时间:2024-04-08 17:37:43
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇食品科学概论,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:技术应用型大学 食品科学与工程 教学改革与探索
目前,全国开设有食品科学与工程专业本科的高校达到两百余所,分布在综合性大学、工农医科类,师范类与民族类等院校中[1]。在这些众多的高校中,一些老牌学校的课程设置和专业培养方案较完善,但大多数学校由于开设时间晚、基础薄弱、没有自己的特色和优势,仍然存在很多问题,主要集中在课程设置和培养方案上[2]。随着我国高等教育由精英教育向大众化阶段的跨越,客观上也要求高等教育的人才培养在培养目标、课程体系以及教学内容等方面进行重大变革[3]。
一、面向未来,突出食品营养
随着人们对营养健康的关注,食品营养人才的需求日益增长,很多领域都将面临该类人才急缺的局面。要切实改善居民的营养状况,提高国力就必须要建立一支稳定、高素质的食品营养学科领域的队伍,食品营养学科领域的人才应该遍及社区、中小学、托幼机构、大专院校、大型企事业单位及机关食堂、食品生产、销售企业、各级饭店,食品物流等各个相关机关、部门、企业。在今后几年中,食品营养学领域的职业将成为炙手可热的职业,具有极大的人才市场的潜力[6-7]。
二、服务经济建设,彰显应用为本
食品科学与工程专业是一个集理、工、农等学科的相关知识为一体,边缘性和综合应用性极强的交叉学科,一个实践性很强的应用型专业。随着食品行业的发展,食品工业对人才的需求量越来越大,对人才质量的要求越来越高。食品类高校肩负着培养食品行业高级应用型人才的重任。因此,食品科学与工程专业的人才培养必须面向未来,服务经济建设,培养我国经济建设所需要的技术应用型人才。
进入21世纪以来,食品科技更新加快,消费市场需求更高,这种日益发展的市场经济对食品科学与工程专业学生实践能力和创新能力培养的要求更为迫切[4]。新形势下人才需求的类型发生了变化,很多培养食品类专业人才的院校还存在着培养目标定位与社会需求脱节,课程设置与就业、创业的适岗能力错位等通病,造成食品专业毕业生就业对口率不是很高,就业质量较低,从而影响了食品专业人才培养事业的发展。因此,研究新形势下食品专业的教学改革,对更好地服务国家建设及地方经济具有重要的现实意义[5]。作为本科层次不同于职业教育,在基本知识、基本理论方面要有一定的宽度和深度,要有较开阔的视野和较强的创新意识和能力。因此,培养技术应用型人才的目标应当是具有较扎实的基础知识和基本理论、很强的实践动手能力、一定的创新技能、了解和掌握与专业相关的现代新技术、视野开阔、具有一定的国际理解力和适应性的人才[6]。
三、围绕知识、能力和素质,构建课程体系
在高等教育大众化的背景下,面向未来、突出食品营养特色,服务经济建设、彰显应用为本,对技术应用型本科食品科学与工程专业进行教学改革探索,确定人才培养应具备的知识、能力和素质要求,构建课程体系,提高学生的综合素质,提升学生的竞争力。其中知识要求有:了解与本专业相关的职业和行业的方针、政策和法津、法规;具有从事食品营养专业工作所需的数、理、化、生等基础自然科学知识和经济管理知识;具备扎实的学科基础知识及本专业基本理论知识,了解本专业的前沿发展现状和趋势。能力要求有:具有食品营养品质控制和生产指导能力;具有公众营养咨询指导、养配餐设计和餐饮卫生管理能力;具有保健食品研发能力;具有食品与健康关系研究能力。素质要求有:具有良好的科学素养、较强的社会责任感和良好的职业道德;具有适应发展的能力以及对终身学习的正确认识和学习能力;具有国际视野和跨交流合作能力;具有一定的组织管理能力、较强的表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力;掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的创新意识和创业思维。核心课程体系:无机及分析化学、食品微生物学、生物化学及实验、生理学、食品化学原理、应用营养学、应用营养学实验、功能食品原理与应用、食品工艺学。其他主要专业及专业基础课程有有机化学、仪器分析、食品分析、食品营养学、食品卫生学、营养配餐设计与烹饪学、功效因子制备技术、功能食品功能评价与管理、功能食品制备、食品毒理学、普通生物学、基础医学概论、药理学概论、分子生物学、食品工程原理、食品法律法规与标准、免疫学、食品原料学、生物统计、食品质量管理、食品酶学、食品保藏技术原理、市场营销学、食品机械与设备、无机及分析化学实验、有机化学实验、仪器分析实验食品微生物检测实验、应用生理学实验、食品分析实验、食品功能因子检测实验、功效因子制备技术实践、食品工艺学实践、公共营养师取证、营养配餐师资格取证、保健食品创新创业实践、食品营养产学研项目综合实践等。
四、总结
改革开放后,我国食品工业飞速发展,对食品人才的需求日益增加,因此,我国高等教育由精英教育向大众化阶段的跨越,客观上要求高等教育的人才培养在课程体系、培养方案等方面进行重大变革。食品科学与工程专业结合实际情况和发展趋势,对技术应用型本科食品科学与工程专业进行教学改革探索,突出食品营养和技术应用,确定人才培养应具备的知识、能力和素质要求,构建课程体系,提高学生的综合素质,提升学生的竞争力。
参考文献
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[2] 黄业传.食品科学与工程专业课程体系改革的探索与思考[J].高等教育研究,2009,26(2):34-36.
[3] 周文化,李忠海,向春阶,等.食品科学与工程专业特色专业建设的思考[J]. 现代农业科学,2009,16(11):196-198.
[4] 李凤梅,孙京新.地方农业本科院校人才培养模式初探——以食品科学与工程专业为例[J].高等农业教育,2009,4:45-47.
【关键词】食品营养与卫生学;教学改革;探索
随着高等教育的发展,大学教育更注重知识的应用性和实践性,培养学生以就业为导向,培养“复合型、应用型人才”才能满足当今社会的发展。《食品营养与卫生学》是食品类专业的一门重要专业基础课程,该课程在曲靖师范学院食品科学与工程专业开设已6年,基本都是以传统教学的侧重于理论知识的教学方式授课,长期以来,传统教学仅仅以考试分数作为考核方式,让学生实际操作动手能力较差。因受课时的限制,教师在教学中以“灌输式”教学为主,导致学生机械性地“学”,长期这样,难以调动学生的主观能动性,学生缺乏学习兴趣,学生学习的主动性和积极性也受到影响。课程结束后,很少有学生能将学到的专业知识应用于实践。因此,为了提高课程的教学质量,要充分发挥学生的主观能动性,作者从高等教育教学的基本原则出发,分析本课程的性质和特点,结合《食品营养与卫生学》教学过程中发现的问题,探索适合食品科学与工程专业的教学思路和方法,旨在进一步提高课程教学质量和效果。
一、课程体系改革,加强教材建设
食品营养与卫生课程目前的教材涉及的内容多,范围较广,且内容陈旧,课程的核心是教学内容,内容的合理性和先进性直接影响较学效果。(基于岗位需求的食品营养与卫生学课程改革)教师应及时更新教材版本,及时结合当前研究现状补充学科前沿知识,对一些陈旧的内容进行删减,新加入国家的一些食品相关法律法规。例如:2016年5月28日,国务院印发了《土壤污染防治行动计划》,简称“土十条”。这个计划里面提出在2018年底前,要查明农用地土壤污染的面积,分布及其对农产品质量影响,我们云南省农田土壤受重金属污染较为严重,重金属有迁移性,会从土壤迁移到农作物中,因此,我们根据实际情况可以对于重金属检测的章节更加详细与实用。可在每章内容前加入学习目标,需要掌握的技能。正式章节中补充阅读资料和一些思考内容,为老师开展积极教学法提供内容上才支持,调动学生的积极性,再加入相关内容的案例分析,让学生由以前的被动学习转为主动积极讨论分析问题中掌握知识。
二、教学方法的改革
在教学过程中,应该重视学生的主体地位,而不是被动学习,提供学生学习的主动性和积极性,培养学生独立思考的能力。因此,我们在课堂上要使用积极有效的教学方法,能够在课堂上最大限度激发学生学习效果。课堂上就应该实现学生真正的学习,而不是让学生在课后再花大量时间进行学习。否则,就意味着课堂上所使用的教学方法是低效的。例如,课堂上老师鼓励学生记笔记和使用思维导图,记笔记是一种有效积极的学习方法,也是最为简单的活动之一。教师应该鼓励学生养成每堂课记笔记的习惯,因为当教师在进行讲解时,记笔记能确保学生保存主动的意识参与。利用实验室进行练习,教师在实验室给学生提供演示后,学生可以自行进行实践练习,教师可以在教室里走动以检查所有学生的进展,并给有需要帮助的学生提供支持。教师可以通过设计不同层次的问题观察每位学生的学习情况,从而简单评估学生的排名和能力。同时,这种方法也可以告诉教师教学是否有效,是否需要回顾某些教学内容。利用同伴合作和小组合作,让学生之间互相帮助学习。另外,在课堂上还可以进行案例研究和项目教学。
三、考核方式的改革
本课程全面改革一张试卷定成绩的传统考核方法,期末总成绩由平时出勤率(10%)+课堂讨论及案例教学成绩(10%)+试验操作成绩(40%)+理论成绩(40%)构成。这样在注重理论、概论知识的同时,加大实际操作的考核。通过课程考核方法的改革,不仅使学生的上课出勤率有所扭转,考试过关率显著提高,而且考核结果能客观反映学生对该课程内容的掌握程度。
参考文献:
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[3]赵海峰,倪淑华,王忠霞,等.营养与食品卫生学教学改革探讨[J].山西科技大学学报,2008(10):545-546.
