《生物工艺学》教学方法改革与探索

摘要：《生物工艺学》是生物工程专业的一门主干课程，其教学质量的高低直接关系到学生的专业素质。本文叙述了本人在讲授该课程时逐渐探索出的双线教学法和所选取的实验教学内容。以供各位同仁参考。

关键词：生物工艺学；教学质量；双线教学法

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）16-0023-02

生物技术是21世纪国家优先发展的高新技术之一。随着生物技术产业的快速发展，新的生物技术产品不断出现，其产品涵盖医药、食品、化工、轻工、农业、能源、环保等诸多行业和领域，为工农业生产、社会进步带来明显的影响和效益，给人类带来巨大的经济效益和社会效益。随着生物技术产业的高速发展，专业技术人员的短缺已经成了行业发展的瓶颈。适应这一形势，国内绝大多数高校纷纷开设了生物工程专业。提高教学质量，提高专业人员的素质，已经成为生物技术进一步高速发展的关键。本文就如何提高《生物工艺学》教学质量做了初步总结。

一、生物工程专业概况

生物工程是上世纪80年代后在国内各高校开始普遍设置的一个新兴专业，由于生物技术产业的迅速发展，在国内各高校迅速开设。到目前为止，国内开设生物工程本科专业的高校多达几百所。由于各高校的具体情况不同，生物工程专业的课程设置情况有很大差别，大部分高校把生物工程专业设置在生命科学与技术学院（也有部分高校称作生命科学系），这些高校设置的有关生物类的课程较多；也有很多高校把生物工程专业设置在化工学院（也有部分高校称作化学化工学院），这些高校设置的有关化学工程类的课程较多。总之，目前国内各高校根据各自的情况不同，设置的生物工程专业课程千差万别。

国内绝大多数高校的生物工程专业基本都设置了《生物工艺学》。《生物工艺学》是生物工程专业的学生学习了《无机与分析化学》、《有机化学》、《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》等课程的基础上学习的一门必修核心专业课，该课程是联系理论和生产实际的一个重要纽带，是与实践紧密结合的一门应用型课程，主要研究内容是利用微生物的生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产各种工业产品。

二、《生物工艺学》教学研究

由于设置生物工程专业的国内一本院校和部分老牌二本工科院校具有较强的师资力量，《生物工艺学》的教学质量较高。但是国内绝大部分新建本科院校在追逐扩大办学规模的驱动下，在不具备设置生物工程专业的情况下，利用国家教育产业规模扩大的宏观政策调控下，也相继设置了生物工程专业。在这类院校中，严重缺乏工科背景的任课老师讲授主干专业课，尤其严重缺乏《生物工艺学》和《生物工程设备》任课老师，只能由其他专业的老师讲课。下面讲述提高《生物工艺学》教学质量的具体研究。

1.《生物工艺学》理论教学。本人在工厂工作所积累的生产实践经验和攻读硕士学位和博士学位所掌握的理论体系指导下，通过教学实践逐渐探索出了讲授《生物工艺学》理论知识的双线教学法。收到了良好的教学效果。所谓双线教学法就是在讲授《生物工艺学》理论知识时，采用科研线和生产线两条线索进行讲解。所谓科研线就是在没有生产工艺时，如何通过科研，研发出一条生产目的产物的新工艺。所谓生产线就是在具备成熟的生产工艺、高产菌种何所需设备时，如何运用生产工艺生产出发酵产品。

研发生产工艺的科研线为：通过查阅资料查明哪些微生物能够通过生长代谢产生目的产物获取能够产生目的产物的微生物（有两个途径：第一，从菌种保藏机构购买；第二，从自然界中分离得到）高产目的产物的菌种选育（有三条途径：第一，通过传统的诱变育种；第二，利用原生质体融合技术育种；第三，利用基因工程技术育种）在摇床培养中进行培养基设计（包括种子培养基和发酵培养基）和培养条件优化在发酵罐中放大培养（在小发酵罐中进行小试成功后，在较大的发酵罐中进行中试）。如在中试生产中，目的产物的得率和生产成本达到预期目的，研发出的生产工艺即可用于工业化生产中。

