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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇食品科學概論,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:技術應用型大學 食品科學與工程 教學改革與探索
目前,全國開設有食品科學與工程專業本科的高校達到兩百余所,分布在綜合性大學、工農醫科類,師范類與民族類等院校中[1]。在這些眾多的高校中,一些老牌學校的課程設置和專業培養方案較完善,但大多數學校由于開設時間晚、基礎薄弱、沒有自己的特色和優勢,仍然存在很多問題,主要集中在課程設置和培養方案上[2]。隨著我國高等教育由精英教育向大眾化階段的跨越,客觀上也要求高等教育的人才培養在培養目標、課程體系以及教學內容等方面進行重大變革[3]。
一、面向未來,突出食品營養
隨著人們對營養健康的關注,食品營養人才的需求日益增長,很多領域都將面臨該類人才急缺的局面。要切實改善居民的營養狀況,提高國力就必須要建立一支穩定、高素質的食品營養學科領域的隊伍,食品營養學科領域的人才應該遍及社區、中小學、托幼機構、大專院校、大型企事業單位及機關食堂、食品生產、銷售企業、各級飯店,食品物流等各個相關機關、部門、企業。在今后幾年中,食品營養學領域的職業將成為炙手可熱的職業,具有極大的人才市場的潛力[6-7]。
二、服務經濟建設,彰顯應用為本
食品科學與工程專業是一個集理、工、農等學科的相關知識為一體,邊緣性和綜合應用性極強的交叉學科,一個實踐性很強的應用型專業。隨著食品行業的發展,食品工業對人才的需求量越來越大,對人才質量的要求越來越高。食品類高校肩負著培養食品行業高級應用型人才的重任。因此,食品科學與工程專業的人才培養必須面向未來,服務經濟建設,培養我國經濟建設所需要的技術應用型人才。
進入21世紀以來,食品科技更新加快,消費市場需求更高,這種日益發展的市場經濟對食品科學與工程專業學生實踐能力和創新能力培養的要求更為迫切[4]。新形勢下人才需求的類型發生了變化,很多培養食品類專業人才的院校還存在著培養目標定位與社會需求脫節,課程設置與就業、創業的適崗能力錯位等通病,造成食品專業畢業生就業對口率不是很高,就業質量較低,從而影響了食品專業人才培養事業的發展。因此,研究新形勢下食品專業的教學改革,對更好地服務國家建設及地方經濟具有重要的現實意義[5]。作為本科層次不同于職業教育,在基本知識、基本理論方面要有一定的寬度和深度,要有較開闊的視野和較強的創新意識和能力。因此,培養技術應用型人才的目標應當是具有較扎實的基礎知識和基本理論、很強的實踐動手能力、一定的創新技能、了解和掌握與專業相關的現代新技術、視野開闊、具有一定的國際理解力和適應性的人才[6]。
三、圍繞知識、能力和素質,構建課程體系
在高等教育大眾化的背景下,面向未來、突出食品營養特色,服務經濟建設、彰顯應用為本,對技術應用型本科食品科學與工程專業進行教學改革探索,確定人才培養應具備的知識、能力和素質要求,構建課程體系,提高學生的綜合素質,提升學生的競爭力。其中知識要求有:了解與本專業相關的職業和行業的方針、政策和法津、法規;具有從事食品營養專業工作所需的數、理、化、生等基礎自然科學知識和經濟管理知識;具備扎實的學科基礎知識及本專業基本理論知識,了解本專業的前沿發展現狀和趨勢。能力要求有:具有食品營養品質控制和生產指導能力;具有公眾營養咨詢指導、養配餐設計和餐飲衛生管理能力;具有保健食品研發能力;具有食品與健康關系研究能力。素質要求有:具有良好的科學素養、較強的社會責任感和良好的職業道德;具有適應發展的能力以及對終身學習的正確認識和學習能力;具有國際視野和跨交流合作能力;具有一定的組織管理能力、較強的表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力;掌握文獻檢索、資料查詢及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的創新意識和創業思維。核心課程體系:無機及分析化學、食品微生物學、生物化學及實驗、生理學、食品化學原理、應用營養學、應用營養學實驗、功能食品原理與應用、食品工藝學。其他主要專業及專業基礎課程有有機化學、儀器分析、食品分析、食品營養學、食品衛生學、營養配餐設計與烹飪學、功效因子制備技術、功能食品功能評價與管理、功能食品制備、食品毒理學、普通生物學、基礎醫學概論、藥理學概論、分子生物學、食品工程原理、食品法律法規與標準、免疫學、食品原料學、生物統計、食品質量管理、食品酶學、食品保藏技術原理、市場營銷學、食品機械與設備、無機及分析化學實驗、有機化學實驗、儀器分析實驗食品微生物檢測實驗、應用生理學實驗、食品分析實驗、食品功能因子檢測實驗、功效因子制備技術實踐、食品工藝學實踐、公共營養師取證、營養配餐師資格取證、保健食品創新創業實踐、食品營養產學研項目綜合實踐等。
四、總結
改革開放后,我國食品工業飛速發展,對食品人才的需求日益增加,因此,我國高等教育由精英教育向大眾化階段的跨越,客觀上要求高等教育的人才培養在課程體系、培養方案等方面進行重大變革。食品科學與工程專業結合實際情況和發展趨勢,對技術應用型本科食品科學與工程專業進行教學改革探索,突出食品營養和技術應用,確定人才培養應具備的知識、能力和素質要求,構建課程體系,提高學生的綜合素質,提升學生的競爭力。
參考文獻
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【關鍵詞】食品營養與衛生學;教學改革;探索
隨著高等教育的發展,大學教育更注重知識的應用性和實踐性,培養學生以就業為導向,培養“復合型、應用型人才”才能滿足當今社會的發展。《食品營養與衛生學》是食品類專業的一門重要專業基礎課程,該課程在曲靖師范學院食品科學與工程專業開設已6年,基本都是以傳統教學的側重于理論知識的教學方式授課,長期以來,傳統教學僅僅以考試分數作為考核方式,讓學生實際操作動手能力較差。因受課時的限制,教師在教學中以“灌輸式”教學為主,導致學生機械性地“學”,長期這樣,難以調動學生的主觀能動性,學生缺乏學習興趣,學生學習的主動性和積極性也受到影響。課程結束后,很少有學生能將學到的專業知識應用于實踐。因此,為了提高課程的教學質量,要充分發揮學生的主觀能動性,作者從高等教育教學的基本原則出發,分析本課程的性質和特點,結合《食品營養與衛生學》教學過程中發現的問題,探索適合食品科學與工程專業的教學思路和方法,旨在進一步提高課程教學質量和效果。
一、課程體系改革,加強教材建設
食品營養與衛生課程目前的教材涉及的內容多,范圍較廣,且內容陳舊,課程的核心是教學內容,內容的合理性和先進性直接影響較學效果。(基于崗位需求的食品營養與衛生學課程改革)教師應及時更新教材版本,及時結合當前研究現狀補充學科前沿知識,對一些陳舊的內容進行刪減,新加入國家的一些食品相關法律法規。例如:2016年5月28日,國務院印發了《土壤污染防治行動計劃》,簡稱“土十條”。這個計劃里面提出在2018年底前,要查明農用地土壤污染的面積,分布及其對農產品質量影響,我們云南省農田土壤受重金屬污染較為嚴重,重金屬有遷移性,會從土壤遷移到農作物中,因此,我們根據實際情況可以對于重金屬檢測的章節更加詳細與實用。可在每章內容前加入學習目標,需要掌握的技能。正式章節中補充閱讀資料和一些思考內容,為老師開展積極教學法提供內容上才支持,調動學生的積極性,再加入相關內容的案例分析,讓學生由以前的被動學習轉為主動積極討論分析問題中掌握知識。
二、教學方法的改革
在教學過程中,應該重視學生的主體地位,而不是被動學習,提供學生學習的主動性和積極性,培養學生獨立思考的能力。因此,我們在課堂上要使用積極有效的教學方法,能夠在課堂上最大限度激發學生學習效果。課堂上就應該實現學生真正的學習,而不是讓學生在課后再花大量時間進行學習。否則,就意味著課堂上所使用的教學方法是低效的。例如,課堂上老師鼓勵學生記筆記和使用思維導圖,記筆記是一種有效積極的學習方法,也是最為簡單的活動之一。教師應該鼓勵學生養成每堂課記筆記的習慣,因為當教師在進行講解時,記筆記能確保學生保存主動的意識參與。利用實驗室進行練習,教師在實驗室給學生提供演示后,學生可以自行進行實踐練習,教師可以在教室里走動以檢查所有學生的進展,并給有需要幫助的學生提供支持。教師可以通過設計不同層次的問題觀察每位學生的學習情況,從而簡單評估學生的排名和能力。同時,這種方法也可以告訴教師教學是否有效,是否需要回顧某些教學內容。利用同伴合作和小組合作,讓學生之間互相幫助學習。另外,在課堂上還可以進行案例研究和項目教學。
三、考核方式的改革
本課程全面改革一張試卷定成績的傳統考核方法,期末總成績由平時出勤率(10%)+課堂討論及案例教學成績(10%)+試驗操作成績(40%)+理論成績(40%)構成。這樣在注重理論、概論知識的同時,加大實際操作的考核。通過課程考核方法的改革,不僅使學生的上課出勤率有所扭轉,考試過關率顯著提高,而且考核結果能客觀反映學生對該課程內容的掌握程度。
參考文獻:
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關鍵詞:創新創業能力培養;食品文化教育;食品類專業大學生
作者簡介:黃群(1977-),男,湖南武岡人,吉首大學化學化工學院,副教授;楊萬根(1974-),男,土家族,湖南吉首人,吉首大學化學化工學院,講師。(湖南 吉首 416000)
基金項目:本文系2013年湖南省普通高校教學改革研究項目(項目批準號:湘教通[2013]223號)、吉首大學2011年校園文化精品建設項目(項目編號:2011JSUWH04)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)28-0050-03
自1999年我國高校大規模擴招以來,高等教育大眾化日益深入,在提高全民素質、促進經濟發展等方面起著不可替代的積極作用,此外高校畢業生就業方式、就業崗位朝多元化方向發展,人才競爭激烈異常。但隨之而來的就業難矛盾日益尖銳,就業形勢日趨嚴峻。教育部《關于做好2013年全國普通高等學校畢業生就業工作的通知》指出,2013年全國普通高校畢業生規模達到699萬人,比2012年增加19萬人,高校畢業生就業形勢更加復雜嚴峻,工作任務更加艱巨繁重。面對這種嚴峻局面,國家千方百計出臺了一系列優惠政策,促進大學生就業,其中增強當代大學生綜合素質、創新精神與能力、創業精神與能力是有效途徑之一。
在大眾化教育背景的新形勢下,克服學生基礎參差不齊、硬件軟件資源發展滯后、教學資源因學生數劇增而短缺、社會人才需求多層次多元化等眾多問題,如何培養大學生的創新創業精神與能力是高等學校人才培養不可回避的戰略性問題,也是我國高等教育改革發展所面臨的重要任務。本文就對食品類專業學生進行食品文化教育、在該專業學生的創新創業能力培養中的作用與意義、在食品文化教育中培養學生創新創業能力之途徑進行了探討,以期能為當前大學生創新創業能力培養方式提供借鑒。
