生物技术与生物工程的区别范文
时间:2023-11-17 17:46:09
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篇1
1.1课程体系设置重理轻工生物工程涉及的技术范畴属于生物工程技术与化学工程技术,广泛应用于医药、轻工、食品、化工等领域,生物工程专业是理工管结合的工科专业[3].生物工程主要是解决生物技术产业化过程中的问题,生物工程师不仅需要懂一些生物学方面的知识及其相关的数理化基础知识,还要精通工程技术方面的知识,例如工程数学、电工学、工程制图与CAD、化工原理,生物工程设备、生物分离工程、生物工程工厂工艺设计等.应用型本科院校为了发挥以前办学的优势条件,课程设置偏向理科,生物学方面的课程设置较多,工程课程相对较少.
1.2实践环节过程控制薄弱生物工程专业应用型人才大多充实到生产、经营、管理第一线岗位,能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发,要求具有扎实的专业知识和很强的实践能力.在本科教学阶段要注意适度拓宽专业面,强调工程实践,重视学生实践能力的培养.生物工程专业的实践环节包括实验课、课程设计、见习、毕业论文(设计)和毕业实习等,其中化学实验、生物化学实验、微生物学实验等主要是让学生掌握常规仪器的使用、设备维护保养等基本技能,化工原理实验、发酵工程实验、课程设计等主要是提升学生的工程素质,培养学生分析问题的能力,见习、毕业论文和毕业实习等主要是加深学生对社会、企业的认知,掌握生产工艺流程、生产设备及检测等知识.但目前偏远省份生物工程领域的相关企业较少,生产见习、毕业实习成了走马观花,见习中见到的重要环节、核心生产车间很少,实习中真正参与生产的时间短、动手机会少,收效甚微.
1.3基础理论教学求全求深且重复交叉应用型本科院校培养的工程专业主要培养应用型人才,基础理论知识应该“以应用为目的,以够用为度”,但长期以来各门课程都追求完善的教学体系,形成了大而全的课程格局,课本越写越厚、内容越写越多,这与培养目标不相适应[4].而且许多课程之间有内容交叉、重复现象,如有机化学与生物化学、生物化学与微生物、微生物与遗传、生物化学与分子生物学之间就有很多知识点重复,很多知识点在几门课程里都要讲授.而为了解决内容多学时少的矛盾,授课教师把其它课程涉及到的一些内容省略不讲了,结果可能几门课程都没有讲解同一内容,这样学生学到的知识就有了重复或者欠缺.
2生物工程专业应用型人才培养课程体系构建思路
生物工程专业人才培养目标是大力培养掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论和基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计生产管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才[5].课程体系的构建必须围绕人才培养目标,以学生毕业后的职业方向为依据,优化课程体系,重视专业基础和实践教学,强调个性教育,提升学生的能力素质,实现学生由学校到社会的无缝链接.
2.1夯实专业基础按照“宽口径、厚基础”的培养思路,课程体系要保证专业课程的学分比重,适当增加工程类课程的比例[6],加强对学生工程素质的培养,培养学生的工程能力,使学生具有牢固的工程学基础知识,以适应大规模现代化生产中的工程设计、参数检测、过程控制、产品的下游处理等工作,满足企业岗位的需要.专业课程设置要注重系统性,在教学过程中,要协调各门课程之间的教学,妥善解决交叉重复内容的授课问题,让学生在有限的时间内学有所用、合理够用.在夯实学生专业基础知识的同时,可将专业教育和应用能力及开发研究能力的培养结合起来,培养学生适应社会发展和解决实际问题的能力.
2.2重视实践教学实践教学一直是应用型本科院校的短板,生物工程专业课程设置中,要增加实践教学的比重,按由易到难、从校内走向校外的步骤组织实践教学,构建由实验课程、专业见习、毕业设计和毕业实习等组成的实践教学体系,将有关实验内容分散到各阶段的教学中,逐步规范学生的实验操作,提高实践技能,培养学生综合运用知识的能力和创新思维.实践证明,这种实践教学能够激发学生学习的主动性和创新精神,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,同时还可以促进教师对教学理念和教学方法的更新[7].
2.3凸显自身特色应用型本科院校都有各自的发展轨迹,其专业设置经过长期的发展;学校在所地区经济结构、发展水平、产业特色也各不相同,因此,生物工程专业课程设置既要发挥学校师资力量、实验条件、学科发展的综合优势,又要适应经济发展和社会市场的需求,使课程设置具有鲜明的特色.在制订课程体系时,专业方向课开设应凸现个性化教育,这是提升专业内涵的主要手段.比如开设生化生产工艺学、代谢工程、环境生物技术、计算机辅助生物过程设计、生物制药工艺学、药剂学、食品发酵工程、酶工程、企业管理等课程.这些课程分别涉及环境、制药、轻工、食品、管理、生物等多个方向,对专业知识范围进行拓宽,也增强学生的兴趣和适应就业的需求.
3生物工程专业应用型人才培养课程体系的构建
生物工程专业是建立在生物学、化学、工程学等多学科基础上的复合型专业.课程设置必须以人才培养目标为总揽,坚持知识、能力、素质和个性协调发展的原则,强调知识的整体性、系统性和综合应用,强调学生的人文素质、工程素质和动手能力的培养,构建培养高素质的应用型生物工程人才的课程体系.
3.1构建符合培养目标的课程体系培养满足市场需求的应用型生物工程人才,需结合自身实际,充分发挥课堂教学、实验实训和校园文化活动三个培养平台,按照公共能力、专业能力和发展能力三个模块对生物工程专业进行课程构建,每个模块又由几部分组成,具体的课程体系可设置为:
3.1.1公共能力培养课程公共能力包括价值判断、交流沟通、身心调适和信息处理等能力.价值判断能力培养课程包括思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、思想和中国特色社会主义理论、基本原理、形势与政策、思想政治理论课实践等;交流沟通能力培养课程包括大学英语、大学语文等;身心调适能力培养课程包括基础体育、健康运动项目训练、职业生涯设计与创业就业指导、国防教育与军事训练、劳动技能训练等;信息处理能力培养课程包括大学计算机、计算机操作训练等.各个模块还要开设相应的素质拓展活动项目和选修课程.
3.1.2专业能力培养课程专业能力包括自然科学与工程学基础、生物学知识、生物工程工艺研发、专业综合实践等能力.自然科学与工程学基础知识培养课程包含高等数学、无机分析化学及实验、有机化学及实验、物理化学及实验、电工学、工程制图与CAD、化工原理及实验、工程数学等;生物学知识培养课程包含生物化学及实验、微生物学及实验、分子生物学及实验、基因工程及实验、细胞生物学及实验等;生物工程工艺研发能力培养课程包括发酵工程、酶工程、生物分离工程、生物工程综合实验、生物分离工程实验及其他方向课程等;专业综合实践能力培养课程包括专业认知实习、专业技能测试、企业家讲座、社会实践调查、产品设计、毕业实习、毕业论文(设计)等.
3.1.3发展能力培养课程发展能力培养课程须根据学校的教学特色和学生的发展需要进行开设,不同专业方向的课程设置有所不同.例如,发酵方向设置生物工程设备、生物工程工厂工艺设计概论、发酵工艺学及实验、发酵过程控制与检测、生物制品质量监控等.生物制药方向设置药物化学、药物分析、药剂学、药理学、生物制药工艺学、生物技术制药、生物药物分离与检测技术等;食品方向食品营养学、食品工程原理、食品分析、食品机械与设备、食品工艺学等.以上课程又分为理论教学、实验实训、综合实践三种不同的课程类别.这些课程紧紧围绕工程素质的培养分层次、分年级循序渐进地开设.
3.2加强实践环节的教学管理和过程控制根据专业培养目标,充分发挥校内实验、实训平台和校外实习基地作用,构建由实验课程、课程设计、专业见习、毕业设计和毕业实习组成的“分阶段、多层次”的实践教学体系,并制定相应的考核标准.第一层次:基本技能实验,包括无机分析化学实验、有机化学实验、生物化学实验、物理化学实验、化工原理实验、微生物学实验等.通过这些实验课程让学生掌握常用仪器设备的基本操作、使用技能、维护保养,学会生物大分子和微生物的分离纯化、定量测定、性质鉴定等.重点是基本操作技能和规范化训练,培养严谨求实的科学态度和工作作风.第二层次:专业综合实验,包括生物工程综合实验、生物分离工程实验、发酵工艺学实验、发酵过程控制与检测、生物制品质量监控、药学综合实验、食品工艺学综合实验等.生物工程专业的实验教学内容应该专门化,具有特性,以区别于生物技术和化学制药工程等邻近专业[8],但又要兼顾到不同专业方向的需要.通过这些实验要求学生学会利用微生物发酵生产某种产品,掌握发酵原料的成分分析、原料制备、发酵过程控制与检测、成品处理等,进一步巩固提高学生的实验技巧、独立思考和分析问题、解决问题的能力.第三层次:应用研究实践,包括创新性实验、见习、产品设计、毕业论文(设计)、毕业实习等.通过见习使学生了解工厂的生产流程;通过产品设计让学生能够选择合适的方法、技术设计某种产品的生产工艺,并生产出产品,如“啤酒生产”、“抗生素生产”、“特色酸奶的生产”等;通过毕业论文使学生独立查阅文献,制定实验方案,完成实验,进行数据处理和分析,培养学生综合应用知识的能力和创新意识.毕业实习使学生了解经济发展和企业改革的实际情况,参与各类生物制品的研制、生产和质控过程,掌握一般的生物工程产品的工艺设计、过程,为今后的工作打下基础.所有这些环节都与培养学生的动脑动手能力、掌握各种专业技能是分不开的,任何一个环节都是非常重要的,只有加强各个环节的考核,才能为社会输送技术过硬的应用型人才.
