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【關鍵詞】創新性 培養 模式
本研究主要基于輕化工程專業重應用、重實踐的特點,重新審視大學理念、轉變已有的觀念,進而從優化更新教學內容、改革教學方法教學手段、加強實踐教學環節、吸引學生參與科研項目、鼓勵學生參加學術交流等方面培養學生的創新意識、創新思維、創新能力以及創新情感和完善人格,從而培養出具有“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力、善創新”等綜合能力的輕化工程專業創新型人才。
1 培養創新型人才的主要思路
主要圍繞四方面的具體內容展開研究:其一,對輕化工程專業人才培養進行反思,更新教育觀念,以新理論、新思想、新觀念構建輕化工程專業創新型人才培養的模式;其二,進一步改革教學方法和教學手段,大膽采用創新的教學方式,增加學生的參與度,強化學生學習的自主性,著力培養學生的學習能力,鼓勵研究性學習,加強對學生創新思維能力的訓練,提供自主學習平臺,支持“以學生為中心”的教學;其三,根據實驗的層次類型及學生的能力水平,采用多元化的實踐教學方法;其四,加強學生創新思維和創新意識的培養,鼓勵學生質疑,為學生營造積極的學術交流氛圍,促使其能獨立提出問題。
2 培養實踐
2.1更新教育觀念,轉變育人思路
教育是對人的培育和改造,如果教育觀念停滯在過去的階段,用已經被社會實踐證明不適應于現實需求的理念和觀念維持進行教育,那么育人的功能就被大大弱化,更談不上培養創新型人才。因此要改革和探索人才培育,首先就要更新觀念,轉變育人思路。
首先,改變以往師長唯遵、單向度說教觀念,承認學生是教育行為中的主體之一。給予學生平等地位,即承認學生在教育過程中擁有獨立行使思考的權利和人格的平等;承認學生的自由,即探索的自由、選擇的自由。能夠自由的進行興趣所在的探索,無論學生所選擇探索領域在教師看來是多么離經叛道或者有悖常理,只要學生有探索的興趣,教師就要尊重學生探索的權利,并鼓勵學生進行探索,并加以指導。這才是創新的最原始的形態,而這種最原始的創新形態是一切創新的基點。
其次,承認學生是有差別的。更為重要的是,要改變大學人才觀,突破以往“高分就是好學生”的印象。要樹立大學培養的學生千差萬別,只要能夠適應社會發展、提出有益于社會進步和社會利益最大化的就是合格的大學畢業生的觀念。
再次,要突破單純工科的狹隘觀念。大學培養的人才首先要具有完善人格、具備獨立思維能力、擁有科學素養和人文素養。20世紀以來的科學發展,表明不同學科間的相互交叉成為科學發展的增長點,而要取得學科的相互交叉并取得發展,就需要具備完善人格、具備獨立思維能力、擁有科學素養和人文素養的人。輕化工程專業的創新型人才首先就是要使要學生具備上述的三種條件。
2.2 分階段、分類的差異化培養模式
研究組對輕化工程專業本科生按照簽署觀念進行分類:一年級完成基礎課程和通識課程的學習;在二年級開始接觸專業課程的學習,同時在學生自愿及相關考核的基礎上,安排優秀學生(不超過該專業學生總人數的15%)在本專業內選擇導師指導其專業學習和科學研究訓練。經過2009-2010學年的實踐,40多名學生從優秀學生選導師制中受益匪淺。優秀學生選導師制使學生從導師處接觸了本專業的相關體系和知識,開拓了眼界,初步發揮了指導學生成長、培養完善人格、訓練科學素養和技能的作用。
吸收三年級本科生進入專業研究課題組,經過二年級的專業訓練,擁有了基本的科學素養,能夠初步開展探索性試驗。特別是在依托專業研究課題組中的科學研究項目,學生成長更快。為檢測此種模式的效果,我們選取2005級輕化工程專業連續攻讀碩士學位的10名學生,分成兩組對比觀察:A組為經過二年級導師制、三年級課題組訓練的五名學生;B組為未經過相關訓練的五名學生。經過2009-2011年觀察,A組學生在數、專利申請數之間有明顯區別:A組數達到人均4篇,專利申請數人均2個;B組數人均1.4篇,專利申請數為0.6個。可見經過二年級導師制、三年級課題組訓練的體制是培養創新型人才的一個有效途徑。
進入四年級適時分流,繼續攻讀學位的開始獨立進行科學研究;需要就業者,進入相關企業實習。每年輕化工程專業學生均前往APP集團、UPM、克萊恩化工、巴斯夫等國際公司實習。經過多年實踐并與企業溝通表明:學生在企業的實習對于學生適應度和創新能力的提升有較大幫助。繼而為了能進一步完善和推進此種校企合作技術——技能型人才的培養,輕化工程專業相繼制定了《應用型皮革工程師培養方案(卓越工程師)》和《應用型造紙工程師培養方案(卓越工程師)》,并成功入選教育部新一批卓越工程師試點院校。
以上實踐,我們可以簡要從時間序列歸納創新型人才培養的模式為:科研技術方向;專業工程師方向;通用型合格人才。
[關鍵詞]網絡教學;工程教育;教學方法
輕化工設備是我校輕化工程專業的一門核心專業課程,其主要講解輕化工工業中所涉及到的各種專門設備。通過該課程的學習,使學生能夠熟悉輕化工程行業生產過程所涉及的設備的一些共性問題和主要典型設備的結構及工作原理,明確其性能,進而使學生掌握對設備選型、使用、管理、維護以及改進等方面的基礎知識[1]。從2006年以來,該課程一直使用傳統的課堂教學方法,教師在教室進行講授,學生使用課本,在課堂上進行學習。但這種教學方法已經不能適應以結果導向理念(OBE)為導向的工程教育理念,不能充分調動學生的學習積極性,特別是面對以信息技術為基礎的現代教育技術和以移動網絡為主要信息交流的發展趨勢,不能很好地利用,學生學習興趣下降,教學效果不夠理想,因此很有必要進行根本性的教學改革工作。從2016年起,我校逐漸引進了多家公司的網絡教學平臺,通過比較,選用了超星爾雅網絡教學平臺作為輕化工設備課程的網絡教學實踐平臺,期望通過其移動學習、交互性、綜合過程評價的特點,實現課程教學方法的改革。
