何曉梅　陳存武　陳乃富

摘 要：皖西學院生物工程專業(yè)是省級特色專業(yè)，國家級專業(yè)綜合改革試點專業(yè)。近年來，根據(jù)應(yīng)用性本科高校的要求，該院加大了生物工程專業(yè)實驗實踐教學環(huán)節(jié)的改革力度，將生物工程綜合實驗分模塊實施，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：生物工程；綜合實驗；模塊化實施；探索

中圖分類號 G64 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）08-175-03

Abstract：Biology Engineering of West Anhui University is the provincial characteristic and national comprehensive trial reform specialty. In recent years，in according with the demand of demand-oriented applied undergraduates，the practical teaching of experiment for bioengineering major is greatly enforced and comprehensive experiment is modularized with nice teaching effects.

Key words：Bioengineering；Comprehensive experiment；Modularization；Exploration

短短幾年，生物工程專業(yè)發(fā)展所取得的成績是有目共睹的，它已是當今世界發(fā)展最快的專業(yè)之一，是生命科學通向應(yīng)用領(lǐng)域的橋梁學科。生物工程專業(yè)專門培養(yǎng)掌握生物化學技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的科學原理，掌握現(xiàn)代生物學、生化反應(yīng)工程、酶工程、基因工程、發(fā)酵工程等生物工程技術(shù)，具有研究和開發(fā)生物化工產(chǎn)品、生物保健品、生物藥品的能力，能夠在生物技術(shù)與工程領(lǐng)域從事設(shè)計、生產(chǎn)、管理和新技術(shù)、新產(chǎn)品研制開發(fā)等工作的高級科技人才。皖西學院生物工程專業(yè)于2007年開始正式招生，是省級特色專業(yè)，國家級“專業(yè)綜合改革試點”專業(yè)。我校結(jié)合生物工程專業(yè)應(yīng)用性較強的特點，更新相關(guān)實驗設(shè)備，改善實驗教學、條件，對生物工程專業(yè)的實驗課程進行教學理念、教學內(nèi)容、教學方法改革，初步構(gòu)建了包括植物生物技術(shù)、蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)、植物天然產(chǎn)物分離技術(shù)、微生物發(fā)酵技術(shù)以及生物質(zhì)煉制技術(shù)等5個模塊組成的生物工程綜合實驗教學體系，并應(yīng)用于生物工程專業(yè)實驗課程教學。

1 皖西學院生物工程專業(yè)的課程體系

皖西學院生物工程專業(yè)的培養(yǎng)方案規(guī)定，本專業(yè)培養(yǎng)學生具有合理的知識結(jié)構(gòu)、良好的人文素質(zhì)、較強的實踐能力和創(chuàng)新精神，能夠在植物細胞工程與技術(shù)、生物質(zhì)能源工程、植物天然產(chǎn)物開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)、蛋白質(zhì)與酶工程、微生物發(fā)酵工程以及其它生物技術(shù)與生物工程類企業(yè)的管理、生產(chǎn)、質(zhì)檢、銷售崗位就業(yè)的應(yīng)用型人才。為了使該培養(yǎng)方案得到實施，相應(yīng)的課程體系組成為：公共基礎(chǔ)課程、高等數(shù)學、大學物理、大學物理實驗。學科基礎(chǔ)課程：專業(yè)概論（導(dǎo)論）、無機及分析化學、有機化學、物理化學、基礎(chǔ)化學實驗、儀器分析、工程制圖、化工原理、化工原理實驗、普通生物學（分動植物部分和細胞分子遺傳部分）、普通生物學實驗、微生物學、微生物學實驗、生物化學、生物化學實驗、生物統(tǒng)計與實驗設(shè)計、文獻檢索與科技論文寫作。專業(yè)核心課程：植物生物技術(shù)、植物天然產(chǎn)物開發(fā)、微生物發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)與酶工程、生物質(zhì)能源工程、生物工程綜合實驗[1]。

2 生物工程綜合實驗課程模塊化設(shè)置

生物工程綜合實驗根據(jù)專業(yè)核心課程的設(shè)置分為5個模塊，即植物生物技術(shù)實驗?zāi)K、植物天然產(chǎn)物開發(fā)實驗?zāi)K、微生物發(fā)酵工程實驗?zāi)K、蛋白質(zhì)與酶工程實驗?zāi)K、生物質(zhì)煉制實驗?zāi)K。根據(jù)上述5個模塊，遴選相應(yīng)實驗項目，編寫特色明顯的實驗指導(dǎo)教材。