篇2
关键词: 生物药物 生物技术 发展策略
一、生物药物概述
生物药物是借助于微生物培养技术或生物工程,生产出具有生物活性的蛋白质药物。生物药物与一般性药物的主要区别在于:生物药物包含生物遗传特性,将生物体的遗传差异性通过不同的核酸组成呈现出来,使得生物药物可以应用于治疗一些传统药物无法治愈的疾病,如心脏病、糖尿病、心脑血管疾病等。生物药物具备广泛的功能性,在对生物药物的有效性和安全性进行评估时,要根据药物本身的结构特征,建立科学、准确的生物药物安全管理制度,确保生物药物治疗疾病的效果。
二、生物药物的研究和发展现状
生物药物技术的本质就是利用生物基因信息学,构建具备药物功能性的细胞培养株,从而利用多种活性蛋白和酶对疑难病进行治疗,这是生物药物技术的研究目的。生物药物由于技术的创新性较强,同时具备较高的经济附加值,因此受到国内外医学领域的高度重视。生物药物不仅是能耗较低的绿色经济,还可以为国家带来长期经济增长点,因此,世界各个国家都将生物药物的研究和发展确定为国家高新技术扶植对象。
我国生物药物研究工作正处于快速发展时期,生物药物研发是一项结合基因工程、生物技术、计算机技术等多领域的综合性学科。我国政府将生物药物技术作为国家优先扶植的产业,鼓励技术创新,拓宽生物药物在医学领域的治疗范围,提升生物药物与现代医疗手段的协同作用水平,提高我国医疗服务质量。我国对于生物药物的发展战略主要是针对技术的自主研发能力进行重点突破,立足创新,加强市场需求导向,力争将我国生物药物研发与生产行业建立为我国重要的高新技术行业。
三、生物药物的研究与发展策略
生物药物的发展是将生物基因理论与制药工程相联系,利用生物基因工程对人体基因组的研究结果,使得生物药物可以应用于治疗疾病。人类基因组的破解为生物药物的发展提供可能,利用基因组中已经获得的功能型基因结构,运用生物克隆方式表达,从而获得生物基因的功能型蛋白或核酸,借助计算机技术对克隆出的生物蛋白结构和功能性进行分析,并对功能型蛋白进行结构修饰和排列组合,筛选出具备药物特性的蛋白结构。生物药物的研制就是将结构基因通过生物培养技术和蛋白质技术,对具有生物药用价值的基因进行克隆表达,从而获得可用于医学药物的功能型蛋白结构。
对于功能型基因结构的鉴别是生物药物的研制过程中的关键环节,是生物药物是否具备功能性和安全性的重要保障。目前,国内外对于生物功能基因结构的鉴别还缺乏相应技术,尤其是功能型基因靶点的确定是现代生物药物研究的关键课题。如果单纯运用生物技术很难获得准确结果,就要将生物信息学与基因学相结合,利用基因学中对人体基因组的研究成果和生物药物作用机制,准确定位功能型基因靶点。同时,可以结合计算机模拟结果,对功能型基因的药物作用效果进行预测,完成药物作用节点与基因结构的对接。当前,生物药物的研究策略主要可以包括四个方向:一是建立人类基因组信息库,从生物功能性入手对具备药物活性的蛋白或酶进行校对并且进行克隆,经过生物活性分析和功能筛选获得可用于生物药物的蛋白结构;二是应用生物活性分析、PCR技术、噬菌体展示技术克隆纯化功能性蛋白,将蛋白基因组成作为生物药物研制的主要依据;三是利用基因合成技术,设计能够阻碍治病基因合成过程的寡核苷酸;四是利用基因克隆技术合成能与致病基因相互作用的蛋白,通过药理作用研究筛选出可以用于制备生物药物的蛋白结构。
四、生物药物的研究与发展前景
生物蛋白工程技术的发展为生物研究提供新的发展方向,基因打靶技术与基因改组技术使功能性蛋白药物的种类和用途更广泛。通过基因工程技术可以增强生物药物的活性和稳定性,延长生物药物在病灶组织中的作用时间,降低药物与人体的免疫抗性。例如,天然胰岛素在注入人体后,由于胰岛素会在人体中进行酶化反应,生成多聚体后改变蛋白残基结构,延长胰岛素进入血液循环系统的时间,削弱注入胰岛素的治疗效果。如果采用生物基因激素对胰岛素中残基结构进行修复,就可以减少胰岛素的聚合反应从而促进胰岛素生成,有效增强治疗效果。
目前,生物药物技术的发展方向可以划分为五种,分别是功能性基因治疗剂、可溶性蛋白药物、抗体药物、单克隆抗体与疫苗。随着生物药物技术的发展,预期在2020年,单克隆抗体将成为治疗肿瘤疾病、皮肤疾病与神经系统疾病的有力措施,统计数据显示,截至2012年,世界单克隆抗体总销售额超过250亿美元,这个数据将随着单克隆抗体技术的发展进一步提高,由此可见,单克隆抗体技术已经成为生物药物领域最具代表性的技术。
值得注意的是,生物药物由于容易受到人体新陈代谢环境的影响,与人体多种消化酶相互作用导致药物活性下降,这就需要在治疗期间频繁注射药物,延长治疗周期,给患者身心带来不利影响。如何改善生物药物的半衰期是该技术的重要研究方向,可以通过增加药物的化学修饰,或添加酶抑制剂等方式减缓人体对生物药物的酶化作用,以增强药物的治疗效果。随着生物技术的快速发展,生物药物的研究与发展将在21世纪为人类提供更多的健康保障。
参考文献:
[1]吴梧桐,王友同,吴文俊.21世纪生物技术与生物制药[J].药物生物技术,2011,8(1):1-31.
篇3
[关键词] 生物技术 主干课程 实验教学 体系
实验教学对于培养生物技术人才十分关键,尤其是主干课程的实验教学不仅直接关系到学生的动手能力,还会影响到学生的创新精神和创新意识。江苏大学生物技术系以培养高新生物技术人才为宗旨,经过多年的探索和改革,发展了以生化及分子生物技术为特色的专业。目前现有实验教学和条件基本满足学生需要,但是相对于生物技术迅猛发展,实验教学内容、实验教学管理体制等方面存仍在诸多不足,实验教学体系仍需要进行完善。结合我校实际,为了充分发挥学生的学习主动性,培养具有创新意识的高新生物技术人才,结合我校实际必须尽快完善主干课程生物实验体系。
一、现有实验教学的弊端
传统的实验教学一直秉持实验从属与理论的原则,实验教学的地位一直没有得到足够的重视。实验教学内容杂乱,缺乏独立性和系统性,实验课繁多但课时偏少。实验教学中仍然是以教师为主,学生为辅,学生的主动性受到极大地限制。实验设备落后,实验室的管理制度不完善。
实验教学中,生物技术专业主干课程实验贯穿学生大学学习的始终,对于学生素质的培养尤为关键。现今的实验教学水平无法培养符合社会要求的高素质生物技术人才,因此根据社会的需要建立新型的实验教学模式势在必行。
二、新实验教学体系的探索与构建
1.确立实验指导思想,明确教学目标,给实验教学合理定位
实验教学改革,必须首先进行实验教学观念的转变,改变传统的实验从属与理论的观点,将理论与实验有机结合,以理论指导实验,同时以实验实践理论。同时改变以往教学中完全以教师为主的教学观念,重视发挥学生的自主性、能动性,明确学生在实验教学中的主体地位,在实验中培养学生的动手能力和创新精神。实验教学是以创新创造为核心的教育理念,培养学生实践能力和创新精神为目标。确立实验教学的独立地位,即保证了实验教学在整个教学体系中与理论教学具有同等地位,又可以充分发挥其在培养学生创新精神和实验技能方面的重要作用。
2.构建实验教学的新体系
生物技术的不断发展对于生物实验教学提出了新的要求,现今的实验教学内容杂乱,缺乏层次性和系统性,为了适应生物技术发展的需要,培养高新生物技术人才,实验教学内容必须进行细致的梳理,实验教学系统必须进行完善。在实验教学内容逐渐改革的基础上实验教学的方法也必须进行改进,实验教学的设备也应该不断更新,以实现实验教学水平的全面提高。
(1)优化实验教学内容。实验教学效果与实验教学内容密不可分,为了提高实验教学的有效性,实验教学必须结合教材内容,根据各年级学生的知识构成和接受能力建立系统的实验教学内容,注意实验教学内容在各年级之间的过渡。生物技术各学科本为统一的整体,相互之间存在着千丝万缕的关系,在实验教学内容的设计上应该考虑到这种学科的关联性,不可将教学内容分裂开来,减少实验教学内容的重复性,使实验教学内容体系化。动物与植物实验相结合,学生逐一进行观察,通过动植物细胞的对比分析其中的区别,便于学生了解并掌握动物与植物细胞的区别。提高生物学习的趣味性和学生生物学习的效率。将细胞生物学和遗传学部分实验教学内容整合,如动植物染色体染色、标本制作以及有丝分裂和减数分裂观察等。通过肿瘤细胞研究,可以从动物整体水平、细胞和亚细胞水平、分子水平和基因水平观察和研究,将不同层次的实验贯穿起来,从内容上体现多层次交叉,综合课内知识点,突出创新能力的培养和综合素质的锻炼,改变了传统实验课门数多,学时少,实验内容衔接性差和重复设置的现象。使学生能够将孤立的基本实验技能融会贯通地用到实际课题中去,使得书本与科研实践有机的结合。
