本科生物技術(shù)與教學(xué)條件的建設(shè)要素

時(shí)間:2022-03-28 04:03:30

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本科生物技術(shù)與教學(xué)條件的建設(shè)要素

如何推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)

以北方民族大學(xué)為例,該校設(shè)置的7個(gè)實(shí)驗(yàn)板塊中,設(shè)計(jì)性和綜合性本科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的來(lái)源,均圍繞教師的科研項(xiàng)目或科研成果而設(shè)置。例如:在微生物學(xué)板塊中,部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是根據(jù)基金項(xiàng)目“蝦青素高產(chǎn)酵母菌的選育及其產(chǎn)物功能研究”等課題而設(shè)置。再以福建師范大學(xué)為例,生命科學(xué)學(xué)院工業(yè)微生物教育部工程研究中心,投入建設(shè)經(jīng)費(fèi)2000余萬(wàn)元,建成省屬高校領(lǐng)先水平的發(fā)酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺(tái)10~1000L全自動(dòng)發(fā)酵罐及其配套的輔助設(shè)備和下游工程設(shè)備,如空壓機(jī)、空氣凈化系統(tǒng)、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機(jī)、三足離心機(jī)、微濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、噴霧干燥器等先進(jìn)的儀器分析系統(tǒng),完全可以滿足該院師生進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐性教學(xué)的需要。江南大學(xué)生物工程學(xué)院,在學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)之前,由學(xué)院下屬的5個(gè)研究中心根據(jù)自身特色,各負(fù)責(zé)1個(gè)本中心課題組特色教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目。將學(xué)生分為5個(gè)大組,輪流進(jìn)行互動(dòng)實(shí)驗(yàn),每個(gè)項(xiàng)目安排4~5天,整個(gè)教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目在短期內(nèi)完成[3]。天津科技大學(xué)認(rèn)為上述做法實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的中試環(huán)節(jié),具有連續(xù)或半連續(xù)的生產(chǎn)方式,并可以全面監(jiān)測(cè)產(chǎn)品過(guò)程,從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。因此,它是學(xué)生將知識(shí)從理論上升到實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。例如湖南人文科技學(xué)院,與婁底百雄堂高科技農(nóng)業(yè)有限責(zé)任公司建立校企產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系,合作內(nèi)容是:(1)開(kāi)展科研合作。(2)每年接收生命科學(xué)系學(xué)生實(shí)習(xí)。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù),作為科研合作的起點(diǎn)和生命科學(xué)系實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容;生命科學(xué)系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設(shè)備供公司產(chǎn)品質(zhì)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(shù)實(shí)驗(yàn)裝備中多數(shù)涉及上游技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)基本配置到位(如基因工程操作設(shè)備,萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結(jié)晶干燥等實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的代謝產(chǎn)物分離設(shè)備),缺乏的是下游生產(chǎn)級(jí)別的設(shè)備,所以要重點(diǎn)考慮配置實(shí)訓(xùn)車間設(shè)備。在高等教育裝備博覽會(huì)上,同樣可以看到國(guó)家對(duì)高等教育實(shí)驗(yàn)室裝備的一些新理念,以及設(shè)備制造業(yè)滿足市場(chǎng)新需求的動(dòng)向。浙江天煌公司的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,以典型工業(yè)產(chǎn)品范例和個(gè)案研究開(kāi)發(fā),作為高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的裝備依據(jù)。涉及生物技術(shù)的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),就有啤酒自動(dòng)化生產(chǎn)線過(guò)程控制(工程型)系統(tǒng)(含5器和4發(fā)酵罐)等。高校還需建設(shè)固體制劑生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)車間(含30萬(wàn)級(jí)潔凈水平操作間)和分離制備生產(chǎn)線(包括發(fā)酵罐、多功能動(dòng)態(tài)提取罐、旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器、結(jié)晶罐、迭片式離心機(jī)、板框壓濾機(jī)等),適合各類食品或藥品的生產(chǎn)操作訓(xùn)練。校內(nèi)小型實(shí)訓(xùn)車間,其生產(chǎn)過(guò)程完全與工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程相同,使學(xué)生能夠從生產(chǎn)原料預(yù)處理、培養(yǎng)基制備、菌種擴(kuò)培、發(fā)酵罐滅菌、接種及發(fā)酵過(guò)程中工藝參數(shù)的控制、產(chǎn)品分離提取等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)際操作和系統(tǒng)分析。不過(guò),各校對(duì)實(shí)訓(xùn)車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學(xué)生物工程校內(nèi)實(shí)踐基地,設(shè)備總價(jià)值近500萬(wàn)元,包括好氧發(fā)酵、果酒釀造、啤酒生產(chǎn)、分離提取、精制純化等中試系統(tǒng),涵蓋了生物工程產(chǎn)業(yè)上中下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)從2000年起分3期,建成生物工程專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室1000m2,包括有通風(fēng)發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、生物工程下游技術(shù)、啤酒加工等實(shí)驗(yàn)室及儀器分析室和準(zhǔn)備室等。在引進(jìn)現(xiàn)酵控制系統(tǒng)、發(fā)酵后處理設(shè)備的同時(shí),成立了生物工程設(shè)計(jì)室,通過(guò)工程軟件AutoCAD電腦繪制,進(jìn)行發(fā)酵工藝和設(shè)備流程設(shè)計(jì)等操作。

實(shí)踐教學(xué)中新手段、新體系的運(yùn)用與推廣

對(duì)于和實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的課程,如化工原理、發(fā)酵工程、生物工程設(shè)備、生物發(fā)酵工藝等,吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院考慮到設(shè)備的限制問(wèn)題,增加了模擬教學(xué),從專業(yè)教學(xué)仿真軟件開(kāi)發(fā)公司購(gòu)置了仿真教學(xué)模擬軟件,保證一人一機(jī)的實(shí)踐演習(xí)。這些軟件的仿真性強(qiáng),尤其是配備的實(shí)踐操作演練,能讓學(xué)生真正達(dá)到工廠模擬化的操作練習(xí)。煙臺(tái)大學(xué)生物工程系將計(jì)算機(jī)模擬仿真引入實(shí)踐教學(xué)[6]。這種仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠運(yùn)行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象,大大縮短培訓(xùn)時(shí)間。在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié),該校選用了北京東方仿真公司開(kāi)發(fā)的青霉素發(fā)酵工藝仿真軟件,以單元操作的形式進(jìn)行仿真模擬。青霉素發(fā)酵工藝仿真包括青霉素發(fā)酵生產(chǎn)、青霉素的精制和提純等內(nèi)容。同時(shí),教師可以通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),全程跟蹤每組學(xué)生的操作,真正達(dá)到實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)的目的。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目普遍存在反應(yīng)體系大、樣品處理量多和處理時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn),也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計(jì)等現(xiàn)代科教儀器不能充分發(fā)揮其先進(jìn)性。微型化實(shí)驗(yàn)于1988年末開(kāi)始引入我國(guó),關(guān)于微型實(shí)驗(yàn)已有文獻(xiàn)報(bào)道[7]。微型化實(shí)驗(yàn)的研究,是著眼于環(huán)境保護(hù)和實(shí)驗(yàn)安全的需要,體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的要求。微型化實(shí)驗(yàn)具有現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)便快速、節(jié)省經(jīng)費(fèi)、減少污染、安全和便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。

本文作者:余多慰工作單位:南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院