1網絡教學框架的構建
1.1教學內容
教學平臺首先要有教學內容。先通過多種輸入方式,將近十年的教學教案,教學大綱,課后思考題,教學電子教案和考試題等輸入網絡,構成基本教學內容。當然并不是不加選擇,簡單地放在網絡上,而是通過多年的課堂教學實踐,將已經經過學生選擇和認可的內容加以重新整合,形成新的網絡教學內容,選擇的依據就是要充分考慮到學生在網絡學習的特點,如時間碎片化,方便在手機上觀看。另外,大量的學習支持材料,包括近十年的期刊論文,工程視頻,動畫,該平臺特別有一個較大的優勢,就是能充分引用超星公司自己的在線圖書,做成超鏈接,學生一點鏈接,就可以直接進入超星圖書館閱讀該圖書,從而大大豐富了教學內容,使課程的學習更有拓展性。
1.2學生的管理
在該平臺上,教師可以自主加入要學習的學生,通過輸入學生學號,就可以構建學習班級。通過設置合理的評價體系,使學生清楚課程的學習模式,在網絡上應該做什么得到較高的分數,不應該做什么以避免浪費時間,從而形成網絡學習習慣和學習方法,具有很好的導向性。以本課程為例,設置課程綜合對學生已形成的知識能力、態度等發展狀況做出合理評價,比如通過布置視頻的觀看,并設置觀看時間,觀看時在其中和最后回答問題;通過布置作業,要求學生在一定時間內完成;設置討論題目,觀察學生的參與程度,從而通過多種方法建立學生學習過程的評價體系,這也完全符合工程教育認證中要求重視過程考核的要求。
2網絡教學的實現
網絡教學的應用最重要的問題就是如何有效的實現[2],有的教師將網絡教學簡單地做為課下學習的補充,上課仍然按照傳統的教學方法講授,課下要求學生學習網上的補充內容,做作業,只不過媒介由紙改為了電子文檔。也有人完全改變現在的辦法,課堂上只進行教學難點和作業的講解,整體知識內容完全依靠學生自己在網絡上學習,教師只是通過作業來評判學生的學習程度。這兩種方法都有各自的優缺點[3,4],考慮到我校學生學習的實際情況,輕化工設備課程的網絡教學實踐采用了一種較為折中的方法,課堂教學仍然保留,但教學內容已大大縮減。網絡上有足夠的教學內容,充分保證學生有足夠的學習資源,可以完全通過自我學習完成課程的學習。通過教學內容的選擇,將那些著重于推理、計算和應用范例這部分內容仍然放在課堂上進行講授,而將知識性、基礎性理論和擴展性閱讀的內容放在線上,這樣考慮的原因是學生自我學習能力是不同的。基于我校學生的基本素質,完全放任其自我學習,會有相當部分的學生不能實現自我控制,如果只有線下學習,就失去了網絡教學的意義。在該課程的教學模式下,一個學習典型的學習過程是這樣的,學生在課堂中可以根據教學大綱,對知識點進行系統地學習,從而掌握該課程的框架知識,建立基本的該課程的知識結構,也就是知道了有哪些內容,歸屬于什么地方,可以根據自身的情況對其一方面進行深入學習,達到課程的基本學習要求,在線上通過閱讀材料,觀看教學視頻,并完成布置的作業,在階段性學習后并進行測驗,在學習過程中有不清楚的地方,可以在平臺上提出,由教師進行回答,而其他同學也可以回答,或者設置發起一個討論,大家都來參與(學生是很樂意參與的,因為上線次數和發言次數直接與平時成績掛鉤),從而實現了學習的交互性。而教師可以通過以下幾個方面來評價學生的學習過程,一是學生在網上參與活躍度,包括他的訪問量,在線時間,問題提出數量,回答次數等,二是作業數量和質量,三是測驗的成績,四是完成規定的學習任務數量和質量,從而形成完整的過程評價體系,而教師的期末考試是完全從網絡上的習題庫里抽取出來,學生可以自我評價,從而提高學習成績,最終提高自身的工程能力。
3網絡教學的改進
3.1網絡教學的優點
網絡教學無疑是信息化社會進步的方向,它具有快速、低成本、受眾廣的優點,在近十年里,它進一步吸收了移動網絡的優點,使學生能夠充分利用碎片化的時間,易隨身攜帶的電子設備(手機和平板電腦),以及電腦等多種手段隨時隨地地學習,這應該是吸引學生的最大優點[5,6]。另外,傳統的學習方式已經不再是局限于書本上的文字,學生需要更多的傳播媒介方式,全方位地接受新的知識,大量的動畫、視頻的知識材料才是現代的學生最易接受的和最感興趣的,很多學生能夠從這些交互性的學習中找到自己的興趣所在,才能得到主動獲取知識的滿足感和成就感,從而培養自己的內在能力,真正實現我們的教學目標[7]。
3.2網絡教學的缺點與改進
對于輕化工設備專業課的網絡教學而言,它是一個新生事物,仍然存在缺點。首先對于高等學校的教學,教書是一個方面,而育人則是同樣重要,網絡教學如何實現對學生的教育,特別是基于華盛頓協議的工程教育框架下,對學生的人文社會科學素養、社會責任感和工程職業道德的培養等。很多事例證明,言傳身教仍然是最直接和有效的手段,課堂上的耳提面命,諄諄教誨是對學生最負責任的方式,直接體現了教師的育人作用,而網絡教學沒有面對面、心貼心的交流溝通的形式,德育如何實現?這是網絡教學的一個不可忽視的短板。因此,實現完全的網絡教學并不可行,能夠與傳統的教學方法相結合,互為補充才是比較可行的辦法。
4結論
網絡教學可以從根本上改變教學的形式,從而使教學呈現多樣性,提高學生對學習的興趣,并且由于與網絡社會相結合,能夠吸收最新的科技知識,提高專業知識的時效性,但要求教師具備較高的信息選擇和加工能力。網絡教學要求學生有較高的學習自控力,較強的學習主動性,教師必須有較好的控制能力,特別是對于低年級學習不太適用。網絡教學要通過與現實教學相結合,提高對學生的人文素質教育能力。
[參考文獻]
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[5]高峰.高校教師網絡教學方式的采納和使用———基于技術接受與使用整合理論的研究[J].開放教育研究,2012,18(1):106-113.