一、食品文化與大學生創新創業能力
1.食品文化
食品文化是所有與食品相關的生活方式的整體,包括觀念、形態和行為方式等。食品文化作為食品相關信息、知識和工具的載體,是與食品相關的社會生活環境的映照,是人類食品領域社會實踐的一切成果。食品文化產業的進步促進了食品加工制造、食品科技和食品經濟等相關領域的發展。食品文化的功能包括信息記錄功能、認識和解決問題功能、規范教化功能、凝聚人心功能、審美娛樂功能和顯聲揚名功能。
食品文化是中華民族傳統文化的重要特征,也是我國民族文化的重要組成部分,是食品質量與安全、食品科學與工程等食品類專業學科結構的重要內容。因此,國內一些食品、農業、旅游、商業及師范等高校紛紛開設相關食品文化教育課程,進行食品文化教育,旨在繼承與弘揚我國歷史悠久的食品文化,同時提高學生人文素質、豐富學生的知識結構。對食品類專業學生而言,還能全面鞏固學生的專業意識,陶冶學生食品文化的情懷,引導學生尋找創新創業亮點,全面培養學生在食品專業領域內的創新創業精神與能力。
2.大學生創新創業能力
大學生就業難的矛盾已經凸現且將長期存在,在高校畢業生就業形勢復雜嚴峻的背景下,全面開展切實有效的創新創業教育,進一步著力加強當代大學生創新創業能力的培養,使更多的大學生具有較強的創新創業能力,把自主創業、科技創新作為人生價值的實現目標,積極主動適應就業環境、應對社會挑戰,是就業壓力有效緩解的可行途徑,更是推動創新型國家建設的需要。
建立在知識和信息的生產、分配和使用之上的知識經濟的快速發展大力地促進了社會的高速發展。創新是一個國家興旺發達的不竭動力,是一個民族進步的內在靈魂,當今世界綜合國力的競爭歸根到底是人才素質、知識總量和科技質量的競爭。科技創新、知識創新對發展國家經濟、提升綜合國力有著不可替代、舉足輕重的地位。在高等教育由精英教育轉型為大眾化教育的今天,社會人才需求對高等教育人才培養模式提出了新的挑戰,人才競爭的異常激烈要求高等學校培養更多的具有較高創新能力的創新型科技人才。用人單位越來越青睞具備敏銳創新思維、超常創新理念、扎實理論基礎、較強創新能力的優秀人才,這些可以通過創新教育而實現。因此,高等教育必須多方式、多渠道實現由傳統教育向創新教育、素質教育的轉變,重要目標之一就是大學生創新能力培養,而且創新能力培養是提高大學生自我發展、實現自我價值的內在需要。
創業是當今時代的潮流,高校教育管理的全過程均滲透著大學生的創業教育,創新創業型國家建設的重要支撐為創新創業型人才的培養。2010年《政府工作報告》提出:“鼓勵自主創業、自謀職業等多種形式的靈活就業,以創業帶動就業。”由此可見,推進創業教育、培養創業能力、塑造潛在創業者、服務就業創業已成為高校教育的重要任務。學生創業能力是指:“在校正在接受大學教育的學生以及剛畢業還沒有找到工作的學生通過學校、社會、家庭等的教育,發現和捕獲商機,將各種資源組合起來并創造出更大價值的能力,即將自己的創業設想成功變為現實的能力。”包括了首創和冒險精神的意識層面,以及技術能力、社交能力、管理能力獨立工作的能力的行動技能層面。大學生全面、具體的創業能力培養主要有四個內容:專業知識技能的培養、創業意識和創業精神的培養、工作方法能力的培養和社會能力的培養。
二、食品文化教育在食品專業大學生創新創業能力培養中的作用
1.實踐教學載體的作用
在食品文化教育中,參觀感受企業食品文化、調研食品文化現狀等是實踐教學的形式之一。食品科學與工程、食品質量與安全等食品專業的實踐教學是以的實踐觀為指導,充分調動學生的積極性、主動性和創造性,讓學生大膽參與教學活動和教學過程。食品專業的實踐教學是時展的客觀要求,是培養創新創業能力、實現素質教育的要求。實踐教學是大學生培養職業能力、進行職業定位、謀求職業生涯發展的重要手段,實現大學生成才、謀求職業生涯發展又是實踐教學的目的。食品文化教育通過學生對企業、社會及學校食品文化的調研進一步培養鍛煉學生理論聯系實際和分析問題、解決問題的能力;同時對教學質量與教學改革起推動和促進作用,為高級實用型食品人才的培養提供理論旗幟,為食品專業實踐教學提供有效載體。
2.教育引導的作用
民以食為天,食以安為先。在食品質量安全事件層出不窮的今天,三聚氰胺、地溝油和瘦肉精等一系列惡性食品安全事件刺痛著人們的神經,嚴重挑戰社會的道德底線。社會轉型過程中的“企業病”僅靠法律、法規不可能有效解決食品安全的一攬子問題,道德文化等國家軟實力也是不可或缺的重要因素,文化在軟實力中發揮著越來越突出的至關重要的作用。具有精神規范作用的食品文化具有很強的影響力,在食品文化教育過程中使學生感受先進食品文化環境與精神氛圍,對食品專業學生畢業后的職業行為起指導作用,把食品專業學生的價值取向及行為取向引導到食品行業職業道德所確定的目標上,以高度的觀念形態潛移默化地教育、引導和同化環境中的每一位食品專業學生,使他們畢業后有高度的捍衛食品安全之社會責任感、歷史使命感。
3.激發靈感的作用
加強食品文化教育,開展豐富多彩的健康校園食品文化活動,對食品專業學生創新創業意愿與信念具有強大的感召力,使學生具有開拓進取、朝氣蓬勃的良好精神面貌。食品文化蘊涵了與食品相關的信息、知識,在食品產業發展的歷史進程中一直伴隨著困擾發展的問題,獲得成功的經驗。通過食品文化教育使學生敏銳地發現食品文化產業中存在的制約產業發展的技術問題、經營困境,吸收前人經驗與教訓,從而激發食品專業學生創新創業的靈感,在以往已學專業知識基礎上采用科學方法解決技術問題、挖掘創業商機,并形成你追我趕的激勵機制和激勵環境,使創新創業精神成為大學校園價值的精華、創新創業能力成為大學生綜合素質的關鍵內容。
4.錘煉意志的作用
創新創業是一個磨練意志、長期堅持的人生規劃,要耐得住寂寞、坐得住冷板凳、承受得了失敗挫折。但是,目前參與創新創業實踐活動的學生人數偏少、熱情偏低,缺乏吃苦耐勞、腳踏實地和科學嚴謹的意志品質、學術作風,部分學生缺乏團結合作精神。如在創業中存在“熱情漸漲、行動遲緩”的現象,“求穩怕風險”的心理使多數學生在就業壓力下被動選擇創業,而非理想職業選擇。通過舉辦食品文化相關的論壇、講座和競賽等實踐活動幫助食品專業學生克服在創新創業中表現出的缺陷,提升創新精神和培養創業能力,錘煉創新創業意志以養成鍥而不舍、團結和諧的優秀創新創業品質。
三、食品文化教育的途徑與方法
1.開設食品文化相關課程
中華文化博大精深,食品文化也中外貫通、古今交匯。對食品科學與工程、食品質量與安全等食品類專業大學生開設食品文化相關課程有助于學生拓展眼界,了解世界不同地域、不同民族的食品文化,熟知基本飲食禮儀,構建良好的飲食習慣,深入研究飲食文化,優化學生的知識結構,在傳承中創新弘揚優秀食品文化。修訂人才培養方案,開設“食品文化概論”或“飲食文化”等相關課程為專業選修課,培養學生比較思維能力和創新能力,發揮專業特長、尋找相關研究切入點開展創新創業實踐。
2.成立相關社團組織
高校學生社團是為了實現會員的共同意愿和滿足個人興趣愛好的需求而自愿組成、按照其章程開展活動的群眾性學生組織。學生社團是我國高校校園文化建設的重要載體,更是高校第二課堂的引領者。結合食品專業學生的專業特殊性,成立食品與飲食文化協會、食品科學技術協會、食品營養與健康協會、食品安全與營養協會等學生社團組織,配備在食品文化方面有較高造詣的專業教師擔任指導教師,開展豐富多彩、靈活多樣、貼近生活并富有娛樂性的宣傳食品文化、普及食品知識、關注食品文化的校園及社區活動,讓學生在實踐中自主獲得創新創業意識、發掘創新創業機遇。
3.開展食品文化藝術節活動
校園文化建設的重要組成部分之一——食品文化藝術節能豐富校園文化、拓展學生素質,傳承傳統文化、保護和弘揚中國食品文化,擴大對外合作交流、提升學校辦學聲譽等,對校園文化建設品位的全面提升、營造食品文化氛圍和優化育人環境等發揮著重要作用。爭取學校相關單位支持,發動學生積極參與,每年連續舉辦具有影響廣泛、收效理想的食品文化藝術節活動,融合不同院校的專業特色,融入厚重的中國食品文化,在增強全體師生食品安全意識、普及食品文化的同時激發食品專業學生創新創業精神。
4.舉辦相關論壇講座
邀請食品文化研究專業人士、食品行業成功創新創業人士或校友等為在校大學生開展食品文化、創新創業等方面的整專題講座,分享主講人研究成果與創新創業經驗教訓,引導學生正確認識和分析自我、在專業及相關領域內尋找創新創業靈感,教育學生樹立正確的創新創業理念,強化當代大學生的團隊精神與協作意識等創新創業品質。比如邀請質量技術監督局、食品藥品監督管理局等政府部門的領導專家以及民族文化學者深入大學課堂或課外素質大講壇給學生傳授食品文化與創新創業的理論知識并進行案例分析,將食品文化在創新創業中的地位、應用貫穿其中,培養學生創新創業的社會責任感和榮譽感,給予創新創業實踐指導,進而激發學生創新創業的意識與動力。
5.充實校企合作教育內涵
校企合作培養是一種開放性的培養技術應用型人才的理想模式,充分利用企業和高校在人才培養中的各自優勢與資源,實現技術開發、成果轉化和人才培養融為一體的校企雙贏,是人才培養模式改革的重要舉措、人才培養質量的重要保證。利用校企合作中建設的實踐基地、頂崗實習等平臺與形式,帶領學生深入企業進行參觀、實習、實訓等實踐教學環節,體驗企業技術開發、經營管理中的食品文化,感受食品文化在企業文化中的核心靈魂地位,比如江蘇雨潤的“食品工業是道德工業”、加多寶倡導的“民族責任感”等,讓學生直接接觸社會,畢業后在本職工作中潛移默化地踐行食品文化。
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湖南省農產品加工研究所(湖南省食品測試分析中心)于2003年在原湖南省農業科學院農產品加工研發中心基礎上組建而成,是湖南省唯一的省級農產品—食品加工與質量安全專業研究和分析機構。擁有柑橘資源綜合利用國家地方聯合工程實驗室、農業部農產品質量安全風險評估實驗室(長沙)、農業部柑橘質量安全監督檢驗中心、國家柑橘加工技術研發中心(湖南)、湖南省農產品質量監(檢)技術共享平臺、柑橘湖南省工程實驗室、湖南省柑桔工程技術研究中心和長沙農產品—食品質量安全工程技術研究中心等創新平臺,是農業部綠色食品產品質量定點監測機構、農業部無公害農產品定點檢測機構、農業部農產品地理標志產品品質鑒定檢測機構、省工商局流通領域商品質量監管委托檢驗檢測機構、中南大學農產品加工與貯藏工程碩士學位授權點、湖南省研究生創新培養基地。另有國家柑橘加工產業技術創新戰略聯盟、國家農產品加工技術研發體系果品加工專業委員會、農業部果品加工標準化技術委員會、農業部農產品加工與質量安全創新團隊、湖南省食品科學技術學會、湖南省柑橘產業技術創新戰略聯盟等機構在此掛靠管理。
注冊資金2477.5萬元。現有專業技術人員41人,其中高級職稱19人,博士、碩士23人,10人具有國外大學、研究所學習和工作經歷。下設果蔬加工與貯藏、糧油加工、功能食品與活性物質、畜禽水產加工、農產品質量安全與標準等5個研究室和1個中試示范工廠;建立了質譜、色譜、元素分析、氨基酸、病毒與轉基因、理化等測試分析實驗室。擁有3000多平方米的檢測實驗大樓,裝配有先進的精密儀器與全套歐美進口果蔬加工中試設備,價值3000多萬元。
