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篇1

關(guān)鍵詞： 生物技術(shù)專業(yè) 發(fā)酵工程 教學(xué)改革 應(yīng)用型人才

發(fā)酵工程是以微生物的特定性狀和功能為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品或直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系[1]。它結(jié)合生物學(xué)和工程學(xué)的特點(diǎn)，涉及微生物學(xué)、生物化學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)工程、機(jī)械設(shè)備等多門學(xué)科。發(fā)酵工程具有應(yīng)用性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展的支撐點(diǎn)，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和必由之路。

教育部2010年啟動(dòng)了“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，致力于培養(yǎng)適合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要的工程技術(shù)人才[2]，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。衡水學(xué)院也正致力于向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，探索對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。《發(fā)酵工程》是我校生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課程。做好發(fā)酵工程課程的建設(shè)與改革，對(duì)學(xué)生綜合能力的發(fā)展、進(jìn)入相關(guān)行業(yè)時(shí)快速入手等起著重要作用。

本文結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的背景及應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合本校的課程設(shè)置和教學(xué)活動(dòng)，通過優(yōu)化課程內(nèi)容體系、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)教學(xué)與企業(yè)互動(dòng)和優(yōu)化考核方式等方面進(jìn)行探索與分析，對(duì)發(fā)酵工程的教學(xué)改革進(jìn)行思考。

1.教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與更新

衡水學(xué)院《發(fā)酵工程》課程的設(shè)置，是在完成基礎(chǔ)課和部分專業(yè)課的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。但隨著應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的提出，理論課時(shí)縮減，只有32個(gè)學(xué)時(shí)，因此必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。在此之前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了一些本課程的相關(guān)知識(shí)。根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)際教學(xué)情況，對(duì)已掌握的不再重復(fù)講授，著重復(fù)習(xí)以突出重點(diǎn)。如在菌種選育一章，由于在微生物學(xué)中已詳細(xì)講解過各種選育方法，本課程中以問題方式引出，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，模糊的地方課下通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)復(fù)習(xí)。對(duì)下游提取分離的技術(shù)，在生物工業(yè)下游技術(shù)課程中會(huì)詳細(xì)介紹，所以授課主要集中于對(duì)發(fā)酵工程上游技術(shù)和中間控制的學(xué)習(xí)。

課程內(nèi)容的安排上，我們力將發(fā)酵工程研究對(duì)象共性的規(guī)律提煉出來，在理解發(fā)酵機(jī)制的基礎(chǔ)上，按照發(fā)酵過程的主線編排教學(xué)內(nèi)容，包括：菌種選育培養(yǎng)基滅菌與空氣除菌種子擴(kuò)培發(fā)酵機(jī)制發(fā)酵過程控制染菌分析及防治發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)。同時(shí)以動(dòng)力學(xué)模型和發(fā)酵設(shè)備為輔，堅(jiān)持生物學(xué)基礎(chǔ)和工程學(xué)基礎(chǔ)并重，要求學(xué)生注重理論基礎(chǔ)和實(shí)踐操作相結(jié)合。這樣安排有利于學(xué)生清楚、完整地掌握整個(gè)發(fā)酵工藝過程和發(fā)酵的共性問題，為后續(xù)課程和科學(xué)研究的順利開展奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)，衡水學(xué)院為學(xué)生開設(shè)了多門和發(fā)酵工程相結(jié)合的專業(yè)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括發(fā)酵工程設(shè)備、發(fā)酵工程設(shè)備實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵工程大實(shí)驗(yàn)、生物工程下有技術(shù)、釀酒概論等，形成了以培養(yǎng)發(fā)酵應(yīng)用型人才為目的的課程群，對(duì)發(fā)酵工程的原理和技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化。

除了豐富教學(xué)內(nèi)容外，增加新知識(shí)、介紹最前沿的科技動(dòng)態(tài)也尤為必要。教師應(yīng)通過閱覽國內(nèi)外專業(yè)期刊及網(wǎng)站，將國內(nèi)外最新的科研動(dòng)態(tài)和成果分門別類地穿插在相關(guān)章節(jié)中進(jìn)行講解，使學(xué)生拓寬視野，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

經(jīng)過以上優(yōu)化調(diào)整，使發(fā)酵工程的教學(xué)體系更加清晰，教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生能夠更好地理論聯(lián)系實(shí)際對(duì)課程進(jìn)行掌握。

2.教學(xué)方法的改進(jìn)

2.1激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。根據(jù)教學(xué)總結(jié)，學(xué)生對(duì)發(fā)酵工藝在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用了解甚少。因此，結(jié)合日常生活中的具體實(shí)例在緒論部分介紹現(xiàn)酵工業(yè)的發(fā)展歷史、產(chǎn)業(yè)概況、生產(chǎn)生活中的產(chǎn)品介紹和未來展望等內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為以后的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

2.2案例教學(xué)

發(fā)酵工程是一門應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科，在授課過程中，引入與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密的案例并進(jìn)行剖析講解不僅能使課堂生動(dòng)形象，而且能引導(dǎo)學(xué)生自主思考，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，觸類旁通。如發(fā)酵工程課程中的發(fā)酵工藝控制這一部分內(nèi)容，要求學(xué)生了解并掌握培養(yǎng)pH對(duì)發(fā)酵過程的影響。為此，我們從相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道意選取了一些研究案例，如“pH對(duì)林可霉素發(fā)酵的影響”，該研究表明不同初始pH會(huì)顯著影響林可霉素的產(chǎn)量。通過實(shí)例講解，可以讓學(xué)生印象深刻并強(qiáng)化對(duì)具體知識(shí)要點(diǎn)的領(lǐng)會(huì)。

2.3引入PBL教學(xué)理念

PBL是以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，發(fā)展學(xué)生綜合思考能力和解決實(shí)際問題能力的教學(xué)理念。在實(shí)踐性強(qiáng)的《發(fā)酵工程》課程中引入PBL教學(xué)理念，通過提出問題、收集資料、小組討論、總結(jié)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)開展發(fā)酵工程PBL教學(xué)改革以提高教學(xué)實(shí)效。

按照發(fā)酵工藝類型分成多個(gè)PBL課程教學(xué)模塊，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性問題，如酒精等發(fā)酵機(jī)制類型及發(fā)酵工藝特點(diǎn)等;再設(shè)計(jì)開放性問題，如由酒精發(fā)酵延伸總結(jié)乳酸、甘油等發(fā)酵工藝特點(diǎn)。學(xué)生自由分組。首先，各小組對(duì)基礎(chǔ)性問題查閱文獻(xiàn)，組內(nèi)討論，再選派代表進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)。各小組提問，匯報(bào)組成員補(bǔ)充說明和回答，最終形成解決方案。教師對(duì)課程實(shí)施過程中出現(xiàn)的不足問題再給予指導(dǎo)，提出改進(jìn)意見及下一步要求，幫助學(xué)生理清思路和改進(jìn)方法。

2.4現(xiàn)代化教學(xué)手段的利用

為加深學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程課程的理解，提高授課效率，充分利用多媒體課件，將難于理解的內(nèi)容以圖片和視頻等形式向?qū)W生展示[3]。例如，針對(duì)培養(yǎng)基滅菌的操作流程，采取設(shè)備示意圖和動(dòng)畫相結(jié)合的方式，形象展示蒸汽滅菌的過程。針對(duì)發(fā)酵過程控制環(huán)節(jié)，利用仿真教學(xué)軟件，讓學(xué)生形象地認(rèn)識(shí)發(fā)酵工程設(shè)備，理解發(fā)酵過程的調(diào)控手段及產(chǎn)品分離過程。

同時(shí)，建設(shè)發(fā)酵工程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，以提供多媒體課件、文獻(xiàn)資料和發(fā)酵相關(guān)企業(yè)網(wǎng)址鏈接。學(xué)生通過拓展學(xué)習(xí)，能夠較好地了解國內(nèi)外發(fā)酵領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

3.教學(xué)與企業(yè)參觀互動(dòng)

衡水學(xué)院在開設(shè)發(fā)酵工程課程時(shí)，目標(biāo)定位在為企業(yè)培養(yǎng)發(fā)酵工程所需的應(yīng)用型人才。為了提高學(xué)生對(duì)發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)并強(qiáng)化他們的工程化概念，增強(qiáng)學(xué)生自主性及生產(chǎn)實(shí)踐能力，在學(xué)期中學(xué)院專門安排學(xué)生到衡水當(dāng)?shù)氐湫偷陌l(fā)酵生產(chǎn)企業(yè)，如衡水老白干釀酒集團(tuán)、衡水九州啤酒廠等進(jìn)行參觀，了解工廠基本生產(chǎn)過程，熟悉發(fā)酵工廠生產(chǎn)的基本知識(shí)和必須生產(chǎn)設(shè)備。如在啤酒廠的實(shí)習(xí)過程中，重點(diǎn)讓學(xué)生掌握啤酒的生產(chǎn)工藝流程，原料的粉碎、蒸煮糖化及典型的厭氧發(fā)酵過程。將書本上的理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生了解生產(chǎn)中常遇到的難以解決的問題，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性與開拓性，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成和能力的提高。

參觀后要求每個(gè)學(xué)生圍繞企業(yè)的生產(chǎn)工藝，獨(dú)立地完成實(shí)習(xí)報(bào)告，作為實(shí)踐成績(jī)的考核。該方法不僅使學(xué)生帶著任務(wù)熟悉發(fā)酵工藝流程與生產(chǎn)工藝控制等環(huán)節(jié)，而且培養(yǎng)學(xué)生生產(chǎn)實(shí)踐技能和基本工程意識(shí)，為今后他們走上工作崗位打下好的工程基礎(chǔ)，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

4.優(yōu)化考核方式

考試是教師評(píng)定學(xué)生成績(jī)、取得教學(xué)反饋信息的主要方法，也是督促學(xué)生全面、系統(tǒng)復(fù)習(xí)的重要手段[4]。從單方面考核，會(huì)使學(xué)生死讀書，讀死書，達(dá)不到舉一反三的效果。我們采用復(fù)合考核方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立以基本知識(shí)、技能為基礎(chǔ)，以綜合能力為重點(diǎn)，以學(xué)習(xí)態(tài)度為參照的綜合考評(píng)體系。將發(fā)酵工程理論課程的考核分為3個(gè)部分，即平時(shí)成績(jī)（15%）、實(shí)踐考核（15%）和期末考核（70%）。平時(shí)成績(jī)包括學(xué)生課堂表現(xiàn)、出勤情況、作業(yè)等;實(shí)踐考核包括參觀發(fā)酵工廠后撰寫的報(bào)告及在實(shí)踐活動(dòng)中的參與度和表現(xiàn)。期末考核為閉卷筆試，由基礎(chǔ)理論題、實(shí)際應(yīng)用題和工藝設(shè)計(jì)題等組成，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論和重、難點(diǎn)知識(shí)的掌握。

這種多方位的考核突破了傳統(tǒng)的考核方式在考試內(nèi)容的深度和廣度方面存在的局限性，全面考核了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。

發(fā)酵工程是生物技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，也是一門發(fā)展迅速的學(xué)科。隨著新型生物反應(yīng)器的不斷出現(xiàn)，發(fā)酵新產(chǎn)品不斷涌出，要求發(fā)酵工程專業(yè)課教師根據(jù)發(fā)酵工程產(chǎn)品市場(chǎng)不斷改革和探索，實(shí)時(shí)更新授課內(nèi)容，靈活采用各種教學(xué)方法和考核方法，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，并強(qiáng)調(diào)工程觀念和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。這樣才能真正提高學(xué)生綜合素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊梅，李力群，謝瑩，等.發(fā)酵工程課程建設(shè)的實(shí)踐與探索[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，28（2）：46-48.

