成《可再生能源中長期規劃》中2010年的目標。這些目標的達成基本上是通過地方基層加強本地域的生物質利用(特別是沼氣)的成果,是自上而下的推動方式,其依據如國家能源局的《國家能源局關于推薦綠色能源縣的通知》(國能新能[2009]343號)等,并沒有給對企業設定相應的生物質能甚至可再生能源在能源生產中的束性目標,而是通過鼓勵農民消費綠色能源來引導資源整合,是一種鼓勵性而非強制性的方法。
隨著各地對生物質的利用率逐漸升高,特別是農村地區資源綜合利用水平的提高,進一步發展生物質能將會重新遭遇瓶頸,鼓勵性的推廣只能利用現有的成熟生物轉化技術,對低碳生物技術的革新要求并不高,難以對低碳生物技術研發產生足夠的推動力。因此,未來我國不僅應當繼續推廣農村生物質能的應用,還應在發電、生物燃料、運輸等領域設定強制性的生物質使用比例目標,并根據其技術革新的程度設定彈性的財稅優惠措施,如此,才能更快地推動生物能源技術的發展。
事實上,在實現可再生能源發展目標的大背景下,我國在發電領域已經有了一些束性目標的嘗試,如“十一五”規劃中明確提出:“實行優惠的財稅、投資政策和強制性市場份額政策,鼓勵生產與消費可再生能源,提高在一次能源消費中的比重”。《可再生能源中長期規劃》提出了對非水電可再生能源發電規定強制性市場份額目標:到2010年和2020年,大電網覆蓋地區非水電可再生能源發電在電網總發電量中的比例分別達到1%和3%以上;權益發電裝機總容量超過500萬千瓦的投資者,所擁有的非水電可再生能源發電權益裝機總容量應分別達到其權益發電裝機總容量的3%和8%以上。但這些規定在現實中缺乏配套的實施細則,導致很多發電企業,特別是小企業難以執行。而作為《可再生能源法》修改后被寄予厚望的“可再生能源并網配額管理辦法”遲遲不能出臺,其原因除了對配額的比例仍有爭議之外,來自電網及大發電企業的阻力也是重要的阻礙因素。除了發電外,生物液體燃料方面也應借鑒美國和巴西等國家的經驗,設定一定的混合燃料比例,以促進生物燃料技術的進步。
②研發投入支持。技術進步是提高產業競爭力的重要因素,也是解決能源與環境問題的有效方案。要實現生物能源技術的突破,研發與示范階段的資金投入是必要的保障條件。在一般的情形下,技術研發與示范應采取國家投資和社會多元化投資相結合的方式以保證充足的資金和實現良性的技術競爭。
目前我國部分生物質利用轉化技術達到了國際先進水平,但總體技術水平仍比較滯后,主要體現為:在氣體燃料方面,雖然我國沼氣產業起步較早,但沼氣技術仍停留在小規模的戶用沼氣層面,大規模、產業化地利用沼氣的技術與裝備都有待開發。在液態生物質燃料方面,燃料乙醇的生產技術水平與國際先進水平存在較大的差距,目前國內生物柴油生產僅有幾家民營企業采用原始的且會造成環境污染的液堿酯交換技術,而在國際上高壓醇解法已經進入中間試驗階段。在生物質固體成型燃料方面,生產設備簡陋,難以為生物質成型燃料的大規模生產提供保障。聯產大宗化工產品和生物可降解精細化工產品在國外已經形成新興行業,而我國大部分產品尚未研制,而生產這些化工產品是增加生產企業利潤的重要途徑。因此,我國生物質能源產業要進一步發展就要力爭突破技術瓶頸,加大對生物能源技術研究與開發的資助,確保跟上世界生物能源技術發展的步伐。
據《可再生能源中長期規劃》的投資估算,2006~2020年,我國將新增2800萬千瓦生物質發電裝機,按平均每千瓦7000元測算,需要總投資2000億元;新增6200萬戶農村戶用沼氣,按戶均投資3000元測算,需要總投資1900億元;加上大中型沼氣工程、太陽能熱水器、地熱、生物液體燃料生產和生物質固體成型燃料等,預計實現規劃的2020年可再生能源目標任務的總投資將需2萬億元。如此大規模的投資不僅應應用到現有技術的推廣方面,也應保證足夠的資金投入技術研發與示范領域。
《國家高技術產業發展項目管理暫行辦法》(國家發改委[2006]第43號)規定,對經批準列入國家高技術產業發展的項目計劃,給予中央預算內投資補助或貸款貼息。生物能源技術作為國家高技術的內容之一,符合國家重點扶持和優先發展的方向,因此,應該享受一定的研發與示范資金支持。在財政部的《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》(財建[2007]371號)中也明確規定了可再生能源開發利用的科學技術研究項目,需要申請國家資金扶持的,通過“863”、“973”等國家科技計劃(基金)渠道申請,不適用可再生能源發展專項資金。因此,在目前階段,技術研發一般不享受生物能源領域的資金支持,而只適用技術項目的支持。根據上述有關規定,國家高技術項目的資金來源包括項目單位的自有資金、國家補貼資金、國務院有關部門或地方政府配套資金、銀行貸款以及項目單位籌集的其他資金。項目資金原則上以項目單位自籌為主,國家采用資金補貼的方式予以支持。
