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專業碩士與學術型碩士不同,其目的是培養具有扎實理論基礎,并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專業人才。教育部、人力資源和社會保障部于2013年11月公布了《關于深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》,強化了專業碩士應以實踐為導向,重視理論水平與實踐的綜合應用[1]。江南大學輕化工程專業碩士培養側重于染整方向,即以紡織纖維制品為原料,探討、研究與纖維制品相關的前處理、染色、印花及功能化整理新方法與新技術,以培養染整專業知識和實踐技能兼備的人才。
1培養學科交叉復合型人才的必要性
染整作為紡織產業鏈中的重要環節之一,對提升紡織產品質量和附加值有重要影響,但近年來在發展中也暴露出不少問題,并日益成為制約本行業發展的瓶頸[2]。這主要包括:(1)染整企業生產中水、電、汽能耗高,導致能源緊張和生產成本不斷上升,企業凈利潤下降,影響了可持續發展;(2)染整廢水排放量大(占紡織行業污水排放量的60%),且廢水處理成本較高;(3)部分企業仍以粗放型和低水平方式生產,產品多為常規中低檔產品,附加值不高。因此盡管國內染整行業產能水平不低,但從纖維制品前處理到染整廢水處理各環節成本不斷上升,導致多數染整企業利潤走低。為解決上述問題,有必要將相關學科的新技術與傳統染整生產技術相融合,借助于信息技術、數字技術、應用化學技術、生物技術等來改造和提升傳統的染整生產,通過新技術、新工藝、新設備和新助劑的應用,促使染整行業向著高效率、低能耗、少污染的方向發展[3]。近年來江南大學發揮學科門類較齊全的優勢,在輕化工程專業碩士教學中推行了基于學科交叉互融的教改研究。目前通過與機械工程、顏色技術、應用化學、生物技術等學科交叉,培育出了包括新型染整裝備、納米印染技術、紡織生物技術等多個輕化工程專業碩士的教學和研究方向。其共同點在于培養具有復合技能的應用型專業碩士人才,立足于從紡織纖維制品前處理、染色、印花及功能化整理環節,最大程度地減少生產過程中水、電、汽等資源的消耗,降低生產排放,實現紡織品的清潔化生產。
2輕化工程與生物技術交叉復合型專業碩士的培養策略
生物技術是利用生物體制,以生物工程技術加工底物為原料來提供所需的各種產品或達到某種目的的新型跨學科技術。生物技術與紡織纖維制品的染整加工具有相關性,尤其在最近30年得到了快速發展。輕化工程與生物技術交叉研究的思路是借助于生物酶進行纖維前處理、染色后處理和功能整理。與傳統紡織品化學加工相比,生物技術與輕化工程相結合后能降低染整生產排放,實現溫和條件下高效節能加工。江南大學在生物工程、生物技術學科方面具有教學與科研優勢,其中生物工程為國家級一類特色專業、江蘇省首批品牌專業。為順應生態染整的發展要求,我校結合這一優勢將輕化工程與生物技術相交叉,形成了紡織生物技術研究方向,并構建了應用型輕化工程專業碩士人才培養體系。具體包括下述四個方面。
2.1導師隊伍建設
由于生物技術在染整中的應用以酶技術為主,因此對導師隊伍組成也提出了較高要求。一方面要求導師熟悉纖維的原料特點,染整加工原理,工藝和設備,纖維制品質量評價;另一方面也要求導師對生物技術的相關專業知識(如生物酶種類、酶學特性、應用效果評價方法等)有相當的了解,力求同時擁有兩個學科的知識結構。通過近10年的建設,我校紡織生物技術研究方向已建成了符合上述要求的導師隊伍。目前紡織生物技術方向的導師隊伍由10人組成,其中教授4人,副教授6人,具有輕化工程專業背景的博士4人、具有生物技術相關發酵工程專業的博士3人。在與生物技術交叉的纖維制品染整加工研究中,能從生物酶的菌種篩選、酶作用機理與酶學特性等方面,與纖維制品酶法加工很好地結合起來。在專業碩士培養過程中為提高人才培養質量和企業課題實施效果,鼓勵專業碩士導師走進染整企業,與學生一起分析和解決企業遇到的現場技術難題。另一方面依托企業設立的省企業研究生工作站、博士后流動站,聘請企業內碩士生導師共同參與到課題實施中,以充實師資隊伍。
2.2課程體系和平臺建設
培養與生物技術交叉的輕化工程專業碩士,課程體系和研究平臺建設是基礎工作。為體現專業碩士課程的實用性和學科交叉性,教學改革中對原有課程組成、學時分配、課程考核方式進行了優化。除了與紡織化學相關的專業課程外,增加了纖維素與蛋白質化學、紡織生物技術基礎、儀器分析等,其中纖維素與蛋白質化學區別于一般的紡織材料學,更多從分子和超分子結構層面分析其結構組成與其化學加工、生物酶處理的相關性;紡織生物技術基礎是專業知識交叉的主要課程,闡述生物酶種類、酶學特性、酶對纖維的作用機制、纖維結構與酶整理效率相關性、紡織品生物酶應用等內容;儀器分析課程除介紹常見的高分子及纖維材料分析方法外,還補充介紹了與生物技術相關的測試手段如凝膠電泳、氨基酸分析等。通過上述理論課程學習,為后續纖維制品化學和生物酶加工研究奠定了理論基礎。在平臺建設方面,依托我校生態紡織教育部重點實驗室,建立了紡織生物技術研究室,為基于生物技術交叉的輕化工程專業碩士培養提供了保證。紡織生物技術研究室不僅擁有常規的纖維材料相關實驗設備與儀器,還建立了與生物技術相關的檢測與評價手段,滿足了常規從菌種篩選到纖維制品酶處理應用研究的大部分實驗需求。以紡織生物技術研究室為基礎,我校還聯合葡萄牙米尼奧大學成立了生態染整國際聯合實驗室,通過定期召開纖維生物加工技術學術會議,拓展了輕化工程專業碩士生的研究視野。
2.3構建以染整企業需求為導向的論文選題策略
