生物技术与运用范文
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关键词:生物学;教学装备;转变;学科角色
中图分类号:G633.91文献标志码:A文章编号:1008-3561(2015)35-0096-01
作者简介:李豫靖(1981-),河北迁安人,中学二级教师,从事生物教学与研究
如今的生物教学和传统教学相比较,发生了翻天覆地的变化。主要体现在生物学科角色的转变:休息科———副科———学科———探究性学科,以及教学技术装备的不断变化给生物课堂带来的影响等,现阐述如下。
一、“休息科”:白纸黑字
从前,上生物课就是放松和休息,简单说就是“休息科”的代名词。从教材上看,也非常符合“休息科”的模式,每页都是白纸黑字,教材上写什么,老师就讲什么,学生就勾什么,学生下课就背什么,背的内容就是考试内容。只要学生认真背,得高分轻而易举。学习生物仅三个“教学设备”:一支粉笔、一块黑板和一张嘴。教材内容简单,教师教法单一。这样学习生物学的优点是学生背了就会了,缺点是考完试就忘了,和没有学过生物这门课一样。
二、“副科”:挂图、投影、录像
后来,生物教材发生了很大变化,由三十二开纸变成了十六开,课本上不再只是白纸黑字,而是配了许多黑白图片和小实验,如:绿色开花植物、家兔、人体血液循环、植物的双受精、花的结构等。教材内容比以前丰富了不少,但学生仍认为生物学是“副科”。为了提高课堂效率,学校购置了许多与教材内容配套的彩色挂图,以便于教师应用于课堂,既吸引了学生的注意,又帮助学生理解了难点内容。电教设备最常用的是投影仪和电视机。在教学“血液循环”时,可以使用投影仪,教师用粗碳素笔写好几十张投影片,帮助学生理解心脏结构、血液循环路线。学校条件好一些的用电视机播放录像,比如讲“青春期”时,老师“羞”于讲、学生听了会脸红,便可以用录像把教学内容科学地呈现出来,比教师讲解来得更形象、生动。这在一定程度上增强了学生对知识的理解和学习的兴趣,更为教师的教学提供了方便。这样学习生物学的优点是教学更加形象生动,易于学生理解和学习,缺点是当时理解不代表真正掌握了知识。
三、“学科”:多媒体技术
随着社会的发展,人们对生物学科的认识更进了一步。现在的初中生物学什么?学生会回答:生物学是研究生物的形态特征、生理特点、进化等方面知识的基础学科。在新课改的召唤下,生物教学更加重视直观教学和动手操作,强调问题所处情境与学生的协作能力,倡导课堂上以学生为主体。教材不再是枯燥的白纸黑字,取而代之的是彩色图片;课堂上不再是教师的一味讲解,而是学生主动学习;教材不再只是简单提出需要学生掌握的知识,而是设计了许多探究性实验,要求学生动脑动手。这一切改变,都要求教师要充分准备、积极备课,想方设法将知识点变静为动、化虚为实、变抽象为直观。这时,多媒体的运用便应运而生。多媒体将图、文、声、像等素材按照一定的顺序串连在一起,为课堂教学服务。目前课堂上应用最普遍的是CAI课件,它不仅弥补了投影、挂图静止不动的不足,也弥补了电视录像讲解不详细、速度快的缺点。就拿“血液循环”一课来说,如果想让学生叙述血液循环的路径,以前就算教师讲三遍,再让学生对照挂图重复一下,很多学生仍然说不出子丑寅卯。而现在,通过PPT课件和FLASH动画来展示,心脏结构、血液循环路线清晰可见,做到了将难点问题简单化,使学生更能深入地认识事物本质,突破教学重难点。另外,当前网络普及率也很高,为教学带来了很多实惠。比如教学“光合作用的原料”时,需要让学生理解光合作用中释放的氧是来源于水而不是二氧化碳,这个实验需要用到氧的放射性同位素,所用的实验设备较复杂,在初中生物实验室里无法做。传统教学中是利用静态挂图和教师讲解来实现的,也即“讲解实验”,教学效果很不理想。现在,可以利用网络资源,从教育资源库中提取用计算机模拟的美国科学家普宾与卡门的实验,展示的光合作用的过程是动态的,更好地模拟了水的光解和氧的产生过程,学生更易理解和接受,教学效果非常理想。
四、“探究性学科”:数字传感器
数字传感器,是一种非常先进的仪器,用于辅助生物教学,可以使教学如虎添翼。比如教学“植物的呼吸作用”时,有三个传感器:氧气、二氧化碳、温度。往电脑上一插,数据出来将实验前后一对比,难以理解的教学内容全然呈现,学生顿时了然于心,再也不必像传统教学中教师苦口婆心地啰唆讲解了。整个实验过程,简单易行,学生完全可以自己动手操作。可见,生物实验再也不是神秘之举,而变成了学生探究知识、展示自己的舞台。
五、结束语
随着经济社会水平的迅速提高,现代教育技术装备也促进了生物教学的不断发展。在生物课堂教学中利用现代教育技术,可以更好地提高学生的学习兴趣,使学生对知识的理解和记忆更强,拓宽了学生的思维,培养了学生的创新能力和探究能力,提高了学生的学习效率和综合素质。
参考文献:
[1]李晓青.运用现代教育技术提升生物课堂教学有效性[J].现代中小学教育,2011(09).
[2]龙丽英.信息技术在义务教育生物课堂教学中的应用[J].铜仁职业技术学院学报,2014(04).