雖然國家對生物能源技術給予了高度重視,安排了相應的資金支持項目,地方也配套有相應的研發資金支持規定(如《重慶市高技術產業發展項目管理暫行辦法》),但總體而言,國家在生物能源技
術研發方面的支持力度還不夠,且這些項目要求的條件和成果較高,一般的中小企業項目很難申請到相匹配的資助。與此同時,企業研發投入的資金規模還較小,尚未真正成為技術創新的主體,目前,我國工業企業研發支出僅占銷售收入的0.8%,遠低于發達國家4%的水平。產學研緊密結合的機制沒有形成,科技與經濟脫節的問題仍然突出。目前,我國科技成果轉化率僅為25%左右,而發達國家高達60%。為此,國家稅務總局于2008年《企業研究開發費用稅前扣除管理辦法(試行)》(國稅發[2008]116號),規定企業從事《國家重點支持的高新技術領域》和國家發改委等部門公布的《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》規定項目的研究開發活動,其在一個納稅年度中實際發生的直接研發活動產生的費用支出,允許在計算應納稅所得額時按照規定實行加計扣除。
技術研發是實現產業化的第一步。目前我國在這方面的資金支持還不夠,范圍不廣,管理不規范,未來不僅需要加大對生物能源技術研發的投入,還要完善“產-研-政”之間有效的溝通和成果轉化機制,形成完整的從研發到政策支持到產業化的體系,如此,才能在起跑線上贏得先機。
③財政與稅收優惠。財政稅收優惠是經濟發展的重要杠桿、產業調整的風向標,也是最基礎、應用最廣泛的激勵措施。我國目前對低碳生物技術的財稅激勵措施主要體現在生物能源方面,這是不夠的,還應基于此而擴充到全部低碳生物技術領域。目前,相關財稅激勵和補助措施主要表現在:
一是建立風險基金,實施彈性虧損補貼。財政部、國家發改委、農業部、國家稅務總局、國家林業局2006年頒布《關于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》(財建[2006]702號)提出了堅持產業發展與財政支持相結合,鼓勵企業提高效率的原則。此外,為化解石油價格變動對發展生物能源與生物化工所造成的市場風險,為市場主體創造穩定的市場預期,將建立風險基金制度與彈性虧損補貼機制。當石油價格高于企業正常生產經營保底價時,國家不予虧損補貼,企業應當建立風險基金;當石油價格低于保底價時,先由企業用風險基金以盈補虧,如果油價長期低位運行,將啟動彈性虧損補貼機制。
二是原料基地與秸稈能源化利用補助。為保障生物能源和生物化工原料供應,切實做到發展生物能源和生物化工不與糧爭地,財政部《生物能源和生物化工原料基地補助資金管理暫行辦法》(財建[2007]435號)對生物能源和生物化工定點和示范企業提供原料的基地發放補助(林業原料基地補助標準為200元/畝,農業原料基地補助標準原則上核定為180元/畝)。為加快推進秸稈能源化利用,培育秸稈能源產品應用市場,《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》(財建[2008]735號)規定對符合支持條件的(從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產的)企業,根據企業每年實際銷售秸稈能源產品的種類、數量折算消耗的秸稈種類和數量,中央財政按一定標準給予綜合性補助。
三是上網電價及費用分攤激勵。目前我國采取財政補貼和電網分攤相結合的方式促進可再生能源發電?!犊稍偕茉窗l電價格和費用分攤管理試行辦法》(發改價格[2006]7號)中明確了可再生能源發電價格實行政府定價和政府指導價(通過招標確定的中標價格)兩種形式??稍偕茉窗l電價格高于當地脫硫燃煤機組標桿上網電價的差額部分,在全國省級及以上電網銷售電量中分攤。生物質發電項目上網電價實行政府定價的,由國務院價格主管部門分地區制定標桿電價,電價標準由各省(自治區、直轄市)2005年脫硫燃煤機組標桿上網電價加補貼電價組成。補貼電價標準為每千瓦時0.25元。發電項目自投產之日起,15年內享受補貼電價;運行滿15年后,取消補貼電價。自2010年起,每年新批準和核準建設的發電項目的補貼電價比上一年新批準和核準建設項目的補貼電價遞減2%。發電消耗熱量中常規能源超過20%的混燃發電項目,視同常規能源發電項目,執行當地燃煤電廠的標桿電價,不享受補貼電價。2010年7月,國家發改委《關于完善農林生物質發電價格政策的通知》(發改價格[2010]1579號),規定對農林生物質發電項目實行標桿上網電價政策,未采用招標確定投資人的新建農林生物質發電項目,統一執行標桿上網電價每千瓦時0.75元(含稅)。通過招標確定投資人的,上網電價按中標確定的價格執行,但不得高于全國農林生物質發電標桿上網電價。已核準的農林生物質發電項目(招標項目除外),上網電價低于上述標準的,上調至每千瓦時0.75元;高于上述標準的國家核準的生物質發電項目仍執行原電價標準。由于我國各個地區的煤電標桿電價水平差異大,使得各地生物質發電項目的實際上網電價差別很大,如何協調和平衡各地的生物質發電上網電價也是價格政策研究的重點之一。國務院價格主管部門應根據各類生物質能技術的技術特點和不同地區的情況,按照有利于生物質能發展和經濟合理的原則,研究和完善生物質發電項目的分類價格政策,促進生物質發電項目的進一步發展。
