现代生物技术方法篇1

关键词现代生物技术；环境保护；应用；前景

中图分类号X17文献标识码A文章编号1007-5739（2012）17-0216-02

随着现代工业技术的迅速发展，我国国民经济社会总体发展速度较快，城市化进程的步伐也日益加快。在经济高速发展过程中，环境问题也随之而来。为了全面建设小康社会，保证国民健康，维护社会可持续、健康发展，必须采取有力措施进行环境保护。因此，积极利用现代生物技术、加强环境保护已经成为人民日益关注的课题。为了实现社会健康、持续发展，实现各类资源的永续利用，环保工作者的首要工作任务就是努力保护和提高环境质量。

1我国生态环境现状

在我国过去几十年的经济快速发展中，由于片面重视经济GDP的高速发展而忽视了经济发展中的环境保护，导致目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续。我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染，造成水体污染严重，无法利用。全国约300个城市工业生产和居民生活用水较为短缺，成为缺水城市，占全国600个城市中的50%；而农村这一情况更加严重，约有1亿人口和2亿头牲畜饮水困难。在广大农村，由于水体和土壤的严重污染，耕地利用效率大大降低，不仅减少了有效耕地面积，而且直接威胁居民身体健康，引发各类疾病[1]。目前的当务之急就是要尽快应用高新技术，综合治理和保护环境，从而有效控制环境污染，保持生物多样性和生态平衡。

2现代生物技术在治理环境污染方面的优点

由于基因重组技术的发现和应用，一项以基因工程为核心的现代生物技术迅速崛起，并成为高新产业革命的重要标志之一。现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程等一系列高新技术。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。这一技术在解决环境问题过程中显示出了独特的功能和显著的优越性，不仅充分体现出这项技术是一个纯生态的过程，且从根本上体现了可持续发展的战略思想。在环境的保护和污染治理中，环境生物技术与传统方法相比较，具有明显优势。生物转化技术可以真正实现清洁生产的目的，其充分利用生物过程减少生产中产生的污染，很大程度上代替了传统生产中的化学过程，更有利于实现无废生产，促进了生产工艺的生态化。现代生物技术的发展，尤其是酶工程、细胞工程、基因工程等，提高了生产效率，强化了环境生物处理过程，在工农业生产中应用这些技术，可以降低成本，其高专一性等特性为环境生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。

3现代生物技术在环境保护中的应用

3.1环境监测与评价

近年来，国内外研究较多的是应用PCR技术生物芯片、生物传感器等生物高新技术进行环境监测。Niedrhauser等利用PCR技术检测了食品中的单核细胞生利斯特氏菌（易导致人类脑膜炎）。传统方法至少需10d时间，应用PCR技术大大缩短了分析周期，对该菌种的分析只需数小时。刘永军等通过设计多种肠道病原细菌的通用引物，运用实时荧光定量PCR方法，实现了环境水体中肠道病原细菌的定量检测[2]。可以预见，PCR技术在检测水体、土壤等环境中的致病菌、指示菌及基因工程菌方面将发挥越来越重要的作用。

近年来，利用生物传感器监测环境中的污染物，日益为人们所青睐。目前，生物传感器具有使用方便、成本低、省时、易制作等优点，如甲烷生物传感器、氨生物传感器、乙醇生物传感器、亚硝酸盐生物传感器、BOD生物传感器等已达到商业化应用水平，在环境监测中的应用前景广阔[3]。

3.2工业污水和生活废水的处理与净化

工业污水和生活废水中含有多种有毒物质，例如氰化物、酚类、有机汞、重金属、蛋白质、有机酸、醇、醛、有机磷等，这些污水和废水成分构成复杂，净化难度也较大。生物净化污水的常用方法为固定化酶和固定化细胞技术，也就是酶工程技术。国外已经有许多成功的应用经验，利用固定化酶和固定化细胞实现对工业污水和生活废水中无机金属、有机污染毒物的高效处理。例如德国，以共介结合法制成农药降解酶柱，将酶固定于硅珠及多孔玻璃上，从而实现对多种农药的降解，包括对硫磷等，去除率超过95％。而在我国，固定化细胞技术的应用也有了较大发展，主要用于降解合成洗涤剂中的表面活性剂，对于含100mg/L废水，酶活性保存率和降解率均超过90%。

（1）废水好氧生物处理。活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术，它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝吸附废水中污染物，并在氧的作用下将这些物质同化为菌体本身组分。活性污泥有着很大的表面积，能够与混合液进行广泛接触，在较短的时间内，通过吸附作用，除去废水中大量的呈悬浮状态和肢体状态的有机污染物，使废水的BOD值大幅度下降。该方法不仅操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，从而达到高效污水处理的效果[4]。

（2）废水厌氧生物处理。厌氧生物处理又称厌氧消化，是在厌氧条件下由许多种微生物的共同作用，使有机物分解并形成甲烷和二氧化碳的过程。其过程包括水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。由于厌氧处理能量需求低，污泥产量低，能分解好氧生物所不能分解的微生物，因此这项技术也被广泛应用于当今废水处理方面，并达到了预期的效果。

3.3污染土壤的生物修复

土壤污染也是较为严重的环境污染问题之一，其最主要表现形式是土壤板结沙化、重金属污染，导致土壤无法利用，威胁农业生产。利用生物修复技术治理土壤重金属污染，主要是通过酶促反应等生物作用，对土壤中的重金属进行固定，由于重金属元素的化学形态发生了改变，其移动性也相应降低，通过有针对性的生物对其吸收、代谢，可以削减土壤中重金属的含量，达到净化土壤和降低毒性的目的。其中应用最广的属低温微生物修复技术，重金属的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性，对重金属亲和吸附或转化为低重金属的污染程度。此外，污染土壤经过生物修复过程后还可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失等[5]。

3.4白色污染的处理和消除

我国每年产生的塑料垃圾数量十分巨大，对环境的破坏程度也十分严重，城乡废弃塑料袋和农用地膜在土壤中几十年都不分解，是形成环境污染的主要污染物之一，利用现代生物技术广泛分离可以降解塑料的微生物群。对塑料制品中的主要成分聚酯分子结构进行破坏，从而消除污染物质。日本及德国已经开展了相关研究，利用细菌生产塑料，通过基因工程方法，对细菌生产聚合物的功能基因进行分离和重组，实现多功能塑料的高效生产。英国在这方面的应用已经实现了产业化，利用微生物生产的塑料深受消费者欢迎，尤其是受到生态环境保护者的青睐。在应用现代生物技术治理白色污染的同时还应大力推广可降解的塑料制品和地膜的应用和研发，从根本上解决白色污染。

3.5化学农药污染的消除

据估计，我国每年大量使用农药后，仅有0.1％左右的农药可以作用于目标病虫，99.9％的农药则进入农业生态系统，并在食物链中不断传递、迁移，对长期生活在农业生态系统中的人类构成危害，同时也对大气、水源造成污染。为了解决这些问题，人们致力于研制安全有效的方法，也取得了相应的进展。一方面是利用微生物对农药的毒害残留成分进行降解，消除其不利影响。微生物通过其生化途径，分解农药成分，形成无害产物，如CO2和H2O，从而实现无副作用的农药污染治理。另一方面应全面推广生物农药，从源头上消除农药对环境的污染。生物农药，主要是利用某些特殊微生物或微生物的代谢产物所具有的杀虫、防病、促生功能。其有效功能成分完全存在和来源于自然生态系统，是一种来于自然、归于自然正常的物质循环方式，它的最大特点是极易被日光、植物或各种土壤微生物分解。因此，可以认为它们对自然生态环境安全、无污染。英国科学家利用一种叫绿僵菌的真菌杀灭蝗虫，已经取得良好效果。目前，国际上真菌杀虫剂的开发研究方兴未艾，发展迅速[6]。

3.6微生物脱硫治理空气污染

煤炭直接燃用时将排放出大量的SO2等有害气体，造成大气污染，并由此引发酸雾、酸雨，破坏生态平衡，危害人类健康。据北京环保局计算，2010年北京市仅燃煤每年排入大气的SO2就高达26万t。生物学家利用微生物脱硫，把Fe2+变成Fe3+，把单体硫变成硫酸，取得了良好效果。如日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌，它是一种铁氧化细菌，能有效除去煤中的无机硫。目前，在美国和德国已建成2个实验室规模的连续生化脱硫试验装置。4个欧洲研究组织在意大利撒丁岛已建成一套工业规模的中试连续生化脱硫装置。这些研究已经取得了很大的进展，获得了许多有价值的数据，为朝着工程应用方向发展奠定了基础。微生物脱硫技术简单，成本低，更为重要的是符合“源头防治”的环保新理念，比“末端治理”（污染产生后再治理）效益高，是很有前途的大气污染治理方法[7]。