关键词:创新创业能力培养;食品文化教育;食品类专业大学生
作者简介:黄群(1977-),男,湖南武冈人,吉首大学化学化工学院,副教授;杨万根(1974-),男,土家族,湖南吉首人,吉首大学化学化工学院,讲师。(湖南 吉首 416000)
基金项目:本文系2013年湖南省普通高校教学改革研究项目(项目批准号:湘教通[2013]223号)、吉首大学2011年校园文化精品建设项目(项目编号:2011JSUWH04)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)28-0050-03
自1999年我国高校大规模扩招以来,高等教育大众化日益深入,在提高全民素质、促进经济发展等方面起着不可替代的积极作用,此外高校毕业生就业方式、就业岗位朝多元化方向发展,人才竞争激烈异常。但随之而来的就业难矛盾日益尖锐,就业形势日趋严峻。教育部《关于做好2013年全国普通高等学校毕业生就业工作的通知》指出,2013年全国普通高校毕业生规模达到699万人,比2012年增加19万人,高校毕业生就业形势更加复杂严峻,工作任务更加艰巨繁重。面对这种严峻局面,国家千方百计出台了一系列优惠政策,促进大学生就业,其中增强当代大学生综合素质、创新精神与能力、创业精神与能力是有效途径之一。
在大众化教育背景的新形势下,克服学生基础参差不齐、硬件软件资源发展滞后、教学资源因学生数剧增而短缺、社会人才需求多层次多元化等众多问题,如何培养大学生的创新创业精神与能力是高等学校人才培养不可回避的战略性问题,也是我国高等教育改革发展所面临的重要任务。本文就对食品类专业学生进行食品文化教育、在该专业学生的创新创业能力培养中的作用与意义、在食品文化教育中培养学生创新创业能力之途径进行了探讨,以期能为当前大学生创新创业能力培养方式提供借鉴。
一、食品文化与大学生创新创业能力
1.食品文化
食品文化是所有与食品相关的生活方式的整体,包括观念、形态和行为方式等。食品文化作为食品相关信息、知识和工具的载体,是与食品相关的社会生活环境的映照,是人类食品领域社会实践的一切成果。食品文化产业的进步促进了食品加工制造、食品科技和食品经济等相关领域的发展。食品文化的功能包括信息记录功能、认识和解决问题功能、规范教化功能、凝聚人心功能、审美娱乐功能和显声扬名功能。
食品文化是中华民族传统文化的重要特征,也是我国民族文化的重要组成部分,是食品质量与安全、食品科学与工程等食品类专业学科结构的重要内容。因此,国内一些食品、农业、旅游、商业及师范等高校纷纷开设相关食品文化教育课程,进行食品文化教育,旨在继承与弘扬我国历史悠久的食品文化,同时提高学生人文素质、丰富学生的知识结构。对食品类专业学生而言,还能全面巩固学生的专业意识,陶冶学生食品文化的情怀,引导学生寻找创新创业亮点,全面培养学生在食品专业领域内的创新创业精神与能力。
2.大学生创新创业能力
大学生就业难的矛盾已经凸现且将长期存在,在高校毕业生就业形势复杂严峻的背景下,全面开展切实有效的创新创业教育,进一步着力加强当代大学生创新创业能力的培养,使更多的大学生具有较强的创新创业能力,把自主创业、科技创新作为人生价值的实现目标,积极主动适应就业环境、应对社会挑战,是就业压力有效缓解的可行途径,更是推动创新型国家建设的需要。
建立在知识和信息的生产、分配和使用之上的知识经济的快速发展大力地促进了社会的高速发展。创新是一个国家兴旺发达的不竭动力,是一个民族进步的内在灵魂,当今世界综合国力的竞争归根到底是人才素质、知识总量和科技质量的竞争。科技创新、知识创新对发展国家经济、提升综合国力有着不可替代、举足轻重的地位。在高等教育由精英教育转型为大众化教育的今天,社会人才需求对高等教育人才培养模式提出了新的挑战,人才竞争的异常激烈要求高等学校培养更多的具有较高创新能力的创新型科技人才。用人单位越来越青睐具备敏锐创新思维、超常创新理念、扎实理论基础、较强创新能力的优秀人才,这些可以通过创新教育而实现。因此,高等教育必须多方式、多渠道实现由传统教育向创新教育、素质教育的转变,重要目标之一就是大学生创新能力培养,而且创新能力培养是提高大学生自我发展、实现自我价值的内在需要。
创业是当今时代的潮流,高校教育管理的全过程均渗透着大学生的创业教育,创新创业型国家建设的重要支撑为创新创业型人才的培养。2010年《政府工作报告》提出:“鼓励自主创业、自谋职业等多种形式的灵活就业,以创业带动就业。”由此可见,推进创业教育、培养创业能力、塑造潜在创业者、服务就业创业已成为高校教育的重要任务。学生创业能力是指:“在校正在接受大学教育的学生以及刚毕业还没有找到工作的学生通过学校、社会、家庭等的教育,发现和捕获商机,将各种资源组合起来并创造出更大价值的能力,即将自己的创业设想成功变为现实的能力。”包括了首创和冒险精神的意识层面,以及技术能力、社交能力、管理能力独立工作的能力的行动技能层面。大学生全面、具体的创业能力培养主要有四个内容:专业知识技能的培养、创业意识和创业精神的培养、工作方法能力的培养和社会能力的培养。
二、食品文化教育在食品专业大学生创新创业能力培养中的作用
1.实践教学载体的作用
在食品文化教育中,参观感受企业食品文化、调研食品文化现状等是实践教学的形式之一。食品科学与工程、食品质量与安全等食品专业的实践教学是以的实践观为指导,充分调动学生的积极性、主动性和创造性,让学生大胆参与教学活动和教学过程。食品专业的实践教学是时展的客观要求,是培养创新创业能力、实现素质教育的要求。实践教学是大学生培养职业能力、进行职业定位、谋求职业生涯发展的重要手段,实现大学生成才、谋求职业生涯发展又是实践教学的目的。食品文化教育通过学生对企业、社会及学校食品文化的调研进一步培养锻炼学生理论联系实际和分析问题、解决问题的能力;同时对教学质量与教学改革起推动和促进作用,为高级实用型食品人才的培养提供理论旗帜,为食品专业实践教学提供有效载体。
2.教育引导的作用
民以食为天,食以安为先。在食品质量安全事件层出不穷的今天,三聚氰胺、地沟油和瘦肉精等一系列恶性食品安全事件刺痛着人们的神经,严重挑战社会的道德底线。社会转型过程中的“企业病”仅靠法律、法规不可能有效解决食品安全的一揽子问题,道德文化等国家软实力也是不可或缺的重要因素,文化在软实力中发挥着越来越突出的至关重要的作用。具有精神规范作用的食品文化具有很强的影响力,在食品文化教育过程中使学生感受先进食品文化环境与精神氛围,对食品专业学生毕业后的职业行为起指导作用,把食品专业学生的价值取向及行为取向引导到食品行业职业道德所确定的目标上,以高度的观念形态潜移默化地教育、引导和同化环境中的每一位食品专业学生,使他们毕业后有高度的捍卫食品安全之社会责任感、历史使命感。
3.激发灵感的作用
加强食品文化教育,开展丰富多彩的健康校园食品文化活动,对食品专业学生创新创业意愿与信念具有强大的感召力,使学生具有开拓进取、朝气蓬勃的良好精神面貌。食品文化蕴涵了与食品相关的信息、知识,在食品产业发展的历史进程中一直伴随着困扰发展的问题,获得成功的经验。通过食品文化教育使学生敏锐地发现食品文化产业中存在的制约产业发展的技术问题、经营困境,吸收前人经验与教训,从而激发食品专业学生创新创业的灵感,在以往已学专业知识基础上采用科学方法解决技术问题、挖掘创业商机,并形成你追我赶的激励机制和激励环境,使创新创业精神成为大学校园价值的精华、创新创业能力成为大学生综合素质的关键内容。
4.锤炼意志的作用
创新创业是一个磨练意志、长期坚持的人生规划,要耐得住寂寞、坐得住冷板凳、承受得了失败挫折。但是,目前参与创新创业实践活动的学生人数偏少、热情偏低,缺乏吃苦耐劳、脚踏实地和科学严谨的意志品质、学术作风,部分学生缺乏团结合作精神。如在创业中存在“热情渐涨、行动迟缓”的现象,“求稳怕风险”的心理使多数学生在就业压力下被动选择创业,而非理想职业选择。通过举办食品文化相关的论坛、讲座和竞赛等实践活动帮助食品专业学生克服在创新创业中表现出的缺陷,提升创新精神和培养创业能力,锤炼创新创业意志以养成锲而不舍、团结和谐的优秀创新创业品质。
三、食品文化教育的途径与方法
1.开设食品文化相关课程
中华文化博大精深,食品文化也中外贯通、古今交汇。对食品科学与工程、食品质量与安全等食品类专业大学生开设食品文化相关课程有助于学生拓展眼界,了解世界不同地域、不同民族的食品文化,熟知基本饮食礼仪,构建良好的饮食习惯,深入研究饮食文化,优化学生的知识结构,在传承中创新弘扬优秀食品文化。修订人才培养方案,开设“食品文化概论”或“饮食文化”等相关课程为专业选修课,培养学生比较思维能力和创新能力,发挥专业特长、寻找相关研究切入点开展创新创业实践。
2.成立相关社团组织
高校学生社团是为了实现会员的共同意愿和满足个人兴趣爱好的需求而自愿组成、按照其章程开展活动的群众性学生组织。学生社团是我国高校校园文化建设的重要载体,更是高校第二课堂的引领者。结合食品专业学生的专业特殊性,成立食品与饮食文化协会、食品科学技术协会、食品营养与健康协会、食品安全与营养协会等学生社团组织,配备在食品文化方面有较高造诣的专业教师担任指导教师,开展丰富多彩、灵活多样、贴近生活并富有娱乐性的宣传食品文化、普及食品知识、关注食品文化的校园及社区活动,让学生在实践中自主获得创新创业意识、发掘创新创业机遇。
3.开展食品文化艺术节活动
校园文化建设的重要组成部分之一——食品文化艺术节能丰富校园文化、拓展学生素质,传承传统文化、保护和弘扬中国食品文化,扩大对外合作交流、提升学校办学声誉等,对校园文化建设品位的全面提升、营造食品文化氛围和优化育人环境等发挥着重要作用。争取学校相关单位支持,发动学生积极参与,每年连续举办具有影响广泛、收效理想的食品文化艺术节活动,融合不同院校的专业特色,融入厚重的中国食品文化,在增强全体师生食品安全意识、普及食品文化的同时激发食品专业学生创新创业精神。
4.举办相关论坛讲座
邀请食品文化研究专业人士、食品行业成功创新创业人士或校友等为在校大学生开展食品文化、创新创业等方面的整专题讲座,分享主讲人研究成果与创新创业经验教训,引导学生正确认识和分析自我、在专业及相关领域内寻找创新创业灵感,教育学生树立正确的创新创业理念,强化当代大学生的团队精神与协作意识等创新创业品质。比如邀请质量技术监督局、食品药品监督管理局等政府部门的领导专家以及民族文化学者深入大学课堂或课外素质大讲坛给学生传授食品文化与创新创业的理论知识并进行案例分析,将食品文化在创新创业中的地位、应用贯穿其中,培养学生创新创业的社会责任感和荣誉感,给予创新创业实践指导,进而激发学生创新创业的意识与动力。
5.充实校企合作教育内涵
校企合作培养是一种开放性的培养技术应用型人才的理想模式,充分利用企业和高校在人才培养中的各自优势与资源,实现技术开发、成果转化和人才培养融为一体的校企双赢,是人才培养模式改革的重要举措、人才培养质量的重要保证。利用校企合作中建设的实践基地、顶岗实习等平台与形式,带领学生深入企业进行参观、实习、实训等实践教学环节,体验企业技术开发、经营管理中的食品文化,感受食品文化在企业文化中的核心灵魂地位,比如江苏雨润的“食品工业是道德工业”、加多宝倡导的“民族责任感”等,让学生直接接触社会,毕业后在本职工作中潜移默化地践行食品文化。
参考文献:
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湖南省农产品加工研究所(湖南省食品测试分析中心)于2003年在原湖南省农业科学院农产品加工研发中心基础上组建而成,是湖南省唯一的省级农产品—食品加工与质量安全专业研究和分析机构。拥有柑橘资源综合利用国家地方联合工程实验室、农业部农产品质量安全风险评估实验室(长沙)、农业部柑橘质量安全监督检验中心、国家柑橘加工技术研发中心(湖南)、湖南省农产品质量监(检)技术共享平台、柑橘湖南省工程实验室、湖南省柑桔工程技术研究中心和长沙农产品—食品质量安全工程技术研究中心等创新平台,是农业部绿色食品产品质量定点监测机构、农业部无公害农产品定点检测机构、农业部农产品地理标志产品品质鉴定检测机构、省工商局流通领域商品质量监管委托检验检测机构、中南大学农产品加工与贮藏工程硕士学位授权点、湖南省研究生创新培养基地。另有国家柑橘加工产业技术创新战略联盟、国家农产品加工技术研发体系果品加工专业委员会、农业部果品加工标准化技术委员会、农业部农产品加工与质量安全创新团队、湖南省食品科学技术学会、湖南省柑橘产业技术创新战略联盟等机构在此挂靠管理。
注册资金2477.5万元。现有专业技术人员41人,其中高级职称19人,博士、硕士23人,10人具有国外大学、研究所学习和工作经历。下设果蔬加工与贮藏、粮油加工、功能食品与活性物质、畜禽水产加工、农产品质量安全与标准等5个研究室和1个中试示范工厂;建立了质谱、色谱、元素分析、氨基酸、病毒与转基因、理化等测试分析实验室。拥有3000多平方米的检测实验大楼,装配有先进的精密仪器与全套欧美进口果蔬加工中试设备,价值3000多万元。
先后主持承担了国家和湖南省相关科技计划项目60多项,取得科研成果40多项。其中获得国家科技进步二等奖、省技术发明一等奖和省科技进步一等奖各1项,获授权发明专利12项、实用新型专利1项,制定标准9个,发表科学论文210多篇,主编出版《柑橘加工概论》等著作7部,约160万字。成果已被湖南熙可食品有限公司等国家和省农业产业化龙头企业应用,创经济社会效益20多亿元,出口创汇近3亿美元。
“柑橘酶法脱囊衣和去皮技术研究”成果简介
我国是世界柑橘第一大国,2010年面积221万hm2、产量2645.2万t。湖南是我国柑橘第一大省,面积38万hm2、产量410万t。我国柑橘加工主导产品是柑橘罐头,约占加工量的90%,年产量80多万t,出口30多万t,占国际贸易量的70%左右。目前,我国柑橘罐头基本采用传统的人工剥皮和化学法脱囊衣,存在以下问题:每生产1t柑橘罐头,产生NaOH废水40~60t;NaOH的使用可能影响产品质量安全;劳动密集、生产效率低。
近年来,发达国家针对我国柑橘工业存在的质量安全和环境污染问题,采用越来越多的技术壁垒甚至法律措施来限制我国柑橘罐头出口以保护本国产业。为保持我国柑橘工业在国际市场的优势竞争力,打破日益严峻的技术壁垒和绿色壁垒,在国家“863”计划、农业部优势农产品重大技术推广项目、湖南省科技重大专项等科技计划的支持下,项目组研究橘皮和橘瓣囊衣的化学组成特性,创造性地应用现代生物技术改造传统加工工艺,重点研究酶法脱囊衣和去皮新技术,同时开展微生物降解柑橘囊衣和柑橘全果酶法脱囊衣的技术研究,并研发配套设备,形成了完整的工业化技术体系。项目获授权国家发明专利4项、实用新型专利1项。
应用该技术,不但解决了柑橘加工传统工艺中产生大量NaOH废水污染问题,而且有效降低了劳动强度和成本,显著提高了产品质量安全水平和生产效率。
2007年12月12日,由中国工程院方智远院士、孙宝国院士等10多位国内知名专家组成的鉴定委员会一致认为:复合酶法柑橘脱囊衣技术属国内首创,达到国际先进水平。
2008年4月2日,由农业部农产品加工局和中国罐头工业协会主办了全国性培训班,来自8个省市30多家柑橘加工和设备企业以及科研单位共130多位代表参加学习。
2009~2011年,协助湖南熙可食品有限公司建成年产1.5万t的世界首条柑橘罐头酶法脱囊衣生产线;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、浙江丰岛集团等企业应用该技术已累计生产酶法脱囊衣橘瓣罐头24万多t、创汇2.18亿美元、减少NaOH废水排放约620万t。
本成果荣获2011年度湖南省技术发明奖一等奖。
作者:熊聪聪 畅卫功 刘尧猛 张强 单位:天津科技大学
传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性,只要适当补充和调整网络工程专业的课程体系,就能够达到物联网专业人才培养的目标。因此,在计算机网络工程专业中设置物联网方向是切实可行的。近两年,国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多,但他们在不同程度上存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。区别于部分高校现开设的物联网工程专业,学校在计算机网络工程专业开设物联网方向时可以在该专业多年积累的教学资源的基础上,结合本校独特的优势学科制定具有行业物联网应用特色的战略性新兴产业人才培养方案。计算机网络工程专业开设物联网方向的专业目标是要让学生在具备一定的数学和计算机科学理论知识的基础上,系统地掌握计算机网络以及物联网的相关原理和应用技能。笔者认为计算机网络工程专业物联网方向的学生对有关物联网感知层的基本知识和基本技能达到掌握程度即可,重点是要结合各高校的优势学科及地方人才市场需求,让学生在充分掌握计算机网络技术的基础上,强化对物联网应用层关键技术的理论学习和应用实践。
结合高校优势学科培养网络工程专业人才
不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围,高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科,参考人才市场的用人需求,改革网络工程专业的课程体系,因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。网络工程(物联网)培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中,专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上,需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式,注重学生的创新思维和自主学习能力的培养,强化教学实践环节。例如:开设具有行业背景的工程训练课程,开展个性化的创新能力培养研究,提高实验和培训课程的比重,扩展大学生创新实践基地建设[5]等,形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价,依据评价结果可以适时地调整教学内容,有利于提高人才的适应性。从行业应用出发,可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合,使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作,也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作,增强毕业生的工程实践能力,拓宽其就业范围。以天津科技大学为例,学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”,在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景,笔者认为,目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域,融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源,拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合,建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。
优化网络工程专业培养目标和课程体系
由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科,所以,在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上,调整教学大纲,对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景,依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境,形成特色教育,增强毕业生的就业竞争力。
1.专业培养目标物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术,主要培养学生良好的科学素养,使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究,成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力,能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广,具有物联网工程实践能力。专业能力培养要求:掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法,具有扎实的理论基础知识;掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能;具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力,拥有较强的软件编程功底;具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力;了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准,掌握文献检索、资料查询的基本方法,熟悉利用Internet获取信息的手段,具有获取信息的能力。