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关键词:生物教学 多媒体 优势
初中生物本身就是一门解释世界生命奇观和本质的自然科学。单凭干巴巴的文字叙述,无法让学生深切感知生命的动态和内含的魅力。随着多媒体在我国各级各类教学中迅速普及和素质教育的开展,多媒体教学在生物这门学科上展示出常规教学不能及的优势。多媒体教学就是将文字、图像、图形、动画以及音频和视频等信息,有机结合并展示出来,为学生打开了充满活力的生命世界, 提高了学生的学习兴趣,促进了教学质量的提高, 为建立在课堂上培养学生观察、记忆、分析、综合、创新等能力并举的模式奠定基础。因此,在生物教学中多媒体在各个方面都表现出前所未有的优势。
优势一:直观性强,可见度高
首先,利用多媒体教学,就可以将教师从网络等媒体中搜集的图像、动画、声音等资料在课堂中多样化、动态化展示,通过技术处理,还可使图形更准确清晰,并能扩大观察范围,提高观察效果,解决了许多以往难以直接进行观察的问题。如讲尿的形成一节,整个显示过程形象逼真,给同学以直观的感受,使不易理解的教学难点轻松自如地解决。通过多媒体的帮助,大部分的同学能自己概括出尿液的整个形成过程,并能准确判断尿液中如果出现红细胞或者是大分子蛋白质的原因。从而激发学生的求知欲望,学生的观察、分析和理解能力也就自然提高。
其次,初中生物学习中,有相当一部分内容都需要学生去观察,然而枯燥的课本既无法提起学生的兴趣,有的知识图形又不能让学生清楚地去观察,从而就会引发学生对知识理解的不到位。然而,利用多媒体把这些内容制成课件、录像等形式,增大了观察的可见度,学生观察起来就显得相当容易。例如,在学习“传粉、受精”一部分内容的时候,只凭教师的解说和书上的图例是无法让学生有深切领悟的,而且在生活中也无法看得到。这时,教师就可以将传粉受精的过程制成动画,让学生掌握起来就达到事半功倍的效果。
优势二: 容量大,节省时间和空间
常规教学手段中,教师的大量板书和学生的大量记录,浪费了许多宝贵的时间,因而课堂始终停留在课本知识本位的讲解上,在有限的时间内根本无法补充更多能够让学生扩展知识面的信息,但是多媒体在生物课堂的应用就可以在同一屏幕容纳多个画面,或将多个画面在很短时间内快速展示,同时还可以将一些以往由于耗时太多、花费过高而无法演示的实验在课件中设计并展示。如讲血液这一部分内容时,在演示实验中观察血液中加入抗凝剂后的分层情况时,需要较长时间一般几小时才能出现结果,即使出现结果,也往往不明显。为了配合学生对现象的观察,在进行实验操作后,可用放像机将最后的结果和现象放给学生看。这样不仅节约了课堂教学时间,而且结果也非常明显。学生一看便认出:哪一层是血浆,哪一层是血细胞。在此试验完成的基础上,教师就可以利用节省出来的时间进行一些其他血液知识的讲解,可以联系生活实际讲出一些例子,进一步加深学生对知识的掌握。再如,在讲昆虫一章中,可以利用多媒体课件展示多组昆虫图片,并播放《动物世界》录像片段,这些最直接的感官刺激使学生在短时间内即可观察出昆虫与其他动物的区别,明确昆虫的主要特征,并以浓厚的兴趣进行更深入的学习。这样同传统教学相比,大大节约了时间和空间,使教学内容更充实,形式更多样,有利于拓宽学生的知识面,扩展学生的思维空间,提高学习效率。
优势三:能促进知识理解,提高学生兴趣
多媒体课件可以多层次、多角度地将书本知识反映在教学中,使生物科学真正成为动态的生命科学,使课堂氛围更轻松,更真实,更互动。例如,教师可以根据教学的需要,在课件中设置生动的动画和优美的音乐,可以全方位地展现生命现象,将学生带入一个写实的世界。以《生物进化》一节中关于长颈鹿进化问题的教学为例,可利用多媒体播放相应场景,使学生看到在自然条件下长颈鹿进化的必然过程,引发了学生求知的强大兴趣。在多媒体课件中还可以设置形象、直观的问题情境,如我曾在讲蒸腾作用一课时,就利用了多媒体来组织教学。课的开始,先用放像机放一段电视剧《少年特工》里小队员在山顶用塑料袋在树枝上取水的片断,配以导语来问:为什么带叶的树枝会有这种“吐水”现象?瞬间,学生被深深地带进了思考的海洋,为下面的教学做了不能不解释的铺垫。顿时让一节课变得紧张有序,学生在耳濡目染中以极大的兴趣将这节课的知识牢牢记在心间。
优势四:便于对知识的概括和总结
知识具有连贯性和整体性,传统教学中的总结和巩固方法往往过于死板,利用多媒体教学,可以丰富和深化课堂教学内容,能用一张幻灯片以图表、表格、动画和录像等的有机结合使一节课内容完整展现出来,在此基础上,教师引导学生比较、概括和总结,根据所获信息得出知识要点、难点,显得轻而易举。例如,在讲《人的生殖》,这节时,总结生殖过程时利用多媒体的这些方法,让学生一目了然,简明易懂,一节课的内容化难为简。与此同时,教师还有时间设置巧妙的习题,补充课外信息,能够更大限度的对知识进行总结和巩固。
总之,生物课程中那些抽象的或者是没有条件看到或接触到的内容,使用多媒体不仅能使生物知识具体化、形象化,还能加速和改善理解,还可以提高学生的兴趣和注意力,大大提高了知识接受的效率。
参考文献:
[1]孙永建.多媒体技术对生物教学过程的优化策略.中小学实验与装备,2005(1)
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关键词:信息技术;高中生物;图形建构;思路整合
1、信息技术在图形建构教学思路整合中的作用
在生物教材中往往大量呈现各种的生物图解,在试题中图形题也是一个十分重要的题型,如何帮助学生能更好的理解和辨析生物图解,提高辨图的解题能力,是每位教师在教学中必须突破的瓶颈。
因此,在高中生物教学中,尝试在信息技术(课件)的帮助下,让学生能根据知识要点自主的构建出图形,先由概念文段演变为图形,再把图形由浅变深,由深结合多个知识点而变广,这样,经过一步步的拓展,使学生能够通过图形建构把所学知识点联系和贯通起来,构建出属于自己的知识网络系统,增强了学生对生物图解的理解与辨析能力,提高了学生辨图和解答图形题的能力。
在学生自主建构图形的过程中,是需要信息技术协助的。尤其是使用Powerpoint中“自定义动画”的功能,能生动、形象地展示图解的演变过程,使教学思路与学生构建形成统一的整体,对教学起了很重要的辅助作用。
2、信息技术与图形建构教学思路的整合过程
2.1 总体思路整合
根据教学考纲要求,精心编制教学内容,形成清晰的教学思路。在图形建构的教学中,尝试让学生能根据知识要点自主的构建出图形,先由概念文段演变为图形,再把图形由浅变深,由深结合多个知识点而变广,经过一步步的拓展,使学生能够通过图形建构把所学知识点联系和贯通起来,构建出属于自己的知识网络系统。因此,在课件PPT的制作上,与教学思路整合进行编制。