由于輕化工程專業碩士不同于學術型碩士,論文選題應強化理論與應用實踐技能的結合,優先考慮源于工程實際且對節能、減排和降耗有促進和引領作用的課題。我校論文選題立足于企業需求的酶法纖維制品染整加工研究,確立了紡織生物技術研究三個子方向:生物酶前處理;生物酶染色后處理;酶促功能化改性加工。(1)生物酶前處理包括纖維制品的酶退漿、酶煮練和漂白脫氧加工等。其中酶退漿是指采用商品淀粉酶和自主菌種篩選得到的PVA降解酶,取代燒堿法或氧化法進行棉型織物退漿,通過酶制劑水解布面淀粉或PVA漿料來降低前處理廢水的COD值。酶煮練應用于棉麻織物和彩棉織物,不僅可達到用堿法精煉的果膠去除效果,而且還避免了傳統堿煮練易造成的纖維損傷,對彩棉織物還可減少堿法易造成的色素流失和布面色變現象。在真絲織物加工中,生物酶前處理主要是借助于蛋白酶去除桑蠶絲表面的絲膠。(2)生物酶染色后處理旨在去除深色織物表明的浮色,提高織物的濕處理牢度。與傳統高溫皂煮相比,采用漆酶與較少用量的凈洗劑復配,不僅能有效去除織物表明未固色或結合力較弱的浮色染料,而且生物酶能有效對水洗液進行脫色,在一定程度上降低了染色水洗殘液的色度值,降低了染色廢水處理的負擔。(3)生物酶功能化改性是借助生物酶進行纖維制品的功能化加工,以提高產品的附加值。酶法纖維制品功能化改性的內容較廣泛,包括以纖維素酶改善棉麻織物外觀光潔度和織物仿舊整理;以蛋白酶提高羊毛纖維制品的防氈縮性能,以谷氨酰胺轉移酶催化接枝氨基整理劑進行羊毛抗菌阻燃整理加工;以酪氨酸酶進行真絲織物抗菌防皺整理等。相較纖維制品的化學法功能化加工如高溫焙烘(如阻燃整理)、含氯整理劑(如羊毛防縮)、含醛樹脂(如防皺整理),盡管酶法加工成本略高,但在賦予纖維功能性的同時,能減輕化學法整理易造成的纖維損傷和環境不友好性。在上述子方向論文選題和實施前,專業碩士要先制定課題初步實施方案,探究酶法纖維制品染整加工工藝的可行性并開展預研工作。在此基礎上再制定詳細的工作計劃,并定期匯報課題進展情況。在研究中既要考慮纖維制品酶法加工的效果,同時也要兼顧在企業應用中工藝設備、生產成本和加工效率的匹配性。
2.4構建學科交叉復合型輕化專業碩士質量評價體系
傳統上對碩士質量與水平高低的評價主要是參照論文,包括完成的碩士論文、發表的期刊論文(SCI、EI、CSCD)的數量與等級。而輕化工程專業碩士是要培養掌握染整專業堅實的理論基礎和寬闊專業知識、擁有較強解決實際問題的能力,滿足實際工作需要的應用型高層次專門人才。因此專業碩士在培養質量評價方面要與學術型碩士有所不同,不能簡單照搬其評價體系[4]。參照既有部分高校實踐經驗[5-6],結合本專業實際情況,我校主要從專業知識能力、實踐動手能力、學術研究能力和創新應用能力四方面進行綜合評價。專業知識能力是指在研究生階段專業理論課程的學習成績,在實驗工作中表現出的對染整、生物技術知識的掌握與運用能力;實踐動手能力是指在實驗室或生產現場,對纖維制品酶處理加工過程合理安排和現場操作的技能,此方面企業導師的評價也是重要組成部分。學術研究能力評價側重于兩個方面:一方面評價學位論文階段性進展和完成情況,從開題報告、中期檢查結果、預答辯和答辯情況四階段,結合平時例會課題匯報來綜合評判課題工作量與論文水平;另一方面考察是否有與課題相關的學術或發明專利申請。由于多數論文課題與染整生產的相關度較高,因此專業碩士是否可公開或專利需與課題合作企業商榷確定。創新應用能力是指專業碩士在課題研究、實驗實踐中表現出來的個人綜合拓展能力。在纖維酶處理研究和實踐中,對能提出新方法、新工藝并有突出業績表現的創新型專業碩士,紡織生物技術研究室會給予適當的激勵與表彰。
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??梢娊涍^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。
實驗教學在高校的教學工作中占有舉足輕重的作用,關系著高校教學質量的高低,反映高校的教學水平,如何提高教育質量成為近年來高教界的熱點之一,而提高實驗教學質量是提高教育質量的關鍵。中國高等教育法中明確規定:“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才,發展科學技術文化,促進社會主義現代化建設”,最近,國家教育部又再次發文強調“進一步加強實踐教學,注重學生創新精神和實踐能力的培養”的要求。學校輕化工程專業是湖南省的重點專業,也是湖南省的特色專業,如何提高教育質量,辦出專業特色,培養輕化工程學生的創新實踐能力,以適應社會、印染行業對輕化工程專業人才的要求,是擺在印染教育者面前的一項重要任務,而提高實驗教學質量成為我們研究的重要課題。
1傳統實驗課在培養學生創新實踐能力方面的局限性
和其它大多數傳統課程的實驗課一樣,染整工藝實驗一是大多數是驗證性、觀察性的實驗,實驗只針對特定的知識點,這樣的實驗學生只要根據指導書中的步驟完成操作就基本能獲得實驗結果,學生的知識綜合運用能力、研究能力和創新實踐能力得不到鍛煉;二是實驗設計沒有以培養學生的知識綜合應用能力、研究和創新能力為目標。實驗教材對實驗內容、方法與步驟等進行了詳細的說明,學生實驗過程中不用自己確定需要解決的問題,也不用自己確定解決問題的方法。學生的想象力和自由發揮的空問得到束縛了,創新實踐能力無法得到訓練;三是實驗考核方式不利于學生進行綜合性、研究性和創新性實驗。傳統的實驗考核一般是根據學生實驗紀律、實驗過程中的態度、實驗操作的規范性、實驗報告的情況等評定學生的實驗成績。這種考核方式中沒有提供容許學生實驗失敗、改善實驗過程和獲得理想結果的機會。因此,學生往往為了獲得好成績而不愿意去嘗試可能失敗的綜合性、研究性和創新性實驗。
2改革實驗教學,提高實驗教學質量,培養學生的創新實踐能力
2.1改變思想觀念,樹立實驗教學中以創新教育為核心的教育理念