在优化实验教学内容的基础上,将实验教学的内容串联成线,创建并完善实验教学的体系,建立基础性实验、综合性实验和设计型实验等多样化的实验教学模式。使实验教学更为符合现代生物技术发展的需要,使实验教学更为符合时代的要求,提高实验教学的科学性和有效性。
(2)更新实验教学方式。为了提高学生的学习积极性,发挥学生的在实验教学中的主体作用,实验教学应该根据学生的实际需求,结合实验教学的内容,建立开放式的教学方式。如“质粒DNA的快速提取实验及凝胶电泳和转化实验”两大系统。在实验前鼓励学生查阅资料对两种实验进行比较,通过教师的教学引导及实际的实验操作,了解不同的电泳的实验使用范围、实验方法和实验特点,使学生在学习以上知识的基础上加以理解,通过实际的实验强化学生对知识的掌握熟练程度。此外,也可以在学生充分准备的基础上,由学生提出自己的实验方案,激发学生的学习积极性,提高学生的学习效率。通过实验教学方式的适时更新,我校在培养学生的学习兴趣及创新意识方面取得了良好的教学效果。
(3)实验室管理科学化。实验教学内容改革的同时,实验教学的硬件设施也应该不断更新。根据生物技术人才培养的需要,我校逐年添加新型教学设备,将实验室由原来的两间扩展至现今的五间,满足不同实验教学的要求。随着实验设施的增加,实验室的管理也逐渐制度化,建立了实验室功能分区,实验器材借用审批备案,实验设施使用规范及实验设施使用安全等各项制度,实验教学更为科学化、简便化。
三、结语
经过几年的探索和改革,我校的生物技术系实验体系逐渐完善,生物技术人才素质的培养收效明显。相信只要紧跟生物技术的发展趋势,通过实践发现实验教学中的问题,分析存在问题,采取适宜的方式解决实验教学中的问题,实验教学体系将会日臻完善,生物技术人才的培养将会事半功倍。
参考文献:
[1]韩文军,李雄华,邢伟一,何钢,王义强.生物技术基础实验教学的改革与实践[J].实验室研究与探索,2006,25(16):1577-1579.
[2]姜舒.深化实验教学改革,建立实验教学新体系[J].高等建筑教育,2001,(3):45-46.
[3]肖红利,郭泽坤,李亚敏.生物技术专业主干实验体系的建立[J].高校实验室工作研究,2007,92(2):34-35.
[4]朱晟,刘元涛,张福伦.实验教学改革与培养学生创新能力的实践及思考[J].实验室研究与探索,2001,20(4):17-18.
[5]汤华,谢俊,向福英,韦双双,王罗霞.生物技术综合实验室管理科学化的探索与对策[J].海南大学学报自然科学版,2007,25(4).
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一、紧跟时代的发展,提高生物重视程度
人类21世纪的今天,生命科学与生物技术已经发展成多学科综合渗透的高科技领域,而且成为21世纪高科技发展的支柱产业之一,在我国也越来越受到重视和发展。但是就中学教育而言,从我们的教育系统到学生和家长,总体上还不太重视生物这一学科。尤其是在初中,生物科一直作为副科,使生物在初中教学中一直倍受冷落。已经形成了先入为主的观念。我们应该充分认识到生物的重要性,与时俱进,把握生物未来发展的方向。
随着生命科学的发展,生物学理论与技术的发展和应用已渗透到生命科学的各个领域,在新世纪有着广阔的发展前景。从人类基因组计划到基因治疗;从转基因动、植物到杂交水稻;从餐桌上的转基因食品到DNA侦破技术等等,“生命科学”、“生物工程”、“生物技术”“转基因工程术”,已经在很多领域显示出了其领先科学的优势。因此在高速发展的时代,我们应该重视生物。
二、抓住时代的脉搏,注重培养学生兴趣
兴趣是打开成功之门的钥匙,兴趣可以变苦学为乐学,变厌学为愿学,变被动为主动。教育心理学研究也表明,当一个学生对学习产生兴趣时,就会积极、主动、心情愉快地学习,不会觉得学习是一种负担而是一种乐趣。另一个研究也表明兴趣是获得知识的内在动力,它影响着学生学习的行为与效果。学生对所学学科兴趣越浓厚,其学业成绩一般都会越理想。因此,要想让学生喜欢生物,重视生物,就得先激发他们学习生物的兴趣。这样就起到了事半功倍的效果。那么在这个信息高速膨胀的时代,怎样才能够激起学生的兴趣呢?其实我们知道中学生的好奇心很强的也很容易分散注意力。只要我们以生活为依托,增加学习生物的实用性和趣味性,更重要的是抓住时代的脉搏,给学生以最新的知识,让他们充分的好奇,那么被动学习就变成了主动学习了。兴趣就会在不知不觉中培养出来了。
三、更新教育的理念,培养学生主动探究
所谓探究性学习,泛指学生主动探究问题的学习,即学生在教师指导下,以类似科学研究的方式去获取知识,应用知识解决问题。例如,在讲授《保护生物多样性》时,我为学生创造探索生物多样性与环境保护的调查。让学生自主性、探索性地学习。我还让学生科学的利用网络资源搜集一些资料,然后让全班同学共享,交流讨论得出各种各样的观点。这样让学生学习兴趣更浓、效果更好。这种探究性学习,一方面培养了学生自主学习的能力,另一方面还建立起了平等、民主,合作的学习氛围。这种与时俱进的理念,把课堂大胆的交给学生,培养学生主动探究学习能力,提高课堂教学的效率。
四、贯穿实用的观念,重视实验教学实施
生物是一门实验性很强的学科,实验是生物学最基本的研究方法之一。新教材更是非常注重学生实验探究能力的培养。通过实验,不仅可以使学生加深和掌握生物学知识,而且还非常有利于培养学生的学习兴趣。如在教授《观察动植物细胞》这两个实验时印象深刻,学生没有见过显微镜和其它的实验工具。好奇心很强,积极性很高。学生做完实验后我要求小组长做汇报。学生报告完以后我认真总结,分析比较,最后还要学生把所学的知识用到日常生活中。倒如:动植细胞是有很大的差别的。细胞壁、液泡、叶绿体是植物特有的结构。根据这一区别,就可以用显微镜来鉴定生物样品。这样既达到培养兴趣的目的,又能学以致用。
五、信息技术的发展,充分利用好多媒体
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1.1海水灌溉农业的分类
如上所述,农业可以分为陆地农业和海水农业,海水灌溉农业是海水农业的一个分支。以耐盐植物为立足点,我们可以对海水灌溉农业进行多方面分类:
1.1.1从耐盐植物的来源角度从耐盐植物的来源角度看,海水灌溉农业可以分为两类:①直接对野生耐盐植物进行筛选、驯化的海水灌溉农业,如种植海蓬子、菊芋、碱蓬等植物,由于这些植物先天耐盐能力较强,只需筛选适合的品种进行驯化培育,提高植物的耐盐碱、防病虫害或者高产等能力,在此基础上发展而成海水灌溉农业;②利用生物技术提高植物耐盐性以获取耐盐植物的海水灌溉农业,如将野生耐盐植物红树的基因通过生物技术转入番茄、茄子、辣椒等,大幅提高淡水作物的耐盐能力。
1.1.2从耐盐植物的效用角度从耐盐植物的效用角度看,海水灌溉农业可以分为两类:①栽培侧重于经济效益的耐盐植物的海水灌溉农业,如种植碱蓬,用于生产蔬菜、食用油、保健品;种植海蓬子,可用于制药和获取食用油;②栽培侧重于生态价值的耐盐植物的海水灌溉农业,如种植互花米草,其草体韧性强,受海浪冲击弯曲到一定程度后可以恢复原状,有消浪固堤、绿化滩涂和改良土壤的作用;种植柽柳,柽柳具有较强的耐盐碱和耐干旱能力,可用于恢复盐碱地、绿化干旱地区公路环境和制作盆景[9]。
1.1.3从耐盐植物的用途并兼顾植物学分类法的角度从耐盐植物的用途并兼顾植物学分类法的角度看,海水灌溉农业大致可以分为4类:①栽培耐盐粮食作物的海水灌溉农业,如种植耐盐大麦、盐角草等;②栽培耐盐经济作物的海水灌溉农业,例如种植碱蓬、海蓬子等;③栽培耐盐药用作物的海水灌溉农业,例如种植芦荟、罗布麻等;④栽培耐盐饲料和绿肥作物的海水灌溉农业,例如种植滨藜、苜蓿等。
1.2海水灌溉农业的属性特征
海水灌溉农业的四大突出特点使其成为区别于陆地农业,也区别于其他海水农业的特色农业类型,具体表现在:
1.2.1对生物资源的选择多元化海水灌溉农业的生物资源既可以是海洋植物,也可以是陆地植物。有些植物的耐盐能力是与生俱来的,如海带、红树林、大米草、海蓬子等,有些陆地淡水植物如大麦、茄子等也可以通过生物技术培育成为适宜海水灌溉的耐盐作物。
1.2.2对灌溉水源的使用具有创新性海水灌溉农业对耐盐植物进行全海水灌溉或者海水与淡水混合灌溉,开发了海水的全新用途。如毕氏海蓬子含有丰富的铁、镁、碘、钾等矿物质,具有预防癌症、美白肌肤的功效,可以用全海水灌溉。番杏含有丰富的铁、钙、维生素等营养元素,具有缓解肠炎、肾病、败血病疼痛的效用,可以耐1/3的海水。
