生物技术发酵工程范文

导语：如何才能写好一篇生物技术发酵工程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 生物技术专业 发酵工程 教学改革 应用型人才

发酵工程是以微生物的特定性状和功能为基础，通过现代化工程技术生产产品或直接应用于工业化生产的技术体系[1]。它结合生物学和工程学的特点，涉及微生物学、生物化学、数学、化学工程、机械设备等多门学科。发酵工程具有应用性强和实践性强的特点，是生物技术在农业、医药、化工、食品、环保等领域应用发展的支撑点，是生物技术产业化的关键和必由之路。

教育部2010年启动了“卓越工程师培养计划”，致力于培养适合经济和社会发展需要的工程技术人才[2]，以增强学生的实践能力和创新能力。衡水学院也正致力于向应用型大学转型，探索对应用型人才的培养。《发酵工程》是我校生物技术专业开设的专业必修课程。做好发酵工程课程的建设与改革，对学生综合能力的发展、进入相关行业时快速入手等起着重要作用。

本文结合卓越工程师教育培养计划的背景及应用型人才培养的需要，结合本校的课程设置和教学活动，通过优化课程内容体系、改进教学方法、加强教学与企业互动和优化考核方式等方面进行探索与分析，对发酵工程的教学改革进行思考。

1.教学内容的优化与更新

衡水学院《发酵工程》课程的设置，是在完成基础课和部分专业课的基础上进行的。但随着应用型人才培养方案的提出，理论课时缩减，只有32个学时，因此必须对教学内容进行优化。在此之前，学生已学习了一些本课程的相关知识。根据生物技术专业学生的实际教学情况，对已掌握的不再重复讲授，着重复习以突出重点。如在菌种选育一章，由于在微生物学中已详细讲解过各种选育方法，本课程中以问题方式引出，引导学生归纳总结，模糊的地方课下通过网络平台复习。对下游提取分离的技术，在生物工业下游技术课程中会详细介绍，所以授课主要集中于对发酵工程上游技术和中间控制的学习。

课程内容的安排上，我们力将发酵工程研究对象共性的规律提炼出来，在理解发酵机制的基础上，按照发酵过程的主线编排教学内容，包括：菌种选育培养基灭菌与空气除菌种子扩培发酵机制发酵过程控制染菌分析及防治发酵经济学。同时以动力学模型和发酵设备为辅，坚持生物学基础和工程学基础并重，要求学生注重理论基础和实践操作相结合。这样安排有利于学生清楚、完整地掌握整个发酵工艺过程和发酵的共性问题，为后续课程和科学研究的顺利开展奠定基础。

同时，衡水学院为学生开设了多门和发酵工程相结合的专业课程和实践环节，包括发酵工程设备、发酵工程设备实验、发酵工程大实验、生物工程下有技术、酿酒概论等，形成了以培养发酵应用型人才为目的的课程群，对发酵工程的原理和技术进行强化。

除了丰富教学内容外，增加新知识、介绍最前沿的科技动态也尤为必要。教师应通过阅览国内外专业期刊及网站，将国内外最新的科研动态和成果分门别类地穿插在相关章节中进行讲解，使学生拓宽视野，增强学生的学习主动性。

经过以上优化调整，使发酵工程的教学体系更加清晰，教学内容环环相扣，学生能够更好地理论联系实际对课程进行掌握。

2.教学方法的改进

2.1激发学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师。根据教学总结，学生对发酵工艺在生产实际中的应用了解甚少。因此，结合日常生活中的具体实例在绪论部分介绍现酵工业的发展历史、产业概况、生产生活中的产品介绍和未来展望等内容，从而激发学生的学习兴趣，为以后的教学奠定基础。

2.2案例教学

发酵工程是一门应用性强的学科，在授课过程中，引入与生产实践联系紧密的案例并进行剖析讲解不仅能使课堂生动形象，而且能引导学生自主思考，加深学生对理论知识的理解，触类旁通。如发酵工程课程中的发酵工艺控制这一部分内容，要求学生了解并掌握培养pH对发酵过程的影响。为此，我们从相关文献报道意选取了一些研究案例，如“pH对林可霉素发酵的影响”，该研究表明不同初始pH会显著影响林可霉素的产量。通过实例讲解，可以让学生印象深刻并强化对具体知识要点的领会。

2.3引入PBL教学理念

PBL是以问题为基础，以学生为中心，培养学生自学能力，发展学生综合思考能力和解决实际问题能力的教学理念。在实践性强的《发酵工程》课程中引入PBL教学理念，通过提出问题、收集资料、小组讨论、总结评价等环节开展发酵工程PBL教学改革以提高教学实效。

按照发酵工艺类型分成多个PBL课程教学模块，设计基础性问题，如酒精等发酵机制类型及发酵工艺特点等;再设计开放性问题，如由酒精发酵延伸总结乳酸、甘油等发酵工艺特点。学生自由分组。首先，各小组对基础性问题查阅文献，组内讨论，再选派代表进行总结汇报。各小组提问，汇报组成员补充说明和回答，最终形成解决方案。教师对课程实施过程中出现的不足问题再给予指导，提出改进意见及下一步要求，帮助学生理清思路和改进方法。