先后主持承擔了國家和湖南省相關科技計劃項目60多項,取得科研成果40多項。其中獲得國家科技進步二等獎、省技術發明一等獎和省科技進步一等獎各1項,獲授權發明專利12項、實用新型專利1項,制定標準9個,發表科學論文210多篇,主編出版《柑橘加工概論》等著作7部,約160萬字。成果已被湖南熙可食品有限公司等國家和省農業產業化龍頭企業應用,創經濟社會效益20多億元,出口創匯近3億美元。
“柑橘酶法脫囊衣和去皮技術研究”成果簡介
我國是世界柑橘第一大國,2010年面積221萬hm2、產量2645.2萬t。湖南是我國柑橘第一大省,面積38萬hm2、產量410萬t。我國柑橘加工主導產品是柑橘罐頭,約占加工量的90%,年產量80多萬t,出口30多萬t,占國際貿易量的70%左右。目前,我國柑橘罐頭基本采用傳統的人工剝皮和化學法脫囊衣,存在以下問題:每生產1t柑橘罐頭,產生NaOH廢水40~60t;NaOH的使用可能影響產品質量安全;勞動密集、生產效率低。
近年來,發達國家針對我國柑橘工業存在的質量安全和環境污染問題,采用越來越多的技術壁壘甚至法律措施來限制我國柑橘罐頭出口以保護本國產業。為保持我國柑橘工業在國際市場的優勢競爭力,打破日益嚴峻的技術壁壘和綠色壁壘,在國家“863”計劃、農業部優勢農產品重大技術推廣項目、湖南省科技重大專項等科技計劃的支持下,項目組研究橘皮和橘瓣囊衣的化學組成特性,創造性地應用現代生物技術改造傳統加工工藝,重點研究酶法脫囊衣和去皮新技術,同時開展微生物降解柑橘囊衣和柑橘全果酶法脫囊衣的技術研究,并研發配套設備,形成了完整的工業化技術體系。項目獲授權國家發明專利4項、實用新型專利1項。
應用該技術,不但解決了柑橘加工傳統工藝中產生大量NaOH廢水污染問題,而且有效降低了勞動強度和成本,顯著提高了產品質量安全水平和生產效率。
2007年12月12日,由中國工程院方智遠院士、孫寶國院士等10多位國內知名專家組成的鑒定委員會一致認為:復合酶法柑橘脫囊衣技術屬國內首創,達到國際先進水平。
2008年4月2日,由農業部農產品加工局和中國罐頭工業協會主辦了全國性培訓班,來自8個省市30多家柑橘加工和設備企業以及科研單位共130多位代表參加學習。
2009~2011年,協助湖南熙可食品有限公司建成年產1.5萬t的世界首條柑橘罐頭酶法脫囊衣生產線;湖南熙可食品有限公司、湖南李文食品有限公司、辣妹子食品股份有限公司、浙江豐島集團等企業應用該技術已累計生產酶法脫囊衣橘瓣罐頭24萬多t、創匯2.18億美元、減少NaOH廢水排放約620萬t。
本成果榮獲2011年度湖南省技術發明獎一等獎。
作者:熊聰聰 暢衛功 劉堯猛 張強 單位:天津科技大學
傳統網絡工程專業與物聯網專業在知識結構上有很多共性,只要適當補充和調整網絡工程專業的課程體系,就能夠達到物聯網專業人才培養的目標。因此,在計算機網絡工程專業中設置物聯網方向是切實可行的。近兩年,國內申請增設物聯網相關專業的高校數量眾多,但他們在不同程度上存在著物聯網課程體系規劃不完善、教材建設計劃不完備、師資力量薄弱、實驗室配套設備缺乏和實驗方案標準有待規范等問題。區別于部分高校現開設的物聯網工程專業,學校在計算機網絡工程專業開設物聯網方向時可以在該專業多年積累的教學資源的基礎上,結合本校獨特的優勢學科制定具有行業物聯網應用特色的戰略性新興產業人才培養方案。計算機網絡工程專業開設物聯網方向的專業目標是要讓學生在具備一定的數學和計算機科學理論知識的基礎上,系統地掌握計算機網絡以及物聯網的相關原理和應用技能。筆者認為計算機網絡工程專業物聯網方向的學生對有關物聯網感知層的基本知識和基本技能達到掌握程度即可,重點是要結合各高校的優勢學科及地方人才市場需求,讓學生在充分掌握計算機網絡技術的基礎上,強化對物聯網應用層關鍵技術的理論學習和應用實踐。
結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才
不同的發展歷史、相異的學科建設等因素使得每一所大學都有自己的品牌專業、強勢學科以及與其培養目標相配套的軟硬件資源的建設與積累。物聯網有著非常廣泛的應用范圍,高校在計算機網絡工程專業物聯網方向的專業定位上可以結合自身現有的優勢學科,參考人才市場的用人需求,改革網絡工程專業的課程體系,因地制宜地制定具有本校重點學科特色的培養方案和教學內容。網絡工程(物聯網)培養模式可以從專業定位、知識結構、創新能力培養和人才培養模式評價體系四個方面進行討論。其中,專業定位和知識結構將在下一節論述。在復合型工程應用人才的創新能力培養上,需要轉變以往的以傳授知識為主導的教育模式,注重學生的創新思維和自主學習能力的培養,強化教學實踐環節。例如:開設具有行業背景的工程訓練課程,開展個性化的創新能力培養研究,提高實驗和培訓課程的比重,擴展大學生創新實踐基地建設[5]等,形成以行業應用為背景的立體化培養模式。完善的評價體系可以實現人才培養模式與質量的跟蹤與評價,依據評價結果可以適時地調整教學內容,有利于提高人才的適應性。從行業應用出發,可以分別從學生的綜合素質能力培養、學生知識結構優化、工程實踐與創新能力培養等方面對研究成果進行評價。計算機網絡工程專業物聯網方向人才培養模式如圖1所示。將傳統網絡工程專業的課程設置與學校的優勢學科的專業知識有機結合,使得畢業生不僅能夠從事計算機網絡方面的工作,也能直接從事行業背景下的物聯網工程領域的工作,增強畢業生的工程實踐能力,拓寬其就業范圍。以天津科技大學為例,學校建有“食品營養與安全”、“工業發酵微生物”2個教育部重點實驗室和1個教育部“食品生物技術工程研究中心”,在食品科學和生物工程等領域的研究與教學處于全國前列。依托天津科技大學的食品、生物等優勢學科和應用背景,筆者認為,目前計算機學院的網絡工程專業可以以食品安全和生物發酵與菌種保藏控制物聯網為應用領域,融合食品學院和生物學院相關專業的教學資源,拓展網絡工程專業的培養方向。通過多學科的交叉融合,建設以輕工行業物聯網應用為特色的計算機網絡工程專業培養體系。
優化網絡工程專業培養目標和課程體系
由于物聯網技術下的網絡工程專業需要融入不同專業學科,所以,在確立了以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養目標的基礎上,調整教學大綱,對原有專業的課程配置進行科學地增補和取舍。結合學校的優勢學科的應用背景,依照網絡工程專業物聯網方向的培養目標設置相應的課程內容和實踐環境,形成特色教育,增強畢業生的就業競爭力。
1.專業培養目標物聯網技術下的計算機網絡工程專業面向現代信息處理技術,主要培養學生良好的科學素養,使學生畢業后可在輕工行業、信息產業、科研單位從事物聯網應用相關技術開發和研究,成為具備行業知識和專業技能的高級應用型人才。培養的學生具備通信技術、網絡技術、傳感技術的基本理論和應用能力,能進行系統集成及相關技術的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力。專業能力培養要求:掌握計算機科學與技術和網絡工程等方面的理論和方法,具有扎實的理論基礎知識;掌握傳感器技術、無線通信網等物聯網感知層關鍵技術的基本知識和基本技能;具備各類網絡系統的運維能力和一定的分析、設計和開發能力,擁有較強的軟件編程功底;具備從事輕工行業物聯網領域的科學研究能力;了解計算機網絡及物聯網的行業發展動態和技術標準,掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,熟悉利用Internet獲取信息的手段,具有獲取信息的能力。
2.主干課程網絡工程專業物聯網方向的課程設置以專業培養目標為向導,注重學生動手能力和創新思維的提高。學生可以通過對計算機網絡及物聯網的基本理論和基本知識的學習,掌握網絡分析和設計的基本方法,掌握物聯網應用的基本技能。物聯網中的感知層主要用來感知和采集現實世界中的信息,網絡工程專業物聯網方向的課程設置可以在現有計算機物理層的相關課程基礎上,融合通信原理、傳感器技術基礎和射頻技術與無線通信等課程,提高學生在物聯網感知層理論知識的理解。對于物聯網網絡層方面,傳統的網絡工程專業已包含該領域涉及的大部分知識,需要增加無線傳感網絡和無線自組網理論課程,強化學生對物聯網網絡層的理解。物聯網應用層的主要作用是依據各行業的實際需求開發信息管理平臺,并根據行業應用的特點集成相應的內容服務[6]。結合應用層的特點,各院校可結合自身優勢學科增設具有行業特色的物聯網信息處理技術、無線自組網應用和物聯網應用程序設計等課程。有關物聯網安全技術的課程,不僅涉及物聯網的三個層次,也關系到嵌入式知識的相關課程。網絡工程專業物聯網方向的課程體系結構如圖2所示。綜合考慮現有網絡工程專業的課程設置,計算機網絡工程專業物聯網方向的專業課程主要有:離散數學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、物聯網技術概論、物聯網應用程序設計、無線傳感網絡、嵌入式系統概論、嵌入式操作系統、網絡系統集成、網絡程序設計、網絡管理、射頻技術與無線通信、物聯網安全技術、無線自組網理論及應用、物聯網信息處理技術等。
3.主要專業實驗專業實驗的設置將使得學生具有一個計算機網絡技術和物聯網技術學習、開發與實驗的綜合平臺,有利于提高學生的創新能力和實際動手能力,便于學生熟悉和掌握網絡工程與物聯網的原理和實際應用。網絡工程(物聯網)專業的實踐環節可以從畢業實習、計算機基礎練習、課程設計、生產實習和畢業設計(論文)五個方面進行。專業實驗主要包括:C語言課程設計、面向對象課程設計、數據結構課程設計、無線傳感器網絡課程設計、網絡系統集成課程設計和物聯網綜合應用課程設計等。
結束語
物聯網時代的來臨預示著物聯網技術在社會各領域的應用在不斷加深,作為該行業發展根本要素的人才培養也越發重要。為滿足物聯網行業對高端復合型應用人才的需求,本文對物聯網技術下的計算機網絡工程專業建設進行了討論,提出傳統網絡工程專業可以與學校的優勢學科相融合,通過跨學科的專業資源的整合,構建具有行業特色的應用型創新人才培養模式。文章詳盡討論了網絡工程專業物聯網方向的人才培養目標、主干課程設置、創新能力培養方案和培養模式的評價體系,更大地促進了本校網絡工程專業發展,同時對高校計算機網絡專業設置物聯網方向有一定借鑒價值。
在針對藥學專業本科學生的授課中,天然藥物化學教學內容主要包括各類天然藥物化學成分的結構特點、物理化學性質、提取分離方法、主要類型化學成分的結構鑒定及其生物合成途徑和生物活性等。但生物專業學生的學科知識架構與藥學專業學生差異較大,因此《天然藥物概論》相比于傳統的天然藥物化學課程在授課側重點上應有較大調整。基于此,在課程整體定位上,旨在要求學生能掌握天然藥物中主要類型成分的結構特征及基本理化性質,掌握典型天然活性成分的研究和開發過程,了解尋找中藥有效或活性成分的一般途徑和研發思路,從而為其日后從事生物醫藥相關行業奠定基礎。但現階段并沒有可完全參考的教材,因此如何準確把握教學大綱,合理設計授課內容是成功開設這門課程的核心所在。
1.1緒論部分的授課側重
