基于輕化工程與生物技術交叉融合的專業碩士培養探究

王 平，余圓圓，袁久剛，王樹根，崔 莉，范雪榮

(江南大學 紡織服裝學院，江蘇 無錫 214122)

基于輕化工程與生物技術交叉融合的專業碩士培養探究

王 平，余圓圓，袁久剛，王樹根，崔 莉，范雪榮

(江南大學 紡織服裝學院，江蘇 無錫 214122)

為培養復合型人才江南大學在輕化工程專業碩士培養中，選擇性地將輕化工程與生物技術學科交叉融合，構建了基于紡織生物技術為導向的輕化專業碩士人才培養策略；從導師隊伍建設、專業碩士課程體系與平臺建設、基于企業需求的論文選題優化及培養質量評價體系構建等方面，推進了與生物技術交叉的應用型輕化工程專業碩士人才的培養改革，以滿足倡導紡織品生態染整加工的發展要求。

輕化工程；生物技術；學科交叉；專業碩士；培養策略

專業碩士與學術型碩士不同，其目的是培養具有扎實理論基礎，并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專業人才。教育部、人力資源和社會保障部于2013年11月公布了《關于深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》，強化了專業碩士應以實踐為導向，重視理論水平與實踐的綜合應用[1]。江南大學輕化工程專業碩士培養側重于染整方向，即以紡織纖維制品為原料，探討、研究與纖維制品相關的前處理、染色、印花及功能化整理新方法與新技術，以培養染整專業知識和實踐技能兼備的人才。

1 培養學科交叉復合型人才的必要性

染整作為紡織產業鏈中的重要環節之一，對提升紡織產品質量和附加值有重要影響，但近年來在發展中也暴露出不少問題，并日益成為制約本行業發展的瓶頸[2]。這主要包括：(1)染整企業生產中水、電、汽能耗高，導致能源緊張和生產成本不斷上升，企業凈利潤下降，影響了可持續發展；(2)染整廢水排放量大(占紡織行業污水排放量的60%)，且廢水處理成本較高；(3)部分企業仍以粗放型和低水平方式生產，產品多為常規中低檔產品，附加值不高。因此盡管國內染整行業產能水平不低，但從纖維制品前處理到染整廢水處理各環節成本不斷上升，導致多數染整企業利潤走低。

為解決上述問題，有必要將相關學科的新技術與傳統染整生產技術相融合，借助于信息技術、數字技術、應用化學技術、生物技術等來改造和提升傳統的染整生產，通過新技術、新工藝、新設備和新助劑的應用，促使染整行業向著高效率、低能耗、少污染的方向發展[3]。近年來江南大學發揮學科門類較齊全的優勢，在輕化工程專業碩士教學中推行了基于學科交叉互融的教改研究。目前通過與機械工程、顏色技術、應用化學、生物技術等學科交叉，培育出了包括新型染整裝備、納米印染技術、紡織生物技術等多個輕化工程專業碩士的教學和研究方向。其共同點在于培養具有復合技能的應用型專業碩士人才，立足于從紡織纖維制品前處理、染色、印花及功能化整理環節，最大程度地減少生產過程中水、電、汽等資源的消耗，降低生產排放，實現紡織品的清潔化生產。

2 輕化工程與生物技術交叉復合型專業碩士的培養策略

生物技術是利用生物體制，以生物工程技術加工底物為原料來提供所需的各種產品或達到某種目的的新型跨學科技術。生物技術與紡織纖維制品的染整加工具有相關性，尤其在最近30年得到了快速發展。輕化工程與生物技術交叉研究的思路是借助于生物酶進行纖維前處理、染色后處理和功能整理。與傳統紡織品化學加工相比，生物技術與輕化工程相結合后能降低染整生產排放，實現溫和條件下高效節能加工。江南大學在生物工程、生物技術學科方面具有教學與科研優勢，其中生物工程為國家級一類特色專業、江蘇省首批品牌專業。為順應生態染整的發展要求，我校結合這一優勢將輕化工程與生物技術相交叉，形成了紡織生物技術研究方向，并構建了應用型輕化工程專業碩士人才培養體系。具體包括下述四個方面。

2.1 導師隊伍建設

由于生物技術在染整中的應用以酶技術為主，因此對導師隊伍組成也提出了較高要求。一方面要求導師熟悉纖維的原料特點，染整加工原理，工藝和設備，纖維制品質量評價；另一方面也要求導師對生物技術的相關專業知識(如生物酶種類、酶學特性、應用效果評價方法等)有相當的了解，力求同時擁有兩個學科的知識結構。

