《生物工藝學》教學方法改革與探索

摘要：《生物工藝學》是生物工程專業的一門主干課程，其教學質量的高低直接關系到學生的專業素質。本文敘述了本人在講授該課程時逐漸探索出的雙線教學法和所選取的實驗教學內容。以供各位同仁參考。

關鍵詞：生物工藝學；教學質量；雙線教學法

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）16-0023-02

生物技術是21世紀國家優先發展的高新技術之一。隨著生物技術產業的快速發展，新的生物技術產品不斷出現，其產品涵蓋醫藥、食品、化工、輕工、農業、能源、環保等諸多行業和領域，為工農業生產、社會進步帶來明顯的影響和效益，給人類帶來巨大的經濟效益和社會效益。隨著生物技術產業的高速發展，專業技術人員的短缺已經成了行業發展的瓶頸。適應這一形勢，國內絕大多數高校紛紛開設了生物工程專業。提高教學質量，提高專業人員的素質，已經成為生物技術進一步高速發展的關鍵。本文就如何提高《生物工藝學》教學質量做了初步總結。

一、生物工程專業概況

生物工程是上世紀80年代后在國內各高校開始普遍設置的一個新興專業，由于生物技術產業的迅速發展，在國內各高校迅速開設。到目前為止，國內開設生物工程本科專業的高校多達幾百所。由于各高校的具體情況不同，生物工程專業的課程設置情況有很大差別，大部分高校把生物工程專業設置在生命科學與技術學院（也有部分高校稱作生命科學系），這些高校設置的有關生物類的課程較多；也有很多高校把生物工程專業設置在化工學院（也有部分高校稱作化學化工學院），這些高校設置的有關化學工程類的課程較多。總之，目前國內各高校根據各自的情況不同，設置的生物工程專業課程千差萬別。

國內絕大多數高校的生物工程專業基本都設置了《生物工藝學》。《生物工藝學》是生物工程專業的學生學習了《無機與分析化學》、《有機化學》、《生物化學》、《微生物學》、《化工原理》等課程的基礎上學習的一門必修核心專業課，該課程是聯系理論和生產實際的一個重要紐帶，是與實踐緊密結合的一門應用型課程，主要研究內容是利用微生物的生長代謝活動產生的各種生理活性物質來生產各種工業產品。

二、《生物工藝學》教學研究

由于設置生物工程專業的國內一本院校和部分老牌二本工科院校具有較強的師資力量，《生物工藝學》的教學質量較高。但是國內絕大部分新建本科院校在追逐擴大辦學規模的驅動下，在不具備設置生物工程專業的情況下，利用國家教育產業規模擴大的宏觀政策調控下，也相繼設置了生物工程專業。在這類院校中，嚴重缺乏工科背景的任課老師講授主干專業課，尤其嚴重缺乏《生物工藝學》和《生物工程設備》任課老師，只能由其他專業的老師講課。下面講述提高《生物工藝學》教學質量的具體研究。

1.《生物工藝學》理論教學。本人在工廠工作所積累的生產實踐經驗和攻讀碩士學位和博士學位所掌握的理論體系指導下，通過教學實踐逐漸探索出了講授《生物工藝學》理論知識的雙線教學法。收到了良好的教學效果。所謂雙線教學法就是在講授《生物工藝學》理論知識時，采用科研線和生產線兩條線索進行講解。所謂科研線就是在沒有生產工藝時，如何通過科研，研發出一條生產目的產物的新工藝。所謂生產線就是在具備成熟的生產工藝、高產菌種何所需設備時，如何運用生產工藝生產出發酵產品。

研發生產工藝的科研線為：通過查閱資料查明哪些微生物能夠通過生長代謝產生目的產物→獲取能夠產生目的產物的微生物（有兩個途徑：第一，從菌種保藏機構購買；第二，從自然界中分離得到）→高產目的產物的菌種選育（有三條途徑：第一，通過傳統的誘變育種；第二，利用原生質體融合技術育種；第三，利用基因工程技術育種）→在搖床培養中進行培養基設計（包括種子培養基和發酵培養基）和培養條件優化→在發酵罐中放大培養（在小發酵罐中進行小試成功后，在較大的發酵罐中進行中試）。如在中試生產中，目的產物的得率和生產成本達到預期目的，研發出的生產工藝即可用于工業化生產中。

生產產品的生產線為：菌種活化（由于菌種在長時間內不使用，有些菌體細胞已經死亡，在使用前要進行活化）→種子擴大培養（首先把菌種從試管斜面上接種到小搖瓶里培養，然后把在小搖瓶中培養的微生物種子接種到大搖瓶中培養，最后把在大搖瓶中培養的微生物種子接種到種子發酵罐中進行培養。如果在種子發酵罐中培養的種子仍未達到所需要的數量，可以在種子發酵罐中繼續擴大培養）→發酵生產目的產物（這一部分是該課程的核心，包括工業培養基的配置、滅菌，無菌空氣的制備和發酵生產控制和檢測等內容）。

2.《生物工藝學》實驗教學。到目前為止，國內還沒有正式出版的《生物工藝學實驗指導》教材。各高校在進行《生物工藝學》實驗教學時所需用實驗教學內容相差較大。本人在指導《生物工藝學》實驗時，選用了《黑曲霉高產淀粉酶菌種選育實驗》、《高產淀粉酶黑曲霉的培養基設計與條件優化實驗》、《用黑曲霉在發酵罐內生產淀粉酶實驗》。

《黑曲霉高產淀粉酶菌種選育實驗》的實驗目的如下：第一，在微生物實驗的基礎上進一步提高學生的無菌操作能力；第二，要求學生熟練掌握誘變育種的各步驟和操作；第三，進一步掌握純種分離的步驟和操作。《高產淀粉酶黑曲霉的培養基設計與條件優化實驗》的實驗目的是讓學生掌握高產菌種的培養基設計和最適發酵培養條件的優化步驟和實驗操作能力。《用黑曲霉在發酵罐內生產淀粉酶實驗》的實驗目的是讓學生在掌握了通氣攪拌發酵罐的結構和工作原理的基礎上，學習如何進行發酵罐培養基的滅菌、如何進行無菌空氣的制備和如何進行發酵控制等生產基本操作技能。

三、結束語

《生物工藝學》作為一門相對年輕的課程，再加上各高校師資力量參差不齊，要想提高其教學質量是一個提高師資力量和逐步探索的過程。本人提出的雙線教學法和所選用的實驗內容僅供各位同仁參考，以期共同提高《生物工藝學》的教學質量。教師要支持和保護學生實驗中可貴的求異精神，鼓勵學生自己解決出現的問題，訓練他們主動學習和獨立思考的能力。實驗結束后教師還應組織學生對實驗現象、結果進行交流，互相啟發、補充、討論，在共同研討中逐漸提高自己思維能力和總結能力。在分析實驗課中，教師通過具體制定能力培養目標和增加設計性實驗的方法，能很好地培養學生較強的動手能力和獨立工作能力，全面提高實驗能力，分析化學實驗教學的改革，需要不斷地探索與嘗試、總結和完善，需要更多教師的積極。我們力爭運用適當的教學方法和手段，豐富教學內容，拓展教學環境，彌補傳統實驗教學的不足和適應時代科技發展的需要，進而對學生的能力和素質培養、提高學生自主學習的能力、改變學生不能獨立思考、自由表達的現狀，提高生物制藥工藝學的教學效果。

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作者簡介：王端好（1969-），男，山東省蒙陰縣人，博士，講師，研究領域為發酵工程、酶工程。