緒論起到提綱挈領的作用,能夠使學生把握學科主脈。非藥學專業的學生,能從本課程中獲得什么,可能在第一次接觸時,將對他們有較大影響,因為這是建立興趣與感性認識的重要階段。在這一部分,可向學生介紹以下幾個方面的內容:①天然藥物的概念以及與此相關的幾個常見術語如中藥、中藥材、生藥、草藥、民間藥及民族藥等的概念,讓學生了解彼此之間的異同之處;②天然藥物的歷史、發展現狀和學科地位,旨在讓學生了解開展天然藥物研究的重要意義;③天然產物活性成分的研究方法,讓學生掌握來源于天然藥物的新藥研發過程,并結合學生的專業特點和學科最新研究動態,重點介紹生物活性研究相關的策略與方法,讓學生了解尋找中藥有效或活性成分的一般途徑。與此相比,對于《天然藥物化學》傳統教學中重點講授的提取分離和結構鑒定技術進行適當的簡化,讓學生了解主要方法和整體策略即可。另外,生物合成是近年來創新藥物研究的一個熱點領域,同時生物技術專業的學生對此也往往比較有興趣。因此,其相關內容可單獨作為章節內容進行授課,并結合具體的研究實例和目前的前沿動態(如生物信息學、組合生物合成、微生物轉化、細胞工廠構建等)向學生作更為全面的介紹。
1.2側重天然活性成分的典型化學結構類型的授課
在各論的教學中,對藥學以外專業的學生,一個重要的教學目的就是擴充他們的知識,使他們對天然藥物的基本結構類型及其特征有所了解,對每類化合物的生物活性有一定的認識,對各類化合物中臨床上使用的一些代表性化合物比較熟悉。基于此,在授課中,并不像針對藥學專業學生那樣對各種類型的天然產物結構進行面面俱到的介紹,而是只選取幾大類典型結構類型展開授課,主要包括糖和苷類、黃酮類、萜類(包括三萜及其皂苷)和揮發油、甾體類及生物堿類化合物。在實際授課中發現,如果只是簡單的對這些天然產物類型的分類、結構特征及代表性化合物進行講解,學生很容易感到枯燥和無味。因此,針對生物專業學生的知識結構,一方面要做到“少而精”,即重點突出、條理清楚,另一方面在講授代表性化合物時可結合典型的、普通人所熟知的中(草)藥來講,同時將該代表性化合物的生物活性與該味藥材的藥理活性相關聯:如講到苷的分類時,醇苷可以紅景天及紅景天苷為例,而酚苷則可以天麻和天麻苷來展開講解。這樣學生既能從宏觀上把握活性天然產物的主要結構類型,又能通過典型藥材及其代表性化合物的重點講解來強化對這類天然化合物結構特點和活性的認知。另外,各類主要結構類型的授課側重點上也應根據授課對象的專業興趣做適當的調整。如糖類化合物(尤其是多糖)近年來研究比較熱,生物專業的學生也常常會碰到相關的內容,因此加大對糖和苷類化合物的授課力度也是非常有必要的。生物專業學生往往在糖化學方面的知識儲備比較薄弱,所以通過這個章節的學習能較系統地掌握單糖的立體化學、糖和苷的分類、糖的物理化學性質及糖鏈的結構鑒定方法等,將為他們以后科研工作中處理相關問題提供必備的知識基礎。又如有些學生對食品科學或藥膳等很感興趣,那么可以在黃酮這一章節通過與日常生活息息相關的實例(如很多蔬菜水果里都富含山萘酚和槲皮素等黃酮類化合物)來對相關知識點進行擴充和詳細講解。
1.3加強典型天然藥物的藥理活性及作用機制的授課
此部分應該是整個教學課案里最難的一部分,需要教師有良好的專業素養和廣博的學科知識,更需要教師在廣泛閱讀相關文獻和教材的基礎上進行提煉、總結,依此來合理組織授課內容。此部分內容可以專題講座的形式開展,以某一藥理活性(如抗腫瘤、抗病毒、抗炎、心腦血管及中樞神經系統相關藥物等)為中心線,圍繞不同靶點,將課程中涉及的重要天然藥物和實際中應用較多的藥物串聯起來講。如介紹抗腫瘤天然藥物時,可重點系統介紹鬼臼毒素類、長春堿類、喜樹堿類和紫杉醇類抗腫瘤藥物的發現、結構改造和最新研究進展,同時穿插介紹近年發展起來的美登堿、冬凌草甲素、combretastatin類以及來源于海洋的天然藥物如Et-743,Eribulin等。授課過程中,注意正確把握點與面的關系,做到以點帶面,串點成線,點面結合。
1.4弱化天然產物結構鑒定的授課
天然產物的結構鑒定本是天然藥物化學課程里最重要的內容之一,是針對藥學專業學生的授課重點和難點。但目前我國高等院校的生物專業往往不開設有機光譜分析方面的課程,如果強行向學生灌輸這些知識勢必收效甚微,甚至嚴重挫傷他們的學習熱情。因此,授課中對這部分知識進行簡單介紹即可,讓學生從宏觀上對天然產物結構鑒定的基本思路有所認識,了解結構解析的基本流程和策略,以后科研或工作中遇到相關問題知道如何去進一步提高或解決。同時在授課中采用生動靈活的語言表達方式,而不是簡單粗暴的灌輸式,將有助于克服學生學習過程中的畏難情緒。
2教學方法探討
相比于授課內容,生動靈巧的授課技巧可能更容易激發學生的學習興趣和熱情。因此,筆者在所授的《天然藥物概論》課程中,也主要從以下三個方面在教學方法上做了很多有益的嘗試。
2.1寓教于樂,引入生活細節
天然藥物化學內容紛繁復雜,課程本身比較枯燥和晦澀難懂。所以如果只是一味平鋪直敘地講授,很容易讓學生感到枯燥乏味。如果能在適當的時機引入一些與天然藥物化學知識息息相關的生活細節,則很容易將枯燥的知識變得有趣,將深奧的知識講得淺顯易懂,激起學生的學習熱情,也因此會對以后的課程有種特別的期待。比如,在講授典型的黃酮醇類結構如山萘酚、槲皮素等化合物時,可穿插這些化合物與人們日常飲食習慣的緊密關系;同時可引入“為什么說女性多飲豆漿可延緩衰老”這一話題,由此引導學生對異黃酮類化合物的基本結構特征及類雌激素作用展開學習;又如,在三萜及其皂苷類這一章,可引入“為什么蘆薈可以美白肌膚”、“為什么很多護膚品及化妝品里含有熊果酸”這些話題,從而導入烏蘇烷型三萜類化合物的學習;在講到木栓烷型三萜時,其代表性藥材是衛矛科植物雷公藤,學生可能不太熟悉,但若將其與中國武俠小說里經常提及的“斷腸草”關聯起來,并闡述其如何由一味毒藥發展成為目前治療類風濕疾病的有效藥物,學生勢必印象更為深刻。再如,在講授生物堿相關知識時,這類例子就更多了,類似嗎啡英文名morphine的來源;為什么說“啞巴吃黃連,有苦說不出”?是因為黃連中含有喹啉類原小檗堿型生物堿;為什么食用發芽的馬鈴薯會中毒?是因為其中一種甾體生物堿類毒性物質———龍葵堿的含量大大增加;三國演義中華佗為關羽“刮骨療毒”到底是何種毒,以及武俠小說中的“情花”毒性又是從何而來等等。通過穿插講授這些生動的生活實例,讓學生了解天然藥物并不只是一個個干燥、抽象、復雜的化學結構,而是與我們的生活息息相關,從而對本課程產生親切感,增強他們對天然藥物化學的學習熱情。
2.2任務驅動教學法
所謂任務驅動法強調在教學活動中以學生為中心,以任務為載體來激發學生的興趣,以項目導向、任務驅動來提高學生分析問題、解決問題的能力。與傳統講授式教學方法相比,更能調動學生的學習興趣和學習能動性,使學生從被動接受變為主動思考、積極參與。如在學期中,安排班級學生2-3人一組,每組選取一種感興趣的傳統藥材(如人參、枸杞等),對其化學成分及藥理活性研究狀況進行文獻調研,然后在課堂上以PPT報告的形式進行交流,同時教師引導學生進行自由討論并適當地予以點評。筆者通過近幾年的實踐發現,通過這樣的任務驅動方式,既加深了學生對這門課程的了解,又有助于培養他們的創新精神和團隊合作意識。一方面,有助于學生加深理解和掌握前面所學天然產物基本結構類型及其生物活性等相關的基礎知識;另一方面,課堂上因為時間有限,所傳授的天然藥物知識有一定的側重點。而通過文獻調研,可以進一步拓寬他們的知識范疇,從而更好地理解這些傳統中藥材的藥用價值和天然藥物的研究意義。如課堂上教師會重點講解青蒿素的結構、發現的時代背景和結構改造等知識,而學生通過資料查閱和文獻調研進一步了解到青蒿和黃花蒿兩種基源植物的差異。更重要的是,從這樣的交流與討論活動中教師可以更直觀地了解到很多學生自身相關信息,如學生主要對天然藥物的哪些方面更有興趣,他們目前階段的知識架構系統的長處與短處,他們對前期教學內容的掌握程度等。在此基礎上,根據學生群體之間的差異,因材施教,對癥下藥,提高教學效果。另外,筆者發現,這種形式的師生交流也具有很好的“教學相長”效果,不但學生有提高,教師也往往能從中學習到很多新的知識,實現“教”和“學”兩方面的相互促進和共同發展。總之,對于具有惰性的學生而言,任務驅動法不失為一種良策。
2.3中英文專業名詞對照講授
隨著全球化的加速,如何培養具有國際化視野的學生,是當今大學教育最重要的目標之一。因此,除了在授課過程中注重向學生介紹本學科在國際上的前沿信息、國際上天然藥物研發的思路和策略外,也應注重加強學生對英文專業術語的掌握程度,為其將來繼續深造和工作打下良好的基礎。在教學過程中,通過強化中英文專業名詞對照講授,使學生能掌握本領域基礎的專業術語英文,做到可基本無障礙閱讀天然藥物化學領域的英文文獻。其實,本門課程出現的常用專業詞匯中大約有三分之一屬于基礎英語范疇,只是將其應用到了專業領域,而且專業詞匯大多是復合詞,只要學生掌握常見的前綴(如表示數量的mono-,di-,tri-等,表示結構變化的epi-,iso-,ent-等)、后綴(如表示結構特征的-ene,-ol,-one,-olide,-oside等)的含義,并具備一定的英文基礎,學習起來也會比較輕松。在此基礎上,鼓勵學生課外多閱讀本領域的英文文獻,這將有助于他們了解本專業研究領域的學術前沿信息。在條件成熟的情況下,還可以有選擇性地對部分章節開展雙語教學。
3結語
研究生創新教育是21世紀研究生教育的根本和核心,更是衡量研究生培養質量的重要標志,其主要內容包括:創新思維的培養、創新能力的塑造、創新知識的積累[1]。陜西理工學院位于中國歷史文化名城——漢中。漢中北倚秦嶺、南屏巴山,漢水橫貫其間,素有“漢家發祥地,中華聚寶盆”和“西北小江南”的美譽[2]。漢中是國家歷史文化名城、國家生態示范區建設試點地區、國家衛生城市。主產水稻、小麥、油菜等,有大熊貓、金絲猴、羚牛、朱鹮等珍稀動物,區域自然環境與生物資源非常豐富。擁有長青國家級自然保護區、佛坪國家級自然保護區、寧強青木川國家級自然保護區、略陽大鯢國家級自然保護區、略陽珍稀水生動物國家級自然保護區,被公認為地球上同一緯度生態最好和最適宜人類居住的地區之一。漢中也是南水北調中線水源地源頭,2015年被評為中國最美十大城市之一。陜西理工學院正是漢中周邊陜甘川鄂渝毗鄰地區唯一一所具有碩士授予權的高校。
十三五期間,陜西將持續推進建設富裕陜西、和諧陜西、美麗陜西,全面實施追趕超越戰略,加速推進陜南綠色循環發展,對陜南各市加快生態文明建設,推進循環經濟產業發展意義重大。伴隨境內高速公路、鐵路的貫通,漢中將進一步打破封閉,迎來突破發展新局面。特別是我校所在地漢中市深入推進“經濟強市、文化名市、宜居城市”建設,確立打造“絲綢之路經濟帶重要源頭、中國西部高端裝備制造業循環示范基地、國內一流綠色有機農產品基地、陜甘川渝重要物流中心”的發展定位,對我校主動融入區域發展,找準發力點,在服務區域中實現事業發展將帶來新機遇。如何推進內涵式發展、提高質量是高等教育發展的核心任務。如何提高人才培養質量,如何提升科學研究水平,如何增強社會服務能力,如何優化結構辦出特色,是包括我校在內的高校面臨的共同挑戰。