2.1 植物生物技術(shù)實驗?zāi)K 植物生物技術(shù)實驗具體安排如下6個項目：（1）植物組培實驗室設(shè)計和實驗設(shè)備、實驗用品認知；（2）MS培養(yǎng)基母液的配制；（3）MS培養(yǎng)基配制、滅菌與分裝；（4）外植體分化生長的誘導(dǎo)培養(yǎng)；（5）外植體脫分化生長的誘導(dǎo)培養(yǎng)（6）組培苗的煉苗。教學目的：掌握母液的配制方法；掌握培養(yǎng)基配制的步驟和滅菌方法；掌握不同材料（外植體）的消毒和接種方法；掌握獲取愈傷組織的方法；通過本實驗加深對幾個基本概念（植物細胞全能性、分化、脫分化、再分化、愈傷組織、煉苗等）的理解?？蓤?zhí)行性分析：依托“植物細胞工程安徽省工程技術(shù)研究中心”和“安徽省植物生物技術(shù)實訓(xùn)中心”兩個平臺，借助一整套成熟的植物組培技術(shù)和實踐經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)教師團隊以及諸多的產(chǎn)學研合作基地，能夠很好地將植物組織培養(yǎng)技術(shù)傳授給學生，并付諸于實踐。

2.2 微生物發(fā)酵工程實驗?zāi)K 微生物發(fā)酵工程實驗具體安排如下4個項目：（1）固定化酵母細胞的制備；（2）固定化酵母細胞發(fā)酵制酒及其影響因素分析；（3）蠟狀桿菌液體發(fā)酵產(chǎn)果膠酶；（4）啤酒生產(chǎn)。教學目的：學會制備固定化酵母細胞，并利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵；了解菌種的制備及其質(zhì)量檢測，學會使用二聯(lián)發(fā)酵系統(tǒng)并進行規(guī)模發(fā)酵；學會使用圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)啤酒?？蓤?zhí)行性分析：項目（1）、（2）屬于研究性實驗，根據(jù)實驗指導(dǎo)書和文獻資料的查閱，學生們能獨立完成；項目（3）、（4）屬于綜合性實驗，應(yīng)用性極強，能激發(fā)同學們的興趣，學生們通過課前查閱資料，帶著問題進入實驗室，在老師的指導(dǎo)下，自己動手操作，以期達到預(yù)期目標。

2.3 蛋白質(zhì)與酶工程實驗?zāi)K 蛋白質(zhì)與酶工程實驗具體安排如下5個項目：（1）SDS-PAGE；（2）5-12%SDS-PAGE；（3）抗血清制備；（4）Western blot；（5）豬血中超氧化物歧化酶（SOD）的分離純化及活力測定。教學目的：學習SDS-PAGE測定蛋白質(zhì)分子量的原理；掌握SDS-PAGE電泳的操作方法；了解抗血清制備的基本原理；掌握抗血清制備的操作步驟及方法；掌握應(yīng)用Western blot檢測抗原及蛋白水平表達等；掌握SOD的分離純化及活力測定?？蓤?zhí)行性分析：5個實驗的開設(shè)不僅讓學生們掌握了基本的實驗操作技能，而且為學生們更高層次的深造打下了堅實的基礎(chǔ)，同時也推動了“皖西學院抗體制備及其質(zhì)量檢測中心”的可持續(xù)發(fā)展，加強了產(chǎn)學研項目的深入合作，師生共贏，校企共贏。endprint

2.4 植物天然產(chǎn)物開發(fā)實驗?zāi)K 植物天然產(chǎn)物開發(fā)實驗具體安排如下4個項目：（1）植物色素的提取、性質(zhì)及穩(wěn)定性：（2）黃酮類物質(zhì)的提取、分離和性質(zhì)；（3）植物多糖的提取、分離和性質(zhì)；（4）油料作物中油脂的提取、精制和有關(guān)性質(zhì)。教學目的：了解植物色素、黃酮類物質(zhì)、植物多糖和油料作物中油脂等物質(zhì)的提取方法、提取過程，學會運用單因素實驗、正交實驗等實驗方法優(yōu)化目標物質(zhì)提取的最優(yōu)條件，并通過提純目標物質(zhì)，研究其理化性質(zhì)或生物活性?？蓤?zhí)行性分析：植物天然產(chǎn)物開發(fā)涉及的范圍較廣，生物工程教研組根據(jù)實際情況開設(shè)了以上4個項目，其中第1個項目是我們開設(shè)的傳統(tǒng)項目，后3個項目與我們教師的科研課題密切相關(guān)，是我校研究的優(yōu)勢項目，實驗條件優(yōu)越，儀器設(shè)備齊全，能夠達到教學和科研的優(yōu)勢互補，教學相長。