創新教育是以培養人的創新精神和創新能力為基本價值取向的教育實踐。創新教育的核心是在對學生全面實施素質教育的過程中著重研究和解決如何培養學生的創新意識、創新思維以及創新能力,以便應對當今不斷發展和進步的科技社會的挑戰。提出創新教育基于以下4個因素:第一,中國傳統教育宗旨是以傳授知識為主,存在諸多弊端;第二,世界發達國家的教育理念先進于中國,導致中國培養的人才在能力方面有所欠缺;第三,創新是科技和社會發展的源動力這樣一個客觀規律早已被歷史所證明;第四,中國高等教育部門已經對創新教育的突出作用有了更高認識。全國有十余所院校開設了輕化工程專業,該校輕化工程專業是中南5省唯一。作為湖南省的重點專業和特色專業,立足湖南、立足本校,辦出自己的特色是當務之急。由于輕化工程專業性很強,對實踐能力和動手能力要求也較高,因此要辦出自己的專業特色,必須在專業課程的設置與實施的教學實踐中進行一系列的改革與創新。改變思想觀念,樹立實驗教學中以創新教育為核心的教育理念,就是突出輕化工程人才培養的創新性,改變應試教育、知識灌輸的教育模式;突出創新意識和創新實踐能力培養的地位和作用;構筑新型師生關系,形成以學生為主體,以教師為主導的教育格局;確定實驗教學合適的教學計劃和教育目標,既重視學生的適應性,又不影響學生興趣的培養和特長的發揮,更應注重加強創新實踐能力方面的培養力度。
2.2保障創新教育的條件
在以培養學生創新實踐能力的創新教育中,創新教育的條件的保障表現在師資隊伍建設的加強。目前湖南工程學院在這方面改革力度較大,有一些重要舉措,如一方面增加了教育投入,出臺了一系列向一線教學與科研陣線傾斜的政策,改善教師待遇,提高了引進人才的待遇,提出了“感情留人、事業留人、環境留人”的口號,以留住本校人才,吸引優秀人才來湖南工程學院從事教學與科研工作;另一方面是加強了教師的培訓力度,強化教師的學識水平、業務能力,如鼓勵教師繼續提高學歷、鼓勵骨干教師到國內一流大學進行學術訪問、鼓勵教師參加國際國內重要的學術活動等,通過這些途徑來提高教師的創新思想和創新實踐能力,從而全面提高教師隊伍的質量。輕化工程專業現有三位教師攻讀博士學位,每年有相關教師參加中國紡織工程學會主辦的各種學術活動?,F在輕化工程專業教師的學術水平、業務能力在學校是有目共睹的;還有,豐富教學手段,如采用先進的多媒體技術、網絡技術、電子教案等進行教學。
2.3激發學生的創新意識,培養學生的創新思維
要培養具有創新實踐能力的大學生,首先要激發他們的實踐意識,培養他們的創新思維。筆者在多年的實際教學過程中,結合染整技術的發展現狀與前沿,結合輕化工程實驗室現有的教學資源,組織課堂教學內容,有意識地激發學生的創新實踐意識,培養學生的創新思維收到了較好的效果。比如,在對一種織物進行工藝設計的實驗巾,從所選織物、實驗的設備、實驗方法及條件、實驗步驟、性能測試指標及測試儀器等諸多方面要求學生開動腦筋,自己設計和分析問題、解決問題,同時讓他們設計幾種方案,鼓勵學生多方位、多角度地思考,勇于打破常規的實驗思路,激發他們潛在的創新意識,培養他們的創新思維,將知識學活、學透,并盡量自己提問題,自己解決,優選出最佳實驗方案。
2.4改革原有實驗教學模式,構建實驗教學新體系。提高學生的創新實踐能力
創新能力反映的是創新主體的動手能力,是創新教育的核心。為提高實驗教學質量,培養輕化工程學生的創新實踐能力,我們改革原有的實驗教學模式,構建實驗教學新體系。首先通過有專家和教學及學術委員會參與的教研窒會議,大家統一認識,理清輕化工程專業實驗教學改革的思路,了解社會對印染人才培養的各種信息;二足進行廣泛深入的調查研究,如交流比較兄弟院校輕化工程實驗教學的課程體系、教學目標、教學內容和人才培養效果,對畢業生跟蹤調查、用人單位反饋信息等。在廣泛學習、調研、討論的基礎上,形成了實驗教學改革的思路,體現在以突出“寬El徑、厚基礎、強實踐、有創新”為目標的實驗教學課程體系;三是建立廠校合作實踐基地,加強實驗室建設,滿足學生個性化要求和開出高水平實驗?,F在輕化工程教研室與廣東德美精細化工股份有限公司共建了染整新技術開發研究室,實驗材料得到充分保障,實驗內容得到充分擴展,實驗項目與染整新技術和社會接軌;四是規范以提高教學質量為目標的實驗教學管理。
2.4.1改革實驗教學內容,更新實驗選題
實驗教學內容的改革和實驗選題的更新就是在研究染整工藝實驗自身的教學與認知規律的基礎上,刪除陳舊重復的內容,驗證性實驗的比例顯著減少,更新實驗選題,大幅度增加研究性和創新性實驗內容,形成由“驗證性實驗、設計實驗、綜合實驗、研究創新性實驗”構成的新的實驗教學課程新體系,統一組織實驗教學。
驗證性實驗主要開設一些能使學生掌握本課程基本實驗技能的實驗,如纖維的鑒別、表面活性劑的鑒別等。驗證性實驗主要是對理論課程知識進行驗證、理解和掌握,重在學知識,激發學生對實驗的興趣和潛在的創新意識,掌握專業實驗的儀器設備的操作,培養學生養成良好的習慣和敬業精神,為進入設計性、綜合性實驗打下堅實的基礎。設計性實驗、綜合性實驗以實驗設計能力和綜合應用能力訓練為主,提高學生的知識綜合應用并啟發其創造性思維能力,提高分析問題、解決問題的能力,同時開拓學生的視野,激發學生的潛能,并對紡織化學與染整學科發展的前沿有一定的了解,初步形成輕化工程專業就業的基本素質和基本技能,具有一定的創新實踐能力。課題一般源于課本又高于課本,1人1組,獨立完成。
設計性實驗是在學完某門專業課后進行,以檢驗學生對本課程知識的掌握程度,靈活運用所學知識設計產品工藝,分析問題、解決問題的能力,創新實踐的能力。如學生學完練漂工藝原理后,要求學生設計一種織物的練漂工藝流程,但織物的選擇、工藝的選擇不能完全或完全不能是教材一卜的,這就要求學生廣泛查閱資料,設計多種方案,通過實驗優選出最佳實驗方案。
綜合性實驗是在學生學完整個專業課后進行的,以小型課題形式進行,為期兩周,叮滿足學生個性化要求和開出高水平實驗。教師只給出實驗題目,學生根據實驗題目、所學的知識,在教師指導下獨立完成整個實驗。在整個實驗過程中,會遇到意想不到的、教材中沒有的問題,會有失敗,這促使學生去積極思考,促使學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題,學生的創新思維、創新實踐能力得到很大提高。
