生物工程范文

2023-09-20

生物工程范文第1篇

关键词:大数据工程;人才培养定位;跨学科融合;数据分析技能差异;课程体系改革

引言

大數据时代的到来催生了大数据工程教育。我国从2014年中国科学院大学首个“大数据技术与应用”专业到2018年已有285所高校新开“数据科学与大数据技术专业”。国内现有文献研究都局限于单一学科,例如统计学[1-5]、数学[6]、计算机学科[7-10]的大数据人才培养模式研究。但是对数据科学与大数据技术专业与大数据工程教育认识模糊,缺乏对数据工程师及数据科学家内涵的研究,导致对该专业课程体系认识不足,课程设置随意性大,人才培养模式趋同,办学特色不鲜明。

一、大数据工程教育有关概念

大数据工程。数据工程是工程计算系统、计算机软件或部分通过数据分析提取信息的多学科实践[11]。大数据工程是围绕着大量数据的设计、部署、获取、维护(存储)和建模分析的计算机科学与统计学等学科的综合实践。与大数据分析涉及数据的高级计算不同,大数据工程只涉及系统和设置的设计和部署,是计算实施的前提。

数据分析员。做查询和处理数据、提供报告、总结和可视化数据的人员。对如何利用现有的工具和方法来解决一个问题有很强的理解,并以特设报告和图表去帮助他人了解具体的查询。然而,不被期望去处理大数据分析,也不背期望具有数学或研究背景去开发新算法。

数据工程师。为数据科学家分析大数据准备“大数据”基础设施的数据专业人士,是能设计、建设、整合各种资源的数据,并管理大数据的软件工程师。可写复杂的查询,确保它是容易访问、工作顺利;还可以在大数据集上运行一些ETL(提取,转换和加载),并创建大数据仓库以可用于报告或供数据科学家分析。数据工程师注重设计和架构,通常不期望他们知道任何机器学习或大数据分析。

数据科学家。能够把原始数据转化为纯净见解的人。数据科学家应用统计,机器学习和分析方法来解决关键业务问题。他们的主要功能是帮助单位组织把他们的大数据量变成有价值和可操作的见解。与“数据分析师”相比,除了数据分析能力之外,数据科学家应具有较强的编程技能、设计新算法、处理大数据的能力、具备领域知识的一些专业知识。此外,数据科学家还被期望通过可视化技术,建立数据科学应用程序,或叙述有关他们的数据(业务)问题的解决方案的有趣的故事、解释和提交他们的研究结果。

案例1:建立企业销售数据池。这是一个大数据系统设计问题,需要数据工程师完成:通过集成来自多个来源的数据创建数据池、以规则的时间间隔(可能每周)自动更新数据、数据的可用性分析(24小时,甚至每天)、易于访问和无缝部署分析仪表板的体系结构等目标。

案例2:企业销售数据分析及应用。对数据分析员,需要了解企业的现状与预期,收集数据,会用基本统计分析方法解决小问题,例如销售额下降问题。会提取销售商品信息、对数据进行整理汇总,用Python、Tableau可视化展示。对数据科学家,则需具有较强的R或Python等统计软件编程技能,会利用交叉列表解决用户流失问题、利用多元回归解决广告组合推荐问题、利用logistic回归解决行为预测问题、利用K-Means聚类方法选择目标用户群,利用决策树方法选择长期用户,能借助于深度学习方法,从用户评价中提取用户对事物的评价,分析用户对产品的态度和情感等深刻问题。

二、不同角色的数据分析技能的差异

数据工程师、数据科学家等大数据产业中的不同角色决定他们所需技能与使用的工具的差异。

分析员一般不做大数据分析,只需要对一些核心技能有基本了解。数据分析员的必需技能是统计、数据修改、数据可视化、探索性数据分析,主要工具有:微软Excel,SPSS,SAS,SPSS Modeler,SAS数据挖掘器,SQL,微软Access,Tableau,SSAS。

数据工程师的目标是优化大数据生态系统的性能。其技能和工具是:Hadoop,MapReduce,Hive,Pig、MySQL、MongoDB、Cassandra、数据流、NoSQL、SQL编程。

数据科学家要探索数据,提出正确的问题,并提供有趣的发现。他应该有非常广泛的关于机器学习,数据挖掘,统计和大数据基础设施方面的不同技术知识;应该有与接触过各种数据集的工作经验,并能够在大数据上有效和高效运行算法,保持最新的最前沿的技术。对于数据科学家,了解计算机科学基础和编程,包括语言和数据库技术的经验是必不可少的,技能和工具是:Python,R,Scala,Apache Spark,Hadoop,数据挖掘工和算法,机器学习、统计。

数据工程师与数据科学家这两个角色有很多重叠。例如,数据科学家可能使用Hadoop生态系统来为其数据问题提供答案,而数据工程师可能正在编程一个迭代机器学习算法以在Spark集群上运行。

三、大数据工程教育方向的人才培养定位

大数据工程教育方向的人才培养定位要依据计算机科学及统计学科的优势,結合高校的层次及地域分布,还要迎合大数据行业岗位需求,不同高校的人才培养定位是不同的,但是都应以数据为中心。对于定位于数据科学家的,则还需以数学计算/统计分析为主。实践中,普通本科院校很难在数据工程师与数据科学家之间只选其一,往往是对两者进行折中,旨在培养大数据科学与工程领域的复合型中高级技术人才,毕业生熟练掌握大数据采集、处理、分析与应用的技术与核心技能,具备大数据处理、挖掘、可视化、大数据系统集成、管理维护等能力。具体培养要求主要有:1. 掌握数据采集、清洗、存储、分析、挖掘和可视化的方法,具备从事相关工作的能力;2. 具备整合不同数据源,不同结构类型数据的能力和探索数据背后价值的能力;3. 经过系统化的训练,具有参与实际软件开发项目的经历,具备作为大数据工程师从事工程实践所需的专业能力;4. 掌握数理统计的基础知识、形成数据统计分析的核心技能;特别是到达大数据处理的基本要求:掌握Linux和Bash脚本,能用Python或R替代大部分的大数据技术语言java或Scala的编码。