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[3]趙晶，樸永哲，權(quán)春善，等.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的發(fā)酵工程教學(xué)改革的探索與思考[J].輕工科技，2014，3：153-154.

篇2

關(guān)鍵詞： 發(fā)酵工程 實(shí)踐教學(xué) 開放實(shí)驗(yàn)室

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)中極富活力的先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，迅猛快速發(fā)展的生物工業(yè)領(lǐng)域給高等院校提出了與之同步的各項(xiàng)新的指導(dǎo)性技術(shù)要求。生物技術(shù)專業(yè)是醫(yī)學(xué)院校為適應(yīng)我國中長期發(fā)展戰(zhàn)略及整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展要求而設(shè)立的新興專業(yè)。發(fā)酵工程課程是生物技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)核心課程之一，根據(jù)醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)，如何使發(fā)酵工程的教學(xué)既適應(yīng)時(shí)展的需要，又滿足培養(yǎng)合格從事醫(yī)學(xué)發(fā)酵工程研究及生產(chǎn)的技術(shù)人才的要求，是專業(yè)教師必須思考的問題。其教學(xué)方法與模式直接關(guān)系生物技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、結(jié)合學(xué)校和專業(yè)特點(diǎn)，安排教學(xué)內(nèi)容

醫(yī)學(xué)院校的生物技術(shù)專業(yè)與一般生物學(xué)專業(yè)不同，是醫(yī)學(xué)和生物學(xué)相結(jié)合的新型專業(yè)。作為醫(yī)學(xué)院校生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程，發(fā)酵工程教學(xué)應(yīng)該結(jié)合自身實(shí)際情況，在符合總體框架的前提下，不僅從生物學(xué)角度，更從醫(yī)藥學(xué)角度展開。本校在本科三年級(jí)學(xué)習(xí)本門課程，要求學(xué)生具備一定的生物學(xué)基礎(chǔ)，尤其是生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和微生物學(xué)等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)。從開設(shè)發(fā)酵工程課程之日起，授課教師就非常注重追蹤學(xué)科發(fā)展的最新趨勢(shì)和研究手段，注意結(jié)合相關(guān)生物化學(xué)及微生物學(xué)的知識(shí)及醫(yī)學(xué)院校學(xué)生培養(yǎng)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和科研創(chuàng)新能力，力爭(zhēng)形成符合我校醫(yī)學(xué)背景下具有較強(qiáng)辦學(xué)特色的發(fā)酵工程課程教學(xué)體系，并不斷發(fā)展使之完善。我們對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行分類和歸納，并選擇有代表性的內(nèi)容進(jìn)行講解。結(jié)合我校生物技術(shù)專業(yè)的醫(yī)學(xué)背景及專業(yè)特色，適當(dāng)增加醫(yī)藥相關(guān)內(nèi)容的講授學(xué)時(shí)，如重點(diǎn)講解抗生素、氨基酸、核酸類藥物的生產(chǎn)工藝過程。并以組成課外科研活動(dòng)小組等形式，帶學(xué)生去相關(guān)醫(yī)藥企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握發(fā)酵工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法和新思維，這會(huì)讓他們受益匪淺。

二、充分認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)的地位和作用

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，社會(huì)要求高校提高教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化教學(xué)效果，用人單位需要高校培養(yǎng)更多高素質(zhì)、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，而教學(xué)質(zhì)量的提高、教學(xué)效果的增強(qiáng)和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)不是只靠理論教學(xué)就可以達(dá)到的，它們同樣離不開與理論教學(xué)同等重要的實(shí)踐教學(xué)。因此，在教學(xué)過程中，要加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)聯(lián)系，把二者放在同等重要的地位。如在發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)原理一章，在教學(xué)過程中讓學(xué)生動(dòng)手參與酸奶、抗生素等發(fā)酵產(chǎn)品的制作，加深學(xué)生對(duì)發(fā)酵機(jī)理的認(rèn)識(shí)和了解。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)會(huì)強(qiáng)化專業(yè)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從根本上理順理論與實(shí)踐的關(guān)系；實(shí)踐教學(xué)的加強(qiáng)，可進(jìn)一步發(fā)掘與豐富理論教學(xué)內(nèi)容，做到學(xué)以致用、學(xué)以會(huì)用。

三、改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革是實(shí)踐教學(xué)改革的一個(gè)重要組成部分。要改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中“實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)―教師講解―學(xué)生照做”的單一模式，盡量多給學(xué)生留下思考的時(shí)間和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。改變“重理論、輕實(shí)踐”的傳統(tǒng)觀念，加大發(fā)酵工程課程實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)比例，降低單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，增加與醫(yī)藥相關(guān)實(shí)驗(yàn)的比重。

如在酸奶制作實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)老師不給學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)用的各種器材，而是提前一周把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)材料告訴學(xué)生，讓學(xué)生自己選擇發(fā)酵所需的菌種及原材料。上課時(shí)學(xué)生可以自由組合成實(shí)驗(yàn)小組，制訂實(shí)驗(yàn)方案，在指導(dǎo)教師的幫助下一起完成本次實(shí)驗(yàn)的操作。通過一次簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)課，既鞏固微生物學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐操作，又使學(xué)生掌握發(fā)酵工程菌種分離、培養(yǎng)的基本原理和操作方法，大大提高學(xué)生的科研能力和水平。

四、設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室

設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)學(xué)生參加課外科技活動(dòng)，在學(xué)生掌握了一定基本實(shí)驗(yàn)方法、技能和實(shí)驗(yàn)理論的基礎(chǔ)上，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，設(shè)立開放實(shí)驗(yàn)室。通過一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)立，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，經(jīng)指導(dǎo)教師審核后再實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，熟練掌握各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法，不斷提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平、獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。學(xué)生可以自行擬定科技活動(dòng)課題，開展小制作、小發(fā)明、小創(chuàng)造、小論文等科技活動(dòng)和各類實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽活動(dòng)，根據(jù)課題研究方向，聯(lián)系相關(guān)實(shí)驗(yàn)室和指導(dǎo)教師，開展實(shí)驗(yàn)工作。學(xué)生科技活動(dòng)型實(shí)驗(yàn)室開放為基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生提供了實(shí)踐鍛煉和提高的機(jī)會(huì)，提高了學(xué)生的科研能力。創(chuàng)造條件開放實(shí)驗(yàn)室，給學(xué)生創(chuàng)造更寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生主動(dòng)駕馭整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，充分發(fā)揮自覺性、獨(dú)立性、積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，實(shí)現(xiàn)分層次、多元化教學(xué)。

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，是教育的要求，也是時(shí)代的要求。從培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、思維能力、綜合能力和創(chuàng)新能力出發(fā)，積極創(chuàng)造條件，進(jìn)行發(fā)酵工程實(shí)踐教學(xué)的一系列改革，從而提高學(xué)生的素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 教學(xué) 改革與實(shí)踐

“發(fā)酵工程”是“輕工技術(shù)與工程”一級(jí)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科，在很多輕工類、生物工程類、農(nóng)業(yè)類院校甚至綜合性院校中設(shè)立。作為學(xué)科平臺(tái)課和專業(yè)核心課，《發(fā)酵工程》是發(fā)酵工程、生物工程、微生物學(xué)、生物制藥、生物化工等多專業(yè)的必修課，具有重要的地位。江南大學(xué)的發(fā)酵工程學(xué)科是國家重點(diǎn)學(xué)科，具有國家級(jí)精品課程《發(fā)酵工程》。本課程在江南大學(xué)一線老師一代又一代的努力下，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)等不同方面作了大量的改革與探索，取得了非常突出的成績(jī)，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。下面就談一談這方面的情況。[1]

一、精選教學(xué)內(nèi)容

目前國內(nèi)同行應(yīng)用較多的是2006年李艷主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》和2003年姚汝華主編的《微生物工程工藝原理》，這些教材面世時(shí)間較長，未能吸收發(fā)酵工程領(lǐng)域的最近前沿進(jìn)展。針對(duì)這一情況，江南大學(xué)組織專家學(xué)者陸續(xù)編寫了普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（徐巖編，2011年出版），“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》（陳堅(jiān)、堵國成主編，2012年出版）和案例版生物工程系列規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（許贛榮、胡鵬剛主編，2013年出版）。這些教材結(jié)合了發(fā)酵工程學(xué)科的最新研究進(jìn)展，輔以大量生動(dòng)案例、圖文并茂，能夠深入淺出的講解發(fā)酵工程的原理和技術(shù)應(yīng)用。江南大學(xué)在生物技術(shù)、生物工程、釀酒工程等多個(gè)本科專業(yè)中開設(shè)了《發(fā)酵工程》的課程，教務(wù)部門要求各一線教師選用最新的精品教材。因此，上述教材的出版為本校教師在教學(xué)上提供了關(guān)鍵的藍(lán)本。[2]