4发展前景

我国是一个发展中大国，改革开发30余年来，我国经济总量已居世界第2位，但经济持续高速增长的同时也伴随着严重的物质资源过度滥用和生态环境的严重破坏。现代生物技术作为一种有效的环境污染治理措施，受到越来越多的关注，其在环境生物监测、污染治理、生物修复等方面都得到了广泛的应用，并取得了很好的经济效益和社会效益。更新环保理念，积极借鉴发达国家先进的现代生物技术，对适合我国国情的新技术要加以引进、消化、吸收、创新，大力发展现代生物技术，是我国推进循环经济、实施可持续发展战略的重要组成部分，也是实现全面建设小康社会的宏伟目标，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的重要技术保障。随着现代生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展为根本上解决环境保护问题

提供了无限的希望。现代生物技术的迅猛发展无疑将会推动环境保护理论及技术的日臻完善，为人类治理和保护环境提供更多可行、可用、有效的方法。

5参考文献

[1]陈坚.环境生物技术[M].北京：中国轻工业出版社，2008.

[2]孔繁翔.环境生物学[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]姜成林，徐丽华.微生物资源的开发与利用[M].北京：中国轻工业出版社，2001.

[4].环境生物技术与环境保护[J].安徽农学通报，2007（3）：46-48.

[5]姜虎生，张洪林.现代生物技术在环境保护中的应用[J].辽宁城乡环境科技，2003，23（1）：11-12.

现代生物技术方法篇2

[关键词]现代教育技术大学物理课堂教学

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）24-0056-02

一、引言

自然科学中最具备活力的带头学科就是物理学，它是工程技术和各个学科的基础。大学物理课程被当作大学理工学科的重要基础课，学生在大学初始阶段是否认真学习好了大学物理，不但为他们以后学好专业课程打下坚实基础，并且对他们未来在工作、研究中是否能做出创新性科研成果也具有极其重要的意义。然而，物理学是公认的一门较难基础学科，知识跨度大，涉及的范围和领域广，解题方法种类繁多，因此许多学生不愿意学学物理，具有畏难情绪。所以，教授大学物理课的教师们长期以来关心的问题就是怎样有效提高大学物理课程教学效果。

为进一步推动新世纪教育改革，教育部提出在教育改革的过程中应该把现代教育技术当作改革的“突破口”和“至高点”。[1]因此现代教育技术在教育改革中具有举足轻重的作用。大学物理教师经过多年教学的探索及实践，已经认识到现代教育技术在课堂教学中具备形象、直观、生动的优越性，这些特点是传统教学方法无法与其比拟的。伴随计算机及信息技术的快速发展，以发展现代教育技术为代表的教学形式改革，尚具备发展潜力空间，有许多方法和技术值得认真研究和思考。[2，3]而不断改进大学物理教学中现代教育技术的手段和方法对于提高大学物理教学水平和效果具有重要现实意义。

二、在大学物理教学中采用现代教育技术的优越性

现代教育技术如何把物理学的特点结合起来，从课堂实际出发，有效解决物理教学中所遇到的问题，我们认识到其主要有以下几方面的优势：

（一）现代教育技术帮助学生获取感性材料

物理学中包含大量概念及规律，它们从人们对生活中物理现实的概括和实验探究分析而来。因此，学生要掌握物理概念和规律，必须要经过连续的观察、动脑、动手等活动，遵循一定的认知过程才能形成对物理概念的准确认识。特别是学生对日常经验的积累能够促进物理概念的掌握，然而，每个学生的生活经历往往不同，对不同事物的认识能力也不一样，而且受思维所限，学生在较短时间内难以大量搜索到在生活中与课堂知识相关的日常现象。现代教育技术就可以打破时空局限，对生活中见得不多的或者虽见过但不能马上与所教物理知识关联上的物理材料，可以通过该技术进行形象展示。例如，讲述横波和纵波时，可以通过动画演示，把横波和纵波每个质点每个时刻的动作展示得一清二楚，给学生以格外清晰的感性材料信息，极大地拓宽学生视野，而且在演示过程中学生认为有趣味，大大提高了学习物理的积极主动性。

（二）现代教育技术将抽象知识形象化、具体化

按照传统的教学手段，教师是用粉笔勾画和讲解物理现象和规律，难以给学生动态、清晰、直观的物理图像，这也是学生觉得大学物理不好学的原因之一。现代教育技术把文、图、声、像集于一身，能够生动再现、模拟许多物理现象和实验，还可以把漫长或瞬间、巨观或细微的物理过程演示为可控、可观察的变化过程。对抽象内容、景象难以描述、理论不易理解的情况，现代教育技术利用动画等不同方式直观地进行表现，形象地对物理过程进行模拟，这增强了教学内容的表现力，活跃了课堂气氛，同时又帮助教师讲清楚物理过程。

（三）现代教育技术突破实验条件限制，达到实验成果共享

众所周知，物理学是以实验为基础的自然科学，人们研究物理学的最重要的方法就是物理实验。物理实验能够加深学生对物理知识的理解，为教学提供丰富的感性材料，激发学习兴趣，因此实验教学在物理教学中占据极其重要的地位。然而，很多实验由于课时限制、实验现象不明显、实验条件不够等因素所限，无法直接给学生进行演示实验。传统的教学方法是教师介绍实验过程及实验现象，学生往往存在疑惑感，而且印象不深刻。我们此时可以利用现代教育技术，将实验利用动画展示。

（四）现代教育技术增大课堂信息容量

现在的许多大学物理教材内都包含物理学发展成果简介、物理学在高科技和各交叉学科中的实际应用等新知识，而且教学内容一般都比较全面，这时传统的课堂教学是无法完成教学任务的。现代教育技术的突出优势就在于可以极大地减少课堂教学的板书量，从而把大部分时间用来授课，课堂传递的信息量大为增加，在教学时数不变时，利用现代教育技术可以讲授更多更高质量的教学内容。还比如在讲授复习课的时候，教师首先要回顾旧知识，然后再进行习题讲解。这时可以利用现代教育技术把复习知识的要点事先做成条理性强的课件，这样可以缩短复习课中回顾旧知识所用的时间，从而留下大量时间讲解习题。当然习题讲解部分也可适当运用现代教育技术进行呈现，如：某些习题的审题、图解分析、引导等等，这样复习课的课堂教学容量也可以大大提升。

三、现代教育技术存在的问题及对策思考

虽然现代教育技术的应用能为大学物理课堂教学带来许多便利，但我们不能够在课堂教学中大量依赖于现代教育技术，其在教学中主要存在以下问题：

（一）屏幕展示内容有限

利用课件教学时最突出的缺陷是屏幕展示内容有限，因此要频繁变换屏幕内容，教师变为电脑操作员，被限制在屏幕前，与学生交流机会大大减少，与“互动式”教学法背道而驰。而且，每张幻灯片为学生停留的时间有限而短暂，学生无法掌握教学内容中的重点和难点。[5]更值得注意的是，由于必须要更换屏幕内容，学生对屏幕内容有时还来不及思考消化，就已经更换屏幕内容了，那些跟不上教学内容的学生会产生逆反心理及抵触情绪。这时解决的方法有：第一，在演示屏幕边上一定要留出黑板的板书位置，不能完全用多媒体完全替代板书，重要公式、重点、难点等最好仍然用粉笔板书；第二，明确现代教育技术只是起弥补传统教学缺陷的辅助作用，不能削弱学生在课堂中的主体地位和教师的主导作用，课件制作要掌握“精、简、顺”的原则，尽量减少屏幕的变更次数；第三，应配套遥控鼠标等硬件设施，便于教师离开电脑，走到学生面前、黑板前面进行讲解。

（二）不能完全取代演示实验

虽然几乎所有的物理实验、物理现象都可以用现代教育技术生动地在课堂上进行演示，但不能把有条件在课堂上进行演示的实验全部取消，这种教学思想必须予以纠正。在课堂演示实验教学中，如果单一地用课件替代真实演示实验，那么，无论现代教育技术能将实验现象表现得如何生动逼真，给学生的视觉效果总不如课堂真实演示来得深刻。并且，久而久之学生会认为实验情景是人工合成得来的，慢慢地就减少了对知识的信任感。解决方法是能不用现代教育技术的尽量不用，尽量坚持通过真实演示实验给学生展示物理过程，这不但有利于培养学生观察、分析真实物理现象的能力，教育学生认识和掌握物理本质，把握真实的自然界；而且较好地培养了学生勇于探求真理的精神和尊重科学的理念。只有将现代教育技术与实验课堂演示合理配合，才会获得最佳课堂效果。