2.4现代化教学手段的利用

为加深学生对发酵工程课程的理解，提高授课效率，充分利用多媒体课件，将难于理解的内容以图片和视频等形式向学生展示[3]。例如，针对培养基灭菌的操作流程，采取设备示意图和动画相结合的方式，形象展示蒸汽灭菌的过程。针对发酵过程控制环节，利用仿真教学软件，让学生形象地认识发酵工程设备，理解发酵过程的调控手段及产品分离过程。

同时，建设发酵工程的网络教学平台，以提供多媒体课件、文献资料和发酵相关企业网址链接。学生通过拓展学习，能够较好地了解国内外发酵领域的发展趋势。

3.教学与企业参观互动

衡水学院在开设发酵工程课程时，目标定位在为企业培养发酵工程所需的应用型人才。为了提高学生对发酵技术产业的认识并强化他们的工程化概念，增强学生自主性及生产实践能力，在学期中学院专门安排学生到衡水当地典型的发酵生产企业，如衡水老白干酿酒集团、衡水九州啤酒厂等进行参观，了解工厂基本生产过程，熟悉发酵工厂生产的基本知识和必须生产设备。如在啤酒厂的实习过程中，重点让学生掌握啤酒的生产工艺流程，原料的粉碎、蒸煮糖化及典型的厌氧发酵过程。将书本上的理论知识与生产实践相结合，让学生了解生产中常遇到的难以解决的问题，启发学生的创造性与开拓性，有助于学生创新思维的形成和能力的提高。

参观后要求每个学生围绕企业的生产工艺，独立地完成实习报告，作为实践成绩的考核。该方法不仅使学生带着任务熟悉发酵工艺流程与生产工艺控制等环节，而且培养学生生产实践技能和基本工程意识，为今后他们走上工作岗位打下好的工程基础，达到较好的教学效果。

4.优化考核方式

考试是教师评定学生成绩、取得教学反馈信息的主要方法，也是督促学生全面、系统复习的重要手段[4]。从单方面考核，会使学生死读书，读死书，达不到举一反三的效果。我们采用复合考核方式对学生进行评价，建立以基本知识、技能为基础，以综合能力为重点，以学习态度为参照的综合考评体系。将发酵工程理论课程的考核分为3个部分，即平时成绩（15%）、实践考核（15%）和期末考核（70%）。平时成绩包括学生课堂表现、出勤情况、作业等;实践考核包括参观发酵工厂后撰写的报告及在实践活动中的参与度和表现。期末考核为闭卷笔试，由基础理论题、实际应用题和工艺设计题等组成，重点考查学生对基础理论和重、难点知识的掌握。

这种多方位的考核突破了传统的考核方式在考试内容的深度和广度方面存在的局限性，全面考核了学生对知识的掌握情况。

发酵工程是生物技术专业的一门核心课程，也是一门发展迅速的学科。随着新型生物反应器的不断出现，发酵新产品不断涌出，要求发酵工程专业课教师根据发酵工程产品市场不断改革和探索，实时更新授课内容，灵活采用各种教学方法和考核方法，加强与企业的联系，并强调工程观念和实验技能的培养。这样才能真正提高学生综合素质，为社会培养复合应用型人才。

参考文献：

[1]杨梅，李力群，谢莹，等.发酵工程课程建设的实践与探索[J].吉林化工学院学报，2011，28（2）：46-48.

[2]潘艳平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程师培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学，2011，14（6）：213-220.

[3]赵晶，朴永哲，权春善，等.基于应用型人才培养的发酵工程教学改革的探索与思考[J].轻工科技，2014，3：153-154.

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关键词： 发酵工程 实践教学 开放实验室

生物技术产业是当今世界经济中极富活力的先导性、战略性产业，迅猛快速发展的生物工业领域给高等院校提出了与之同步的各项新的指导性技术要求。生物技术专业是医学院校为适应我国中长期发展战略及整个生命科学领域发展要求而设立的新兴专业。发酵工程课程是生物技术专业最重要的专业核心课程之一，根据医学院校生物技术专业的特点，如何使发酵工程的教学既适应时展的需要，又满足培养合格从事医学发酵工程研究及生产的技术人才的要求，是专业教师必须思考的问题。其教学方法与模式直接关系生物技术专业的人才培养质量。

一、结合学校和专业特点，安排教学内容

医学院校的生物技术专业与一般生物学专业不同，是医学和生物学相结合的新型专业。作为医学院校生物技术专业的专业课程，发酵工程教学应该结合自身实际情况，在符合总体框架的前提下，不仅从生物学角度，更从医药学角度展开。本校在本科三年级学习本门课程，要求学生具备一定的生物学基础，尤其是生物化学、分子生物学、细胞生物学和微生物学等相关专业基础课的学习。从开设发酵工程课程之日起，授课教师就非常注重追踪学科发展的最新趋势和研究手段，注意结合相关生物化学及微生物学的知识及医学院校学生培养特点，培养学生独立思考和科研创新能力，力争形成符合我校医学背景下具有较强办学特色的发酵工程课程教学体系，并不断发展使之完善。我们对课程内容进行分类和归纳，并选择有代表性的内容进行讲解。结合我校生物技术专业的医学背景及专业特色，适当增加医药相关内容的讲授学时，如重点讲解抗生素、氨基酸、核酸类药物的生产工艺过程。并以组成课外科研活动小组等形式，带学生去相关医药企业参观实习，使学生全面系统地掌握发酵工程领域的新技术、新方法和新思维，这会让他们受益匪浅。

