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環糊精概述
環糊精(Cyclodextrin,CD)是一種水溶性、非還原性、不易被酸水解的白色晶體,無毒,可食用,具有多孔性。β-環糊精“內疏水,外親水”的分子結構使其具有很多化學特性和用途。能與CD形成包合物的客體非常廣泛,如有機分子、無機離子、生物小分子、配合物、聚合物甚至惰性氣體[1]。分子大小適于其洞穴尺寸的客體分子,只要極性小于水,就有可能代替小分子而進入CD空腔形成包合物。我國環糊精的研究始于20世紀70年代末,發展到現在β-環糊精已經工業化生產。
環糊精化學基礎研究最早涉及的范圍包括:催化高選擇反應、類酶催化反應和不對稱催化反應。各種新的分析技術的完善和新儀器的出臺,吸引了各領域科學家的關注,推動環糊精化學的發展。
包合物的形成條件
能夠形成包合物是環糊精最重要的性質之一,在包合物中,被包結的化合物分子常被稱為“客體”,環糊精分子被稱為“主體”。環糊精包合物能否形成受內在因素和外在條件的影響。內在因素取決于環糊精和其客體的基本性質。歸納起來主要有以下三方面[2] :主客體之間疏水親酯相互作用;主客體符合空間匹配效應;氫鍵與釋出高能水。上述三個因素不但影響著環糊精包合物能否形成,而且還直接影響著形成物的穩定性。即包合物的穩定性也取決于客體分子基團的性質、空腔尺寸、分子大小及空間構型等。A' genes Buvari-Barcza[3]討論了客體性質、β-環糊精取代度對包合物形成的影響。認為包合物的穩定性依賴于客體分子的空間匹配性,即客體的尺寸和形狀。另外,包合物的形成還受反應時間、反應溫度、攪拌(或超聲波震蕩)時間、反應物濃度等外在條件的影響。
包合物的制備方法
包合物制備方法較多,在實際研究應用中應根據主客分子的性質、投料比例,選擇適應的制備方法。
超聲波法
β-環糊精飽和溶液加入客體分子藥物,混合后立即用超聲波破碎儀或超聲波清洗機,選擇合適強度,超聲震蕩處理適當時間,代替攪拌力,將析出的沉淀如飽和溶液法處理得包合物。
飽和溶液法
飽和溶液法也稱重結晶法,先將β-環糊精制成飽和水溶液,加入客體分子藥物,對于水不溶性藥物,可先溶于適當有機溶劑,再注入β-環糊精飽和水溶液,攪拌直到成為包合物為止。用適當方法使包合物析出,再將得到的固體包合物過濾、洗滌、干燥即可。將揮發油的提取工藝與β-CD包合工藝偶合,形成了兩種新的包合工藝:液一液包合法和氣一液包合法,從而簡化了工藝,提高了制備效率。
研磨法
如肉桂油β-CD的制備中,將β-CD加蒸餾水研勻后,加入肉桂油或肉桂油的乙醇溶液混勻,置膠體磨中,充分研磨至糊狀,過濾,冷風吹干即得。
漿狀法
即CD和客體分子不需要溶解,只是在室溫條件下通過劇烈攪拌,將它們懸浮于少量水中。若使用超聲波,可促進固相的分散。
揉捏法
此法的特點是所需的水比漿狀法更少。CD先與少量的水揉捏混合,然后將計算好配比的客體分子直接加入,不需要任何溶劑。
冷凍干燥法
易溶于水的環糊精包合物,不易結晶沉淀,或在加熱干燥時易分解、變色的包合物,可用冷凍干燥法干燥。冷凍干燥法使包合物外形疏松,溶解性能好,可制成粉針劑。
噴霧干燥法
如制得的包合物易溶于水,遇熱性質穩定,可用噴霧干燥法制備,干燥溫度高溫受熱時間短,產率較高。
包合物的鑒定
研究環糊精包合物常在固態和液態兩種狀態下進行。用于檢測固態包合物的手段有很多,例如X射線衍射、差熱分析、薄層色譜、紅外光譜和核磁共振等。
β-環糊精包合物的應用進展
β-CD在醫藥、日化、食品、輕工、農業和其它工業方面有廣泛的用途[4],在此主要介紹以下兩個方面:β-CD可與有機化合物生成包合化合物,具有獨特的能吸附各種物質的包合性質,可以起到穩定、緩解、乳化、提高溶解度和減少藥物的刺激性和毒副作用等多種作用。將β-CD用于食品業,具有抗氧化作用,可保持食品穩定,改良和提高組織結構,去除和減輕苦澀味,并保持食品的風味。
綜上所述,環糊精及其衍生物在生物醫藥、食品、環境保護等領域有著廣泛的應用前景。
參考文獻
[1]宋樂新,孟慶金,游效曾.環糊精和環糊精包合物.無機化學學報.1997, 13(4): 368-374.