多年來,陜西理工學院緊密結合區域經濟社會發展需要,提出了“以人才培養為根本,以教學工作為中心,以師資隊伍建設為核心,以學科建設為龍頭,以區域經濟社會文化事業發展需求為導向”的辦學理念和“培養具有創新精神和實踐能力的高級應用型人才”的人才培養目標[3]。在地方高校高素質應用型人才培養模式下,從學科建設、課程體系建設、導師隊伍建設、學術交流、產學研結合等方面,探討了生物學專業研究生教育過程中如何利用區域優勢資源,服務經濟發展,努力培養和提高研究生創新及實踐能力,力求為生物學專業碩士研究生創新能力的培養和提高提供借鑒,以更好地適應地方經濟建設和社會發展對創新型和應用型人才的需求。
一、依托學科建設,培養創新型人才
學科建設是高等學校建設的核心內容之一,高水平的學科建設是高質量人才培養和高水平科學研究的基礎。生物學是陜西理工學院長期發展的重點學科之一,生物學一級學科碩士授權點目前開設植物學、動物學、微生物學、細胞生物學和生物化學與分子生物學五個二級學科方向,并以“中國最大生物基因庫”和 “物種分布中心”的秦巴山區的生物資源為研究對象,注重各學科交叉、滲透、互補,緊密結合日益增長的社會需求,積極開展生物科學研究,服務區域經濟和社會建設發展。同時依托陜西省資源生物重點實驗室、陜西省食藥用菌工程技術研究中心、陜西省天麻山茱萸工程研究中心、紅茶研究所、果樹資源保護與開發研究所、秦巴地區農產品保鮮工程技術研究中心、秦巴藍莓研究所、大鯢研究所、陜西省柑橘產業技術聯盟、陜南秦巴山區生物資源研究與開發協同創新中心、秦巴生物資源研究與開發院士工作站、維生素D生理與應用省級重點科技創新團隊等較為完善的科研和教學平臺,將基礎理論與應用開發研究緊密結合,取得了一系列成果,形成了較好的學科特色。并充分發揮各學科優勢,培養了一批基礎寬厚、勇于探索和創新、善于解決問題、有較強實踐能力的創新型及應用型人才。
二、加強課程體系建設,培養研究生的創新和實踐能力
研究生課程體系是研究生培養的重要組成部分,課程體系的設置和實施直接決定著研究生的培養質量和創新能力,是培養研究生創新能力的保證 [3]。鑒于此,認真確定必修基礎理論課程和專業課程,科學設置選修課程,強調體現課程體系的學科特色。開設生物統計學、實驗數據處理與統計分析、科技英文寫作、項目論證與技術分析、文獻檢索技巧、中國傳統文化概論等課程,改善研究生的知識結構和思維方式,促使研究生交叉思維及跳躍式思維,從而激發研究生的創新靈感,提高其創新能力;另一方面,加強計算機和外語的學習。因為二者始終貫穿生物學研究生教育整個過程,從文獻查閱、儀器設備使用、數據分析、圖表制作,到論文撰寫、學術交流等各個環節均發揮重要作用。
三、強化研究生導師隊伍建設,注重理論與實踐應用緊密結合,促進創新型人才培養
擁有一支綜合素質高、創新能力強的研究生導師隊伍是培養創新型人才的基礎和關鍵,從某種意義上說,只有創新型的導師才能實施創新教育,培養出創新型的學生。在導師隊伍建設中,應強化導師的崗位意識,實行動態管理[4]。對導師遴選、上崗后監督和評價考核等建立了一套完整的制度體系,首先按學術論文、著作、專利等科研成果取得情況、科研項目完成情況、科研成果反響、以及科研項目結題、驗收及獲獎情況等方面綜合考慮,嚴格按條件遴選導師。在導師上崗后建立研究生指導教師業務檔案,定期對其進行監督考核,包括治學態度、工作作風、研究生教學基本情況、指導研究生及研究生取得的科研成果情況、導師承擔的科研項目、科研成果及反響獲獎等。從而有效監督導師隊伍,保證導師隊伍的質量。
另一方面,緊密結合生產實際和社會需求,積極吸納校外專業人才,先后聘任陜西朱鹮黑米酒業有限公司、陜西建興農業科技有限公司、陜西東裕生物科技股份有限公司、陜西漢王藥業有限公司、城固縣振華生物科技有限責任公司等高級專業技術人員擔任生物學專業研究生導師,加強研究生的實際動手操作能力,以實際應用中存在的問題為導向,進一步分析和解決問題,旨在培養能力強、素質高、適應區域經濟建設需要的創新型及應用型人才。
四、積極參與企業橫向科研項目,為實用性研發人才培養提供條件
近二十年來,隨著科學技術是第一生產力的提出,政府和企業迫切地要求高校提供人才和技術,以促進經濟發展。為實現共贏,高校也需要尋求社會尤其是企業的支持,某種程度上產學研的結合成為高等教育發展的必然重要趨勢。近年來,陜西理工學院生物學科充分依托人才、科技、平臺與信息優勢,切實體現高校服務地方經濟社會發展的功能,立足地方農業資源稟賦,注重產學研相結合,加強與周邊企業的科研合作。進一步加快科技成果轉化,切實解決企業生產經營中存在的難題和困境。如與周邊企業開展了《白芨種子快速繁殖及種苗技術研究》、《皂素產業廢棄物種植藍莓的技術研究與推廣示范》、《元胡與黃姜優良品種引種與篩選研究》、《漢荷牌荷葉茶研發》等多項橫向科研項目,在助推區域現代農業發展、推動農民群眾脫貧致富方面起到了積極促進作用。而研究生通過直接參與企業橫向科研項目,進一步將理論知識與生產實踐緊密結合,鍛煉和培養其發現問題、分析問題和解決問題的思維能力,強化其實際動手及操作能力,同時為研究生提供了參與科技創新的契機,為其就業奠定了技能培訓基礎,也為實用性研發人才的培養提供條件。
五、擴大學術交流,努力營造有利于創新能力培養的環境
加強研究生學術交流,搭建多層次學術交流平臺、鼓勵研究生積極參加學術交流活動,是提升研究生培養質量的重要舉措和有效方式之一,是拓寬研究生學術視野、培養研究生創新能力的重要途徑[5]。陜西理工學院非常重視學術交流活動,把學術交流作為研究生培養的必要環節,并設置專門學分進行考核。近年來陜西理工學院以“人才隊伍建設工程”為抓手,大力引進“百人計劃”、“三秦學者”和國家高端外國專家等高水平人才,積極聘請院士、教育部“長江學者” 等知名專家、教授為學校雙聘教授[2]。生物學學科更是充分利用自身學科優勢和特色,通過“請進來、走出去”的方式,積極搭建研究生學術交流平臺,構建開放學術環境,營造濃厚學術氛圍。一方面,先后邀請諾貝爾化學獎獲得者、中國工程院院士、中國科學院院士及日本東京大學、德國馬普所化學與基因組研究中心、美國路易斯安那州立大學、陜西師范大學、西北農林科技大學、西北大學、江南大學、中科院動物研究所等院所的知名教授來校為研究生作學術報告,并與研究生進行座談、交流;同時依托區域資源和學科優勢,積極承辦組織中國北亞熱帶大櫻桃學術研討會、中國博士后漢中行、陜西省食品科學技術學會、陜西省植物學會常務理事會會議等各類學術會議。通過與國內外同行專家的學習、交流,有助于研究生了解科學研究的前沿動態,拓寬學術視野,啟迪和提升思維層次,增強研究生創新和實踐能力,并對提高學校及其學科的核心競爭力和服務經濟社會發展能力具有重要現實意義。
六、依托科研項目,充分利用區域優勢資源,服務經濟發展,努力培養研究生創新及實踐能力
依托科研項目開展實驗,有利于強化培養學生的動手實踐能力和創新能力,對提高教學質量和教學水平有著重要的意義[6]。近年來學校以研究生創新項目和創新基金為導向,充分利用區域優勢資源,服務經濟發展,鼓勵研究生的原始創新,取得了豐碩的研究成果。
漢中氣候溫潤,非常適宜食藥用菌類生長,該地區用于栽培生產的香菇菌株具有多樣性。《秦巴山區香菇液體種生產工藝及開發利用研究》以香菇菌絲體生物轉化量為主要指標,用單因素試驗篩選出適合香菇南山1號菌絲生長的最佳碳、氮源,利用Minitab 15軟件做Plackett-Burman設計試驗,篩選出對菌絲生物轉化量影響顯著的因子,得到最優的香菇液體種生產的工藝條件。比之傳統的食用菌菌種生產方法有明顯的優越性,該技術在短期內就能獲得大量的菌絲體或菌種。同時,液體菌種接入固體培養料時,具有流動快、易分散、萌發快、發菌點多等特點,使漢中當地袋栽食用菌接種污染得到有效的控制[7]。
漢中素稱“天麻之鄉”,漢中天麻占全國產量的40%,已成為區域主導產業之一。《天麻中天麻素提取檢測方法和加工條件及產品開發研究》首先調研發現市場流通的天麻中天麻素含量大部分未能達到中國藥典的要求,而進一步到各縣取鮮天麻樣品加工后進行測定發現各個產地天麻中天麻素含量遠遠超過中國藥典的要求,從而判定其原因可能源于天麻的加工和炮制。基于此,該項目在單因素實驗的基礎上,采用響應面分析法優化天麻素提取條件。優化后的方法比中國藥典天麻素提取方法測定的天麻素含量提高2.12倍,可更準確的反映天麻中天麻素的真實含量,從而保證天麻藥材及其制劑的品質。該法與傳統加工法相比,其天麻素含量提高了43.40%,為提高天麻藥材的品質和種植農戶正確掌握天麻加工技術提供了依據,進而為漢中天麻產業的規范化發展,以及促進農民增收具有重要的指導意義[8]。
漢中也是國家珍稀動物大鯢的種質資源保護與人工養殖基地,并被中國農業部水生野生動植物保護辦授予“中國第一大鯢之鄉”稱號。大鯢皮膚黏液含有的豐富的藥理活性成分,是天然藥用資源開發的寶庫。《大鯢皮膚粘液抗肺癌活性成分研究》以大鯢皮膚粘液為對象,通過柱色譜法對大鯢皮膚黏液糖蛋白樣品進行分離純化,得到一種分子量約為30kDa單一組分的糖蛋白。將所得黏液糖蛋白樣品利用MTT比色法對A549肺癌細胞的活性檢測表明,黏液糖蛋白具有良好的抗肺癌活性的作用。大鯢黏液糖蛋白的抗肺癌細胞作用,可為抗肺癌藥物的開發提供理論依據,給人類健康帶來新的福音,同時為養殖大鯢資源的綜合利用開辟新的途徑,并且進一步帶動地方經濟的快速發展。 近年來,研究生充分利用區域優勢資源,以區域經濟發展作為主戰場,創新能力不斷增強,科技活動蓬勃開展。獲得了知識,受到了鍛煉,增長了才干。除上述研究成果外,研究生創新研究項目《彩色薯花青苷組分及產品加工技術研究》、《維生素D受體在骨質疏松癥及肥胖癥中的作用研究》等也榮獲2015年度陜西省研究生創新成果展二等獎和優秀獎。
創新能力是高校研究生培養質量的重要體現,創新能力的培養是研究生教育的內在要求。地方院校生物學專業研究生創新能力培養是一個循序漸進的復雜過程,和一項長期復雜的系統工程,需要研究生管理部門、研究生導師和碩士研究生多方的不斷共同努力才能達到實效。只有立足培養單位和研究生的實際,緊密結合區域經濟社會發展需要,充分利用區域優勢資源,將創新能力和實踐應用能力培養貫穿于各個環節,在實踐中不斷改革、探索和總結,加強學科及課程體系建設,強化研究生導師隊伍建設和管理,擴大學術交流,營造學術氛圍,并不斷深化產學研結合,形成專業、產業相互促進、共同發展,努力實現“校企合作、產學雙贏”,真正使創新型研究生人才培養上一個新臺階。
關鍵詞:科學分類 歷史沿革 分類標準
Abstract:The implications, meanings and history of the classification of the Sciences minutely are discussed. Representative examples of the classification of the Sciences at ancient and modern and in Chinese and foreign are enumerated. On the basis of synthesizing advantages of various classifications, the new views to the classification of the sciences are brought up.