四是可再生能源專項基金資助。根據原《可再生能源法》規定要求,財政部設立了可再生能源發展專項資金,后來配套了《可再生能源發展專項資金暫行管理辦法》,但對如何申報資金、優惠政策幅度多少等沒有明確提出。修訂后的《可再生能源法》將原來“國家財政設立的可再生能源專項資金”修改為“國家財政設立可再生能源專項基金”,主要資金來源是可再生能源電價附加收入和國家財政專項資金。根據相關人員的解釋,將“資金”改為“基金”將使這筆補貼更具有“基金縱向管理”的優勢。除了行政成本大大降低之外,也可以做到“收取,統一發放”,以保證可再生能源投資企業按時獲得收益,以鼓勵其積極性。不過,早就起草完成的“可再生能源專項基金管理辦法”迄今為止仍未能頒布,這對生物質能發展產生了消極的影響。
五是稅收優惠。根據《高新技術企業認定管理辦法》(國科發火[2008]172號)以及《國家重點支持的高新技術領域》的規定,生物能源技術屬于高新技術,符合規定的企業可以申請認定,經認定后的企業可依照《中華人民共和國企業所得稅法》(以下簡稱《企業所得稅法》)及其《實施條例》、《中華人民共和國稅收征收管理法》及其《實施細則》等有關規定,申請享受稅收優惠政策。根據《企業所得稅法》,國家對重點扶持和鼓勵發展的產業和項目,給予企業所得稅優惠。國家需要重點扶持的高新技術企業,減按15%的稅率征收企業所得稅①。在生物質能產品方面,《財政部、國家稅務總局關于對利用廢棄的動植物油生產純生物柴油免征消費稅的通知》規定從2009年1月1日起,對符合條件的利用廢棄的動物油和植物油為原料生產的純生物柴油免征消費稅。
由于我國生物質能開發利用還處于起步階段,
高新生物能源技術也還未取得重大突破,相關的財稅激勵政策亦未能周全地考慮生物能源技術及生物質能產業的特點,因此,這些激勵措施存在規定不科學、不完備、落實不到位等問題。例如,有些政策補貼起點過高,如財政部《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》(財建[2008]735號)僅支持注冊資本金1000萬元以上、年消耗秸稈量1萬噸以上的大中型企業,導致多數企業都無法得到補貼;有些政策設計不完整,補貼僅針對直接生產環節,對消費能源產品的終端用戶則沒有補貼。國家對生物質能產業的優惠、補貼、獎勵很難落到中小企業身上。除國家全力支持的農村沼氣項目外,生物質能產業發展的大部分政策傾向于規?;拇笮晚椖?,如燃料乙醇和液體燃料項目,國家每年向4家陳化糧燃料乙醇定點企業(黑龍江華潤酒精、吉林燃料乙醇公司、安徽豐原生化以及河南天冠)發放補貼,走非糧路線的中小企業卻很難拿到同等的補助。沒有得到補貼的中小型生物質能源企業,生產成本相對較高,在競爭中明顯處于劣勢,想得到大的發展十分困難。而在液體燃料市場上,目前中石油、中石化只收購拿到正式批文的黑龍江華潤酒精等4家定點供應企業的燃料乙醇,中小企業生產的乙醇銷路不暢,導致部分生物燃料企業無法將產品變現,整個生產經營無法正常循環運轉。
未來我國財稅激勵機制應當根據生物技術和生物質能產業的技術及行業發展水平,因勢制宜、因時制宜地設計有效、彈性的激勵措施,既要保證“對癥下藥”,又要注重規劃引導,保證財政稅收政策的合理性以及相互協調。
④收購激勵與政府采購。低碳生物技術應用的前提是所生產的產品能夠在市場上銷售出去,保證資源不被浪費,同時也能抵消一定成本。在當前化石能源開采利用費用較低的情況下,無論是生物質發電,還是生物質液體燃料,其成本都相對高昂,如果沒有特殊的優惠政策和刺激措施,很難在市場上有足夠的競爭力。因此,對生物能源的收購激勵,包括政府采購,能夠給相關企業解決產品生產的后顧之憂,同時,政府通過實際行動支持生物能源發展,將起到很好的示范和宣傳作用。
在生物質發電方面,《可再生能源中長期規劃》提出了國家電網企業和石油銷售企業要按照《可再生能源法》的要求,承擔收購可再生能源電力和生物液體燃料的義務。2007年7月25日,國家電力監管委員會第25號令,即《電網企業全額收購可再生能源電量監管辦法》,規定了電力監管機構對該制度的實施情況進行監管。2009年修改的《可再生能源法》第十四條重申了國家實行可再生能源發電全額保障性收購制度:電網企業應當與按照可再生能源開發利用規劃建設,依法取得行政許可或者報送備案的可再生能源發電企業簽訂并網協議,全額收購其電網覆蓋范圍內符合并網技術標準的可再生能源并網發電項目的上網電量。同時,該法第十六條對生物質能源作了專門的規定:國家鼓勵清潔、高效地開發利用生物質燃料,鼓勵發展能源作物。利用生物質資源生產的燃氣和熱力,符合城市燃氣管網、熱力管網的入網技術標準的,經營燃氣管網、熱力管網的企業應當接收其入網。國家鼓勵生產和利用生物液體燃料。石油銷售企業應當按照國務院能源主管部門或者省級人民政府的規定,將符合國家標準的生物液體燃料納入其燃料銷售體系。