2.2 概念演变为简图
首先,根据考纲要求明确本节的复习要点,通过课件演示投影在屏幕上,让学生了解应该掌握的知识点。在引入概念时,在课件演示投影中直接呈现该概念文段。教师引导设问,指导学生抓住概念中的要点,并指导学生根据概念的要点画出简单图示,课件演示投影中呈现,如图1。简图把抽象的文段文字演变为更为直观形象的图解,使学生更易理解和识记。
2.3 简图演变为详图
在得到概念的简图后,进一步进行分析,如研究碳元素在无机环境和生物群落中往返循环的过程。在课件演示投影中呈现,教师引导学生回顾“碳循环”的知识要点。学生一一回顾要点后,教师提出问题:能否根据“碳循环”的要点,把概念简图演变为“碳循环”简图?给予学生足够思考的时间,让学生自主构建图示,再在课件演示投影中呈现,如图2。在碳循环简图中已包括碳循环过程的基础知识要点,更便于学生在构建图解的基础上识记知识点。
在“碳循环”简图中,有一个缺陷是不能呈现出碳元素在生物群落中的传递,因此教师提问:是否能进一步完善该图?教师引导学生根据碳循环简图进一步进行思考。根据思考的要点,让学生自主的完善和构建碳循环的详图,课件动画功能逐步演示呈现,如图3。
2.4 详图再演变为广图
课件演示投影中呈现,P95赛达伯格湖能量流动图解、P101碳循环模式图,引导学生观察课本图解,物质循环和能量流动是生态系统的两个重要功能,能否把碳循环详图进行进一步的拓展?学生经过初步分析和讨论后,对两副课本图解有一定的辨析能力,为学生自主建构图形垫下基础。根据能量流动和物质循环的图解和要点,指导学生尝试把两个功能的图解进行整合。课件演示投影中呈现,用实线代表物质循环,用虚线代表能量流动,把生态系统的四个成分:无机环境、生产者、消费者和分解者联系起来,课件动画功能逐步演示呈现,如图4。
图形构建整合后,引导学生进行分析构建的图形,如观察图中实线与虚线的变化:(1)在物质与能量进入生物群落和在生物群落中传递过程中,实线与虚线是平列进行的,说明物质循环和能量流动在该过程中同时进行、相互依存;(2)能量在生物群落中最终以热能形式散失,热能不再被生产者所利用,能量流动呈现单方向流动;而物质碳元素返回大气,能再度被生产者所用,物质循环呈现循环流动。通过构建图示,使学生对物质循环和能量流动两者的联系与区别有清晰的认识。
2.5信息技术辅助突破教学重难点 在信息技术的辅助下,通过一步步加深和拓展的构件图形,像搭积木似的,由基础概念和要点最终演变出深而广的整合图解。学生通过自主的一步步构建图形,把各个知识要点联系贯穿起来,能增强识记要点和理解图示的能力,充分突破了教学的重难点。在这一图形建构的教学中,信息技术PPT是起了十分重要的作用的。
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关键词:我国;现代生物技术;发展趋势
1现代生物技术在农业中的应用
现代生物技术在农业方面有着极广的应用。典型的成功事例诸如袁隆平教授培育的杂交水稻,他是利用生物基因重组将高产水稻和抗病水稻的优点集于一身。当前应用较为广泛的转基因技术,极大的提高了粮食的产量,尤其是我国较为稀缺的蔬菜的产量产量有了显著的提升。现代生物技术在农业中的应用也极大的丰富了农业种类,诸如新培育出的太空辣椒、转基因黄金大米等一系列新物种。这些新物种的形成在很大程度上改变了大自然生存法则,也加速了物种之间基因的交流。另外,生物技术对于农业最伟大的想法是将植物的基因植入到动物体内,实现动物的光合作用,彻底解决人类的温饱问题,但是这种设想还是停留在最初阶段,但是随着科学技术的发展,很可能在某一天转换为现实。最后,农业是我国生物技术未来发展的一大趋势,对于提高粮食产量,促进物种间基因交流有着十分深刻的现实意义。
2现代生物技术在工业中的应用
生物技术和工业看似没有联系,但是实际联系较为广泛。现代生物技术在工业中最广泛的使用就是制药生产线,通过生产线的纽带将生物技术和工业紧密联系在一起。其次;生物发电也是生物技术在未来发展的一大趋势,生物质能发电已经成为今天电厂供电组成系统中的一部分,但是,生物发电迄今为止还是停留在理论阶段,并没有真正的试验成功。但是随着生物技术的不断发展和对重大难题的不断突破,终有一天生物发电也将变为现实。
3现代生物技术在医疗行业中的应用
生物技术在医疗方面的应用最广,生活中也最为常见。从之前胰岛素蛋白的生成,到现阶段抗青素的制造,无一离不开生物技术而存在。在现代的医疗行业发展中,生物技术的存在极大的推动了现代医学的发展,例如;先进的神经中枢替代技术,采用生物电位差原理有效的将人体的神经中枢替代,而正确的传达神经信号,在人体出现神经中枢受损或者神经中枢疾病时,医生完全可以借助现代生物技术用电位差原理将人体神经中枢有效代替,从而使患者身体康复。生物技术在医疗行业中更为先进但也饱受争议的就是克隆技术,克隆技术的存在使世界上生物不用实现繁衍而产生下一代,克隆羊多利就是很好的一个证明。现在在医学上克隆人体心脏,种植人体耳朵、人工受孕、DNA鉴定等,这种先进的生物技术打破了传统的医疗体系,为我国医学的发展打开了新的一扇门。
4现代生物技术在军事中的应用
生物技术在军事中的应用较为广泛,从古老的帝国时代的造船是模仿鱼的姿态,并将其体态扩大,建造出了无坚不摧的战舰。现代高科技的雷达技术,是蝙蝠回声定位技术的重要应用,对于世界各个国家的国防做出了重要贡献。为了减少水的阻力,核潜艇设计借鉴了鱼儿流线型的身姿,从而可以潜居世界海底。美国日本的千里眼监控,则借鉴了苍蝇的眼睛结构设计。世界各国的军事技术都离不开生物技术而存在,并且生物技术的存在极大的推动了世界军事的前进步伐,为军事发展做出了重要贡献。但是,生物技术在军事运用上也具有其两面性。尤其是在战争中,生物技术的运用将对人体和世界和平产生极大的威胁,诸如细菌武器的应用。这种极端的生物技术在军事上的发明,有效的增强了国家的战斗力,但是这种有悖于道德的生物技术在军事上的运用,将对人类乃是世界环境产生极大的危害,甚至是破坏生态环境。因此,生物技术在军事运用上要发挥其优点回避其缺点,从而真正的将生物技术运用到军事领域上来保卫世界和平而不是灭绝性的杀害。
结束语
现代生物技术有着较高的技术优势,对我国社会进步有着重要影响。现代生物技术的发展趋势受到社会各界的普遍关注。并且,现代生物技术对我国的农业、工业、医疗、军事等行业都有着重要影响。分析我国现代生物技术的发展趋势对生物技术的发展与我国社会的进步都有着重要意义。
参考文献:
[1]赵锦芳,龙聪平,赵萌,王金华.应用型本科院校生物技术专业实践教学体系的改革与探索[J].科教文汇(下旬刊).2015(08).