1.2.3实现了海陆资源交叉利用陆地农业所利用的水、土、植物资源都来源于陆地,其他海洋农业发展利用资源都源自于海洋,而海水灌溉农业土地资源来自海洋,水资源是海水或海水和陆地淡水的混合水,植物资源主要是陆地植物,也有诸多海洋植物。因此,海水灌溉农业对实现综合利用海陆资源的长远发展目标具有促进作用。对陆地和海洋资源的交叉利用,是海水灌溉农业的本质特征。
1.2.4可以充分利用废置资源在海水灌溉农业产生之前,大量的沿海滩涂、海水资源被长期废弃,耐盐植物也没有实现应有的价值,而且盐碱地面积不断扩大,海水侵蚀海岸现象日益严重。海水灌溉农业的诞生及发展,实现了充分利用沿海滩涂、海水和耐盐植物资源,改善生态环境,创造巨大生态效益、经济效益和社会效益的目的,开创了农业发展的新领域[5]。
2海水灌溉农业的起源与发展
20世纪40年代末期,海水灌溉农业的雏形开始出现。1949年生态学者HugoBoyko和园艺学者ElisabethBoyko在以色列城市埃拉特,在沙地上用淡水与海水的混合水灌溉植物,宣告海水灌溉农业的诞生。20世纪80年代,随着全球淡水危机的意识觉醒,海水灌溉农业逐步走向深入。20世纪90年代,美国科学家成功将海草的基因注入高粱,美国亚利桑那州立大学塔可逊环境研究实验室从约800种耐盐植物中筛选出一种可以直接用全海水灌溉的植物海蓬子(SalicorniaeuropaeaL),并先后培育出海蓬子SOS-7、SOS-10号两个品系,这标志着海水灌溉农业取得了里程碑式的发展。目前,美国已成功培育出2种全海水灌溉小麦、29种海水与淡水混合灌溉春小麦和耐2/3海水的番茄。印度已培育出耐80%海水的春小麦。墨西哥栽培的海蓬子也可以用全海水灌溉,而且生产过程中无需使用农药和化肥。许多国家的科学家正致力于将培养的细胞或愈伤组织通过盐胁迫诱导耐盐突变体,已经在部分农作物、牧草、草坪草、烟草、部分果树、林木上取得一定成功。以海蓬子为代表的部分海水灌溉农业已进入专业化和规模化的生产阶段。
20世纪60年代起,我国开始海水灌溉农业研究。南京大学仲崇信教授从英国引进了耐盐植物大米草,在江苏以固堤促淤为目的进行种植,70年代末又从美国引进互花米草,在消浪固堤、促淤造陆,净化环境、改良土壤等方面效果显著。中国科学院海洋研究所邢军武成功筛选出可用全海水直接灌溉的优良碱蓬品种,在青岛市试验种植几百亩,平均亩产120kg。1996年山东省东营农业学校和山东师范大学在东营市合作建成我国第一家盐生植物园,占地3.33hm2余,收集保存耐盐植物150多种,成功培育和引进耐盐经济作物80多种。海南大学林栖凤教授利用生物工程技术已获得了可用海水直接浇灌的耐盐豇豆、辣椒、茄子和番茄等作物并繁殖到第四代,被列为国家“九五”重点科技攻关项目。2001年江苏大丰晶隆海洋发展有限公司被中国科学院植物保护研究所确认为海水灌溉农业的中试基地,目前已成为全国最大的耐海水蔬菜生产基地[6]。山东寿光投资2.16亿元建设了国内首家海水蔬菜高科技产业园,主要以种植黑枸杞、海虫草(西洋海笋)、海芹等品种为主,同时,海滨甘蓝等新品种正在进行试种。2013年,山东寿光海水蔬菜产品通过了中绿华夏“有机蔬菜”认证,成为我国海水蔬菜规模化发展的领军者。总体来说,我国海水灌溉农业的研究和试验开始较早,取得了一些重要科研成果。但是整个行业仍处在初级阶段,仅有为数不多的品种(如,海蓬子、黑枸杞等)进入产业化生产阶段。其他传统淡土粮食和蔬菜作物的海水灌溉多处于试验阶段,距离产业化仍有较大距离。
3我国发展海水灌溉农业的战略意义
发展海水灌溉农业是功在当代,利在千秋的开创性事业。我国发展海水灌溉农业的意义主要表现在以下几个方面:
3.1发展海水灌溉农业有利于有效节约淡水资源目前,世界普遍面临着淡水资源匮乏的危机。海水约占全球表面水资源总量的96.5%,淡水资源约占2.53%,其他水资源约占0.97%,而人类实际可以利用的淡水资源仅占地球总水量的0.26%左右。作为农业大国,我国人均水资源占有量少,而农业用水占用水总量的70%,但是,由于水资源短缺,迄今我国仍有61%的耕地没有水资源保证。随着经济和工业化进程的不断发展和推进,人口增长对淡水资源造成的压力日趋紧张,而水污染问题又加剧了淡水的供求矛盾。一定程度上,海水可视为无穷无尽的潜在水资源。利用海水或海水与淡水的混合水灌溉耐盐植物,可有效地减少淡水资源的使用量,变相增加了国民可利用水资源总量。况且,通过发掘海水的全新用途,可以完善海水综合利用结构,同时打破传统农业以淡水为支撑的格局,农业生产将获得更广阔的发展空间。
3.2发展海水灌溉农业有利于缓解人地矛盾进入21世纪,虽然我国人口增速减慢,但人口总量还在不断增加,人均耕地不断减少。据统计,我国近10年增加约7845万人,耕地面积约为1.22亿hm2(2011年),人均耕地面积约为0.09hm2,远远低于世界平均水平,与此同时,我国土地盐碱化、次生盐渍化面积不断扩大,形势异常严峻。山东大学海水灌溉农业专家夏光敏教授指出,若在盐碱荒地和沿海滩涂都种植耐盐作物,那么全国可多增耕地0.4亿hm2,相当于中国现有耕地面积的1/3,从而大幅度增加了可利用的土地面积。因此,发展海水灌溉农业,充分利用沿海滩涂,可以有效缓解我国人多地少的紧张状况,同时对土地改良,提高土地肥力也具有积极的作用。
3.3发展海水灌溉农业能够获取可观的经济效益适用于海水灌溉农业的耐盐植物,在传统淡土种植较少,而许多潜在用途尚待发掘,因此海水灌溉农业产品更易于培育缝隙市场。大米草、苜蓿是优良牧草,可以改良牧场,提高载畜能力;罗布麻既可以用于纺织又可以制药;芦苇、柽柳等可用于编织;海蓬子可用做蔬菜和榨油,产量可观;碱蓬可用于生产蔬菜、食用油、保健品等等。利用盐碱荒地和海水这类边际资源栽培上述耐盐植物,充分发掘其用途和价值,开辟新的市场领域,对于优化农业生产结构、促进区域经济发展具有重要意义。
3.4发展海水灌溉农业有利于实现巨大的生态价值党的十报告指出,建设生态文明,是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计,要把生态文明建设放在突出地位。我国沿海地区土地盐碱化、风沙化比较严重,尤其是山东鲁北地区、江苏苏北地区,原因是地下水水位高,含盐量高,水分蒸发后将盐分析出留在地表。在沿海滩涂种植耐盐植物,除了对盐渍土壤具有生物修复作用外,还具有良好的消浪护滩、促淤造陆和净化环境的效果。盐碱地作为一类地球广泛存在的地质地貌,其存在具有自然学意义,海水灌溉农业遵循自然法则,将海水资源、耐盐植物和盐碱地三者“盐”的特性有效组合进行农业生产,规避了传统开发盐碱地耗费大量淡水资源淋洗或者移用客土不可持续的方式。
3.5发展海水灌溉农业有利于推动内陆地区盐土农业的发展除了沿海滩涂,我国还有0.37亿hm2内陆盐碱荒地,这些土地资源基本处于闲置状态。发展海水灌溉农业,若解决耐盐植物的筛选培育技术和农艺问题,尤其是获取普遍耐盐、适种于沿海滩涂和内陆盐碱地的植物,也就基本解决了内陆盐碱地的农业利用问题,将有力地推进内陆盐土农业的发展,获得巨大的经济、生态和社会效益。46发展海水灌溉农业有利于实现粮食和营养安全的目标在现有耕地面积基础上,依靠提高单产来提高粮食产出的空间逐渐缩小,而开辟广袤的沿海滩涂,发展海水灌溉农业,可有效增加农业生产面积和粮食产量,对保障国家粮食和营养安全起到促进作用。据估算,发展海水灌溉农业,我国每年可增产耐盐小麦、水稻、油料作物约1.5亿t,从而极大地降低粮食和营养风险,保障国家食品安全。
4我国发展海水灌溉农业的有利条件
作为世界上的农业大国之一,我国必须抓住机遇,充分利用优势条件发展海水灌溉农业。我国发展海水灌溉农业有利条件主要有:
4.1自然资源条件海水灌溉农业的发展离不开水、土、植物资源,具体是指海水、沿海滩涂和耐盐植物资源。我国大陆海岸线长达1.8万km,面积大于500m2的海岛6900多个,海岛岸线长约1.4万km,滩涂面积594.2万hm2,集中分布在沿海省、市、自治区(表2)。由于入海江河携带大量泥沙,河口滩涂还以每年2万~3万hm2的速度继续淤长[7]。据2002年赵可夫教授研究,我国共有耐盐植物502种,分属71科,208属,包括草生植物、灌木和树木,在湿地、沿海滩涂、沼泽地带以及干早、内陆盐化沙漠均有分布,可作为粮食、饲料、药材、纤维与化工原料及绿化与观赏的耐盐植物。广阔的滩涂面积和丰富的耐盐植物资源,为我国发展海水灌溉农业奠定了坚实的资源基础。