然而,修訂后的《可再生能源法》除了規定全額保障性收購的原則性提法外,配套的實施細則未能及時跟進,收購電量中可再生能源電量所占的比重、可再生能源發電并網國家標準的制定等問題上均有不同程度的空白。在生物液體燃料方面,燃料乙醇和生物柴油市場還不完善,配套的規定也處于缺失狀態,現實中的生物液體燃料收購基本還需要依靠石油企業的自覺。
一個穩定的生物質能源需求方是生產企業保持持續盈利能力的關鍵。在生物質能源發展的早期,由于成本以及價格較高,完全通過財政補貼的方式并不能發揮生物能源“物盡其用”的功能。而政府采購則能較好地實現兩者的兼顧:既能滿足政府自身的需求,又間接為生物能源創造了市場。事實上,政府采購已經成為一些生物能源發達國家普遍采用的激勵措施之一,美國聯邦政府有關法律要求政府必須購買國產高能效產品和“綠色產品”,要求聯邦政府在2005年購買10萬輛潔凈汽車,其中包括生物質燃料汽車。巴西相關法律也明確規定,聯邦一級的單位購、換輕型公用車時,必須使用包括燃料乙醇在內的可再生燃料汽車。政府采購不僅能夠起到很好的示范和宣傳作用,通過直接對話與交易,還能夠節省通過其他方式可能產生的中間費用,因而是一種高效率的“合作”方式。我國政府也可借鑒國外的經驗,通過購買生物質能來源的電力等其他有效方式來以實際行動支持生物能源的發展。
⑤培育和完善市場。任何產業的發展都需要以市場存在為基礎,產業規模效益的實現與上下游市場的依托密不可分。市場不發展,產業就會失去活力,甚至會因不符合社會的需要遭到淘汰。當前世界能源發展的趨勢之一就是市場化與自由化改革,我國經濟、能源領域也在進行著大規模的市場體制改革。因此,發展生物能源和生物技術市場,將為低碳生物技術的發展注入嶄新的活力。
由于低碳生物技術是新興的技術,其產業化發展有可能會因技術的不成熟造成不可預料的損失,因此,對生物技術及其產品市場的監管就顯得尤為重要。如不能正確加以引導,將可能破壞生物能源資源開發與利用;燃料乙醇、生物柴油產品質量如不合格,將可能影響到交通運輸安全;在生物能源和生物化工生產環節,如不嚴格標準,會造成環境污染,增加能源消耗。因此,發展生物能源與生物化工必須充分考慮資源、技術、環保、能耗等多方面因素,嚴格市場準入,加強行業監管?!蛾P于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》規定了生物能源與生物化工企業實行嚴格的行業準入制度。地方發改委、財政部門根據國家統一的推廣規劃,聯合推薦申報定點企業,申請企業必須符合行業準入標準。國家發改委、財政部按有關規定選擇并確定定點企業。
然而,上述規定在一定程度上造成了生物液體燃料的市場準入和產品流通體系不通暢。毫無疑問,嚴格的產業準入和產品流通政策措施是生物液體燃料產業有序發展的基本保障。但是,由于局限于數家生產企業和兩大石油公司的封閉體系,在一批從事甜高粱乙醇和生物柴油生產企業的產品無法進入車用成品油經銷體系和終端消費市場,特別是生物柴油還根本沒有正常的車用燃料銷售渠道,從而阻礙了非糧生物液體燃料產業的進一步發展,打擊了相關企業進一步加強技術研發、擴大示范項目建設的積極性。在生物質發電方面,由于對“全額保障性收購”的細化規則還未出臺,導致目前生物質發電市場處于比較混亂的狀態,特別是中小型生物質發電項目,并網十分困難。此外,電網公司的智能電網系統還未能跟進建設,接受生物質能并網還沒有具體的標準,且目前的接網政策更多的是對電網提出束性要求,沒有對可再生能源發
電廠提出束要求,更多的標準亟須配套。因此,整個生物質能市場基本還處在“萌芽期”,市場規模還不大,相關制度建設還不健全,生物質能市場還需進一步培育和發展。
三、完善低碳生物技術的激勵機制及其運行
我國目前對低碳生物技術的激勵除了少部分符合條件的高新技術企業以及研發項目之外,產業端以及配套制度建設等領域還處于起步階段,真正商業化的市場還未建立;以生物能源為核心的產品激勵措施也不夠規范;各種激勵措施并不完全符合現實的狀況,很多規定由于缺乏實施細則未能得到有效實施。低碳生物技術發展不僅需要一整套規范的、系統的激勵機制設計,而且還應落實到現實運作中,實現其高效性和有效性的統一。由此,需要政府在戰略規劃與計劃、法律法規及其配套規定、行政管理與監管、經濟與財稅優惠等方面完善體制,也需要企業和市場理性發展,形成從制度設計到產業運行的良好互動狀況。