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关键词:环境生物技术 污染治理 环境保护 发展前景
中图分类号:X505 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)004-093-02
1 前言
环境污染问题是当前世界所面临的四大难题之一,我国也将环保作为基本国策之一,主要应用于环境污染治理的环境生物技术也得到了与时俱进的发展。生物技术作为高新技术之一已经具有悠久的历史,而由环境工程技术与现代生物技术相互结合所形成的新兴学科即环境生物技术只是在上世纪末期才在欧美发达区域萌芽,但其能在短时期内得到飞速的发展,成为了兼具环境效益、经济效益并能有效解决当前复杂环境污染问题的方式之一。环境生物技术的核心是微生物学的过程,其主要研究内容有:污染物微生物的降解技术、环境污染的监控技术、环境友好材料生物的合成技术、污染场地生物的监测技术以及固体废物的强化处理技术等,因此环境生物技术是现代生物技术在环境污染治理、监控以及监测等环节之中的重要应用手段。笔者主要从污染水、废气与固体废弃物的处理与净化、生物监测技术以及化学农药污染清除等方面论述环境生物技术研究进展,并探讨其在相关方面的发展前景。
2 环境生物技术的研究进展
2.1 污水的净化处理
现代污水净化处理技术便是运用微生物的新陈代谢功能将污水净化,目前主要有生物膜法、活性污泥法、厌氧生物处理法以及自然生物处理法等。污水之中的有毒成分十分复杂,其包括各种氰化物、酚类、有机磷、有机酸、重金属、醇及醛等,微生物通过自身的活动可以促使污水之中的有毒物转化为有益的无毒物,从而有效清除污水的毒害作用。固定化细胞与固定化酶技术是生物净化污水的酶工程技术,微生物细胞是固定化酶反应器,运用制备固定化酶的方式把微生物细胞加以固定则可催化一系列生化反应;固定化酶则可通过化学键合法或者物理吸附法将水溶性酶与固态的不溶性载体相互融合,使酶成为保持催化活性但不溶于水的衍生物,因此固定化细胞与固定化酶可有效地对废水之中的无机金属毒物及有机污染物进行净化处理。我国运用固定化细胞技术来降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠的净化技术取得进展,对于 (LAS)100mg/L的污水降解率及酶活性保存率均处于90%以上。除此之外,美国从土壤中分离的厌氧菌能够有效地将毒性较强的化合物转化为乙醇及醋酸盐等化工原料,还利用氰化物细菌来进收集水中的铜、锌等重金属,使水净化之后得到循环利用。
2.2 废气的净化处理
气态污染物的生物净化主要先有气相到液相的转换过程,再在液相中利用微生物对其进行吸附降解,而其缠上的代谢物则溶入液相、析出至空气中或者成为细胞代谢能源或者细胞物质。近期来,生物技术对废气的净化处理方法有将煤的物理选煤技术之一的浮选法与微生物处理技术相互结合,进而将黄铁矿与煤进行分离而实现脱硫的目的。荷兰与德国运用生物膜过滤器净化含硫化氢的废气,控制率高达90%以上;捷克斯洛伐克于上世纪末在其北部的煤矿中用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫,平均能够脱去23.4%的有机硫以及78.5%的无机硫;美国运用CB1菌株能够成功地脱离18%-47%的有机硫,都是生物技术研究进展中废气净化处理的成功实例。
2.3 固体废弃物生物处理技术
固体废弃物主要来源于城市生活、农业生产以及污水处理后的剩余污泥。目前为止,固体废弃物生物处理方式主要有掩埋、囤积、焚烧以及利用生物技术等,其中生物技术能够将固体废弃物进行资源化、无害化以及减量化的处理,培养微生物使废渣转化为含氨基酸及蛋白质的有益物质,从而使其变为有利于农田的改良土壤肥料。除此之外,微生物堆肥是一种可分为厌氧发酵法与需氧性堆制法的堆肥方法,厌氧发酵法包括高温生物发酵法以及沼气发酵法,主要是利用厌氧微生物造肥使得固体废弃物无害化;需氧性堆制法是在通气的条件下依靠需氧性微生物活动的高温堆肥方式,例如设置堆肥工厂对城市垃圾废料进行集中处理并使其在高温环境之中进行发酵。
2.4 生物监测技术
传统的环境生物技术的监测方法主要有:利用发光细菌快速地监测环境有毒有害物质、Ames实验监测物质的致癌性及突变性、通过水中藻类生物种类数量的测定来进行物质的酶性监测以及水质监测以及利用粪便污染指数及细菌总数来对水质进行监测等。上述生物监测技术在检验的标准以及操作模式上已逐渐成熟,而随着环境生物技术的不断发展与进步,多种分子工具也被运用到生物的监测技术之中,主要有核酸探针、生物芯片与生物传感器、生物免疫检验、病毒监测、PCR以及单细胞电泳等,这些监测方法具有灵敏、快速、试验周期短以及特异性较强的优点,因此被广泛应用于环境生物的监测技术之中。
3 环境生物技术的发展前景
3.1 完善环境污染治理
环境生物技术处理污染物的产物多数稳定持效、无毒无害,并且有效地避免了污染物的多次转移,使得污染的资源得以重新利用并强化环境的自净能力,因此环境生物技术以其效率高、速度快、成本低、消耗少以及无二次污染的优点成为了当今世界环保应用中最为广泛及重要的技术。环境生物技术在污染治理方面的完善在初步阶段已取得发展,但在深入工程阶段还存在较大的进步空间,活性污泥法与生物膜法相互结合、厌氧与好痒工艺技术相结合的污水处理技术,无害无毒化的生产工艺以及完善高效的自动化系统是今后环境生物技术在污染治理方面的主要发展方向。除此之外,高活性脱硫菌种的研制与培养、微生物脱硫技术对废气处理的运用还需配合清洁生产技术的研究,并考虑到充分利用微生物降解产物的有效途径,从而为人类生活提供更多能源。
3.2 加强生物检测手段
随着科技的发展进步,环境生物污染的检测应向更全面、更快捷及更灵敏的方向发展,分子生物技术可以分析污染的来源、探索环境污染物质的转化及降解规律以及检测污染致突变的原因,其将在研制开发生物传感器方面发挥强大的作用。生物传感器可以有效地满足对环境实际情况实施连续自动的需求,并可判断环境污染发展的趋势,从而尽早地采取预防措施。
3.3 与其它技术相结合
环境生物技术与其他科学技术之间的相互结合可有效地提升处理效率及增强处理效果,与此同时,电子计算机的使用也能为生物技术处理工艺实现自动化,还可有助于数学模拟研究的发展。例如将声、光、电与生物处理技术相结合对有毒有害高浓度难降解的有机废水进行处理可以取得良好效果,电化学的高级氧化、光催化氧化以及辐射分解等都是生物技术与其他技术之间相互整合开发的新型处理技术,而这些工艺与设备组合的模块化转变是环境生物技术发展的新方向。
4 结语
综上所述,环境生物技术在自然界环境中发挥强大的净化功能的同时,还对改善现时环境污染难题以及提升世界整体环境质量水平起到了不可或缺的作用。随着当前世界经济不断的发展以及环境污染治理的需求,环境生物技术的成果已逐渐地渗透进产业化与商品化的发展之中,各国对生物技术在环境领域内的运用开展了规模巨大的科研活动,并成功地研究开发了诸多环境生物技术及其产品,并被广泛地应用于各项环境污染治理问题之中。环境生物技术具有非常广阔的市场前景,在未来的社会发展中将发挥出愈来愈重要的作用。
参考文献:
[1]朱洁.生物技术是人类生活变革的催化剂[J].黑龙江科技信息,2012(2):34.
[2]布鲁斯・E・瑞特曼.环境生物工程技术的发展前景展望[J].上海师范大学学报,2009(3):2.
[3]武周虎,王秀英,盛铭军.环境生物技术在污染治理方面的应用[J].青岛建筑工程学院学报,2009(1):3.
[4]孟和,宝力高.生物技术专业发展趋势及设想[J].医药杂志,2013(1):28.