Key Word:the classification of the sciences, history of the classification of the Sciences, Standards of the classification of the Sciences
科學分類就是依據某些帶有客觀性的根據和主觀性的原則,劃分科學的各個分支學科,確定這些學科的研究對象、內容和轄域,明確它們在科學中的位置和地位,揭示它們之間錯綜復雜的聯系,從而達到宏觀把握科學的總體結構、微觀領悟學科的前后關聯之目的。科學分類作為科學王國的地圖,無論在理論上還是在實踐上,都具有不容忽視和不可小視的意義。在理論上,它對于認識科學的總體畫面、洞悉科學的構成框架、明晰科學內在關聯、把握科學的研究范圍、預測科學發展的趨勢,估價技術的原創基點,是絕對不可或缺的。在實踐上,它對于科學部門的設立、科學規劃的編制、科學政策的制訂、科學資源的配置、科學研究的管理、科學信息的收集、科學教育的實施、科學傳播的開展,均具有舉足輕重的作用。科學分類無論對于從事科學研究的科學家,還是對于想要學習和熟悉科學的非科學家,都是大有裨益的。任鴻雋在談到科學分類時說:科學知識的進化,是把知識來做縱的解剖;科學知識的分類,是把知識來做橫的解剖。科學分類“不但使科學的地位愈加明了,并且科學的范圍,也可以大概呈露了。”
要恰當地進行科學分類,并不是唾手可得的事情。皮爾遜揭示出一個原因是,任何個別科學家都不可能真正地衡量每一個孤立的科學分支的重要性,也無法洞察它與整個人類知識的關系。可是,只有對彼此的領域具有鑒賞力、對他自己的學問分支具有透徹知識的科學家群體,才能達到恰當的分類。 在現時代,這種知識日益分化和個體科學家無力把握整個科學概貌的狀況,變得更加嚴峻了。薛定諤對此洞若觀火:
一百多年來,知識的各種分支在廣度和深度上的擴展使我們陷入了一種奇異的兩難境地。我們清楚地感到,一方面我們現在還只是剛剛開始在獲得某些可靠的資料,試圖把所有已知的知識綜合成為一個統一的整體;可是,另一方面,一個人想要駕御一個狹小的專門領域再多一點的知識,也已經是幾乎不可能的了。
另一個原因是,科學分類必須在科學發展得比較發達之時才能方便地進行,這時各個知識領域已經相對成熟,各個知識部門已經開始自然分化,并形成群科林立的態勢,于是觀察和分析它們之間的區別與聯系,就顯得比較容易一些。在此之前,在科學的孕育時期和童年時期,知識的數量和類別嚴重匱乏,要進行恰當的科學分類,的確是一件相當困難的事情。
盡管如此,人類的智力好奇心和實際的需要,還是誘使或催促人們對科學分類樂此不疲,從古代一直延續到今天。在敘述科學分類的歷史沿革時,人們大都按照歷史紀年的大框架古代、中世紀、近代、現代來劃分;也有按分類特征來劃分歷史階段的:第一階段是圓心式的神學之知識分類(亞里士多德、圣維克托隱修院的于格),第二階段是樹枝式的哲學之知識分類(培根、笛卡兒、沃爾夫),第三階段是階梯式的科學之知識分類(柯爾律治、邊沁、惠威爾、孔德、斯賓塞、皮爾遜、湯姆森、克羅伯),第四階段是文化學之知識分類(馮特、文德爾班、李凱爾特、克羅齊)。 當然,也有以有代表性人物的科學分類思想和圖式來鋪陳的。在我們下面的鋪敘中,各種因素可能兼而有之。
早在古希臘時代,柏拉圖的認識論就表明有三種知識,即感官知覺、意見和真正的知識或廣義的科學。感官知覺不能揭示事物的真像,只能顯露現象。意見有真偽,僅僅是意見,毫無價值。它不是知識,而是建立在信念和感情之上的。它不知道自己是真是假,找不出為自己辯解的理由。真正的知識以理性為基礎,這種知識知道自己是知識,即能確證自己為真的知識。我們必須從感官知覺和意見前進,達到真正的知識。柏拉圖創造了一個包羅萬象的哲學體系。雖然他沒有明顯地把哲學分成邏輯學、形而上學(物理學)和倫理學(實用哲學,包括政治學),但是在著作中運用了這種劃分法。亞里士多德認為,真正的知識不在于僅僅熟悉事實,而且在于認識它們的理由、原因或根據,認識它們必然如此的情況。哲學或廣義的科學,包括一切經過理性思考的知識,其中有數學和各專門科學。研究事物根本的或初始的原因的科學或哲學,他稱之為第一哲學,我們叫形而上學。形而上學研究本然的存在,各種科學研究存在的某些部分或方面。例如物理學研究存在中的物質和運動。其他部分的科學和哲學取名為第二哲學。他還進而區分理論科學(數學、物理學和形而上學)、應用科學(倫理學和政治學)以及創制的科學或技藝(有關機械生產和藝術創作的知識)。他又把這些科學分成物理學(物理學、天文學和生物學等)、形而上學和應用哲學,如果加上邏輯學,那就是柏拉圖的一般分類:邏輯學、形而上學和倫理學。
自亞里士多德之后,特別是在中世紀的千余年間,宗教一統天下,其間科學分類標準基本上沒有什么變化。中世紀的經院哲學家把知識分為自然知識和啟示知識兩種,哲學屬于自然知識,神學屬于啟示知識,與亞里士多德沒有什么兩樣。在1141年,法國圣維克托隱修院的于格(Hugo of St. Victor)的分類才在原有的基礎上有諸多細節的增加。例如在應用的一項之下列舉了工藝和邏輯:工藝包括紡織、縫紉、建造、航運、農業、漁獵、醫藥、游藝等,邏輯包括演說、文法、方言、修辭。不過,于格仍然擺脫不了亞里士多德的主張,依舊以神學為歸宿。 羅吉爾培根雖然沒有系統地發表過科學分類的見解,但是他在《大著作》中列舉了五種重要的學問:語言學、數學、透視學或光學、實驗科學、道德哲學。這位身處中世紀后期的思想先行者所列舉的學問,已經超出當時的學術范圍了。
弗蘭西斯培根是名副其實的近代科學思想的先驅,他在《論學術的尊嚴和進展》、《智力球描述》中,對科學進行了分類。按照培根的觀點,人的學術起源于理解力的三種官能——記憶、想像和理性。他以此為基礎開始了他對知識的分析和分類。記憶對應歷史,而歷史包括公民史和自然史,二者之下進而各有細分。想像對應詩,詩分為敘事的或史詩的、戲劇的、比喻的。理性對應哲學或科學,其下一分為二:自然哲學和神性(啟示)。在自然哲學名目之下有人、自然和上帝三項。第一項人之下又細分為公民哲學(權利的標準)、人性哲學(人類學)。第二項自然之下又細分為思辨的自然和操作的自然,前者包括物理學(質料和第二因)和形而上學(形式和第一因),后者包括力學和純化的魔法。第三項上帝包括自然神學、天使和精靈的本性。培根的分類沒有在知識的素材和知識本身之間、實在的東西和觀念的東西之間、或在現象的世界和非實在的形而上學思維的產物之間劃出明確的區分,而且學科用語中有中世紀神學的殘跡和經院哲學的弊病,因而從近代科學的立場來看是有缺陷的。但是,培根指出:“知識的劃分不像以一個角度相交的幾條線,而更像在一個樹干上交叉的樹枝。”這個觀念對培根和斯賓塞來說是共同的,即科學源于一個根,它與孔德的觀點針鋒相對,孔德是按系列或階梯排列科學的。
在17世紀的近代科學革命以及18世紀的法國啟蒙運動時期,牛頓力學已經牢固確立,并衍生出剛體力學、流體力學、解析力學、天體力學等力學分支,熱、電、磁、光等現象的研究也初露端倪,動物學、植物學、生理學的發展方興未艾。在這種情勢下,
一些科學分類的方案陸續出臺:神學君臨一切學科的格局已被打破,神學色彩逐漸淡出人們的視野;哲學包容全部學科的傳統觀念也日漸式微乃至悄悄退隱;經驗性的和應用性的學科紛紛出現在科學分類表中。
例如,笛卡兒把一切精密的知識都包括在他的哲學體系之中。在他看來,哲學有三大部門:一是無形世界的形而上學,二是有形世界的物理學,三是知識應用的應用學。伽桑狄把科學分為邏輯學、物理學和倫理學。霍布斯試圖把主觀原理和客觀原理結合起來進行分類。他認為數學方法是普遍應用的方法,把幾何學擺在演繹科學的首位,把物理學擺在歸納科學的首位。他擬訂了科學的配置原理:從抽象到具體,從事物的量的確定性到它的質的確定性,又引向量的確定性。洛克把科學分為物理學、實踐和邏輯學。拉美特利做了形而上學的劃分,他把自然界分為三界(礦物界、植物界、動物界),并有與之對應的科學。 法國百科全書派(狄德羅、達朗伯)接受了弗蘭西斯培根的記憶、想像和理性三分原則,但是在細節上有所豐富。比如,理性部分冠以哲學,哲學之下分為一般形而上學(本體論)、神的知識、人的知識、自然的知識四個門類。其中,自然的知識下轄物體的形而上學、數學和物理學(自然哲學)。數學下轄純粹數學、應用數學和物理數學:純粹數學下轄算術學、幾何學;應用數學下轄力學、幾何天文學;物理數學下轄光學、聲學、氣體力學。物理學下轄廣義物理學和狹義物理學,其下又各有所轄。 沃爾夫(C. Wolff)將知識分為歷史的(經驗科學)、哲學的(理性科學)和數學的(形式的)三種:歷史敘述正確的事實,哲學研究事物的原因,數學規定事物的數量關系。其中,哲學又細分為狹義哲學(自然神學、心理學、物理學),規范科學(倫理學、心理應用哲學、物理應用哲學)、本體論(決定各物共同性質的科學)。
在19世紀這個科學世紀,超越經典力學的熱學、電磁學、光學等經典物理學分支已經成熟,并且出現了數學化和形式化的熱力學、統計物理學和電動力學,化學、生物學、地質學、心理學等學科也取得了長足的發展,弗蘭西斯培根等人的分類越來越不適應科學的現狀,于是新的真正的科學分類紛紛登臺亮相。英國詩人和思想家柯爾律治(S. T. Coleridge)把科學分為純粹科學、混合科學、應用科學、復雜科學四大部門:純粹科學屬于形式的有文法學、邏輯學、修辭學、數學,屬于實在的有形而上學、倫理學、神學;混合科學包括機械學、水力學、氣壓學、天文學;應用科學包括實驗哲學、熱學、電磁學、光學、化學、音樂學、氣象學、測量學、美術學;復雜科學包括歷史、地理、辭典學等。這個分類雖然忽視了科學的客觀標準,顯得有些雜亂無章,但是它卻給后來的分類開辟了一條門徑。 英國哲學家邊沁和法國科學家安培把科學分為物質科學和精神科學兩大類。在他們的物質科學里,列入了天文學、地質學、物理學、化學、生物學等;在精神科學里,列入了歷史學、語言學、法律學、經濟學等。這種分類法,有兩個值得注意之點:一是把科學研究的對象作為分類的標準,二是把科學的范圍推廣到歷史、語言等學問上去了。 惠威爾汲取了培根的心理官能標準和笛卡兒的數學乃科學之基礎的思想營養,將科學分為七種,從前一種進至后一種,必須在前者再加上物質的或心理的能力,才能成為新的科學。例如,數學是研究時間和空間數量的,數學加上勢力、運動則有機械學,機械學加上化合力則有化學,化學加上生命則有生物學,生物學加上感情、意志則有心理學,心理學加上歷史的原因則有歷史學,歷史學加上時間、空間則有神學。這種分類的特點是,注意到各學科之間的相互關系,富有獨創性,盡管條理還不甚明晰。