戰略規劃與計劃是產業及技術發展的動力和落腳點,明確的戰略與計劃為產業及技術的發展指明了方向。因此,需要盡快開展科學、系統的生物質資源調查與評價工作,綜合考慮低碳生物技術的發展與技術路線,在國家能源統籌的框架下客觀、準確定位生物質能的地位和作用,不能盲目和無序發展。生物質能源化利用的技術選擇必須遵循“因地制宜,資源優先”的原則,在資源確定的前提下,需要結合當地的社會經濟發展、農民收入、氣候、交通、環境等實際情況而定。當資源和當地條件可以適用于多種技術時,可以根據技術的綜合效益進行選擇。立法是實現國家戰略與規劃的重要途徑,也是制度設計和運行的最終保障。目前我國除了《可再生能源法》之外,直接涉及生物質能和生物能源技術的法律寥寥可數,且基本都是在可再生能源的背景下進行原則性闡述。此外,相關的行政法規處于空白狀態,專門的部門規章也還未頒布?,F行關于生物質能的規定主要是國務院的通知、意見以及各部門的工作規劃與方案,這些非規范性文件不僅數量不多,且極不規范,變動調整快,具有較短的時效性。可以說,相關立法的缺乏是生物能源產業發展面臨的最大困難之一。生物質資源由于其特殊性,其發展需要協調能源部門、農業部門、科學技術部門、工業部門、財政部門、稅收部門等多個部門的關系,這種復雜性也是目前難有一部專門性的部門規章的原因。因此,我國未來在該領域的立法的關鍵是提高立法位階,至少也應該有專門的行政法規規定生物能源發展的各種宏觀問題,再由各部門制定實施細則去執行,這樣生物能源的發展才能有堅實的制度保障。
產業管理與市場監管是任何產業發展所必需的行政管制手段。在中國,產業管理更是一種常見的管理方法。如前文所述,我國目前大量的部門政策文件(非規范性文件)都涉及產業管理的內容。生物技術的發展也不例外,特別是在其發展的早期,政府的直接介入十分必要。產業管理與市場監管在行業行政規劃、項目與市場準入、行業標準、檢測監控、檢查監督等方面發揮著重要的作用。特別是在目前我國生物能源領域相關立法和制度還不完善的狀況下,產業管理與行業監管已經成為了生物能源產業發展的主要推動力量。隨著生物能源技術的進步和生物質能市場的發展,未來我國應逐步減少政府直接管理的范圍,更多的資源配置應讓市場去解決;與此同時,還應加強對技術發展的監管,保證技術發展符合社會的需要,減少技術進步產生的負面影響,最終實現產業管理、市場監管與技術監管的和諧統一。
關鍵詞:生物技術;實驗教學;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)01-0250-02
《生物技術實驗》是一門內容豐富,涉及面廣,實用性強,實驗技術要求高、操作性極強的課程,它不僅是對理論的補充和驗證,也是培養學生動手能力、應變能力、創新能力及科學思維的重要手段。如何充分發揮實驗教學作用,提高學生的創新能力和實踐能力,滿足社會對理論和實驗技能并重的全面合格人才的需要,是目前生物技術實驗課教學改革的重要內容?,F代生物技術創新作用主要體現在科學研究的進步之中,因此,在有限的學時內,我們要緊跟當代先進科學技術發展前沿,對生物技術實驗從以下幾個方面進行了改革探索研究。
一、優化實驗教學內容
根據教學培養目標和生物技術特點,改變傳統實驗教學模式中分散、孤立的單純學習某一實驗技術的缺陷,以生物技術的核心DNA重組技術(基因工程)為主線,把當前科研領域實用的先進基因工程技術引入實驗教學中,優化整體設計,緊緊圍繞基因工程的幾個步驟(分、切、連、轉、篩),將基因工程常用的實驗技術按目的基因的制備、目的基因與載體的連接、感受態細胞的制備和轉化、重組質粒的鑒定、重組蛋白的表達等有機地融合起來,開設以綠色熒光蛋白(GFP)基因(獲2008年諾貝爾化學獎)的克隆和表達為主的“一條龍”綜合性實驗。整個實驗內容兼顧基礎和前沿,加強了實驗內容的完整性、針對性和先進性。同時把GFP用于分子水平基因的表達與調控實驗教學、可以幫助學生隨時觀測到實驗現象,使晦澀和抽象的理論知識宜于理解和掌握。學生通過從基因克隆到表達的整個實驗過程,關鍵實驗技術受到系統、良好訓練的同時,又能對實驗的總體目標和所要解決的問題有整體的認識,并在實驗的過程中掌握生命科學的新知識、新技術和新方法。
二、改進實驗教學方法,提高學生的主體地位
授之以魚,不如授之以漁!課堂教學的主要目的是讓學生們學會自己學習,建立起他們學習的興趣。以往的生物技術實驗教學往往以教師為主體,整個實驗過程通常是實驗前教師講、學生聽,實驗中教師先示范、學生再操作,實驗后學生撰寫實驗報告、教師批改。這在一定程度上忽視了學生學習的興趣和主觀能動性,嚴重束縛和制約了創新型、復合型人才的培養。為此我們采取在實驗教學開始之前,先向學生講解生物技術的發展狀況及應用,讓學生了解利用生物技術在生物學、醫學、制藥、國民經濟中所取得的重大成就以及存在的潛在巨大魅力和商業價值。同時帶領學生參觀生物技術實驗室,講解各種先進的儀器設備功能,充分激發學生學習的興趣和熱情。