4.2技术支撑条件长期以来,我国在致力于耐盐植物的栽培,栽培技术发展迅速,海水灌溉农业的技术条件也日臻成熟。利用细胞工程技术,将培养的细胞或愈伤组织通过盐胁迫诱导耐盐突变体,已经在部分农作物、草本植物、部分树木上取得一定成功,对多种蔬菜的研究也取得一定的成果[11],为我国发展海水灌溉农业提供了强有力的技术支撑。
4.3政策保障条件随着海水灌溉农业规模的逐渐扩大,海水灌溉农业模式逐步为社会公众所了解,并受到各级政府的关注和支持。我国有关部门多次召开学术研讨会和工作会议进行专门研讨,并将相关课题列入科技发展计划予以支持。随着海水灌溉农业的进一步发展,沿海省市将会制定和完善促进海水灌溉农业发展的法律法规和优惠政策,增强技术服务和基础设施建设,为海水灌溉农业的发展提供良好的政策环境条件。
篇6
一般认为,今天意义的现代农业始于二战后(将1840年英国工业革命完成至二战前这段时期的世界农业发展称为近代农业,此前的统称为传统农业或者古代农业),是在近代农业的基础上发展起来的以现代科学技术为主要特征的农业,是广泛应用现代市场理念、经营管理知识和工业装备与技术的市场化、集约化、专业化、社会化的产业体系,是将生产、加工和销售相结合,产前、产后和产中相结合,生产、生活和生态相结合,农业、农村、农民发展,农村与城市、农业与工业发展统筹考虑,资源高效利用与生态环境保护高度一致的可持续发展的新型产业。但是,若从土地、劳动力、资本和科学技术等农业生产力构成四大要素的角度看,更有学者将1840年前后英国工业革命完成至今的世界农业发展统称为现代农业,以英国工业革命建立起市场经济体系作为现代农业起始的里程碑性标志[1]。
研究发现,农业生产力发展的不同阶段,生产力构成四大要素在其中的地位与作用是迥然的,传统农业以劳动为主导(因此称其为劳动密集型)、劳动生产率低下,以传统农业为基础的国家基本上还处在农业社会;现代农业以资本和科学技术要素为主导(资本密集型、技术密集型)、劳动生产率高,以现代农业为基础的国家则进入工业社会,农业生产力水平基本上由国家工业化、城市化水平决定,表现在工业为农业提供资金、装备和技术的能力,以及城市消费农产品和转移吸收农业劳动力的能力[2]。因此,把世界农业按照原始农业、传统农业、现代农业等三阶段划分,既体现了生产力中要素配置作用的一般经济学规律与本质,也反映了农业综合生产力发展的总体水平,同时还考虑了农业与其他产业、科技、经济、社会发展的相互影响。这样认识和划分农业的发展阶段,有利于今天人们对现代农业产生与发展深刻的经济、政治和科技等历史背景及其相互关系的理解,特别是市场、资本、工业、科技、城市对现代农业的催生、引领与主导作用,把握现代农业的内在本质,也有利于人们对中国发展现代农业、建设社会主义新农村历史任务面临的多重性、复杂性、长期性和艰巨性的深刻理解。
其实,人们对现代农业的理解和认识是一个不断探索、逐步深化的历史过程,这也从某种意义上反映了两个多世纪以来农业自身发展与变迁的历史轨迹。仅仅从支撑产业的核心技术角度看,第一次和第二次工业革命后,人们对现代农业的表象化理解就是机械化、电气化、水利化等;第三次工业革命和第一次绿色革命后,由于良种和化肥、化学农药(兽药)等化学投入品的广泛应用,现代农业增添了两个重要标志--良种化、化学化;随着20世纪后半叶以来现代科学技术、工业装备、管理理论和全球市场经营理念等日新月异的快速发展及其与农业发展的有机融合,科学化、技术化、集约化、专业化、服务社会化等成为现代农业新的内涵;第一次绿色革命以后,世界农业发展普遍面临新的需求挑战和资源环境方面的巨大压力,迫使人们开始探索现代农业新的发展道路,近二十年来生态农业与可持续发展逐步成为现代农业追求的新理念和新模式,资源节约、环境友好、可持续发展成为21世纪现代农业内涵的新诠释[3]。若从科学引导产业发展的角度看,现代农业发展的历史,正是数学、物理学、化学、地学、生物学等现代基础科学体系逐步形成和蓬勃发展的时期,也是农业发展快速吸收、大量融合和广泛应用现代科学知识与技术手段,从而极大地促进和形成崭新的现代农业科学技术体系的历史时期。因此,没有数、理、化、天、地、生等现代基础科学体系的发展,就没有现代意义上农业科学技术体系的建立,也就不会有真正意义上的现代农业产业体系。可以说,现代农业是人类历史上第一次由科学发展引导技术发展,进而支撑产业发展的崭新产业,是农业发展历史上具有里程碑意义的事情,这也是现代农业有别于其他农业最具本质的地方之一。
2现代农业的本质内涵与衡量指标
基于上述认识,从产业构成与产业发展的内涵看,现代农业至少应该包括下述几层含义:一是现代工业及其技术全面装备农业,由机械、工程、设施、通讯、网络、海洋农牧化等补充、延长、改善、扩大和取代传统农业的生产方式、生产时间、生产空间和生产范围,极大地提高了农业自然资源利用率和劳动生产率;二是用现代市场科学、管理科学的新观念、新理论、新方法组织农业,由贸工农一体化的产业化方式经营农业,企业化的方式管理农业,大幅度提高农业经营管理的效率和产业的整体经济效益;三是现代产业发展理论武装农业产业及其相关的综合支撑体系,用市场化、专业化、社会化的服务体系服务农业,大幅度提高农业生产的社会化程度、单位农产品生产效率和经济效益;四是用科学知识与现代农业技术武装农民,大幅度提高农业生产者的科学知识与技术素质;五是现代农业科学技术全面应用农业,实现产业技术的革命,农业生产方式的历史变革,农业科技贡献率和农业综合生产能力空前提高[4~6]。从而按照市场需求的变化,使产业内部种植业、畜牧业、水产业间的结构不断优化,产中与产前、产后及三产等传统非农产业的结构比例发生深刻变革,主导产业及其相关产业体系发生转换,实现产业体系升级换代,产业形态、生产与组织方式的更新。
围绕现代农业内涵,从经济学角度衡量其发展水平与效率的指标一般有:资源利用率、土地产出率、资本收益率、劳动生产率、科技贡献率等等。其中,农业劳动生产率的提高与否是一个较为关键和值得重视的指标。中国的实践证明,要长期解决粮食安全、农业增效、农民增收、农村经济发展等“撂三农”撂的难点问题,必然要率先突破其制约的直接瓶颈--农业劳动生产率,否则在市场条件和比较效益作用的机制下,就难以避免增产不增收、谷贱伤农、撂荒弃农等现象周而复始的循环;一个国家农业发展水平、农产品的国际竞争力、综合国力的高低,在农业领域最终都取决于农业劳动生产率的高低。否则就难以解释为什么20世纪50年代至今,中国农业单产和总产都分别提高了至少4~5倍,而平均每个农村劳力却一直只能养活1.5个人左右。其次,不能片面强调某个单项指标而不顾其他指标是否均衡发展,比如简单地以粮食单产或者总产等土地产出率衡量农业发展的指标,就会出现片面追求“撂吨粮田”撂,而粮食生产的效益和农业生产总体水平仍然难以提高的现象,因为现代农业是个复杂的产业、经济、社会和生态的巨系统。再次,不宜简单地以各种“撂化”撂代表或者作为大众化指标衡量/描述现代农业的发展水平,现代农业与各种“撂现代化”撂之间存在着本质的区别,比如中国在20世纪50年代学习前苏联时提出机械化、水利化、化学化、良种化、电气化等现代化的指标。
应该说,在不同的时期,中国都曾经先后实现了这些指标,可是我们和前苏联都仍然没有步入世界现代农业的行列,关键在于我们在设计和实现这些“撂化”撂的时候,没有在整体上与全社会的市场化、工业化、城市化等统筹、联动,没有适时有序地转移农业人口(反而人为地反向转移了几次),没有大幅度降低农业生产成本(反而因为“撂化”撂而增加了负担),更没有大幅度提高农业的劳动生产率、资本收益率和农民收入水平。借鉴发达国家成功的经验,从经济学与社会学结合的角度进一步分析,可以清楚地看出,从本质上衡量和区别现代农业与传统农业的主要指标还有:(1)农业劳动力占全国劳动力的比重下降到20%以下;(2)用于农业的年总投资上升到农业年净产值的40%以上;(3)农业劳动生产率大幅度上升,一个农民能养活10人/年以上。当然,除此而外还应该包括农民收入指标、产业结构指标、农民素质指标、生态环境指标、生活居住条件和公共基础设施指标等等[2],能从不同角度综合反映现代农业本质的衡量指标体系。
3现代农业的若干基本特征
现代农业是工业革命以来逐步形成的农业,是商品化、市场化的农业,市场机制的建立、现代要素的投入、工业部门的介入、科学技术的应用、服务体系的完善和二元经济的逐步消失,使现代农业成为市场化、工业化、科学化、集约化、社会化和城市化的农业。因此,其基本特征表现如下。