[6]張立國,劉曉琳.重構我國普通高校網絡教學模式的關鍵:辦學模式、教育觀念和教學結構的再調整———紐約州立大學網絡教學模式的啟示[J].電化教育研究,2010(12):36-41.
1.思想重視不夠,對基地建設認識不足。
曾經說過,大學生在課堂上接受的教育還只是基礎教育,盡管這個教育十分重要,但畢竟不是高等教育的全部,人才的培養及其健康成長最終要在社會的偉大實踐和自身的不斷努力中實現。雖然學校很早就提出:“培養社會需要的應用型人才”,但是工作落到實處,往往是“雷聲大,雨點小”。從學校領導到任課教師,對如何培養應用型人才缺乏清晰的認識,沒有真正了解實訓基地在應用型人才培養中的地位和作用。教師普遍認為把理論知識講授給學生就完成了教育任務,而把基地實訓和工廠實習僅作為正常教學之外的輔工作,嚴重制約了實踐教學質量的提高。即使在形式上與企業展開合作開辟校外工程教育中心,也通常只掛牌而無實際培訓內容。
2.基地設施投入不足,教學硬件體系不完整。
教育部《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》明確提出,要大力加強實驗、實習、實踐和畢業設計(論文)等實踐教學環節,特別要加強專業實習和畢業實習等重要環節。我校設有18個二級學院,62個本科專業,輕化工程專業在其中屬于相對弱勢學科,學校投入相對較少,不足以支撐實踐教學的正常開展。加之專業系與企業橫向聯系較少,自身的“造血”能力不強,無力添置和更新教學設施,以至于實訓基地設備老化、陳舊,實訓開出率較低,基地建設停滯不前,實踐教學硬件體系難以完善。而校外基地由于從學校得到的技術支撐及幫助較少,與學校的聯系多止步于一年幾次的參觀實習,因此提供學生進行實際操作的機會幾近于無。
3.考核評價體系不科學,管理制度不嚴格。
長期以來高校實踐教學考核方法不科學,主要采用以類似于標準答案的、刻板的評分標準作為培養考核評價體系,這種考核制度顯然不利于學生創新意識和實踐能力的培養。我校輕化工程專業以前工程實訓的學分一般是按一周一個學分來考核,由于考核辦法簡單,缺乏應有的激勵機制,一方面有的學生常常不去實習,實習報告等等書面材料往往以抄襲別人來應付,實踐能力得不到有效提高;另一方面學生在實訓過程所涌現出來的小制作、小發明、小創造得不到學分上的獎勵,嚴重抑制了學生工作的積極性。在管理方面,也多注重工程教育實踐教學管理制度的建設,卻很少關注實訓教學具體環節的運行情況和制度執行情況。
4.師資隊伍不合理,教學內容不實用。
實訓師資的缺乏是多數高校的普遍存在問題,往往由理論課教師兼任。比如我校輕化工程專業專業教師9人,其中理論課教師7人,實驗課教師僅2人,而學生數目達到283人,平時教師課務繁重,學歷進修壓力大,生產鍛煉的時間嚴重缺乏,對于一些難度較大的,費時、費力的實踐教學項目力不從心。另外,由于經費投入的不足,實訓教學內容目前也多以理論驗證型為主,動手操作機會只有一次,學生無法反復進行,故常常處于被動狀態,難以激發他們的學習興趣。盡管學校很重視這一問題,組織教師改編或新編工程教育實訓教程,但不能從根本上改變工程實訓教學原有的框架,而且由于與企業聯系較少,教材的編寫很難與技術飛速發展的步伐合拍。
5.校外基地建設不給力,教學過程不規范。
建設相對穩定的實訓基地是專業實習工作的重要保障,然而受各種因素特別是經費不足的影響,大部分高校都存在著實訓基地建設工作滯后的窘況,因此利用企業現有的條件進行實訓教學就顯得尤為重要。作為企業一方,受市場經濟的影響,一些企業考慮到管理、生產等方面的原因不愿意真正作為實習基地;另一方面作為高校,未能向相關企事業單位提供具有吸引力的優惠政策、科技支撐,也導致一些企業不愿接受實習生。我校輕化工程專業在全面開展與企業合作之前這一問題尤為突出,在企業實習只能是“走馬觀花”,得不到企業單位的支持,教師也只能將學生“放羊”,最后只管學生交上來的報告和鑒定表格,而不管學生的具體實習過程和實際收獲,因此很難保證工程實訓教學環節的質量。
二、可行應對舉措
應用型高校承載著培養和造就德、智、體全面發展,能適應現代化生產、建設、管理、服務第一線崗位需要的,掌握高新技術并能熟練應用的高級應用型人才的歷史使命,在不斷推進中國特色社會主義高等教育事業發展的進程中,應該把提高大學生工程實訓教育擺上教學改革的重要位置,真抓實干,扎實推進,抓出成效。筆者認為,盡快統一思想、提高認識,多管齊下,以形成“對癥下藥”的強大合力。
1.提高認識,轉變觀念,有針對性的制定工程教育實訓教學方案。
工程實訓教學是應用型大學人才培養體系的重要組成部分,對提高學生綜合素質,培養學生創新精神和實踐能力有著理論教學不可替代的特殊作用。在提高對工程實訓教學的認識上,我院一是組織中層教學管理干部對學院辦學定位和培養目標進行深入地探討,研究實現工程實訓教學的各種途徑,強調培養的人才要以為地方經濟社會發展服務為宗旨;二是對廣大教師進行集中的工業生產專業技能培訓;三是利用各種形式對學生進行有關職業能力要求的宣傳,在學院內營造了一個良好的重視實踐教學的氛圍;四是根據校外合作企業的生產實際,有針對性的編排教學內容,組織整合規劃,形成科學的知識技能培訓體系。
2.加大基地投入,推進產學研合作,積極為企業提供技術支撐。