篇6
生物技术可以帮助培育养殖优良的品种,培育的品种具有较强的适应性和生产价值。饲养中对饲料要求不高,且抗病能力强,拥有较好的发展空间和饲养前景。基因资源在生物技术的帮助下可以实现改良和延续。利用生物技术对传统的优势品种进行分析与基因采样,可以帮助对优良品种的优势加以量化分析,促进优势资源得以广泛的应用。如利用杂交改善当地的禽畜品种,利用外地资源和本地资源的优势结合来改善地方品种,一方面,改善了地方品种的生产劣势,另一方面,促进了地方品种优势的保留。
2开发饲料资源
畜牧业中饲料对于生产十分重要,生物技术的接入可以通过微观量化分析来对饲料的成分和作用进行分析,为饲料的改良和应用提供重要的技术支持。生物技术在饲料领域的应用还可以帮助改善饲料中的营养成分,如,发酵饲料的应用。生物技术改变了传统的饲料来源,使其降低成本,更可以帮助禽畜提高自身的抵抗力和适应性,以此降低发病率。如,在一些国家已经开始对饲料植物进行技术改良,使之蛋白成分得到改善,对饲料植物的基因进行调整,从而使得饲料植物中的营养价值得到改善,使之更加适应某种禽畜。同时,也可在饲料生产中添加微生物,使得禽畜增加自身的免疫力,促进其自身抗体的形成,保护禽畜不受某种或者多种病毒的侵扰,从而降低禽畜的发病率。同时,应当关注的是全世界范围的蛋白饲料缺乏问题,而生物技术可以利用微生物发酵技术获得单细胞蛋白,从而解决青饲料蛋白不足的问题,提高饲料的应用效率。
3动物育种
动物育种中广泛的应用生物技术,包括转基因、克隆技术、DNA技术、胚胎技术等。运用现代的生物技术可以达到分子级别的培育效果,改善传统的人工育种方式,针对性强,缩短了培育周期。加快了对品种优选、培育的时间,也提高了育种的质量。如生物技术可以将特殊的基因进行提取,利用一个基因或者基因簇的插入进行生物遗传性再造,从而改变品种的某个特性,并完成表达、完成对种群的改造和品种优化。然后利用相关生物技术进行诊断和检测,分辨遗传改造的效果,对达到预期的小组进行保留,提高整个育种过程的准确性和速度,为畜牧业生产能力提高做出贡献。
4禽畜生产
运用相关的生物技术对禽畜原有的生长要素进行干预,对其内部环境进行改善,使得禽畜机体代谢达到一个相对平衡的状态,并向着人们需要的方向发展。如,生物技术合成的生长素可以改善禽畜自然的生长轨迹,促进禽畜在某个时期的生长速度和水平,降低禽畜采食量,并保证禽畜具备较强的抗病能力,而不会出现不良后果。
5兽医临床诊断
禽畜的疫病本身也是一种生物感染,因此利用生物技术对其进行诊断和控制是较为有效的。运用生物技术培育各种疫苗就是重要的应用方式。多种生物技术制剂和疫苗可以帮助针对性的控制疫病的出现和扩散,在生物技术的帮助下,疫苗也更加有效与方便。同时,利用生物技术也可帮助更快的诊断疫病的感染源,如限制酶分析、免疫印迹分析等都可更好、更快的诊断病源,且帮助指导采用针对性的措施控制病情。
6结束语
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【关键词】生物技术 农业种植 运用
生物技术,就是针对生物机体或生物部分器官、组织以及细胞利用先进的生物工程原理,对生物体进行改造,从而促进人类所需产品的生产。生物技术是一门对生物体进行改造和利用的技术,生物技术涉及到生物学、生物化学、遗传学、细胞学等学科知识,对于人类发展具有极高的研究价值。生物技术在农业种植 中的应用,能够有效提升农作物产量,促进农作物产品质量的改善,对于我国农业发展具有非常大的帮助作用。
一、生物技术在农业种植中运用的意义
(一)促进了我国农作物产量的提升。由于我国人口数量较大,土地耕种面积不足,使得粮食产量问题成为制约我国经济发展的重要因素。随着我国生物技术的发展和利用,有效促进了我 国农作物产量问题,改善了我国农村居民的经济收入状况,促进 了我国市场经济的快速发展。目前,我国生物技术在水稻种植领域的应用效果最为明显,实现了水稻产业的倍数增长,有效地提升了我国水稻年产量,缓解了我国粮食压力,加快了我国农业生 产力的提升速度 。
(二)促进了我国农产品质量的提升。随着我国市场经济的快速发展,我国城市居民的生活质量水平也得到了显著的提升,居民消费观念的不断转变,使得居民消费方向由数量消费逐渐演变为质量消费,强调农业产品数量的同时,更加强调农业产品的营养价值和食用安全性。生物技术在农业种植领域的利用,有效提升了我国农产品综合质量,解决了我国农业产品优质和高产的矛盾,提高了我国农产品的市场竞争力。
(三)促进了我国农作物的抗虫性和抗病性。病虫害影响农作物产量的重要因素是病虫害问题,造成了农作物产量的快速下降,造成了农作物的大量死亡,因此,提高我国农业作物产量,促进我国农业产业发展的重要工作便是对病虫害问题的解决。通过先进的生物技术,我国部分转基因作物已经成功具有良好抗虫性和抗药性,确保了我国农作物产量的稳步提升。如新型转基因马铃薯的成功研制,使得马铃薯作物在受到马铃薯甲虫的侵害时,能够自身分泌水晶蛋白这一物质, 从而对甲虫进行毒害,避免病虫害问题对作物产量的影响。同时,农作物抗虫性和抗药性的提升,有效地降低了农药及杀虫剂的用量,降低了农药和杀虫剂残留物对农产品质量的影响,降低了农药和杀虫剂对水资源的污染, 提高农产品产量的同时,确保了环境保护 工作的有效开展。
(四)促进了农作物对土壤养分的利用效率。农作物的生产离不开养分的有效供给,作物缺少必要的生长元素,就会造成作物生长效率的降低,导致农作物产量的降低。为确保农作物产量,氮、磷、钾肥的使用在农业生产过程中是必不可少的,就相关数据显示,农作物种植过程中作物能源的来源 50%依靠肥料。由于肥料的过度使用,导致温度气体的大量排放,加剧了地球温室效应。同时,农业生产过程中肥料的大肆应用,是导致水体富营养化的罪魁祸首。生物技术的应用,有效提升了农作物对土壤养分 的利用效率,降低了农作物对肥料的依赖,从而有效降低了种植过程中肥料的使用,降低了肥料对环境的危害。如部分转基因作物,能够通过根部相关结果加强对营养元素的固定和收集,提高了对土壤养分的应用,促进了植物的快速生长。同时,通过对特定真菌的研究和应用,加速了种植区域内土壤养分的生成,提高 了土壤中养分含量,有效减少了对人造肥料的应用,减少了人造肥料对环境的破坏。
二、生物技术在农业种植中的运用
随着生物技术的发展和进步,逐渐被运用到农业种植领域, 目前在农业种植中运用的生物技术主要包括以下几种:
(一)转基因技术。
