本科生物技術與教學條件的建設要素

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如何推動實踐教學

以北方民族大學為例，該校設置的7個實驗板塊中，設計性和綜合性本科實驗項目的來源，均圍繞教師的科研項目或科研成果而設置。例如：在微生物學板塊中，部分實驗教學項目是根據基金項目“蝦青素高產酵母菌的選育及其產物功能研究”等課題而設置。再以福建師范大學為例，生命科學學院工業微生物教育部工程研究中心，投入建設經費2000余萬元，建成省屬高校領先水平的發酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺10～1000L全自動發酵罐及其配套的輔助設備和下游工程設備，如空壓機、空氣凈化系統、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機、三足離心機、微濾系統、超濾系統、納濾系統、噴霧干燥器等先進的儀器分析系統，完全可以滿足該院師生進行相關實踐性教學的需要。江南大學生物工程學院，在學生畢業實習之前，由學院下屬的5個研究中心根據自身特色，各負責1個本中心課題組特色教學訓練項目。將學生分為5個大組，輪流進行互動實驗，每個項目安排4～5天，整個教學訓練項目在短期內完成[3]。天津科技大學認為上述做法實質上相當于工業產品開發中的中試環節，具有連續或半連續的生產方式，并可以全面監測產品過程，從中發現問題和解決問題。因此，它是學生將知識從理論上升到實踐的一個重要環節。例如湖南人文科技學院，與婁底百雄堂高科技農業有限責任公司建立校企產學研合作關系，合作內容是：(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學系學生實習。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現有產品和技術，作為科研合作的起點和生命科學系實驗課的內容；生命科學系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設備供公司產品質量分析使用。此舉可供其他高校借鑒。2009年以前，生物工程與生物技術實驗裝備中多數涉及上游技術的設備已經基本配置到位(如基因工程操作設備，萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結晶干燥等實驗室級別的代謝產物分離設備)，缺乏的是下游生產級別的設備，所以要重點考慮配置實訓車間設備。在高等教育裝備博覽會上，同樣可以看到國家對高等教育實驗室裝備的一些新理念，以及設備制造業滿足市場新需求的動向。浙江天煌公司的實驗室設備，以典型工業產品范例和個案研究開發，作為高校實驗實訓的裝備依據。涉及生物技術的實訓系統，就有啤酒自動化生產線過程控制(工程型)系統(含5器和4發酵罐)等。高校還需建設固體制劑生產線實訓車間(含30萬級潔凈水平操作間)和分離制備生產線(包括發酵罐、多功能動態提取罐、旋轉薄膜蒸發器、結晶罐、迭片式離心機、板框壓濾機等)，適合各類食品或藥品的生產操作訓練。校內小型實訓車間，其生產過程完全與工業化生產過程相同，使學生能夠從生產原料預處理、培養基制備、菌種擴培、發酵罐滅菌、接種及發酵過程中工藝參數的控制、產品分離提取等各個環節進行實際操作和系統分析。不過，各校對實訓車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學生物工程校內實踐基地，設備總價值近500萬元，包括好氧發酵、果酒釀造、啤酒生產、分離提取、精制純化等中試系統，涵蓋了生物工程產業上中下游生產環節[4]。華中農業大學從2000年起分3期，建成生物工程專業教學實驗室1000m2，包括有通風發酵、固態發酵、生物工程下游技術、啤酒加工等實驗室及儀器分析室和準備室等。在引進現酵控制系統、發酵后處理設備的同時，成立了生物工程設計室，通過工程軟件AutoCAD電腦繪制，進行發酵工藝和設備流程設計等操作。

實踐教學中新手段、新體系的運用與推廣

對于和實際生產聯系最緊密的課程，如化工原理、發酵工程、生物工程設備、生物發酵工藝等，吉林農業科技學院考慮到設備的限制問題，增加了模擬教學，從專業教學仿真軟件開發公司購置了仿真教學模擬軟件，保證一人一機的實踐演習。這些軟件的仿真性強，尤其是配備的實踐操作演練，能讓學生真正達到工廠模擬化的操作練習。煙臺大學生物工程系將計算機模擬仿真引入實踐教學[6]。這種仿真系統能逼真地模擬工廠運行和各種事故狀態的現象，大大縮短培訓時間。在計算機仿真環節，該校選用了北京東方仿真公司開發的青霉素發酵工藝仿真軟件，以單元操作的形式進行仿真模擬。青霉素發酵工藝仿真包括青霉素發酵生產、青霉素的精制和提純等內容。同時，教師可以通過計算機監測系統，全程跟蹤每組學生的操作，真正達到實踐訓練教學的目的。傳統實驗項目普遍存在反應體系大、樣品處理量多和處理時間長等特點，也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計等現代科教儀器不能充分發揮其先進性。微型化實驗于1988年末開始引入我國，關于微型實驗已有文獻報道[7]。微型化實驗的研究，是著眼于環境保護和實驗安全的需要，體現了現代科學技術發展水平的要求。微型化實驗具有現象明顯、操作簡便快速、節省經費、減少污染、安全和便于攜帶等優點。

本文作者：余多慰工作單位：南京師范大學生命科學學院