[2]張海容.環糊精超分子室溫磷光進展:(碩十學位論文).山西:山西大學碩士學位論文,1999.
關鍵詞:優化內容;改革方法;寓學于樂
中圖分類號:TQ;G6420 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2012)04-0053-03
在當今科技高度發展、學科交叉進一步加強的時代,化學已經滲透到建筑、信息、材料、能源、機電、生命、環保等學科領域。大學化學是高校建筑類專業的公共基礎課程,它在化學基本理論與工程具體實踐之間搭起了一座橋梁。大學化學課程對優化學生的知識結構,培養學生用化學的觀點分析、認識科學技術和社會實際中的化學問題,對把學生培養成為厚基礎、寬口徑、強能力、高素質的創新人才有著重大的現實意義。
一、圍繞專業需求,安排教學內容
大學化學是建筑類專業學生大學期間唯一一門化學類課程,具有相對的獨立性和完整性。教師在講授大學化學時,經常會犯“講得過多”和“講得過少”兩類錯誤[1]。所謂“講得過多”是指教師系統地介紹現代化學的所有內容,力圖追求化學理論知識的完善;而“講得過少”則是指教師只羅列一些與化學有關的熱點問題和案例,基本不闡述化學的基礎原理和規律。實踐證明,“講得過多”和“講得過少”都不利于理論與實際的結合,不利于建筑類專業學生創新能力的培養。
因此,要針對建筑類專業的實際需要[2],合理安排教學內容,需要對教學內容進行適當刪減、強化、增加。刪減、回避過細的化學計算和復雜的化學公式;強化水化學、膠體化學、材料化學等建筑領域中所必需的化學基礎知識的教學,使學生能運用化學理論、觀點和方法審視環境、能源、材料等社會熱點論題;增加化學學習與專業應用之間的聯系以及化學在工程實踐應用中新成果。如華中科技大學針對建筑類專業學生的特點,在電化學原理部分的教學中,增加了陽極氧化和電解拋光知識。從電化學的角度出發,介紹了陽極氧化和電解拋光原理以及電解液的選用,分析和討論這兩種工藝的應用及其優缺點,讓學生理解化學知識與專業實際息息相關,與工程技術緊密聯系,并能學以致用。
二、改革教學方法,貫徹啟發式學習理念
培養學生創新思維是教育的關鍵,而創新源于興趣、起于自主、發于嘗試。傳統“教師中心論”的教學模式,教師處于完全的主導地位,在課堂上只向學生灌輸知識,而不注意把握學生的心理,這與創新格格不入。因此要改革教學方法,貫徹啟發式學習理念,充分調動學生學習的積極性。
(一)理論講授要精心設計,遵循學生認知思路,突出以學生為中心的教學模式
教學活動是學生在教師的指導下進行的有目的、有計劃的學習活動。化學基本原理中大量公式的教學,應當是在教師引導下訓練學生有意識地進行抽象邏輯思維活動。教師要設計一系列問題,并留出學生積極思考的時間,通過師生間的討論和交流,使學生主動得出結論。如在講授化學熱力學中化學反應方向的判斷時,教師可以設計下列的教學程序。
首先,在壓力為標準態和溫度為298.15 K時,判斷標準是ΔrGθm(298.15 K),它可以由參與反應的各個物質的ΔfGθm(298.15 K)而計算出來,這一點學生都清楚。其次,教師引導學生思考“若壓力仍是標準態,但溫度不是298.15 K,該怎么辦?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)與溫度無關,提醒學生可以用吉—亥公式求解。然后,進一步發問:“若壓力不是標準態,溫度也不是298.15 K,該怎么辦?”此時提示學生利用熱力學等溫方程式中的ΔrGm與ΔrGθm的關系,將非標準狀態化為標準狀態,從而求解。
通過學生和教師間的這種互動、提問、設疑、解答,學生在自覺、主動、多層次的參與過程中不但學會了復雜的化學反應原理,而且也掌握了分析問題、解決問題的科學方法。
(二)應用部分要勇于放手,讓學生走向講臺