四、大数据工程方向的课程设置

在“大数据”的领域,新的查询和编程接口是必需的,还需要新的计算模式。如果高校是侧重于数据工程方向,那么,数据工程课程应包括计算机科学的多个领域的主题:数据库系统,分布式计算,算法和机器学习。具体是:Scala或java;数据并行计算、SQL查询处理、流水线式的查询执行、查询计划选择、图分析、迭代计算、分布式NoSQL系统、多租户资源按规模分配、Spark并行计算导论、BTrace教程、MapReduce工作原理、数据分割和分配、Amazon网路服务简介、Kafka在现代数据处理中的作用、分布式数据流处理(执行)、分布式数据流处理(容错)。

主要实践教学包括C语言程序设计实训、数据可视化课程设计、数据挖掘实验等。

五、成为大数据工程师的历程

依据大数据从业者的不同的角色和要求,学生可以先根据个人兴趣和目标选择学习大数据,成为大数据工程师的路径线路。

为方便,记Bash 脚本(Bash入门+大量实践)→Python个性化Python(用Python 学习数据科学的路径)或Java(编程入门:开始用Java代码+中级和高级Java编程+面向对象的Java编程:数据结构+超越专业化)→云(大数据技术基础+某个领域大数据+该领域大数据实践)→Hadoop→HDFS9大数据和Hadoop要点+大数据基础学习+Hadoop入门套件+阅读:《Hadoop集群部署》)为“基础”,则

对于大数据工程师:基础→Kafka(完整Apache Kafka课程入门+Apache Kafka 基础学习及高级主题+阅读:《学习Apache Kafka》);

对于大数据分析,需在大数据工程师的线路上增加一点Apache:“对于大数据工程师”→Apache 风暴(实时分析与Apache风暴+阅读材料:Apache风暴(文档))或Apache 运动(阅读材料:Apache 运动(文档)+某运动流开发商资源)或Apache Spark(数据科学与工程与Apache+阅读材料:Apache Spark 流(文档))。

对于大数据工程师且大数据分析,有三条线路:

1. 基础→Mapreduce(HDFS下覆盖)→Procedural语言(选择语言)→Pig(Apache Pig+Hadoop编程与Apache Pig+阅读:《Pig编程》)→Apache Spark(数据科学与工程与Apache+阅读材料:《学习Spark》);

2. 基础→Mapreduce(HDFS下覆盖)→SQL(使用MyS

QL管理大数据+SQL课程+PostgreSQL入门指南+书:《高性能MySQL》)→Hive(应用Hive 访问Hadoop数据+学习Ap

ache Hadoop EcoSystem-Hive+阅读:《Hive编程》)→Apache Spark(数据科学与工程与Apache+阅读材料:《学习Spark》);

3. 基础→Mapreduce(HDFS下覆盖)→Apache Zookee

per(阅读:《ZooKeeper》)。

各线路解读如下:处理大数据的基本要求是掌握Linux和BASH腳本,由Java、Scala、Python或者R编写的,建议选择Python或Java。接下来,需要熟悉在云上的工作,在云上使用大数据。再接下来,需要了解分布式文件系统,例如Hadoop分布式文件系统。学习者还可以研究一些与自己的域名相关的NoSQL数据库。以上是每个大数据工程师必须知道的强制性基础。如果能使用数据流来开发实时或近实时分析系统,那么应该走学习Kafka的路。如果能使用闲置的大量数据,则采取MapReduce路径,不需要学习Pig和Hive。

以上线路不是学习大数据技术的唯一途径,例如,也可以是(1)大数据基础(操作系统基础+开发语言+关系数据库+云数据库+其它)-(2)大数据开发架构(交互式处理构架+批处理构架+流式处理构架+ lambda架构+其它)-(3)机器学习算法(分类+回归+强化学习+其它)-(4)深度学习与人工智能(CNN+RNN+GAN+GNN+其它)。

最后,搞大数据工程教育,高校要有真正意义上的大数据可用。除了利用政府极为有限开放的数据资源外,高校必须与数据企业合作。高校还要培养具有行业企业实际工作经验的数据挖掘人才。

参考文献:

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[2]祝丹,陈立双.大数据驱动下统计学人才培养模式研究[J].统计与信息论坛,2016,31(2):87-92.

[3]孔晓瑞,刘梦玲,靳俊娇.大数据时代背景下对应用统计学专业的思考[J].高教学刊,2016(18):41-44.

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[6]孔环,李晓.大数据时代数学专业就业前景分析及培养研究[J].山东青年政治学院学报,2016,181(32):54-57.

[7]田绪红,肖磊,黄琼,等.大数据时代的计算机科学与技术专业综合改革[J].计算机教育,2015(19):12-16.

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[10]陈洁,张文翔.大数据视角下计算机科学与技术专业建设探究[J].软件导刊,2016,15(10):185-288.

[11]Clark Glymour,David Madigan, Daryl Pregibon, and Padhraic Smyth. Statistical inference and data mining[J].Communications of the ACM,1996,39(11):35-41.

生物工程范文第2篇

化学工艺:是研究化学相关领域“个性”的理论,具有特殊的应用性,偏应用些,比较微观。

化学工程主要研究工程化问题,例如反应器的设计,过程的优化,各种过程的放大。化学工程以过程为研究对象,以系统的优化为主要要就目的,主要内容为各个单元操作和反应过程的优化和过程的优化。比较大的研究方向包括精馏过程,萃取过程,结晶,色谱等等。 化学工艺以产品为核心,研究的主要内容是制备和分离产品的各种条件,目的在于研究制备产品时所需的条件。化学工艺研究的内容十分庞杂。

由于化学工业目前发展十分迅速,化学工程和工艺二者既有区别又紧密结合。举一个例子,例如裂解石油气制备乙烯这个工程。 化学工艺主要研究制备乙烯的最佳的反应压力,反应温度,对于进料组成的要求等等。而当这些工艺条件确定以后,剩下的工作主要由化学工程这一学科来进行,例如反应器的尺寸设计,停留时间设计,空气压缩机的选择,管道的设计,等等