研究創新性實驗主要為了培養學生的科研與創新能力。學生根據自己了解的問題,在課余時問到實驗室進行獨立的科研工作,或協助教師完成科研課題的實驗設計和操作。可1人1組,也可2至3人1組。通過獨立選題、獨立研究、獨立設計、獨立操作、獨立分析和獨立思考,實現自主學習、自山發揮、自主創新,施展個人才能和組織能力,培養創新意識提高創新實踐能力,為未來的就業和工作競爭奠定基礎,實現個人素質的可持續發展。教師主要以學生科技創新活動形式、協助教師完成科研課題的實驗設計和操作形式、畢業論文的形式開展。從在校學生的反映、對畢業生的跟蹤調查及用人單位反饋信息,這種新的實驗教學課程體系,對培養學生的創新思維、提高學生的創新實踐能力起著不可替代的極其重要的作用。
2.4.2改革考核、考試方法,制定相應的綜合考評體系為提高實驗教學質量,培養學生的創新實踐能力,建立了與新的實驗課程體系相適應的3級綜合考洋體系,第1級是把每一次實驗的提問、實驗操作、原始記錄和實驗報告綜合評分;第2級是進行每門實驗課程的實驗內容理論考試;第3級是進行每門實驗課程的綜合性操作考試(包括實驗設計、動手操作能力、技能水平和創新能力等)。通過實驗教學環的綜合考核和考試,充分發揮學生的主觀能動。
驗證性實驗采用級考評體系;設計性實驗采用2級考評體系,各占總分的50%;綜合性實驗采用3級考評體系,各占總分的2O%、3O%和50%。
0 引言
現行的本科院校中很多專業都面臨著一個嚴重的問題,即專業與大學生理想興趣的差異,如果大學所學專業不是自己興趣所在,將對大學生產生很嚴重的影響,現在有很多校內轉專業甚至退學的案例。為了改善這一現象,為了能盡快恢復大學生的信心,讓大學生盡快樹立專業信心,輕化工程專業也對教學方式進行了改革。前期確立了輕化工程專業的辦學方向和特色,即在保持工程專業原有特色的基礎上,兼顧制漿造紙工程、皮革工程兩個專業,有計劃有重點地分步實施,逐步完善輕化工程教育發展計劃。還將教學與科研相結合的方法,讓更多的學生將所掌握專業知識應用到科研中,同時也在科研中學到更多的新知識,增強學生對輕化工程專業的認識,拓展學生的知識面,培養學生的創新能力。
1 開設系列專業知識講座,讓新同學入門,了解自己的專業
目前大多數高中學校還是實行的應試教育,同學們每天面對的都是大量的練習題,為的是高考的時候能取得好成績,踏入自己理想的大學,學習自己喜歡的專業,對大學生活充滿了憧憬,但是對專業的認識非常缺乏。因此,對于某些非熱門專業,大學生剛踏入大學校門,難免會聽到一些有關自己所學專業的負面議論,導致情緒低落,上進心變差,在很長時間內難以使自己的情緒安定下來,甚至有剛報到就辦理退學的現象發生。
針對這一現象,要緩解這種局面,首先必須讓學生了解專業的發展以及專業知識在科研方面的應用。因此,我們在開學典禮期間安排由系主任主持的長達半天的專業介紹講座,還專門為我們的大一新生安排了專業講座課程,該課程由輕化工程專業教授輪流上課,介紹輕化工程專業的理論,并與實際相結合,展示輕化工程專業知識在現實生活中的重要地位;同時介紹與輕化工程專業相臨近的專業,并建立將臨近專業與輕化工程的結合點。這種做法極大地提升了剛入校的大學生對我們輕化工程專業的認識,增加了其對專業的熱愛。
2 開設科研講座課程,讓學生對科研有一個初步的感性認識,拓寬輕化工程專業本科生的專業理論知識
學術性講座是大學生開闊知識視野,發掘學術興趣和增強學術功底的第二通道,并能廣泛涉獵各個學科領域,這對于優化學生的知識結構,提升他們的綜合素質具有不可替代的作用。開展學術性講座,對于大學生能力的提高,活躍學術氣氛,鼓勵理論研究和學術創新等,都具有良好的促進作用。同學們在課堂上缺少的就是對未來專業發展方向的了解,而學術性的講座為他們提供了絕佳的機會;而且,聽學術性的講座必須要有一定的基礎,不然就不能夠及時地理解其中的專業術語。因此,為了進一步豐富學生的專業知識,激發學生的學習興趣,培養學生的創新能力,了解輕化工程現代的發展,營造良好的學術氛圍,輕化工程專業針對大二學生開設了科研講座課程,課程由本專業教授、副教授輪流上課,主要介紹自己的研究方向的現狀及發展前景。
通過大一期間的專業介紹,我們對學生進行了觀察,發現他們的學習熱情大幅度提高,很多學生對基礎課程的學習非常關注,課后自學能力增強,學生對專業已經有了初步認識。在這樣的基礎上,我們的科研講座課程得以順利開展,科研講座課程每位老師安排的是三學時,據講課老師反映,每次課間休息時間都有很多同學來提問,學生表現出很高的積極性和主動性;而且,學時太少,根本不能深入介紹其研究方向。這說明我們的科研講座課程在很大程度上提高了學生的科研積極性,有助于深化他們在專業知識,提高他們的專業技能,讓學生以較快的速度了解前沿科學;并且為他們的學位論文打下了堅實的基礎??傮w而言,這對于開闊學生視野,拓展知識面,提高學生專業綜合素質,實現寬口徑人才培養起到了明顯的促進作用,受到學生普遍歡迎。
3 鼓勵大學生進實驗室進一步了解科研動態,加強輕化工程專業學生的創新能力
為給優秀的有才華的學生提供一個展示的空間,培養大學生自主學習研究,提高他們的創新能力,我們國家和各高校顯示出了不同的支持力度。這為高級專業人才的培養奠定了良好的基礎。將大學生參與科研作為一個不可缺少的學習和培養的環節,并在培養計劃中設置一定的學分給予考核,這將從根本上改變中國大學生被動學習的局面,切實培養他們主動學習和研究的精神,提高創新能力和素質。但是由于資助經費有限,很多學生依然不能進實驗室。為進一步加強學生創新能力培養,推進"質量工程"建設力度,輕化工程專業鼓勵大學生進實驗室,針對自己喜歡的研究方向,聯系相應的科研項目負責人,由科研項目負責人指導學生科研工作,但是申請進實驗室的同學必須嚴格按照"大學生創新實驗計劃"的要求申請,老師們也會對學生按照"大學生創新實驗計劃"的要求進行考核。通過前面兩項努力,更多的同學對科研產生了濃厚的興趣,爭先恐后報名進入實驗室。高校良好的科研氛圍和科研條件,為這些莘莘學子創造了一個施展才華的舞臺,這對于創新教育的成效無異于錦上添花,具有積極的促進作用。科研工作的嚴格訓練,不僅能培養學生強烈的社會責任感,而且可以訓練嚴謹的科學家的素質,項目實施的過程是項目組全體成員相互合作、共同努力的過程,在這個過程中,學生不但學會了做學問,更重要的是學會了做人。這樣可使更多對科研有興趣的同學將自己的熱情投入到科研當中。這樣既提高了學生的知識面和動手能力,還培養了學生在整個輕化工程領域的創新能力。