教育的關鍵是使學生具備將所學知識應用于實際的能力。化學應用部分的目的正是培養學生利用所學的化學原理分析、解決工程實際問題的能力。在學生課后自學和相互討論的基礎上,學生和教師換位,由學生講解該部分內容,對專業中遇到的實際問題,如金屬腐蝕的防護與利用上升到化學原理加以分析,論述自己的觀點。學生為了講解清楚課堂內容必須認真預習,做好充分的準備。因此,他們在主動獲取知識的同時,無形中提高了對這門課程的學習積極性。
(三)改革考試方法,以課程論文、實驗設計代替閉卷考試
學生學學化學的基本原理和方法的目的不是為了成為化學家,而是具備基本的化學素養的化學思維,能以化學的眼光、角度、世界觀分析和解決工程實際中遇到的化學問題。若通過做習題來檢測學生的學習效果,不管是開卷或閉卷的考核形式都沒有意義。相反,布置課程論文,讓學生在查閱資料的基礎上,對一些典型案例抽象化,建立理論模型,再用課堂上所用的原理進行分析,提出自己的見解;或者要求學生運用化學基本原理,結合專業特點,對自己感興趣的內容自行構思、自擬方案,完成一個綜合實驗設計,并通過實驗驗證。這兩種方式表面上不直接考察學生理論知識,實際上考察他們運用理論知識解決實際問題的能力是更深層次的要求[4]。
實踐證明,布置論文或綜合實驗設計的考核方式行之有效,很多學生寫出了較高質量的論文,大學化學實驗設計也深受學生歡迎,真正達到了培養學生創新能力的目的。
“十五”期間,北京化工大學以第一單位(個人)獲國家技術發明獎3項,國家科技進步獎7項,獲省部級獎勵36項。申報發明專利280項,授權101項。被SCI收錄論文1050篇,被EI收錄論文706篇,被ISTP收錄論文187篇。據教育部科技發展中心統計,2004年學校被SCI收錄論文244篇,居全國高校第35位,比2000年前進了50位,2005年SCI收錄論文413篇;特別是在SCI被引次數由2000年的18篇次、名列63名,上升到了2004年的288篇次、名列全國高校第36名。這對于一個只有800多名專任教師隊伍的學校來說是殊為不易的。
以基礎、應用基礎為先導 構建知識、技術創新的平臺
近年來,插入化學這一概念已逐漸被國際學術界認可并成為研究熱點,十年間發表的SCI論文數目幾乎增加了一倍,2004年達到2029篇。以長江學者段雪教授領銜的科研團隊通過這一前沿領域的研究,在國內外著名學術刊物上發表被SCI收錄研究論文100余篇,為完善和豐富超分子插層組裝理論做出了貢獻,奠定了在國際、國內相關研究領域的學術地位;近5年以來,共申報國際發明專利17項(已公開5項,并有2項進入國家階段),申報國家發明專利99項,授權國家發明專利32項、公開國家發明專利29項,針對結構與技術創新構筑了較為完整的自主知識產權體系。基于應用基礎研究和工程化及產業化的科技成果,2004年獲國家技術發明二等獎1項,2001年獲國家科技進步二等獎1項,還先后獲得省部級成果獎勵5項,形成了穩定的、有特色的、具有國際影響力的優勢研究方向。
開發共性、關鍵技術 為行業科技進步服務
作為一家具有行業特色的高校,學校針對行業中一些關鍵、共性技術,組織研究、攻關,并將成果及時在企業中推廣應用,這些成果在解決經濟建設、社會發展和國防建設中的重大問題方面做出了突出貢獻,產生了顯著的經濟效益和社會效益。
如,“丁基橡膠生產技術“于2002年8月用于工業生產中,生產結果表明,該技術已處于國際先進水平。這一關鍵技術的攻克為企業創造了5億多元的經濟效益。“大型高效攪拌槽/反應器的成套技術及裝置”這一共性技術的開發,結束了我國關鍵的大型攪拌槽/反應器設備長期依賴進口的歷史,與國內外技術相比,具有適應性強、單臺設備生產能力高、操作彈性大、性能價格比高等特點,有明顯的競爭優勢。“特殊物料分離技術”已應用在高粘度、易自聚、含固體顆粒物料等270多套裝置中。2003年對應用該技術的10家企業近三年的情況作了調查,他們開具的證明表明,三年內取得經濟效益13億元,節省蒸汽一百多萬噸,減少化學污染物料排放約4萬多噸。這一共性技術的開發應用,對推動行業的科技進步,大幅度提高生產能力、產品質量和經濟效益,減少能耗物耗和污染物排放等方面做出了重要貢獻。