2.主干课程网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导,注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习,掌握网络分析和设计的基本方法,掌握物联网应用的基本技能。物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息,网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上,融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程,提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面,传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识,需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程,强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台,并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点,各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程,不仅涉及物联网的三个层次,也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。综合考虑现有网络工程专业的课程设置,计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有:离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。
3.主要专业实验专业实验的设置将使得学生具有一个计算机网络技术和物联网技术学习、开发与实验的综合平台,有利于提高学生的创新能力和实际动手能力,便于学生熟悉和掌握网络工程与物联网的原理和实际应用。网络工程(物联网)专业的实践环节可以从毕业实习、计算机基础练习、课程设计、生产实习和毕业设计(论文)五个方面进行。专业实验主要包括:C语言课程设计、面向对象课程设计、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、网络系统集成课程设计和物联网综合应用课程设计等。
结束语
物联网时代的来临预示着物联网技术在社会各领域的应用在不断加深,作为该行业发展根本要素的人才培养也越发重要。为满足物联网行业对高端复合型应用人才的需求,本文对物联网技术下的计算机网络工程专业建设进行了讨论,提出传统网络工程专业可以与学校的优势学科相融合,通过跨学科的专业资源的整合,构建具有行业特色的应用型创新人才培养模式。文章详尽讨论了网络工程专业物联网方向的人才培养目标、主干课程设置、创新能力培养方案和培养模式的评价体系,更大地促进了本校网络工程专业发展,同时对高校计算机网络专业设置物联网方向有一定借鉴价值。
在针对药学专业本科学生的授课中,天然药物化学教学内容主要包括各类天然药物化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法、主要类型化学成分的结构鉴定及其生物合成途径和生物活性等。但生物专业学生的学科知识架构与药学专业学生差异较大,因此《天然药物概论》相比于传统的天然药物化学课程在授课侧重点上应有较大调整。基于此,在课程整体定位上,旨在要求学生能掌握天然药物中主要类型成分的结构特征及基本理化性质,掌握典型天然活性成分的研究和开发过程,了解寻找中药有效或活性成分的一般途径和研发思路,从而为其日后从事生物医药相关行业奠定基础。但现阶段并没有可完全参考的教材,因此如何准确把握教学大纲,合理设计授课内容是成功开设这门课程的核心所在。
1.1绪论部分的授课侧重
绪论起到提纲挈领的作用,能够使学生把握学科主脉。非药学专业的学生,能从本课程中获得什么,可能在第一次接触时,将对他们有较大影响,因为这是建立兴趣与感性认识的重要阶段。在这一部分,可向学生介绍以下几个方面的内容:①天然药物的概念以及与此相关的几个常见术语如中药、中药材、生药、草药、民间药及民族药等的概念,让学生了解彼此之间的异同之处;②天然药物的历史、发展现状和学科地位,旨在让学生了解开展天然药物研究的重要意义;③天然产物活性成分的研究方法,让学生掌握来源于天然药物的新药研发过程,并结合学生的专业特点和学科最新研究动态,重点介绍生物活性研究相关的策略与方法,让学生了解寻找中药有效或活性成分的一般途径。与此相比,对于《天然药物化学》传统教学中重点讲授的提取分离和结构鉴定技术进行适当的简化,让学生了解主要方法和整体策略即可。另外,生物合成是近年来创新药物研究的一个热点领域,同时生物技术专业的学生对此也往往比较有兴趣。因此,其相关内容可单独作为章节内容进行授课,并结合具体的研究实例和目前的前沿动态(如生物信息学、组合生物合成、微生物转化、细胞工厂构建等)向学生作更为全面的介绍。
1.2侧重天然活性成分的典型化学结构类型的授课
在各论的教学中,对药学以外专业的学生,一个重要的教学目的就是扩充他们的知识,使他们对天然药物的基本结构类型及其特征有所了解,对每类化合物的生物活性有一定的认识,对各类化合物中临床上使用的一些代表性化合物比较熟悉。基于此,在授课中,并不像针对药学专业学生那样对各种类型的天然产物结构进行面面俱到的介绍,而是只选取几大类典型结构类型展开授课,主要包括糖和苷类、黄酮类、萜类(包括三萜及其皂苷)和挥发油、甾体类及生物碱类化合物。在实际授课中发现,如果只是简单的对这些天然产物类型的分类、结构特征及代表性化合物进行讲解,学生很容易感到枯燥和无味。因此,针对生物专业学生的知识结构,一方面要做到“少而精”,即重点突出、条理清楚,另一方面在讲授代表性化合物时可结合典型的、普通人所熟知的中(草)药来讲,同时将该代表性化合物的生物活性与该味药材的药理活性相关联:如讲到苷的分类时,醇苷可以红景天及红景天苷为例,而酚苷则可以天麻和天麻苷来展开讲解。这样学生既能从宏观上把握活性天然产物的主要结构类型,又能通过典型药材及其代表性化合物的重点讲解来强化对这类天然化合物结构特点和活性的认知。另外,各类主要结构类型的授课侧重点上也应根据授课对象的专业兴趣做适当的调整。如糖类化合物(尤其是多糖)近年来研究比较热,生物专业的学生也常常会碰到相关的内容,因此加大对糖和苷类化合物的授课力度也是非常有必要的。生物专业学生往往在糖化学方面的知识储备比较薄弱,所以通过这个章节的学习能较系统地掌握单糖的立体化学、糖和苷的分类、糖的物理化学性质及糖链的结构鉴定方法等,将为他们以后科研工作中处理相关问题提供必备的知识基础。又如有些学生对食品科学或药膳等很感兴趣,那么可以在黄酮这一章节通过与日常生活息息相关的实例(如很多蔬菜水果里都富含山萘酚和槲皮素等黄酮类化合物)来对相关知识点进行扩充和详细讲解。
1.3加强典型天然药物的药理活性及作用机制的授课
此部分应该是整个教学课案里最难的一部分,需要教师有良好的专业素养和广博的学科知识,更需要教师在广泛阅读相关文献和教材的基础上进行提炼、总结,依此来合理组织授课内容。此部分内容可以专题讲座的形式开展,以某一药理活性(如抗肿瘤、抗病毒、抗炎、心脑血管及中枢神经系统相关药物等)为中心线,围绕不同靶点,将课程中涉及的重要天然药物和实际中应用较多的药物串联起来讲。如介绍抗肿瘤天然药物时,可重点系统介绍鬼臼毒素类、长春碱类、喜树碱类和紫杉醇类抗肿瘤药物的发现、结构改造和最新研究进展,同时穿插介绍近年发展起来的美登碱、冬凌草甲素、combretastatin类以及来源于海洋的天然药物如Et-743,Eribulin等。授课过程中,注意正确把握点与面的关系,做到以点带面,串点成线,点面结合。
1.4弱化天然产物结构鉴定的授课
天然产物的结构鉴定本是天然药物化学课程里最重要的内容之一,是针对药学专业学生的授课重点和难点。但目前我国高等院校的生物专业往往不开设有机光谱分析方面的课程,如果强行向学生灌输这些知识势必收效甚微,甚至严重挫伤他们的学习热情。因此,授课中对这部分知识进行简单介绍即可,让学生从宏观上对天然产物结构鉴定的基本思路有所认识,了解结构解析的基本流程和策略,以后科研或工作中遇到相关问题知道如何去进一步提高或解决。同时在授课中采用生动灵活的语言表达方式,而不是简单粗暴的灌输式,将有助于克服学生学习过程中的畏难情绪。
2教学方法探讨
相比于授课内容,生动灵巧的授课技巧可能更容易激发学生的学习兴趣和热情。因此,笔者在所授的《天然药物概论》课程中,也主要从以下三个方面在教学方法上做了很多有益的尝试。
2.1寓教于乐,引入生活细节
天然药物化学内容纷繁复杂,课程本身比较枯燥和晦涩难懂。所以如果只是一味平铺直叙地讲授,很容易让学生感到枯燥乏味。如果能在适当的时机引入一些与天然药物化学知识息息相关的生活细节,则很容易将枯燥的知识变得有趣,将深奥的知识讲得浅显易懂,激起学生的学习热情,也因此会对以后的课程有种特别的期待。比如,在讲授典型的黄酮醇类结构如山萘酚、槲皮素等化合物时,可穿插这些化合物与人们日常饮食习惯的紧密关系;同时可引入“为什么说女性多饮豆浆可延缓衰老”这一话题,由此引导学生对异黄酮类化合物的基本结构特征及类雌激素作用展开学习;又如,在三萜及其皂苷类这一章,可引入“为什么芦荟可以美白肌肤”、“为什么很多护肤品及化妆品里含有熊果酸”这些话题,从而导入乌苏烷型三萜类化合物的学习;在讲到木栓烷型三萜时,其代表性药材是卫矛科植物雷公藤,学生可能不太熟悉,但若将其与中国武侠小说里经常提及的“断肠草”关联起来,并阐述其如何由一味毒药发展成为目前治疗类风湿疾病的有效药物,学生势必印象更为深刻。再如,在讲授生物碱相关知识时,这类例子就更多了,类似吗啡英文名morphine的来源;为什么说“哑巴吃黄连,有苦说不出”?是因为黄连中含有喹啉类原小檗碱型生物碱;为什么食用发芽的马铃薯会中毒?是因为其中一种甾体生物碱类毒性物质———龙葵碱的含量大大增加;三国演义中华佗为关羽“刮骨疗毒”到底是何种毒,以及武侠小说中的“情花”毒性又是从何而来等等。通过穿插讲授这些生动的生活实例,让学生了解天然药物并不只是一个个干燥、抽象、复杂的化学结构,而是与我们的生活息息相关,从而对本课程产生亲切感,增强他们对天然药物化学的学习热情。
2.2任务驱动教学法
所谓任务驱动法强调在教学活动中以学生为中心,以任务为载体来激发学生的兴趣,以项目导向、任务驱动来提高学生分析问题、解决问题的能力。与传统讲授式教学方法相比,更能调动学生的学习兴趣和学习能动性,使学生从被动接受变为主动思考、积极参与。如在学期中,安排班级学生2-3人一组,每组选取一种感兴趣的传统药材(如人参、枸杞等),对其化学成分及药理活性研究状况进行文献调研,然后在课堂上以PPT报告的形式进行交流,同时教师引导学生进行自由讨论并适当地予以点评。笔者通过近几年的实践发现,通过这样的任务驱动方式,既加深了学生对这门课程的了解,又有助于培养他们的创新精神和团队合作意识。一方面,有助于学生加深理解和掌握前面所学天然产物基本结构类型及其生物活性等相关的基础知识;另一方面,课堂上因为时间有限,所传授的天然药物知识有一定的侧重点。而通过文献调研,可以进一步拓宽他们的知识范畴,从而更好地理解这些传统中药材的药用价值和天然药物的研究意义。如课堂上教师会重点讲解青蒿素的结构、发现的时代背景和结构改造等知识,而学生通过资料查阅和文献调研进一步了解到青蒿和黄花蒿两种基源植物的差异。更重要的是,从这样的交流与讨论活动中教师可以更直观地了解到很多学生自身相关信息,如学生主要对天然药物的哪些方面更有兴趣,他们目前阶段的知识架构系统的长处与短处,他们对前期教学内容的掌握程度等。在此基础上,根据学生群体之间的差异,因材施教,对症下药,提高教学效果。另外,笔者发现,这种形式的师生交流也具有很好的“教学相长”效果,不但学生有提高,教师也往往能从中学习到很多新的知识,实现“教”和“学”两方面的相互促进和共同发展。总之,对于具有惰性的学生而言,任务驱动法不失为一种良策。