比如说某工厂新上一个化工项目,这个项目刚在实验室的小试的时候,这个研究阶段,我们都可以认为是在做化学工艺方面的研究,化学工艺研究的主要任务是考察所制备产品的反应条件,温度,压力,催化剂方面的考察研究,收率,选择性以及转化率,小试成功,到了中试,就要化学工程方面的技术人员介入一起攻克工程放大问题了,期间要考虑中试的规模,选用哪些化工设备,所选用的设备的大小,材质,接着要对结合各种工程工艺参数进行设备的设计,选型,绘制工艺流程图,对照图纸设计中试试验,中试成功,进入工业化阶段,这一阶段主要是化学工程技术人员的工作,根据工业规模,绘制工业化工艺流程图,主要设备图,按照具体尺寸进行设计选购设备,根据图纸安装设备,管道,进行生产车间布置和安装,安装成功,进行试车前的吹扫,吹扫结束,进行试生产~~~整个化工项目的开发完成

化工类设计院一般只需要两门专业课:化工原理和化工热力学

天辰工程公司(化工部第一设计院)、赛鼎化学工程公司(化工部第二设计院)、东华工程公司(化工部第三设计院)五环(化工部第四设计院),中石化宁波公司、华陆工程有限公司、成达工程、中冶焦耐 中国寰球 中国石化工程建设公司

化工类排名:

天津大学 清华大学 华东理工大学(化学反应工程重点实验室) 大连理工大学 浙江大学 北京化工大学 北京理工大学南京工业大学 华南理工大学 四川大学 中国石油大学 哈尔滨工业大学 湖南大学 厦门大学 青岛科技大学 国防科技大学 太原理工大学 中国科技大学 福州大学(211)

研究所/院:

中国科学院:大连化物所、长春应化所、山西煤化所、兰州化物所、青岛生物能源与过程所、 上海硅酸盐所 北京过程工程所 广州能源所 研究生院化学与化学工程学院

中石油:石油化工科学研究院

中石化:北京化工研究院

中船重工:718所 725所

生物工程范文第3篇

电与信息工程学院分数线

(2012年3月31日招生委员会会议通过)第一章 总 则第一条 根据《中华人民共和国教育法》、《中华人民共和国高等教育法》等相关法律和《教育部关于做好2012年普通高等学校招生工作的通知》文件精神,为了规范学院全日制普通本专科招生工作(以下简称招生工作),保证招生工作的顺利进行,特制定本章程。第二条 学校全称为武汉工程大学邮电与信息工程学院(以下简称“学院”),国标代码为“13239”,注册地址为湖北省武汉市洪山区虎泉街366号。 学院在武汉邮电科学研究院内设有邮科院校区,地址为湖北省武汉市洪山区邮科院路88号,开设专业以光纤通信类为主。第三条 学院是武汉工程大学按照新机制和新模式举办的以实施全日制普通本科学历教育为主的独立学院。第四条 学院由湖北省教育厅主管,办学资格已被国家教育部予以确认(教发函[2004]12号)。第二章 组织机构及其职责第五条 学院成立招生委员会,招生委员会在武汉工程大学的领导下,负责国家教育部和有关省(市、自治区)教育主管部门招生政策的贯彻和学院招生工作的部署。 招生委员会下设招生办公室,具体负责招生政策的执行和学院招生工作的组织实施。第六条 学院成立招生监察办公室,主要负责招生工作的检查和监督,并接受武汉工程大学有关职能部门对招生工作的检查和监督。第七条 招生办公室联系电话为027—87194571;招生监察办公室联系电话为027—87195023;学院网址为.cn。第三章 招生对象和入学考核第八条 学院招生的主要对象为当年参加全国统一高考的普通高考生。第九条 所有考生的文化课均须参加“全国普通高等学校招生统一考试”。第四章 招生计划第十条 学院在各省(市、自治区)的分专业招生计划以当地省级招生主管部门公布的计划为准。第十一条 在录取工作中,高考派—高考志愿填报专家

学院按程序将不能完成招生计划省份的指标调至生源充足的省份。第五章 录取规则第十二条 学院调阅考生档案的比例一般为120%。第十三条 学院优先录取第一志愿考生,如第一志愿生源不足,可录取非第一志愿报考我院的考生,志愿之间不设志愿级差。 原则上不录取无我院志愿的考生。第十四条 进档考生的专业录取原则是:按考生专业志愿顺序从高分到低分择优录取,不设专业级差。 若高考文化课总分相同,单科成绩不低于150分制的90分者优先录取;若条件仍相同,与拟录取专业相关的科目成绩高者优先录取。 考生所报专业都无法满足时,若服从调剂,则根据考生成绩录取到未满的专业,否则作退档处理。对于有选考科目的省(市、自治区),录取执行所在省级招生主管部门的有关政策规定。第十五条 学院在录取期间未完成的招生计划,由所在省级招生主管部门面向考生公开征集志愿,公开征集志愿后的专业录取原则按第十四条执行。第十六条 艺术类本科专业的录取规则执行考生所在省招生主管部门公布的录取政策和规则。第十七条 学院在录取过程中,执行各省招生主管部门制定的降分或优录政策。 对于符合考生所在地优录条件或降分条件进档的考生,符合“第十三条”和“第十四条”规定的优先录取。第十八条 除招生计划中特殊注明的专业外,学院不限考生应试外语语种,但新生进校后学院只以英语为第一外语安排教学。第十九条 除分专业招生计划中特殊注明的专业外,学院对考生身体健康状况的要求执行《普通高等学校招生体检工作指导意见》及有关补充规定。第二十条 学院所有专业均无男女比例限制,且对应届生、往届生和社会考生同等对待。第二十一条 录取结果由各省(市、自治区)招生办公室向社会公布。 学院也通过学院网站公布录取结果。第六章 报到入学第二十二条 经学院录取的新生,应在录取通知书规定的时间持有关证件到学院办理报到入学手续。 因故延期入学者,应以书面形式并附相关证明材料,向学院招生办公室请假,假期不得超过14天。 未请假或请假逾期者,除因不可抗力等事由以外,视为放弃入学资格。第二十三条 根据国家规定,新生报到入学时须缴纳学费和住宿费。 学院各专业的学高考派—高考志愿填报专家