（三）现代教育技术有时脱离物理的真实性

在制作多媒体课件时，有时为了追求动画的美感和艺术性，或者制作人员对大学物理知识不甚了解的情形下，会出现课件脱离了物理的合理性、真实性的现象。在设计动画时，应该把遵循物理现象和物理过程的客观规律摆在第一位，再考虑艺术效果，防止给学生以错觉。因此，大学物理教师在掌握教学内容的同时，应该参加多媒体课件制作培训，在发现课件有问题时能够做到自己及时整改，使自己的教学能力和计算机能力都得到提高，开发出更好的多媒体课件。

四、结语

总之，大学物理课堂教学运用现代教育技术给予了学生多姿多彩的试听景象，能从不同方面给学生以感官刺激，容易激发学生兴趣，通过动画演示实验加深学生对课堂知识的理解，使学生在课堂学习中处于主动接受的状态，因此有效提高教学效率。但是，必须将现代教育技术与传统物理课堂教学模式优点进行有机结合，不能一味依赖于现代教育技术，才能够真正提高课堂教学质量。重视和改善大学物理教学中应用现代教育技术的研究，对提高大学物理教学质量极具意义。

[参考文献]

[1]荣曼生，杨建良，黄建标.现代教育技术基础[M].长沙：湖南教育出版社，2006.

[2]梁林梅，唐卉，洪岩.论信息技术对高等教育变革和发展的促进作用[J].现代教育技术，2012，22（12）：5-11.

[3]蒋学清，丁研.现代教育技术下的新型大学英语教学模式理论框架初探[J].外语电化教学，2012，（6）：9.

现代生物技术方法篇3

需强调的是，质谱也有局限性，杂质结构最可靠的确证还是依靠杂质单体的获得和结合其他技术的综合解析。手性杂质手性药物中的对映异构体限量检查越来越受关注，旋光光谱(ORD)、圆二色光谱(CD)的测定仍是目前首选的快速检测方法;手性色谱法不仅可以定性而且是更可靠的定量手段［20］。HPLC在手性分离方面仍然占据主要地位，运用相对较广泛的手性固定相多数是多糖类，键合相多糖类手性柱也日趋成熟，如ChiralIC柱。其他如环糊精、手性冠醚类、Pirkle型、蛋白质、配体、离子交换以及大环抗生素等手性固定相以及新型柱前衍生化法方面仍有一些新的发展，采用整体柱技术制备手性色谱柱近年来也成为热点。由于UHPLC的出现，小粒径的手性填料也必将成为今后的研究热点。离子液体在手性药物色谱分析上的研究也日渐增多。传统的气相色谱依托着环糊精衍生物等固定相在手性分离中仍然有一定的运用，而利用离子液体进行手性分离成为手性气相色谱的发展方向之一。其他色谱技术，如超临界流体色谱、模拟移动床色谱、高速逆流色谱等在手性药物分析和对映体制备中继续发挥着积极作用。CE具有独特的分离机制，用于药物光学异构体的分析仍是一个较好的选择。毛细管区带电泳(CZE)和胶束电动毛细管电泳(MEKC)仍是应用最多的模式。在CE研究中非水毛细管电泳、毛细管微乳电动色谱、2D-CE、3D-CE等也已成为热点。另外，对毛细管柱的手性改性也是一些研究者关注的对象。由于毛细管电泳在手性分离上的优势，新的手性添加剂仍是其重要的研究方向。而毛细管整体柱的快速发展，使得毛细管电色谱(CEC)技术在手性药物分析上成为新的增长点［21］。基因毒性杂质的分析［4］171-191基因毒性杂质(GTIs)的毒性阈值水平也是目前关注的热点。2006年欧洲药品局(EMEA)首先颁布了EvaluationofMedicinesforHumanUse，GuidelineontheLimitsofGenotoxicImpurities，FDA于2008年也正式签发了类似指南［22］。要识别这些杂质，应该对涉及合成过程的化学反应、与原材料有关的杂质等进行科学地评价。上述指南同时适用于辅料和药物活性物质。基因毒性杂质的控制在药物研究的初期就应考虑，并贯穿于整个药物研发、生产以及上市过程。基因毒性杂质的检测属于痕量分析，对灵敏度、选择性、重现性和耐用性有更高的要求，最常用的分析方法也是LC和GC，及其与质谱的联用。超临界流体色谱法(SFC)和CZE方法最近在GTIs检测中也有一些报道。对于无紫外可见吸收的GTIs，可以选择电雾检测器(CAD)、蒸发光散射检测器(ELSD)等检测器。如果检测器对于GTIs没有特别的专属性，色谱分离就显得尤其重要。若采用GC，常用的检测器是FID和MS，也可以根据GTIs的结构特征来选择理想的检测器(例如ECD)。处方前和早期阶段的分析方法处方前研究应根据不同检测项目的需要选择适当的分析方法。对于药物的鉴别，赋形剂和包装的鉴定，FTIR，NIR和拉曼等光谱技术依然是重要的手段，一些分析技术如衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)也开始广泛应用到药物研究中。电感耦合等离子体光谱(ICP)，原子光谱和X射线荧光对外来金属污染物的检测已成为必不可少的技术。对于一些新型给药系统，目前药物分析研究的热点集中在高通量的样品前处理技术、自动化技术的研究上。上述研究除了对应的相关技术外，色谱方法仍是最重要和应用最广泛的定性定量手段。HPLC方法液相色谱的发展以色谱填料的发展为基础，新的不同机制的固定相的不断涌现带动了整个液相色谱的发展。由于所研究的化合物实体类型越来越多，对分离的要求也更高，新的功能化和吸附模式的固定相不断涌现，例如用于极性化合物分离的亲水作用色谱(hydro-philicinteractionliquidchromatography，HILIC)，多功能有机杂化硅胶、聚合物固定相、核壳型填料和纳米及亚微米填料等。UHPLC方法亚微米颗粒(＜2μm)填充的微径和纳米级口径的色谱柱，具有高柱效、高分辨率、高峰容量和高流量等优点，促进了UHPLC在药物定性和定量分析中的广泛应用。特别是针对杂质研究，结合扫描速度更快、分辨率更高的质谱检测更具优势。随着更小颗粒填料的使用，能够在更宽的线速度范围内保持恒定柱效，将大幅度改善液相色谱的分离度与灵敏度，微高效液相(micro-HPLC)［23］和纳米高效液相色谱(nano-HPLC)［24］将成为未来几年药物色谱分析发展的新热点。整体柱技术在药物色谱分析领域，整体柱已成为药物色谱分析研究的热点［25］。近年来它在高效、快速、高通量分离分析方面得到了较快的发展，并开始广泛用于药物小分子和生物大分子的分析。整体柱具有通透性优良、制备简单和背压极低等特点，其在快速分离分析和二维液相色谱中具有明显优势，而通过制备超长柱不仅可弥补整体柱载样量的不足，同时也可有效提高其分离能力。目前整体柱的研究主要集中在有机聚合物整体柱，无机-有机杂化整体柱，β-环糊精硅胶杂化的手性整体柱的研究。基因工程药物质量研究蛋白类药物结构复杂，加上生产过程所造成的微观不均一性的存在，使得这种复杂性倍增，而且在编译DNA过程中，可能产生非预期的蛋白序列。除了生物大分子的常规分析外，药物分析技术的发展主要体现在以下几个研究领域。肽图分析肽图分析的主要手段是利用蛋白酶对特定的位点进行分解，再采用HPLC-UV或LC-MS等方法进行分离和测定，对蛋白质和多肽结构研究和特性鉴别具有重要意义。传统的方法存在酶解时间长、酶的自身分解以及测定重复性较差等问题。一些研究者利用激光照射提高酶解速度［26］。在溶液中加入钙离子、减少甲基化和固定化酶等可以解决酶的稳定性问题。其中，由于固定化酶的再使用性、减少底物稀释以及可连续使用等优势已经越来越被广泛的运用到肽图分析中，并且与LC-MS联用后，可以实现对基因工程药物高通量的肽图分析［27］。另外，由于CE具有样品和试剂消耗低，分离效率高，分析速度快，分离模式多样等优势，加上近年来其检测技术的改善和与质谱联用技术的日趋成熟，使得其在肽图的分析中发挥着越来越大的作用［28］。氨基酸分析目前氨基酸分析研究主要致力于缩短分析时间，随着同位素标记的发展［29－30］和微波技术的成熟，氨基酸的分析速度变得越来越快。毛细管电泳与质谱联用技术快速高效，已经常被用于氨基酸分析，通过同位素标记，其检测的灵敏度大幅提高。而一些在线的前处理技术与色谱技术的联用为高通量的实现提供了帮助。相对分子质量测定基因工程药物相对分子质量测定的传统方法主要是凝胶电泳或者高分辨质谱，利用沉降速度的差异也可以测定大分子物质的相对分子质量［31］。同时，纳米技术的发展也带动了相对分子质量测定技术的发展，研究表明加入碳纳米管可以使得聚丙烯酰胺凝胶电泳分离的效果大大提高［32］。生物大分子结构的研究生物大分子的生物活性取决于它们复杂的空间构象，常规研究方法有圆二色谱、红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射和低温电子显微镜等。利用多维NMR进行蛋白质的结构和分子相互作用研究，以及利用生物质谱进行其结构和定量研究仍是目前研究的热点。