2.3中英文专业名词对照讲授
随着全球化的加速,如何培养具有国际化视野的学生,是当今大学教育最重要的目标之一。因此,除了在授课过程中注重向学生介绍本学科在国际上的前沿信息、国际上天然药物研发的思路和策略外,也应注重加强学生对英文专业术语的掌握程度,为其将来继续深造和工作打下良好的基础。在教学过程中,通过强化中英文专业名词对照讲授,使学生能掌握本领域基础的专业术语英文,做到可基本无障碍阅读天然药物化学领域的英文文献。其实,本门课程出现的常用专业词汇中大约有三分之一属于基础英语范畴,只是将其应用到了专业领域,而且专业词汇大多是复合词,只要学生掌握常见的前缀(如表示数量的mono-,di-,tri-等,表示结构变化的epi-,iso-,ent-等)、后缀(如表示结构特征的-ene,-ol,-one,-olide,-oside等)的含义,并具备一定的英文基础,学习起来也会比较轻松。在此基础上,鼓励学生课外多阅读本领域的英文文献,这将有助于他们了解本专业研究领域的学术前沿信息。在条件成熟的情况下,还可以有选择性地对部分章节开展双语教学。
3结语
研究生创新教育是21世纪研究生教育的根本和核心,更是衡量研究生培养质量的重要标志,其主要内容包括:创新思维的培养、创新能力的塑造、创新知识的积累[1]。陕西理工学院位于中国历史文化名城——汉中。汉中北倚秦岭、南屏巴山,汉水横贯其间,素有“汉家发祥地,中华聚宝盆”和“西北小江南”的美誉[2]。汉中是国家历史文化名城、国家生态示范区建设试点地区、国家卫生城市。主产水稻、小麦、油菜等,有大熊猫、金丝猴、羚牛、朱鹮等珍稀动物,区域自然环境与生物资源非常丰富。拥有长青国家级自然保护区、佛坪国家级自然保护区、宁强青木川国家级自然保护区、略阳大鲵国家级自然保护区、略阳珍稀水生动物国家级自然保护区,被公认为地球上同一纬度生态最好和最适宜人类居住的地区之一。汉中也是南水北调中线水源地源头,2015年被评为中国最美十大城市之一。陕西理工学院正是汉中周边陕甘川鄂渝毗邻地区唯一一所具有硕士授予权的高校。
十三五期间,陕西将持续推进建设富裕陕西、和谐陕西、美丽陕西,全面实施追赶超越战略,加速推进陕南绿色循环发展,对陕南各市加快生态文明建设,推进循环经济产业发展意义重大。伴随境内高速公路、铁路的贯通,汉中将进一步打破封闭,迎来突破发展新局面。特别是我校所在地汉中市深入推进“经济强市、文化名市、宜居城市”建设,确立打造“丝绸之路经济带重要源头、中国西部高端装备制造业循环示范基地、国内一流绿色有机农产品基地、陕甘川渝重要物流中心”的发展定位,对我校主动融入区域发展,找准发力点,在服务区域中实现事业发展将带来新机遇。如何推进内涵式发展、提高质量是高等教育发展的核心任务。如何提高人才培养质量,如何提升科学研究水平,如何增强社会服务能力,如何优化结构办出特色,是包括我校在内的高校面临的共同挑战。
多年来,陕西理工学院紧密结合区域经济社会发展需要,提出了“以人才培养为根本,以教学工作为中心,以师资队伍建设为核心,以学科建设为龙头,以区域经济社会文化事业发展需求为导向”的办学理念和“培养具有创新精神和实践能力的高级应用型人才”的人才培养目标[3]。在地方高校高素质应用型人才培养模式下,从学科建设、课程体系建设、导师队伍建设、学术交流、产学研结合等方面,探讨了生物学专业研究生教育过程中如何利用区域优势资源,服务经济发展,努力培养和提高研究生创新及实践能力,力求为生物学专业硕士研究生创新能力的培养和提高提供借鉴,以更好地适应地方经济建设和社会发展对创新型和应用型人才的需求。
一、依托学科建设,培养创新型人才
学科建设是高等学校建设的核心内容之一,高水平的学科建设是高质量人才培养和高水平科学研究的基础。生物学是陕西理工学院长期发展的重点学科之一,生物学一级学科硕士授权点目前开设植物学、动物学、微生物学、细胞生物学和生物化学与分子生物学五个二级学科方向,并以“中国最大生物基因库”和 “物种分布中心”的秦巴山区的生物资源为研究对象,注重各学科交叉、渗透、互补,紧密结合日益增长的社会需求,积极开展生物科学研究,服务区域经济和社会建设发展。同时依托陕西省资源生物重点实验室、陕西省食药用菌工程技术研究中心、陕西省天麻山茱萸工程研究中心、红茶研究所、果树资源保护与开发研究所、秦巴地区农产品保鲜工程技术研究中心、秦巴蓝莓研究所、大鲵研究所、陕西省柑橘产业技术联盟、陕南秦巴山区生物资源研究与开发协同创新中心、秦巴生物资源研究与开发院士工作站、维生素D生理与应用省级重点科技创新团队等较为完善的科研和教学平台,将基础理论与应用开发研究紧密结合,取得了一系列成果,形成了较好的学科特色。并充分发挥各学科优势,培养了一批基础宽厚、勇于探索和创新、善于解决问题、有较强实践能力的创新型及应用型人才。
二、加强课程体系建设,培养研究生的创新和实践能力
研究生课程体系是研究生培养的重要组成部分,课程体系的设置和实施直接决定着研究生的培养质量和创新能力,是培养研究生创新能力的保证 [3]。鉴于此,认真确定必修基础理论课程和专业课程,科学设置选修课程,强调体现课程体系的学科特色。开设生物统计学、实验数据处理与统计分析、科技英文写作、项目论证与技术分析、文献检索技巧、中国传统文化概论等课程,改善研究生的知识结构和思维方式,促使研究生交叉思维及跳跃式思维,从而激发研究生的创新灵感,提高其创新能力;另一方面,加强计算机和外语的学习。因为二者始终贯穿生物学研究生教育整个过程,从文献查阅、仪器设备使用、数据分析、图表制作,到论文撰写、学术交流等各个环节均发挥重要作用。
三、强化研究生导师队伍建设,注重理论与实践应用紧密结合,促进创新型人才培养
拥有一支综合素质高、创新能力强的研究生导师队伍是培养创新型人才的基础和关键,从某种意义上说,只有创新型的导师才能实施创新教育,培养出创新型的学生。在导师队伍建设中,应强化导师的岗位意识,实行动态管理[4]。对导师遴选、上岗后监督和评价考核等建立了一套完整的制度体系,首先按学术论文、著作、专利等科研成果取得情况、科研项目完成情况、科研成果反响、以及科研项目结题、验收及获奖情况等方面综合考虑,严格按条件遴选导师。在导师上岗后建立研究生指导教师业务档案,定期对其进行监督考核,包括治学态度、工作作风、研究生教学基本情况、指导研究生及研究生取得的科研成果情况、导师承担的科研项目、科研成果及反响获奖等。从而有效监督导师队伍,保证导师队伍的质量。
另一方面,紧密结合生产实际和社会需求,积极吸纳校外专业人才,先后聘任陕西朱鹮黑米酒业有限公司、陕西建兴农业科技有限公司、陕西东裕生物科技股份有限公司、陕西汉王药业有限公司、城固县振华生物科技有限责任公司等高级专业技术人员担任生物学专业研究生导师,加强研究生的实际动手操作能力,以实际应用中存在的问题为导向,进一步分析和解决问题,旨在培养能力强、素质高、适应区域经济建设需要的创新型及应用型人才。
四、积极参与企业横向科研项目,为实用性研发人才培养提供条件
近二十年来,随着科学技术是第一生产力的提出,政府和企业迫切地要求高校提供人才和技术,以促进经济发展。为实现共赢,高校也需要寻求社会尤其是企业的支持,某种程度上产学研的结合成为高等教育发展的必然重要趋势。近年来,陕西理工学院生物学科充分依托人才、科技、平台与信息优势,切实体现高校服务地方经济社会发展的功能,立足地方农业资源禀赋,注重产学研相结合,加强与周边企业的科研合作。进一步加快科技成果转化,切实解决企业生产经营中存在的难题和困境。如与周边企业开展了《白芨种子快速繁殖及种苗技术研究》、《皂素产业废弃物种植蓝莓的技术研究与推广示范》、《元胡与黄姜优良品种引种与筛选研究》、《汉荷牌荷叶茶研发》等多项横向科研项目,在助推区域现代农业发展、推动农民群众脱贫致富方面起到了积极促进作用。而研究生通过直接参与企业横向科研项目,进一步将理论知识与生产实践紧密结合,锻炼和培养其发现问题、分析问题和解决问题的思维能力,强化其实际动手及操作能力,同时为研究生提供了参与科技创新的契机,为其就业奠定了技能培训基础,也为实用性研发人才的培养提供条件。
五、扩大学术交流,努力营造有利于创新能力培养的环境
加强研究生学术交流,搭建多层次学术交流平台、鼓励研究生积极参加学术交流活动,是提升研究生培养质量的重要举措和有效方式之一,是拓宽研究生学术视野、培养研究生创新能力的重要途径[5]。陕西理工学院非常重视学术交流活动,把学术交流作为研究生培养的必要环节,并设置专门学分进行考核。近年来陕西理工学院以“人才队伍建设工程”为抓手,大力引进“百人计划”、“三秦学者”和国家高端外国专家等高水平人才,积极聘请院士、教育部“长江学者” 等知名专家、教授为学校双聘教授[2]。生物学学科更是充分利用自身学科优势和特色,通过“请进来、走出去”的方式,积极搭建研究生学术交流平台,构建开放学术环境,营造浓厚学术氛围。一方面,先后邀请诺贝尔化学奖获得者、中国工程院院士、中国科学院院士及日本东京大学、德国马普所化学与基因组研究中心、美国路易斯安那州立大学、陕西师范大学、西北农林科技大学、西北大学、江南大学、中科院动物研究所等院所的知名教授来校为研究生作学术报告,并与研究生进行座谈、交流;同时依托区域资源和学科优势,积极承办组织中国北亚热带大樱桃学术研讨会、中国博士后汉中行、陕西省食品科学技术学会、陕西省植物学会常务理事会会议等各类学术会议。通过与国内外同行专家的学习、交流,有助于研究生了解科学研究的前沿动态,拓宽学术视野,启迪和提升思维层次,增强研究生创新和实践能力,并对提高学校及其学科的核心竞争力和服务经济社会发展能力具有重要现实意义。
六、依托科研项目,充分利用区域优势资源,服务经济发展,努力培养研究生创新及实践能力
依托科研项目开展实验,有利于强化培养学生的动手实践能力和创新能力,对提高教学质量和教学水平有着重要的意义[6]。近年来学校以研究生创新项目和创新基金为导向,充分利用区域优势资源,服务经济发展,鼓励研究生的原始创新,取得了丰硕的研究成果。
汉中气候温润,非常适宜食药用菌类生长,该地区用于栽培生产的香菇菌株具有多样性。《秦巴山区香菇液体种生产工艺及开发利用研究》以香菇菌丝体生物转化量为主要指标,用单因素试验筛选出适合香菇南山1号菌丝生长的最佳碳、氮源,利用Minitab 15软件做Plackett-Burman设计试验,筛选出对菌丝生物转化量影响显著的因子,得到最优的香菇液体种生产的工艺条件。比之传统的食用菌菌种生产方法有明显的优越性,该技术在短期内就能获得大量的菌丝体或菌种。同时,液体菌种接入固体培养料时,具有流动快、易分散、萌发快、发菌点多等特点,使汉中当地袋栽食用菌接种污染得到有效的控制[7]。
汉中素称“天麻之乡”,汉中天麻占全国产量的40%,已成为区域主导产业之一。《天麻中天麻素提取检测方法和加工条件及产品开发研究》首先调研发现市场流通的天麻中天麻素含量大部分未能达到中国药典的要求,而进一步到各县取鲜天麻样品加工后进行测定发现各个产地天麻中天麻素含量远远超过中国药典的要求,从而判定其原因可能源于天麻的加工和炮制。基于此,该项目在单因素实验的基础上,采用响应面分析法优化天麻素提取条件。优化后的方法比中国药典天麻素提取方法测定的天麻素含量提高2.12倍,可更准确的反映天麻中天麻素的真实含量,从而保证天麻药材及其制剂的品质。该法与传统加工法相比,其天麻素含量提高了43.40%,为提高天麻药材的品质和种植农户正确掌握天麻加工技术提供了依据,进而为汉中天麻产业的规范化发展,以及促进农民增收具有重要的指导意义[8]。