《發(fā)酵工程》課程內(nèi)容涉及到微生物的生理活動(dòng)等知識(shí)，以及對(duì)微生物進(jìn)行的理性和非理性改造等理論，同時(shí)牽涉到到化工分離單元操作等理論，這些理論在本課程講授過程中不會(huì)非常詳細(xì)的展開，因此需要學(xué)生具備微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)的基本理論知識(shí)。因此本校在課程日程上將《發(fā)酵工程》安排在上述課程之后，將不同課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并突出本課程的重點(diǎn)，增強(qiáng)了知識(shí)的延續(xù)性和交叉性，保證了學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

在教學(xué)大綱制定上，以發(fā)酵過程的微生物學(xué)原理為主線，以發(fā)酵過程操作為順序，制定教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)度。在章節(jié)安排上，按照這樣的順序進(jìn)行講解：發(fā)酵過程的生物學(xué)和生物化學(xué)基礎(chǔ)，原料預(yù)處理及無菌培養(yǎng)基制備，無菌空氣制備，發(fā)酵過程控制和優(yōu)化（包括發(fā)酵參數(shù)的影響和監(jiān)測(cè)、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)和把發(fā)酵過程建模和優(yōu)化、分階段優(yōu)化等控制技術(shù)）以及染菌防治，下游分離提取工藝，同時(shí)將固定化細(xì)胞發(fā)酵、基因工程菌發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵經(jīng)濟(jì)學(xué)放在課程最后作為單獨(dú)專題講解。這樣的講解程序既講清了發(fā)酵過程的原理和技術(shù)，又在順序上與發(fā)酵過程操作程序很匹配，邏輯性很強(qiáng);同時(shí)增加的專題是對(duì)前述發(fā)酵過程原理和技術(shù)的強(qiáng)化，又能引入生動(dòng)的案例分析，趣味性較強(qiáng)。

二、優(yōu)化教學(xué)方法和教學(xué)手段

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進(jìn)行課堂教學(xué)成為主流教學(xué)形式。首先在教學(xué)材料上，盡量減少文字，多采用圖示、照片、音頻和視頻的素材，使教學(xué)ppt圖文并茂、有聲有色。與傳統(tǒng)板書相比，一方面多媒體教學(xué)能減少寫字、畫圖的時(shí)間從而提高效率，增加教學(xué)內(nèi)容，特別是對(duì)發(fā)酵工程這樣一門分量較重知識(shí)點(diǎn)較多的課程顯得尤為重要;另一方面，發(fā)酵工程上的很多知識(shí)點(diǎn)如發(fā)酵設(shè)備無法通過文字和語言表達(dá)講解清楚，因此照片甚至視頻的出現(xiàn)就能很好解決這個(gè)問題;另外，通過不同感官刺激能顯著增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

在教學(xué)形式上，除了教師講解以外，還應(yīng)該增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。根據(jù)教學(xué)進(jìn)度定期安排學(xué)生進(jìn)行seminar。形式如下：將班級(jí)成員分成多個(gè)小組，每個(gè)小組由四五人組成，設(shè)立組長一名。每個(gè)小組根據(jù)課堂教師講解的知識(shí)點(diǎn)自由選擇案例準(zhǔn)備材料，由組長安排分工合作，并上臺(tái)講解展示，在此過程中其他組別對(duì)其進(jìn)行提問打分。通過這樣一種形式，能夠增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生為了準(zhǔn)備材料會(huì)查閱很多資料，是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的再次復(fù)習(xí)過程，同時(shí)也是理論結(jié)合實(shí)際，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。[3]

三、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)到實(shí)踐過程的一種教學(xué)方式，是一種比較直觀的教學(xué)形式，能強(qiáng)化理論教學(xué)效果，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有著特殊作用，因此要將實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)結(jié)合起來。一是在進(jìn)行理論教學(xué)的同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參觀并講解等教學(xué)形式。江南大學(xué)擁有糧食發(fā)酵與工藝國家工程實(shí)驗(yàn)室、食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，不僅具有發(fā)酵領(lǐng)域的各種先進(jìn)設(shè)備和儀器，同時(shí)還擁有發(fā)酵過程中試車間。在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)參觀、講解這些設(shè)備的操作和實(shí)用，能顯著增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。二是將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和理論教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合起來。通過精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將經(jīng)典的發(fā)酵案例和理論教學(xué)結(jié)合起來，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能明白發(fā)酵過程的生物學(xué)原理，并能熟練掌握發(fā)酵操作過程的關(guān)鍵技術(shù)。三是實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。江南大學(xué)和國內(nèi)外眾多發(fā)酵型企業(yè)保持良好合作關(guān)系，如茅臺(tái)、五糧液、青島啤酒、中糧等企業(yè)，可以安排學(xué)生利用暑期實(shí)踐去工廠進(jìn)行兩個(gè)月的實(shí)訓(xùn)，熟悉發(fā)酵操作過程，鞏固了課堂所學(xué)的理論知識(shí)。[4]

參考文獻(xiàn)：

[1]徐巖.發(fā)酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011

[2]陳堅(jiān)，堵國成.發(fā)酵工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012

篇4

礦物加工工程學(xué)科隸屬于礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科，河南理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)的人才培養(yǎng)包括煤、金屬礦和非金屬礦的選礦及深加工等方向[1]。生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用是礦物加工工程專業(yè)的主要選修課程。該課程的開設(shè)可以拓寬礦物加工工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的就業(yè)面和增加考研高校的選擇，促使學(xué)生了解礦物加工工程的國際前沿現(xiàn)狀，具有重要的意義。

1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程意義

1.1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程簡(jiǎn)介

煤炭是我國的主要能源，大規(guī)模開發(fā)利用和高硫含量也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。金屬、非金屬等礦產(chǎn)資源的日益匱乏，低品位礦產(chǎn)資源的開采加工利用對(duì)環(huán)境造成了巨大的破壞。因此，生物技術(shù)作為一種環(huán)保型生產(chǎn)工藝得到了國內(nèi)外企業(yè)、高校和學(xué)者們的廣泛關(guān)注。對(duì)于特貧、特細(xì)、特雜的礦石或尾礦，向物理選礦提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，化學(xué)浸出和生物技術(shù)顯得越來越重要。

該課程主要講述生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀、原理、工藝及應(yīng)用現(xiàn)狀等內(nèi)容，難點(diǎn)是微生物選礦工藝的選取、影響因素和作用原理的分析。通過本課程的教學(xué)，可以讓學(xué)生掌握目前國內(nèi)外先進(jìn)的選礦技術(shù)、生物選礦原理及相應(yīng)的選礦設(shè)備、典型的生物選礦工藝流程及應(yīng)用實(shí)例，為拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)其國際視野和跨文化的交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力奠定基礎(chǔ)。

1.2 開設(shè)生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程意義

生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用是化學(xué)選礦的拓展，與金屬礦和煤的物理選礦緊密結(jié)合。學(xué)生通過學(xué)習(xí)選礦學(xué)后，對(duì)煤和金屬礦的物理選礦有一定的基礎(chǔ)。對(duì)于稀貴金屬如金、鈾、鑭等，其經(jīng)過常規(guī)選礦后，尾礦中依然含有部分貴金屬；此外煤經(jīng)過洗選以后，通?；曳值玫搅擞行Ы档停渲械牧蜉^難脫除，這是大氣污染的根源。生物技術(shù)主要是利用含有氧化鐵硫桿菌浸出廢石中金、銅、鈾等有價(jià)元素；利用氧化鐵硫桿菌有效脫除煤中的硫，降低環(huán)境污染。微生物藥劑對(duì)人體無害，又可被生物降解，無二次污染，能耗少，因而具有廣闊的發(fā)展前途[2]。礦物加工工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，該課程是選礦學(xué)的延續(xù)，可以拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，開設(shè)生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用課程具有重大意義。

2 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程教學(xué)方法

高等學(xué)校工科院系是培養(yǎng)工程師的搖籃，要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和解決實(shí)際工程問題的能力。經(jīng)過幾年的摸索，在教學(xué)過程中，作者主要采用以下三種教學(xué)方法相結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。

2.1 理論教學(xué)

理論教學(xué)是本科生思維能力培養(yǎng)的重點(diǎn)，也是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。該課程的基礎(chǔ)理論涉及微生物學(xué)的部分，如果教師只是按照課本內(nèi)容講授，學(xué)生將不能完全理解和掌握此部分基礎(chǔ)理論，因此，教師改變教學(xué)思路和教學(xué)方法是必需的。生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程難點(diǎn)和重點(diǎn)包括微生物基礎(chǔ)理論、生物浸出機(jī)理和各種礦石貴金屬提取與煤炭微生物脫硫。在講授這些機(jī)理過程中，加入相關(guān)視頻和模型的講解，使得學(xué)生更加充分的掌握該工藝過程和理解相關(guān)理論的精髓。

2.2 試驗(yàn)分析

學(xué)習(xí)該課程的細(xì)菌培養(yǎng)和馴化時(shí)，同步帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)講解。對(duì)氧化鐵硫桿菌的采集、分離與培養(yǎng)進(jìn)行了重要講授和分析，有利于學(xué)生更好的掌握微生物的生長繁殖和馴化機(jī)理。帶領(lǐng)學(xué)生取含有細(xì)菌的酸性坑水，將細(xì)口瓶、洗凈并配好膠塞，用牛皮紙包扎好瓶口，置于烘箱滅菌，冷卻后可作為細(xì)菌取樣瓶。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室將配好的培養(yǎng)基用蒸汽滅菌，在無菌操作下分裝于數(shù)個(gè)已洗凈并滅菌的三角瓶中。將培養(yǎng)基和水樣加到三角瓶中靜置培養(yǎng)。細(xì)菌生長繁殖使三角瓶中培養(yǎng)基的顏色由淺綠變?yōu)榧t棕色，最后在瓶底出現(xiàn)高鐵沉淀。選擇變化最快，顏色最深的三角瓶，在瓶中取1 mL培養(yǎng)液，接種到裝有新培養(yǎng)基的三角瓶中，同樣培養(yǎng)。培養(yǎng)液將比頭一次更快的變紅棕色。按同樣辦法反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)10次以上。學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論之后，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)的操作，有利于學(xué)生加深對(duì)微生物的基礎(chǔ)理論的理解和掌握

