《生物分離工程》實驗教學(xué)改革探索

王常高 杜馨 林建國 趙澤鑫 蔡俊

摘 要：生物分離工程實驗教學(xué)在生物工程及相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中具有重要的作用。本文對目前生物分離工程實驗教學(xué)過程中存在的一些問題進(jìn)行了分析，同時也提出了一些改革建議，以期為進(jìn)一步提升生物分離工程實驗教學(xué)質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：生物分離工程;實驗教學(xué);改革探索

生工工程專業(yè)的主要研究目標(biāo)是生物產(chǎn)品的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。生物產(chǎn)品的生產(chǎn)通常包含上、中、下游三個過程。上游是指性能優(yōu)良生物催化劑（酶、微生物、動植物組織細(xì)胞）的選育，中游是指生物反應(yīng)過程，下游是指目標(biāo)產(chǎn)品的分離純化過程。因此，生物分離是生物產(chǎn)品生產(chǎn)必不可少的一個步驟，在生物產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中具有非常重要的作用。此外，生物分離的重要性還體現(xiàn)在下游分離的成本在生物產(chǎn)品生產(chǎn)總成本中占有很高的比重。普通工業(yè)用酶制劑的下游成本占總成本的70%左右，藥用酶的下游成本占總成本的80%左右，而基因重組蛋白質(zhì)藥物的下游成本則會占到總成本的90%左右。因此，生物分離工程是生物工程專業(yè)非常重要的專業(yè)課程。而生物分離工程實驗是生物分離工程課程教學(xué)的重要組成部分。但由于各學(xué)校生物工程專業(yè)側(cè)重領(lǐng)域的不同、辦學(xué)條件的不同及對本課程重視程度的不同，使得生物分離工程實驗課程教學(xué)存在一些問題，有待今后的教學(xué)過程中不斷探索和改進(jìn)。

1 生物分離工程實驗教學(xué)目前的現(xiàn)狀和存在的問題

實驗學(xué)時有限。目前人才培養(yǎng)方案的總學(xué)分和總學(xué)時不斷減少，專業(yè)課程的總學(xué)時也受到壓縮。生物分離工程實驗課時通常只有16-24學(xué)時左右。而一些生物分離實驗過程本身耗時較長，再加上一些定量檢測，實驗全過程耗時更長。有限的實驗學(xué)時數(shù)導(dǎo)致開設(shè)實驗項目數(shù)有限，或?qū)嶒瀮?nèi)容上的的不完整性。

實驗教學(xué)方式有限。目前多數(shù)學(xué)校的生物分離工程實驗更多采用的是驗證性實驗，兩人一組，按照給定的實驗方案和步驟進(jìn)行實驗，得到一定的實驗結(jié)果，完成實驗報告。這只能培養(yǎng)學(xué)生掌握相應(yīng)的分離方法和實驗操作技能，而難以培養(yǎng)學(xué)生的探索創(chuàng)新能力。

教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入有限。由于受辦學(xué)條件的限制或?qū)υ搶嶒炚n程重視程度的不夠，實驗設(shè)備的臺套數(shù)不夠，設(shè)備的先進(jìn)性有限，開設(shè)的實驗內(nèi)容也比較落后。有些實驗還只能進(jìn)行演示性實驗，或多個人一組進(jìn)行實驗，難以保證學(xué)生都有動手操作的機(jī)會。有的學(xué)校還在開設(shè)紙電泳或薄膜電泳，而條件好的學(xué)校則可開設(shè)凝膠電泳和雙向電泳等等。

實驗師資有待提高。盡管目前大多數(shù)學(xué)校實驗教師，特別是年輕的實驗教師都具有碩士研究生及以上學(xué)歷，但在專業(yè)領(lǐng)域卻不一定很適應(yīng)。生物分離實驗的樣品準(zhǔn)備需要進(jìn)行微生物培養(yǎng)、發(fā)酵液的制備，要求實驗教師具備生物工程上、中、下游全面的理論知識和實驗技能。同時，實驗準(zhǔn)備工作量大，有些實驗具有一定的安全風(fēng)險，實驗教師在實驗準(zhǔn)備方面存在消極現(xiàn)象。

2 生物分離工程實驗教學(xué)改革思路

2.1 適當(dāng)增加實驗學(xué)時和實驗內(nèi)容。

無論是從實踐應(yīng)用的角度，還是從國家本科教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，生物分離工程課程的教學(xué)在生物工程及相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中都具有重要的作用。且生物分離工程是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，在目前新工科和工程教育認(rèn)證的新形勢下，適當(dāng)增加實驗學(xué)時和實驗內(nèi)容是勢在必行的。

2.2 加大實驗教學(xué)投入。

近幾年來，借著申報工程教育認(rèn)證的東風(fēng)，許多高校生物工程專業(yè)加大了對生物分離工程實驗教學(xué)的投入。無論是設(shè)備的臺套數(shù)，還是設(shè)備的先進(jìn)性都有很大的提升。實驗內(nèi)容的先進(jìn)性也相應(yīng)的得到了很好的提高。

2.3 實驗教學(xué)模式的改革。

以往由于實驗學(xué)時的限制，實驗教學(xué)多以驗證性實驗為主。學(xué)生按照老師的實驗講義按部就班的進(jìn)行操作，僅僅鍛煉了學(xué)生的實驗操作技能，且技能是碎片化的，缺乏關(guān)聯(lián)性。隨著學(xué)時的增加，可以對教學(xué)模式進(jìn)行改革。如將各個實驗的內(nèi)容串聯(lián)起來，開設(shè)一個綜合性的分離實驗。學(xué)生從原料液出發(fā)，采用多種分離方法，進(jìn)行多步分離步驟，最后得到一定純度的樣品。或者進(jìn)行設(shè)計型實驗，告訴學(xué)生樣品特性及預(yù)期的純化目標(biāo)，由學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)資料，設(shè)計實驗方案和步驟，學(xué)生自己以小組為單位獨(dú)立完成實驗過程。這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新思維能力，大大提高實驗教學(xué)的效果。

2.4 改革實驗考核的方式。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)都是學(xué)生按照老師的講義要求進(jìn)行實驗，完成后寫一份實驗報告，老師根據(jù)實驗報告給一個成績。隨著實驗教學(xué)模式的改革，實驗教學(xué)考核方式也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改革。加強(qiáng)實驗過程的考核和成績比重，如實驗預(yù)習(xí)準(zhǔn)備或?qū)嶒灧桨冈O(shè)計的考核，實驗過程操作規(guī)范性的考核，實驗歸納總結(jié)和分析討論的考核。特別是實驗結(jié)果的分析討論，學(xué)生往往不重視，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識或結(jié)合文獻(xiàn)知識進(jìn)行深入分析討論及獲取相關(guān)結(jié)論的能力也很有限，需要加大鍛煉和考核。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫彥.生物分離工程（第三版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2]曾化偉，曾昕，徐大勇，等.《生物分離工程實驗》課程教學(xué)改革[J].安徽化工，2017，43（4）：124-125.

[3]趙林，段濤，張玲.從實踐屬性出發(fā)談《生物分離工程》實踐教學(xué)的改革[J].課程教育研究，2018，（32）：141.

基金項目：湖北省教育廳教改項目：“新工科”背景下地方高校生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究（省 2017321）

作者簡介：

王常高，男，湖北監(jiān)利人，博士，副教授，研究方向為生物工程

通訊作者：蔡俊，男，湖北應(yīng)城人，博士，教授，研究方向為生物工程