也許從孔德開始,科學分類已經開始具有某種現代氣息。孔德認為,一切科學的基礎是經驗,所有的神學和形而上學假設對科學毫無貢獻,必須予以拋棄,而通向真理的惟一道路是科學。在他看來,有六種基礎科學,即數學、天文學、物理學、化學、生物學、社會學,在第七種或最后的道德科學中達到頂點。在這個科學“等級制度”或階梯中,后一門科學依次從屬于前一門。這些科學實際存在相互依賴性,以致要清楚地理解一門科學,就必然需要先前的其他幾門科學的研究。孔德的等級制度分類明顯地和他的實證主義的政治體系相符,僅有純粹空洞的圖式。
斯賓塞拒絕實證論的等級制度的階梯排列,而重返培根從共同的根展開的樹枝狀的科學概念。他把知識分為兩個主枝:處理現象在其下為我們所知的形式的科學和處理現象的題材的科學,即抽象科學和具體科學。抽象科學囊括邏輯和數學,或處理我們知覺事物的模式的科學。具體科學處理我們在這些模式下知覺的感覺印象群和存儲的感官印記。他進而把處理現象本身的具體科學又細分為抽象具體科學和具體科學:前者“在其要素上”處理現象,后者 “在其全體上”處理現象。這導致他把天文學與生物學和社會學結合起來,而不是與它的親族力學和物理學相關聯。這樣的分類可能適合形式邏輯的詞語區分,但是并不適合于指導讀者閱讀或使專家受到啟發。他的第三群具體科學再次按照所謂的“力的重新分配”原理加以細分。可是,這個原理在物理學中沒有真實的基礎,因此不能形成分類具體科學的起點。對于斯賓塞的分類,皮爾遜的總評價是:
該結果充其量將是有啟發性的,但是作為一個完備的和一致的體系,它必定或多或少是一個失敗。但是,從斯賓塞的分類中可以學到許多東西,因為他把培根的“樹”系統與孔德從知識領域排除神學和形而上學的做法結合起來。尤其是在抽象科學和具體科學的原始劃分中,它給我們提供了出色的起點。
德國生理學家和心理學家馮特把科學分為形式科學和實在科學,數學屬于前者,其他科學屬于后者。根據研究對象的不同,實在科學又被分為自然科學和精神科學。自然科學是把經驗現象的內容從認識主體中分離出來,作為間接性現象來研究的科學;精神科學則把認識主體的經驗作為直接的研究對象。這兩大類科學又根據各自學問的性質分為現象性、發生性、系統性:所謂現象性是研究并說明自然以及精神現象的作用,所謂系統性是將全部顯現的自然現象和人為諸現象加以系統性記載整理,所謂發生性介于現象和系統之間,是研究自然以及精神性成果的發展。自然科學的現象性中包括物理學、化學、生物學,發生性中包括地質學、生物發生學,系統性中包括記錄天文學、地理學、礦物學、系統動物學。精神科學的現象性中包括心理學、社會學,發生性中包括歷史學,系統性中包括法律學、經濟學。 李凱爾特不同意精神科學的提法,而用文化科學取而代之:“根據文化對象的特殊意義把科學劃分為自然科學和文化科學,這可以使專門研究者由此分為兩個集團的那種興趣的對立得以最明顯地標示出來。因此,在我看來,自然科學和文化科學的區分適合于代替通常的自然科學和精神科學的劃分。”
皮爾遜對科學分類素有思考和研究,并在其經典科學哲學名著《科學的規范》最后一章“科學的分類”中專門做了論述。他考察了歷史上三位著名哲學家弗蘭西斯培根、孔德和斯賓塞的分類并附帶加以評論,同時闡述了自己的分類圖式。皮爾遜汲取了培根的樹枝狀圖式、孔德的科學相互依存的長處,采納了斯賓塞的抽象科學和具體科學的區分,在前人的基礎上提出了自己的科學分類體系。在皮爾遜看來,科學不僅僅是事實的范疇,而且是用來簡潔概述我們對于那些事實的經驗的概念模式。因此,要求進入實際分類的科學分支,實際上僅僅是處于形成中的科學,他們與其說符合完備的概念模型,還不如說符合分類范疇。于是,它們的終極范疇不能是絕對固定的。在或多或少還原為完備的概念模型的那些物理科學和依然處在分類范疇狀態的那些物理科學之間的區分,可用所謂的精密科學(前者)和描述科學(后者)來表達。由此可見,無論何時我們開始細分科學的主要分支,邊界僅僅是實際的而非邏輯的。在細分中被分類的細目與這些邊界交叉和再交叉;雖然在下面的分類中大多數科學僅進入一個位置,但是它們往往同時屬于兩個或更多的部門。所有分類圖式都具有經驗的和嘗試的特征,因為科學是連續成長的。
皮爾遜這位以感覺印象為基石的感覺論者,按照知覺(感覺印象)在科學中區分了兩個群。前一個群處理知覺官能在其下辨別客體的模式的概念等價物,這是抽象科學。后一個群處理我們用來描述知覺內容的概念,這是具體科學。具體科學依據處理無機現象還是有機現象,又分為物理科學和生物科學。于是,他把整個科學劃分為三大塊:研究知覺模式的抽象科學,研究無機現象的知覺內容的物理科學,研究有機現象的知覺內容的生物科學。
在抽象科學中,皮爾遜又按照分辨的一般關系與空間和時間獨有的關系一分為二。分辨的一般關系有定性的和定量的關系之分:定性的關系包括邏輯學、拼字學(orthology即發明術語),定量的關系包括分立的量即算術、代數、測量、誤差、概率、統計理論等和量的變化即函數理論、微分學、積分學等。空間和時間獨有的關系又分為空間用定域分辨和時間用序列分辨:前者又包括定性的(位置)即描述幾何學,定量的(大小)即度量幾何學、三角學、測量法等;后者亦包括定性的即觀察和描述理論(與邏輯無關),定量的即脅變理論(大小和形狀的變化)和運動學(位置的變化)。不難看出,
抽象科學囊括了通常歸類為邏輯和純粹數學的一切。在這些分支中,我們處理分辨的概念模式;由于所形成的概念一般而言是嚴格定義的,并且擺脫了知覺內容的無限復雜性,因此我們能夠以極大的精確性推理,以致這些科學的結果對于所有落在它們的定義和公理之下的東西都是絕對有效的。為此緣故,抽象科學的分支往往被說成是精密科學。
物理科學二分為已還原為理想運動的精密的物理科學和還未還原為理想運動的概要的物理科學。精密的物理科學下列四大部門:團塊物理學包括力學、行星理論、月球理論等;分子物理學包括彈性、塑性、內聚性、聲音、晶體學、地球外形、流體力學、空氣動力學、潮汐理論、氣體運動論等;原子物理學包括理論化學、光譜分析、太陽物理學和恒星物理學等;以太物理學包括與分子無關的輻射理論(光、熱、電磁波)和與分子有關的光、熱、電磁(與分子結構有關)——例如彌散、吸收、傳輸、傳導等。概要的物理科學有星云理論、行星體系演化、地球的無機演化、地質學、地理學(有時稱物理地理學)、氣象學、礦物學、化學等。
生物科學是概要的而非精密的,它按照空間(定域)和時間(成長或變化)一分為二。在空間方面,有生命形式的地理分布(生物分布學)、習性與地點和氣候的關系(生態學)、自然史(在古老的意義上)。在時間方面,亦一分為二:非再發生狀態的歷史學、發生狀態的生物學有植物的生物學即植物學和動物的生物學即動物學。在歷史學中,再分為一般的物種進化和特殊的物種進化;前者包括生命起源(種系發生、古生物學等),物種起源,自然選擇和性選擇理論等;后者包括體格(頭蓋學、人類學等),心理官能(語言史、語言學、哲學史、科學史、文學史、藝術史等),社會建制(考古學、民俗學、習慣史、婚姻史、所有權史、宗教史、國家史、法律史等)。在生物學中,一有描述各類生命的形式和結構的形態學、組織構造學、解剖學等;二有專門處理成長和繁殖的胚胎學、性理論、遺傳理論等;三有涉及生命的功能和行為的學科:從物理學的角度處理功能和行為的生理學,從心理的角度處理功能和行為的心理學。在心理學中,廣義心理學包括本能理論、意識的起源等,狹義的人的心理學包括屬于個體的心靈研究、思維心理學等,屬于群體的社會學即道德、政治、政治經濟學、法理學等。
頗有新意的是,皮爾遜還指出,他的科學三大塊分類并非彼此互不溝通。正如應用數學把抽象科學與具體科學聯系起來一樣,生物物理學——處理無機現象的定律或物理學對于有機形式發展的應用——也把物理科學和生物科學聯系起來。談到自己的分類圖式,皮爾遜“自稱沒有邏輯的精密性,而僅僅是嘗試表明各種科學分支如何與基本的科學概念關聯起來的粗略輪廓”,并表明他“在培根、孔德和斯賓塞失敗的地方必然不可能成功”。然而,由于皮爾遜是位學識淵博的百科全書式的的哲人科學家 ,最有能力從事科學分類工作,因此他的工作在當時科學發展的狀況下還是有現實意義的,至今仍有恒久的學術價值和一定的啟發意義。
皮爾遜的科學分類是于1891年在倫敦格雷欣學院所做的講演中和盤托出的,次年在《科學的規范》一書中發表。這是19世紀末的事。進入20世紀不久,湯姆森(J. A. Thomson)和奧斯特瓦爾德也就科學分類提出了自己的方案。湯姆森的科學分類大體沿用了皮爾遜的分類思想,但是卻凸顯了各學科的地位和關系。他的抽象科學包括形而上學、邏輯學、統計學、數學。他的具體科學則包括普通科學、特殊科學、聯合科學和應用科學。在普通科學中,又細分為社會學、心理學、生物學、物理學和化學。在特殊科學中,對應于社會學的有人類學、各種社會組織之研究等;對應于心理學的有美學、語言學、心理-物理學等;對應于生物學的有動物學、植物學、原生學等;對應于物理學的有天文學、測地學、氣象學等;對應于化學的有光譜學、立體化學、礦物學等。在聯合科學中,有人類的歷史、人種學、生物通史、地球通史、地質學、地理學、海洋學、太陽系通史等。在應用科學中,對應于社會學的有政治學、公民學、經濟學等;對應于心理學的有邏輯學、教育學等;對應于生物學的有優生學、醫學、林學等;對應于物理學的有航海學、工程學、建筑學等;對應于化學的有農學、冶金學、采礦學等。 奧斯特瓦爾德汲取了孔德的等級制度的分類思想,以最普遍的概念創建科學的分類體系——形式科學、物理科學、生物科學。形式科學論及屬于所有經驗的特征,它的主要概念是序,它包括邏輯或流形的科學、數學或量的科學、幾何學或空間的科學、運動學或運動的科學。物理科學的主要概念是能(energy),它包括力學、物理學、化學。生物科學的主要概念是生命,它包括生理學、心理學、社會學。這里的生理學應該理解為處理非心理現象的整個科學,涵蓋植物學、動物學以及植物、動物和人的生理學;心理學是心理現象的科學,它不限于人,盡管有許多理由要求它的占優勢的部分針對人。奧斯特瓦爾德表明,在他的分類中是就純粹科學而言的,沒有把應用科學計算在內。
稍后的邏輯經驗論在關注科學統一的同時,也涉及到科學分類問題。該學派的代表人物之一的卡爾納普在最廣泛的意義上使用“科學”一詞,包括所有的理論知識,不管它在自然科學領域,還是在社會科學或所謂的人文學科領域,不管它是借助特殊的科學程序發現的知識,還是基于日常生活中的常識的知識。我們首先必須在形式科學和經驗科學之間做出區分。
形式科學由邏輯和數學確立的分析陳述構成,經驗科學是由在事實知識的不同領域確立的綜合陳述構成。
這種分類的特色在于,首次明確地從科學語言和語言哲學的角度出發區分科學。