费和住宿费按湖北省政府物价部门批准的标准执行并随入学通知书一并寄送给新生。第二十四条 新生入学后,学院将在三个月内进行复查。 复查不合格者,学院将根据教育部有关规定予以处理,直至取消入学资格,退回原籍。 复查合格者,按教育部有关规定进行学籍注册。第二十五条 为激励学生努力上进,学院设有多种奖学金,如综合奖学金、科技创新奖学金以及各种单项奖学金;同时还设立了注重学生个性发展的学生特长培养基金。 以上奖学金的发放按照《武汉工程大学邮电与信息工程学院学生奖学金管理办法》实施。第二十六条 学生学完所学专业教学计划规定的全部课程且成绩合格者,毕业时按国家规定颁发由武汉工程大学邮电与信息工程学院具印的毕业证书;符合学士学位授予条件的,颁发武汉工程大学邮电与信息工程学院具印的学士学位证书。第七章 附 则第二十七条 本章程由学院招生办公室负责解释。第二十八条 本章程如有与国家有关法规政策或新的规定相冲突的,以国家法规政策或规定为准。第二十

九条 本章程自通过之日起生效。 。

武汉工程大学邮电与信息工程学院重点专业:

武汉工程大学邮电与信息工程学院全景地图:

武汉工程大学邮电与信息工程学院历年分数线:

武汉工程大学邮电与信息工程学院报考指南:

武汉工程大学邮电与信息工程学院招生计划:

高考派—高考志愿填报专家

武汉工程大学邮电与信息工程学院人气校友:

生物工程范文第4篇

摘 要:随着生物学的迅猛发展,生物工程由于其高效、无二次污染等优点,在环境保护中得到广泛应用。通过综述生物工程在减少污染物排放、环境监测、废水处理、固体废弃物处理、大气污染处理、土壤污染治理等环境保护领域的应用,以供研究者参考。

关键词:生物工程 环境 保护

生物工程,这门新兴的综合性应用学科于上世纪70年代初兴起,是以生物化学、微生物学、遗传学和细胞学等为代表的生物学的理论和技术为基础,结合机械、电子、计算机、化工等现代工程技术,创造出具有特别功能的“工程菌”或“工程细胞株”,以产生有用的代谢产物或发挥其特别生理功能。包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器等内容。

生物工程用于环境有悠久的历史。但现代生物工程和环境工程的结合,于20世纪80年代诞生在欧美地区,形成了环境生物工程,它涉及的学科领域众多,通过利用生物体或生物体某些组成部分或机能,建立降低或消除污染物产生的工艺流程,或者能高效净化环境污染,同时又生产有用物质的工程技术。利用生物工程处理污染物的最大特点是,处理产物都是水、二氧化碳、氮气等无毒、无害的物质;可以有效避免二次污染,是一种安全而彻底的方法。

1 生物工程技术减少污染物排放

利用生物工程技术,研制具有特别功能的“工程菌”或“工程细胞株”,并用于生产流程中,减少污染物排放、甚至零排放。例如,生物农药具有安全、无毒、不污染环境等特点;生物质能源的利用能有效降低污染物排放;高催化效率“工程菌”提高化学反应速度,减少生产过程能源、原料的消耗;这些对于保护生态环境都具有重要意义。

2 生物工程在环境监测的应用

监测环境污染是环境保护工作中的一个重要环节,除了应用化学或仪器分析进行测定外,生物监测也日益成为重要的监测手段。可以利用指示生物、基因工程技术改造过的微生物、分子生物学技术、生物芯片技术、生物传感器等技术监测环境污染。如水葫芦监测水域中的砷;用细菌总数及粪便污染指示菌(大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌等)监测水质;用鼠伤寒少门氏菌检验物质致突变性与致癌性。近年来,研究较多的有聚合酶式反应技术(PCR技术)、生物传感器、核酸探针、酶联免疫吸附技术(ELISA)、生物荧光方法等生物高新技术也应用于环境监测。PCR 技术可用于土壤、沉积物、水样等环境标本的细胞检测。生物传感技术可用来测定水体中的BOD、酚、NO3、有机磷,还可以用来分析大气中的CO2、SO2、NOx的含量及浓度等。Andreas等报道了将检测汞的传感器菌株用于测定土壤中汞的生物有效性;Charlesp等用多孔渗透膜、固定化硝化细菌和氧电极组成微生物传感器,用此传感器测定样品中的亚硝酸盐含量,可间接测定空气中NOx的浓度,其检出限为1*10-8mol/L。今后,生物工程技术由于其快速、灵敏、特异性强的特性,将在环境监测中广泛应用。

3 生物工程在废水处理中的应用

废水中所含的污染物质是多种多样的,需要几种方法组成一个多层次处理系统。物理方法一般适用于预处理,化学方法容易产生二次污染;利用生物工程措施净化废水则是利用生物的新陈代谢作用,对废水中的污染物质进行转化和稳定,将废水中污染物转化为无毒、无害、稳定的物质。

固定化微生物技术。这是生物工程领域的新技术,利用基因工程技术将一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些具有脱色菌、脱氮、脱磷等高效专性菌进行固定化后,菌体密度提高,极大提高了处理工业废水和分解难生物降解的有机物质的效率,具有明显优势。

生物反应器技术。在活性污泥中加入既有固定载体又有流动载体,既有好氧又有厌氧固定膜的反应器,大大增加反应体系中的生物量和生物类群,运用发酵工程原理,最高水平地发挥微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物处理的效率,节约大量的人力,简化操作程序。

生物强化处理技术。通过向废水中加入优势菌种或通过基因工程技术产生的“超级工程茵”,形成高效生物膜,以去除有害物质。常见的方法有:高浓度活性污泥法、生物-铁法、生物活性炭法。