4 結語
通過教學改革,輕化工程專業的大學生對專業的認知更加深入,興趣更加濃厚,對自己人生的規劃也更加清楚。低年級能夠獲得關于輕化工程專業相關的感性認識,增強其對輕化工程專業的學習興趣;高年級同學可以自行選擇方向,進入自己喜歡的研究室,從事科研工作,驗證自己的能力。通過這些措施,更好地培養學生的創新意識,提高學生的創新能力。跟以前相比,學生的專業素質有了很大的提高,更多的同學選擇了繼續深造,從事科研事業,而且相當大一部分同學選擇了本專業。
參考文獻:
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作者簡介:
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?;谖倚W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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2.企業的實際需要。在市場經濟大潮中,企業不太需要理論性太強的畢業課題,而是對結合企業實際生產、管理的課題有濃厚的興趣。這造成了校企對學生畢業標準評判之間的差異。畢業論文(設計)如何適應市場和企業的需要,按照市場規律辦事,是解決校企間不同要求標準差異的關鍵。
3.學生畢業的設計需要。在企業實踐的學生沒有校內學生便利的理論研究條件,但具備校內沒有的實際生產條件。按照校內學生的畢業標準對卓越班的學生進行要求,這對卓越班學生來說是不太適合的,也是不太現實的。卓越班學生的畢業設計應該根據實際情況進行適當的調整,達到企業、學校制定的標準即可畢業。
二、卓越工程師畢業論文(設計)考核標準的建立
1.卓越工程師人才的總體要求
陜西科技大學卓越工程師培養計劃的總體要求為:培養各種類型的高素質、高質量的工程技術人才,既要培養能夠滿足未來發展需要,能夠適應和引領未來工程技術發展方向的工程師,又要培養能夠在多語言環境下工作、具備國際競爭能力的工程技術人才,更要培養能夠滿足國家經濟社會可持續發展需要的各種層次和類型的工程技術人才。學校對其定位為:培養能夠產生引領作用的技術骨干及技術管理人才。
2.校企共同參與人才培養標準及畢業論文(設計)評價環節的制定
(1)校企共同協商,進行卓越工程師畢業論文(設計)選題、實施方案調整工作。校企共同制定畢業生畢業論文(設計)實施標準,能強化培養的針對性,提升人才競爭力。也可以將企業的要求融入對人才培養過程中,在學生成長過程中加入企業的要求,使學生的成長方向具有一定的企業要求導向。這種結合了企業需求的培養環節才是有實際價值并受企業歡迎的。
(2)企業共同協商建立論文考評體系。在卓越工程師計劃實施過程中,要考慮卓越計劃的整體質量問題。畢業設計是本科畢業教學過程的一個重要環節。如何結合卓越計劃的實施,克服學生在企業遇到的“搜集資料困難、導師指導距離遠、交流不便”等難題,是卓越計劃實施過程中的一個大問題。針對這些問題,很有必要探索卓越工程師班實施企業生產課題、工廠設計課題等方面選題的可行性。在選題過程中,一方面應根據企業要求,針對企業的技術改造、研發等內容,讓學生參與其中,總結出畢業論文(設計)的選題。另一方面,要讓學生根據企業的實際生產,進行模擬工廠設計,讓學生根據現場搜集資料,有針對性的進行改進,并結合新的任務要求,完成新工廠的模擬設計。通過模擬產品、工廠設計,可以讓學生更深刻的理解企業的運作、管理細節,熟悉企業的生產管理、成本控制、人員安排、設備選型、廠房設計等內容,為今后在行業就業打下牢固的技術基礎。在這些探索過程中,可能會涉及選題、開題、落實等一系列問題,如何在遠程控制這些在學校可以輕易控制的教學環節,是一項需要探索的開創性工作。
3.卓越班畢業論文(設計)的選題工作
卓越工程師班學生有1年的企業實踐時間,如何充分發揮學生的積極性和主動性,并提升學生的工程思維能力,是一個需要認真探索的問題。同時,學生在企業所見所聞都是實際生產環節,與學校的模擬設計、理論研發等內容區別很大。如何提高學生對此類設計內容的積極性和興趣,也值得深入研究。針對卓越班的畢業論文(設計)選題范圍、主要內容、完成深度等問題,應該實際調研,有針對性的根據實際情況對畢業論文(設計)的要求進行優化,提出企業管理、工藝改進、質量檢測改進、節能生產、自動化生產設計等各種命題,使之符合卓越班教學的運行實際情況。這樣也可使后續教學計劃修改有一定的針對性,具有更高的可操作性。
4.卓越班畢業論文(設計)環節的落實
應針對卓越計劃的實施,對教學關鍵環節進行改革探索,尋求適合卓越計劃的本科論文實施方式和標準。其總體目的是以企業需求作為優化畢業論文(設計)體系改革的動力,通過畢業論文(設計)環節的訓練,強化學生創新能力培養,使學生的畢業論文(設計)更加符合企業的要求。在具體做法方面,主要以實踐性課題作為學生的畢業論文(設計)方向,與工廠的技術管理、設計優化等方面的具體選題結合。另外,針對卓越計劃實施時企業的實際情況,對不適合進行學校畢業環節中常用的科研選題,需要根據學生的實踐情況,結合企業需要進行研發。這一方面要發揮企業導師的作用,讓學生選題結合企業實際;另一方面要根據學生的實際情況,讓學生進行結合企業生產實際的模擬設計,讓學生對企業實際生產的情況進行改進、優化,以此提升學生分析問題、解決問題的能力。
三、卓越班畢業論文(設計)環節存在的問題