生产产品的生产线为：菌种活化（由于菌种在长时间内不使用，有些菌体细胞已经死亡，在使用前要进行活化）种子扩大培养（首先把菌种从试管斜面上接种到小摇瓶里培养，然后把在小摇瓶中培养的微生物种子接种到大摇瓶中培养，最后把在大摇瓶中培养的微生物种子接种到种子发酵罐中进行培养。如果在种子发酵罐中培养的种子仍未达到所需要的数量，可以在种子发酵罐中继续扩大培养）发酵生产目的产物（这一部分是该课程的核心，包括工业培养基的配置、灭菌，无菌空气的制备和发酵生产控制和检测等内容）。

2.《生物工艺学》实验教学。到目前为止，国内还没有正式出版的《生物工艺学实验指导》教材。各高校在进行《生物工艺学》实验教学时所需用实验教学内容相差较大。本人在指导《生物工艺学》实验时，选用了《黑曲霉高产淀粉酶菌种选育实验》、《高产淀粉酶黑曲霉的培养基设计与条件优化实验》、《用黑曲霉在发酵罐内生产淀粉酶实验》。

《黑曲霉高产淀粉酶菌种选育实验》的实验目的如下：第一，在微生物实验的基础上进一步提高学生的无菌操作能力；第二，要求学生熟练掌握诱变育种的各步骤和操作；第三，进一步掌握纯种分离的步骤和操作。《高产淀粉酶黑曲霉的培养基设计与条件优化实验》的实验目的是让学生掌握高产菌种的培养基设计和最适发酵培养条件的优化步骤和实验操作能力。《用黑曲霉在发酵罐内生产淀粉酶实验》的实验目的是让学生在掌握了通气搅拌发酵罐的结构和工作原理的基础上，学习如何进行发酵罐培养基的灭菌、如何进行无菌空气的制备和如何进行发酵控制等生产基本操作技能。

三、结束语

《生物工艺学》作为一门相对年轻的课程，再加上各高校师资力量参差不齐，要想提高其教学质量是一个提高师资力量和逐步探索的过程。本人提出的双线教学法和所选用的实验内容仅供各位同仁参考，以期共同提高《生物工艺学》的教学质量。教师要支持和保护学生实验中可贵的求异精神，鼓励学生自己解决出现的问题，训练他们主动学习和独立思考的能力。实验结束后教师还应组织学生对实验现象、结果进行交流，互相启发、补充、讨论，在共同研讨中逐渐提高自己思维能力和总结能力。在分析实验课中，教师通过具体制定能力培养目标和增加设计性实验的方法，能很好地培养学生较强的动手能力和独立工作能力，全面提高实验能力，分析化学实验教学的改革，需要不断地探索与尝试、总结和完善，需要更多教师的积极。我们力争运用适当的教学方法和手段，丰富教学内容，拓展教学环境，弥补传统实验教学的不足和适应时代科技发展的需要，进而对学生的能力和素质培养、提高学生自主学习的能力、改变学生不能独立思考、自由表达的现状，提高生物制药工艺学的教学效果。

参考文献：

[1]沈桂芳，苏宁.农业高新技术产业化发展趋势[J].生物技术通报，2001，1：1-5.

[2]谢晶莹.生物技术产业：21世纪新的经济链[J].中国科技成果，2006，2：28-30.

[3]潘勋，周海梦.生物工程专业的办学现状与建议[J].高等工程教育研究，2003，2：27-29.

[4]罗少华.案例启发式教学在生物制药技术课程中的应用[J].三峡大学学报（人文社会科学版），2008，6（30）：197-198.

[5]刘占英，周文学，李利军，等.不同教学方法在生物工艺学教学中的应用[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2011，3（13）：152-153.

[6]陈晓男.关于开放式教学模式的探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2008.6：54-55.

作者简介：王端好（1969-），男，山东省蒙阴县人，博士，讲师，研究领域为发酵工程、酶工程。