随着污染日益严重、环境标准的不断提高、科学技术的进步,利用生物工程技术开发了不少处理废水的新工艺和技术。如升流式厌氧污泥床(USAB)生物处理技术、厌氧折流板反应器(ABR)生物处理技术、间歇式活性污泥法(SBA)生物处理技术、吸附-降解(AB)生物处理技术等。

4 生物工程技术在固体废弃物处理中的应用

固体垃圾处理的常用方法有:堆肥、填埋、焚烧。堆肥法和填埋法利用了生物学原理,通过“无害化、资源化、减量化”措施处理的废弃物,可作为肥料使用,实现废物资源的二次利用。国内张玲、凌云、孙立明、王建香等研究人员都研究了复合微生物菌剂在堆肥和填埋处理中的应用,并取得很好效果。国外有研究人员用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便。蚯蚓床处理可以将废弃物转变为无臭味、肥效高的蚯蚓粪土,蚯蚓本身也是很好的医药原料和优良饲料,效果显著。

生物工程技术对于消除白色污染亦有重要意义,主要表现在以下几个方面:(1)利用基因工程技术可以筛选优势微生物、构建高效降解菌,并通过发酵工程技术大量培养,达到降解白色污染物的目的。(2)利用基因工程技术将能编码降解蛋白的基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,迅速降解塑料等白色污染物。(3)通过基因工程方法,利用微生物生产可降解塑料。

5 生物工程在大气污染治理中的应用

废气的生物处理和空气净化主要是指利用微生物吸附分解有机物能力和降解恶臭物质与有机废物的方法,主要方法有生物洗涤、生物过滤、生物吸附法等。这些方法具有成本低、效率高、消耗低、安全性好和无二次污染等优点,比传统废气处理方法优势明显。此外,还可通过减少生产过程的污染物排放,从源头上减少污染物。酸雨的主要原因是燃煤产生的高浓度SO2,可以通过微生物脱硫技术减少SO2的排放。

6 生物工程在土壤污染治理的应用

土壤污染主要包括重金属污染、农药残留、土壤板结等方面。我国土壤重金属污染物主要来源于工业废渣、污水灌溉、生活垃圾等。土壤是人类生存的基础,我们既要保证18亿亩耕地红线,又要保证土壤的质量,生产健康的食品。

重金属难以降解,是土壤污染的重要污染源且对人体健康危害极大。重金属污染土壤生物修复技术包括植物修复和微生物修复。生物修复的主要原理是利用或通过基因工程技术改造微生物、动物和植物等生物的功能,将重金属吸附或转化为无毒产物。主要通过以下两种方法实现对重金属的净化:(1)通过生物作用,改变重金属在土壤中的化学形态,降低其移动性和生物可利用性;(2)通过生物吸收、代谢,削减、净化与固定重金属。

另外,农业生产中,80%以上的农药会残留在土壤之中,其中的磷、氯代烃等是造成污染的主要物质。运用现代微生物技术可以将这些有害物质分解为H2O和CO2等无毒无害或毒性较小的其他物质,不会对环境造成破坏。

7 结语

综上所述,生物工程已经在环保领域得到了广泛应用,并产生了重要的作用和深远的影响。随着现代生物学技术的迅猛发展和相关工程技术的提高,生物工程在环保领域中必将发挥更积极的作用,担当更重要的角色,带动整个环保事业迈入新发展。

参考文献:

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生物工程范文第5篇

摘要 以徐州工程学院生物工程专业为例,提出了“实践教学与科研相融合”的教学模式,充分利用科研项目的先进性、创新性等特点,将科研融入实践教学中;探讨了科研融于实践教学的教学模式,并提出了具体保障有效融合的措施。通过不断改革探索和总结创新,科研与教学融合的教学模式显著提高了学生的综合素质和创新能力。

关键词 教学模式;实践教学;教学科研融合;生物工程

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2021.09.074

Key words Teaching mode;Practical teaching;Integration of teaching and scientific research;Bioengineering

生物工程是以生物学理论和技术为基础,由多学科交叉形成的理论与实践并重的综合性新兴学科[1]。随着社会进步和科技发展,新技术、新方法的不断涌现,生物产业的发展突飞猛进。生物工程专业是生命科学和工程学结合的我国重点发展的高新技术专业之一,作为一个以培养高水平工程技术人员为目标的极具发展前景的工科专业,实践教学在整个教学过程中占有至关重要的地位,优良的实践教学是培养具备创新能力和综合素质优秀人才的重要途径,是办好生物工程专业的必需条件和根本保证[2]。因此,实践教学模式和内容的改革优化就显得非常迫切和必要。

传统生物工程理论与实验教学体系在科学性、规范性、严谨性、系统性等方面有着优良特点,但存在强调理论内容,而实践不够充分,重视知识传授,而综合素质培养不足的问题[3],特别是没有充分重视和强调学生创新能力的培养和个体发展,从而导致学生的创新思维不能充分发挥,学习的积极性和创造性不高。长此以往,学生不仅失去了学习兴趣,而且其发现问题、解决问题的能力无法提高。随着现代生物技术的迅速发展,传统教育模式已经不能满足社会对生物工程高水平创新人才的要求[4]。针对以上问题,部分高校结合自身实际情况,已将“科研式”教学法应用于医学免疫学[5]、动物生理学[6]、机械电子专业[7]等课程,并取得了显著的效果。为了更好地培养新型高素质的生物工程人才,根据徐州工程学院生物工程专业的实际情况,笔者提出了“实践教学与科研相融合”教学新模式。这种创新性的培养模式不仅能锻炼学生的科研技能,培养良好的科研素养,激励学生的科研热情和创新思维,而且对教师自身的专业素养和科研水平也有巨大的推动作用。总体实践教学成效显著,为培养高素质生物技术人才提供了有力保障。

1 实践教学与科研相融合的基础和意义

近年来,随着生物技术产业的快速发展,生物工程领域对专业人才的需求量急剧增加的同时,对人才的实践技能、创新能力的要求也越来越高,综合素质高、实践能力强并具有科技创新精神的优秀人才在生物工程领域迫切需求。为满足社会对具有创新能力和实践能力高水平人才的需求,有利于提高学生创新能力的新教学模式的构建和优化就显得非常迫切和必要。