在教學過程中,從培養學生的創新精神和科研能力的著眼點出發,根據學生的認知和實際水平,建立了以學生為中心的教學模式。提前2~3周安排布置學生預習和熟悉所要開展的實驗項目,明確實驗的目的。實驗安排實行獨立操作和整體訓練的實驗方式,把每8名學生編成一個大組,2個學生為一個小組,所有實驗材料的準備、試劑的配置等原由教師準備的步驟全部放手由學生自己去做,分配到組,由組長負責管理,每個組員都有義務參與。授課時采用傳授式、提問式、啟發式和討論式相結合教學方法,使學生重點掌握實驗原理和技術要點、每種試劑的作用、實驗中應該注意的問題以及整個實驗的設計思路,要求學生按實驗技術規范操作,盡量做到“心到、眼到、手到、腦到”。由于學生對各種新實驗相對比較陌生,許多精細、貴重的實驗儀器未曾用過,實驗操作中還有許多細微的環節需要注意,教師可先輔以多媒體動畫演示或進行示范性操作,在學生的操作過程中進行監督和規范化指導。由于每個小實驗結果都是下一步實驗的基礎,前面的實驗失誤后,后面的實驗將無法進行,因而學生會積極主動關心自己的實驗情況,遇到問題積極與老師交流,分析問題原因,自覺認真地做好實驗的每一步。實驗結束后安排各實驗小組以PPT形式匯報實驗體會,講解實驗中遇到的問題和解決問題的方法,動員全班同學相互研討評價,教師進行歸納總結,加深學生對知識的理解和掌握,提高實驗操作技能和綜合分析能力。
三、強化實驗教學管理,建立科學合理的實驗考評考核方式
過去生物技術實驗課考試成績主要以實驗報告和閉卷考試進行評分,不能全面客觀評價學生實驗操作技能及對基礎知識的理解和掌握。因此我們從實驗教學的目標出發,以學生能力考核為核心,以基礎知識掌握為基礎,制定考核方式和成績評分標準,實行對實驗教學全過程、多層面的考核,主要包括以下四個方面:實驗態度(10%):主要考查學生在實驗過程中的出勤情況、對實驗課的重視程度、預習情況、對實驗室儀器設備的愛護以及與其他同學的合作情況等。對于上課積極回答問題,認真分析交流實驗經驗的同學在實驗總成績中給予4~6分加分的獎勵。實驗技能(30%):主要考查學生在實驗過程中對基本實驗技能的理解和掌握。實驗基本操作的正確與否不僅直接影響到實驗結果的準確性、儀器的使用壽命,而且對學生形成正確的操作技能、嚴謹的科學態度和一絲不茍的學習作風有著潛移默化的影響。對于在實驗過程中積極動手操作或有改革創新、提出的實驗方法科學合理的學生,在實驗總成績中給予4~6分加分的獎勵。實驗報告(30%):實驗報告是對學生實驗情況的全面反映,可以直接體現學生對實驗理解掌握的程度。為了培養學生用簡潔、準確的語言高度概括實驗的能力,我們要求學生撰寫實驗報告要完全按照學術論文的格式,根據實驗記錄從多方面去深入分析、探討實驗出現的現象、實驗結果、實驗成敗的原因和注意事項等。對因實驗失誤導致實驗失敗的學生,只要能仔細分析,找出失敗原因和改進措施,仍可給高分。閉卷考試(30%):主要考核學生對實驗理論知識的掌握情況。對實驗內容中的難點、關鍵點、基本原理、基本操作及一些理論聯系實驗的問題以試卷形式進行測評。
通過上述改革措施非常有效地調動了學生的學習積極性,課堂氣氛活躍,學生從實驗材料的準備、試劑的配制、實驗操作、實驗記錄、實驗完成后的清理工作等均自己動手,直接參與到整個實驗的全程。實驗環節一環扣一環,一環出錯,整個實驗必須重新開始,因此學生在做實驗時必須非常認真、嚴謹,這不僅增強了學生的責任心,學生也學到了傳統教學中往往不做或由老師代做的實驗知識,同時也掌握了主要的生物技術實驗方法,提高了學生總體動手能力和團隊協作精神,對學生的科研能力和創新意識的培養也起到了重要的作用。學生的學習興趣盎然,有實驗的成就感,實驗教學效果也得到了明顯提高。
總之,在生物技術實驗教學中,要不斷總結實踐經驗,圍繞培養目標,更新觀念、銳意進取,緊跟現代科技發展,深入開展實驗課教學內容、教學方法的改革,不斷提高生物技術人才培養質量,為生物技術產業培養出更多高素質人才而不斷努力。
參考文獻:
[1]葛榮朝,齊志廣,周春江,趙寶華.分子生物學實驗教學改革的探索與實踐[J].實驗室科學,2010,13(1):47-49.
現在,經過幾個世紀的孕育發展,生物技術已進入了一個全新的發展階段。科技部相關負責人日前表示,生物技術是我國發展最快、潛力最大、與國外差距最小的領域之一??梢姡锛夹g的發展勢頭之迅猛在產業發展史上是罕見的。人們已認識到生物技術已逐步成為當今高新技術群體中最富有活力的領域之一,并與信息技術、納米技術、新材料等其他高技術相互結合,正在全球范圍內形成增值產業鏈,它的新概念和方法正帶動農業、醫藥、食品、能源、化工、環保等多領域技術的共同進步。發展生物技術對解決當今人類社會面臨的糧食、能源、資源、環境和健康等許多重大問題具有重要的現實意義和深遠的戰略意義。更重要的是,利用好生物技術,能夠有力的提升一個國家的生物安全。現代研究已經證明,生物技術的危害遠遠大于核武器,因此生物安全已經成為國家安全的關鍵點。