3.1产品生产与经营商品化
市场经济体系是现代农业发展的制度基础和前提。现代农业生产除了保障基本的国家粮食安全之外,主要目的在于为市场提供商品以实现利润最大化。市场机制在资源配置中发挥主导作用,农业从生产成果到手段普遍商品化,各种中间产品、劳务和消费品以及其它农业生产要素,包括各种农业机械、肥料、农药、兽药、良种等,农民的生活消费也普遍成为商品性消费,都进入大市场的交换领域,农产品商品率得到前所未有的提高,农业打破了内部物质循环的局限性进而实现物质的开放循环,从传统的自给性质农业转变为市场交换性质的现代农业。
3.2生产装备与管理工业化
农业全程工业化装备和石油化、电气化动力是现代农业的物质基础。制造技术、工程技术、材料技术、计算机技术、信息技术、通讯技术、3S技术、航天技术等工业技术与装备的发展和工厂化管理理念的应用,使农业生产、保鲜、加工、物流、销售、消费的各个环节和过程,实现了机械化、工程化、设施化、自动化、智能化、信息化、网络化和工业化管理、企业化经营,极大地改善了劳动工具、劳动条件与环境、延伸了劳动空间、提高了劳动生产率,正在向着精准化、数字化和智能化的方向发展。同时,农业与工业、第三产业的互动和依赖程度越来越密切、界限越来越模糊、效益越来越接近。
3.3生产要素投入集约化
要素的集约投入与高效产出是现代农业的生产特征与追求目标。现代农业通过增加能源与资本投入、应用现代科技和工业装备、适度集中土地和强化组织管理,达到大幅度提高农业效益和增加农民收入的目的。集约化的投入生产要素,改变了农业粗放经营的状况,使农业由粗放到集约,由劳动集约到能量、资金、技术、经营和管理的集约,有效提高了资源产出率、劳动生产率和农业的经济效益。
3.4生产动力科学技术化
现代科学技术是现代农业发展的第一与核心要素。没有现代农业科学技术的发展,就没有现代农业的发展。由于生命科学、信息科学、环境科学、材料科学、能源科学、空间科学等现代科学领域的不断突破,生物技术、信息技术、工程技术、海洋技术、制造技术等前沿技术在农业上的全面渗透、快速应用与相互融合,对农业产生越来越广泛和深刻的影响,使农业在概念、内涵、结构、体系、功能与外延等方面发生深刻的历史变革,推动传统产业向知识化、技术化、信息化、工业化、工程化、个性化、全球化的崭新产业方向发展[6]。
农业细胞工程、胚胎工程、基因工程、蛋白质(酶)工程及分子育种技术等的广泛应用,使常规育种技术难以解决的跨种间新品种培育成为可能,育种目标的准确性大大提高,周期大大缩短,产量、品质、抗害性、抗逆性、水分与营养利用效率以及综合农艺性状等空前提高,胚胎定向生产、生物反应器药物生产、能源作物生产、可降解地膜与纳米药物/肥料生产等新的产业领域不断涌现,农业生物经济已显端倪。农业信息技术的发展与应用,产生了以3S技术为代表的精确耕作,以专家智能辅助决策管理系统为依托的精准饲养、精准设施种植,以互联网为基础的网上农业商情、农业科技信息、农产品交易、远程实时农技推广、农技培训、生产现场诊断与指导等全新的信息化农业生产技术,正在改变农业分散、闭塞、精确度低、可控程度差、生产效率低等行业的固有弱势。
现代工程技术、智能控制技术、微生物工程技术、海洋技术的迅速发展和应用,使传统农业由单一的植物性和动物性初级产品的露天生产,向室内工厂化产品、微生物产品和精深加工的系列农产品等大食品的现代产业生产拓展,由陆地农业向海洋农业拓展,由初级生物性农产品向大食品、生物制品、医药、卫生、保健、环保、能源等产业领域拓展。设施化栽培、无土栽培、植物产品的工厂化生产、畜禽水产品的设施化养殖等设施农业、工程农业的发展,前所未有地扩大和延长了农业生产的空间和时间,大大地提高了光、热、气、土、肥、水、药等资源的利用率和集约化程度,使单位土地的生产能力、生产效率、劳动生产率、经济效益呈倍数增长。现代农业科学技术正在成为引领、驱动和支撑现代农业发展的强大内在动力。
3.5生产组织与服务社会化
完善的产业体系是现代农业的重要标志。随着生产力和商品生产的不断发展,与现代生产手段、生产技术相适应,现代农业突破了传统的产加销脱节、部门相互割裂、城乡界限明显等局限性,通过农业公司、农业合作社带农户(家庭农场)等生产组织形式,使农产品的生产、加工、销售等各环节一体化,农业与工业、商业、金融、科技等不同领域相互融合,城乡的经济、社会协调发展,农业产业链条大大延伸,农产品市场半径大为拓展,逐步形成了农业区域化布局、专业化生产、企业化经营、社会化服务、标准化上市的崭新格局。
3.6生产发展可持续化
追求产业经济与生态环境、社会发展的统一与协调,是现代农业发展的基本趋势。现代农业发展的中期阶段,由石油工业革命带来的化学投入品普遍大量使用、能源消耗不计成本、生态急剧破坏与环境日趋恶化,在取得了巨大成就的同时,出现资源过度消耗、成本居高不下、破坏生态平衡、污染生存环境、威胁消费者健康等不可持续发展的突出问题。近二十年来,世界各国在农业发展中更加注重生态环境的保护与治理,调整城乡产业布局,重视土、肥、水、药和动力等资源投入的节约和使用的高效化“,撂有机农业”撂“、撂生态农业”撂、“撂绿色农业”撂“、撂都市农业”撂“、撂观光农业”撂等新的现代农业形态不断涌现,可持续农业受到广泛重视,成为全球农业发展的必然趋势。
3.7投入与补贴福利化
工业反哺农业、城市支持农村、政府全程补贴、提供保护与服务是现代农业的政策特征。与其他产业领域的情况相反,伴随着农产品贸易的全球化进程,在绿箱、兰箱和黄箱政策允许框架下,政府通过财政、金融、税收、政策、立法等一系列手段和非市场行为,在涉及交通、通讯、水利等生产基础设施建设、文化设施建设、产中补贴与贸易补贴、防灾减灾与保险、产品服务体系、市场服务体系、信息服务体系、医疗卫生体系、科学技术研究、技术示范推广、义务教育与职业培训、动植物疫病预防控制、政府公益支撑系统等等环节,进行福利化补贴、政策性保护和财政投入支持,引导各种资源流向农业和农村,形成全社会/各行业支持农业、工业与农业互动、城市与农村共同发展的局面,建立了与现代农业产业体系相应的庞大支持体系。比如,仅仅美国联邦政府农业部门的公务员人数就高达15万人之多,是仅次于五角大楼的政府机构,这也是美国农业生产直接从业者只有总人口的2%左右,而产业体系及其相关支持系统的从业者人数却累计高达18%以上的原因之一。
4现代农业发展的几种基本模式
篇7
关键词:计算机技术;创新趋势;发展
中图分类号:G623.58 文献标识码:A
“蒸汽技术革命”以蒸汽机的改良为典型代表,将机械动力应用于大规模生产中,减轻了人力负担,大大提高了生产效率。“电力技术革命”以新能源的开发为最主要特征,实现了电气化、自动化,将电能等新能源应用于生活、生产等方方面面,大大改变了世界面貌。“第三次科技革命”是以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志,涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域,是一场信息控制技术革命。在这其中,电子计算机的创新发展有着重要意义,是一个持续创新的典型代表。这些便利的实现依靠着电子计算机这一硬件的支持,离不开计算机创新历程中一次又一次突破。
1 目前计算机技术创新发展情况
1.1 微处理器的发展
计算机系统的核心是微处理器,目前微处理器发展进程中,最明显的是尺寸一直在缩小。当前处理器的微型化方面受制于量子效应等多个方面。从当前处理器发展的情况来看,紫外光源对处理器性能提升作用不大,主要是因为其波长短。
1.2 分组交换技术发展
采用分组交换技术对数据加以分割,并让其长度成为相同数据段,之后再在每一段数据前加入相关的信息,标识数据发送位置,之后再按照该标识来对数据进行传输。其方式是采用逐段方法使用通信链路,大大提高通信效能。
1.3 纳米科技的发展
计算机技术的日新月异,再加上信息处理量的大增,处理速度变成关键性衡量指标。当前,计算机处理信息是依靠电子元件来完成的,所以,电子元件性能还可继续提升。但是,其实现跨越性发展却较为困难,这严重制约了计算机发展的高速化。为此,计算机今后的发展转向纳米元件方面,这大大提升了集成度。
2 计算机技术的创新趋势