通過近10年的建設，我校紡織生物技術研究方向已建成了符合上述要求的導師隊伍。目前紡織生物技術方向的導師隊伍由10人組成，其中教授4人，副教授6人，具有輕化工程專業背景的博士4人、具有生物技術相關發酵工程專業的博士3人。在與生物技術交叉的纖維制品染整加工研究中，能從生物酶的菌種篩選、酶作用機理與酶學特性等方面，與纖維制品酶法加工很好地結合起來。在專業碩士培養過程中為提高人才培養質量和企業課題實施效果，鼓勵專業碩士導師走進染整企業，與學生一起分析和解決企業遇到的現場技術難題。另一方面依托企業設立的省企業研究生工作站、博士后流動站，聘請企業內碩士生導師共同參與到課題實施中，以充實師資隊伍。

2.2 課程體系和平臺建設

培養與生物技術交叉的輕化工程專業碩士，課程體系和研究平臺建設是基礎工作。為體現專業碩士課程的實用性和學科交叉性，教學改革中對原有課程組成、學時分配、課程考核方式進行了優化。除了與紡織化學相關的專業課程外，增加了纖維素與蛋白質化學、紡織生物技術基礎、儀器分析等，其中纖維素與蛋白質化學區別于一般的紡織材料學，更多從分子和超分子結構層面分析其結構組成與其化學加工、生物酶處理的相關性；紡織生物技術基礎是專業知識交叉的主要課程，闡述生物酶種類、酶學特性、酶對纖維的作用機制、纖維結構與酶整理效率相關性、紡織品生物酶應用等內容；儀器分析課程除介紹常見的高分子及纖維材料分析方法外，還補充介紹了與生物技術相關的測試手段如凝膠電泳、氨基酸分析等。通過上述理論課程學習，為后續纖維制品化學和生物酶加工研究奠定了理論基礎。

在平臺建設方面，依托我校生態紡織教育部重點實驗室，建立了紡織生物技術研究室，為基于生物技術交叉的輕化工程專業碩士培養提供了保證。紡織生物技術研究室不僅擁有常規的纖維材料相關實驗設備與儀器，還建立了與生物技術相關的檢測與評價手段，滿足了常規從菌種篩選到纖維制品酶處理應用研究的大部分實驗需求。以紡織生物技術研究室為基礎，我校還聯合葡萄牙米尼奧大學成立了生態染整國際聯合實驗室，通過定期召開纖維生物加工技術學術會議，拓展了輕化工程專業碩士生的研究視野。

2.3 構建以染整企業需求為導向的論文選題策略

由于輕化工程專業碩士不同于學術型碩士，論文選題應強化理論與應用實踐技能的結合，優先考慮源于工程實際且對節能、減排和降耗有促進和引領作用的課題。我校論文選題立足于企業需求的酶法纖維制品染整加工研究，確立了紡織生物技術研究三個子方向：生物酶前處理；生物酶染色后處理；酶促功能化改性加工。

(1)生物酶前處理包括纖維制品的酶退漿、酶煮練和漂白脫氧加工等。其中酶退漿是指采用商品淀粉酶和自主菌種篩選得到的PVA降解酶，取代燒堿法或氧化法進行棉型織物退漿，通過酶制劑水解布面淀粉或PVA漿料來降低前處理廢水的COD值。酶煮練應用于棉麻織物和彩棉織物，不僅可達到用堿法精煉的果膠去除效果，而且還避免了傳統堿煮練易造成的纖維損傷，對彩棉織物還可減少堿法易造成的色素流失和布面色變現象。在真絲織物加工中，生物酶前處理主要是借助于蛋白酶去除桑蠶絲表面的絲膠。

(2)生物酶染色后處理旨在去除深色織物表明的浮色，提高織物的濕處理牢度。與傳統高溫皂煮相比，采用漆酶與較少用量的凈洗劑復配，不僅能有效去除織物表明未固色或結合力較弱的浮色染料，而且生物酶能有效對水洗液進行脫色，在一定程度上降低了染色水洗殘液的色度值，降低了染色廢水處理的負擔。

(3)生物酶功能化改性是借助生物酶進行纖維制品的功能化加工，以提高產品的附加值。酶法纖維制品功能化改性的內容較廣泛，包括以纖維素酶改善棉麻織物外觀光潔度和織物仿舊整理；以蛋白酶提高羊毛纖維制品的防氈縮性能，以谷氨酰胺轉移酶催化接枝氨基整理劑進行羊毛抗菌阻燃整理加工；以酪氨酸酶進行真絲織物抗菌防皺整理等。相較纖維制品的化學法功能化加工如高溫焙烘(如阻燃整理)、含氯整理劑(如羊毛防縮)、含醛樹脂(如防皺整理)，盡管酶法加工成本略高，但在賦予纖維功能性的同時，能減輕化學法整理易造成的纖維損傷和環境不友好性。

在上述子方向論文選題和實施前，專業碩士要先制定課題初步實施方案，探究酶法纖維制品染整加工工藝的可行性并開展預研工作。在此基礎上再制定詳細的工作計劃，并定期匯報課題進展情況。在研究中既要考慮纖維制品酶法加工的效果，同時也要兼顧在企業應用中工藝設備、生產成本和加工效率的匹配性。