2.3 實(shí)踐講解

在講授該課程時(shí)，筆者通過介紹湖南省常寧縣柏坊銅鈾礦和廣西平南縣六嶺金礦等國內(nèi)大型稀貴金屬提取工藝的現(xiàn)狀、特色以及存在的問題，使得學(xué)生更好的理解和掌握生物技術(shù)在礦物加工工程中的應(yīng)用。比如：作者舉例柏坊銅鈾礦的微生物浸出工藝，經(jīng)過視頻和照片等渠道介紹了該工藝的處理原料特點(diǎn)，其為選別尾礦、冶煉爐渣和井下大量貧礦；菌種取自安徽省銅官山銅礦的醉性礦坑水中，為氧化亞鐵硫桿菌；待浸出過程穩(wěn)定以后，則用置換沉淀銅以后的母液經(jīng)細(xì)菌氧化再生，然后送回滲濾浸出池；銅和鈾采用離子交換法分離，回收鈾以后的尾液再用廢鐵置換法回收銅。教學(xué)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，踴躍發(fā)言，甚至積極聯(lián)系生產(chǎn)單位咨詢生產(chǎn)現(xiàn)狀，并考慮去該工作單位實(shí)習(xí)就業(yè)。

篇5

關(guān)鍵詞：中藥生物技術(shù)；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.4　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1672-979X(2011)09-0366-02

中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)藥的重要組成部分，在我國應(yīng)用已有幾千年的歷史，是中國人民長期同疾病作斗爭(zhēng)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)中華民族的繁榮強(qiáng)盛做出了巨大的貢獻(xiàn)。中藥現(xiàn)代化是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢(shì)特色與現(xiàn)代化科技相結(jié)合，適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展需要的過程。在中藥現(xiàn)代化進(jìn)程中，生物技術(shù)正日益滲透到中藥現(xiàn)代研究與生產(chǎn)的各領(lǐng)域。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，生物技術(shù)逐漸成為時(shí)代的主題，也成為各國爭(zhēng)相發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。隨著生物技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)生物技術(shù)類人才的需求也日益迫切。中藥生物技術(shù)是利用現(xiàn)代生物技術(shù)的研究方法和手段，以解決中藥生產(chǎn)和發(fā)展中某種具體問題為目的的學(xué)科，是生物技術(shù)與中藥研究和生產(chǎn)密切結(jié)合的產(chǎn)物。由于其大量應(yīng)用現(xiàn)代生物學(xué)的理論并綜合利用了如生物化學(xué)、細(xì)胞和分子生物學(xué)、基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、化學(xué)工程等現(xiàn)代科學(xué)的研究方法和手段，被列入了高新技術(shù)的范疇。

遵循國家中藥現(xiàn)代化的發(fā)展戰(zhàn)略，暨南大學(xué)在中藥學(xué)專業(yè)(本科)開設(shè)了《中藥生物技術(shù)》課程，以介紹生物技術(shù)在中藥研究與開發(fā)中的應(yīng)用為宗旨?！吨兴幧锛夹g(shù)》作為中藥學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，其特點(diǎn)是理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)。鑒于目前國內(nèi)高校開設(shè)過此課程的較少，現(xiàn)將暨南大學(xué)《中藥生物技術(shù)》課程組近年的教學(xué)實(shí)踐作一報(bào)告。主要報(bào)告課程的設(shè)置目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等，以冀與同行專家學(xué)者討論和磋商，進(jìn)一步推動(dòng)該課程體系的不斷完善和發(fā)展。

1　選擇合適的教材

利用生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化是目前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，相關(guān)的技術(shù)以及研究報(bào)告較多。但由于本課程為新興領(lǐng)域和交叉學(xué)科，故相關(guān)的教學(xué)書籍較少。與《中藥生物技術(shù)》課程直接相關(guān)的教材主要有：中國醫(yī)藥科技出版社出版的《中藥生物技術(shù)》和《現(xiàn)代生物技術(shù)方法在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用》；以及相關(guān)書籍，如華中師范大學(xué)出版社的《發(fā)酵工程》，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社的《植物組織培養(yǎng)教程(第二版)》，化學(xué)工業(yè)出版社的《天然藥物的生物轉(zhuǎn)化》，暨南大學(xué)出版社的《天然藥物化學(xué)成分生物合成概論》等。《中藥生物技術(shù)》和《現(xiàn)代生物技術(shù)方法在中藥現(xiàn)代化中的應(yīng)用》兩本教材較系統(tǒng)地介紹了生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)和研究中的應(yīng)用，我們以此為主要參考書；其它幾本參考書在發(fā)酵工程、植物組織培養(yǎng)以及生物轉(zhuǎn)化等方面進(jìn)行了深入探討，具有較大的參考價(jià)值。通過考察近年的教學(xué)效果，認(rèn)為選擇上述教材和參考書是較為適宜的。

2　改革教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)代生物技術(shù)包括發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程和基因工程。目前在中藥研究與生產(chǎn)方面應(yīng)用較多的包括基因工程技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)、植物細(xì)胞工程技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)和酶工程技術(shù)等。這些內(nèi)容成為我們授課的重點(diǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

3　采用多媒體課件教學(xué)

多媒體教學(xué)是一種新的輔助教學(xué)方式，在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)直觀性和動(dòng)感性等的不足，將學(xué)生帶入一個(gè)形象、生動(dòng)、具體的環(huán)境，使概念實(shí)體化；同時(shí)，采用多媒體課件增加了教學(xué)信息量，進(jìn)一步完善和開發(fā)多媒體教學(xué)課件對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量有著非常重要的意義。如，在“發(fā)酵技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用”一章中，教師先講授發(fā)酵技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用，每種應(yīng)用的具體實(shí)施，包括所用到的原理、材料、設(shè)備等。然后，讓學(xué)生觀看相關(guān)的視頻，如人工蛹蟲草的發(fā)酵生產(chǎn)等。這既使講授的內(nèi)容形象化、客觀化，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，在開發(fā)數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，由教師開發(fā)了許多有關(guān)中藥生物技術(shù)原理及實(shí)驗(yàn)的演示課件，對(duì)幫助學(xué)生形象地理解相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量起到了積極的作用。

4　采用啟發(fā)式教學(xué)法

教師在講授課程中，如一直以教師為主導(dǎo)，學(xué)生很易分散注意力，甚至影響學(xué)習(xí)的興趣。為了發(fā)揮學(xué)生的主體作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，教師運(yùn)用了“問答”模式的啟發(fā)式教學(xué)方法。理論聯(lián)系實(shí)際，提問與教學(xué)相關(guān)的問題以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。如在講述“植物基因工程”一章前教師提出以下問題：中藥材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌藥物紫杉醇，其含量在原植物中只有萬分之幾至十萬分之幾[2-31，其供應(yīng)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，如何提高其產(chǎn)量?可先讓學(xué)生討論，然后讓學(xué)生帶著問題聽課。再如，在講述“植物微繁殖與脫毒技術(shù)”一章前提出以下問題：很多中藥材，特別是無性繁殖藥材，都易受到一種或多種以上病原菌的周身感染。有病毒會(huì)減少作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，目前尚無藥物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脫毒?諸如此類的問題均與學(xué)習(xí)息息相關(guān)，可吸引學(xué)生的注意力，保持學(xué)習(xí)興趣。

5　增設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)

《中藥生物技術(shù)》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的理論課，我們?cè)鲈O(shè)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)有限，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇上應(yīng)既突出專業(yè)特色，又注重與課程內(nèi)容的有機(jī)銜接。為此，我們精心設(shè)計(jì)了4項(xiàng)大型實(shí)驗(yàn)，“煙草愈傷組織的誘導(dǎo)、懸浮培養(yǎng)”、“長春花細(xì)胞生物反應(yīng)器生產(chǎn)長春堿”、“何首烏試管苗、毛狀根的繼代培養(yǎng)”以及“何首烏毛狀根生物轉(zhuǎn)化外源化合物”。實(shí)驗(yàn)前教師先用多媒體課件做充分的分析，研究實(shí)驗(yàn)對(duì)象，準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)原理、操作關(guān)鍵點(diǎn)等。通過多媒體課件的錄像讓學(xué)生得到更多的信息。錄像比語言直觀、形象，比圖形真實(shí)，所包容的信息量大；實(shí)況視頻又比動(dòng)畫包含更多的信息，取得了很好教學(xué)效果，加大了教學(xué)信息密度。如在“煙草愈傷組織的誘導(dǎo)、懸浮培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)中，煙草葉片消毒時(shí)間的把握，葉片愈傷面的創(chuàng)造，葉片切片的大小，葉片轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基中的一系列無菌操作等較難把握，易致染菌率高，愈傷率低。針對(duì)這些情況，錄制了此實(shí)驗(yàn)的教學(xué)多媒體視頻課件，制作了分段視頻并保存在硬盤或光盤中，作為原始素材。

6　小結(jié)

以上幾點(diǎn)，是筆者從事《中藥生物技術(shù)》這門課程教學(xué)的體會(huì)和總結(jié)，并借鑒了其他長期從事中藥學(xué)專業(yè)課程教學(xué)同行的建議。教與學(xué)是互動(dòng)發(fā)展的環(huán)節(jié)，只有教師長期探索新方法，才能不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的能力和興趣，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自覺性、探索性，才能更好的做到中藥現(xiàn)代化、國際化，才能培養(yǎng)出新一代優(yōu)秀的中藥學(xué)高級(jí)專門人才。

參考文獻(xiàn)

[1]余伯陽.中藥生物技術(shù)[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2005：1-11.

