生物工程与技术导论范文篇1

20世纪后半叶，物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度发展着.许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展.与此同时，科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合.物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等.物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分.

20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的.高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展.

现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量.现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关.

这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出.

大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用.学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响.物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调.

我国工科大学物理的学时一直少于理科.因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的.总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱.如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱.这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分.在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”.因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题.

二、工科物理课教学改革

工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就.应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革.

工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力.由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑.

（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据.在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%.

(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座).物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等.选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性.

(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分.粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识.近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作.实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在计算机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现.同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障.在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体.而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展.1997年n月6日，中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立.这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学.名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益.

生物工程与技术导论范文

关键词：物联网技术与应用教学目标知识体系内容安排教学方法

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0162-03

物联网（InternetofThings，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展[1]。目前业界普遍认为：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的[2-5]。

物联网可以广泛应用于经济社会发展的各个领域，引发和带动生产力、生产方式和生活方式的深刻变革，成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎[6]。近年来，在“两化融合”和“感知中国”等国家战略背景下，物联网发展受到了我国政府、科研、教育、产业界的高度关注。我国经济社会各领域蕴含巨大的物联网应用潜能，众多行业对物联网技术人才需求旺盛[7]。为此，中国传媒大学于2012年通过教育部审批，依托理工学部信息工程学院网络工程系开办物联网专业方向，成为全国较早面向本科生开设物联网专业方向的高校之一。

1课程教学目标

《物联网技术与应用》是网络工程系物联网技术专业方向学生学习的第一门专业课，其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术，对物联网在各个领域的典型应用有所认识，在此基础上了解物联网系统的整体框架，明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系，为后续的学习打好基础，同时激发学生的学习兴趣[8]。因此，《物联网技术与应用》课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量，进而影响到我国物联网技术发展的进程[9]。

2课程知识体系及内容安排

2.1知识体系

物联网的架构分为3个层次：感知层、网络层和应用层，如图1所示[1]。

感知层是物联网的“皮肤”和“五官”，用于识别物体、采集信息，是联系物理世界与虚拟信息世界的纽带。感知层中的自动感知设备包括：RFID标签与读写设备、传感器、GPS、智能家用电器、智能测控设备等；感知层中的人工生成信息设备包括：智能手机、智能机器人等。

网络层分为接入层、汇聚层与核心交换层。接入层通过各种接入技术连接最终的用户设备。汇聚层的功能为：汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、优先级管理，以及安全控制、地址转换、流量整形等处理；根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。核心交换层为物联网提供一个高速、安全与保证服务质量的数据传输环境。汇聚层与核心交换层的网络通信设备与通信线路构成了传输网。

应用层可以进一步分为管理服务层和行业应用层。管理服务层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝连接，提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。行业应用层由多样化、规模化的行业应用系统构成，包括：智能电网、智能环保、智能交通、智能医疗等。

此外，涉及感知层、网络层与应用层的共性技术包括信息安全、网络管理、对象名字服务与服务质量保证等。

2.2内容安排

《物联网技g与应用》课程的内容安排[10-12]如图2所示，其中，各部分包含的主要内容有[1-6]以下几方面。

物联网概论：物联网发展的社会背景、技术背景；物联网的定义与主要技术特征；物联网体系结构；物联网关键技术与产业发展。

RFID技术：自动识别技术的发展背景、条形码简介、磁卡与IC卡的应用、RFID、RFID应用系统结构与组成、RFID标签编码标准。

传感器技术：传感器；智能传感器与无线传感器；无线传感器网络；无线传感器网络通信协议与标准。

嵌入式技术：智能设备的研究与发展；集成电路；嵌入式技术的研究与发展；RFID读写器与中间件软件设计；无线传感器网络节点设计；可穿戴计算研究及其在物联网中的应用；智能机器人研究及其在物联网中的应用。

移动通信技术：通信技术的发展；移动通信技术的研究与发展；3G技术与移动互联网应用的发展。

定位技术：位置信息与位置服务；物联网中的位置服务；定位系统；移动通信定位技术、基于无线局域网的定位技术、基于RFID的定位技术、无线传感器网络定位技术。

数据处理技术：物联网数据处理技术的基本概念；海量数据存储技术；物联网海量数据存储与云计算；物联网数据融合技术；物联网中的智能决策。

信息安全技术：物联网信息安全中的四个重要关系问题；物联网信息安全技术研究；RFID安全与隐私保护研究。

物联网的应用：智能电网；智能交通；智能医疗；智能物流。

3课程教学方法

自2014年春季学期《物联网技术与应用》课程首轮授课起至今，笔者已从以下几方面做了有益尝试，取得了良好的效果。

3.1采用“翻转课堂”模式将课堂内外相结合

翻转课堂译自“FlippedClassroom”或“InvertedClassroom”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。该教学模式需要学生在课后完成自主学习，即自主规划学习内容、节奏、风格和呈现知识的方式，可以通过看视频讲座、听播客、广泛阅读各种书籍、与其他同学讨论等方式进行。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习体验。翻转课堂是对传统课堂教学结构与教学流程的彻底颠覆。