汉中也是国家珍稀动物大鲵的种质资源保护与人工养殖基地,并被中国农业部水生野生动植物保护办授予“中国第一大鲵之乡”称号。大鲵皮肤黏液含有的丰富的药理活性成分,是天然药用资源开发的宝库。《大鲵皮肤粘液抗肺癌活性成分研究》以大鲵皮肤粘液为对象,通过柱色谱法对大鲵皮肤黏液糖蛋白样品进行分离纯化,得到一种分子量约为30kDa单一组分的糖蛋白。将所得黏液糖蛋白样品利用MTT比色法对A549肺癌细胞的活性检测表明,黏液糖蛋白具有良好的抗肺癌活性的作用。大鲵黏液糖蛋白的抗肺癌细胞作用,可为抗肺癌药物的开发提供理论依据,给人类健康带来新的福音,同时为养殖大鲵资源的综合利用开辟新的途径,并且进一步带动地方经济的快速发展。 近年来,研究生充分利用区域优势资源,以区域经济发展作为主战场,创新能力不断增强,科技活动蓬勃开展。获得了知识,受到了锻炼,增长了才干。除上述研究成果外,研究生创新研究项目《彩色薯花青苷组分及产品加工技术研究》、《维生素D受体在骨质疏松症及肥胖症中的作用研究》等也荣获2015年度陕西省研究生创新成果展二等奖和优秀奖。
创新能力是高校研究生培养质量的重要体现,创新能力的培养是研究生教育的内在要求。地方院校生物学专业研究生创新能力培养是一个循序渐进的复杂过程,和一项长期复杂的系统工程,需要研究生管理部门、研究生导师和硕士研究生多方的不断共同努力才能达到实效。只有立足培养单位和研究生的实际,紧密结合区域经济社会发展需要,充分利用区域优势资源,将创新能力和实践应用能力培养贯穿于各个环节,在实践中不断改革、探索和总结,加强学科及课程体系建设,强化研究生导师队伍建设和管理,扩大学术交流,营造学术氛围,并不断深化产学研结合,形成专业、产业相互促进、共同发展,努力实现“校企合作、产学双赢”,真正使创新型研究生人才培养上一个新台阶。
关键词:科学分类 历史沿革 分类标准
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
科学分类就是依据某些带有客观性的根据和主观性的原则,划分科学的各个分支学科,确定这些学科的研究对象、内容和辖域,明确它们在科学中的位置和地位,揭示它们之间错综复杂的联系,从而达到宏观把握科学的总体结构、微观领悟学科的前后关联之目的。科学分类作为科学王国的地图,无论在理论上还是在实践上,都具有不容忽视和不可小视的意义。在理论上,它对于认识科学的总体画面、洞悉科学的构成框架、明晰科学内在关联、把握科学的研究范围、预测科学发展的趋势,估价技术的原创基点,是绝对不可或缺的。在实践上,它对于科学部门的设立、科学规划的编制、科学政策的制订、科学资源的配置、科学研究的管理、科学信息的收集、科学教育的实施、科学传播的开展,均具有举足轻重的作用。科学分类无论对于从事科学研究的科学家,还是对于想要学习和熟悉科学的非科学家,都是大有裨益的。任鸿隽在谈到科学分类时说:科学知识的进化,是把知识来做纵的解剖;科学知识的分类,是把知识来做横的解剖。科学分类“不但使科学的地位愈加明了,并且科学的范围,也可以大概呈露了。”
要恰当地进行科学分类,并不是唾手可得的事情。皮尔逊揭示出一个原因是,任何个别科学家都不可能真正地衡量每一个孤立的科学分支的重要性,也无法洞察它与整个人类知识的关系。可是,只有对彼此的领域具有鉴赏力、对他自己的学问分支具有透彻知识的科学家群体,才能达到恰当的分类。 在现时代,这种知识日益分化和个体科学家无力把握整个科学概貌的状况,变得更加严峻了。薛定谔对此洞若观火:
一百多年来,知识的各种分支在广度和深度上的扩展使我们陷入了一种奇异的两难境地。我们清楚地感到,一方面我们现在还只是刚刚开始在获得某些可靠的资料,试图把所有已知的知识综合成为一个统一的整体;可是,另一方面,一个人想要驾御一个狭小的专门领域再多一点的知识,也已经是几乎不可能的了。
另一个原因是,科学分类必须在科学发展得比较发达之时才能方便地进行,这时各个知识领域已经相对成熟,各个知识部门已经开始自然分化,并形成群科林立的态势,于是观察和分析它们之间的区别与联系,就显得比较容易一些。在此之前,在科学的孕育时期和童年时期,知识的数量和类别严重匮乏,要进行恰当的科学分类,的确是一件相当困难的事情。
尽管如此,人类的智力好奇心和实际的需要,还是诱使或催促人们对科学分类乐此不疲,从古代一直延续到今天。在叙述科学分类的历史沿革时,人们大都按照历史纪年的大框架古代、中世纪、近代、现代来划分;也有按分类特征来划分历史阶段的:第一阶段是圆心式的神学之知识分类(亚里士多德、圣维克托隐修院的于格),第二阶段是树枝式的哲学之知识分类(培根、笛卡儿、沃尔夫),第三阶段是阶梯式的科学之知识分类(柯尔律治、边沁、惠威尔、孔德、斯宾塞、皮尔逊、汤姆森、克罗伯),第四阶段是文化学之知识分类(冯特、文德尔班、李凯尔特、克罗齐)。 当然,也有以有代表性人物的科学分类思想和图式来铺陈的。在我们下面的铺叙中,各种因素可能兼而有之。
早在古希腊时代,柏拉图的认识论就表明有三种知识,即感官知觉、意见和真正的知识或广义的科学。感官知觉不能揭示事物的真像,只能显露现象。意见有真伪,仅仅是意见,毫无价值。它不是知识,而是建立在信念和感情之上的。它不知道自己是真是假,找不出为自己辩解的理由。真正的知识以理性为基础,这种知识知道自己是知识,即能确证自己为真的知识。我们必须从感官知觉和意见前进,达到真正的知识。柏拉图创造了一个包罗万象的哲学体系。虽然他没有明显地把哲学分成逻辑学、形而上学(物理学)和伦理学(实用哲学,包括政治学),但是在著作中运用了这种划分法。亚里士多德认为,真正的知识不在于仅仅熟悉事实,而且在于认识它们的理由、原因或根据,认识它们必然如此的情况。哲学或广义的科学,包括一切经过理性思考的知识,其中有数学和各专门科学。研究事物根本的或初始的原因的科学或哲学,他称之为第一哲学,我们叫形而上学。形而上学研究本然的存在,各种科学研究存在的某些部分或方面。例如物理学研究存在中的物质和运动。其他部分的科学和哲学取名为第二哲学。他还进而区分理论科学(数学、物理学和形而上学)、应用科学(伦理学和政治学)以及创制的科学或技艺(有关机械生产和艺术创作的知识)。他又把这些科学分成物理学(物理学、天文学和生物学等)、形而上学和应用哲学,如果加上逻辑学,那就是柏拉图的一般分类:逻辑学、形而上学和伦理学。
自亚里士多德之后,特别是在中世纪的千余年间,宗教一统天下,其间科学分类标准基本上没有什么变化。中世纪的经院哲学家把知识分为自然知识和启示知识两种,哲学属于自然知识,神学属于启示知识,与亚里士多德没有什么两样。在1141年,法国圣维克托隐修院的于格(Hugo of St. Victor)的分类才在原有的基础上有诸多细节的增加。例如在应用的一项之下列举了工艺和逻辑:工艺包括纺织、缝纫、建造、航运、农业、渔猎、医药、游艺等,逻辑包括演说、文法、方言、修辞。不过,于格仍然摆脱不了亚里士多德的主张,依旧以神学为归宿。 罗吉尔培根虽然没有系统地发表过科学分类的见解,但是他在《大著作》中列举了五种重要的学问:语言学、数学、透视学或光学、实验科学、道德哲学。这位身处中世纪后期的思想先行者所列举的学问,已经超出当时的学术范围了。
弗兰西斯培根是名副其实的近代科学思想的先驱,他在《论学术的尊严和进展》、《智力球描述》中,对科学进行了分类。按照培根的观点,人的学术起源于理解力的三种官能——记忆、想像和理性。他以此为基础开始了他对知识的分析和分类。记忆对应历史,而历史包括公民史和自然史,二者之下进而各有细分。想像对应诗,诗分为叙事的或史诗的、戏剧的、比喻的。理性对应哲学或科学,其下一分为二:自然哲学和神性(启示)。在自然哲学名目之下有人、自然和上帝三项。第一项人之下又细分为公民哲学(权利的标准)、人性哲学(人类学)。第二项自然之下又细分为思辨的自然和操作的自然,前者包括物理学(质料和第二因)和形而上学(形式和第一因),后者包括力学和纯化的魔法。第三项上帝包括自然神学、天使和精灵的本性。培根的分类没有在知识的素材和知识本身之间、实在的东西和观念的东西之间、或在现象的世界和非实在的形而上学思维的产物之间划出明确的区分,而且学科用语中有中世纪神学的残迹和经院哲学的弊病,因而从近代科学的立场来看是有缺陷的。但是,培根指出:“知识的划分不像以一个角度相交的几条线,而更像在一个树干上交叉的树枝。”这个观念对培根和斯宾塞来说是共同的,即科学源于一个根,它与孔德的观点针锋相对,孔德是按系列或阶梯排列科学的。
在17世纪的近代科学革命以及18世纪的法国启蒙运动时期,牛顿力学已经牢固确立,并衍生出刚体力学、流体力学、解析力学、天体力学等力学分支,热、电、磁、光等现象的研究也初露端倪,动物学、植物学、生理学的发展方兴未艾。在这种情势下,
一些科学分类的方案陆续出台:神学君临一切学科的格局已被打破,神学色彩逐渐淡出人们的视野;哲学包容全部学科的传统观念也日渐式微乃至悄悄退隐;经验性的和应用性的学科纷纷出现在科学分类表中。
例如,笛卡儿把一切精密的知识都包括在他的哲学体系之中。在他看来,哲学有三大部门:一是无形世界的形而上学,二是有形世界的物理学,三是知识应用的应用学。伽桑狄把科学分为逻辑学、物理学和伦理学。霍布斯试图把主观原理和客观原理结合起来进行分类。他认为数学方法是普遍应用的方法,把几何学摆在演绎科学的首位,把物理学摆在归纳科学的首位。他拟订了科学的配置原理:从抽象到具体,从事物的量的确定性到它的质的确定性,又引向量的确定性。洛克把科学分为物理学、实践和逻辑学。拉美特利做了形而上学的划分,他把自然界分为三界(矿物界、植物界、动物界),并有与之对应的科学。 法国百科全书派(狄德罗、达朗伯)接受了弗兰西斯培根的记忆、想像和理性三分原则,但是在细节上有所丰富。比如,理性部分冠以哲学,哲学之下分为一般形而上学(本体论)、神的知识、人的知识、自然的知识四个门类。其中,自然的知识下辖物体的形而上学、数学和物理学(自然哲学)。数学下辖纯粹数学、应用数学和物理数学:纯粹数学下辖算术学、几何学;应用数学下辖力学、几何天文学;物理数学下辖光学、声学、气体力学。物理学下辖广义物理学和狭义物理学,其下又各有所辖。 沃尔夫(C. Wolff)将知识分为历史的(经验科学)、哲学的(理性科学)和数学的(形式的)三种:历史叙述正确的事实,哲学研究事物的原因,数学规定事物的数量关系。其中,哲学又细分为狭义哲学(自然神学、心理学、物理学),规范科学(伦理学、心理应用哲学、物理应用哲学)、本体论(决定各物共同性质的科学)。