体内药物分析及药物代谢体内药物分析逐步从以静态物质为中心向以动态生命科学为基础的方向转变，研究药物的吸收、代谢、分布、排泄、立体选择性、药物的相互作用、药物对内源性代谢的影响，为新药发现提供了新的途径。利用核磁共振、色谱质谱联用等技术，结合化学计量学方法(模式识别、多元校正、多元曲线分辨)，采用组学和系统生物学方法，研究生物体整体或组织细胞系统的动态代谢变化，特别是药物对内源代谢、遗传变异乃至各种物质进入代谢系统的特征和影响，发现相关生物标志物，也是体内药物分析近年来发展的重要方向。体内药物分析中的联用技术联用技术是分析体内药物和代谢物最常用的技术，如GC-MS、LC-MS/MS、HPLC/ICP-MS、LC-NMR、CE-ESI-MS等，它将分离、定量和定性融为一体。近年来，UHPLC及其联用技术因其具有较高的分辨率和较快的分析速度使其在药物代谢研究中备受青睐［33］。在体内药物分析中，GC作为一种成熟的方法已发展到一个瓶颈期，新的技术革新主要着眼于色谱柱和原有仪器的改进以及便携式微型GC的发展。GC-MS由于EI离子源较难得到分子离子峰因而也面临着未知物测定的难题，利用HRAM-APCI-GC联用技术可以得到准确的分子离子峰，有效地解决了这一难题。近年来，二维气相色谱(GC×GC)成为GC发展新的增长点，结合TOF/MS的联用技术，使之具有更高的灵敏度和分辨率，特别适合于中药复杂体系分析、兴奋剂检测以及临床和法医毒理学中的药物毒物分析［34］。新的LC与MS的联用技术层出不穷，例如同位素标记/稀释技术可以拓展LC-ESI-MS的线性范围及降低基质效应;微喷雾和纳喷雾(nano-ESI)技术提高了微量样品分析的灵敏度;具有高通量、灵敏度和准确度的HPLC-MAL-DI/TOF-MS;能得到很多的碎片信息和更小的基质效应的LC-(coldEI)-MS技术;LC与线性离子阱(lineariontrap，LIT)质谱的联用，与三维离子阱相比，贮存离子能力提高，空间电荷效应有一定改善;在线分析中SPE与UPLC-QqLIT的联用;LC-Q-TOF，LC-TOF-TOF、LC-线性离子阱静电轨道阱联用质谱仪(LTQ-Orbitrap)等技术的应用将使得药物开发、药物代谢分析、临床医学、毒物学研究以及蛋白质组学等方面的研究将更为广泛和深入［35－36］。在这些技术中，接口是影响联用的一个关键因素，例如CE-MS最成熟的是电喷雾离子化接口(ESI)，新发展起来的无鞘流及低鞘流接口在分离效能和灵敏度方面表现出较大的吸引力，扩大了CE-MS的应用范围［37］。芯片电泳中激光解析离子化(LDI)接口也逐渐被应用，此外还有如CE-APEI-MS、CE-IT-MS、CE-API-MS等接口模式。代谢研究中的高分辨质谱技术新型高分辨质谱(HRMS)除了可得到所有待分析物质全扫描MS数据，其系统的精密度目前可与三重串联四极杆质谱相媲美，增强了其定量测定能力。而且HRMS可以得到超过预设质量范围的信息，因而能够对未知待测物进行测定，这是他区别于传统多重检测研究代谢组学的一个特点。未来代谢组学的发展趋势将是利用MS特别是HRMS在更宽的质量范围收集全扫描数据，同时对代谢物进行定性和定量分析。尽管当前MS的检测灵敏度和耐用性得到了显著提高，但许多问题仍不能得到解决，今后还应更加关注代谢物离子的提取效率和仪器分辨率的提高。新型HRMS如LTQ-Orbitrap、傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR)的推出克服了以往TOF-MS在分析不同浓度待测物时质量准确度变化的缺点，并可在较大的动态范围内进行定量分析［38］。新的解吸附电喷雾离子化(DESI)技术几乎不需要样品前处理，利用喷雾解吸附、离子化，并将待测物导入质谱仪，可用于生物样品中药物代谢物的原位测定。新型MALDI技术(例如硅胶解析以及纳米技术的研究)将更加减少基质对测定结果的干扰［39］。利用13C，15N和34S同位素标记结合HRMS，用于体内生物小分子、蛋白质以及核酸的检测，也是人们关注的焦点。代谢研究中的NMR利用NMR进行代谢产物特别是大分子物质的结构确证是研究代谢的另一重要方法。最突出的技术进步就是2D-NMR方法的发展。它从根本上改变了NMR技术用于解决复杂结构问题的方式，使NMR技术成为解决复杂结构问题的最重要的方法。2D-NMR的发展扩展了杂核磁共振(X-NMR)的研究，如1H-13CHSQC和1H-15NHSQC等的广泛研究和使用［40］。近几年已出现3D-NMR技术来替代2D-NMR方法，用于生物大分子的结构测定。初步探索的结果表明3D-NMR方法可以同时检测13C，15N和1H之间的相互作用，能提供许多2D-NMR方法所不能提供的结构信息，从而简化结构解析过程［41］。近年来，一些新技术的出现也使NMR效能得到显著提高，例如更高的磁场强度、低温探针、微线圈探针、先进脉冲序列、同位素标记等。代谢研究中的CE技术CE技术在生物样品中大分子物质及其代谢产物的分析测定中具有显著的优越性。CE新技术为体内小分子的测定提供了有力工具，微芯片电泳、3D毛细管电泳、毛细管凝胶电泳(CGE)，以及在微流控芯片上构建多维分析系统也为大分子物质的分离分析提供了新的技术平台。由于CE的灵敏度仍不够高，所以改进检测方法和样品富集技术一直是CE方法的研究重点［21］。体内药物分析中的前处理技术传统的生物样品处理方法主要是液液萃取、液固萃取以及沉淀等方法。分子印迹技术在色谱分离中由于其存在固有的色谱性能缺陷，使得其在定量药物分析领域应用受到限制，但在样品前处理领域仍有着广泛的应用前景。样品的前处理技术的发展趋势是用样量更少和选择性更高，如液相微萃取、固相微萃取技术、利用离子液体的微萃取技术、膜分离技术、碳纳米管技术、分子印迹技术等。而LC-MS的普及使在线固相萃取变得越来越重要。

现今仍然面临两个挑战:一是色谱分离机制必须与样品成分的理化性质相契合;二是在第一维色谱中分离的样品成分不能在接下来的分离中损失。在中药常量元素和痕量元素的质量控制中，传统的原子光谱技术依然占据主导地位，但一些灵敏度更高，分析速度更快、专属性更好的技术(如ICP-MS)应用越来越多［48］。中药质量控制是中药发展的核心所在，多元化的中药质量控制方法和注重中药的系统化研究将是发展趋势，生物效价和代谢组学等生物检测方法将会更广泛的应用于中药质量控制。中药对照品的建立也是今后工作的重点和难点，借助高速逆流色谱制备及NMR定量等技术手段，将使其能够得以更有效的实现。技术的不断进步和药物研究水平的不断提高，为药物分析学科的发展提供了广阔的空间，药物分析学正经历着前所未有的巨大变化。传统的药物分析学主要侧重于采用常规的分析方法对药物质量进行静态控制，而现代药物分析学科的发展将为新药的发现、药物的制造和药物的有效性和安全性的动态监测提供全方位强大的技术服务和保障，并引导药物科学取得新的进步。