在该课程的讲授方式上，笔者尝试引入“翻转课堂”模式，转变以往授课过程中教师“满堂灌”、学生只是被动接受的传统教学模式，利用教学实践中小班授课、学生人数较少的优势，使每位同学都有机会走上讲台，轮流充当“教师”的角色，过一把“教师瘾”，从而充分调动学生的学习积极性和主动性。具体的实施过程为：首先，请每名学生选取物联网学科中自己较为感兴趣的一项具体技术作为自己的讲授对象，通过广泛查阅书籍文献资料、上网搜索最新科技资讯等方式了解该项技术的来龙去脉、前世今生及发展前沿。然后，请学生自制课件，通过文字、图片、视频等方式形象生动地向大家讲解艰涩枯燥的具体技术内容。其间，其他同学可以随时提问，形成良好的互动效果，极大地活跃了课堂气氛，同时也锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力。最后，由教师点评学生的表现，指出其讲解的优缺点，并补充完善知识点内容。学生的个人表现很大程度上决定了该门课程的个人结课成绩。通过3年来具体的实践，笔者发现学生们搜集资料的深度和广度都远远超出了笔者的预期。作为老师，在授课的同时也收获了很多新知识，达到了教学相长的目的。

3.2教学与科研相结合

教师授课过程中应避免简单生硬地照本宣科，而应以自身的科研经历和科研体会现身说法，以激发学生的学习兴趣。物联网作为一门新兴学科，发展日新月异。每轮备课时都要加入新的科技进展，对于教师来讲，在科研方面需要不断地关注科技前沿动态，及时更新知识，极具挑战性。就笔者而言，由于一直从事数据挖掘领域的研究，在讲授第八章《物联网数据处理技术》时，就结合目前正在进行的有关电视节目受众收视情况的数据挖掘研究课题，以实验中具体的数据、模型为例，为学生讲解数据挖掘技术的具体流程和其中的关键步骤，从而进一步加深学生对该技术的理解程度。

3.3“走出去”与“引进来”相结合

“走出去”是指教师应当经常参加国内外相关教研机构组织的高校物联网专业建设的培训班、研讨会等，广结同行，吸取其他兄弟院校专业建设、课程改革的成功经验，达到“它山之石可以攻玉”的目的。此外，还可以与国内一些专业从事物联网技术的企业建立良好的合作关系，建立学生实习、实训基地。学生可以到企业实地参观相应的产品生产线，以便与课堂中学到的知识点概念、原理联系起来，获得感性认识，从而加深理解。同时，学生可以利用寒暑假时间到企业实习或选派学生到企业进行毕业设计，不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式，还可以为企业提供专业的人才，拓展学生的就业渠道[13]。

“引进来”是指教师应当定期邀请国内外物联网专业的权威教授、相关技术人员走进课堂、走上讲台，为学生带来最新的行业发展信息。此外，在教材选择方面，教师应当不局限于国内出版的一些经典教材，还应当广泛引进国外的外文教材，追踪国际领先的前沿技术[14]。

综上所述，文章从“物联网技术与应用”课程的教学目标、知识体系及内容安排、教学方法等方面进行了探讨。由于物联网技术是近年来的新兴技术，该课程也是中国传媒大学理工学部信息工程学院网络工程系自2014年首次引入的新课程，一切还在逐步摸索过程中，因此，探寻一套适合本专业学生的课程教学方案任重道远。

4结语

此文是笔者近3年来参加物联网专业建设研讨班培训、备课、授课的心得体会。由于笔者的验有限，考虑问题难免有失偏颇，望与各位读者共同探讨。作为一名青年教师，笔者未来仍然需要逐步沉淀，不断思考、总结、实践，为培养出社会需要的物联网专业人才贡献力量。

参考文献

[1]吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2010.

[3]王志良，石志国.物联网工程导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[4]王汝传，孙力娟.物联网技术导论[M].北京：清华大学出版社，2011.

[5]张凯，张雯婷.物联网导论[M].北京：清华大学版社，2012.

[6]黄东军.物联网技术导论[M].北京：电子工业出版社，2012.

[7]詹青龙，刘建卿.物联网工程导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

[8]石志国，王志良，丁大伟.物联网技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2012：9.

[9]陈明，王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育，2010（12）：1-3.

[10]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.

[11]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.

[12]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010（16）：1-3.

生物工程与技术导论范文

【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