上述案例說明,關鍵技術、共性技術對推動行業的科技進步,提高行業的國際競爭力有著十分重要的作用。與企業不同,學校開發的這類技術不求自身獨占,而總是力求讓更多企業使用,以充分發揮它在推動經濟和社會發展中的作用。
扶植、培育新的生長點 加強對高新技術的研究開發
近幾年,學校生物化工技術的研究開發得到了長足的發展,環境領域項目明顯增加,計算機應用技術研究持續發展,農業工程有關的研究工作開始顯現成效。在生物技術加工過程,特別是微生物發酵平臺技術和脂肪酶催化,在國內有一定的優勢。在生物資源和生物能源領域,開發了從青霉素菌絲體中提取麥角固醇、殼聚糖和氨基葡萄糖的新工藝,先后獲得2001年中國石油化工科技進步二等獎,2002年國家發明二等獎。酶法合成生物柴油的小試已于2004年1月通過了技術鑒定。在分離工程和中藥現代化方面,開發了中藥連續多級逆流多級萃取設備及工藝,獲中國商業聯合會科學技術進步一等獎、2005年國家科技進步二等獎。
依靠現代化工技術 改造和建立新型化工產業
現代化工技術主要特點是“綠色化,資源高效、集約化,進而改善產品結構,降低資源消耗并從根本上減少環境污染。”利用現代化工技術改造傳統化工基地,建立新型化工產業,提高其競爭力具有舉足輕重的作用。如:具有國際領先或先進水平的研究成果超重力技術,在長江學者陳建峰教授的帶領下,在較寬領域中進行了大量有關超重力高新技術的研究。學校首創超重力法制備納米材料技術,成功合成出納米碳酸鈣、納米阻燃劑、納米電子化學品、納米白碳黑、復合納米材料等產品,并成功實現納米碳酸鈣的大規模工業化生產;在世界上首先實現了超重力法油田注水脫氧的商業運行;協助美國Dow Chemical公司建成了世界上最大的超重力反應分離裝置,取得了巨大的經濟效益;多項超重力反應與分離示范技術已出口美國、新加坡和臺灣地區。中心在超重力反應與分離、制備納米材料技術以及高技術產業化方面走在世界的前列,取得了一批具有國際影響的成果:2001年獲北京市科技進步一等獎、2002年獲中國高校科學技術(發明)二等獎、2003年獲國家技術發明二等獎,近200篇,申請國際發明專利9項(已授權2項),申請國家發明專利35項(已授權10項)。
積極開展科研組織的創新
結合當前國家經濟社會發展的重大需求,在基地、團隊建設基礎上,學校組建安全科學與監控工程中心、國防新材料研究中心、資源與環境研究中心、能源工程研究中心。在這四個中心建設的指導思想中,首先改變了學科建設以學科點申報為導向和目標的習慣做法,其所涉及研究領域大多數尚未完整體現于現有學科專業分類體系中,而是緊密結合了經濟社會發展面臨的重大問題。學科專業是知識劃分和知識生產制度化的產物,學科制度通過規范有效地推動了學科新知識的增長,但同時形成了學科之間相對封閉甚至沖突,不利于學科之間的交流,從而在一定程度上抑制了學科內部的知識創新活力。其次,打破現行人員行政隸屬關系的壁壘,包括績效考核體系、利益分配管理辦法等方面對學科交叉與融合形成的人為阻滯因素。第三,通過人事聘任制度的深化改革,加強學科建設中個體責任意識,大力扶植各層次科技創新團隊。
加強統籌、協調 實現集成科學和技術、工程的重點突破
由于歷史原因,學校在科研基地建設方面相對薄弱。通過努力,學校近年新增2個北京市重點實驗室、2個教育部重點實驗室和1個教育部工程中心。