1.企業導師人數不足,對學生的指導環節易流于形式
企業導師實踐經驗豐富,理論功底比起校內導師來普遍偏低,按照學校的要求指導學生的經驗也較欠缺,這是導致卓越班師資力量不足的原因之一。另外,由于一家企業的企業導師人數往往不足,而其他協作單位的距離又較遠,這也會限制導師作用的發揮。而校內導師在畢業環節上由于要兼顧校內正常教學班的學生,在指導卓越班的學生方面,也感到力不從心。加之卓越班畢業論文(設計)重視實踐性課題,校內導師可以指導的余地更為有限??梢?,基于卓越班論文質量考慮,校內外的導師人數有必要進行適當的培養。
2.學校、企業對畢業論文(設計)標準理解的差異
學校的考核機制與企業導師對畢業論文(設計)的理解存在差異,需要進一步磨合。雖然校企對學生論文的內容、課題方向共同進行了確定,但是,學校對格式、開題、中期檢查、畢業答辯環節等方面有嚴格要求,在學生論文方面,學校重視論文格式、內容,而企業重視內容,卻不太重視論文的格式要求,或者對格式方面的要求不太理解。同時,由于企業距離學校較遠,學校導師指導不方便,這勢必對學生的畢業論文(設計)格式審查等質量監控環節產生一定的影響。
隨著我國市場經濟的不斷成熟和發展,行業、企業對人才的需求也更加多樣,應用型人才的市場需求也顯得越來越凸顯其廣泛性與緊迫性,為適應市場、經濟技術形勢發展以及高校自身發展的要求,對具有創新意識本科應用型人才培養模式的研究也來越具有重要性和必要性。
一、具有創新意識本科應用型人才的內涵和基本特征
在應用型本科人才的培養過程中,應該突出對其創新意識和實踐動手能力的培養,強調知性的學習,拓寬其知識面,打下寬厚的理論知識的基礎。要正確處理市場需求、企業需求和培養目標的關系,以培養目標為準繩,根據市場和企業需求更新教學內容和課程體系。此外,還應正確處理應用型與素質教育的關系。要注重實踐能力的培養,著眼于綜合素質的提高。
其基本特征應包涵至少兩點,一是具有較強的實踐能力和較強的綜合素質。既有著職業所必需的技術能力,又有著職業所必需的非技術能力和知識,走上工作崗位后,既能即時滿足企業和生產第一線的需求,又能自我提升專業知識和更新知識儲備。二是具有創新精神。應用型本科人才既要能對口對崗,具備較強的技術開發潛力和能力,又能憑借扎實的理論基礎和寬厚的專業知識面,將所具備的知識進行合理運用并將技術推廣,在各自的崗位上進行革新和創造。
二、培養符合市場需求的具有創新意識的本科應用型人才的措施與方法
1.夯實基礎,教研相輔,奠定人才培養之基
基于對具有創新意識本科應用型人才的內涵和基本特征的理論掌握,我們認為,加強師資隊伍建設,以夯實學生基礎知識的學習與掌握為原則,著眼于學生的實踐動手和實際應用能力,是培養具有創新意識本科應用型人才的堅強基石。
(1)要抓好優秀人才的選拔和引進,抓好現有教師隊伍的培訓,積極為青年教師外出培訓提供條件,從而不斷形成了一支充滿生機和穩定的師資隊伍。比如,將教師送到各大企業鍛煉培養,利用每年的暑假組織教師赴國內外學習考察等,使教師拓展專業知識在實際應用中的感知,有效地提升教師隊伍內涵。
(2)以學生發展為本,改進課程教學體系。開展調研,了解社會的需求和其他高校的發展,結合就業市場,并隨社會、經濟和科技的發展要求,及時調整和更新。本著“寬口徑、厚基礎、適應性強、各學科交叉發展”的要求,一是要加強專業基礎課中實踐教學內容,重點加強大型綜合實驗的比重,強化對學生綜合實踐能力的培養。二是要增加專業選修課程的數量。三是加強學科的交叉和融合。
(3)抓好專業主干課程的建設。按照“突出重點與全面發展”相結合的原則,重點支持基礎課程改革,打造寬厚的學科基礎。通過專業主干課程的建設,專業人才培養計劃才能得以有效實施。此外,還要注意提高實踐教學比例,建設綜合性和設計性實驗,強化實踐教學環節等。
2.校企合作,凸顯創新,培養應用型人才
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。
生物技術學生就業涉足到醫藥、食品、飼料、農藥、保健品、食品添加劑、燃料、環境及生命支撐系統等各個領域,經濟發展速度在某種程度上與生物技術的發展是緊密聯系在一起的,同時,也對生物技術型應用人才培養提出了更高的要求。地方普通高校培養應用技術型人才的應用性集中體現在兩個方面:一是學術、技術和職業三者結合;二是學生社會適應能力和創新能力的提高[1]。然而面對近幾年地方院校的生物技術專業畢業生從事與專業相關職業的就業率整體呈逐年下降趨勢的局面,通過什么途徑、如何培養學生的學習能力、實踐能力、創新能力,提高社會適應能力,是當前我們亟待需要解決的問題。
1改革實踐教學體系的必要性
生物技術是一門多學科交叉融合、理論與實踐并重的新型綜合性學科[2],實踐性、應用性、前沿性都很強,而專業的實驗性和實踐性是需要大筆資金作基礎的。但我校是以石油化工為特色的工科院校,按照有所為有所不為的建設策略,生物技術專業的實驗實訓條件都很難得到充分滿足,以應用型實踐能力培養的創新和創業教育在較長一段時間里難以得到體現。由于我校生物技術專業辦學時間較短,專業建設和人才培養經驗不足,一般化教育要求和一般化教學現象比較普遍,個性化、差異化、特色化教學還存在不少問題。從就業的適應性來說,生物技術專業的畢業生可在生物制品、醫藥、食品、輕化工、環保及農業等企業從事科學研究、技術開發等工作;也可在公安、安全、食品藥品管理、農產品管理、檢驗檢疫、海關及衛生防疫等部門工作。但由于生物技術的高新技術和高投入高回報的特點,使得目前的相關企業有范圍廣、規模小和要求高的特征[4]。按照目前的實踐教學體系,難以滿足點多、量少和技術含量高的要求。另一方面,隨著社會發展,學生擇業呈現個性化和多元化發展趨勢,畢業生去向的多元化在生物技術專業畢業生中表現尤其突出,畢業生去向有中學、事業單位、繼續深造讀研、營銷、生物化工生產企業和自主創業等。因此,傳統的實踐教學模式已遠遠不能滿足社會發展對生物技術專業人才培養的要求,必需深化教學實踐體系改革,創新實踐教學模式,構建多元化的實踐教學體系,才能滿足學生的個性發展,提高社會適應能力,增加學生的就業機會。