現在,我國致力轉變經濟增長發展方式,出臺了一系列激勵科技創新的優惠政策,大力度支持產學研合作,為校企合作發展提供了大有作為的廣闊天地。我院自2012年以來,一方面加強實訓教學的基礎設施建設,先后投入350萬元購入諸如溢流染色機、平網印花機、熱定型機等行業內主流生產機型,強化了輕化工程專業實訓教學的硬件設施。另一方面鼓勵并幫助輕化工程專業教師與鹽城市印染有限公司、鹽城市科創印花有限公司、鹽城市悅達集團、鹽城市濯源印染有限公司、鹽城市鷹昌服裝印花有限公司等等13家生產企業建立產學研聯盟,努力把教師的研究方向和工業生產實際有機結合起來,搭建科技資源共享平臺,互通有無,從而更好地為人才的培養提供雄厚的物質基礎。
3.走出去,引進來,加強建設“雙師”素質教師隊伍。
我院自2012年以來,一方面定期把教師和學生送到工廠,以實際生產中的工作人員為師,不拘泥于學校內部的模擬訓練。另一方面聘請企業部分生產、技術、管理一線的骨干人員作為兼職實習實訓指導教師,利用他們的豐富經驗指導學生更好的運用理論知識。此外還加強了“雙師”素質師資隊伍的建設工作,明確要求教師不僅要有理論知識、業務素質和教學科研能力,而且還要有相關職業資格證書和比較豐富的一線實踐工作經驗,同時打破原來的學科知識結構,逐步建立以職業能力培養為主的教學體系,鼓勵學生積極參加各種技能考試。
4.完善標準,加強激勵,健全實訓教學管理與考核評價體系。
加強教學管理的制度建設是學校強化和規范教學管理的前提和保障。工程實訓教學涉及面廣、具有多重目標、過程紛繁復雜,其管理工作難度較理論教學大得多。我院自2012年以來,制定了切合實際的實踐教學管理文件,根據教學計劃和大綱的要求,制定相應的實訓環節教學細則和實施方案,明確專人指導,專人負責,并進行統一部署。在實踐能力考核中,對學生科技活動小發明小制作,根據工作量大小和質量的高低給予相應的學分,從而在制度上為培養大學生的實踐能力和創新精神提供保障。對于學生反映良好的、教學效果顯著的教師,實踐能力提高較快的學生給予一定的獎勵,而對一些不負責任的教師和表現較差的學生進行相應的懲罰。
三、結束語
多酚物質是一類具有三元黃烷環結構的化合物,廣泛存在于多種植物的果、籽、皮和葉中,發揮著重要的生物功能并調控自然生態系統中植物-凋落物-土壤循環過程的交互作用。由于這些從植物中提取的物質,早期廣泛用于將動物皮轉變為皮革的制革工藝中,故又名植物單寧。多酚化合物可進一步分為兒茶素(黃烷醇類)、黃酮、黃酮醇、花青素及酚醛等,它們為人類食用或飲用的茶、咖啡、水果汁、葡萄酒和蔬菜等提供芳香和澀感等風味,其所產生的對人類健康的多種積極有益效應與多酚的化學結構和化學活性緊密相關,這反應在各種多酚化合物清除自由基或與Fe3+、Cu2+、Zn2+、Cr3+等金屬的絡合以避免產生自由基的抗氧化性研究上,但多酚苯環上相鄰2個或3個羥基的化學活性也使多酚類物質易于發生氧化作用,從而增加了多酚類物質結構的復雜性。茶葉中的多酚類物質(簡稱茶多酚)含量豐富,可達茶葉干重的30%。兒茶素類(Catechins)是茶多酚的主體,其組成包括表兒茶素(Epicatechin,EC),沒食子兒茶素(Gallatecatechin,GC),表兒茶素沒食子酸酯(Epicatechingallate,ECG),表沒食子兒茶素沒食子酸酯(Epigallocatechingallate,EGCG),表沒食子兒茶素(Epigallocatechin,EGC)和沒食子兒茶素沒食子酸酯(Gallocatechingallate,GCG)等多酚化合物。鑒于其存在幾何和旋光異構體以及易氧化和制茶的發酵過程中的復雜反應性,茶多酚實際是一類組成非常復雜、具有不同分子量和極性與結構差異很大的多元酚的混合物,在茶葉加工過程中氧化形成具有苯并卓酚酮結構的茶黃素類化合物以及結構更為復雜的茶紅素類化合物。由于兒茶素類物質結構的復雜性和多酚的反應活性,其分離、純化和結構的確認一直是國內外相關領域學者持續關注的研究課題;而對茶多酚化合物的生物活性相關的抗氧化性、細胞分子生物學以及基于腫瘤動物模型開展的抑制癌癥發生等方面的研究,更為茶的多種健康有益效應提供了科學依據。
2茶的健康有益效應
作為一種歷史悠久的飲品,茶的健康有益效應受到廣泛的關注,并逐漸被賦予科學的內涵。事實上,已有研究揭示,食用茶多酚或飲用茶水后,在血液和尿液中可檢測到與攝取量關聯的多酚或代謝物的濃度。目前,國內外已開展了大量的流行病調查統計研究,豐富的資料顯示飲茶具有多種健康有益效應,這些健康有益效應不僅吸引了廣泛的基礎生物醫學研究,而且相關基于茶水或其主要健康有益組分開展的細胞和動物實驗為進一步認識茶的健康有益效應提供了科學依據,并推動了茶資源在生物醫學上的應用研究。
2.1癌癥的預防
迄今為止,相關的細胞和動物實驗都證實:茶葉及其提取物均具有防癌抗癌的功效。癌癥需要蛋白水解酶以侵入細胞并形成轉移,而這些酶中最關鍵的就是尿激酶(Urokinase,uPA),uPA能降解細胞外基質,激活多種基質金屬蛋白酶,引發腫瘤細胞的侵襲、擴散和轉移,在惡性腫瘤的侵襲轉移過程中發揮著極其重要的作用。一般而言,uPA在多種惡性腫瘤中均呈高表達。小鼠動物實驗的研究揭示,抑制uPA的表達可以減少癌癥小鼠的腫瘤尺寸,乃至使癌癥小鼠完全痊愈,如阿米洛利就是一種尿激酶的有效抑制劑,但其使用伴隨有毒副作用;對比的實驗數據也證明,茶多酚尤其是茶多酚中的EGCG能通過抑制酶的活性和阻斷信號傳導通路,可有效阻止腫瘤細胞的增殖,促進其凋亡,進而可抑制腫瘤細胞的侵襲、血管化發展和轉移,因此,雖然EGCG相比阿米洛利對uPA的抑制作用要低,但其無毒副作用,加大其用量或提升其生物利用度,有望產生積極的預防或治療效果。目前,茶資源在口腔癌癥的預防上已取得積極的進展,Tsao等的研究揭示,綠茶提取物可通過阻止血管生成,產生抑制口腔癌前病變的效果,并且這一效應具有與綠茶提取物使用劑量呈依賴關系。