转基因技术是对基因进行改造和重新组合,然后再导入到生物体内,其核心技术是提取目的基因。在当前农业种植领域,转基因技术是运用得最为广泛的一种生物技术,对农业种植具有重要的作用,它能够将某一作物的优良基因转移到另一种作物当中,进而提高农产品质量和产量。当前,在农业种植领域,经常被提取使用的植物目的基因有苏云金杆菌抗虫基因、种子贮藏蛋白基 因、植物抗病基因等。这些基因具有良好的性能,通过提取使用更好的促进农作物的生长,提高产量和产品质量。总之,在农业种植领域,通过利用转基因技术,能够改良农作物的品种,提高农作物的产品质量,取得良好的经济社会效益。伴随着科学技术的进步和科研工作的不断深入,转基因技术也会取得新的发展。在农业种植的应用范围也必将扩大,将在农业种植中发挥更大的作用。调查显示,目前转基因类植物的种植面积在不断的扩大,有调查研究指出,目前在全球所有的农业种植当中,采用转基因技术的种植面积已经达到了全球耕地面积的16%, 并且种植面积呈进一步扩大趋势。此外,在农业种植领域,还有一项技术值得提及的,那就是杂交育种技术该技术是一项极为常见的生物种植技术,与转基因技术相比而言,其操作更为简单,并且该技术的推广也更早,在农业种植实践中已经取得良好的效果。目前,在农业种植中杂交技术已经取得了丰富的经验,相信随着研究的深入和技术的进步,该技术会取得更大的进展,会在农业种植当中发挥更大的作用。
(二)组织培养技术。
组织培养技术的运用,主要是建立在细胞全能性的基础上, 通过人工诱导的方式,使植物组织在无菌状态能够良好发育,最终发育成为完整的植株。在农业种植中,通过利用组织培养技术,具有以下几个方面的显著特点:它不仅能够使得植物繁殖的速度加快,还能够在有限的时间内,培育出更多的优良植物品种。还能够有效地防止病毒对作物幼苗的侵害,保证种苗无病毒,进而有利于推广良种经济作物的种植。所以,今后在农业种植中值得进一步推广和运用,为了达到更好的运用效果,在农业种植的时候,需要注意以下几个问题:在植物组织培育中,要保证适宜的温度、光照、温度等条件, 培养基组成、PH值、渗透压等化学条件也应该满足条件,为组织培养创造良好的条件。另外,在进行初代培养外植体的时候。要做好褐变处理工作。有时候外植体接种后,表面会出现褐变现象,这种现象的出现会影响整个外植体的培养,因此,必须做好处理工作,保证组织培养的质量。
(三)生物农药的制作。
生物农药也是伴随着生物技术的运用而出现的,它是利用生物新陈代谢的产物。作为农药制品的有效成分,改变传统的通过化学手段制作农药的方法,既能够达到杀虫保护农作物的目的,还避免对周围环境造成损害,有利于环境保护。此外,生物农药的运用,还具有良好的使用效果,能够提高植株的耐药性。因此, 在农药的制作上,采用生物技术具有良好的效果,对农业种植的影响也是深远的。在基因工程药品当中,许多药品是从生物组织中提取材料生产的,但是材料提取困难,因而药品的价格也比较昂贵。而微生物能够迅速生长,并且容易控制,适用于大规模工业化生产。因此,在生物制药实践中,可以将生物合成相应药物成分的基因导入到微生物细胞当中,使其产生相应的药物,这样不仅能够解决材料来源困难的问题,还能够进行大规模生产,有利于降低生产成本。总而言之,在农业种植中运用生物技术的重要作用是不言而喻的。今后在实际工作中,应该加强生物技术研究,进行相关试验,使其在农业种植中得到更好的运用,推动农业的可持续发展 。
参考文献:
[1]李舒平,李坤,夏英杰.浅议生物技术在农业领域中的应用[J].农业与技术,2012,32(1).
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现如今,我国的环境恶化和生态破坏问题日益突出,环境保护工作的开展必须要得到更多领域的关注和帮助。由于全国各地雾霾天气现象的频频出现,以及水资源整体上受到严重的污染,所以要求国家和政府的环保工作在实施力度方面有待于进一步的加大和加强。环保工程在实施过程中生物技术的运用,从整体上能够在帮助获取较佳治理效果情况的同时,最大限度的帮助治理工程获取较好的经济效益和生态效益。相比较其他的治理方式在整个环保工程治理中产生的各项后遗症问题而言,生物技术治理方式并不会对生态环境造成其他附加的任何污染问题,以此,这一种治理方式不失为一种理想化的环保技术手段。纵观国内外生物技术在环境治理工作上的应用情况来开,其发展前景极可以说是为广阔的,而这一项技术,对于科学有效的提升我国环境保护和生态平衡的工作水平,大力改善广大居民的生活工作和学习环境能够带来极大的助推力。
2生物技术在环保工程工作中的作用
生物技术的基础便是DNA分子技术,此技术主要组成为:微生物、细胞及基因工程。近些年来,生物技术在医学、农作物等相关研究中均得到了充分应用,与此同时在环保工程、生物监测等领域也发挥了极佳的效果。将生物技术应用于环保工程中的作用主要为这么几点:
2.1采用生物处理技术对生活垃圾和工业废物废水进行无公害处理,将能够有效的促使废物和垃圾的内部分子结构发生化学变化,对与出现各种易于降解的各种产物合理进行合理的回收运用,能够合理的改善废物垃圾对于生态环境的污染程度。并以此达到合理有效的降低环境污染的防治目的。在此同时,对于经过生物技术处理过的一些产物,还可以对其进行各种形式的转化处理工序,从而更加提升废物的可利用效率。
2.2污染物在经过生物处理后,其最终转化而成的物质多为氦气、CO2等,其稳定性较强。整个处理活动采用的是直接处理法,转移次数得以减少,重复污染的可能性也得以降低。所以在生物技术的应用中,对于环境污染的治理具有极强的安全、科学性。
3生物技术在环保工程中的运用
3.1生物修复污染土壤。土壤污染最主要的形式就是重金属污染,这种污染方式能够长久持效的造成土壤利用功能的丧失,因此,需要我们采用生物先处理技术对土壤的生长机能修复。这种修复工作主要就是合理科学的利用生物转基因形式将重金属元素进行净化处理,从而大大的降低其毒性力量。由于生物的作用,在土壤中,重金属的具体化学形态得到了改变,毒性降低,因此不能在土壤中进行移动扩散,生物的吸收以及代谢使重金属得到了消减以及净化和固定。同时在污染土壤的生物修复过程中,使得土壤有机质的含量增加,微生物变得更有活性,土壤的生态结构得到改善,能够抵抗外部因素的侵蚀,防止水土流失,沙漠化的发生。
3.2生物净化污水。被污染后的水中具有比较多的有毒物质,比如重金属以及氰化物还有有机酸和有机汞等。我们使用生物技术对水污染进行治理,主要的原理是:微生物自身具有一定的生命活动,在它们的活动中能够对有毒物质转化,这样有毒的物质不再有毒,最终将污水进行了净化。近些年来,利用生物技术对污水进行处理的主要手段有固定化细胞技术以及固定化酶技术等。固定化酶主要运用的是化学键合法,它能够把水溶性酶与不溶性载体结合起来,最终使酶成为一种衍生物,这种衍生物具有一定的催化活性,但是不能和水相溶。
3.3环保工程工作开展中的生物过滤法。生物过滤法主要是指将所收集好的废气通过长满微生物的填料,其气味物质被完全吸收及氧化分解,废气中的臭气得到处理。由于填料中的微生物在此活动中负责物质转换任务,因此其生长便需要吸收充足的养分,相应的填料也许具有大量的有机成分。另外,为了确保微生物的高活性,还需给予其一个适宜的生存环境,如适宜湿度、氧气、充足的营养等。另外,关于填料的选取也应注意这么几点:填料中能够容许多种微生物生长,且营养配比较为合理,吸水性极佳,无异味。另外,填料还需做到容易获取且价格低廉,养护较为简便。较为常见的填料包括:干树皮、甘草、塑料、纤维性泥炭等。