篇6

1食品工業(yè)中的常見生物技術(shù)

1.1基因工程

基因工程是基于分子遺傳學(xué)的理論建立的,又叫做DNA重組技術(shù)。對(duì)于來源不同的基因,基因工程根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖,借助于分子及微生物學(xué),按照現(xiàn)代化的方式,實(shí)現(xiàn)雜種DNA分子的體外構(gòu)建,通過活細(xì)胞的有效導(dǎo)入,完成生物遺傳特性的全新轉(zhuǎn)變,從而達(dá)到獲得新品種的目的。在現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展中,基因工程是關(guān)鍵組成,食品的包裝、保藏等多個(gè)環(huán)節(jié),都可以將該技術(shù)應(yīng)用其中,實(shí)現(xiàn)包裝材料的改變,達(dá)到降低食品生產(chǎn)成本的目的。同時(shí),將基因工程應(yīng)用于食品貯藏中,既是一種貯運(yùn)方式的創(chuàng)新,也能獲得食物貯藏期的有效延長。以延熟番茄為例,該種食物的生產(chǎn)就應(yīng)用到了轉(zhuǎn)基因技術(shù),以調(diào)控乙烯合成途徑這一辦法來使乙烯的合成得到有效抑制,達(dá)到番茄延遲成熟、貯藏期延長的效果。

1.2細(xì)胞工程

細(xì)胞工程中涉及多項(xiàng)生物學(xué)理論,既包括現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué),也包括發(fā)育、遺傳學(xué),更對(duì)分子生物學(xué)方法進(jìn)行了運(yùn)用。作為一種生物工程技術(shù),細(xì)胞工程基于人們的需求,按照預(yù)先的設(shè)計(jì),實(shí)施細(xì)胞層次的遺傳操作,對(duì)細(xì)胞內(nèi)含物進(jìn)行重組,對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組,從而實(shí)現(xiàn)生物功能以及生物結(jié)構(gòu)的科學(xué)轉(zhuǎn)變。通俗來講,細(xì)胞工程主要是完成新物種的快速繁殖,在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中,有效應(yīng)用了組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)等生物學(xué)辦法,引入了基因移植技術(shù)、核質(zhì)移植技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。作為一種科學(xué)研究辦法,生物工程的多個(gè)領(lǐng)域都可以看到細(xì)胞工程的滲入。在食品工業(yè)發(fā)展中,細(xì)胞工程更是得到了廣泛的科學(xué)利用。

1.3酶工程

在生物技術(shù)中,酶工程也是不可缺少的一種技術(shù),主要實(shí)現(xiàn)的是物質(zhì)轉(zhuǎn)化。就酶本身而言,是具有一定催化作用的,在生物反應(yīng)器內(nèi),利用酶的這一作用,就可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

1.4發(fā)酵工程

在生物技術(shù)組成中,發(fā)酵工程同樣是不可缺少的。在發(fā)酵工程中,借助現(xiàn)代工程技術(shù)辦法,通過對(duì)微生物特定功能的科學(xué)利用,實(shí)現(xiàn)對(duì)某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制,或是就此產(chǎn)生一種新的需求物質(zhì)。

2生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用分析

2.1肉類食品中的生物技術(shù)

在肉類食品生產(chǎn)中,通過生物技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用,既可以施行對(duì)肉類食物資源的有效改造,又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)肉類傳統(tǒng)加工工藝的創(chuàng)新,從而使肉制品功能得到進(jìn)一步增加、肉類加工深度得到更大提升,推動(dòng)肉類生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2.2果蔬保鮮中的生物技術(shù)

現(xiàn)階段,在果蔬保鮮技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的就是化學(xué)殺菌劑以及冷藏的處理方式了,然而,這樣做也存在著很大的弊端。一方面,使用化學(xué)殺菌劑,果蔬中的殘留會(huì)對(duì)食用者的健康造成一定威脅;另一方面,化學(xué)殺菌劑的長期使用,植物病原菌也會(huì)出現(xiàn)抗藥性。鑒于此,需要用另一種果蔬保鮮處理方式來取代現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛的化學(xué)殺菌劑,而且,新的果蔬保鮮處理還最好是對(duì)人體健康沒有毒害威脅的,同時(shí)又具有高效防腐效用的,生物保鮮技術(shù)就能夠很好的滿足這一要求,國內(nèi)外都加強(qiáng)了對(duì)這一保鮮技術(shù)的研究。據(jù)相關(guān)研究顯示,茄子保鮮中應(yīng)用木霉發(fā)酵液能達(dá)到極好的保鮮效果。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在20℃至25℃的貯藏溫度范圍內(nèi),茄子果實(shí)如果被木霉發(fā)酵液處理,可以保鮮貯藏長達(dá)20天。

2.3飲品中的生物技術(shù)

在飲品生產(chǎn)中應(yīng)用生物技術(shù),不僅可以使飲品的風(fēng)味得到有效改變,也會(huì)使飲品品質(zhì)發(fā)生變化,對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的提升發(fā)揮著良好的效果。因此,在飲品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,生物技術(shù)的應(yīng)用是非常廣的。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在南瓜汁乳酸發(fā)酵飲料生產(chǎn)中,以5%的乳酸菌接種量1:1.75的南瓜漿和水配比,分別向里添加7%以及0.05%的蔗糖、蛋白糖,給以40℃以及8小時(shí)的發(fā)酵條件,由此得到的飲品,不僅可以保持穩(wěn)定的外觀,還有著酸甜適中的獨(dú)特口感,深受大眾歡迎。

2.4食品添加劑中的生物技術(shù)

當(dāng)前,科技術(shù)發(fā)展日新月異,在食品添加劑生產(chǎn)中,生物技術(shù)發(fā)揮著無可替代的作用,成為新型生產(chǎn)技術(shù)。在各種食品添加劑生產(chǎn)中,如何更好利用生物技術(shù),成為國際研究熱點(diǎn)。國內(nèi)這方面的研究,也取得了一定成績(jī)。比如在牛奶生產(chǎn)中,尤其是在雙乙酸奶味香精生產(chǎn)中,可利用雙乙酸乳酸乳桿菌進(jìn)行發(fā)酵。向發(fā)酵液中,添加一定量的CuS04,可增加雙乙酸活性,而添加一定量的0.1%檸檬酸鈉,可抑制雙乙酸還原酶。因此,制備的奶味香料,具有雙乙酸的純正奶油香味。

2.5食品包裝中的生物技術(shù)

現(xiàn)階段,在食品工業(yè)發(fā)展中,食品包裝也更多的應(yīng)用到了生物技術(shù)。而且,在包裝食品毒理檢測(cè)以及食品的防腐方面,生物技術(shù)應(yīng)用也取得了效果。食品檢測(cè)中的生物技術(shù)評(píng)價(jià)食品品質(zhì)、開展食品質(zhì)量監(jiān)督、實(shí)施食品生產(chǎn)監(jiān)控、加強(qiáng)食品研究等,在食品檢驗(yàn)的多個(gè)環(huán)節(jié),生物技術(shù)檢測(cè)都得到了較好的應(yīng)用。尤其是在食品衛(wèi)生檢測(cè)環(huán)節(jié),生物技術(shù)的應(yīng)用為提升食品質(zhì)量做出了重要貢獻(xiàn)。比如,對(duì)于蔬菜食品,可以通過免疫分析、活體生物分析等生物技術(shù)辦法來檢測(cè)藥物殘留。同時(shí),在藥物殘留檢測(cè)環(huán)節(jié),利用生物芯片技術(shù)也能獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。再如,對(duì)于食品中是否含有病毒污染的檢測(cè),通過核酸聚合酶連鎖反應(yīng)這一生物技術(shù),可以在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)增DNA和RN斷,從而獲得需要的檢測(cè)數(shù)量。除此之外,將基因工程應(yīng)用于食品檢測(cè),通過DNA指紋技術(shù),食品原料是否摻假就可以準(zhǔn)確的鑒定出來。而且,通過DNA指紋技術(shù),也能判斷出牛奶飲品中是否含有微量毒素。

3生物技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)的前景展望

在高新技術(shù)中,生物技術(shù)雖然興起沒有多長時(shí)間,但卻在社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的多個(gè)領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于全球性重點(diǎn)關(guān)注的問題,如能源問題、污染問題、糧食問題等,都可以通過生物技術(shù)的應(yīng)用得到科學(xué)的解決。可以說,生物技術(shù)出現(xiàn)而帶來的種種經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益是無法預(yù)估的。而隨著生物技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,將其運(yùn)用于食品工業(yè),也必然會(huì)出現(xiàn)更加廣闊的發(fā)展空間。

4結(jié)語

篇7

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代生物技術(shù)；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào) S144 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2012）19-0307-01

隨著農(nóng)業(yè)革命、手工業(yè)革命、工業(yè)革命、商品國際化革命、信息產(chǎn)業(yè)化革命的推進(jìn)，許多科學(xué)家們預(yù)言21世紀(jì)必將產(chǎn)生一次生物技術(shù)革命，而這一革命的主戰(zhàn)場(chǎng)就是農(nóng)業(yè)。現(xiàn)代生物技術(shù)可有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物的營養(yǎng)品質(zhì)。因此，現(xiàn)代生物技術(shù)必然會(huì)成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1 基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

基因工程即利用分子生物學(xué)和微生物學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)好不同來源的基因順序，在體外成功構(gòu)建雜交DNA分子后導(dǎo)入受體細(xì)胞，使受體細(xì)胞表現(xiàn)出人們需要的表現(xiàn)型，產(chǎn)生出人們需要的物質(zhì)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用基因工程技術(shù)，獲得的農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性強(qiáng)，還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動(dòng)、植物。例如，經(jīng)過7年的努力攻關(guān)，2011年勝利突破了大面積示范（即6.67 hm2示范）平均產(chǎn)量為13 500 kg/hm2的超級(jí)雜交稻第3期目標(biāo)，達(dá)到了13 899 kg/hm2 [1]；運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將相應(yīng)的基因?qū)胗筒酥杏型嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病油菜新品種[2]；運(yùn)用基因工程技術(shù)可將抗除草劑基因?qū)朕r(nóng)作物中，使農(nóng)作物能夠不受除草劑的影響，目前已生產(chǎn)出多種抗除草劑作物品種，應(yīng)用廣泛[3]。

1.2 細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

細(xì)胞工程是指在體外培養(yǎng)細(xì)胞，以改變細(xì)胞某些生物學(xué)特性為目的將不同作物或動(dòng)物進(jìn)行細(xì)胞雜交，使植物或動(dòng)物個(gè)體繁殖速度加快，以獲得優(yōu)良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質(zhì)的一門技術(shù)[4]。細(xì)胞工程技術(shù)在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發(fā)揮著重要作用。目前植物體細(xì)胞雜交應(yīng)用較多，如可以將馬鈴薯細(xì)胞和番茄細(xì)胞進(jìn)行雜交，可獲得上結(jié)番茄下結(jié)馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”；將豆科植物與向日葵進(jìn)行細(xì)胞雜交，可培育出具有高營養(yǎng)價(jià)值的“向日豆”[5]。