在其后的整個20世紀,科學分類一直受到各國學者的關注和研究。蘇聯的凱德洛夫等人依據自然界的客體層次無機界-有機界-人,認為其對應的科學學科是物理學、化學及其他,生物學,心理學;人的社會和思維對應的是社會科學和哲學科學。數學是單列的。數學和自然科學的各個學科都各有自己對應的技術應用科學或技術科學。 中國的于光遠把現代科學分為兩大類,即分別研究自然界和社會的運動規律的自然科學和社會科學,二者之間還有邊緣學科領域。數學是研究整個世界的量的關系的科學,哲學則是自然科學和社會科學的概括和總結。錢學森認為,客觀世界除了自然、社會之外,還有第三個領域即思維領域,因此他把現代科學分為自然科學、社會科學和思維科學。同時,從這三個領域向上,通過自然辯證法、歷史唯物論和辯證認識論的橋梁,和哲學相聯系;向下則與技術科學、工程科學相聯系;數學則貫穿各個學科部門。 日本的綱島定治提出,自然科學可以按照研究對象分為物質科學、生物科學、心理科學。這三者又可以細分為三個范疇:個性記述為主的階段、一般性的升級階段、適用第二階段的發生理論;比如,實驗物理學(力學、聲學、熱力學、光學、電磁學),理論物理學,分子、原子、電子理論這三者分別與之對應;其他學科也是如此劃分的。 美國的科恩按照一般約定,指出自然科學包括物理科學和生物科學、化學、地球科學、氣象學,有時還有數學。社會科學一般地被理解為包括人類學、考古學、經濟學、歷史、政治科學、心理學和社會學。傳統上存在第三群人文學科,它包括像哲學、文學研究、語言研究,有時還有歷史這樣的學科。科學或自然科學的范疇常常被推廣到包括一些常規認為是社會科學或人文學科一部分的某些學科,除(體質)人類學和(實驗)心理學以外,還可以包括像語言學、考古學和經濟學這樣可以變化的領域。有時,地理學被認為是社會科學,有時被認為是自然科學。最近,一些(并非一切)傳統的社會科學被放在“行為”科學的大傘之下。
在現時代,科學的指數式發展引起知識的極度膨脹,造成學科的極度分化,同時也催生了一大批交叉學科或邊緣學科的誕生。據說,在德國大學的科研目錄中列有四千多個研究領域。中國教育部學科分類(國標-92)也列舉了文、理、工、農、醫、軍事六大部類的57個一級學科 和三千多個專業的分類目錄。1989年出版的一本《英漢學科詞典》 ,收集的社會科學、自然科學和技術科學的學科名稱更多達三萬有余。學科的這種通過分化和交叉而增生的趨勢方興未艾。在這種情勢下,學者競相推出自己的分類方案,從二元分類到五元分類一應俱全——當然也有超過五元的。
邦格持二元分類的觀點。他說,在各種科學之間,第一個最顯著的差異是形式科學和事實科學之間的差異,即處理觀念的科學和事實的科學。邏輯和數學是形式科學:它們不涉及實在的事物,因此不能用來使我們處理實在(即經驗),為的是使我們的公式確鑿有效。物理學和心理學處于事實科學之中:它們涉及設想在世界中發生的事實,因此必須訴諸經驗,以便檢驗它們的公式。自然科學包括物理學、化學、生物學、個人心理學等。此外,還有文化科學,其中有社會心理學、社會學、經濟學、政治科學、物質史、思想史等。
三元分類也許是比較多的一種分類法。例如凱伯格堅持,從學術上可以區分出形式學科、經驗學科和詮釋學科。數學是形式學科,生物學和心理學是經驗學科,文學是詮釋學科。顯而易見,每一個實際的學科都體現出所有三個類型的方面:數學中的許多東西最終與關于世界的事實有聯系;生物學偶爾涉及形式結構,心理學包含詮釋;文學批評處理詩的形式結構和有關產生它的社會事實。在這個框架中,哲學本質上是像數學一樣的形式學科,詮釋的進路更多地屬于歷史。我們原來涉及的科學像生物學和物理學一樣,主要是經驗學科。我們的形式關注與科學知識和科學理論的結構有關。我們也能夠注意到科學和哲學的詮釋方面,科學理論是在某些環境中并針對某種哲學思想背景出現的。理解科學史中的一個惟一事件,與分析在新近出現的理論和被說成用以支持它的實驗資料之間得到的形式關系,是截然不同的事情。
四元分類除了前面介紹過的柯爾律治等人的區分以外,也有把科學分為形式的-運算的科學、自然科學、人類科學-文化科學。
N.麥克斯韋的五元分類(或六元分類)是這樣的:數學、統計學和邏輯關注改善形式的、先驗的或分析的知識。物理科學關注關于物理宇宙各個方面的知識。生物科學關注改善關于生命的知識。社會科學和人文學科關注改善關于人的生活的各種社會方面和文化方面的的知識。技術科學關注改善關于為實現各種有價值的、實際的社會目標所需要的知識。按照知識哲學的普遍一致的意見,經驗科學能夠被安排為粗糙的等級制類型。在底部,在一切的最基本的層次上,我們有理論物理學,與之密切相關的是宇宙學。向上,我們有理論上不很基本的物理學部分,例如固體物理學和物理化學;再高一點,我們有無機化學的整體,并排化學天文學、天體物理學和地球科學(物理學和化學的特殊化的應用)。再向上,我們有生物科學以及有機化學、分子生物學、生物物理學和生物化學做基底,中途有諸如動物學、植物學、解剖學、神經病學、遺傳學這樣的科學,頂端是生態學和動物行為研究。更高一些,我們有社會科學、人類學、社會學、心理學、語言學、經濟學、政治科學和歷史學。按照一種觀點即還原論,我們應該把所有這些科學還原——至少在原則上——為理論物理學。按照競爭的觀點即反還原論,這或者是不可能實現的目標,或者是不需要的目標。但是,二者都同意,經驗科學能夠依照等級制組織。更一般地,某種類似的等級制能夠在邏輯和數學的學科中察覺到。在基礎是邏輯,稍向上有集合論。其余的幾乎整個數學分支都能夠被詮釋為或多或少特殊的集合論的應用。
在這里,有必要專門介紹一下技術科學。這不僅由于我們先前很少涉及,更因為技術科學在當今社會所起的作用實在太大了——它可以迅速地變成生產力,在改造世界中發揮著舉足輕重的作用。伊利英和卡林金指明,技術科學是改變實在取向的研究和活動,任務之間的差別產生不同的技術和技術知識。前科學時代的技術知識是實踐活動的經驗知識,技術知識的科學形式的進化與向機器生產的轉化有關。物質生產和技能的發展要求生產任務基于科學的工程來解決,要求技術設備的數學計算,技術不再能夠僅僅在常識、才智敏銳、經驗的基礎上發展了。這就是為什么技術科學的誕生和形成是由兩個相反指向的過程決定的:一方面使用自然科學的定律、理論和發生在它們之中的技術對象和過程的研究的獨立資料決定,也由科學認知方法的積極應用決定;另一方面由獨立的觀察和技術與生產的事實的概括決定。自然科學應用于生產的技術問題,產生了不能還原為基礎理論知識和技術常識的知識。軍事科學的開端近似地落入15世紀中期和1870年代之間的時期,這個時期的特點是用科學知識解決工業生產任務,而不是一般的實際問題。在這個時期的第一階段(15世紀后半葉到18世紀初期),技術知識還沒有獲得理論水平,因為在自然科學中充分形成的理論還不存在。這個階段以在實驗方法的基礎上應用科學的形成為標志。在18世紀初和19世紀末的時期,對于與物理學、化學和力學相關的技術科學的形成來說,是決定性的時期。基本的自然科學理論的出現和充分發展的技術實踐,為把技術知識提高到理論水平創造了必要的條件。但是,新技術科學的進化的機制和形式在技術知識發展的“經典”時期(19世紀末至20世紀中期)已經開始有意義的變化。在這個階段,技術科學還是通過從基礎自然科學導出而出現的模式繼續存在。導出是工程技術實踐和自然科學理論的綜合,電氣工程和無線電工程就是從電動力學導出的。在這個時期,技術科學的開端的新形式已經出現——通過從已經現存的作為基本科學起作用的技術科學導出,比如無線電定位就是從無線電工程導出的。應該注意,此時的技術科學已經在它自己的題材、理論原理和特殊的理想對象方面是科學知識的充分形成的領域。在1920年代至1940年代,技術知識的數學化穩定地得以發展。在1960年代,技術知識變成認識論認真分析的對象。因此,20世紀中期能夠被視為技術科學發展的非經典階段的開端。經典的技術知識與非經典的技術知識之間的差異除了理論的結構、出現和形成的機制不同外,還在于后者是交叉學科的。技術科學的理論具有建設性的功能,卻不包含新的邏輯關聯,這樣的理論不說明和預言,只是產生工程對象。
從以上的形形的科學分類不難看出,學者進行分類的依據或基準各有千秋。有人認為,科學分類所依據的原則有客觀原則(物質運動形式的客觀區別)、發展原則(物質運動形式從簡單到復雜、從低級到高級的發展序列)、層次原則(從一般到特殊的科學知識層次結構序列)、實踐原則(新方法和新工具的出現會造成新學科的誕生)。有人指出,科學分類研究進入到結構分析和動態分析的階段。學者設計了各種模式模擬科學體系的結構,如塔模式、樹模式、網模式等。同時,科學分類的動力學研究也方興未艾,學者用液體沉淀模型、氣體流動模型、球體膨脹模型來模擬科學體系的運動和變化。 其實,馬赫早就強調,在科學研究中,不同的透視都是可能的。從這些不同的觀點得到的結果能夠產生不同的學科,它們具有相對的自主性。 不過,一般而言,科學分類的基準不外乎三種:客觀的基準、主觀的基準、綜合的基準。客觀的基準包括研究的對象、種類和范圍,事物的本質,物質的層次,自然的秩序,探索的方法等;主觀的基準包括心智官能、精神能力、哲學理念、描述語言、抽象的形式等;綜合的基準在奧斯特瓦爾德的以序、能、生命的概念作為分類的依據中最具有代表性。
不用說,這三種基準的劃分是僅就主要傾向而言的,只具有相對的意義。誠如奧斯特瓦爾德所言:這些分類不是依照所謂的事物的“本質”,而僅僅從屬于為了比較容易和比較成功地把握科學問題而做出的純粹實際的安排。這是因為,“缺乏完備的和精確的邊界是所有自然事物的普遍特征,而科學是自然事物。例如,如果我們力圖在物理學和化學之間進行鮮明的區分,那么我們便會遇到相同的困難。在生物學中情況也是這樣,倘若我們超出懷疑的陰影力圖在動物王國和植物王國之間建立分界線的話。” 在本文結束時,我們不怕貽笑大方,愿意綜合各家之長,主要依據科學研究的對象和方法,托出自己的簡略的分類方案:
廣義的科學可以分為形式科學、自然科學、技術科學、社會科學、人文學科。形式科學以符號概念為主要研究對象,多用分析、推理、論證的方法,其目的在于構造形式的、先驗的思想體系或理論結構。自然科學以自然界為主要研究對象,多用實證、理性、臻美的方法,其目的在于揭示自然的奧秘,獲取自然的真知。技術科學以人工實在為主要研究對象,多用設計、試錯等方法,其目的在于創制出新的流程、工藝或制品,它在很大程度上是自然科學在技術上的實際應用或應用科學的技術化而形成的系統的知識。社會科學以社會領域為主要研究對象,多用調查、統計、歸納等方法,其目的在于把握社會規律,解決社會問題,促進社會進步。人文學科以人作為研究對象,多用實地考察、詮釋、內省、移情、啟示等方法,其目的在于認識人、人的本性和人生的意義,提升人的精神素質和思想境界。
參考文獻
?李醒民(1945~ ),男,陜西西安人。現任中國科學院研究生院教授,中國科學院研究生院《自然辯證法通訊》雜志社主編,博士生導師。研究方向為科學哲學、科學思想史、科學文化。
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