2.2心血管疾病的預防
除了具有防癌抗癌的功效之外,茶中的有效成分還具有預防心血管疾病的功效。2013年美國營養學會《美國臨床營養》雜志發表了“飲茶與心血管疾病風險”的文獻分析文章,這篇涉及57篇文獻的分析結果表明飲茶有助于降低中風等心血管疾病的發生。綠茶中的主要多酚化合物兒茶素,是通過多種機制來發揮血管的保護作用,主要包括抗氧化、抗高血壓、抗炎、抗增殖、抗血栓以及降脂作用。有研究表明每天喝1~2杯紅茶可抑制由銅離子誘發的低密度脂蛋白(LDL)的氧化,而飲用綠茶可以增加生育酚和β胡蘿卜素的濃度,從而抑制巨噬細胞介導的LDL的氧化,均可降低患動脈粥樣硬化的危險性。Raederstorff等采用高脂飲食喂養Wistar大鼠,研究了EGCG對大鼠血脂水平的影響,結果表明用含1%EGCG的飲食喂養的大鼠,其TC和LDL水平顯著降低,而血漿中甘油三酯以及高密度脂蛋白(HDL)水平卻沒有顯著性改變。Inami等在40名健康志愿者的身上就兒茶素對血漿中氧化修飾的LDL的影響進行了研究,4周后發現兒茶素組中氧化修飾的LDL水平明顯降低。馮磊光等對100例高血脂癥及血液流變學異常的患者進行了研究,患者服用茶色素1個月后,其血液的血漿黏度、低切黏度和纖維蛋白原都明顯降低。同時,兒茶素可以抑制二磷酸腺苷、提高卵磷脂膽固醇脂酰基轉移酶(LCAT)的活性和HDL水平,調節脂蛋白和載脂蛋白水平,加速膽固醇代謝以及促進膽固醇排泄來調節總膽固醇代謝等,同時可以降血脂。這些研究結果都表明茶及其有效成分對血管功能有著廣泛的健康有益效應。
2.3結石的預防
結石是人體病理性礦化導致的一種常見疾病,飲茶對結石的預防具有積極的效果。1998年發表在《AnnalsofinternalMedicine》的研究報道稱,在81093個年齡40~86歲的女士自愿者中,每天飲用一杯茶水,得結石病的風險下降了8%;而男士得結石病的幾率更下降到14%。2006年在《JournalofEndourology》雜志發表了題為“綠茶對尿道結石形成的影響:體內和體外實驗研究”,分別采用NRK-52E細胞培養和小鼠動物實驗評價了草酸鹽的毒性以及不同濃度茶主要健康有益組分EGCG的抗草酸毒性和飲用綠茶對小鼠形成腎結石的影響。研究結果表明,茶的EGCG可抑制草酸鹽產生的細胞毒性,小鼠喂食綠茶后,可抑制草酸引發產生自由基,降低尿中草酸的排泄以及γ-谷氨酰轉肽酶和N-乙酰氨基的活性,產生抑制尿道結石的效果。人體結石是一種病理性礦化形成的鈣鹽,其礦物質相中70%~80%的組成為草酸鈣鹽,其中能聚集長大形成結石的草酸鈣主要是一水草酸鈣。二水草酸鈣與細胞上皮組織的粘附性差,常隨排尿而排出體外。由于茶葉含有草酸,故一般認為茶為結石患者的禁忌物,但上述流行病學調查結果以及細胞和動物實驗結果均表明,飲茶具有抑制結石形成的功效。2010年發表的綠茶提取物調控草酸鈣結晶的研究論文,從結晶學的角度闡述了綠茶抑制人體結石形成的原因,受到了學界和社會的廣泛關注。
2.4茶的其他有益效應
Wang等研究綠茶中的兒茶素對身體多部位的影響,其研究結果表明:每天飲用低咖啡因、高兒茶素含量的綠茶(500~900毫克綠茶兒茶素),堅持90天可產生積極的減肥效果。文獻報道茶的健康有益效應非常廣泛,如茶多酚可以降低心臟疾病的發生。除此之外,茶黃素等有效成分還具有抗菌消炎等作用,在口腔保健以及預防骨質疏松等方面也有很大的價值。
3茶資源的應用
基于茶的健康有益效應和多酚類物質的化學活性,在茶深加工的基礎上,全價值利用茶資源受到了廣泛的關注。當前,茶資源在傳統輕化工領域的應用正不斷得以拓展,而其在健康、生物醫學和新材料等領域的研究將有望革命性地提升茶資源的價值,相關方向主要包括:基于茶健康有效成分的各類保健品、藥物、輔助增強高效藥物智能載體、組織修復用生物材料、生物傳感器以及納米功能材料和環境凈化新材料等。
3.1輕化工和健康領域
茶的深加工促進了茶產品的多樣化發展,目前已經形成了包括固態速溶茶、濃縮茶汁、茶糖果和茶糕點等產品。拓展茶資源在輕化工和健康領域的應用,涉及對茶功能成分的提取,如茶多酚、茶黃素、茶褐素、茶氨酸和茶多糖等,形成相應的精加工產品體系,以推動茶資源在食品抗氧化劑、食品功能助推劑和化妝品等方面的應用。其中,茶多酚有抗氧化、抑制和殺滅細菌等作用,在傳統輕化工領域的應用較為廣泛,如可將其用于水果和蔬菜保鮮,飲料、糕點及乳制品的生產,防止化妝品變質,延長使用時間,解除重金屬毒害等;形成的茶保健產品包括茶多酚膠囊、減肥膠囊、解酒膠囊等。針對茶多酚如EGCG抗氧化劑雖有優異的抗氧化能力,但存在脂溶性較差、生物利用度低的不足,相關的改性修飾及應用研究正發展成為利用茶資源的一個重要方向。如馮博文等對比研究了EGCG脂質體與目前食用油脂中常用的叔丁基對苯二酚(TBHQ)合成氧化劑對葵花籽油氧化穩定性的影響,氧化穩定指數法評價結果顯示,加入EGCG脂質體在一定程度上可提升葵花籽油的氧化穩定性,在葵花籽油中加入含量為200mg/kgEGCG的脂質體可獲得加入100mg/kgTBHQ的抗氧化效果。該研究表明,采用天然的茶多酚抗氧化劑,可增強葵花籽油的抗氧化性能,延長其貨架期和儲藏時間。
3.2生物醫用領域