全球性資源匱乏和行業資源消耗高,已成為制約化學工業發展乃至國民經濟發展的首要矛盾。學校以“可控化學反應科學與技術基礎可控化學反應科學與技術基礎”教育部重點實驗室為基礎,瞄準化工與資源的學科交叉點――化工資源有效利用,積極組織協調,按照以化工手段解決資源問題為主導思想,充分利用學校化工、材料和化學3個一級學科布局緊湊、專業方向完整的優勢,通過化學、化工及材料等學科間的交叉、滲透和整合,形成以化工資源有效利用為特色方向,“化工資源有效利用”國家重點實驗室已經納入建設計劃。
[關鍵詞] 理工科學生 產學合作 創新 人才塑造 教育形式
進入21世紀處處充滿機遇與競爭,而人才的競爭尤為關鍵。創新精神與創新能力、實踐能力成了培養人才的主要標準。然而,理工科大學生雖具有較扎實的基礎知識,但創新能力、實踐能力較薄弱,創新思維不成熟,在高校大力推行產學合作教育的今天,理工科大學生能否能在產學合作中提升自己的創新能力變得愈發重要;應屆畢業生進入社會缺乏競爭力,遠不能適應社會發展對創新型人才的要求。因此,產學合作教育培養創新型人才是時展的需要,也是目前高等教育發展改革的一種趨勢。
一、在產學合作中培養理工科大學生創新型思維的優勢
創新型人才培養的關鍵是如何培養創新能力、創新思維,創新能力的培養主要體現在創新意識和實踐能力的培養。創新意識需要在對創新氛圍及過程的親身經歷和感受中得到升華;而實踐能力的培養離不開各種的實際訓練,只有通過具有實際價值的創新實踐,提煉出具有真實意義的策略、手段和方法,才能在理論指導下靈活運用、創造知識和技術并取得有價值的成果。
產學合作教育的情境恰恰具備了這些條件,能夠在有限的空間當中給大學生提供無限的潛能。產業與科研系統較之學校教育系統更直接面對知識、技術創新的實際,尤其是一些高科技產業與高科技研究部門更是立足于科學技術的前沿。這種優勢一旦補充到大學,對于創新型人才的培養就會是一種飛躍。
二、產學研合作教育與傳統教育的主要區別
產學合作教育的興起,從根本上解決了學校教育與社會需求脫節的問題,縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距,讓大學生能夠了解社會,逐漸融入社會,增強學生進入社會的競爭能力。產學研合作教育與傳統教育在教育觀、教育的目標及手段、教學的切入點和主要特征諸方面均存在顯著的不同。產學合作教育開放式,施教單位多:學校、企業、科研院所;教育目標廣傳授知識培養創新能力、實踐能力;教育直接切入課堂教學、生產實踐、科研實訓,強調學科的系統性學科間的綜合性,此外,傳統教育比較重視智力素質的開發,產學合作教育則重視綜合素質的開發;傳統教育比較重視學生掌握知識的實時性,產學研合作教育則重視學生掌握知識的可持續發展性。
三、產學合作教育模式比較
我國于1985年引入產學研合作教育模式,先是民間進行有組織的試點工作,后由政府教育主管部門組織有計劃的試點工作,進而納入政府教育教學改革的總體規劃中。但是,直至目前,產學合作教育在我國仍處于試驗性實踐階段,從進展情況來看,在產學合作教育的人才培養模式以及產學合作教育的辦學模式上取得了較大的突破。這些模式就學科而言,涉及文科、理科、工科等不同專業門類;就層次而言,已經涵蓋了專科生、本科生、研究生等不同教育層次。
但是在社會和教育事業的發展中,產學合作教育中已有較多嘗試。
1.工讀結合,工學交替。將學生在校學習的時間分為理論學期和實踐學期,學生理論學期在校內學習,實踐學期到校外工作,如“3+1”和“訂單式培養”等。
2.共建實習基地,學生頂崗鍛煉。以簽訂“共建教學實習基地協議書”的方式,學校積極創造條件與行業或企業共建教學實習基地、增加學生接觸社會和接觸生產實際的機會。
3.分散式合作教育。發揮學生主觀能動性,自找門路,尋求多領域、多形式的社會實踐機會。
4.校內合作教育。構建以校辦企業和校內實習基地為主的創新集成環境,引導學生通過實習與實驗教學環節、第二課堂、科技活動及社團活動,把課堂上學到的知識付諸實踐,加以深化和提高。