二、充分认识实践教学的地位和作用

知识经济时代，社会要求高校提高教学质量，强化教学效果，用人单位需要高校培养更多高素质、复合型、创新型人才，而教学质量的提高、教学效果的增强和高素质人才的培养不是只靠理论教学就可以达到的，它们同样离不开与理论教学同等重要的实践教学。因此，在教学过程中，要加强理论教学与实践教学的有机联系，把二者放在同等重要的地位。如在发酵产品的生产原理一章，在教学过程中让学生动手参与酸奶、抗生素等发酵产品的制作，加深学生对发酵机理的认识和了解。加强实践教学会强化专业氛围，激发学习兴趣，从根本上理顺理论与实践的关系；实践教学的加强，可进一步发掘与丰富理论教学内容，做到学以致用、学以会用。

三、改革实践教学内容和方法

实验教学方法改革是实践教学改革的一个重要组成部分。要改革传统实验课教学中“实验员准备实验―教师讲解―学生照做”的单一模式，尽量多给学生留下思考的时间和创新的机会。改变“重理论、轻实践”的传统观念，加大发酵工程课程实践教学学时比例，降低单纯验证性实验比例，增加综合性、设计性实验的比重，增加与医药相关实验的比重。

如在酸奶制作实验中，实验老师不给学生准备实验用的各种器材，而是提前一周把实验内容及相关材料告诉学生，让学生自己选择发酵所需的菌种及原材料。上课时学生可以自由组合成实验小组，制订实验方案，在指导教师的帮助下一起完成本次实验的操作。通过一次简单的实验课，既巩固微生物学的理论知识和实践操作，又使学生掌握发酵工程菌种分离、培养的基本原理和操作方法，大大提高学生的科研能力和水平。

四、设立开放实验室

设立开放实验室，鼓励学生参加课外科技活动，在学生掌握了一定基本实验方法、技能和实验理论的基础上，充分利用实验室资源，设立开放实验室。通过一些设计性实验的设立，鼓励学生独立完成实验方案的设计，经指导教师审核后再实验。学生通过设计性、综合性实验训练，熟练掌握各项实验技术与方法，不断提高实验技术水平、独立分析问题和解决问题的能力。学生可以自行拟定科技活动课题，开展小制作、小发明、小创造、小论文等科技活动和各类实验竞赛活动，根据课题研究方向，联系相关实验室和指导教师，开展实验工作。学生科技活动型实验室开放为基础好、能力强的优秀学生提供了实践锻炼和提高的机会，提高了学生的科研能力。创造条件开放实验室，给学生创造更宽松的学习环境，让学生主动驾驭整个实验过程，充分发挥自觉性、独立性、积极性、主动性和创造性，实现分层次、多元化教学。

培养学生的实践能力，是教育的要求，也是时代的要求。从培养学生动手能力、思维能力、综合能力和创新能力出发，积极创造条件，进行发酵工程实践教学的一系列改革，从而提高学生的素养。

参考文献：

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关键词：发酵工程 教学 改革与实践

“发酵工程”是“轻工技术与工程”一级学科下的二级学科，在很多轻工类、生物工程类、农业类院校甚至综合性院校中设立。作为学科平台课和专业核心课，《发酵工程》是发酵工程、生物工程、微生物学、生物制药、生物化工等多专业的必修课，具有重要的地位。江南大学的发酵工程学科是国家重点学科，具有国家级精品课程《发酵工程》。本课程在江南大学一线老师一代又一代的努力下，从教学内容、教学方法、实践教学等不同方面作了大量的改革与探索，取得了非常突出的成绩，积累了丰富经验。下面就谈一谈这方面的情况。[1]

一、精选教学内容

目前国内同行应用较多的是2006年李艳主编的《发酵工程原理与技术》和2003年姚汝华主编的《微生物工程工艺原理》，这些教材面世时间较长，未能吸收发酵工程领域的最近前沿进展。针对这一情况，江南大学组织专家学者陆续编写了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《发酵工程》（徐岩编，2011年出版），“十二五”国家级规划教材《发酵工程原理与技术》（陈坚、堵国成主编，2012年出版）和案例版生物工程系列规划教材《发酵工程》（许赣荣、胡鹏刚主编，2013年出版）。这些教材结合了发酵工程学科的最新研究进展，辅以大量生动案例、图文并茂，能够深入浅出的讲解发酵工程的原理和技术应用。江南大学在生物技术、生物工程、酿酒工程等多个本科专业中开设了《发酵工程》的课程，教务部门要求各一线教师选用最新的精品教材。因此，上述教材的出版为本校教师在教学上提供了关键的蓝本。[2]