茶資源在生物醫用領域有著廣泛的應用前景,尤其是近年來,基于茶多酚的生物醫學研究呈現出蓬勃發展的趨勢,其相關方向具體涉及深化對茶健康有益功效的認識、茶功能組分的高純提取以及對茶組分的有效功能應用和通過綠色加工技術獲得的高技術生物醫用制品等。茶多酚的藥用尤其是抑癌和抗癌受到持續的關注。2009年有關綠茶提取物預防口腔癌癥的研究表明,綠茶提取物(GTE)可以有效的預防口腔癌癥,而以綠茶提取物作為抗癌前藥的藥物研發已進入II期臨床試驗階段,并取得了積極的效果。2014年最新發表的論文報道了采用茶多酚提取物輔助增強抗癌藥物的研究工作,將EGCG與抗乳腺癌的蛋白類藥物赫賽汀(Herceptin)復合,再經聚乙二醇修飾,形成納米載藥膠束。細胞實驗和動物實驗結果表明,相比單純的蛋白抗癌藥物,由EGCG構建的納米載藥膠束具有更好的抗癌效果,在上述采用EGCG與Herceptin組裝形成載藥膠束的過程中,EGCG實際上是一種EGCG的寡聚物。事實上,在2013年就已有研究論文報道,借助茶多酚的氧化偶聯自聚,組裝形成表面孔結構豐富的環境響應球,形成的中空球可廣泛用于生物染料和抗癌藥物等客體分子的智能輸送等。在這些抗癌藥物載體的研究中,茶多酚自身的抗癌前藥功效,都受到了相應的重視。可以預料這些前沿的研究,將進一步推動茶資源在生物制藥和靶向抗癌載體方面的應用。隨著社會進入老年化時代,骨質疏松癥將會是影響人類生活質量的一種常見疾病。正常狀態下,人體骨骼中的成骨細胞和破骨細胞的活動處于平衡狀態,進入老年后,破骨細胞的功能趨于活躍,這將導致骨骼變脆、骨骼量減少,引發骨質疏松癥。2015年最新發表的采用骨質疏松癥動物模型的研究揭示,茶黃素具有抑制破骨細胞的功能,可有效改善動物的骨質疏松癥狀。此外,調控人體結石的主要成份草酸鈣的體外結晶學研究也揭示,茶多酚可抑制一水草酸鈣的形成,所以茶具有預防結石形成的功效。以上涉及骨質疏松癥和結石形成的研究將有望利用茶資源開發出相關的健康用品和治療藥物,獲得預防乃至治療人體病理性礦化關聯的疾病效果。針對茶的功能組分,構建適宜的載體材料,以提高茶多酚的生物利用度,對于實現茶組分的功能效應具有重要的價值。這類茶多酚載體材料一般采用具有良好生物相容性的醫用高分子和無機材料來構建,如2008年發表的論文就報道了一類茶多酚鈣基無機載體材料的制備,該研究采用雙噴嘴技術,對鈣鹽溶液和含有茶提取物的碳酸鹽或磷酸鹽溶液進行混合成粒,形成載有茶多酚的載體材料,實現了對多類茶多酚單體較高的包封率。此外,當前發展新型的生物功能材料的研究,也是利用茶資源的另一個熱點方向。Fei等利用茶多酚組裝獲得具有核殼結構的納米材料,通過選擇采用不同的金屬元素,可獲得不同波段的自發光功能,可應用于生物影像和輸送客體物質等;2012年發表的研究報道了一種尺寸可控的、在低pH值下穩定性極佳的EGCG納米金顆粒,這些納米粒子作為抗癌藥物載體可增強藥物的抗腫瘤活性,尤其適合應用于胃腸環境。
3.3其他材料領域
利用茶多酚的化學特性,發展綠色的化學合成方法制備功能材料,進一步展示了對茶資源的全價值應用。Nadagouda等報道了在室溫下用茶提取物高效合成貴金屬納米粒子的研究,所得到的銀和鈀等納米粒子的粒徑僅為20~60nm,該技術不涉及使用表面活性劑、封端劑或有機模板等化學物質,方法簡單、環保、高效,也適宜于制備其他如金和鉑等貴重金屬納米粒子。上述方法是利用多酚物質的還原特性來高效合成金屬納米粒子,而利用其抗氧化性還可以獲得新型的高效傳感器,如結合茶EGCG的抗氧化性和單壁碳納米管(SWNT)獨特的電響應特性,就可構建出具有對活性氧響應的SWNT/EGCG復合材料,該類復合材料可潛在用作化學和生物傳感器。此外,由茶提取物組裝構建的多酚球,表面孔結構豐富,預計在環境治理、空氣凈化以及作為化工填料方面均有著良好的應用前景。
4展望
1.生物技術引領世界新科技革命正在加速形成
生物技術是在分子生物學基礎上建立的、為創建新的生物類型或新生物機能的實用技術。具體而言,生物技術包括植物轉基因技術、動物生物技術、農作物的分子育種技術、納米生物技術、重要疾病的生物治療等。隨著人類基因組測序、人類染色體破譯、水稻基因組測序、破譯老鼠基因組、轉基因動植物研究、干細胞研究、生物技術在病毒檢測及疫苗研制中的應用、克隆技術等國際生物技術領域取得了一系列突破性進展。生物技術在醫藥、農業、環保、食品、化工等行業,具有廣闊的應用前景。
據統計,全球生物藥品市場規模1997年為150億美元,2000年為300億美元,2008年將達到800多億美元。在農業方面,盡管人們對轉基因食品存有疑慮,但從1996年商業種植轉基因作物以來,全球轉基因作物的種植面積仍然增長了30多倍,2001年已達5260萬公頃。據分析家預測,轉基因食品的銷售額2010年將達到250億美元。生物經濟的另一基礎是人類基因。由于繪出了人類基因組圖譜,基因藥物可以使幾千種基因病癥預防、緩解和治愈的可能性大大提高,因此有人說,一條基因就能形成一個產業。到2020年,利用基因重組技術研制的新藥可能會達到3000種。
生物技術已經成為現代科技研究和開發的重點,生物技術已經成為一個新的經濟增長點,其增長速度大致是在25%~30%,是整個經濟增長平均數的8~10倍左右。生物技術引領的新科技革命正在加速形成,生物科技的重大突破正在迅速孕育,將催生新的產業革命。歷史經驗證明,這一時期是發展中國家把握歷史契機,發揮后發優勢,實現跨越式發展的重要戰略機遇期。這也正是是我國生物產業發展的重要戰略機遇期,為我國發揮后發優勢、實現跨越發展提供了歷史性機遇。