3.4生物技术在环境监测工程中的应用。今天,在国内外,环保领域中的生物技术得到了十分良好的快速健康发展,由于这一技术所具有的快速、准确、高效等一系列额的特点使得其在环保领域的各个工作中都得到了广泛的发展应用。同样的,这一先进而又实用的技术也被应用在在环境保护监测工作当中。在这方面比较广泛应用的生物技术形式主要是:运用细菌总数、粪便污染指菌对水质进行检测;运用发光细菌对环境毒物进行监测;运用藻类生长测量对水质霉性进行监测。在对石油污染土壤监测分析中,运用核酸杂交法能够对一些烃降解基因进行检测。
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随着生物技术不断的发展和进步,生物技术在农业种植中得到广泛应用,主要包括以下几个方面:
1.1转基因技术
利用转基因技术提取植物中的目的基因,并将其转移到另一农作物上,不仅可以促进农作物的生长,也可以提高农产品产量、质量,因此,转基因技术应用在农业种植中具有重要作用,其可以有效促进农业的可持续发展。随着我国对生物技术的不断研究,转基因技术将会得到进一步发展,并且转基因技术的应用规模也会逐渐扩大,据资料表明,当前转基因类植物的种植范围正在不断扩大,在我国农业种植中,利用转基因技术种植的植物面积呈进一步扩大的趋势。除此之外,在农业种植中生物技术最为突出的则属于杂交育种技术,杂交育种技术与转基因技术相比,其操作更为简单,在农业种植实践中,杂交育种技术已取得了良好的效果。
1.2组织培养技术
组织培养主要工作原理是在细胞全能性的基础上利用人工诱导的组织培养技术,这就要求植物细胞需要处于无菌的状态下,才能确保植物细胞得到良好的发育,最终生长成完整的植株。将组织培养技术应用到农业种植中,既可以加快植物繁殖的速度,也可以在固定的时间内培育出满足符合当地农作物生长优良品种,同时还能够有效防止病毒对农作物幼苗的侵害,因此,针对组织培养技术对农作物生长的有利条件,在今后的农业种植中,应大力推广和运用组织培养技术,但是,组织培养技术在农业种植中,应注意以下几点:在植物组织培育中,培育植物的阳光温度、湿度等应满足植物组织培育的条件,并且培养基组成结构、pH值等化学条件也应符合标准要求,有效控制外界因素对植物组织培育的影响,为植物组织培养发育提供优质的条件,并且在初代培养外植体过程中应做好外植体褐变处理工作,由于外植体在接种过程中容易发生褐变现象,然而,褐变现象的出现将会影响植物外植体的培育,所以,做好褐变处理工作,以保证植物培养工作顺利进行。
1.3生物农药制作技术
随着生物技术的出现,生物农药在农业种植中也得到了应用,其主要是将生物新陈代谢的产物来制作农药的方法,以达到杀虫保护农作物的目的,利用生物技术制作农药,不仅可以有效防止农药对环境造成的危害,也可以保护环境,因此,生物农药的应用具有重要作用。所以,在生物农药制作上,应采用生物技术进行生物农药的开发,由于基因工程中的许多药品都是从生物组织中提取的材料,但是,该工程的提取比较困难,并且药品的价格也非常昂贵,然而,微生物可以适用于大规模工业化生产。所以,为了加快生物农药的制作,在生物制药实践中,应在微生物细胞中导入生物的基因,使生物基因产生相应的药物,采用这样的制作模式,不仅能有效解决材料来源困难的问题,也可以进行大规模工业化生产,同时也可以降低生物农药制作的成本,因此,生物技术在生物农药制作中发挥着重要作用。
2结语
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近20年来,我国生物技术取得了长足的发展,培养了一支约2万人的从事生物技术研究、开发、生产和管理的科技队伍,其中有一批留学海外学成回国的中青年生物技术专家;建立了相当数量的研究开发机构及产业化基地;初步形成了医药生物技术、农业生物技术、轻化工生物技术、海洋生物技术等门类齐全的生物技术研究、开发、生产的体系。作出了一批具有较高水平的生物技术研究开发成果,开发出一批生物技术产品并投放市场。继1996~1997年第一个基因工程产品上市的之后,预计在2003~2005年我国将出现生物技术产品上市的第二个。由此可见,与其它高技术领域相比,我国的生物技术总体水平及产业化程度与国际先进水平的差距明显缩小。在我国重要的高技术领域中,从目前基础条件、资源优势和发展态势来看,生物技术最有希望取得创新性进展,最具参与国际市场竞争的潜力。因此,建议国家将发展生物技术及其产业作为21世纪加速发展我国高技术产业、提高国际竞争能力的“突破口”。把握有利时机,进一步把发展生物技术及其产业放在突出的战略地位,力争在21世纪的前10年内使我国生物技术及产业跻身于世界先进行列。
2制定发展战略、明确战略目标、选择发展模式总体战略
我国的生物技术及产业发展应改变以往跟踪为主的战略,实施积极创新为主集成应用的战略方针。基于目前我国生物技术及产业发展的实际状况、水平和能力,在未来10~15年内,我国宜采取“立足创新、集成应用、需求导向、重点突破”的发展战略。
关于集成应用,主要是指把现有的已成熟的先进技术(不管这些技术源自何处)组合集成起来运用于生物技术的研究开发和产品生产。充分借助和合理利用现代科学技术所取得的成就,对于我国生物技术产业以及其他高技术产业的发展都十分重要。
1)战略目标
21世纪初我国生物技术及产业的发展目标应定位在:努力提高生物技术在我国国民经济和社会发展中的贡献率,增强我国生物技术的创新能力和国际竞争能力;争取在21世纪初的10年内,使我国生物技术的整体水平跻身于世界先进行列,生物技术新兴产业发展成为我国的支柱产业之一。
2)发展模式
我们认为,在未来10~15年内,我国的生物技术及产业发展宜采取“政府引导,企业为主,官、产、学、研、资相结合”的发展模式。
众所周知,产、学、研的结合是促进科技进步,加速科技长入经济,提高研究开发效率的良好方式。结合现阶段我国实际情况,为保障生物技术及产业得以迅速发展,政府的作用十分重要。政府应该对全局研究开发及产业化的发展方向、目标、策略和措施进行系统的规划和设计,对各类各层次不同机构的研究开发工作给予重要的引导;对于一些重要的领域,国家应给予一定的资金支持,可以更加有效地引导企业界、金融界以及地方政府的资金和支持,各方面力量形成的合力将加速国家目标的实现。
高技术是基于多种学科的综合技术,而高技术产业则必须加上科学的经营管理和营销策略。发展高技术产业只有以企业为主,才能有效地将分离的科学与技术、科技与产业、产品与市场紧密地有机地联系在一起。同时生物技术产业的发展需要技术资本和金融资本的联合运作。没有一个良好的资本市场,生物技术产业将难以迅速发展。
3主要对策
1)健全和完善管理体制、加强整体协调、形成优势集成