《发酵工程》课程内容涉及到微生物的生理活动等知识，以及对微生物进行的理性和非理性改造等理论，同时牵涉到到化工分离单元操作等理论，这些理论在本课程讲授过程中不会非常详细的展开，因此需要学生具备微生物学、生物化学、分子生物学的基本理论知识。因此本校在课程日程上将《发酵工程》安排在上述课程之后，将不同课程相关知识点进行关联，并突出本课程的重点，增强了知识的延续性和交叉性，保证了学生学习效果。

在教学大纲制定上，以发酵过程的微生物学原理为主线，以发酵过程操作为顺序，制定教学计划和进度。在章节安排上，按照这样的顺序进行讲解：发酵过程的生物学和生物化学基础，原料预处理及无菌培养基制备，无菌空气制备，发酵过程控制和优化（包括发酵参数的影响和监测、发酵动力学和把发酵过程建模和优化、分阶段优化等控制技术）以及染菌防治，下游分离提取工艺，同时将固定化细胞发酵、基因工程菌发酵、固态发酵、动植物细胞培养和发酵经济学放在课程最后作为单独专题讲解。这样的讲解程序既讲清了发酵过程的原理和技术，又在顺序上与发酵过程操作程序很匹配，逻辑性很强;同时增加的专题是对前述发酵过程原理和技术的强化，又能引入生动的案例分析，趣味性较强。

二、优化教学方法和教学手段

随着计算机技术的发展，利用多媒体技术与网络教学资源进行课堂教学成为主流教学形式。首先在教学材料上，尽量减少文字，多采用图示、照片、音频和视频的素材，使教学ppt图文并茂、有声有色。与传统板书相比，一方面多媒体教学能减少写字、画图的时间从而提高效率，增加教学内容，特别是对发酵工程这样一门分量较重知识点较多的课程显得尤为重要;另一方面，发酵工程上的很多知识点如发酵设备无法通过文字和语言表达讲解清楚，因此照片甚至视频的出现就能很好解决这个问题;另外，通过不同感官刺激能显著增加学生的学习兴趣和学习效果。

在教学形式上，除了教师讲解以外，还应该增强学生自主学习。根据教学进度定期安排学生进行seminar。形式如下：将班级成员分成多个小组，每个小组由四五人组成，设立组长一名。每个小组根据课堂教师讲解的知识点自由选择案例准备材料，由组长安排分工合作，并上台讲解展示，在此过程中其他组别对其进行提问打分。通过这样一种形式，能够增强学生自主学习能力，学生为了准备材料会查阅很多资料，是对知识点的再次复习过程，同时也是理论结合实际，增强了学习效果。[3]

三、强化实践教学

实践教学是运用所学理论知识到实践过程的一种教学方式，是一种比较直观的教学形式，能强化理论教学效果，对培养学生的创新精神与实践能力有着特殊作用，因此要将实践教学和理论教学结合起来。一是在进行理论教学的同时进行现场参观并讲解等教学形式。江南大学拥有粮食发酵与工艺国家工程实验室、食品科学与技术国家重点实验室等平台，不仅具有发酵领域的各种先进设备和仪器，同时还拥有发酵过程中试车间。在学习理论知识的同时，现场参观、讲解这些设备的操作和实用，能显著增强学生学习效果。二是将实验环节和理论教学环节结合起来。通过精心设计实验内容，将经典的发酵案例和理论教学结合起来，使学生在实验过程中能明白发酵过程的生物学原理，并能熟练掌握发酵操作过程的关键技术。三是实习环节。江南大学和国内外众多发酵型企业保持良好合作关系，如茅台、五粮液、青岛啤酒、中粮等企业，可以安排学生利用暑期实践去工厂进行两个月的实训，熟悉发酵操作过程，巩固了课堂所学的理论知识。[4]

参考文献：

[1]徐岩.发酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011

[2]陈坚，堵国成.发酵工程[M].北京：化学工业出版社，2012

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矿物加工工程学科隶属于矿业工程一级学科，河南理工大学矿物加工工程专业的人才培养包括煤、金属矿和非金属矿的选矿及深加工等方向[1]。生物技术在矿物加工工程中应用是矿物加工工程专业的主要选修课程。该课程的开设可以拓宽矿物加工工程专业学生的知识面，提高学生的就业面和增加考研高校的选择，促使学生了解矿物加工工程的国际前沿现状，具有重要的意义。

1 生物技术在矿物加工工程中应用的课程意义

1.1 生物技术在矿物加工工程中应用的课程简介

煤炭是我国的主要能源，大规模开发利用和高硫含量也带来了严重的环境问题。金属、非金属等矿产资源的日益匮乏，低品位矿产资源的开采加工利用对环境造成了巨大的破坏。因此，生物技术作为一种环保型生产工艺得到了国内外企业、高校和学者们的广泛关注。对于特贫、特细、特杂的矿石或尾矿，向物理选矿提出严峻的挑战，化学浸出和生物技术显得越来越重要。

该课程主要讲述生物技术在矿物加工中的应用现状、原理、工艺及应用现状等内容，难点是微生物选矿工艺的选取、影响因素和作用原理的分析。通过本课程的教学，可以让学生掌握目前国内外先进的选矿技术、生物选矿原理及相应的选矿设备、典型的生物选矿工艺流程及应用实例，为拓宽学生专业知识、培养其国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力奠定基础。