1.3 發(fā)酵工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產(chǎn)出對(duì)人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接將微生物應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)過程的一門新的技術(shù)。發(fā)酵工程主要可應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的2個(gè)方面，一是生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如果酒、茯磚茶、食醋等；二是生產(chǎn)一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運(yùn)用到了發(fā)酵工程技術(shù)，通過調(diào)控渥堆時(shí)間、使用接種劑、發(fā)酵劑等方法可以改進(jìn)茯磚茶的加工工藝，進(jìn)而可生產(chǎn)出“金花”飽滿、品質(zhì)優(yōu)良的茯磚茶。

1.4 酶工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

酶工程，簡(jiǎn)單來說就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)。酶工程可應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的制酒、制醬等方面。例如，隨著我國糧食的不斷增產(chǎn)，一些地區(qū)出現(xiàn)了粗糧過剩的問題，需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產(chǎn)葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，難以在市場(chǎng)上應(yīng)用。最有效的辦法還是運(yùn)用酶工程技術(shù)的手段，將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸲却蟮墓?，果糖不僅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度還高50%以上。

2 微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 微生物肥料的特點(diǎn)

微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用該種肥料可獲得特定的肥料效應(yīng)[6]。生物肥料的定義分為2個(gè)方面，從狹義上講，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物發(fā)酵產(chǎn)生的，活性高。施入該種肥料能夠產(chǎn)生活性物質(zhì)，能夠增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性質(zhì)，使作物的生長環(huán)境變得更好，使作物生長更優(yōu)、產(chǎn)量更高。從廣義上講，生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑，包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質(zhì)的轉(zhuǎn)化物等，此種生物體不限定，既可以是微生物，也可以是動(dòng)、植物組織和細(xì)胞[7-8]。

2.2 生物肥料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

微生物肥料具有其他化肥和農(nóng)藥沒有的優(yōu)勢(shì)，可有效改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力。目前微生物肥料已應(yīng)用在綠色有機(jī)食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展中，并發(fā)揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用，對(duì)環(huán)境幾乎無污染；同時(shí)，施用量一般不大，在其生產(chǎn)過程中所消耗的能量也很少，因而可節(jié)約農(nóng)民的施肥成本。此外，微生物肥料還可改善土壤的理化性質(zhì)，減少土壤營養(yǎng)流失和富營養(yǎng)化的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)化利用。

2.3 微生物肥料的應(yīng)用前景

目前，微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用已越來越廣泛，也得到了農(nóng)民以及社會(huì)的逐步認(rèn)可。國內(nèi)外都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和綠色食品，微生物肥料作為一種保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)人類健康的理想肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用必將越來越廣泛、越來越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更

穩(wěn)定地發(fā)揮其生態(tài)作用是未來研究的方向[11-12]。

3 參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類號(hào)：TQ92-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2013）-01-0181-1

發(fā)酵工程是針對(duì)生物技術(shù)及應(yīng)用和生物制藥技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的重要的專業(yè)核心課程，是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程[1-4]。實(shí)驗(yàn)在發(fā)酵工程教學(xué)中占有非常重要的地位，我們一直把本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分作為我們教學(xué)的重點(diǎn)，近幾年，根據(jù)我們的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這門課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、考核方式進(jìn)行初步的探索，形成了我們學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色，主要目的在于提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和分析問題解決問題的能力，讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)掌握發(fā)酵相關(guān)實(shí)踐技能，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才。

1 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)訓(xùn)能力培養(yǎng)

1.1 與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

發(fā)酵工程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，需要理論與實(shí)踐的密切聯(lián)系，對(duì)學(xué)生將來的就業(yè)影響深遠(yuǎn)，而且生命科學(xué)領(lǐng)域的新知識(shí)、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，課程更新速度很快[5]。因此，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，我們對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的學(xué)時(shí)，2008版教學(xué)大綱內(nèi)容實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，2011版教學(xué)大綱加大了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的比例，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)增加到60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革前只包括液體發(fā)酵部分，改革后增加了固體發(fā)酵部分和檢測(cè)部分，并把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，改革前由四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改革后由八個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成，包括固體發(fā)酵和液體發(fā)酵整個(gè)過程，有利于學(xué)生從整體觀念出發(fā)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)訓(xùn)能力培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，縮短校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外頂崗實(shí)習(xí)的距離。

1.2 堅(jiān)持以人為本，層次安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

發(fā)酵工程是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，因而實(shí)踐教學(xué)在發(fā)酵工程教學(xué)活動(dòng)中非常關(guān)鍵。將發(fā)酵實(shí)驗(yàn)按照理論課發(fā)酵工藝工程這個(gè)主線整合為菌種選育，無菌發(fā)酵、發(fā)酵產(chǎn)物的收集鑒定、發(fā)酵液中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)到工廠發(fā)酵工藝模型的設(shè)計(jì)，從實(shí)驗(yàn)室研究擴(kuò)大到工廠生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)計(jì)，然后固體發(fā)酵、固體發(fā)酵產(chǎn)物的測(cè)定，共八個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過這八個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練按照基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新三個(gè)層次編制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提供了一個(gè)寬廣的平臺(tái)供學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ黾訉W(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，使學(xué)生在探索中不斷學(xué)習(xí)，從而達(dá)到教學(xué)目的，經(jīng)過改革后，通過對(duì)學(xué)生的調(diào)查，學(xué)生興趣濃厚，教學(xué)效果較好。

2 改革考核方式

實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分100分，占發(fā)酵工程課程成績(jī)的40%，由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核三部分組成，平時(shí)成績(jī)包括每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生的出勤情況、在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)關(guān)鍵步驟的操作情況、學(xué)生在操作過程中的紀(jì)律和安全衛(wèi)生等內(nèi)容組成，平時(shí)成績(jī)占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的30%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算分析情況，實(shí)驗(yàn)總結(jié)和反思三部分組成，占實(shí)驗(yàn)總成績(jī)的40%；實(shí)驗(yàn)考核占總成績(jī)的30%，實(shí)驗(yàn)考核是對(duì)整個(gè)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)部分，需要學(xué)生掌握的重點(diǎn)操作部分，或關(guān)鍵的儀器設(shè)備的操作情況進(jìn)行考核，例如：作為發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)中的重要設(shè)備發(fā)酵罐，對(duì)學(xué)生進(jìn)行仿真訓(xùn)練，使學(xué)生能夠正確的拆卸和安裝發(fā)酵罐，并對(duì)發(fā)酵罐的各種電極要熟悉掌握，通過對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行考核，可以提高學(xué)生對(duì)發(fā)酵罐熟悉掌握?？傊ㄟ^考核進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手操作能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況。以上實(shí)驗(yàn)考核方式對(duì)學(xué)生公平、公開、公正進(jìn)行，不斷調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，改善學(xué)風(fēng)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和學(xué)生綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語

總之，對(duì)發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和考核方式進(jìn)行改革后，大大的提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過發(fā)酵過程實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練，不但提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，而且學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力，也有了進(jìn)一步的提高。經(jīng)過改革后，我校的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)已形成較好的科學(xué)體系，形成了具有我校特色的發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們還會(huì)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行探索和完善，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)為目的，使發(fā)酵工程教學(xué)真正達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才的目的。

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篇9

[關(guān)鍵詞]校企共建工程中心 生物技術(shù)實(shí)踐教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2014）01-0135-03

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)是在農(nóng)業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上建立的，曾三次被評(píng)為黑龍江省普通高校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)。該專業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，培養(yǎng)了大量社會(huì)所需的生物技術(shù)人才，與社會(huì)聯(lián)系廣泛，社會(huì)聲譽(yù)逐步提升，專業(yè)建設(shè)能密切聯(lián)系本地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，在與相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的合作方面有良好的機(jī)制與途徑，畢業(yè)生廣泛受到用人單位的歡迎，歷年初次就業(yè)率就達(dá)到85%以上。

經(jīng)過多年的建設(shè)，生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)體系已較為成熟，但生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，新知識(shí)、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)生物技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量提出了更高的要求。因而，生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、思路及方案的制訂要充分考慮學(xué)校的優(yōu)勢(shì)、就業(yè)需求和未來發(fā)展的需要，要站在學(xué)科前沿，緊盯生物技術(shù)專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，適度超前，培養(yǎng)在幾年乃至若干年之后，仍為社會(huì)所需要的人才。[1]本文依托黑龍江省寒區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用工程技術(shù)研發(fā)中心這一平臺(tái)，對(duì)生物技術(shù)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行初步探索、研究。

一、生物技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問題

我校生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生實(shí)踐能力的提高主要通過以下幾個(gè)層次進(jìn)行：首先是基礎(chǔ)課實(shí)踐能力培養(yǎng)，主要是通過生物基礎(chǔ)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)和遺傳學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)與生物基礎(chǔ)課的野外實(shí)習(xí)得到初步的鍛煉；其次是在學(xué)習(xí)基因工程、發(fā)酵工程及設(shè)備、細(xì)胞工程、生物工程下游技術(shù)等專業(yè)課程中的實(shí)驗(yàn)及實(shí)習(xí)得到進(jìn)一步的訓(xùn)練，主要涉及一些專業(yè)基本技術(shù)的培養(yǎng)；最后就是本科畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)、研究及畢業(yè)實(shí)習(xí)。但在實(shí)踐能力培養(yǎng)過程逐漸發(fā)現(xiàn)存在諸多問題。

（一）實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容陳舊重復(fù)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。生物技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展最快的學(xué)科，生物技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、方法及設(shè)備日新月異。為了適應(yīng)生物技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要不斷地革新。而我校由于師資力量條件的限制，儀器設(shè)備年更新率不足5%，致使有些課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無法更新。比如，發(fā)酵工程及設(shè)備的實(shí)驗(yàn)有3個(gè)：豆醬的生產(chǎn)、酸奶的發(fā)酵和固定化酵母細(xì)胞及酒精的生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍舊停留在20年前的水平。而發(fā)酵工程及設(shè)備、酶工程兩門課程均有固定化細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，基因工程、分子生物學(xué)也存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)的問題。實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的陳舊及重復(fù)，使培養(yǎng)的學(xué)生不能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