电子计算机的产生以及不同时期的典型创新成果,勾勒出计算机创新的发展历程。在这一持续创新的过程中,电子计算机从形式、功能、结构、造型等多方面发生着日新月异的变化。从最初的庞大体积到当下的平板电脑,电脑外形经历了由大变小的变化;电子计算机的功能也由最初的计算逐渐向信息管理、网络交流等应用发展;计算机的结构也由简单变的精密,由复杂变得规范;在造型上,电子计算机的造型更加多样,有台式、一体机、笔记本等。从这些方方面面的变化中,电子计算机的创新逐渐形成了独特的历史脉络。在梳理和分析电子计算机的创新历程和典型代表,归纳电子计算机设计元素的变化基础上,可以推测电子计算机的进一步创新趋势。
2.1计算机微造型技术
随着手机这一移动网络通信设备的迅速发展,其随身便携、灵活应用的特点得到充分展现,赢得了许多年轻手机使用人群的青睐。计算机要与之匹敌,发挥存储能力大、运行速度快等优势,就需要在微型化、轻量化上下功夫。用户不论是外出旅行、开会或在排队等候时候,只需将微型化计算机从随身的书包或口袋中取出来,就可以轻松使用。要进行计算机微型化的创新,不仅需要在计算机外形上进一步压缩,内部构件形式也要向着微型化、迷你型发展,将计算机的整体造型变得玲珑轻巧,方便随身携带和使用。
2.2计算机可折叠技术
在外形上,现有计算机在追求平板、超薄的极致,尽量节省存放的空间。平板化、超薄设计在宽度、厚度上节省了一定的空间,但从体积计算来看,可折叠更能节省电脑占据的空间位置,且方便携带。
2.3计算机智脑化技术
智脑化,即计算机在信息处理方面向着深层次智能化发展,模拟甚至超过人脑的信息处理能力,使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力,使计算机成为智能计算机,这也是目前许多IT公司正在研制的新一代计算机努力的目标。智脑化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。自从1956年提出“人工智能”以来,计算机在智能化方向迈进的步伐不尽人意。科学家多次关于人工智能的预期目标都没有实现,这说明探索人类智能的本质是一件十分艰巨的任务。目前计算机"思维"的方式与人类思维方式有很大区别,人机之间的间隔还不小。人类还很难以自然的方式,如语言、手势、表情与计算机打交道,计算机难用已成为阻碍计算机进一步普及的巨大障碍。随着网络的普及,普通老百姓使用计算机的需求日益增长,这种强烈需求将大大促进计算机智能化方向的研究。近几年来计算机识别文字(包括印刷体、手写体)和口语的技术已有较大提高,已初步达到商品化水平,估计5-10年内手写和口语输入将逐步成为主流的输入方式。手势(特别是哑语手势)和脸部表情识别也已取得较大进展。使人沉浸在计算机世界的虚拟现实(Virtual Reality)技术是近几年来发展较快的技术,21世纪将更加迅速的发展。
2.4计算机技术的云端化
云端化是计算机发展的又一个重要趋势,是海量数据信息的形象化说法,借助现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来,组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。云端有大量的信息,怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识,这是计算科学的重要课题,同时人机界面更加友好。未来你可以用你的自然语言与计算机打交道,也可以用手写的文字打交道,甚至可以用你的表情、手势来与计算机沟通,使人机交流更加方便快捷。电子计算机从诞生起就致力于模拟人类思维,希望计算机越来越聪明,不仅能做一些复杂的事情,而且能做一些需“智慧”才能做的事,比如推理、学习、联想等。从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。云端化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。目前,由于计算机在云端网络中实现了多种资源的共享和处理,提高了资源的使用效率,因而深受广大用户的欢迎,得到了越来越广泛的应用。
3 结论
计算机自产生至今,深刻影响了全球科学技术、通信交流发展进程,也促进了不同地域、国家的社会、经济、生活、文化等方方面面。计算机的持续创新给各行各业带来了极大的便利与快捷,增进了人与人之间交流、沟通的便利。从计算机的创新历程中可以观察、归纳计算机创新过程中的一些基本特征:从大体积到小平板,从纯计算功能到网络通信、娱乐互动;这些都显示了计算机未来创新设计的走向,以此为基础,推测未来计算机创新设计的趋势:微型化、可折叠、智脑化、云端化,对未来计算机的创新设计以启发。
参考文献:
[1]何芳原.全球网络环境下未来计算机与计算机技术[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2009年03期.
篇8
【关键词】科技风险;公众认知;跨文化比较;建构主义;公众理解科学
“在现代化进程中,生产力的指数式增长,使危险和潜在威胁的释放达到了一个我们前所未知的程度”[1],科技风险成为公共议题。在此背景下,科技风险的跨文化比较成为研究趋势,包括纵向梳理科技风险问题的历史发展脉络和横向对比中西方科技风险研究的侧重点以及发展动态,从而探索出一条适合中国国情的科技风险研究路径。
1、科技风险与公众认知的纵向发展脉络
科学技术是双刃剑,在给人类带来福祉的同时,也为生态环境带来了潜在威胁。公众认知与科技风险是社会建构的,故对科技与风险问题的探讨离不开对历史发展背景的分析。就社会学而言,科技风险与公众认知的研究经历了三个阶段。
1.1“科技至善”时期
十八世纪,以牛顿力学为基础的自然科学的形成拉开了现代科学的序幕,自此科学知识为技术的发展提供了毋庸置疑的合理性,而科学通过技术的普及被应用于生产实践[2]。科学与技术成为现代社会的“第一生产力”,马克思对科技的革命性力量做出了高度评价,“火药、指南针、印刷术――这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士炸得粉碎,指南针打开了世界市场并建立了殖民地,而印刷术则变成新教的工具,总的来说变成科学复兴的手段,变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆”[3]。科技对人类社会的巨大贡献赋予了其绝对真理的权威,过多强调科学技术的合理性和科技应用功利价值的“科学主义”应运而生。“科技至善论”“科技决定论”成为当时的主流科技价值观,垄断了学术研究,科技负面效应研究则极其缺乏。
此阶段,技术专家垄断科学知识,具有绝对的决策权威,他们界定“技术风险”,决定“风险的可接受水平”,科技风险被局限在科学体制内,公众被排除在外,公众的风险认知依靠专家的解释与评价。公众在接受科技带来的便利的同时,无条件相信专家做出的风险判断。专家根据各自领域的惯例方法精确计算技术风险,判断威胁健康和安全的风险能否降低到某个可以接受的范围内。这个过程和结果是否被认为可信和安全的,取决于专家是否完美的遵循了技术领域的惯例。
在“科技至善”的年代,科技尚处于自由发展的“小科学”阶段,其复杂性较低,具有较高的确定性,科技风险仅仅与专家系统有关,公众认知主要依赖于专家对科技风险的判断与权威,这造成了公众对科技负面效应忽视的局面。
1.2“科技中性论”时期
二十世纪七十年代随着诸如美国的三厘岛核电站爆炸,前苏联的切尔诺贝利核泄漏等科技事故的爆发,科学技术对社会的负效应逐渐显现,学者的关注重心也由自然灾害风险向科技灾害与风险转化[4]。
在传统社会,技术发明虽说是一群业余爱好者的闲暇活动,但这些技术专家严谨的遵循着从实验室到社会应用的研发过程,而在科学研究、技术应用和生产开发相结合的一体化“大科学”模式下,整个社会变成了实验室,即科学家将所研究对象先制造出来,再在社会范围内进行相应的研究。而对于复杂性和数据模型的不确定性与社会效益呈“指数式增长”的核能、电子、生物工程、化学技术等高新技术而言,研究、应用和生产逻辑的颠倒将大大增加社会公众暴露在“人造风险”中的概率。在吉登斯看来,后工业现代化的社会风险已经实现从“外部风险”向“人造风险”的转移[5]。不同于传统的以不可抗的自然灾害为代表的“外部风险”,源于高新技术的“人造风险”具有覆盖面广,不确定性高,后果严重等特征,以至于即使在科学家群体内部对这类技术风险的估计也常常存在差异,此外,在一体化体制中科学与经济、政治的紧密结合,使其失去了独立性,甚至成为政治经济的附庸,早前技术领域获得的合法性由此受到公众的质疑。在双重打击下,以科技具有双重属性为代表的科技中性论取代了科技至上论对社会的影响。