5.校企合作的研究與開發。利用校內資源,與企業共建聯合研究室或技術開發中心,學生參與校企聯合開發的項目,實現校企雙贏。
6.以科研項目為載體的合作研究與開發。學生或參加教師的科研項目,或直接承接政府部門的科研項目和企事業單位的課題,或在畢業設計(論文)期間深入生產實際,為企業排憂解難。
然而,若立足于創新能力的培養,對于工科大學而言,在這些模式中,模式1至4主要側重于提高學生的實踐動手能力,難以達到實際意義上的創新能力培養,同時推廣起來亦存在一定的障礙。模式1的工讀結合、工學交替,完全依賴于企業的積極性,效果不穩定;模式2既存在學生頂崗的安全患,也會因技能欠熟練而影響企業的勞動生產率;由于各高校都擴大招生,學生短期難以集中找到社會實踐機會,所以模式3實效有限且難以管理;模式4需要不斷地投入大量的資金,同時學生在模擬的環境里感受不到企業在市場經濟條件下所面臨的競爭、挑戰和危機感。相比之下,筆者認為,采用模式5和6,并輔以必要的社會生產實踐,則更易推行,效果也會更好。
四、產學合作教育培養創新型人才的若干實踐
針對創新型人才及技術創新能力培養,依靠教育部農產品生物化工重點實驗室(合肥工業大學)、安徽省農產品生物化工工程技術研究中心、總醫院、中國藥品生物制品檢定所等單位的科研實力,借助安徽豐原集團、合肥太古可口可樂公司、合肥拓峰生物工程公司等企業的行業優勢,在合肥工業大學食品科學與工程專業部分本科生和農產品加工與貯藏工程的部分研究生中進行了產學研合作教育培養創新能力的試驗。
對于本科生的產學研合作教育主要體現在畢業設計工作中,參加畢業設計題目全部來源于科研項目或企業的攻關課題;畢業設計期間安排他們到企業或科研單位,進入不同的課題組,直接面向科學研究前沿方向從事科研或技術攻關。采取“雙指導教師”方式,聘請基地單位具有較強的科研能力和豐富的工程實踐經驗的技術骨干,共同進行畢業設計指導,學生在完成畢業論文的同時,不僅拓寬了知識面,創新意識和創新能力也得到提高。
而對研究生的產學研合作教育則嘗試以科研項目為載體的培養模式,依托重點科研機構,緊密結合企業的生產實際,構建高層次創新型人才培養新體系。研究生一經錄取即進入產學研基地工作崗位,根據學生的不同層次和能力強弱,組織他們分別進入科研課題組,有的還作為負責人承接工程子項目。學生結合科研或工程實際問題開展課題研究,學位論文與研究課題直接掛鉤。研究生的指導亦采用雙導師或指導小組聯合指導,由于指導針對性強,理論與實踐結合得比較好,實現了校企雙方的優勢互補。我們還引入了學生科研團隊的機制:組成由博士生領銜、碩士生和高年級本科生參加的科研小組,由不同層次、不同研究水平的學生共同完成科研任務。科研工作極力倡導求新、求大、求和、求難的精神。求新:即敢于更新觀念,敢于涉及新領域,敢于承接新課題。求大:究實踐中感受、體驗科研工作,獨立地思考、探索與學習。
本研究采取的產學研合作培養創新型人才的模式,既有別于單純安排學生參加企業的生產實踐,又不同于一般教學環節中引導學生參與科研活動的培養方式,而是通過組織學生參加企業和科研單位的科技攻關、科學研究,將創新與學習過程結合起來,達到靈活運用知識進行積極思維、增強創新能力之目的。與企業的合作,不僅要搞小發明、小革新,更強調怎樣把實驗室的研究成果通過中試擴大到生產試驗、進而投入正式生產;強調成果的實用性、經濟性、高效性和規模性。與科研單位的合作,注重成果的國際前瞻性,力求形成自主知識產權,提倡成果的原創性和新穎性。
實踐表明,產學研結合教育為學生提供創造性的環境和機會,把理論知識同研究、產業實踐緊密結合,幫助學生從多角度多層次分析問題,使學生的創新能力得到實質性的提高。
(一)參與科研實訓,激發創新意識
本科生的畢業設計和研究生的學位論文全部選自真實課題,在專家、教授和工程技術人員的共同指導下,學生受到了科研人員良好的科學素質的熏陶,創新意識進一步被發掘,創新與實踐能力明顯增強,解決工程實際問題的能力得到升華。