2.中國必須抓住世界生物科技革命和產業革命的機遇,將生物技術產業培育成為我國高技術領域的支柱產業
生物產業作為21世紀新興戰略高技術產業,已成為世界各國競爭的制高點。中國政府高度重視生物產業發展。2009年6月,國務院常務會議討論并原則通過《促進生物產業加快發展的若干政策》。會議認為,必須抓住世界生物科技革命和產業革命的機遇,將生物產業培育成為我國高技術領域的支柱產業。以生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造和生物環保產業為重點,大力發展現代生物產業。《促進生物產業加快發展的若干政策》的頒布,標志著我國生物產業已步入快速發展期。
中國生物產業規模近年來不斷擴大。首先,生物醫藥穩步增長,經濟效益大幅增加。2000-2008年全國醫藥工業產品銷售收入年均增長達20.45%。2008年生物醫藥產業抗風險能力表現突出,繼續保持高速發展態勢,全年醫藥工業實現產值8666億元,同比2007年增長25.52%。中國生物產業總規模超過萬億元,生物產業正在成為中國高技術領域新的增長點。生物技術是中國與發達國家差距相對較小的高技術領域,中國具有發展生物產業的技術基礎和巨大市場需求,大力發展包括基因技術在內的現代生物產業,是培育新的經濟增長點、提升中國產業國際分工地位和保障國家長遠發展的需要。
3.河南省生物產業地方特色突出和發展優勢明顯
河南省生物質資源非常豐富,生物及新醫藥產業基礎比較雄厚,在部分領域居于國內領先水平。在國際化、產業化、集聚化的總體要求之下迅速做大做強河南生物及新醫藥產業,將其打造為帶動河南省經濟發展的新興支柱產業,對推動河南省產業結構升級和經濟社會發展具有重大戰略意義。
河南省生物資源豐富,糧食年產量突破1000億斤,擁有植物3830余種,動物418種,中藥材資源豐富,藥用植物1963種,擁有焦作四大懷藥、新鄉金銀花、濟源冬凌草、南陽山茱萸等特色地道中藥材享譽海內外。初步測算,2008年我省生物及新醫藥產業總產值已經超過600億元,其中全省醫藥制造業實現工業總產值和增加值分別達到484億元和150億元,同比增長35%和27%,分別高于全國平均增幅10個和9.9個百分點;實現利潤47億元,同比增長27%,是全國增長最快的省份之一。我省醫藥制造業總產值已從2000年居全國第14位,2005年全國第9位,躍升至2008年的全國第5位、中部六省第1位。以生物醫藥為代表的生物及新醫藥產業已經成為我省高技術產業中所占比重最大,帶動河南高技術產業快速發展的重要產業。
根據《河南省生物及新醫藥產業(2009-2020年)發展規劃》,河南省重點發展生物制藥、生物農業、生物化工、生物能源和生物技術研發服務業、醫藥研發外包服務等。緊緊抓住生物科技革命和產業革命機遇,充分發揮我省生物資源、產業基礎等優勢,堅持走特色化、產業化、集聚化、國際化的發展道路,鞏固和加強生物農業的優勢地位,加快推進生物醫藥轉型升級,把生物化工作為實現跨越發展的突破口,力爭通過10年左右的努力,將生物及新醫藥產業培育成為我省的新興支柱產業,主要經濟指標躋身全國前3位,使我省成為自主創新能力強、具有國際先進水平的生物農業基地,成為國際知名、國內一流的生物醫藥產業基地,成為全國規模最大、具有國際競爭力的的生物化工基地。
二、生物技術特色專業建設的重點內容
根據《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》(教高〔2007〕1號)和《高等學校本科教學質量與教學改革工程項目管理暫行辦法》(教高〔2007〕14號)的規劃,建設高等學校特色專業是優化專業結構,提高人才培養質量,辦出專業特色的重要措施。充分認識生物產業發展的急需,高度重視生物技術特色專業的建設工作,大力加強課程體系和教材建設,改革人才培養方案,強化實踐教學,加強教師隊伍建設,緊密結合國家、區域經濟社會發展需要推進生物技術專業建設,切實為同類型高校生物技術及相關專業和本校的專業建設和改革起到示范和帶動作用。
1.修訂、完善人才培養方案,整合課程內容,優化課程體系
(1)根據對社會發展、學科發展和人才需求的分析,以現代教育思想和教學觀念為指導,通過廣泛調研,圍繞如何提高生物技術專業畢業生從事科研、開發、生產管理工作等綜合素質,提出修改完善人才培養方案的思路。(2)強化生命科學基礎理論知識的傳授,調整理論教學與實踐教學的學時比例,適當增設拓展生命科學研究方法、促進實踐能力提高的課程,增加生命科學學科前沿知識介紹,拓寬知識面,提高人文綜合素質,使人才培養方案和人才培養模式進一步科學、合理。加強專業基礎課教學。根據本專業的特點,增設了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程工藝原理等專業基礎課,從而使學生較系統的掌握本專業所必須的技術基礎理論知識和技能,符合“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質、廣適應”的新型人才培養模式。要求本專業畢業的本科生有較扎實的生物學基礎,掌握生物技術的基本原理和一定的實驗技能,了解國內外生物技術研究及發展動向,能適應生物技術教學、科研、開發及管理等崗位的工作。