虽然在二十世纪七八十年代,科技彰显了正负功能并存的两面性,公众对科学技术也产生了一定程度上的不信任,但是这个阶段只能算是一个过渡期,即是公众科技认知论从科学主义向建构主义转化的阶段。科技中性论的兴起便体现了这种过渡性的特征。
科技中性论认为“技术为人类的选择与行动创造了新的可能性,但也使得对这些可能性的处置处于一种不确定的状态。技术产生什么影响、服务于什么目的,这些都不是技术本身所固有的,而是取决于人用技术来做什么”[6],即科学技术只是达到目的的中性手段或工具体系,依附科技而来的一切不良后果和其所拥有的显现或潜在的毁灭能力只是源于人类对这种工具的不当使用,以及人类对科技目的的认识不清和有限的理解。科技仍旧是进步的代名词,风险并不是科技的本性。这种观点实质上是通过将科技风险的责任推卸给社会,从而减少公众对新技术的反感,为技术的持续创新进行辩护。故在上个世纪七八十年代,即使存在质疑的声音,但是对科学技术的积极态度依旧是主流。而风险到底是外在于还是内在于科技活动也成为争议的中心。
1.3“科技建构论”时期
二十世纪八十年代以后,科学技术的双重属性进一步凸显。欧美社会学者围绕着技术风险和公众认知问题逐渐形成与以科学主义为核心的技术―经济框架相背离的以建构主义为中心的社会―科技研究路径,其中心议题是科学技术如何被社会建构的。
西方国家进入后工业现代化阶段后,以一体化大项目形态发展的高新技术决定着世界经济社会的发展。高新技术的复杂性和不确定性挑战并摧毁了现代风险规避制度所依托的理念和概率计算方法,传统技术领域的试错法失去用武之地。据此,自八十年代以来,科学技术被认为是现代社会的主要风险源。
George Gaskell等(1999)在考察生物技术的公众接纳态度研究中发现科学技术是风险负荷的,公众对不同风险程度的科技接纳态度也是存在差别的 [7]。科技的风险负荷性表明了风险是内在于科技活动而存在的。科技的日益扩展促使人类社会完成了“自然的终结”和“传统的终结”的转型,在自然和传统失去对人类社会无限效力的现代社会[8],风险类型发生了巨大改变,由科学化的技术(Science-based technologies)引起的社会风险取代自然风险跃居为现代社会的主要风险。“人造的风险”与科技活动紧密相关,且并非独立于社会环境和文化背景,而是具有物质性和非物质性的双重属性,是社会建构的过程,故应将现代风险放置在社会背景中分析研究[9][10][11]。在此基础上,西方技术社会学界逐渐探索出建构主义的科技风险研究路径。
建构主义科技风险研究关注的并不是风险是否存在,而是风险是如何可能,是如何以某些特定方式建构起来的,从社会组织、结构、文化等背景因素,研究风险如何被制造、选择和分配。其中,信任受到社会学者的青睐。
John Durant等人的公众理解科学框架是科技风险建构主义研究路径的早期成果。该框架指出社会人口因素(包括年龄、性别、社会阶级和受教育水平)[12]、信息来源[13]和信任因素[14]形塑了公众对科学的认知,然而其并未对信任影响公众认知的具体运行机制进行深层次的解释。Michael Siegrist(2000)则在公众对转基因技术的接纳研究中,进一步分析了信任影响公众认知的内在机制,即信任通过影响公众的风险感知,间接影响着公众的技术接纳态度[15]。信任影响公众认知的深入探讨成为了二十世纪八十年代以后科技风险研究主题之一,而社会学则为该议题提供了重要的理论解释范式――信任是简化社会复杂性的机制,通过人的主观性吸收或容忍不确定性,提升公众的耐受性。[16]公众通过对制造或管理风险的机构的信任将科技环境中的不确定性分为可以相信的和不可以相信的[17][18],从而一定程度上决定了科技风险的认知。
2、科技、风险与公众认知的横向比较研究
上个世纪八十年代中后期以来,围绕科技与风险问题中西方学界在理论研究方面取得了一系列卓有成效但具有差异性的成果。
2.1西方科技风险研究的三大理论范式
经过近四十年的探索研究,西方学术界逐渐形成了科技风险研究的三大理论建构:风险社会理论、文化理论和系统理论。
乌尔里希・贝克和安东尼・吉登斯从制度主义角度解释现代性风险何以可能,开创了风险社会理论。贝克从风险分配逻辑、个体化法则、科学和政治的衰微这三条路径反思现代化,认为作为现代化动力的科学技术,已经成为现代化发展的潜在风险,期许以建立“世界公民社会共同体”来应对现代化的膨胀及其副作用结果的风险。与此同时,吉登斯从宏观层面关注风险产生的制度结构因素,认为风险社会是现代性文明发展的结果。风险社会理论以“风险”为核心概念,探讨当代社会的转型与变迁,从社会结构和制度层次分析风险、科技与现代性之间的关系[19]。
与风险社会理论不同,以玛丽・道格拉斯和斯科特・拉什为代表的人类学学者从文化视角提出了风险文化理论,从社会规范、政策或者制度层面解释嵌入社会结构的风险现象,并提出了著名的网格/群体(grid/group)模型,该模型依据群体紧密程度以及维持社会关系的价值观和世界观的类型划分出四种文化模式――等级制、个体主义、平等主义和孤立主义,个体通过这四种文化模式去感知风险[20]。文化理论尤为重视探讨社会文化因素与风险感知的关系。如Enoch M. Kikulwe等(2011)根据风险观和世界观的综合,将消费者分为怀疑主义者(怀疑主义)、机构信任者(机构权威主义)、健康安全焦虑者(健康取向)和食品与环境安全焦虑者(生态取向)四类,通过比较其风险感知的差异,发现怀疑主义取向群体对风险评估的批判意识极强,其次是健康取向和生态取向群体,而机构权威主义取向群体对科技机构怀有积极态度,因而其风险的感知偏低[21]。
尼古拉斯・卢曼提出的系统论是风险研究又一重要理论框架。不同于文化理论学派,卢曼的系统论更加接近于风险社会理论。二者虽都从宏观视角探索现代社会风险的内在机制,但区别于风险社会理论对社会制度和结构的关注,卢曼的系统理论更侧重从社会意义层面,以系统――功能分化的角度,深入阐释社会风险产生的原因。对信任的关注成为系统论科技风险实证研究的主要特点。
三大理论范式都体现了欧洲社会学理论研究的旨趣,但常常脱离于经验研究,贝克和卢曼等社会学家从社会制度层面解释风险,将其提升至当代社会根本特征的高度。而风险文化视角则秉承了默顿社会学传统,将理论建构和经验研究结合起来,尤为注重适用于经验研究的中层理论框架的构建,致力于在具体的科技环境中发现风险的建构与生成。
2.2中国科技风险理论研究分析
上个世纪八九十年代科技风险研究在中国学术界兴起,但呈现出兴起晚,发展不充分的特点,相较于西方三大理论范式的蓬勃发展,中国科技风险理论则相对单一,即主要以验证西方理论为目的,以结构功能主义的本土化为研究范式。
对西方风险理论的解读和相关著作研究的翻译是中国风险研究的重心[22][23]。二十一世纪初,中国食品安全事件频发,如三鹿奶粉等,关于科技与风险问题的争议也愈演愈烈,经济学、管理学和社会学等领域的学者认识到跨学科领域合作的重要性,但本土化的风险理论研究却仍相对薄弱。基于功能结构主义的信任理论成为中国社会学风险理论研究中为数不多的较为系统的成果。
郑也夫(2001)基于卢曼的系统论,提出了信任理论,他认为货币系统和专家系统是支撑现代社会有序运行的两大信任系统。证书、同行评议和科学知识结构是专家系统的信任基础。而现代化分工和科学的怀疑论则是瓦解信任的根本原因。怀疑与批评破坏了信任的科学知识基础,使得专家内部的同行评议参差不齐,公众受到多样化的专家意见的困扰,从而传统的专家权威受到了挑战[24]。郑也夫对信任的宏观制度层次的探讨是系统论中国化研究的典型代表。
3、结语
基于跨文化视角,比较分析科技、风险与公众认知的历史发展脉络和中西方学术研究成果,既是学术传承的需要,又是取长补短的良机。当前中国科技风险与公众认知问题非常复杂,学术界承担着本土化风险理论的培植重任,政府决策部门面临着正确规划科技与现代化发展方向的压力。而近几年来,转基因、纳米、核能等高新技术引发了越来越多的社会争议,在此种背景下,深化科技风险与公众认知的研究将有利于中国科技与风险问题的解决,进而在科技进步的基础上促进自然社会的和谐稳定发展。
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