科研与实践教学的融合教学模式是对传统实验教学的有力补充。传统的实验教学多为课内实验,隶属于理论教学内容。实验项目、操作方案、实验步骤以及教学仪器设备都已固定,实验内容绝大部分也是验证性和演示实验,教学模式以教师为主体,上课前教师要充分准备实验,包括实验材料准备、所有试剂的配制、微生物的培养,并且将实验使用的器材事先摆放在实验台上,上课时教师简单讲解实验目的、原理及方法步骤,然后学生按照教师提供的步骤被动地一步步操作。这种呆板僵化的实验过程、千篇一律的数据处理、整齐划一的教学行为严重束缚了学生的创新思维,降低了学生学习的兴趣和积极性,更不可能达到培养学生综合能力和创造性的目的。在当前的国际形势下,国家强调和高度重视高等院校的创新型高水平应用人才的培养。搭建一条科研与实验教学的新桥梁,让科研和实验教学密切结合、协同发展、相互促进。大学低年级学生在科研上一片空白,若能及早踏入实验室,参与不同形式的科研项目,充分训练实验技能,培养严谨的科研思维,这将会为未来成长为创新型优秀的高水平拔尖人才打下坚实的基础。

2 实践教学与科研相融合的模式

2.1 本科学生参与教师科研项目

学生参与教师科研可以弥补实验课堂教学的不足。在教师的指导下,开展教师科研实验,不断复习和巩固理论教学和实验教学中的所学知识、实验操作和技能,从而提升科研综合实力。参与教师科研活动,学生会自我施加压力,积极探索,主动搜索文献,查找原因,分析问题,无形中强化了科研意识,不断提升学生的动手能力和科研素养。积极参与教师科研活动,给学生提供了自由操作锻炼的机会,培养了學生严谨的科学态度、较大的科研发展潜力和创造精神。调查发现,参与教师科研的学生综合能力远远高于未参与教师科研活动的学生。

目前,徐州工程学院食品与生物工程学院绝大部分教师具有博士学位和高级职称,除了有教学任务外,还要开展大量的科研工作。学院研究生人数较少,教师没有充分的精力和时间独自开展实验操作。学院大力支持学有余力的学生参与教师科研活动,很多学生从大二起就进入实验室开展科研实验活动。这不仅解决了教师科研任务重与研究生人数不足的矛盾,而且为本科生提供了类似“研究生”的教育机会,将本科教育的各个环节融入研究型的教育理念和科研实践,从而培养出实践技能强和综合素质高的创新型人才。

2.2 学校设立以学生为主持人并作为科研主体的科研项目

以学生为主体申报各类科研创新项目对于提高学生积极性和主动性、增强学生的动手能力和科研水平具有有效的推动作用。徐州工程学院近年来设立了不同类型的以学生为主持人的科研项目,并给予相应的科研经费资助。例如,徐州工程学院创新创业学院设立的“大学生创新创业基金项目”、省级的“江苏省大学生创新创业计划项目”和实训实验室与设备管理处设立的“实验室开放基金项目”,学生申报这些项目前,指导教师应认真查阅外文文献,分析研究课题的最新发展动态,筛选出适合本科生的课题,积极鼓励学习成绩好、科研兴趣大、勤奋好学的学生申报。立项后,学生应仔细查阅文献并自主拟定实验方案并开展具体实验操作。整个过程中,指导教师应全程跟踪并与学生交流讨论,实现了学生自主创新和教师科研的有机结合。学生在课余时间参与各种创新性科研项目,由过去填鸭式的被动灌输知识转变为积极探索知识,开阔了学生视野,强化了动手能力,有效提高了学生的创新创业能力和科研思维能力,激发了学生的科研潜力。近年来,学院学生承担了省级大学生创新创业计划78项,校级大学生创新基金项目32项,实验室开放基金项目102项,发表学术研究论文32篇,取得了良好的成绩。

2.3 支持学生参与不同范围的科技学术比赛

学科竞赛是为激发学生的科研兴趣,提高学生的科研能力,激励学生的创新意识而面向本科生举办的创新创业、学术研究的学术竞赛活动[8]。参加课外科技学术竞赛,可以充分调动学生参与科研的积极性,竞赛前学生要踏踏实实做好实验室研究工作,接着将科研成果整理成竞赛作品,竞赛前反复演练打磨,最后登台展示。经过竞赛过程的历练,学生在发现问题、分析解决问题的过程中,其主动性和创造性得到了充分训练和提高[8]。

学科竞赛实践性强,是学生利用专业综合知识解决实际问题的检验平台,能够培养学生的团队意识、创新能力、逻辑思维能力等综合素质。2019年笔者指导了学生团队进行的“安全健康抗菌肽食品防腐剂开发”项目,参加第十六届江苏省大学生课外学术科技作品竞赛暨“挑战杯”科技竞赛,取得了优异的成绩,还吸引了多家企业前来咨询合作。2020年学院组织了6支团队参加“江苏省生命科学大赛”、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,6个团队参赛学生分别获得一、二、三等奖。通过参加课外科技学科竞赛活动,学生能亲自体验到科技在社会生产中的重要作用,充分感受利用所学知识解决生活生产中实际问题的乐趣,激发了学生的求知欲,增强对科技创新、创业的认识和理解,实现了培养方式向重视综合能力的转变,从而培养了学生的创新思维和实践能力,取得了良好的教学效果。

3 实践教学与科研相融合的保障条件

3.1 拥有良好的仪器设备等硬性科研条件是实践教学与科研相融合的基础和前提

生物工程是一个对实践要求较高的应用型学科。科学研究和实践教学都在拥有相应仪器设备的实验室开展,因此必要的实验配套设施、仪器设备及科研教学平台是实践教学和科学研究深度融合的前提条件。高校应该根据自身实际情况,充分重视与科研相关的信息网络布局、仪器设备采购、专业实验室建设等基础物质条件的配备和改善,并建立完善的教师、学生共享物质保障制度与机制,实现科研和教学的深度融合。