作者：狄斌苏梦翔单位：中国药科大学教育部药物质量与安全预警重点实验室

现代生物技术方法篇4

【关键词】现代生物技术生物学教学思考

【基金项目】毕节学院科学研究基金（院科合字G2012011号）。

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）06-0148-01

现代生物技术是建立在分子生物学基础之上的生物科学与工程科学相结合的一门学科，是根据人们的需求和意愿来创新的生物机能和生物类型，实现造福和改造人类。随着DNA重组技术、基因组计划、干细胞的成功运用，逐渐发展成了系统生物学工程与合成生物学工程，不断使生物技术涉及到环境、农业、工业、医药、海洋、空间等诸多科学领域中，可能会在进一步的细胞计算机、细胞制药，乃至生物太阳能和环境保护方面均起到至关重要的作用。所以，现代生物技术在生物科学专业中属于专业核心课程，这些课程的教学计划、教学大纲在整个的教学过程中起到主导作用和地位。该课程也是一门综合型和应用型很强的学科，可以通过实践教学来巩固专业理论知识，从而提高学生的实践和创新能力，尤其是对于应用型人才的培养更为需要。

贵州工程应用技术学院生物科学一直都开设了现代生物技术理论课程，但由于缺乏实践创新，导致大部分同学在生物技术的理论与实践联系不紧密，致使不能提高学生的学习兴趣，在生物信息时代，生物技术在不断的日新月异，面对新的理论知识和时间技术的发展，现代生物技术的教学内容也在不断的更新，加上现代生物技术已经涉及到人们生活的方方面面，因此，在一定的教学时数下，根据教学内容，制定适合学生的教学方法、提高学生的积极性及教学效率，使得学生能理论联系实际，把学到的知识得以应用，这就需要教师不断的对教学手段与方法进行探索。根据现代生物技术课程的更新快、综合性强、涉及范围广等特点，加之课程标准的要求，我们从掌握基础、应用到实践中的原则出发，对现代生物技术的教学已进行了思考，并加以实施。

1.教学指导思想

作为应用型人才培养为目的的学校而言，我们的教学必须实现“高效、实用、先进”。近年来，全球教育均把培养学生的职业能力作为教育的重点。大学生应该是高素质、高能力的人才，但是，由于受到学校培养教育模式单一的影响，造就了他们理论知识不能联系实际，解决问题能力差，造就很多学生一毕业就失业。要解决上述问题，这就需要我们必须因地制宜、因材施教，让我们的教学手段方法适应社会，让学生成为应用型人才。

2.精选教学内容

《现代生物技术概论》所选用的是高等教育出版社，宋思扬主编教材，其余多种教材为辅，教学的对象是已经具备生物科学基础学科知识和实验技能的大四学生，他们对于生物前言知识和热点话题都有着强烈的求知欲望[1-4]。怎样才能激发学生的学习兴趣，这就要求教师根据教学大纲和实际情况，对学习内容进行调整，讲授可以分为：（1）介绍生物技术的概念、发展历程、与其他相关学科之间的关系，着重介绍现代生物技术的应用以及怎样推动社会的发展，激发学生对本学科的兴趣，时刻关注生物技术的新成果和动态。（2）上游工程：包括基因工程、细胞工程、蛋白质工程、组织工程、胚胎工程以及转基因工程。在这一部分的授课过程中着重强调研究思路及方法，怎样利用这些技术去解决实际问题，带动学生积极思考，为学生不断创新奠定基础。以细胞工程为例，在学生掌握了基本的理论基础和概念的情况下，多多结合新的研究成果、新技术新方法来介绍细胞工程在动植物、环境、医学等领域的应用、局限及展望。（3）下游工程：酶工程、发酵工程、生化工程、生物制药以及生物医学工程等，是加工应用阶段，通过下游工程实现了产品的企业化、商品化，我们可以通过校企合作的方式，让学生理论联系实际，走出校门，进入到企业、工厂，医院等地方认识与现代生物技术相关的产品和技术，让学生亲身体会到生物技术无处不在，这样不但能激发学生的求知欲，而且也能提高学生学习的主观能动性。

3.现代生物技术教学的几点思考

3.1教学新理念的形成

教师应该在掌握学科前沿和动态的情况下，尽可能的将所讲知识进行模块化，如将现代生物技术在食品、动植物、医药、环保等应用以及安全性等问题进行分化，先让学生自己到生活中去寻找和感受生物技术的应用，在查阅相关文献、对有疑问的问题进行探讨，提出各自的意见和观点，最后在由老师解疑答惑，这样学生不仅学会了独立思考，而且也提高自己解决问题和分析问题的能力。

3.2优化教学内容

在教学的过程中，教材虽是教学的基础，但体现教师专业水平关键还在于课程标准。对于不同的现代生物技术教材，内容侧重点也完全不一样。上课时大致需按指定教材上，但实际上一本教材不能完整体现出全部内容。那么，在教学内容设计上，教师可以选择教材上没有的相关内容（图片、视频、双语等）来提高学生的观赏性，把抽象的难理解的教学内容进行认识，不仅加深理解和记忆，也能够拓宽学生的知识面。

3.3教学方法与手段的多样化

在教学中，教师除用板书、多媒体等传统教学手段方法外，更多应该实现产学研有机结合，在实践中引导学生学习，通过一些探究性实验项目、创新性试验项目来培养学生的创新思维，对已有掌握的知识进行再次深入研究，让学生敢于质疑、敢于假设、不断提出自己的见解。一定让学生不断的通过实验来完善理论知识。

3.4考试成绩计算多样化

对于课程学习的评价进行多元化考核：平时作业、上课回答问题、期末考试、实践教学、出勤率来综合评定。在试卷命题时题型一定多样化、灵活化，一定与实际生活相联系，能达到理论联系实际、举一反三，体现出学生具有自我解决问题的能力。

参考文献：

[1]宋思扬.生物技术概论（第四版）[M].高等教育出版社.2014

[2]吕虎，华萍.现代生物技术导论（第二版）[M].科学出版社.2016

[3]王永芬.生物技术综合实训教程[M].化学工业出版社.2011

[4]马越.现代生物技术概论-（第二版）[M].中国轻工业.2015

现代生物技术方法篇5

[关键词]现代生物技术；负面效应；公共政策治理；伦理治理；法律治理

[中图分类号]G311[文献标识码]A[文章编号]1008―1763（2016）06―0127―04

Abstract：Therapiddevelopmentofmodernbiotechnologyhasextremelychangedthewaysofhumanproductionandlife，makinggreatcontributionstoimprovehumanwell-beings.Meanwhile，somemodernbiotechnologyhasbeengraduallyalienated，leadingtoaseriesofseriousnegativeeffectsonecology，ethics，humanhealthetc.Theyincreasinglybecomethedissidentandimpedetheprogressofhumansociety.Onlyifasoundsystemofpublicpoliciesgovernance，ethicsandlawsispositivelyconstructed，canweeffectivelyfindgoodsolutionstothenegativeeffectsofmoderntechnology，andresponsiblypromotethedevelopmentofmodernbiotechnologytoahigherleap.