2.5 生物質(zhì)煉制實驗?zāi)K 生物質(zhì)煉制實驗具體安排如下4個項目：（1）了解生物工程企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)技術(shù)原理；（2）比較不同生物工程行業(yè)廢水檢測方法；（3）熟練掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法；（4）利用農(nóng)林廢棄物進行生物質(zhì)煉制提取木質(zhì)素。教學目的：使學生了解相關(guān)生物工程企業(yè)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)技術(shù)原理、下游廢水排放達標要求以及最重要的排放物生產(chǎn)過程檢測方法，加強對生物生產(chǎn)和管理的達標排放的認識，同時學習相關(guān)檢測方法?？蓤?zhí)行性分析：我校生物工程專業(yè)在第五學期有2個月的企業(yè)實習，學生們根據(jù)興趣進入相關(guān)企業(yè)，結(jié)合專業(yè)特點，學生們有選擇的進行實習、實訓(xùn)，了解生物工程行業(yè)的進展和前景；另外借助校級“生物質(zhì)煉制科技創(chuàng)新平臺”，學生們能掌握廢水BOD和COD的檢測原理與方法，初步利用農(nóng)林廢棄物進行生物質(zhì)煉制提取木質(zhì)素等實驗技能。

3 生物工程綜合實驗課程的實施

3.1 開設(shè)開放式實驗 改大班集中實驗為小組分散循環(huán)實驗教學，由于發(fā)酵罐、啤酒發(fā)酵系統(tǒng)、氣質(zhì)聯(lián)用儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等實驗設(shè)備臺套數(shù)少以及組培室等實驗場地的限制，又由于實驗內(nèi)容的需要，在操作上要求連續(xù)，在實際教學時就必須改變原來大班上課狀況，只有將學生分散，以小組的形式進行訓(xùn)練，采取學生循環(huán)而實驗項目固定的循環(huán)實驗教學方式，才能最大限度地提高實驗設(shè)備和實驗場所的利用率。同時，建立生物工程專業(yè)綜合實驗操作訓(xùn)練的音視頻、試題庫等，完善實驗用多媒體教室以及仿真實驗室的建設(shè)。

3.2 開設(shè)自主設(shè)計性實驗 高等教育的目標是培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強的創(chuàng)新人才，如何實現(xiàn)“能力為重”的戰(zhàn)略主題對高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出新的要求。提高本科生的動手能力和創(chuàng)新意識一直是實驗教學改革的主題。在自主設(shè)計性實驗中，老師給出實驗項目名稱，學生們查閱資料，設(shè)計實驗方案，然后與指導(dǎo)老師討論實驗方案的可行性，對無法實施的方案，老師給予適當?shù)闹笇?dǎo)后重新設(shè)計，對可行方案進行討論修改。在實驗方案設(shè)計可行的情況下，學生們進行實驗操作，觀察現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果，并對結(jié)果給予分析，撰寫實驗報告，準備ppt進行實驗匯報。經(jīng)過近3a的自主設(shè)計性實驗的開設(shè)，學生們獨立動手能力和創(chuàng)新思維能力得到了培養(yǎng)和提高，也大大激發(fā)了同學們自主學習的興趣[2]。

3.3 開設(shè)研究性實驗 充分發(fā)揮我院教師科研能力強的優(yōu)勢，將教師的科研成果[3]引入教學，將科研課題轉(zhuǎn)化為實驗教學內(nèi)容，把科研成果轉(zhuǎn)化為實驗項目，將科研設(shè)備開放于實驗教學。既能讓學生參與到教師的科研中去，培養(yǎng)學生科研的興趣，又能在教師的帶動下培養(yǎng)科研的思維[4-5]。

3.4 走進工廠，實地參觀學習 諸如啤酒發(fā)酵實驗、植物組培實驗等，我們帶學生深入企業(yè)，深入一線，實地參觀學習。不僅加強了學生們理論聯(lián)系實際的能力，同時讓學生們了解實驗開設(shè)的必要性和實用性，增強學生們實驗的目的性。

生物工程綜合實驗?zāi)K化的實施賦予了本實驗課程新的實驗內(nèi)容。通過實驗，學生們不僅獲得系統(tǒng)性的實驗操作訓(xùn)練，培養(yǎng)了獨立動手能力和創(chuàng)新思維能力，而且也對相關(guān)專業(yè)方向有了系統(tǒng)性的認識，減少了學習理論知識的盲目性。

參考文獻

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[4]趙新民，夏莉，徐玲.生物工程專業(yè)三個專業(yè)方向?qū)嶒烍w系設(shè)計研究[J].廣州化工，2012，40（17）：163-164.

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（責編：張長青）endprint