总体而言,我国目前尚没有全国性统管生物技术研究开发及产业化的组织管理机构,缺乏全局性的战略部署。目前国家各类科研计划虽然都在不同程度上注重基础性创新性研究,但在具体实施和操作过程中,往往倾向于选择短期能产生效益的研究项目,导致创新的源头匮乏。更为严重的是,各类计划之间缺乏必要的沟通与协调,各部门、地方自成一体、封闭运行,导致科研力量分散,形不成合力,而且造成低水平重复。现阶段我国正处在从计划经济向市场经济过渡的转轨期。发展我国的生物技术及其产业,必须结合我国具体国情,同时运用计划和市场两种资源配置的调节手段,采取“两弹一星”+利益捆绑的新机制,盘活我国技术、设备与设施、人才等方面的存量,使各方面的优势系统有效地集成;必须同时调动国家、地方和企业以及科技人员的内动力和凝聚力;必须下决心解决部门地方条块分割、低水平重复的顽症。为此,建议国家适时成立全国性的组织管理机构,对全国生物技术及产业发展进行总体规划和协调指导,从而做到整体协调,避免多头指挥和政出多门,实现决策、协调和实施系统的统一、简便和高效。
2)进行战略布局,形成产业聚集区
国外生物技术及其产业发展的经验表明,在一些地理、交通、信息、政策等环境较好的地域,容易形成生物技术研究开发和产业的“聚集区”。这种“聚集”促进了不同研究开发领域的交流与合作,不仅加速了生物技术研发及产业的发展,同时通过“聚集”进一步吸引人才、技术和资金,起到了“聚集”带动“聚集”的作用,形成了良性发展的循环。根据目前我国生物技术及产业发展情况,结合现有国家级高技术产业开发区,可选择技术力量比较雄厚、投资环境好并已有一定生物技术产业基础的上海、北京、广东(深圳)、长春等地作为生物技术产业化基地,给予更为优惠的财政和税收扶持政策。集中力量有选择地发展3~5个生物技术产业聚集区(如以北京为中心的京津冀聚集区、以上海为中心的江浙沪聚集区、以深圳为中心的粤港聚集区、以长春为中心的长沈大聚集区等),发挥生物技术产业发展的聚集效应,尽快形成较大的生物技术产业规模。对上述生物技术产业聚集区,国家应积极发挥引导作用,充分调动地方和企业界的积极性,以国家重大项目为纽带,促进优势互补的联合与协作,逐步形成既有合作(包括跨国和跨地区合作)又有竞争的社会化的生物技术研发与生产的格局。
3)选择部分重点产品,目标定位国际市场
对于某些我国有较好基础、接近或达到国际先进水平或是我国有资源优势的技术领域,例如转基因动物反应器、转基因植物、功能基因组、生物芯片、组织工程、中药等领域,应选择部分重大项目,目标瞄准国际市场,通过运用优势集成、整体设计、分段实施的操作方式,加大协同攻关力度,尽快将一批拥有自主知识产权的生物技术和产品推向国际市场,增强并确立我国生物技术及产业的国际竞争能力和地位。
4)建立国家生物技术重大项目孵化器
我国科技成果转化难、转化率低制约了高科技产业的发展,影响了科技作为第一生产力作用的发挥,已成为普遍关注的问题。生物技术因其自身的综合性、多学科特点,生物技术转化更具有特殊性。在目前我国资本市场尚不完善的条件下,孵化器的作用尤为重要。孵化器的作用是,通过与研究开发机构建立广泛联系,并有力地引导企业介入,密切生物技术上下游的结合,有效地使单一技术的突破尽快孵化为成熟配套的技术和工艺,向产业进行技术转移和辐射,从而加速具有商业前景的技术和产品尽快形成商品化和产业化。为此,应在已有的工作基础上,择优建立数个生物技术国家重大项目孵化器,结合具有自主知识产权、独特性的生物技术重大项目和重大产业工程的实施,力争在5~10年内开发出一批具有自主知识产权和国际竞争力的重大生物技术产品,同时走出一条生物技术成果转化的成功之路。
5)加强生物技术产业相关技术及装备的产业化及国际化
我国在生物技术及产业发展所需的重要仪器、设备、试剂等支撑技术与装备方面十分落后,主要依靠国外进口。在国外,生物技术的支撑技术与装备本身就是一个巨大的产业,其产值占生物技术产业总产值的20%以上。生物技术的支撑技术与装备具有两大特点,一是涉及多学科、多技术领域的交叉;二是绝大多数生产经营专用仪器、装备的公司都拥有国际市场,只有占有国际市场才能在国际竞争中生存和发展。目前我国尚不具备自主研制和生产并占有国际市场的能力。因此,对重要的生物技术仪器、设备和装备,应采取“桑塔纳”模式,走与国外大公司合资合作的发展道路。第一步通过合资合作,引进建设组装线或生产线,这样一方面可以迅速提高技术水平和管理水平,另一方面可以与外国公司共同参与国际竞争;第二步加速引进技术的消化吸收,逐步加大国产化比重,同时加强新型号、新设备的研制开发,进而逐步增强参与国际竞争的能力。在此方面,应注意避免自己闭门造车、封闭发展,所开发的产品性能不稳定,测出的数据不可靠,别人不用,自己也不用的尴尬局面。6)大力发展生物技术中介组织
国外成功经验表明,中介组织在高技术产业发展过程中发挥了重要作用,中介组织是创新体系的重要组成部分。我国应大力发展从事生物技术信息咨询、技术评估(包括生物安全评估)、专利(特别是国外专利)、投融资等方面的中介机构。
我们认为,应尽快组建生物技术产业协会。组建生物技术产业协会有利于信息沟通和协作,有利于规范市场和公平竞争,亦可避免不必要的重复,有利于逐步形成社会化发展的格局。协会组成以企业法人和高级主管为主,吸纳大学和研究机构的技术、管理、营销专家参加。政府主管部门可以通过协会进行全局性组织协调工作。
7)充分利用和合理保护我国丰富的生物资源
我国国土辽阔,特殊的地理、气候、人口、人文、历史以及多民族等原因,使我国具有丰富的动物、植物、微生物及人类遗传资源,包括历史悠久的中医药宝库,为我国在生物技术领域的研究开发提供了得天独厚的有利条件。但从目前情况看,我国在生物资源的保护和利用方面还存在着明显的不足。大量的生物资源没有得到有效的保护和利用,甚至一些重要的资源流失严重。例如,我国虽有丰富的微生物资源,但由于资金和管理上的一些因素,导致研究、保藏和开发工作都处于非常困难的境地,至今没有一个明确的主管部门,也没有一部微生物资源管理的法规。因此,建议国家有关部门象重视人类遗传资源一样高度重视对所有生物资源的保护和利用。一方面应抓紧制定和完善有关各类生物资源管理的法规和规章制度;另一方面应尽快建立健全国家生物资源的保藏及服务体系,其中包括细胞库、菌种库、毒种库、种质库、信息库等。此项工作可在相关计划的基础上,给予专项经费支持。虽然需要花费一定的资金,但这是一项具有战略意义的基础性工作,因此必将起到事半功倍的效果。
8)加强国际合作,建立战略联盟
中国改革开放实践证明,不开放就没有出路。高技术需要在合作和竞争中求发展。一方面是在合作中竞争,另一方面又要在竞争中合作。国际上,企业间的联合与建立战略伙伴关系越来越成为一种重要的发展趋势。我国在发展生物技术及产业的过程中,必须加强与国外政府间和民间的合作与交流。此外,还应利用国内巨大市场的吸引力,积极与某些大型跨国公司建立战略伙伴关系,在国内合作建立合资企业,合作开发新产品,合作开拓国际市场。
发展我国生物技术及产业要充分重视利用海外资源,特别是信息及人才资源。在这方面,即使是十分发达的美国也不例外,十分重视利用国外的信息,并吸引别国的优秀人才为其服务。我国除应采取相关措施积极吸引海外留学生和科学家回国为国效力外,还应选择重大技术领域,在国外建立联合工作站。863计划生物领域在“八五”、“九五”期间已试行,效果良好。实践表明这是实现技术跨越的有效途径。国家应积极引导支持有条件的科研机构和企业,特别是企业在国外建立研究开发机构,这样将会大大提高信息采集、技术引进、智力引进、人才培养和国际合作与交流乃至产品出口的效率。