石油高校生物工程研究生課程內容改革的思考

馬 杰，張忠智

（中國石油大學（北京）化工與環境學院，北京 102249）

一、生物工程的學科發展現狀及其在石油工業中的應用

生物工程是以現代生命科學為理論基礎，結合工程技術原理，采用先進的科技手段，提供商品化和社會性服務的綜合性科學技術（董志輝，2018）。生命科學和生物技術是當今自然科學研究的核心，物理、化學、材料等很多傳統學科早已將以生物科學為題作為其核心的研究方向（董志輝，2018），同時以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物工程技術發展迅猛，日益影響和改變著人們的生產和生活方式（布魯斯·E.瑞特曼，2006；陳桂光，2016）。在能源產業中，生物工程也扮演者越來越重要的角色，生物工程技術在石油天然氣開采、油氣集輸、石油煉制加工、石油環境保護等石油石化工業的主要領域發揮著重要的作用（Van Hamme et al.，2003；張易航，2017；姚密，2018）。因此，在石油高校中開設介紹生物工程方面的課程對于完善研究生的知識結構以及豐富其科研事業都具有非常重要的意義。

二、選課現狀及亟待解決的問題

筆者在中國石油大學長期從事生物工程的教學和科研。我校近些年新聘用教師中從事生物化工、環境生物技術、生物能源等方向研究的教師越來越多，一年級研究生對本課程的需求越來越大。選課人數從2015年前的每年20人增加到每年90多人。選課學生的專業也從以前以環境工程專業為主，轉變為化學工藝、化學工程、環境工程、環境科學、化學、材料等多院系多專業。由于選課學生專業背景的變化，現有的課程內容已無法滿足學生的學習需求，因此需要對課程內容進行調整。

三、課程內容現狀及亟待解決的問題

最近幾十年，生物工程與技術的前沿研究發展迅猛，新技術、新理論、新概念層出不窮，這就要求生物工程課程的知識內容和理論體系必須隨之拓展和更新，對本課程的教學任務、教學內容和教學方式不斷進行調整和改革，以適應課程教學和學科發展的需求（任潔，2018）。目前的教學內容主要存在以下三方面的問題。

1.授課內容的工程味道不足。生物技術在污染治理、新能源開發、化工合成、制藥、食品等工業領域有著廣泛的應用（林強，張睿，2006）。本課程原有的教學內容側重于對基礎知識和基本原理的講授，對于生物技術在上述領域的工程應用講授不足。

2.授課內容的石油石化特色不明顯。本課程原有的教學內容沒有突出石油類高校“石油石化”的特色。實際上生物技術在石油石化工業中有著廣泛的應用，例如“微生物提高原油采收率”“微生物腐蝕”“石油酸化”“重油原位生物轉化”“生物煉油”等既是生物工程學科的前沿研究方向，又是石油生產過程中的重要工藝環節（Van Hamme et al.，2003；張易航，2017；姚密，2018），因此有必要加強這方面的教學內容，讓學生更好地理解這門課程在石油石化工業中的作用。

3.授課內容對前沿理論和技術的講授不足。最近十多年生物工程領域的研究發展迅猛，以“生物質能源”“合成生物學”“代謝組學”等為代表的新理論、新概念、新領域不斷涌現（陳桂光，2016）。伴隨著分子生物學技術和細胞成像技術的快速發展，生物工程研究已經從傳統的宏觀層面向單細胞和分子生物學層面推進，以“宏基因組”“宏轉錄組”“宏蛋白質組”為代表的組學技術被廣泛應用于生物工程領域的研究（孫欣，2013；趙群，2018）。這些最新的科技前沿內容應該被納入本課程的教學內容中。

四、課程改革方向的思考

基于以上課程現狀以及筆者多年的教學經驗認為需要在以下幾個方面對課程內容進行調整。增強課程對于生物技術在污染治理、新能源開發、化工合成、制藥、食品等工業領域工程應用和案例的教學內容。新增廢水生化處理新工藝、新反應器的教學；新增土壤及地下水生物修復的教學；更新生化方法處理固體廢棄物和廢氣方面的內容；新增環境生物技術在國內外成功應用的實際案例，最終實現增強課程內容的工程味道的目的。增加有關微生物提高原油采收率、微生物腐蝕、石油酸化、重油原位生物轉化、生物煉油等方面的教學內容。根據本課程教學團隊教師與石油公司在石油微生物領域長期的合作成果，加強科研實例和工程應用案例的介紹，最終實現增強課程內容的石油石化特色的目的。

增加課程對于生物技術、生物化工、環境微生物領域的前沿理論的教學內容。在現有的教學內容中增加有關“生物質能源”“合成生物學”“代謝組學”“微生物生態學”“微生物電化學”等新理論的講授，同時增加對新技術的介紹。

增加課程對于生物技術、生物化工、環境微生物領域的先進實驗技術、前沿研究手段的教學內容。在現有的教學內容中增加有關“宏基因組”“宏轉錄組”“宏蛋白質組”“單細胞克隆”“單分子測序”“流式細胞儀”“熒光染色技術”“基因工程技術”“單細胞克隆技術”“酶技術”的內容。

五、總結

著名科學家和教育家錢偉長曾指出：“教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點的教育”。教學是無法離開科研的，科研是教學的“源頭活水”，如果沒有科研做支撐，大學課堂教育就會失去“靈魂”。這一點對于生物工程這門課程來說顯得尤為重要。作為一門蓬勃發展的新興學科，生物工程在知識、理論、技術、應用等方面經歷著日新月異的發展，因此這門課程的教學內容也必須跟得上學科的最新進展，將本領域科學研究的新進展、新發現不斷補充到課堂教學中，同時不斷地將已經被顛覆、落后的概念和理論淘汰，只有這樣才能保持課程的新穎性和前瞻性，只有這樣才能培養出具有創新精神和寬廣的學術視野的合格研究生。