1.2 开设生物技术在矿物加工工程中应用的课程意义

生物技术在矿物加工中的应用是化学选矿的拓展，与金属矿和煤的物理选矿紧密结合。学生通过学习选矿学后，对煤和金属矿的物理选矿有一定的基础。对于稀贵金属如金、铀、镧等，其经过常规选矿后，尾矿中依然含有部分贵金属；此外煤经过洗选以后，通常灰分得到了有效降低，但其中的硫较难脱除，这是大气污染的根源。生物技术主要是利用含有氧化铁硫杆菌浸出废石中金、铜、铀等有价元素；利用氧化铁硫杆菌有效脱除煤中的硫，降低环境污染。微生物药剂对人体无害，又可被生物降解，无二次污染，能耗少，因而具有广阔的发展前途[2]。矿物加工工程专业人才培养过程中，该课程是选矿学的延续，可以拓宽学生的专业知识面，开设生物技术在矿物加工中的应用课程具有重大意义。

2 生物技术在矿物加工工程中应用的课程教学方法

高等学校工科院系是培养工程师的摇篮，要求学生具有扎实的基础理论和解决实际工程问题的能力。经过几年的摸索，在教学过程中，作者主要采用以下三种教学方法相结合，取得了良好的教学效果。

2.1 理论教学

理论教学是本科生思维能力培养的重点，也是教师教学和学生学习的难点。该课程的基础理论涉及微生物学的部分，如果教师只是按照课本内容讲授，学生将不能完全理解和掌握此部分基础理论，因此，教师改变教学思路和教学方法是必需的。生物技术在矿物加工工程中应用的课程难点和重点包括微生物基础理论、生物浸出机理和各种矿石贵金属提取与煤炭微生物脱硫。在讲授这些机理过程中，加入相关视频和模型的讲解，使得学生更加充分的掌握该工艺过程和理解相关理论的精髓。

2.2 试验分析

学习该课程的细菌培养和驯化时，同步带领学生参观实验室和现场讲解。对氧化铁硫杆菌的采集、分离与培养进行了重要讲授和分析，有利于学生更好的掌握微生物的生长繁殖和驯化机理。带领学生取含有细菌的酸性坑水，将细口瓶、洗净并配好胶塞，用牛皮纸包扎好瓶口，置于烘箱灭菌，冷却后可作为细菌取样瓶。学生在实验室将配好的培养基用蒸汽灭菌，在无菌操作下分装于数个已洗净并灭菌的三角瓶中。将培养基和水样加到三角瓶中静置培养。细菌生长繁殖使三角瓶中培养基的颜色由浅绿变为红棕色，最后在瓶底出现高铁沉淀。选择变化最快，颜色最深的三角瓶，在瓶中取1 mL培养液，接种到装有新培养基的三角瓶中，同样培养。培养液将比头一次更快的变红棕色。按同样办法反复转移培养10次以上。学生在学习基础理论之后，再到实验室进行相关的操作，有利于学生加深对微生物的基础理论的理解和掌握

2.3 实践讲解

在讲授该课程时，笔者通过介绍湖南省常宁县柏坊铜铀矿和广西平南县六岭金矿等国内大型稀贵金属提取工艺的现状、特色以及存在的问题，使得学生更好的理解和掌握生物技术在矿物加工工程中的应用。比如：作者举例柏坊铜铀矿的微生物浸出工艺，经过视频和照片等渠道介绍了该工艺的处理原料特点，其为选别尾矿、冶炼炉渣和井下大量贫矿；菌种取自安徽省铜官山铜矿的醉性矿坑水中，为氧化亚铁硫杆菌；待浸出过程稳定以后，则用置换沉淀铜以后的母液经细菌氧化再生，然后送回渗滤浸出池；铜和铀采用离子交换法分离，回收铀以后的尾液再用废铁置换法回收铜。教学过程中，学生的学习兴趣浓厚，踊跃发言，甚至积极联系生产单位咨询生产现状，并考虑去该工作单位实习就业。

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关键词：中药生物技术；教学方法

中图分类号：G642.4　文献标识码：A　文章编号：1672-979X(2011)09-0366-02

中药是我国传统医药的重要组成部分，在我国应用已有几千年的历史，是中国人民长期同疾病作斗争的经验总结，对中华民族的繁荣强盛做出了巨大的贡献。中药现代化是将传统中医药的优势特色与现代化科技相结合，适应当代社会发展需要的过程。在中药现代化进程中，生物技术正日益渗透到中药现代研究与生产的各领域。

进入21世纪以来，生物技术逐渐成为时代的主题，也成为各国争相发展的高新技术产业之一。随着生物技术相关产业的迅速发展，社会对生物技术类人才的需求也日益迫切。中药生物技术是利用现代生物技术的研究方法和手段，以解决中药生产和发展中某种具体问题为目的的学科，是生物技术与中药研究和生产密切结合的产物。由于其大量应用现代生物学的理论并综合利用了如生物化学、细胞和分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、化学工程等现代科学的研究方法和手段，被列入了高新技术的范畴。