（二）課程實(shí)習(xí)實(shí)施效果良莠不齊

生物技術(shù)專業(yè)的課程實(shí)習(xí)主要涉及三門課，一是生物學(xué)基礎(chǔ)，在帽兒山進(jìn)行為期1周的標(biāo)本采集及鑒定實(shí)習(xí)，該課程的實(shí)習(xí)由學(xué)生直接參與，加之有豐富經(jīng)驗(yàn)的老教師帶隊(duì)，歷年實(shí)施效果較好，得到學(xué)生歡迎。另兩門是發(fā)酵工程及設(shè)備、生物工程下游技術(shù)專業(yè)課，也均有1周的課程實(shí)習(xí)，但該兩門課程的實(shí)習(xí)均是采用參觀實(shí)習(xí)的形式，由于該部分的實(shí)習(xí)均是參觀發(fā)酵車間，噪音大，學(xué)生聽不清楚，學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中走馬觀花，預(yù)計(jì)的實(shí)習(xí)時(shí)間很難達(dá)到，存在著實(shí)習(xí)實(shí)際學(xué)時(shí)達(dá)不到理論學(xué)時(shí)及實(shí)習(xí)效果差的問題。另外，發(fā)酵車間均大同小異，選擇參觀好幾個(gè)發(fā)酵工廠，學(xué)習(xí)效果差異不大，學(xué)生通過實(shí)習(xí)學(xué)到的知識(shí)量少。

（三）畢業(yè)論文研究不能有效提高學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力

學(xué)生是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)、實(shí)施和撰寫，畢業(yè)論文的完成可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。但目前存在著老師指導(dǎo)學(xué)生數(shù)量過多的現(xiàn)象，有的老師會(huì)指導(dǎo)10名左右本科生；同時(shí)需要老師填寫及督促、檢查學(xué)生完成的表格有選題執(zhí)行情況統(tǒng)計(jì)表、指導(dǎo)教師情況統(tǒng)計(jì)表、教師工作總結(jié)、畢業(yè)論文執(zhí)行情況檢查表、中期檢查表、工作進(jìn)度表、教師指導(dǎo)記錄表、工作日志、學(xué)生工作總結(jié)和優(yōu)秀論文推薦表等，這些均加重了老師的工作量，使老師平均指導(dǎo)每個(gè)學(xué)生的精力減少，不可避免地造成學(xué)生畢業(yè)論文完成質(zhì)量不高的問題。

（四）畢業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)施困難

教學(xué)計(jì)劃中安排學(xué)生在第八學(xué)期的1至15周進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，是將四年所學(xué)的理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要階段，可促進(jìn)學(xué)生基本理論、基本知識(shí)、基本技能的融會(huì)貫通，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。而目前就業(yè)的嚴(yán)峻形勢(shì)、學(xué)校對(duì)就業(yè)率的要求使學(xué)生不能安心去實(shí)習(xí)，因?yàn)槔脤?shí)習(xí)階段去找工作的學(xué)生較多，而學(xué)院為了完成就業(yè)的任務(wù)，也放松了對(duì)畢業(yè)實(shí)習(xí)的管理。另外，長期的教學(xué)實(shí)踐表明，由于學(xué)生的動(dòng)手能力差，學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)單位后不能很快適應(yīng)角色，用人單位也不愿意接收實(shí)踐能力不強(qiáng)的學(xué)生。

二、工程中心建設(shè)的實(shí)踐條件

寒區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用工程技術(shù)研發(fā)中心依托單位為黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，共建單位為哈爾濱世宏環(huán)保工程有限公司。中心目前擁有包括35L-500L-1000L發(fā)酵系統(tǒng)、厭氧操作臺(tái)、大型高速離心機(jī)、凝膠成像系統(tǒng)、高分辨率顯微鏡、蛋白質(zhì)純化系統(tǒng)、高效液相色譜等儀器設(shè)備100多臺(tái)套，價(jià)值500多萬元。中心學(xué)術(shù)帶頭人王偉東教授目前為國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目首席專家、黑龍江省“十一五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目首席專家、黑龍江省普通高校新世紀(jì)優(yōu)秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究團(tuán)隊(duì)多年來在木質(zhì)纖維素的微生物分解與轉(zhuǎn)化、畜禽糞便和秸稈資源化處理生產(chǎn)生物有機(jī)肥、沼氣發(fā)酵技術(shù)與工程和秸稈微生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料技術(shù)等方面取得了眾多的研究成果。

共建企業(yè)哈爾濱世宏環(huán)保工程有限公司是一家環(huán)保工程設(shè)計(jì)及施工、農(nóng)林廢棄物及污水處理的生物技術(shù)與生物質(zhì)能源工程公司。公司涉及農(nóng)業(yè)廢棄物處理、環(huán)境污染（水、氣、固體廢棄物）防治厭氧處理工程、大型沼氣發(fā)電工程、發(fā)酵料液制肥工程、環(huán)保設(shè)備集成、環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)境工程等諸多方面。公司自成立以來，完成了雞西市梨樹區(qū)堿廠村、阿城濱圣養(yǎng)殖基地、通河龍口等多處大型沼氣工程。公司通過多起大型沼氣工程的建設(shè)，具備了豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，能夠承擔(dān)大型沼氣工程的建設(shè)與機(jī)械設(shè)備的開發(fā)、安裝、調(diào)試等工作。公司不僅致力于沼氣工程的建設(shè)工作，還致力于先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)與利用，開展畜禽糞便堆肥化、生物質(zhì)能源工藝技術(shù)及相關(guān)工程設(shè)備研發(fā)、技術(shù)熟化、成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)服務(wù)等。

三、依托工程中心的實(shí)踐教學(xué)改革措施

（一）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課設(shè)置，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，參考國內(nèi)高校生物技術(shù)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的整合，把重復(fù)的內(nèi)容進(jìn)行了歸類，開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每門課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法及目的均由授課教師進(jìn)行開會(huì)論證，參與者為生物技術(shù)專業(yè)所有的授課教師及學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)，特別邀請(qǐng)共建企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)實(shí)行嚴(yán)格的論證，并對(duì)有些課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整合，形成一門課程：生物技術(shù)綜合大實(shí)驗(yàn)課程，總學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)，在第六學(xué)期開課；教學(xué)內(nèi)容主要是融會(huì)貫通生物與分子生物學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)酵培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)技能，綜合考慮學(xué)校的教學(xué)條件及今后進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)的要求開展實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方式采用學(xué)生自行查閱資料、設(shè)計(jì)方案，由指導(dǎo)老師對(duì)實(shí)驗(yàn)方案修正后實(shí)施。

（二）調(diào)整專業(yè)課程實(shí)習(xí)為生產(chǎn)實(shí)習(xí)

鑒于專業(yè)課程實(shí)習(xí)與畢業(yè)實(shí)習(xí)存在的諸多問題，對(duì)生物技術(shù)的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行修訂，保留了生物基礎(chǔ)課程實(shí)習(xí)，取消了專業(yè)課程實(shí)習(xí)，在第五學(xué)期的開學(xué)之初增加4周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，主要是進(jìn)入發(fā)酵企業(yè)進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。為了讓學(xué)生能在實(shí)習(xí)單位盡快適應(yīng)生產(chǎn)單位的條件，充分利用工程中心擁有的發(fā)酵設(shè)備條件，在工程中心進(jìn)行1周的操作訓(xùn)練后分散進(jìn)入實(shí)習(xí)單位，如大慶志飛生物化工有限公司、肇東日成酶制劑廠、大慶華理能源生物技術(shù)有限公司等10多個(gè)企業(yè)，采用學(xué)校教師與企業(yè)技術(shù)人員共同指導(dǎo)負(fù)責(zé)制對(duì)學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)和管理。

（三）建設(shè)“多師結(jié)構(gòu)”的實(shí)踐教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)

在培養(yǎng)理論與實(shí)踐兼?zhèn)浣處煼矫?，我院進(jìn)行了有益的探索。[5]為了進(jìn)一步提高教師和學(xué)生的實(shí)踐能力，本科畢業(yè)論文的指導(dǎo)教師打破完全由教師承擔(dān)的制度，采用企業(yè)技術(shù)人員和教師共同指導(dǎo)方式。一方面減輕老師的工作量，另一方面研究的課題在一定程度上也解決了企業(yè)的一些問題，同時(shí)學(xué)生的綜合能力也得到了提高。

（四）鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)工程中心的條件申請(qǐng)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目

為推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓(xùn)練，進(jìn)一步提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應(yīng)創(chuàng)新型國家發(fā)展戰(zhàn)略需要的高水平創(chuàng)新人才，我省及學(xué)校從2012年起設(shè)立創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目。獲批省級(jí)項(xiàng)目，學(xué)校支持8000元/項(xiàng)；獲批校級(jí)項(xiàng)目，學(xué)校支持5000元/項(xiàng)。鼓勵(lì)學(xué)生利用工程中心的條件進(jìn)行創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)，申請(qǐng)成功后，工程中心將依據(jù)項(xiàng)目的內(nèi)容提供實(shí)驗(yàn)條件。

四、人才培養(yǎng)效果

實(shí)驗(yàn)課程整合后，改變了以往以小的實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單，僅僅為理論中某一知識(shí)點(diǎn)驗(yàn)證的弊端，將有相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)學(xué)生系統(tǒng)掌握理論知識(shí)起到了很好的詮釋作用。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的安排在解決了專業(yè)課程實(shí)習(xí)僅是參觀而得不到實(shí)際鍛煉的問題的同時(shí)，還為更好地開展畢業(yè)實(shí)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，在此過程中工程中心起到了良好的銜接作用?！岸鄮熃Y(jié)構(gòu)”的實(shí)踐教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)使學(xué)生的畢業(yè)論文質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高，解決實(shí)際問題的選題內(nèi)容比例增加。2009級(jí)畢業(yè)生選題中，針對(duì)實(shí)際問題的選題占32.4%，雖然比例還不是很高，但比2008級(jí)畢業(yè)生增加了近10%。2009級(jí)畢生中有15人參加到創(chuàng)新研究項(xiàng)目中，有5人次獲得優(yōu)秀畢業(yè)論文，投稿論文3篇。

五、結(jié)語

生物技術(shù)專業(yè)結(jié)合校企共建工程中心進(jìn)行了一些可提高學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)改革，充分調(diào)用工程中心的各種資源，讓生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生在工程中心中可以體驗(yàn)不同的角色，獲得不同的經(jīng)歷，接受多種熏陶，打造學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型人才培養(yǎng)并舉的育人平臺(tái)，將學(xué)生、指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)、工程中心、企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)融入生物技術(shù)人才培養(yǎng)體系當(dāng)中，構(gòu)建“四位一體”的實(shí)踐教學(xué)模式。研究雖然取得了一定的效果，但阻礙實(shí)踐教學(xué)能力提高的因素還有很多，諸如限制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新的儀器設(shè)備、畢業(yè)論文中流于形式的一些表格填寫、畢業(yè)實(shí)習(xí)與就業(yè)矛盾的解決等問題，還需要主管部門的認(rèn)真思考，提出合理的解決方案。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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篇10