2007年1月29日,全國科技工作會議在北京召開,科技部部長徐冠華在會上明確指出:“十五”期間,一批關乎經濟社會發展的重大技術被攻克。在生物技術領域中,尤其在超級稻育種技術、新藥創制等領域取得了重大突破;超級稻育種技術繼續保持世界領先; “863”計劃共有15個品種獲得一類新藥證書,109個新藥品種進入臨床試驗階段。他還表示,科技部將在今年年內正式啟動實施若干項重大專項。在確保國家重大專項實施的基礎上,在重大醫療器械設備、海洋資源與環境等領域實施重點專項。會上還提出了2007年科技工作的新亮點,將在綜合交叉和重要科學前沿領域進行重點部署,組織實施干細胞、蛋白質、生殖與發育等科學研究計劃,并在蛋白質科學等領域籌建10個國家實驗室。
在21世紀的今天,世界各國都在由政府牽頭,大力發展本國生物工程技術產業。發達國家均將生物技術及其產業列為戰略高技術和新興產業發展的重點。面對生物技術不斷取得突破所帶來的發展機遇,我國政府也高度重視,在“十五”高新技術產業發展規劃中,生物技術產業被列入國家十二大高新技術工程,在國家“863”技術和科技攻關計劃的支持和推動下,國內生物技術產業向著國際化方向邁步。
由此可見,我國生物技術與產業已經開始從跟蹤仿制到自主創新的轉變,從實驗室探索到產業化的轉變,從單項技術突破到整體協調發展的轉變。生物技術的應用將會大幅度提高人類的健康水平,并可以引起醫藥的第四次革命浪潮。
轉基因新藥將進入臨床試驗
項目簡介:轉基因動物是利用細胞分裂,染色體倍增原理,通過實驗的方法,將人或哺乳動物的某種功能基因導入哺乳動物的受精卵(或早期胚胎細胞)里,使導入的基因能夠與受精卵的染色體DNA整合在一起。隨著細胞分裂染色體倍增而倍增,使動物體內的每一個細胞都帶有導入的基因,并能夠將其穩定地遺傳到下一代的同類動物。其不僅徹底將基因的培育工作從實驗室轉移到動物體內,還能通過動物自身的繁衍生殖。
項目負責:醫學遺傳學專家曾溢滔院士。
項目進展:在未來5~10年內,轉基因新藥在我國就能進入臨床試驗階段,開始引領新一代醫藥產業。
意義:應用轉基因動物乳腺生物反應器技術制造藥物是一種可以獲得巨額經濟利潤的新型產業。
基因工程乙肝疫苗研究
工程簡介:近年來乙肝疫苗占據了主導地位,在生物制藥領域,乙肝疫苗在市場上是巨頭。
目前,乙肝新疫苗保護的靶對象正逐漸擴展為慢性肝病患者和肝炎病毒攜帶者,國外在單一抗原HBV疫苗基礎上開發了多種抗原疫苗,臨床表明預防甲肝、乙肝有效率在98%以上,因此合并有S抗原的Bio-Hep-B和Hepagene有望能替代現在廣為使用的重組疫苗;預測到2010年,相繼問世的疫苗將占HBV疫苗市場的20%,DNA疫苗、口服植物性疫苗、聯合疫苗、治療性乙肝疫苗有望成為新的熱點。尤其是治療性乙肝疫苗與現有抗HBV藥物聯合應用,將是肝炎新療法之一,在這一方面,江蘇復旦悅達生物技術擁有我國自主知識產權的乙肝治療性疫苗已完成臨床研究,商品名為乙克。
工程負責:江蘇復旦悅達生物技術公司
進展與意義:目前乙肝疫苗尚在研究中。它是21世紀最具前景的疫苗品種,中國疫苗市場目前處在起步階段,從市場規模到消費觀念均有較大的發展空間。
糖尿病及各種疾病臨床營養支持治療學研究
簡介:該系統根據各種計算公式與方法設計診療方案,并利用計算機完成各種運算,綜合中醫飲食療養學及現代營養學之所長,能夠實施對患者終生飲食治療的科學指導,有力支持藥物治療及體育療法,有利于控制糖尿病的發展,預防各種并發癥的出現。
飲食療法雖然是糖尿病治療諸多環節中最重要、最基礎的措施,但是由于以往常用的飲食療法存在公式復雜、計算繁瑣、食譜固定、適用性差,因此不容易滿足患者飲食習慣的需求,致使患者飲食治療不到位,血糖控制不理想,不得不加大藥物的劑量,一方面增加了潛在的藥物副作用對人體的傷害,另一方面使患者背負了更大的經濟負擔。 “糖尿病及各種疾病的臨床營養支持治療系統”在設計思想中,充分考慮了融合中西醫特色,旨在取長補短,以提高糖尿病飲食治療的效果。力求達到畫面清晰、操作簡單、使用方便。由于該系統設計良好的人機對話平臺界面,最終的結果均需通過人機交流來決定,能為每一位患者提供更人性化、個體化的科學、合理、全面的膳食指導,不僅能夠充分尊重個人的飲食習慣,而且大大加強飲食療法的可操作性。
突破:本系統根據中醫藥學的特殊需要設計完成了中醫飲食療養庫。在中醫食物療養庫的文字錄入程序中,實現了中文智能識別的快速、批量、準確的目標,同時利用模糊識別的方法檢索查詢中文信息,在完整保留古代資料的前提下,一方面最大限度地減少漢字數據冗余,另一方面大大提高了檢索的精度及廣度。
意義:“糖尿病及各種疾病的臨床營養支持治療系統”的開發成功,為上述問題的解決,搭建了一個簡易的中文工作平臺。并具有極強的計算、統計相關數據及打印功能,更有利于該項成果的迅速推廣應用。
生物芯片檢測儀
簡介:該設備是上海裕隆生物科技有限公司開發的用于生物芯片反應結果檢測的自動化儀器,采用了光機電一體化技術,能夠全自動攝取、處理、分析、打印生物芯片檢測結果,采用了自動找點技術,智能性高,具有掃描范圍大、掃描速度快、靈敏度高、信噪比高、全自動定位圖像分析技術、全自動數據分析處理、操作簡便等特點,適用于利用化學發光原理的生物芯片反應結果的檢測。