在19世纪这个科学世纪,超越经典力学的热学、电磁学、光学等经典物理学分支已经成熟,并且出现了数学化和形式化的热力学、统计物理学和电动力学,化学、生物学、地质学、心理学等学科也取得了长足的发展,弗兰西斯培根等人的分类越来越不适应科学的现状,于是新的真正的科学分类纷纷登台亮相。英国诗人和思想家柯尔律治(S. T. Coleridge)把科学分为纯粹科学、混合科学、应用科学、复杂科学四大部门:纯粹科学属于形式的有文法学、逻辑学、修辞学、数学,属于实在的有形而上学、伦理学、神学;混合科学包括机械学、水力学、气压学、天文学;应用科学包括实验哲学、热学、电磁学、光学、化学、音乐学、气象学、测量学、美术学;复杂科学包括历史、地理、辞典学等。这个分类虽然忽视了科学的客观标准,显得有些杂乱无章,但是它却给后来的分类开辟了一条门径。 英国哲学家边沁和法国科学家安培把科学分为物质科学和精神科学两大类。在他们的物质科学里,列入了天文学、地质学、物理学、化学、生物学等;在精神科学里,列入了历史学、语言学、法律学、经济学等。这种分类法,有两个值得注意之点:一是把科学研究的对象作为分类的标准,二是把科学的范围推广到历史、语言等学问上去了。 惠威尔汲取了培根的心理官能标准和笛卡儿的数学乃科学之基础的思想营养,将科学分为七种,从前一种进至后一种,必须在前者再加上物质的或心理的能力,才能成为新的科学。例如,数学是研究时间和空间数量的,数学加上势力、运动则有机械学,机械学加上化合力则有化学,化学加上生命则有生物学,生物学加上感情、意志则有心理学,心理学加上历史的原因则有历史学,历史学加上时间、空间则有神学。这种分类的特点是,注意到各学科之间的相互关系,富有独创性,尽管条理还不甚明晰。
也许从孔德开始,科学分类已经开始具有某种现代气息。孔德认为,一切科学的基础是经验,所有的神学和形而上学假设对科学毫无贡献,必须予以抛弃,而通向真理的惟一道路是科学。在他看来,有六种基础科学,即数学、天文学、物理学、化学、生物学、社会学,在第七种或最后的道德科学中达到顶点。在这个科学“等级制度”或阶梯中,后一门科学依次从属于前一门。这些科学实际存在相互依赖性,以致要清楚地理解一门科学,就必然需要先前的其他几门科学的研究。孔德的等级制度分类明显地和他的实证主义的政治体系相符,仅有纯粹空洞的图式。
斯宾塞拒绝实证论的等级制度的阶梯排列,而重返培根从共同的根展开的树枝状的科学概念。他把知识分为两个主枝:处理现象在其下为我们所知的形式的科学和处理现象的题材的科学,即抽象科学和具体科学。抽象科学囊括逻辑和数学,或处理我们知觉事物的模式的科学。具体科学处理我们在这些模式下知觉的感觉印象群和存储的感官印记。他进而把处理现象本身的具体科学又细分为抽象具体科学和具体科学:前者“在其要素上”处理现象,后者 “在其全体上”处理现象。这导致他把天文学与生物学和社会学结合起来,而不是与它的亲族力学和物理学相关联。这样的分类可能适合形式逻辑的词语区分,但是并不适合于指导读者阅读或使专家受到启发。他的第三群具体科学再次按照所谓的“力的重新分配”原理加以细分。可是,这个原理在物理学中没有真实的基础,因此不能形成分类具体科学的起点。对于斯宾塞的分类,皮尔逊的总评价是:
该结果充其量将是有启发性的,但是作为一个完备的和一致的体系,它必定或多或少是一个失败。但是,从斯宾塞的分类中可以学到许多东西,因为他把培根的“树”系统与孔德从知识领域排除神学和形而上学的做法结合起来。尤其是在抽象科学和具体科学的原始划分中,它给我们提供了出色的起点。
德国生理学家和心理学家冯特把科学分为形式科学和实在科学,数学属于前者,其他科学属于后者。根据研究对象的不同,实在科学又被分为自然科学和精神科学。自然科学是把经验现象的内容从认识主体中分离出来,作为间接性现象来研究的科学;精神科学则把认识主体的经验作为直接的研究对象。这两大类科学又根据各自学问的性质分为现象性、发生性、系统性:所谓现象性是研究并说明自然以及精神现象的作用,所谓系统性是将全部显现的自然现象和人为诸现象加以系统性记载整理,所谓发生性介于现象和系统之间,是研究自然以及精神性成果的发展。自然科学的现象性中包括物理学、化学、生物学,发生性中包括地质学、生物发生学,系统性中包括记录天文学、地理学、矿物学、系统动物学。精神科学的现象性中包括心理学、社会学,发生性中包括历史学,系统性中包括法律学、经济学。 李凯尔特不同意精神科学的提法,而用文化科学取而代之:“根据文化对象的特殊意义把科学划分为自然科学和文化科学,这可以使专门研究者由此分为两个集团的那种兴趣的对立得以最明显地标示出来。因此,在我看来,自然科学和文化科学的区分适合于代替通常的自然科学和精神科学的划分。”
皮尔逊对科学分类素有思考和研究,并在其经典科学哲学名著《科学的规范》最后一章“科学的分类”中专门做了论述。他考察了历史上三位著名哲学家弗兰西斯培根、孔德和斯宾塞的分类并附带加以评论,同时阐述了自己的分类图式。皮尔逊汲取了培根的树枝状图式、孔德的科学相互依存的长处,采纳了斯宾塞的抽象科学和具体科学的区分,在前人的基础上提出了自己的科学分类体系。在皮尔逊看来,科学不仅仅是事实的范畴,而且是用来简洁概述我们对于那些事实的经验的概念模式。因此,要求进入实际分类的科学分支,实际上仅仅是处于形成中的科学,他们与其说符合完备的概念模型,还不如说符合分类范畴。于是,它们的终极范畴不能是绝对固定的。在或多或少还原为完备的概念模型的那些物理科学和依然处在分类范畴状态的那些物理科学之间的区分,可用所谓的精密科学(前者)和描述科学(后者)来表达。由此可见,无论何时我们开始细分科学的主要分支,边界仅仅是实际的而非逻辑的。在细分中被分类的细目与这些边界交叉和再交叉;虽然在下面的分类中大多数科学仅进入一个位置,但是它们往往同时属于两个或更多的部门。所有分类图式都具有经验的和尝试的特征,因为科学是连续成长的。
皮尔逊这位以感觉印象为基石的感觉论者,按照知觉(感觉印象)在科学中区分了两个群。前一个群处理知觉官能在其下辨别客体的模式的概念等价物,这是抽象科学。后一个群处理我们用来描述知觉内容的概念,这是具体科学。具体科学依据处理无机现象还是有机现象,又分为物理科学和生物科学。于是,他把整个科学划分为三大块:研究知觉模式的抽象科学,研究无机现象的知觉内容的物理科学,研究有机现象的知觉内容的生物科学。
在抽象科学中,皮尔逊又按照分辨的一般关系与空间和时间独有的关系一分为二。分辨的一般关系有定性的和定量的关系之分:定性的关系包括逻辑学、拼字学(orthology即发明术语),定量的关系包括分立的量即算术、代数、测量、误差、概率、统计理论等和量的变化即函数理论、微分学、积分学等。空间和时间独有的关系又分为空间用定域分辨和时间用序列分辨:前者又包括定性的(位置)即描述几何学,定量的(大小)即度量几何学、三角学、测量法等;后者亦包括定性的即观察和描述理论(与逻辑无关),定量的即胁变理论(大小和形状的变化)和运动学(位置的变化)。不难看出,
抽象科学囊括了通常归类为逻辑和纯粹数学的一切。在这些分支中,我们处理分辨的概念模式;由于所形成的概念一般而言是严格定义的,并且摆脱了知觉内容的无限复杂性,因此我们能够以极大的精确性推理,以致这些科学的结果对于所有落在它们的定义和公理之下的东西都是绝对有效的。为此缘故,抽象科学的分支往往被说成是精密科学。
物理科学二分为已还原为理想运动的精密的物理科学和还未还原为理想运动的概要的物理科学。精密的物理科学下列四大部门:团块物理学包括力学、行星理论、月球理论等;分子物理学包括弹性、塑性、内聚性、声音、晶体学、地球外形、流体力学、空气动力学、潮汐理论、气体运动论等;原子物理学包括理论化学、光谱分析、太阳物理学和恒星物理学等;以太物理学包括与分子无关的辐射理论(光、热、电磁波)和与分子有关的光、热、电磁(与分子结构有关)——例如弥散、吸收、传输、传导等。概要的物理科学有星云理论、行星体系演化、地球的无机演化、地质学、地理学(有时称物理地理学)、气象学、矿物学、化学等。
生物科学是概要的而非精密的,它按照空间(定域)和时间(成长或变化)一分为二。在空间方面,有生命形式的地理分布(生物分布学)、习性与地点和气候的关系(生态学)、自然史(在古老的意义上)。在时间方面,亦一分为二:非再发生状态的历史学、发生状态的生物学有植物的生物学即植物学和动物的生物学即动物学。在历史学中,再分为一般的物种进化和特殊的物种进化;前者包括生命起源(种系发生、古生物学等),物种起源,自然选择和性选择理论等;后者包括体格(头盖学、人类学等),心理官能(语言史、语言学、哲学史、科学史、文学史、艺术史等),社会建制(考古学、民俗学、习惯史、婚姻史、所有权史、宗教史、国家史、法律史等)。在生物学中,一有描述各类生命的形式和结构的形态学、组织构造学、解剖学等;二有专门处理成长和繁殖的胚胎学、性理论、遗传理论等;三有涉及生命的功能和行为的学科:从物理学的角度处理功能和行为的生理学,从心理的角度处理功能和行为的心理学。在心理学中,广义心理学包括本能理论、意识的起源等,狭义的人的心理学包括属于个体的心灵研究、思维心理学等,属于群体的社会学即道德、政治、政治经济学、法理学等。
颇有新意的是,皮尔逊还指出,他的科学三大块分类并非彼此互不沟通。正如应用数学把抽象科学与具体科学联系起来一样,生物物理学——处理无机现象的定律或物理学对于有机形式发展的应用——也把物理科学和生物科学联系起来。谈到自己的分类图式,皮尔逊“自称没有逻辑的精密性,而仅仅是尝试表明各种科学分支如何与基本的科学概念关联起来的粗略轮廓”,并表明他“在培根、孔德和斯宾塞失败的地方必然不可能成功”。然而,由于皮尔逊是位学识渊博的百科全书式的的哲人科学家 ,最有能力从事科学分类工作,因此他的工作在当时科学发展的状况下还是有现实意义的,至今仍有恒久的学术价值和一定的启发意义。
皮尔逊的科学分类是于1891年在伦敦格雷欣学院所做的讲演中和盘托出的,次年在《科学的规范》一书中发表。这是19世纪末的事。进入20世纪不久,汤姆森(J. A. Thomson)和奥斯特瓦尔德也就科学分类提出了自己的方案。汤姆森的科学分类大体沿用了皮尔逊的分类思想,但是却凸显了各学科的地位和关系。他的抽象科学包括形而上学、逻辑学、统计学、数学。他的具体科学则包括普通科学、特殊科学、联合科学和应用科学。在普通科学中,又细分为社会学、心理学、生物学、物理学和化学。在特殊科学中,对应于社会学的有人类学、各种社会组织之研究等;对应于心理学的有美学、语言学、心理-物理学等;对应于生物学的有动物学、植物学、原生学等;对应于物理学的有天文学、测地学、气象学等;对应于化学的有光谱学、立体化学、矿物学等。在联合科学中,有人类的历史、人种学、生物通史、地球通史、地质学、地理学、海洋学、太阳系通史等。在应用科学中,对应于社会学的有政治学、公民学、经济学等;对应于心理学的有逻辑学、教育学等;对应于生物学的有优生学、医学、林学等;对应于物理学的有航海学、工程学、建筑学等;对应于化学的有农学、冶金学、采矿学等。 奥斯特瓦尔德汲取了孔德的等级制度的分类思想,以最普遍的概念创建科学的分类体系——形式科学、物理科学、生物科学。形式科学论及属于所有经验的特征,它的主要概念是序,它包括逻辑或流形的科学、数学或量的科学、几何学或空间的科学、运动学或运动的科学。物理科学的主要概念是能(energy),它包括力学、物理学、化学。生物科学的主要概念是生命,它包括生理学、心理学、社会学。这里的生理学应该理解为处理非心理现象的整个科学,涵盖植物学、动物学以及植物、动物和人的生理学;心理学是心理现象的科学,它不限于人,尽管有许多理由要求它的占优势的部分针对人。奥斯特瓦尔德表明,在他的分类中是就纯粹科学而言的,没有把应用科学计算在内。
稍后的逻辑经验论在关注科学统一的同时,也涉及到科学分类问题。该学派的代表人物之一的卡尔纳普在最广泛的意义上使用“科学”一词,包括所有的理论知识,不管它在自然科学领域,还是在社会科学或所谓的人文学科领域,不管它是借助特殊的科学程序发现的知识,还是基于日常生活中的常识的知识。我们首先必须在形式科学和经验科学之间做出区分。