徐州工程学院生物工程专业具有较好的硬件设施条件和实验研究平台,包括国家级工程示范中心、江苏省实验教学示范中心、江苏省食品与生物工程实验中心、食品工程实践教育中心、江苏省高校食品资源开发与质量安全重点建设实验室、食品与生物工程实训中心。学校为鼓励学生开展科研活动,建立了共享机制,学生进入相应的专业共享实验室之前只需要参加学习并通过考试即可自由使用实验室的仪器设备,省去了层层审批的烦琐,实现了教师与学生的完全共享,为学生从事课外科研活动创造了良好的硬件条件。

3.2 积极引导激励学生参加科研创新活动

将科研引入学生实践教学中,可以显著提高学生的综合能力和创新能力。如何让本科生放弃业余休息娱乐时间而全身心投入到课外学术科研活动中,则需要对学生开展积极的宣传教育、引导工作并建立相应的激励措施。新生入学后,通过专业概论、学术报告、学术讲座等形式引导大学生尽快了解本专业的学科领域情况、职业前景、教师科研、实验平台等信息,激发学生参与科研的兴趣。

同时,建立健全激励机制,建立一系列鼓励学生积极参与科研活动中的激励措施。学校将学生的科研成绩与其评优评先、奖学金等紧密挂钩。学生发表科研论文、申报发明专利、主持科研项目、科技竞赛获奖以及优秀的社会实践调查等经考核达到一定的标准都会获得学校的奖励。

另外,学校还建立了导师制,徐州工程学院学生大二开始通过自由选择或者学院安排确定导师,在导师的指导下开展科研活动、参与教师科研项目,充分进行科研训练,学会查阅资料、制定实验方案、撰写科研论文,经过全程参与一整套的科研活动,为将来独立开展科研创新打下坚实基础。通过这些方式显著提高了学生参与各项创新科研活动的积极性[9]。

3.3 通过制度建设,鼓励教师指导学生课外科研活动

高校教师将科研和教学深度融合,开展科研工作的同时,又将科研成果引入到实验教学中,全程指导本科生的课外科研活动,带领学生参加不同形式的科技竞赛,这种教书育人的使命和责任感是一种内在动力[10],但要保证科研与教学融合的持续性和实效性则需要完备的外在激励机制。

目前大多数高校对教学的激励机制是设置教学成果奖或评选优秀讲课教师,这种激励方式与科研的激励措施相比则显得微不足道。在科研奖励方面,奖励力度大,形式多。大多数教师都希望科研方面努力获得更多的科研成果,以获取更多的奖励。目前,大多数高校都在强调教书育人是教师的根本,教学是高校的中心工作,但现实执行中并没有落实到位。教师在职称评定中,具体量化的科研指标是硬性规定,而教学的要求相对较低,限制性较低,教学的约束主要体现在完成教学工作量。整体来看,科研所占比重远高于教学。若要改变高校教师“重科研轻教学”的现状,需要高校制定激励措施,促进科研向教学转化[11]。近年来,学校制定了一系列激励政策与措施,鼓励教师科研成果向教学转化,激励教师指导学生开展课外科研活动。例如,教师在指导学生参加省级以上科技竞赛时,事先学校会给予充足的培育经费支持,若获取了奖项则会进一步给予更大力度的奖励以及职称评定中的政策倾斜。近年来,学院制定的激励措施极大地调动了教师的积极性,教师们都长年累月在实验室带领学生做科研,指导他们参加竞赛,撰写项目申报书、毕业论文、学术论文等科研活动,培养了一批批优秀的毕业生。

4 结语

“科研与教学融合”实践教学模式有效解决了传统实验教学中实验仪器设备陈旧、课时不足、学生训练不充分、实验项目不新颖、缺乏创造性等问题。将科研兴趣浓厚、勤奋刻苦、積极进取的本科生参与到富有前沿性、创新性特征的科研项目中,不仅能够协助教师开展科学研究,而且能使学生充分地接受科研锻炼,激励学生学习热情,激发创新思维,培养综合能力和创新能力。近几年的实践表明,在地方应用型本科院校将“本科生当研究生用”的“科研与教学相融合”的教学模式,能够真正培养出具有较强实干能力、较强创新思维和综合素质高的优秀创新型人才。因此,今后将继续坚持这种教学模式并扩展到其他专业的教学实践中,在实践中不断改革和创新,切实将这项工作做细、落实,形成可操作性强、独具特色的实践教学模式。

参考文献

[1] 曹礼,焦扬,郝军元,等.地方高校生物工程专业实践教学改革的思考[J].生物学杂志,2019,36(6):108-111,114.

[2] 冯远航,陈涛,财音青格乐,等.新工科背景下生物工程五层次实践教学体系的构建[J].生物工程学报,2020,36(5):1012-1016.

[3] 黄群,郑宝东,曾绍校,等.新工科建设背景下食品科学与工程专业实践教学改革初探[J].食品工业,2019,40(8):231-233.

[4] 叶小利,张保顺,邓洪平,等.生物工程专业综合实践教学创新体系的探索与构建[J].西南师范大学学报(自然科学版),2018,43(9):165-168.

[5] 付海英,杨巍,王艳玲,等.临床能力与科研能力培养并重,推进“5+3”一体化学生医学免疫学的实践教学改革[J].中国免疫学杂志,2018,34(8):1251-1253,1257.

[6] 袁峥嵘,韩莹莹,翁强.“科研式”教学法在动物生理学教学过程中的探索与实践[J].黑龙江畜牧兽医,2015(23):277-280.

[7] 魏艳红,许昌,王桂荣.基于科研项目的机械电子专业实践教学改革[J].实验室研究与探索,2018,37(5):177-181.

[8] 周智华,李国斌,唐安平,等.高校教师科研成果转化为本科教学资源的形式[J].当代教育理论与实践,2017,9(1):65-67.

[9] 张志强,吴同垒,贾青辉.基于科研平台的动物医学实践教学探索[J].安徽农业科学,2020,48(23):129-130.

[10] 裴正兵,田彩云.高校教师科研成果转化教学案例意义、基础与模式研究[J].高教学刊,2018(17):82-85.