進展:目前該項目處于中期階段。
意義:可用于科學研究、教學實習以及臨床檢驗等多個領域,市場面向醫院、體檢中心、血站等醫療衛生機構和科研院所。
生物芯片進行骨髓分析處理技術
技術簡介:一種利用生物芯片對骨髓進行分析處理的技術, 是把多個捐獻者的基因樣本采集到一張生物芯片上,同時進行分析處理。而以往的技術一次只能對一個樣本分析處理。這種用于骨髓分型的生物芯片,只有手指大小,僅一張就可以存儲上萬個人的白細胞抗原基因。據介紹,對人類白細胞抗原基因進行分型是進行器官移植和骨髓移植的前提,在我國,這種技術長期依賴進口,價格很高。每進行一份骨髓分型,就要支付500元費用。
技術進展:據介紹,目前美國骨髓庫數量接近600萬人份,而中國只有36萬人份,難以滿足患者的成功配型需要。如果要達到美國現在的水平,用通用的技術至少要20年,而采用生物芯片技術,時間可以節省一半,費用將節省1/3。
意義:日前由生物芯片北京國家工程研究中心研制成功,這在全球尚屬首次,它可以大大提高骨髓分型的速度和準確度。
生物特征識別核心技術研究
技術簡介:該課題是在人臉檢測、面部特征提取、人臉識別與確認等核心算法、關鍵問題解決方案、應用系統設計等領域的成就。在課題組完成的二十余種算法中,大部分是獨立提出的,有一部分是對現有算法的優化和改進,而且成果已獲得實質性應用。在指紋識別方面,提出了混合模型的定義和復有理多項式的方向圖模型等一種新的基于模型的指紋奇異點求取方法,并首次提出了斷紋的概念,在相關成果的基礎上實現了一個用于門禁的指紋識別系統。在掌紋識別、在線簽名認證和多生物特征融合方面,獨創地給出了皺紋的定義,并設計了一種新穎的方向圖計算方法來準確的計算點的方向。完成了由皺紋點到皺紋的折線段描述。實現了一種融合人臉和指紋的身份認證系統。
技術突破:在基于人臉重心模板的實時人臉檢測、基于自適應樣本重采樣技術的實時人臉檢測、基于遺傳算法的學習集擴展方法、結合人臉圖像加光技術的特定人臉子空間人臉識別、基于變換域子空間判別分析的人臉識別與確認、基于球面諧波的光照估計和光照補償策略、基于3D重建的姿態校正方法、誤配準災難問題研究、基于AdaBoost的人臉識別方法、基于多分量統計子空間判別分析等研究方面達到了國際領先水平。生物特征識別技術在國家機關及社會安防領域具有廣泛而特殊的用途。
技術進展:該項目處于中期階段。
意義:研究成果整體處于國內領先、國際先進水平。
高強度淺封堵技術研究
技術簡介:隨著人們對微觀力學和宏觀力學的研究,提出了通過緊密堆積理論和材料顆粒大小分布來提高材料的宏觀力學性能的技術思路,通過調節混合物固相的不同顆粒尺寸分布,進行級配和加工,使堵劑體系含有多種尺寸顆粒,實現良好的孔隙充填和混合物的緊密堆積,即單位體積堵劑中含有更多固相,從而得到高性能的堵劑。新型高強度堵劑主要由主劑、減輕劑、增強劑以及相配套的分散劑、懸浮劑等外加劑組成,采用減輕劑、增強劑兩種材料復配使用,既滿足了密度指標的要求,又保證了漿體的沉降穩定性?,F場可根據施工需要配制出密度1.3 g/cm3~1.9g/cm3,適應溫度為室溫~150℃的堵劑。
成果分析具體如下:1.研制出高強度堵劑的主體配方并分析了堵劑各組分的變化對堵劑性能的影響。 2.通過巖芯試驗表明堵劑對不同滲透率巖芯都具有很強的堵塞能力,滲透率在20μm2左右的巖芯的堵塞率達98%以上,10μm2左右巖芯(長度為24cm)突破壓力在10MPa以上。 3.進行了8口井的現場試驗,成功率100%,累計增油5000余噸,創產值200多萬元,取得顯著的經濟效益?,F場試驗表明其對高滲透層(或大孔道)具有非常強的封堵作用,可用于注水井調剖施工及油井堵水施工。 4.高強度堵劑具有較強的自然選擇性能,能夠優先進入高滲透層(或大孔道)、帶并形成有效封堵。 5.高強度堵劑具有較廣的適應性,可用于砂巖、灰巖等不同地址特征條件下的調剖堵水施工。
技術進展:目前處于中期階段,該項目經過一年的研究工作,取得了顯著成果,達到了預期目標。
“中科紅”海灣扇貝繁育
簡介:“中科紅”海灣扇貝是在張福綏院士引進海灣扇貝的基礎上,突破構建海灣扇貝自交系和雜交系的技術障礙,構建了“殼色-生長”育種模式,培育出橘紅殼色、性狀優勢明顯的海灣扇貝新品種,其生長速度較海灣扇貝常規養殖對象提高 15.6%,成活率提高 19.2%。同時也創立了貝類家系育種新途徑,構建了新的育種模式。
專家介紹,對繁育的“中科紅”海灣扇貝苗種數量和規格都進行了隨機取樣測量,并采用目測法對殼色純度進行了檢驗。檢驗測量結果顯示:“中科紅”海灣扇貝苗種數量2544萬粒,平均個體殼高2.6±0.5 mm,最大個體殼高3.5mm,最小個體殼高1.5 mm。紅殼色個體比例達92%以上。