(3)根據教育教學改革和人才市場對生物科學類人才的需求,整合相關課程內容、調整知識結構、加強專業知識內容的銜接,將學科新知識、新理論、新技術和新方法充實到教學內容中,修訂和完善課程教學大綱、實驗大綱、教學實綱及生產(教育)實綱。增設選修課,拓寬專業口徑,以適應市場需求。選修課有生物制藥工藝學、天然產物制備技術、環境生物技術、基因工程育種、生物工業下游技術等。針對不同的專業方向,使學生系統掌握好專業基礎知識后,通過多選課拓寬專業基礎,淡化專業意識,不斷提高自身素質與能力。(4)針對生物技術專業培養目標和河南省經濟發展特點,構建“基礎扎實,知識結構合理完善,實踐能力和業務技能明顯提高,科學精神、人文精神、創新精神整體發展,具有優勢市場競爭力”的生物技術類人才培養模式。根據學科特點和學生的不同學習階段,有計劃、有重點的吸納所有從事專業教學的教師、相關職能部門人員、生產實踐和教學實習單位骨干等共同參與到人才培養工作中。對理論課程體系和實踐教學環節進行合理規劃,通過學科專業概論、入學教育、本科生導師制、學科專業專題講座等環節,強化專業思想,加強基礎理論和實踐技能訓練,構建具有鮮明城市特色的生物技術類人才培養體系。
2.改革教學方法和教學手段
(1)提高課堂教學效率,引領學生自主學習。根據課程性質和教學內容積極開展多媒體輔助教學和網絡教學,充分利用網絡資源引導學生自主學習,培養學生獲取信息以及對信息進行分析、加工和綜合概括的能力。(2)積極倡導并嘗試體驗式教學、探究式教學等教學方法,通過研究性學習、自主學習、合作學習等多種形式,組織學生積極開展創新性實驗和實踐,開展社會實踐調查,參與科學研究,全面提升學生的創新能力和實踐能力。(3)改革課程考核方式,根據不同的課程性質采用不同的考核方式,采取理論筆試、實驗方案設計、實際操作、課程論文、課程討論答辯等多種考核方式,全面促進學生學習能力的提高。(4)定期開展學術報告、學生讀書論壇、演講比賽、實驗技能大賽等系列活動,拓展學生的知識面、提升學生的綜合素質。
3.加強師資隊伍建設,形成一支了解社會需求、教學經驗豐富、熱愛教學工作的教學團隊
(1)積極完善梯隊結構,科學合理的配置教師資源,建立健全師資培訓制度,加大中青年學術帶頭人和骨干教師的培養力度,鼓勵和支持中青年教師攻讀博士學位,進一步加強師德建設,全面提高教師隊伍的整體素質,以保證專業建設的可持續發展。(2)完善生物技術系活動制度,通過活動提升教師的業務能力和教學研究能力;加強對教學內容和方法手段的研究,形成人人參與教學研究的氛圍。(3)建立專業課教師的“傳”、“幫”、“帶”制度,通過老教師的指導,扶持青年教師盡快走上教學和科研軌道。通過建設,形成學科齊全、發展均衡、優勢互補,具有較強學術競爭力的教學團隊。
4.加強實踐教學
(1)依托鄭州大學生物基因工程技術中心的籌建,結合本專業較強的科研實力,加強生物技術專業類人才的實踐能力培養。(2)增加設計性實驗和綜合性實驗的比例,加強對實驗的指導,提高實驗課效率,培養學生的動手能力和創新能力。(3)建設生物學實驗技能實訓平臺及實踐技能實訓實驗室,2年級選擇優秀學生提前進入各個科研實驗室,加強科研、生產實踐鍛煉及課堂教學基本技能訓練,提高生物技術專業的科研、實踐操作能力。(4)充分利用鄭州市的動植物資源及規模化的生物技術企業,建立1~3個專業課程實習基地。通過課程實習,訓練學生的基本技能和知識運用能力。(5)借助重點實驗室、實驗中心及學院較強的科研勢力,為本科生搭建參與科研活動的平臺。建立本科生優秀論文評選制度,通過本科生畢業論文、“挑戰杯”、創業計劃競賽等開展優秀論文評選活動,激發學生參與科研活動的積極性,培養學生的創新精神和實踐能力。
三、生物技術特色專業的建設
1.立足前瞻性,緊緊把握生命科學前沿,搶占國際競爭的制高點
人類基因組計劃對生物產業帶來巨大推動作用,國際生物技術領域取得了一系列突破性進展,研究成果主要方面包括:人類基因組測序、人類染色體破譯、水稻基因組測序、破譯老鼠基因組、轉基因動植物研究、干細胞研究、生物技術在病毒檢測及疫苗研制中的應用、克隆技術。因此,生物技術在醫療保健、農業、環保、輕化工、食品等重要領域對改善人類健康與生存環境、提高農牧業和工業產量與質量都開始發揮越來越重要的作用。近年來,生物技術已經成為現代科技研究和開發的重點,生物技術已經成為一個新的經濟增長點。生物技術引領的新科技革命正在加速形成,生物科技的重大突破正在迅速孕育,將催生新的產業革命。歷史經驗證明,這一時期是發展中國家把握歷史契機,發揮后發優勢,實現跨越式發展的重要戰略機遇期。這也正是是我國生物產業發展的重要戰略機遇期,為我國發揮后發優勢、實現跨越發展提供了歷史性機遇。
2.突出先進性,發揮優勢,服務國家和地方經濟技術建設與發展
河南省生物質資源非常豐富、中藥材資源豐富、生物及新醫藥產業基礎比較雄厚,在部分領域居于國內領先水平。以生物醫藥為代表的生物及新醫藥產業已經成為我省高技術產業中所占比重最大,帶動河南高技術產業快速發展的重要產業。力爭將生物及新醫藥產業培育成為我省的新興支柱產業,主要經濟指標躋身全國前3位,使我省成為自主創新能力強、具有國際先進水平的生物農業基地,成為國際知名、國內一流的生物醫藥產業基地,成為全國規模最大、具有國際競爭力的的生物化工基地。廣泛與省內科研機構科研聯合,創建一批生產實習基地,克服造成產學研脫節,創造有利于科技復合型人才培養的新機制,滿足產業發展高水平科研領軍人才、以及具備管理、技術和營銷背景的復合型人才的急需。
3.發揮示范性,抓住機遇,形成特色,培養生物高技術產業急需人才