2.4 構建學科交叉復合型輕化專業碩士質量評價體系

傳統上對碩士質量與水平高低的評價主要是參照論文，包括完成的碩士論文、發表的期刊論文(SCI、EI、CSCD)的數量與等級。而輕化工程專業碩士是要培養掌握染整專業堅實的理論基礎和寬闊專業知識、擁有較強解決實際問題的能力，滿足實際工作需要的應用型高層次專門人才。因此專業碩士在培養質量評價方面要與學術型碩士有所不同，不能簡單照搬其評價體系[4]。

參照既有部分高校實踐經驗[5-6]，結合本專業實際情況，我校主要從專業知識能力、實踐動手能力、學術研究能力和創新應用能力四方面進行綜合評價。專業知識能力是指在研究生階段專業理論課程的學習成績，在實驗工作中表現出的對染整、生物技術知識的掌握與運用能力；實踐動手能力是指在實驗室或生產現場，對纖維制品酶處理加工過程合理安排和現場操作的技能，此方面企業導師的評價也是重要組成部分。學術研究能力評價側重于兩個方面：一方面評價學位論文階段性進展和完成情況，從開題報告、中期檢查結果、預答辯和答辯情況四階段，結合平時例會課題匯報來綜合評判課題工作量與論文水平；另一方面考察是否有與課題相關的學術論文發表或發明專利申請。由于多數論文課題與染整生產的相關度較高，因此專業碩士是否可公開發表論文或專利需與課題合作企業商榷確定。創新應用能力是指專業碩士在課題研究、實驗實踐中表現出來的個人綜合拓展能力。在纖維酶處理研究和實踐中，對能提出新方法、新工藝并有突出業績表現的創新型專業碩士，紡織生物技術研究室會給予適當的激勵與表彰。

3 交叉復合型輕化工程專業碩士培養成效

江南大學紡織生物技術研究室試行了輕化工程與生物技術學科的交叉融合，不但提升了專業碩士的理論水平與實踐技能，也拓展了纖維制品染整加工的新工藝與新方法，實現了生態節能、高效低污染染整加工。近幾年已有多名專業碩士參與并完成了淀粉酶、PVA降解酶和果膠酶等協同棉織物前處理研究；指導專業碩士與企業合作開發羊毛酶法整理工藝，采用角質酶、蛋白酶和角蛋白酶等進行羊毛防氈縮加工；在真絲脫膠及功能化方面，建立了純堿與蛋白酶組合脫膠工藝、酶促真絲接枝抗菌劑的整理工藝。當然，我校采用與生物技術交叉的輕化工程專業碩士培養模式尚在探索階段，在后續實施工作中還需不斷完善與優化，努力培養具有實踐技能、創新能力、多學科知識的復合型輕化工程專業碩士人才。

[1] 盧曉梅，柯文山，彭 宇. 政策引領下生物教育碩士專業學位培養模式創新[J]. 生物學雜志，2016，33(3)：117-120.

[2] 徐谷倉. 在嚴峻形勢下染整行業的對策[J]. 紡織導報，2008，(10)：17-22.

[3] 鄧 樺，李 靜，劉建勇，等. 輕化工程創新人才培養模式的探索與實踐[J]. 紡織服裝教育，2015，30(1)：15-17.

[4] 胡恩華，陳沛然，顧桂芳. 全日制專業碩士教育評價指標體系的構建[J]. 研究生教育研究，2015，(2): 75-79.

[5] 黃 銳. 以實踐能力為核心的專業碩士培養模式探究[J]. 教育研究，2014，(11)：88-94.

[6] 張志紅，劉玉芹，程 雪. 專業碩士人力資本價值評估及其目標高校教育質量評價[J]. 中國資產評估，2015，(5)：22-26.

Investigation of Professional Master Training Based on the Crosses and Integration Between Light Chemical Industry and Biotechnology

WANG Ping, YU Yuan-yuan, YUAN Jiu-gang, WANG Shu-gen, CUI Li, FAN Xue-rong

(Institute of Textile and Garment, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

In order to cultivate the interdisciplinary talents, during the training of the professional masters of light chemical industry in Jiangnan University, light chemical industry and biotechnology were cross and integrated to establish a new training mode for the professional masters. The detail methods included the construction of supervisor team, improvement of course system, optimization of adoptable thesis topics, and construction of the evaluation system of training quality for the professional masters. It promote the training of the application-oriented professional masters and met the demands of developing the eco-friendly technologies of dyeing and finishing.

light chemical industry; biotechnology; crosses between subjects; professional masters; cultivation strategy

2016-07-25

中國學位與研究生教育學會研究課題(2015Y0506)

王 平(1971-)，男，江蘇海安人，教授，博士，研究方向：生態染整技術，E-mail: wxwping@163.com。

G642

B

1673-0356(2016)09-0050-03