Keywords：modernbiotechnology；negativeeffects；publicpoliciesgovernance；ethicsgovernance；legalgovernance

F代生物技术在其兴起之后加速度向前发展，对主客观世界的影响日益深刻，极大地变革了人类的生产生活方式，给世界各国的医疗、制药、农业和畜牧业等的发展开辟了新的路径，为增进人类福祉产生了极其巨大的正面效应。然而，由于人类认知的不足和贪婪的本性，导致了对现代生物技术的误用和滥用，并随之诱发了对生态、伦理和人类健康等一系列与人类利益相悖的负面效应。这些负面效应在时间和空间上的不断积淀与传递，结果越来越超出控制，日益成为影响人类社会进步的异己力量，导致人类自身的生存发展陷入不可遏止的主体困境。因此，指出并分析现代生物技术负面效应的种种表征及其危害，探索治理其负效应的有效路径，是时代赋予我们的使命与责任。

一现代生物技术的负面效应

（一）生态负效应

现代生物技术及其产品与环境和其它有机体之间可能产生始料未及的交互作用，对生态和其他有机体的负面影响不容忽视。

1.破坏生物多样性

现代生物技术在农业上的广泛应用，一方面，使农作物在遗传上愈来愈趋向一致，损害了农田生态系统的基因多样性，造成农作物种资源剧减。另一方面，经过现代生物技术改造的农业新品种向环境的释放与泄露，可能排挤自然种群，降低原生态系统的生物多样性，破坏生态平衡。如田间种植时，转基因作物通过传粉进行基因漂移，将抗病、抗虫、抗旱、抗寒和抗除草剂等抗胁迫基因脱离农业耕作系统，转移到野生近缘种或是杂草并被固定下来，其生态适应性随之大大增强而变成“超级杂草”，并迅速发展形成一定规模的群体，挤压其它物种原有的生态位，极大地威胁和危害其它物种的生长生存[1]。此外，转基因作物可能对非靶标生物产生不利影响，其所产生的新成分可能导致非靶标生物生命体征的变化或是中毒死亡[2]。这些都将严重地破坏本地物种的多样性和生态系统的安全。

2.造成基因污染

地球上现存的一千多万种生物，其各自独特的基因库是地球生命与环境历经几十亿年演变进化形成，是全人类的自然资源与财富。而人类用现代生物技术对生物基因进行手术，任意篡改“上帝作品”。这些“作品”通过各种形式和途径向环境释放，极易造成基因污染。基因污染与其他环境污染不同，它具有蔓延性、不可清除性和不可逆转性等，是一种非常特别、非常危险的污染。目前，基因污染案例正日益激增，所造成的危害日益严重，如美国的“星联玉米事件”、加拿大的“转基因亚麻污染事件”和墨西哥的“玉米基因污染事件”等。基因污染完全打破了原有物种间的“分子屏障”，将会使自然生物的后代同质化，导致生物的适应性下降和遗传的完整性受损，甚至引发生物种群消失等严重后果[3]。

3.扰动生物进化机制

自然界的生物进化是渐进的、缓慢的、不可逆的过程，遵循适者生存、不适者被淘汰的规律，是自然选择的结果。由于自然进化的慢节奏，为自己留下了可纠错的时间和空间，所以风险较低、稳定性和可靠性强。现代生物技术则隐蔽地、强制地、极其迅猛地改变生物进化的历程。如细胞融合技术、转基因技术、基因编辑技术等对生物的遗传物质进行修饰和改造，使之产生新的生理机能和生物产品，不仅改变了自身性状，扰乱生物间的依存和制约关系，还会对环境存在潜在的不确定风险。合成生物技术更是直接创造出非自然界中天然存在的生命物质，这些生命物质没有任何的进化史，其环境释放后的繁衍与进化，有着不可模拟和不可预测的诸多偶然，一旦出错，将很难逆转，对环境、人类和其他生物可能带来意想不到的伤害和损失，遭到自然的无情回应与报复。

4.加剧生物圈对现代生物技术的过度依赖

自然存在的生物圈是一个开放动态的平衡系统，具有自身调节和自恢复能力，以维持系统的平衡有序状态。而现代生物技术指数般的发展和扩张，对原有生态系统的结构和功能产生无可比拟的冲击，日趋严重地渗透和控制包括人类自身在内的所有生物的运行模式。生物圈的建立是基于生命系统与环境系统复杂的互动关系，现代生物技术在某些时候或某些环节的误用与失控，其影响的连锁性和后发性日益凸显，会销蚀生物圈的自动调节能力，导致生物圈的运行失调乃至解体，威胁人类的可持续性存在和降低人的自由度，人类就越来越依赖于研究和使用更强大的现代生物技术来应对和维持生物圈的稳定平衡，如此循环往复，矛盾愈加深刻。这使得现代生物技术成了关乎人类命运不可或缺的工具与手段，也愈益昭彰其对于生物圈运行方向的霸权和统治地位。

（二）伦理负效应

现代生物技术已从局部改变生命延展到全新设计和创造生命，涵盖了器官移植技术、克隆技术、基因技术和合成生物技术等，为应对粮食短缺和人类疾病作出了积极贡献。但这些技术存在着与生俱来的危险，其应用研究与现行社会生产体系的结合与交互，使镶嵌其中的商业贪婪和“技术理性”从根本上瓦解人类社会的传统伦理秩序。对此，社会公众应该保持一种审慎的警觉，以防止现代生物技术的滥用及其可能导致的伦理负效应。

1.克隆技术伦理负效应

克隆技术是指利用现代生物技术手段，经由无性繁殖产生与亲代具有完全相同基因组的后代，并呈现出相同的遗传性状[4]。这一技术对于医疗事业的进步有着划时代的意义，衍生了大量重要技术成果，如通过克隆技术研制干扰素、胰岛素和乙肝疫苗等，还可用于繁殖和保存濒危物种资源、促进农业发展和治理生态环境等，具有未可限量的应用前景。

然而，随着克隆技术的不断完善和成熟，将这一技术应用于克隆人已经完全成为可能。如此看来，则会完全背离人的自然繁衍规律，对当下社会秩序和伦理观念形成巨大的对撞，不但具有技术层面的伦理难关，还会造成公民社会的人道灾难[5]。因为克隆人实验在技术上无法排除残障婴儿的风险，不能从根本上解决克隆人的安全题，还会冲击人类的有性生育模式，使人类由有性生殖退化为无性生殖，有悖于自然法则。而且克隆人技术还将侵害被克隆者所拥有的独特性、自和人类尊严等公民权益。此外，由于“克隆人”的身份难以厘清和认定，无法纳入现有家庭伦理和社会体系，可能会导致心理上的孤独感和绝望感等，产生新的社会问题。

2.基因技术伦理负效应

基因技术包括转基因技术、基因治疗和基因编辑技术等，其迅猛发展俨然成为现代生物技术发展史上的壮丽篇章。基因技术对自然生命不断干预和逐步改造，甚至正试图控制人类自身的进化历程，彻底颠覆现存的人类演化图景，有计划地培育出崭新的未来人类。

基因技术使人类被整体客体化，人类后代的遗传特性不是取决于自然诞生过程，而是根据父母或生物学家们的需要和意愿，预先决定人类未来世代的命运。通过人工编辑和优化基因组合，设计出没有任何生理缺陷的“完美婴儿”。由于所需费用高昂，这一技术可能会沦为富人们的“专属游戏”，加剧社会不公，祛除努力奋斗获得自我能力的提升在人类实践中的价值。此外，如通过基因技术有计划有目的地设计具有“优质基因”的“基因贵族”和受人操纵的具有“劣质基因”的“基因贱民”，使基因优劣由此成为划分人类阶层的标准和规则，必将诱发严重的基因歧视和社会冲突。而更为严重的是，如果任由基因技术的无限运用，将打破人与动物之间固有的界限和障碍，创造既非人非兽又半人半兽的嵌合体，并通过生殖繁衍后代，这无疑是对人类伦理底线的践踏和对人性的极大挑战，引发人类的自我认同危机和道德困惑。

3.合成生物技术伦理负效应

2010年5月20日，美国CraigVenter及其研究团队在实验室创造了世界上首例人工合成生命“Synthia”，此举引起各国学界和社会公众的极大关注和激烈论争。合成生物技术与其他现代生物技术具有显著的本质区别，其他现代生物技术只是对生命体进行不同程度的干预与改造，而合成生物技术则是裸地直接扮演“造物主”的角色，以人类的利益和意愿为前提，设计和建构“自然选择”不敢创造的生命系统。合成生物技术的这种极端创造，将严重挑战人们对“生命”的传统理解，其产品的商业化将持续加剧发展中国家的贫困危机，而人造人的出现更是后果难测，不但导致人伦关系的混乱与模糊，还可能成为人类社会动荡与毁灭的根源。

（三）人类健康负效应

现代生物技术对人类健康的负效应主要来自于有意或意外使用现代生物技术产品所引发的副作用。利用现代生物技术产品治疗人类疾病是其主要的预期应用途径之一，而这可能导致病人潜在的不良反应。譬如，采用基因编辑技术修改人类生殖细胞基因序列用于治疗遗传疾病，虽有根治疾病的可能，但也可能产生灾难。因为基因编辑既可能修正人类疾病基因，也可能因种种原因引起疾病基因之外的基因突变，出现“脱靶效应”，导致大量胎儿出现流产或畸形。

多数公众对于现代生物技术所导致的健康负效应的关注和忧虑，目前仍主要集中于转基因食品的安全问题。转基因技术可能会改变和破坏食物中原来的营养成分，降低人的身体机能和免疫能力，迟滞人体的生长发育，对人体产生某种过敏反应和毒理作用。转基因生物中由于有外源细菌或取自一些带有病毒、细菌等的动植物的基因，可能造成食用者跨物种感染或是罹患一些不知名的疾病，甚至会通过遗传对未来后代产生不可预知的影响。