遵循国家中药现代化的发展战略，暨南大学在中药学专业(本科)开设了《中药生物技术》课程，以介绍生物技术在中药研究与开发中的应用为宗旨。《中药生物技术》作为中药学专业学生的专业必修课，其特点是理论性和实践性较强。鉴于目前国内高校开设过此课程的较少，现将暨南大学《中药生物技术》课程组近年的教学实践作一报告。主要报告课程的设置目的、教学内容、教学模式等，以冀与同行专家学者讨论和磋商，进一步推动该课程体系的不断完善和发展。

1　选择合适的教材

利用生物技术实现中药现代化是目前研究的热点领域之一，相关的技术以及研究报告较多。但由于本课程为新兴领域和交叉学科，故相关的教学书籍较少。与《中药生物技术》课程直接相关的教材主要有：中国医药科技出版社出版的《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》；以及相关书籍，如华中师范大学出版社的《发酵工程》，中国农业大学出版社的《植物组织培养教程(第二版)》，化学工业出版社的《天然药物的生物转化》，暨南大学出版社的《天然药物化学成分生物合成概论》等。《中药生物技术》和《现代生物技术方法在中药现代化中的应用》两本教材较系统地介绍了生物技术在中药生产和研究中的应用，我们以此为主要参考书；其它几本参考书在发酵工程、植物组织培养以及生物转化等方面进行了深入探讨，具有较大的参考价值。通过考察近年的教学效果，认为选择上述教材和参考书是较为适宜的。

2　改革教学内容

现代生物技术包括发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程和基因工程。目前在中药研究与生产方面应用较多的包括基因工程技术、发酵技术、植物细胞工程技术、生物转化技术和酶工程技术等。这些内容成为我们授课的重点，同时设计了相应的实验教学内容。

3　采用多媒体课件教学

多媒体教学是一种新的辅助教学方式，在很大程度上弥补了传统教学直观性和动感性等的不足，将学生带入一个形象、生动、具体的环境，使概念实体化；同时，采用多媒体课件增加了教学信息量，进一步完善和开发多媒体教学课件对于激发学生的学习兴趣，提高教学质量有着非常重要的意义。如，在“发酵技术在中药生产中的应用”一章中，教师先讲授发酵技术在中药生产中的应用，每种应用的具体实施，包括所用到的原理、材料、设备等。然后，让学生观看相关的视频，如人工蛹虫草的发酵生产等。这既使讲授的内容形象化、客观化，又提高了学生的学习兴趣。因此，在开发数字化教学平台的基础上，由教师开发了许多有关中药生物技术原理及实验的演示课件，对帮助学生形象地理解相关的教学内容，提高教学质量起到了积极的作用。

4　采用启发式教学法

教师在讲授课程中，如一直以教师为主导，学生很易分散注意力，甚至影响学习的兴趣。为了发挥学生的主体作用，充分调动学习的积极性和创造性，教师运用了“问答”模式的启发式教学方法。理论联系实际，提问与教学相关的问题以激发学生的学习积极性，培养其分析问题和解决问题的能力。如在讲述“植物基因工程”一章前教师提出以下问题：中药材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌药物紫杉醇，其含量在原植物中只有万分之几至十万分之几[2-31，其供应远不能满足实际需求，如何提高其产量?可先让学生讨论，然后让学生带着问题听课。再如，在讲述“植物微繁殖与脱毒技术”一章前提出以下问题：很多中药材，特别是无性繁殖药材，都易受到一种或多种以上病原菌的周身感染。有病毒会减少作物的产量和品质，目前尚无药物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脱毒?诸如此类的问题均与学习息息相关，可吸引学生的注意力，保持学习兴趣。

5　增设实验教学环节

《中药生物技术》是一门实践性较强的理论课，我们增设了相关的实验教学环节。由于实验教学学时有限，在实验内容选择上应既突出专业特色，又注重与课程内容的有机衔接。为此，我们精心设计了4项大型实验，“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”、“长春花细胞生物反应器生产长春碱”、“何首乌试管苗、毛状根的继代培养”以及“何首乌毛状根生物转化外源化合物”。实验前教师先用多媒体课件做充分的分析，研究实验对象，准确描述实验原理、操作关键点等。通过多媒体课件的录像让学生得到更多的信息。录像比语言直观、形象，比图形真实，所包容的信息量大；实况视频又比动画包含更多的信息，取得了很好教学效果，加大了教学信息密度。如在“烟草愈伤组织的诱导、悬浮培养”实验中，烟草叶片消毒时间的把握，叶片愈伤面的创造，叶片切片的大小，叶片转移到培养基中的一系列无菌操作等较难把握，易致染菌率高，愈伤率低。针对这些情况，录制了此实验的教学多媒体视频课件，制作了分段视频并保存在硬盘或光盘中，作为原始素材。

6　小结

以上几点，是笔者从事《中药生物技术》这门课程教学的体会和总结，并借鉴了其他长期从事中药学专业课程教学同行的建议。教与学是互动发展的环节，只有教师长期探索新方法，才能不断提高学生学习知识的能力和兴趣，充分发挥学生学习的主动性、自觉性、探索性，才能更好的做到中药现代化、国际化，才能培养出新一代优秀的中药学高级专门人才。

参考文献

[1]余伯阳.中药生物技术[M].北京：中国医药科技出版社，2005：1-11.