[11] 韩贵金,王文庆,周有.科研与实践教学的互动实施[J].实验室研究与探索,2013,32(11):440-442.

生物工程范文第6篇

“化学工程与工艺专业”是工科专业,是与实际生产联系紧密的一个专业。所以我们在本科的四年的学习中,不仅要掌握化工相关的理论知识,跟要理论联系实践,逐渐接触实际的工业生产过程,为将来毕业参加工作打下坚实的基础。这次的认识实习课正是我们面向实践的一地步,让我们实地参观常见机械,了解电工知识和技能,了解工件生产的基本流程。

大二的时候我们已经学习了《化工导论》和《画法几何与工程制图》这两门课,对常见的机械零件(如内外螺纹紧固件、轴、齿轮等)有了一定的了解,但仅仅是停留在书本图片上的认知。此次去材料所的认识实习,让我们对机械设备、机械零件有了立体的、感性的认识。

认识实习的目的是理论联系实际,使课堂的理论教学与生产实践中的机械设备密切结合,使学生加深理解已学过的机械设计方面的基本理论知识;在实习中初步培养学生对机件和机械的感性认识;增强学生读懂复杂图纸的能力;为提高学生的工程设计能力,为下一步专业课程的全面学习打下良好基础。

二、实习内容简述

12月14日,我们来到化院材料科学研究所,展开了约两个小时的“认识实习”课程,王老师是我们此次课程的主讲人。中山大学材料科学研究所成立于1985年,前身是国内第一所abs中试车间。主要研究方向是高分子复合材料及功能材料的应用基础研究和新材料的开发研究;固态变相理论和实验研究;金属和陶瓷功能材料研究;高tc超导材料及超微粉末、非晶等新材料制备技术等。

王老师向我们介绍了金工的三大工种:机床工、钳工和电焊工。其中对机床工、常用机床及钳工做了详细的解析,并亲自向我们演示了车床的车削过程和钳工用锯的方法。我将实习笔记结合网上查找的相关资料,整理如下:

1.机床工

机床工常用机床有车床、铣床、刨床、磨床、钻床等。

我们首先参观的是车床。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床,主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。主要组成部件有:主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。王老师给我们演示了车床的车削过程,并展示了部分常用车刀。

车床中的一个重要工具是车刀。车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分,包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。车刀前面的型式多样,主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。最简单的是平面型,正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀,负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。车刀按用途可分为外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等,可用于车螺纹、外沿、平面、退刀槽、内圆等。

接下来王老师给我们介绍了铣床(xf6325型)。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、t形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。铣床在工作时,工件装在工作台上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面。

接着我们参观的是b650型的牛头刨床。刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。使用刨床加工,刀具较简单,技术含量较低,但生产率较低(加工长而窄的平面除外),因而主要用于单件,小批量生产及机修车间,在大批量生产中往往被铣床所代替。在刨床上可以刨削水平面、垂直面、斜面、曲面、台阶面、燕尾形工件、t形槽、v形槽,也可以刨削孔、齿轮和齿条等。我们参观的牛头刨床是用来刨削中、小型工件的刨床,工作长度一般不超过lm。

结束了刨床的介绍,王老师给我们展示了m7120a型磨床。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。磨床进行的是精加工。磨床能加工硬度较高的材料,如淬硬钢、硬质合金等;也能加工脆性材料,如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削,如加工镜面;也能进行高效率的磨削,如强力磨削等。我们参观的m7120a型磨床工作部为电动磁铁和砂轮,用于0.01~0.02mm的镜面精加工。很遗憾的是,由于磨床的砂轮可能存在裂纹,工作时有爆裂危险,出于安全考虑老师没有现场开机演示。

王老师最后给我们展示的机床是钻床(z32k型)。钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单,加工精度相对较低,可钻通孔、盲孔,更换特殊刀具,可扩、锪孔,铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动,让刀具移动,将刀具中心对正孔中心,并使刀具转动(主运动)。

2.钳工

钳工常完成精细装配,技术含量较高,号称“金工之王”。钳工作业主要包括錾削、锉削、锯切、划线、钻削、铰削、攻丝和套丝、刮削、研磨、矫正、弯曲和铆接等。王老师主要向我们展示了锯、攻丝和攻丝(用于加工内螺纹)、丝板(用于加工外螺纹)。虽然随着工业现代化,大部分钳工作业实现了机械化和自动化,但在机械制造过程中钳工仍是不可或缺的。在某些最精密的样板、模具、量具和配合表面(如导轨面和轴瓦等),机械不能做到如此精细,仍需要依靠钳工的手艺作精密加工;在单件小批生产、修配工作或缺乏设备条件的情况下,采用钳工制造某些零件仍是一种经济实用的方法。

三、实习的收获

虽然我们再之前的课上了解过相关知识,但毕竟是纸上谈兵。这次认识实习课程,让我了解了常用机床类型,金属切削加工的过程,对车刀的结构和形状、车刀的磨制有课一定的认识;了解了钳工操作的特点和作用,认识了锯、丝攻和攻丝等基本钳工操作工具。通过这次认识实习,我亲眼看到了机械设备,亲眼看到了机械零件的加工过程,使我对机械设备、机械零件有了立体的、感性的认识,加深了对《画法几何与工程制图》课程内容的理解和掌握,有利于我今后读懂复杂图纸,有利于提高我的工程设计的能力。

四、实习所得到的感想

短短不到两个小时的认识实习,让我感觉意犹未尽。这次的认识实习,让我对我是一名工科学生有了实感,让我懂得了作为一名工科学生,仅仅是学好课本知识是远远不够的。工科是一门实践性很强的,面向生产面向实际应用的一门学科,我们不仅要掌握理论知识,更要理论联系实践,真实地了解实际的工业生产过程,才能学以致用,成为一名合格的工科学生。

这次的认识实习我收获良多,不仅是知识上的,更是观念上的一个转变过程。遗憾的是认识实习课程安排的时间太短,未能好好地参观,更没有实践的机会。希望以后能有更多这样参观实习,甚至是动手实践实习的机会。

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