此外，现代生物技术被“错误之手”使用，用于制造生物武器发动生物战争、进行恐怖主义袭击、对个人或组织进行报复和泄恨，或是为了满足好奇心和显示自我的超凡本领而合成并释放超级病毒或细菌等，将严重危害人类的生命健康，甚至导致人类的灭绝。

二现代生物技术负效应的治理路径

如果放任现代生物技术的无序发展，无视其负效应的泛滥与扩增，势必给人类社会造成不可转的损害。反之，如果人们一味地禁止和否定现代生物技术的发展，虽在一定程度上抑制了现代生物技术所引发的负面效应，但同时又消释了现代生物技术给人类所带来的巨大惠益，妨碍社会福利的增进。海德格尔曾警告人们：“真正高深莫测的并非世界变成彻头彻尾的技术世界，更为可怕的是人类对这场世界变化毫无准备[6]。因此，积极建立完备的现代生物技术负效应治理体系，在限制和减少现代生物技术发展中种种负面效应的同时，又防止因制度上的僵化与严苛而制约现代生物技术的进步与创新，才能有序引导现代生物技术始终在符合人类利益的轨迹上兴盛与发展。

（一）公共政策治理

“科学技术越发展，它的正负作用也都越来越大”[7]。现代生物技术的发展也往往陷入正负效应同时伴生的状态，无法通过自身调适实现正面效应的最大化和面效应的最小化。因此，要化解这一现实困境，就要制定明晰的公共政策及其相应的实施路径对现代生物技术的负效应进行治理，以期充分发挥现代生物技术的正面效应和优势作用，最大限度地把其负效应控制在最小程度和最小范围。

从是否会产生负效应的角度而言，现代生物技术可以划分为三类：无负面效应的现代生物技术；必定引发负面效应的现代生物技术；具有潜在负面效应的现代生物技术。在公共政策的制定中，需要根据其负效应的有无采取有区别的应对策略。

公共政策要重点支持无负效应的现代生物技术。大力支持发展无负效应的现代生物技术，一方面可以增强、扩大和促进其对人类社会和生态环境的正面效应，另一方面还可以通过其以自身的方式修复和控制因其他技术对人类和生态所造成的损害。例如：通过植物修复技术治理重金属污染、用微生物技术对城市垃圾进行处理、开发脱毒种苗以减少农药的使用等。这些现代生物技术的应用能有力地恢复其他技术对生态功能的破坏，控制化学污染和物理污染在空间上的延展和时间上的延续，极大地保障生命系统与环境系统的最优化和良性运行，对人类社会的存在与发展具有重要的促进意义。对于这类现代生物技术，政府应该予以大力支持与扶植，并为其提供相应的制度和政策保障。

公共政策要遮蔽负效应显著的现代生物技术。如生物战剂、基因武器、克隆人等，这类现代生物技术的研发和应用不但不能产生相关的经济效益和社会效益，而且还会带来严峻的技术灾难，甚至可能毁灭人类自身。对于这类现代生物技术，政府要制定相关政策对其进行限制甚至禁止。

公共政策要谨慎对待具有潜在负效应的现代生物技术。对于目前具有争议的现代生物技术，如转基因技术、基因编辑技术，它们既能带来巨大的经济效益，又蕴含着对自然生态、人类健康和社会秩序极为严重的负面效应。对此，政府及其决策部门要审慎应对，既不宜大张旗鼓地支持其发展，又不能立场僵化而限制其应用。要综合评估它的优势和劣势及其可能产生的后果，提前采取必要的预防措施和防范策略，进一步完善现行公共政策中有关现代生物技术及其产品负面效应的监控机制。一旦用可靠的科学证明了该现代生物技术具有重大的负效应问题，就要予以明文禁止，或是把这一技术严格限定在某一封闭的空间和特定范围内应用。

（二）伦理治理

现代生物技术的负面效应还需采取伦理治理的解决方式，积极主动地应对其所带来的不利影响。现代生物技术的伦理治理主要包括以下几个方面：

第一，建立全球共同的现代生物技术伦理准则[11]。由于现代生物技术负面效应的蔓延性和长效性，是人类共同面临的问题。这就需要通过全球对话与交流，在世界各国对某些现代生物技术的风险与收益达成共识的基础上，集聚政府、科研机构、生物技术公司、生物技术专家和公众等多角色共同参与，制定各国公认的指导性伦理规范。

第二，加强对现代生物技术进行伦理审查、审批与监管。在研发和应用现代生物技术的过程中，要有组织地对其不同的研发阶段采取不同的伦理规约。首先，在现代生物技术设计阶段，政府、科研机构和现代生物技术公司要组织专业的技术伦理委员会对其潜在的伦理问题进行评估，积极推动发展无负面效应的现代生物技术，淘汰和搁置研发那些可能产生重大负面效应的技术。其次，在现代生物技术的试验阶段要进行伦理鉴定，这一阶段主要是进一步检验现代生物技术可能引发的负面效应和规约技术创造主体的行为，并得出初步的伦理鉴定。再次，在现代生物技术的应用阶段要进行伦理立法，通过法律这种他律的方式，使现代生物技术的伦理规约得到保障。最后，在现代生物技术的推广阶段，要对原有的伦理观念进行调整，建立起有利于现代生物技术进一步发展的伦理框架，实现现代生物技术与伦理规范的协同发展。

第三，现代生物技术的创造主体和应用主体须要树立责任伦理意识。现代生物技术的创造主体在担任创造现代生物技术的角色时，须充分预见这一技术可能引发的种种后果，并为其承担责任。现代生物技术的应用主体操纵着巨大的技术力量，肩负着重大伦理使命，必须同样要求承担因误用、恶用和滥用等失当使用现代生物技术的责任。

第四，加强对技术人员进行伦理知识的培训。政府、科研机构、现代生物技术公司等要协同合作，对科研人员、技术人员进行有计划有步骤伦理的培训，并针对具体的现代生物技术进行广泛讨论，在科研人员和技术人员之间普及伦理学知识和树立正确的技术价值观。同时，科研人员和技术人员要担负起向公众传播现代生物技术基本知识的责任，提高公众对其的认知，鼓励公众参与对其的研发和应用过程进行评价和追踪监督。

（三）法律治理

公共政策治理与伦理治理对限制和减少现代生物技术发展中的负面效应具有极其重要的作用，但也存在刚性不足的缺陷。有鉴于此，只有自觉主动地将现代生物技术纳入法律治理的轨道，才能为有效应对、控制和处理现代生物技术负面效应提供强有力的手段。

在现代生物技术的各阶段与各方面，都应有确定的法律规范，以保障现代生物技术决策的科学与客观，保证由其负面效应所导致的严重后果能够得到及时、正当的消解。

在应对现代生物技术负效应的法律前端，要依法制定严格的现代生物技术及其产品安全评估体系。为防止因技术的失范而给人类社会造成难以修正的影响，法律要明文禁止具有明显负面效应的技术及其产品的研发和推广。在应用某一现代生物技术及其产品之前，要对其设计、试验和生产等各个环节进行系统的检测和评估，在确定这一技术及其产品的属性和对人体健康及其生态的负面影响是否在规定的标准和可接受的范围之后，再行决定是否将其进行临床应用或是投入市场。这样一个安全评估体系的建立，需要多方面的协同支持与配合。首先，需要在广泛征求政府、科学家团体、公众及社会各界的建议和意见的基础上，由技术部门针对具体的某一现代生物技g制定相应的技术标准。其次，成立专门的法律部门制定可适用的法律，使现代生物技术负面效应的治理具有可依托的法律框架。再次，需要成立一个由科委、技监、农业、卫生等多部门组成的联合委员会，制定总体战略和具体部署，更好地指导消费者使用现代生物技术及其产品，并制定详尽的法律标准，提升预警能力。

在应对现代生物技术负面效应的法律中端，要建立完善的损害补偿机制。现代生物技术的负效应会导致生态环境、商家或个人的利益受损，甚至严重影响人的身心健康，在这些负面效应的处置过程中，要及时对此进行相应的补偿和救助，才能最大限度地调动公众参与其负面效应的防范工作。同时，要通过法律的手段和方式为现代生物技术及其产品可能带来的潜在负面效应提供必要担保，对科研机构、现代生物技术公司、技术人员等承担负面效应的责任进行详尽划分和具体规定，从而建立健全的现代生物技术负面效应法律究责体系。[10]