篇6

1食品工业中的常见生物技术

1.1基因工程

基因工程是基于分子遗传学的理论建立的,又叫做DNA重组技术。对于来源不同的基因,基因工程根据预先设计的蓝图,借助于分子及微生物学,按照现代化的方式,实现杂种DNA分子的体外构建,通过活细胞的有效导入,完成生物遗传特性的全新转变,从而达到获得新品种的目的。在现代生物技术发展中,基因工程是关键组成,食品的包装、保藏等多个环节,都可以将该技术应用其中,实现包装材料的改变,达到降低食品生产成本的目的。同时,将基因工程应用于食品贮藏中,既是一种贮运方式的创新,也能获得食物贮藏期的有效延长。以延熟番茄为例,该种食物的生产就应用到了转基因技术,以调控乙烯合成途径这一办法来使乙烯的合成得到有效抑制,达到番茄延迟成熟、贮藏期延长的效果。

1.2细胞工程

细胞工程中涉及多项生物学理论,既包括现代细胞生物学,也包括发育、遗传学,更对分子生物学方法进行了运用。作为一种生物工程技术,细胞工程基于人们的需求,按照预先的设计,实施细胞层次的遗传操作,对细胞内含物进行重组,对细胞结构进行重组,从而实现生物功能以及生物结构的科学转变。通俗来讲,细胞工程主要是完成新物种的快速繁殖,在实现这一目标的过程中,有效应用了组织培养、细胞培养等生物学办法,引入了基因移植技术、核质移植技术等多项技术。作为一种科学研究办法,生物工程的多个领域都可以看到细胞工程的渗入。在食品工业发展中,细胞工程更是得到了广泛的科学利用。

1.3酶工程

在生物技术中,酶工程也是不可缺少的一种技术,主要实现的是物质转化。就酶本身而言,是具有一定催化作用的,在生物反应器内,利用酶的这一作用,就可以实现物质的转化。

1.4发酵工程

在生物技术组成中,发酵工程同样是不可缺少的。在发酵工程中,借助现代工程技术办法,通过对微生物特定功能的科学利用,实现对某一生产环节的有效控制,或是就此产生一种新的需求物质。

2生物技术在食品工业中的应用分析

2.1肉类食品中的生物技术

在肉类食品生产中,通过生物技术的科学应用,既可以施行对肉类食物资源的有效改造,又能够实现对肉类传统加工工艺的创新,从而使肉制品功能得到进一步增加、肉类加工深度得到更大提升,推动肉类生产的产业化发展。

2.2果蔬保鲜中的生物技术

现阶段,在果蔬保鲜技术中应用较为广泛的就是化学杀菌剂以及冷藏的处理方式了,然而,这样做也存在着很大的弊端。一方面,使用化学杀菌剂,果蔬中的残留会对食用者的健康造成一定威胁;另一方面,化学杀菌剂的长期使用,植物病原菌也会出现抗药性。鉴于此,需要用另一种果蔬保鲜处理方式来取代现在应用较为广泛的化学杀菌剂,而且,新的果蔬保鲜处理还最好是对人体健康没有毒害威胁的,同时又具有高效防腐效用的,生物保鲜技术就能够很好的满足这一要求,国内外都加强了对这一保鲜技术的研究。据相关研究显示,茄子保鲜中应用木霉发酵液能达到极好的保鲜效果。实验发现,在20℃至25℃的贮藏温度范围内,茄子果实如果被木霉发酵液处理,可以保鲜贮藏长达20天。

2.3饮品中的生物技术

在饮品生产中应用生物技术,不仅可以使饮品的风味得到有效改变,也会使饮品品质发生变化,对于产品质量的提升发挥着良好的效果。因此,在饮品产业发展中,生物技术的应用是非常广的。据相关研究发现,在南瓜汁乳酸发酵饮料生产中,以5%的乳酸菌接种量1:1.75的南瓜浆和水配比,分别向里添加7%以及0.05%的蔗糖、蛋白糖,给以40℃以及8小时的发酵条件,由此得到的饮品,不仅可以保持稳定的外观,还有着酸甜适中的独特口感,深受大众欢迎。

2.4食品添加剂中的生物技术

当前,科技术发展日新月异,在食品添加剂生产中,生物技术发挥着无可替代的作用,成为新型生产技术。在各种食品添加剂生产中,如何更好利用生物技术,成为国际研究热点。国内这方面的研究,也取得了一定成绩。比如在牛奶生产中,尤其是在双乙酸奶味香精生产中,可利用双乙酸乳酸乳杆菌进行发酵。向发酵液中,添加一定量的CuS04,可增加双乙酸活性,而添加一定量的0.1%柠檬酸钠,可抑制双乙酸还原酶。因此,制备的奶味香料,具有双乙酸的纯正奶油香味。