由于科研項目和許多現場的課題有的涉及學科的前沿,有的必須綜合應用所學的知識,有的知識在課堂中難以學到,甚至沒有學過,因而促使學生主動地學習新知識。學生在參與科研實訓、不斷剖析和攻克難題、解決工程實際問題的過程中,極大地激發了創新欲望,同時個人的獨立工作能力、實踐能力和創新能力都上了一個臺階。如農產品加工與貯藏工程2002級的一名博士生作為項目主持人,在承擔安徽
省“十五”重大科技專項《熱敏性鮮果汁超高壓殺菌技術及產業化》的研究中,帶領學生科研團隊,改進了半連續式超高壓殺菌中試裝置,成功開發了西瓜汁、草莓汁、獼猴桃汁等熱敏性果汁規模化生產工藝,有效疏通了超高壓殺菌技術的產業化途徑,其成果被專家認定為達到國際先進水平。
(二)立足工程實踐,注重原始創新
通過參加企業的科技攻關,學生們逐漸體會到創新是企業立身之本的道理,真正理解企業技術創新的內涵,不是漫無邊際的空想,也不是小打小鬧的技術革新,更不是花拳繡腿的表面文章,而是實實在在的、能形成企業核心競爭力的生產技術。農產品加工與貯藏工程2003級的一名博士生承接安徽省“十五”二期重點項目《碭山酥梨濃縮汁深加工產業化關鍵技術研究》中的濃縮梨汁脫色的任務后,帶領兩名碩士生與豐原碭山梨業公司的技術人員協同攻關,深入現場歷時三個多月,進行了大量實驗研究,終于提出了降鈉脫色新工藝,解決了碭山酥梨濃縮汁鈉離子含量過高和色值達不到歐洲標準的難題。
科研工作注重創新成果的實用性、新穎性、高效性。采取各類學術沙龍、論壇、研討會的指導形式,在基地單位科研人員的積極引導、適時鼓勵和真誠支持下,參加試點的教師和學生在原始創新方面取得了一些重大突破。例如,在參加國家自然科學基金重點項目“天然產物有效成分高效精致純化新技術、新方法”的研究中,學生科研團隊在導師的正確引導下,展開超越常規的思考,不拘泥于現有的理論,大膽提出了一些新見解、新方法:如電磁誘導膜分離技術,在高分子膜中均勻分布磁性納米材料,利用外磁場對分離膜孔徑進行約束。調整外磁場強度,可改變磁性材料對孔徑的約束、誘導力,達到調節通透率的目的,類同可變孔徑分離膜。在溶菌酶的分離實驗中,效果非常明顯。又如半固定配位色譜技術,基于超分子化學原理,客觀描述目標產物、雜質與配體的結合競爭關系,課題組從適應生產實際需求出發,建立了半固定配位色譜新方法,并成功分離了丹參系列產品。
近兩年參加試點的學生已先后參與國家級、省部級科研項目和企業委托的技術攻關課題十余項,并在若干學術期刊上公開發表學術論文四十多篇,與導師共同申請發明專利兩項。
(三)培養團隊精神,磨煉意志品質
在科研實訓中,團隊所有的成員都有機會學習和訓練動手能力、管理能力、解決問題和獨立進行技術決斷的能力,但每個人的工作又是互相關聯的,必須通力協作才能最終完成任務。為此,團隊每周組織召開一次學術研討會,每次確定一個中心議題,研討工程項目的進展情況、科研中取得的成果或遇到的棘手的問題,或者所承擔課題的科研前沿動態。一般而言,經過獨立思考后提出的創新設計和構思是否具有可行性,在尚未得到實踐證實前,集體研討是一個最佳的辦法。
在研討會上他們把自己的設想清楚地表達出來,讓導師、指導小組以及課題組全體成員提出問題,供大家討論。研討會上人人暢所欲言,質疑尖銳,交流切磋無拘無束,甚至在論辯中激發創意。
產學合作教育不僅為學生接觸社會、了解國情、參加實踐提供了良好的環境和條件,在產學研合作教育實踐中,學生的科研實踐和實驗往往要經受很多次失敗的考驗,一次又一次的失敗對磨煉學生的意志品質和耐心有很大的幫助。學生可以通過創新實踐,切身體驗技術和產品研究開發的艱辛;感受科研人員堅忍不拔的毅力,在潛移默化中受到感染。
參考文獻:
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