在应对现代生物技术负面效应的法律末端，各国应当加强沟通与互助，建立现代生物负面效应的跨国管理机制。由于现代生物技术负面效应的扩散性和全球性，对其的防范和治理不能依靠单一的国家和地区，各国之间要加强沟通、共同探讨，互相衔接，并制定法律予以规制，以使现代生物技术负效应的治理国际协议法律化。

三结语

人类征服自然能力的增强也意味着人类毁灭自身能力的增强[9]。现代生物技术的负面效应与正面效应同时伴生，因而它既可造就“繁荣”，满足人类社会需求，又使人类面临深渊，引发种种严重后果的负面效应。如果对其负面效应不予治理和控制，无论人的性别、种族和年龄，或是动植物等其他生命形态，均可能受到严重威胁，而且还危及后代。只有构筑完善的公共政策治理、伦理治理和法律治理体系，才能全过程治理现代生物技术所带来的生态、伦理及人类健康负效应的“隐患”、“苗头”及其“发生”。而且，公共政策治理、伦理治理和法律治理三者之间相互交织、互为支持，一种治理的成败好坏直接关系到另外两种治理的成败好坏，只有把这三者共同推进，才能真正推动现代生物技术负面效应的“善治”，负责任地促进现代生物技术的发展向更高阶段的跃进。

[参考文献]

[1]卢宝荣，张文驹，李博.转基因的逃逸及生态风险[J].应用生态学报，2003，14（6）：989-994.

[2]徐振伟.转基因技术风险及其控制探究[J].南开学报（哲学社会科学版），2014，（5）：76-84.

[3]陆福兴.生物技术时代农业物种多样性危机及其防范[J].湘潭大学学报（哲学社会科学版），2014，38（6）：63-67.

[4][美]乔舒亚・莱德伯格.实验基因学与人类进化[J].美国博物学家，1966，100（915）：519-531.

[5]甘绍平.克隆人：不可逾越的伦理[J].中国社会科学，2003，（4）：55-65.

[6][德]马丁・海德格尔.海德格尔选集[M].孙周兴（选编）.上海：上海三联书店，1996：1238.

[7]林德宏.科技哲学与人类未来的命运[J].科学技术与辩证法.2000，（6）：11-12.

[8]樊春良，张新庆，陈琦.关于我国生命科学技术伦理治理机制的探讨[J].中国软科学，2008，（8）：58-65.

现代生物技术方法篇6

【关键词】大学物理教学，多媒体技术，教学改革

随着现代多媒体技术和信息科学的不断发展，把多媒体技术应用到传统的大学物理教学中是提高教学质量、激发学生探索与学习兴趣的重要的辅助教学手段。基于多媒体技术的大学物理教学能够有效地提高课堂教学的信息量，并且利用多媒体技术的图像、声音和动画效果有效激发学生的学习积极性与主动性，能明显的增强课堂的学习气氛和吸引力。这对现在课堂授课课时越来越紧张，而内容和知识却越来越多提出了一个很好的解决方法。但是，多媒体技术与传统的大学物理教学结合也出现了很多问题。下面就多媒体技术与传统的大学物理教学的各个方面展开探索与讨论。

一、发展多媒体技术是提高当代大学物理教学效果的重要手段。（一）利用多媒体技术可以更好的激发学生学习兴趣。兴趣是最好的老师，通过多媒体技术的图像、声音与动画仿真等各种形式，较传统的黑板与语言讲授更加吸引当代大学生的注意力。利用多媒体技术可以更好的激发学生学习兴趣，是现代教育技术对传统教学模式改革的必然趋势。

（二）使用多媒体技术大大提高课堂的知识量和学习效果。现代多媒体技术有更好的交互性和声像效果，可以大大提课堂的教学效果和水平，从而解决了当前教学内容在不断更新和膨胀，而授课学时要求不断缩短的普遍矛盾问题。通过提前制作好的课件和文字图标，大大减少了书写和画图的时间，并且更加清晰和明确，所以利用现代的多媒体教室和多媒体技术可以提高每堂课的知识容量，对教学进度的提高和效率的发展是非常有效地。

（三）对于建立物理概念模型和物理规律与数据的分析与处理更加直观生动。大学物理中有很多物理概念模型是理想模型，有些没有办法通过传统的实验和讲述来简短表述清楚，比如热学中的卡诺热机、绝热过程、理想气体模型等都用多媒体技术来仿真与模拟实现效果提高较多。这对学生迅速建立理想物理的模型和概念非常有帮助，而且更容易理解何为理想模型，并且给同学们留出了讨论与分析思考的时间，这是传统课堂教学所无法完成的。

（四）利用多媒体技术可以更好的实现启发教学。启发引导式教学是物理学中重要的手段，通过提出问题和分析、讨论，最终由学生们自己得出结论和物质的运动规律。多媒体技术通过自身的图像、动画、声音的互动特性，吸引学生的注意力，激发她们的学习兴趣，从而加深对知识的理解与记忆，所以多媒体技术与传统的课堂讲授相结合是必然趋势，也是对学生创新意识、创新思维和创新能力的提高和素质教育实施的重要有效手段。

二、传统教学的优势与现在多媒体教学手段面临的问题与弊端。（一）传统教学模式的优势。传统的黑板与讲授教学模式，也有自己的突出的特点与优势，在全国的教学比赛与质量评比中传统教学手段战胜多媒体教学课堂的屡见不鲜，这说明传统的教学也有自己的很多优点与不可替代的长处。

（二）基于多媒体技术的物理教学面临的问题与弊端。过多的课件与视频将会严重的削弱教师的主导地位，不利于教师的发挥和讲授，必然受到来自课件内容安排的限制，加上多媒体的声音和视频的效果，使教师的讲解和肢体语言受到限制和忽略，容易让课堂失去约束，并且多媒体技术对一步步的公式和演算等动手演练的效果，远远不及传统的板书教学和口授。并且如果完全使用计算机模拟或录像代替物理实验，就失去了物理真实性的实验目的，实验在物理学中的直观性、真实性是多媒体课件无法达到的，它也是检验物理原理物理规律正确与否的唯一标准，。所以应该多亲手做物理实验，尽可能让学生参与操作，让学生获得第一手资料和真实感受，这些是多媒体技术所无法替代的。

三、对当前大学物理教学中多媒体技术应用和传统教学的改革探讨。通过多年的多媒体技术与传统大学物理教学模式的实践，反映出大学物理课程能否受到学生们的认可与喜爱，关键不是使用了哪种教学媒体和教学技术，而是取决于任课教师的教学水平以及师生之间的互动与沟通情况。过分的夸大多媒体技术和出现一些问题就排斥多媒体技术的教学改革都是不当的，多媒体和传统媒体间并非相互替代，而是取长补短，相互补充的关系。通过上述的多媒体技术教学与传统教学的利与弊，在实际教学中提出如下的改革和提高的改进建议：

首先，确立学生为主体、教师为主导的教学理念。把传统教学方法与现代多媒体技术结合，但要确保课堂老师的主导地位，不能一味使用多媒体课件而使老师成了“配音演员”与照本宣科的角色。要利用好多媒体技术，为教学目标服务，控制整个课堂的主动权。其次，要把多媒体技术和传统媒体与教授方式相结合。对不同的内容和结论，可以分别采用不同的方法侧重来讲，比如课堂讲授中直观的理解和图形图像较多时，采用多媒体效果要好一些，若以文字和公式推导为主，粉笔加黑板的教学方式与肢体语言相结合，可能更能起到好的教学效果。最后，学生亲自动手实验和实际的演示实验是不可缺少。多媒体教学手段图像与动画仿真的优势是相对于粉笔加黑板这一传统媒体而言，而再好的模拟动画也比不上动手实验直观。物理学是一门非常注重理论和实验相结合的自然科学，理论教学与演示实验相结合一直是物理课程的特点，所以实实在在的物理实验是深受学生欢迎的，特别是和生活接触紧密的各种物理现象和实验更能能激发学生的学习和研究兴趣。

总之，将现代的多媒体技术与传统的大学物理教学模式相结合，应用于各学科的物理教学中去是对当前物理教学方法和手段的一种改革和创新，也是对深化教学内容和体系改革的促进。随着信息技术对多媒体教学改革的不断深入，必将引起物理教学内容、教学方法、教学模式的新变革，使大学物理专业基础教学质量更上一个新台阶。

参考文献：