2適應社會需求,構建實踐教學體系
2.1整合實踐教學內容,創新實踐教學體系
完善的實踐教學體系是保證實踐教學質量的基礎,按照技術應用型高級人才培養目標要求,人才培養方案把統籌安排課堂實驗、認知實習、生產實習、課程設計和畢業論文(設計)五個主要環節的實踐能力要素分解為基礎、提高和綜合創新三個層次,在不同階段的著重點不同,做到多層次、立體化、全方位地培養學生實踐和應用能力[2-3]。在實驗教學方面,通過增加新知識、新方法、綜合性、設計性實驗,淘汰了大部分糖類、脂類的陳舊實驗項目,增加了現代生物化學實驗內容;通過減少驗證性實驗學時,著重增加綜合性、設計性實驗學時;通過增加開放性實驗室,增加學生的操作動手的機會,提高了學生自主實驗和實踐操作能力。另外,將原來分散的實驗與理論課剝離出來,整合成獨立開設的實驗課,構建成系統模塊化的專業實驗體系。如將原來獨立開設的《生物化學實驗》和《分子生物學實驗》整合為《生物化學與分子生物學實驗》,將《遺傳學實驗》和《細胞生物學實驗》整合為《基礎實驗二》,結果,既避免了原來附屬于理論課中的實驗內容和實驗項目的重復,又有利于實驗內容的綜合與提高,有利于設計性實驗和綜合性的開設,大大提高了學生綜合實驗操作和應用知識的能力。在實習實訓環節上,以生物與食品工程實驗教學中心為主要實踐基地,建立了植物組織培養、食品檢驗和發酵工程等實訓室。針對不同年級學生的實訓要求,構建了由認知實習、基礎分析測試實習、食品加工檢驗、藥品加工與檢測、綜合應用訓練、創新創業訓練等模塊組成的現代化實踐教學平臺。另外,安排了32學時在學校分析測試中心學習GC-MS聯用儀、高效液相色譜儀、傅立葉紅外光譜儀、原子吸收等儀器設備的原理和使用方法,安排2周專業技能培訓課程,結合企業生產實際需要,系統訓練食品微生物的檢測和理化分析能力,大大提高了學生實習實訓的效果。在設計環節上,將基礎課程設計和專業課程設計按照“由淺入深、由單項到綜合、循序漸進”的要求設計教學內容。在畢業設計和畢業論文方面,選題要結合企業的實際需求或教師科研項目和自己的興趣,這樣,既能實實在在做一些科研工作,又能得到足夠的經費的支持。另外,還要狠抓開題報告、中期檢查和畢業答辯等三個環節,經過畢業設計(論文)環節,學生的獨立科研實踐能力得到了大大的提升。在課外實踐方面,嚴格執行素質拓展計劃,并每年分別舉行一次微生物實驗大賽和生物化學實驗技能大賽,積極組織參加省級各類競賽和科研活動,如廣東省大學生創新性實驗訓練計劃項目、廣東省挑戰杯實驗大賽和廣東省大中??萍脊澲锘瘜W技能大賽等。通過課外社會實踐活動、志愿活動、公益勞動、創新創業活動、技能培訓和各類科技競賽等活動,培養和提高了學生政治思想素質、團結協作精神、創新創業意識和實踐動手能力。
2.2優化實踐教學資源,打造高水平教學平臺
高水平的實踐教學平臺是保障實踐教學體系中各個要素高效運作的關鍵,如果沒有平臺的支撐,再好的內容設計也將會顯得空洞無物。通過優化和調整校內實踐教學資源,精心打造不同類型的實踐教學平臺,為實踐教學的順利開展搭建起良好的平臺。生物與食品工程實驗教學中心是在原生物食品實驗中心的基礎上建立的以生物食品專業基礎教學實驗為主體,大類學科共享的專業實驗教學平臺為補充的實驗實踐教學平臺。實驗室分為食品工藝、食品營養、微生物學、生物化學、分子生物學、發酵工程等基礎實驗室,另外根據教師的課題和研究方向,建設多個功能研究室,彼此相對獨立,但資源共享,長期對學生開放,學生可在研究室內開展科學實驗和畢業論文(設計)活動。自大學二年級開始,從大學生創新訓練實驗項目入手,到組建課外科技團隊,組隊參加不同學科、不同層次的競賽,有計劃、有組織地對學生進行難易程度不同的科研訓練。近幾年有300多名學生直接參加了30多項科研項目,學生多次獲得挑戰杯和生化技能大賽的獎項。今年(2015年)的畢業論文(設計)的質量有了明顯的提高,大分子的研究深入到分子水平,小分子的分析充分利用先進的儀器設備,如高效液相,在線系統GPC-GC-MS聯用分析儀、傅立葉紅外光譜分析儀等已被廣泛使用,大大提高實驗的精確度和效率,同時提高學生的科研和創新能力。
2.3拓展實踐教學空間,創新實踐教學模式
在注重整合校內教學資源,構建校內實踐教學平臺的同時,學院大力加強與現代高新企業或研究開發機構的聯合辦學[5],通過共建實習實訓基地和實驗室,使學生培養與社會需求得到緊密結合?,F已建成20多個穩定的校外實習基地,拓展了學生實習、實訓與畢業論文(設計)等實踐教學空間。學生根據專業特點和個人就業的方向,分別到不同性質的實習基地進行實習。實習基地為學生配備經驗豐富的科研和技術人員進行指導,如生物技術專業的學生主要集中到大中型企事業單位或學校實習,如茂名市質量技術監督局、廣東星河生物科技股份有限公司、維多生物制品公司、長興水產有限公司、茂名市第十六中學和茂名市官山學校等。充分利用實習基地的技術裝備優勢和人才優勢,組織學生到這些單位完成畢業論文(設計),如18位同學到茂名市質量技術監督局的中國化學危險品檢驗中心,12位同學到藥品檢驗所和10位同學到檢驗檢疫局進行實習的同時,進行畢業論文(設計)工作,采取“雙導師制”指導學生,結合實習單位的研發的內容和方向開展畢業論文(設計),部分研究成果直接應用到企事業單位或學校的實驗室建設中。實習結束后,要求學生撰寫3000字的實習報告,集中召開實結交流匯報會,以便學生了解所有實習點的情況,豐富實習內容,擴大知識面。各實習點選出一名代表就實習單位概況、實習工作內容和心得體會等方面借助PPT進行匯報交流,2010級共有12個代表作了發言。通過合理安排、嚴格紀律、認真指導、集中交流等相關工作,使實習教學質量得到提高。學生真正把從課本學到的知識應用到了生產實際中,專業知識得到進一步鞏固,知識面得到拓展,生產實踐能力有較大提高。