形式科学由逻辑和数学确立的分析陈述构成,经验科学是由在事实知识的不同领域确立的综合陈述构成。
这种分类的特色在于,首次明确地从科学语言和语言哲学的角度出发区分科学。
在其后的整个20世纪,科学分类一直受到各国学者的关注和研究。苏联的凯德洛夫等人依据自然界的客体层次无机界-有机界-人,认为其对应的科学学科是物理学、化学及其他,生物学,心理学;人的社会和思维对应的是社会科学和哲学科学。数学是单列的。数学和自然科学的各个学科都各有自己对应的技术应用科学或技术科学。 中国的于光远把现代科学分为两大类,即分别研究自然界和社会的运动规律的自然科学和社会科学,二者之间还有边缘学科领域。数学是研究整个世界的量的关系的科学,哲学则是自然科学和社会科学的概括和总结。钱学森认为,客观世界除了自然、社会之外,还有第三个领域即思维领域,因此他把现代科学分为自然科学、社会科学和思维科学。同时,从这三个领域向上,通过自然辩证法、历史唯物论和辩证认识论的桥梁,和哲学相联系;向下则与技术科学、工程科学相联系;数学则贯穿各个学科部门。 日本的纲岛定治提出,自然科学可以按照研究对象分为物质科学、生物科学、心理科学。这三者又可以细分为三个范畴:个性记述为主的阶段、一般性的升级阶段、适用第二阶段的发生理论;比如,实验物理学(力学、声学、热力学、光学、电磁学),理论物理学,分子、原子、电子理论这三者分别与之对应;其他学科也是如此划分的。 美国的科恩按照一般约定,指出自然科学包括物理科学和生物科学、化学、地球科学、气象学,有时还有数学。社会科学一般地被理解为包括人类学、考古学、经济学、历史、政治科学、心理学和社会学。传统上存在第三群人文学科,它包括像哲学、文学研究、语言研究,有时还有历史这样的学科。科学或自然科学的范畴常常被推广到包括一些常规认为是社会科学或人文学科一部分的某些学科,除(体质)人类学和(实验)心理学以外,还可以包括像语言学、考古学和经济学这样可以变化的领域。有时,地理学被认为是社会科学,有时被认为是自然科学。最近,一些(并非一切)传统的社会科学被放在“行为”科学的大伞之下。
在现时代,科学的指数式发展引起知识的极度膨胀,造成学科的极度分化,同时也催生了一大批交叉学科或边缘学科的诞生。据说,在德国大学的科研目录中列有四千多个研究领域。中国教育部学科分类(国标-92)也列举了文、理、工、农、医、军事六大部类的57个一级学科 和三千多个专业的分类目录。1989年出版的一本《英汉学科词典》 ,收集的社会科学、自然科学和技术科学的学科名称更多达三万有余。学科的这种通过分化和交叉而增生的趋势方兴未艾。在这种情势下,学者竞相推出自己的分类方案,从二元分类到五元分类一应俱全——当然也有超过五元的。
邦格持二元分类的观点。他说,在各种科学之间,第一个最显著的差异是形式科学和事实科学之间的差异,即处理观念的科学和事实的科学。逻辑和数学是形式科学:它们不涉及实在的事物,因此不能用来使我们处理实在(即经验),为的是使我们的公式确凿有效。物理学和心理学处于事实科学之中:它们涉及设想在世界中发生的事实,因此必须诉诸经验,以便检验它们的公式。自然科学包括物理学、化学、生物学、个人心理学等。此外,还有文化科学,其中有社会心理学、社会学、经济学、政治科学、物质史、思想史等。
三元分类也许是比较多的一种分类法。例如凯伯格坚持,从学术上可以区分出形式学科、经验学科和诠释学科。数学是形式学科,生物学和心理学是经验学科,文学是诠释学科。显而易见,每一个实际的学科都体现出所有三个类型的方面:数学中的许多东西最终与关于世界的事实有联系;生物学偶尔涉及形式结构,心理学包含诠释;文学批评处理诗的形式结构和有关产生它的社会事实。在这个框架中,哲学本质上是像数学一样的形式学科,诠释的进路更多地属于历史。我们原来涉及的科学像生物学和物理学一样,主要是经验学科。我们的形式关注与科学知识和科学理论的结构有关。我们也能够注意到科学和哲学的诠释方面,科学理论是在某些环境中并针对某种哲学思想背景出现的。理解科学史中的一个惟一事件,与分析在新近出现的理论和被说成用以支持它的实验资料之间得到的形式关系,是截然不同的事情。
四元分类除了前面介绍过的柯尔律治等人的区分以外,也有把科学分为形式的-运算的科学、自然科学、人类科学-文化科学。
N.麦克斯韦的五元分类(或六元分类)是这样的:数学、统计学和逻辑关注改善形式的、先验的或分析的知识。物理科学关注关于物理宇宙各个方面的知识。生物科学关注改善关于生命的知识。社会科学和人文学科关注改善关于人的生活的各种社会方面和文化方面的的知识。技术科学关注改善关于为实现各种有价值的、实际的社会目标所需要的知识。按照知识哲学的普遍一致的意见,经验科学能够被安排为粗糙的等级制类型。在底部,在一切的最基本的层次上,我们有理论物理学,与之密切相关的是宇宙学。向上,我们有理论上不很基本的物理学部分,例如固体物理学和物理化学;再高一点,我们有无机化学的整体,并排化学天文学、天体物理学和地球科学(物理学和化学的特殊化的应用)。再向上,我们有生物科学以及有机化学、分子生物学、生物物理学和生物化学做基底,中途有诸如动物学、植物学、解剖学、神经病学、遗传学这样的科学,顶端是生态学和动物行为研究。更高一些,我们有社会科学、人类学、社会学、心理学、语言学、经济学、政治科学和历史学。按照一种观点即还原论,我们应该把所有这些科学还原——至少在原则上——为理论物理学。按照竞争的观点即反还原论,这或者是不可能实现的目标,或者是不需要的目标。但是,二者都同意,经验科学能够依照等级制组织。更一般地,某种类似的等级制能够在逻辑和数学的学科中察觉到。在基础是逻辑,稍向上有集合论。其余的几乎整个数学分支都能够被诠释为或多或少特殊的集合论的应用。
在这里,有必要专门介绍一下技术科学。这不仅由于我们先前很少涉及,更因为技术科学在当今社会所起的作用实在太大了——它可以迅速地变成生产力,在改造世界中发挥着举足轻重的作用。伊利英和卡林金指明,技术科学是改变实在取向的研究和活动,任务之间的差别产生不同的技术和技术知识。前科学时代的技术知识是实践活动的经验知识,技术知识的科学形式的进化与向机器生产的转化有关。物质生产和技能的发展要求生产任务基于科学的工程来解决,要求技术设备的数学计算,技术不再能够仅仅在常识、才智敏锐、经验的基础上发展了。这就是为什么技术科学的诞生和形成是由两个相反指向的过程决定的:一方面使用自然科学的定律、理论和发生在它们之中的技术对象和过程的研究的独立资料决定,也由科学认知方法的积极应用决定;另一方面由独立的观察和技术与生产的事实的概括决定。自然科学应用于生产的技术问题,产生了不能还原为基础理论知识和技术常识的知识。军事科学的开端近似地落入15世纪中期和1870年代之间的时期,这个时期的特点是用科学知识解决工业生产任务,而不是一般的实际问题。在这个时期的第一阶段(15世纪后半叶到18世纪初期),技术知识还没有获得理论水平,因为在自然科学中充分形成的理论还不存在。这个阶段以在实验方法的基础上应用科学的形成为标志。在18世纪初和19世纪末的时期,对于与物理学、化学和力学相关的技术科学的形成来说,是决定性的时期。基本的自然科学理论的出现和充分发展的技术实践,为把技术知识提高到理论水平创造了必要的条件。但是,新技术科学的进化的机制和形式在技术知识发展的“经典”时期(19世纪末至20世纪中期)已经开始有意义的变化。在这个阶段,技术科学还是通过从基础自然科学导出而出现的模式继续存在。导出是工程技术实践和自然科学理论的综合,电气工程和无线电工程就是从电动力学导出的。在这个时期,技术科学的开端的新形式已经出现——通过从已经现存的作为基本科学起作用的技术科学导出,比如无线电定位就是从无线电工程导出的。应该注意,此时的技术科学已经在它自己的题材、理论原理和特殊的理想对象方面是科学知识的充分形成的领域。在1920年代至1940年代,技术知识的数学化稳定地得以发展。在1960年代,技术知识变成认识论认真分析的对象。因此,20世纪中期能够被视为技术科学发展的非经典阶段的开端。经典的技术知识与非经典的技术知识之间的差异除了理论的结构、出现和形成的机制不同外,还在于后者是交叉学科的。技术科学的理论具有建设性的功能,却不包含新的逻辑关联,这样的理论不说明和预言,只是产生工程对象。
从以上的形形的科学分类不难看出,学者进行分类的依据或基准各有千秋。有人认为,科学分类所依据的原则有客观原则(物质运动形式的客观区别)、发展原则(物质运动形式从简单到复杂、从低级到高级的发展序列)、层次原则(从一般到特殊的科学知识层次结构序列)、实践原则(新方法和新工具的出现会造成新学科的诞生)。有人指出,科学分类研究进入到结构分析和动态分析的阶段。学者设计了各种模式模拟科学体系的结构,如塔模式、树模式、网模式等。同时,科学分类的动力学研究也方兴未艾,学者用液体沉淀模型、气体流动模型、球体膨胀模型来模拟科学体系的运动和变化。 其实,马赫早就强调,在科学研究中,不同的透视都是可能的。从这些不同的观点得到的结果能够产生不同的学科,它们具有相对的自主性。 不过,一般而言,科学分类的基准不外乎三种:客观的基准、主观的基准、综合的基准。客观的基准包括研究的对象、种类和范围,事物的本质,物质的层次,自然的秩序,探索的方法等;主观的基准包括心智官能、精神能力、哲学理念、描述语言、抽象的形式等;综合的基准在奥斯特瓦尔德的以序、能、生命的概念作为分类的依据中最具有代表性。
不用说,这三种基准的划分是仅就主要倾向而言的,只具有相对的意义。诚如奥斯特瓦尔德所言:这些分类不是依照所谓的事物的“本质”,而仅仅从属于为了比较容易和比较成功地把握科学问题而做出的纯粹实际的安排。这是因为,“缺乏完备的和精确的边界是所有自然事物的普遍特征,而科学是自然事物。例如,如果我们力图在物理学和化学之间进行鲜明的区分,那么我们便会遇到相同的困难。在生物学中情况也是这样,倘若我们超出怀疑的阴影力图在动物王国和植物王国之间建立分界线的话。” 在本文结束时,我们不怕贻笑大方,愿意综合各家之长,主要依据科学研究的对象和方法,托出自己的简略的分类方案:
广义的科学可以分为形式科学、自然科学、技术科学、社会科学、人文学科。形式科学以符号概念为主要研究对象,多用分析、推理、论证的方法,其目的在于构造形式的、先验的思想体系或理论结构。自然科学以自然界为主要研究对象,多用实证、理性、臻美的方法,其目的在于揭示自然的奥秘,获取自然的真知。技术科学以人工实在为主要研究对象,多用设计、试错等方法,其目的在于创制出新的流程、工艺或制品,它在很大程度上是自然科学在技术上的实际应用或应用科学的技术化而形成的系统的知识。社会科学以社会领域为主要研究对象,多用调查、统计、归纳等方法,其目的在于把握社会规律,解决社会问题,促进社会进步。人文学科以人作为研究对象,多用实地考察、诠释、内省、移情、启示等方法,其目的在于认识人、人的本性和人生的意义,提升人的精神素质和思想境界。
参考文献
©李醒民(1945~ ),男,陕西西安人。现任中国科学院研究生院教授,中国科学院研究生院《自然辩证法通讯》杂志社主编,博士生导师。研究方向为科学哲学、科学思想史、科学文化。
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