[關(guān)鍵詞]微生物；發(fā)酵工藝；工藝優(yōu)化；培養(yǎng)基；培養(yǎng)條件

中圖分類號(hào)：Q939.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）22-0336-01

1 微生物發(fā)酵概述

生物發(fā)酵工程的概念較多，現(xiàn)代意義上關(guān)于生物發(fā)酵工程的理解為：在合適的pH酸堿度值、陽光照射度、培養(yǎng)基等條件上，利用微生物的一些特點(diǎn)，并借助一些現(xiàn)代工程技術(shù)對(duì)微生物進(jìn)行生產(chǎn)，從而培育出一些能夠滿足人類進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的物質(zhì)，或是將微生物用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)體系。

微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制可以分為過程模型和控制策略。發(fā)酵過程建模如機(jī)理分析建模、黑箱建模和混合建模近年來都得到了快速的發(fā)展，而優(yōu)化控制策略方面的研究?jī)?nèi)容與成果有：基于線性化近似的經(jīng)典優(yōu)化控制、基于非線性系統(tǒng)理論的優(yōu)化控制以及基于人工智能技術(shù)的優(yōu)化控制等。微生物發(fā)酵過程控制技術(shù)的優(yōu)化決定著發(fā)酵工程的質(zhì)量與效益。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程過程為了快速提高發(fā)酵生產(chǎn)率與發(fā)酵水平，發(fā)酵過程更側(cè)重于菌種的篩選和改造上。隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基因工程與代謝工程研究領(lǐng)域都出現(xiàn)了長足的進(jìn)步與發(fā)展，利用基因重組與誘發(fā)等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)菌株普遍生產(chǎn)。但只有通過發(fā)酵過程的優(yōu)化控制，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量最高、生產(chǎn)力最大、成本消耗最低的生產(chǎn)過程，因此對(duì)微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制成為發(fā)酵工程中研究人員日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 存在的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，微生物發(fā)酵工程面臨的一大問題是自動(dòng)化控制問題。為了順利解決該難題，首先應(yīng)對(duì)微生物的不同特點(diǎn)有充足的了解。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，人們了解微生物的方式已經(jīng)發(fā)生了改變，已經(jīng)由原來的借助微生物形態(tài)進(jìn)行表面認(rèn)識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)復(fù)雜生物學(xué)與細(xì)胞調(diào)節(jié)等方面。然而，微生物細(xì)胞較復(fù)雜，這使得生物發(fā)酵工程也變成了一類重復(fù)性差、高度非線性、慢性變、復(fù)雜的生化過程。因此，在研究過程中，不可僅從表面對(duì)生物發(fā)酵過程進(jìn)行分析，而根據(jù)檢測(cè)得到的過程參數(shù)對(duì)生化發(fā)酵過程進(jìn)行詳細(xì)分析。一般來說，檢測(cè)的過程參數(shù)主要包括物理參數(shù)、生物參數(shù)與化學(xué)參數(shù)這幾類。

3 生物發(fā)酵過程的在線檢測(cè)與控制技術(shù)進(jìn)展分析

微生物發(fā)酵過程屬于一種生化反應(yīng)過程，主要是為了促進(jìn)最終產(chǎn)物利用率的提升，確保微生物生長環(huán)境的舒適度。在舒適、適宜的環(huán)境中，有利于微生物進(jìn)行有效的生長代謝，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物發(fā)酵過程的在線檢測(cè)與控制，從而提升微生物發(fā)酵產(chǎn)品的利用率，發(fā)揮其最大作用。具體來說，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）電機(jī)攪拌熱、冷卻水溫度、微生物發(fā)酵熱等因素，均可能影響發(fā)酵的溫度。此外，發(fā)酵罐體積大小，也會(huì)在一定程度上影響發(fā)酵溫度的控制。如果發(fā)酵罐的體積較大，往往會(huì)采用冷卻水或發(fā)酵溫度為主回路的串級(jí)控制方式；如果是體積較小的發(fā)酵罐，多采用冷卻水流量、發(fā)酵溫度為主的簡(jiǎn)單回路控制方式。

（2）在微生物發(fā)酵過程中，生物發(fā)酵也會(huì)受溶解氧濃度的控制情況影響。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)對(duì)該方面的研究較少，僅限于了解到哪些因素會(huì)對(duì)溶解氧濃度產(chǎn)生影響。目前，影響溶解氧濃度的因素主要有：供給的空氣量、發(fā)酵罐本身的壓力、攪拌槳的轉(zhuǎn)速及形狀。

（3）在微生物發(fā)酵過程，pH酸堿度值也是影響在線檢測(cè)與控制的一個(gè)重要因素[4]。若pH酸堿度值過高或過低，微生物的生成及代謝過程都會(huì)發(fā)生變化，故必須保證酸堿度值得合適。若發(fā)酵液的酸堿度為強(qiáng)酸性，可通過加氧水的方法弱化其酸性；若發(fā)酵液濃度為強(qiáng)堿性，可通過加糖的方式弱化其堿性，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的酸堿度，直至合適。

（4）消泡控制也是影響生物發(fā)酵工程的一個(gè)重要因素。發(fā)酵前，微生物的生長往往較旺盛，而此時(shí)若加滿液料，并將攪拌槳馬達(dá)最大速度啟動(dòng)，空氣通入量也加到最大，很容易導(dǎo)致發(fā)酵液上浮的現(xiàn)象，最終發(fā)生逃液現(xiàn)象。若發(fā)生該類情況，一般會(huì)采用雙位式控制方法進(jìn)行處理，可取得較好的效果。

（5）在生物發(fā)酵過程中，補(bǔ)料控制也是影響發(fā)酵的一個(gè)重要因素。在發(fā)酵的進(jìn)行狀態(tài)中，微生物生成代謝也會(huì)在半連續(xù)式發(fā)酵過程的變化情況下發(fā)生相應(yīng)的改變。所以，在這過程中，應(yīng)該連續(xù)不斷地為生物補(bǔ)充營養(yǎng)成分，保證微生物能夠按優(yōu)生物軌跡生長，才能促進(jìn)微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的提升。

不同于物理、化學(xué)反應(yīng)，生物過程反應(yīng)速度相對(duì)較慢，反應(yīng)物質(zhì)、產(chǎn)物濃度等的轉(zhuǎn)化率也不高。若要解決上述問題，工業(yè)微生物學(xué)通常是從兩個(gè)方面入手：（1）正確選育或改良菌種，提高發(fā)酵菌種的優(yōu)良性；（2）對(duì)培養(yǎng)條件進(jìn)行合理控制，為生產(chǎn)出更好的目標(biāo)產(chǎn)物創(chuàng)造條件。從某種程度上看，通過控制與優(yōu)化發(fā)酵過程，能夠?qū)⑸镞^程較好地控制在一種優(yōu)化的操作環(huán)境或條件下，被認(rèn)為是促進(jìn)生產(chǎn)力提升的有效措施或捷徑之一，具有非常重要的意義。因此，在發(fā)酵過程中，相關(guān)人員必須重視對(duì)發(fā)酵過程的線檢測(cè)與控制，力將發(fā)酵環(huán)境或操作條件控制在一個(gè)較理想的狀態(tài)下，為進(jìn)一步提升生產(chǎn)水平提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

4 微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制策略

4.1 基于線性化近似的經(jīng)典優(yōu)化控制

基于“極大值原理”經(jīng)典的優(yōu)化控制方法在早期發(fā)酵過程優(yōu)化控制中應(yīng)用較為廣泛。在發(fā)酵過程狀態(tài)空間描述中利用極大值原理以及迭代法可以實(shí)現(xiàn)發(fā)酵的最優(yōu)實(shí)施效果。極大值原理方法適用于比較復(fù)雜的發(fā)酵過程控制對(duì)象，但極大值原理只能得到開環(huán)控制，當(dāng)發(fā)酵過程中的計(jì)算量較大時(shí)，僅能對(duì)少數(shù)過程制定出優(yōu)化曲線，忽視了環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)的干擾。相關(guān)研究人員后來將極大值原方法融入理變量方法，得到最佳的變量?jī)?yōu)化曲線，控制效果較好，但是還沒有達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)精度與簡(jiǎn)便性；發(fā)酵過程的建模質(zhì)量對(duì)經(jīng)典優(yōu)化控制的發(fā)展產(chǎn)生了很大程度的影響。

4.2 基于人工智能技術(shù)的優(yōu)化控制

利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)結(jié)合人工智能理論對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行優(yōu)化控制成為近幾年的發(fā)酵過程研究的熱點(diǎn)，人工智能技術(shù)能突破很多復(fù)雜的系統(tǒng)問題，主要包括專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。利用智能方法對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行優(yōu)化控制，在研究與仿真中呈現(xiàn)出優(yōu)良的效果。研究人員建立了基于乙醇生產(chǎn)的專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了乙醇發(fā)酵過程的發(fā)酵單元的檢測(cè)，系統(tǒng)的誤差非常小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了提高。但智能控制方法在模擬活動(dòng)時(shí)仍存在局限性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的確定具有不可控性，因此智能方法交叉成為目前急需研究的發(fā)酵控制的技術(shù)問題。

5 結(jié)論

隨著科技的不斷進(jìn)步以及生物技術(shù)水平的持續(xù)提升，微生物發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的發(fā)展，除了在農(nóng)業(yè)與工業(yè)方面獲得了廣泛的應(yīng)用外，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用更加值得期待。利用微生物發(fā)酵技術(shù)可以有效地解決許多正常生產(chǎn)不能夠解決的難題。合理運(yùn)用微生物發(fā)酵技術(shù)，并對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行持續(xù)地優(yōu)化與改進(jìn)，可以有效地提升生產(chǎn)效率，推動(dòng)發(fā)酵工程技術(shù)不斷前進(jìn)與健康發(fā)展，從而擴(kuò)大微生物發(fā)酵在各領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。？

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