寒風刺骨的冬日,他走在祖國的大地上,測繪著每一寸土地;酷熱炎炎的夏天,他關在悶熱的研究室里,細數著枯燥的數據。但對他而言,寒風吹響了他前進的號角,烈日照耀著他前進的道路,陳廣學深知自己掌握的數據對于社會的意義,而他自己所做的就是不斷創新,勇攀高峰。作為中國測繪學會地圖學與GIS專業委員會委員,他是當年地圖制版工藝變革的推手,首次發現并提出單浴沖洗中的超加和作用機理,研制成功的“GS-II型正性重氮感光撕膜片”獲國家級新產品稱號,而他也順理成章地成為國內這個領域的先驅。
作為第一發明人,陳廣學先后申報國家發明專利4項,獲專利授權3項;主持完成“地圖電子出版系統”、“地圖數字成像印刷系統”、“多功能無銀膠片自動沖洗設備”、“異同像混用重氮復制膠片”等十多項部級科研項目,主持或參與完成的科研成果獲省部級科技進步一等獎1項,二等獎8項,三等獎9項。
華麗轉變 創建印刷專業
2008年,陳廣學以特聘教授身份調入華南理工大學,擔任輕化工程系主任,負責“印刷與包裝工程”新專業的創辦。開始了他傳奇的行業轉變之路。
陳廣學認為作為一個新成立的專業,必需要在學生培養和專業研究中取得突出成就,才能在學校站得住腳跟。他將專業定位在培養從事產品包裝印刷裝潢和紙品研究與開發、企業生產管理等工作的高級工程技術人才和管理人才,同時為碩士生和博士生的培養輸送可造之才。
他詳細制定新專業“印刷與包裝工程”的基礎課程和專業課程,他要求學生必需熟練掌握制漿造紙原理與工程、色彩學、印刷材料及印刷適性、制版工藝原理、印品質量檢測與控制、印刷圖像處理、數字印刷技術等專業內容,還要懂得計算機排版技術、包裝工藝等技術。
陳廣學非常重視新專業畢業生的就業情況,為新專業培養的畢業生謀劃了在印刷包裝及復合材料企業從事生產技術、管理工作,或到相關院校、研究機構、設計院從事教學科研、設計等工作,或到國內外經營制漿造紙及印刷包裝材料與機械設備的公司從事經貿等就業之路。
陳廣學教授主持完成“印刷工程”本科專業的籌備和申報工作,2010年獲教育部批準招生,正式成為華南理工大學輕工與食品學院一個新的專業。如今,在全體師生的共同努力下,華南理工大學的輕化工程系,已經成長為國家級特色專業、廣東省名牌專業。
潛心專研 深掘印刷科技
在主持輕化工程系教學工作的同時,陳廣學還堅持開展科學研究工作。調入華南理工以后,他先后持了國家自然科學基金“印刷圖像顏色信息的高保真傳輸與再現研究”、制漿造紙國家重點實驗室自主課題“紙張表面特性與印刷油墨轉移及色彩再現性能關系的研究”、“數字印刷關鍵技術基礎研究”以及廣東省高等教育教學改革項目“發揮輕工學科優勢,優化專業結構,構建印刷與包裝工程新專業體系”等課題研究。
在他主持的國家自然科學基金課題研究中,圍繞印刷圖像顏色信息的高保真傳輸與再現這一基本理論問題,在國內外學術期刊和國際會議上發表了30余篇高水平論文,其中被EI檢索的論文就有20多篇。2011年,他的《基于高保真顏色再現的色域拓展方法研究》刊登在《包裝學報》。陳廣學等人針對高保真顏色再現的需要,研究了多種拓展目標色域方法。這些方法包括基于新顯示技術的色域映射方法、改善紙張表面性能和采用多種數字印刷紙張、采用超過四色的高保真印刷方式等。
陳廣學等對多種擴大目標色域的方法進行研究,提出影響目標色域拓展的因素,并對這些因素進行實驗分析。實驗的結果表明,采用軟件方法與采用硬件方法對色域拓展的機理和效果并不相同。由此可以根據高保真顏色再現的具體要求采用不同的方法拓展目標色域。對于基于新的技術的色域拓展,通過新的映射算法,能夠實現色彩在不同標準下的轉換,并能夠充分利用目標色域的全部色彩空間;對于基本高保真數字印刷輸出的色域拓展,可采用紙張、油墨、加網方式和設備等的綜合方法,提高顏色再現的效果。
陳廣學等人的這一研究有助于進一步研究色域拓展的新方法,使顏色在傳遞過程中達到最佳的視覺效果。
陳廣學還主持制漿造紙國家重點實驗室的自主課題――“紙張表面特性與印刷油墨轉移及色彩再現性能關系的研究”和“數字印刷關鍵技術基礎研究”。制漿造紙工程國家重點實驗室,依托于華南理工大學,是國家重點學科,其一級學科“輕工技術與工程”在2004年全國一級學科評估中名列第一。
2011年,陳廣學等發表其課題研究成果《水性油墨在凹版印刷中的應用研究》。在文中,陳廣學先介紹了水性油墨的基本成份和特性,并通過水性油墨與常規溶劑型油墨的對比,詳細闡述了水性油墨在凹版印刷中的優勢以及在未來包裝印刷發展中的地位。
文章著重分析了凹印水性油墨的特點和優勢,指出其在使用性能上已取得了巨大的進步,尤其在著色力、附著牢度以及光澤度等方面,甚至超過了溶劑型油墨的性能。而且,水性油墨本身是一種環保型油墨,無溶劑揮發,無溶劑殘留,尤其適用于食品、藥品包裝印刷。但是它依然存在油墨干燥速度慢,干燥能耗高,生產效率低,成本高等問題,急需研究解決。
文章最后總結,水性油墨的開發符合市場要求,也能適應市場要求。他認為,隨著工業經濟的快速發展,國家節能減排壓力的增加,在印刷材料上必然需要環保型的凹印水性油墨。
凝聚團隊 重產學研合作
通過調研,陳廣學發現珠江三角洲的印刷產業總產值占全國的三分之一。其中,數碼印刷飛速發展,并以其高效節能、可變數據等特點成為印刷行業的大熱門。他認為,傳統印刷有十多個環節,只能大量印刷,資源污染、浪費嚴重;而數碼印刷只要輸出數據即可進行操作,而且輸出數據和數量靈活多變,不會產生廢氣廢水,具有廣闊的發展前景。
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?;D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?。℉erceptin)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??梢灶A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。