2.5食品包装中的生物技术

现阶段,在食品工业发展中,食品包装也更多的应用到了生物技术。而且,在包装食品毒理检测以及食品的防腐方面,生物技术应用也取得了效果。食品检测中的生物技术评价食品品质、开展食品质量监督、实施食品生产监控、加强食品研究等,在食品检验的多个环节,生物技术检测都得到了较好的应用。尤其是在食品卫生检测环节,生物技术的应用为提升食品质量做出了重要贡献。比如,对于蔬菜食品,可以通过免疫分析、活体生物分析等生物技术办法来检测药物残留。同时,在药物残留检测环节,利用生物芯片技术也能获得准确的结论。再如,对于食品中是否含有病毒污染的检测,通过核酸聚合酶连锁反应这一生物技术,可以在短时间内扩增DNA和RN断,从而获得需要的检测数量。除此之外,将基因工程应用于食品检测,通过DNA指纹技术,食品原料是否掺假就可以准确的鉴定出来。而且,通过DNA指纹技术,也能判断出牛奶饮品中是否含有微量毒素。

3生物技术应用于食品工业的前景展望

在高新技术中,生物技术虽然兴起没有多长时间,但却在社会生产发展的多个领域得到了越来越广泛的应用。对于全球性重点关注的问题,如能源问题、污染问题、粮食问题等,都可以通过生物技术的应用得到科学的解决。可以说,生物技术出现而带来的种种经济、社会效益是无法预估的。而随着生物技术的继续发展,将其运用于食品工业,也必然会出现更加广阔的发展空间。

4结语

篇7

关键词 现代生物技术；农业领域；应用；发展趋势

中图分类号 S144 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）19-0307-01

随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进，许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命，而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此，现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。

1 现代生物技术在农业领域的应用

1.1 基因工程在农业领域的应用

基因工程即利用分子生物学和微生物学技术，设计好不同来源的基因顺序，在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞，使受体细胞表现出人们需要的表现型，产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术，获得的农作物优质、高产、抗性强，还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如，经过7年的努力攻关，2011年胜利突破了大面积示范（即6.67 hm2示范）平均产量为13 500 kg/hm2的超级杂交稻第3期目标，达到了13 899 kg/hm2 [1]；运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2]；运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中，使农作物能够不受除草剂的影响，目前已生产出多种抗除草剂作物品种，应用广泛[3]。

1.2 细胞工程在农业领域的应用

细胞工程是指在体外培养细胞，以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交，使植物或动物个体繁殖速度加快，以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多，如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交，可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物与向日葵进行细胞杂交，可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。

1.3 发酵工程在农业领域的应用

发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品，或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面，一是生产传统的发酵产品，如果酒、茯砖茶、食醋等；二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术，通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺，进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。

1.4 酶工程在农业领域的应用

酶工程，简单来说就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如，随着我国粮食的不断增产，一些地区出现了粗粮过剩的问题，需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段，将葡萄糖转变为甜度大的果糖，果糖不仅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度还高50%以上。

2 微生物肥料在农业领域的应用

2.1 微生物肥料的特点

微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面，从狭义上讲，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的，活性高。施入该种肥料能够产生活性物质，能够增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性质，使作物的生长环境变得更好，使作物生长更优、产量更高。从广义上讲，生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂，包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等，此种生物体不限定，既可以是微生物，也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。

2.2 生物肥料的应用优势

微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势，可有效改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中，并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用，对环境几乎无污染；同时，施用量一般不大，在其生产过程中所消耗的能量也很少，因而可节约农民的施肥成本。此外，微生物肥料还可改善土壤的理化性质，减少土壤营养流失和富营养化的产生，实现土壤的可持续化利用。

2.3 微生物肥料的应用前景

目前，微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛，也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品，微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更

稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。

3 参考文献

[1] 袁隆平.发展杂交水稻，造福世界人民[J].科技导报，2012，30（1）：3.

[2] 张建忠，邵兴华，肖红艳，等.油菜菌核病的发生与防治研究进展[J].南方农业学报，2012，43（4）：467-471.

[3] 刘小红，张红梅，张红伟，等.抗除草剂转基因玉米研究[J].西南农业学报，2007，20（1）：53-57.

[4] 荆绍凌，孙志超，代玉仙，等.细胞工程在玉米种质改良中的应用[J].农业与技术，2009，29（2）：19-21.

[5] 杨静玲.生物工程的现状及发展[J].中小企业管理与科技，2009（6）：119.

[6] 王敬国.植物营养的土壤化学[M].北京：中国农业科技出版社，1995：34-60.

[7] 陈国祖.微生物及其在农业中的应用[M].石家庄：河北人民出版社，1980：1-184.

[8] 黄秀梨.微生物学[M].北京：高等教育出版社，1998：194-218.

[9] 王素英，陶光灿，谢光辉.我国微生物肥料的应用研究进展[M].北京：中国农业科技出版社，1996：161-165.

[10] 葛诚.微生物肥料生产应用基础[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

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关键词：发酵工程；实验教学；改革

中图分类号：TQ92-4 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2013）-01-0181-1

发酵工程是针对生物技术及应用和生物制药技术专业学生开设的重要的专业核心课程，是一门应用性和实践性很强的课程[1-4]。实验在发酵工程教学中占有非常重要的地位，我们一直把本课程实验教学部分作为我们教学的重点，近几年，根据我们的实践教学经验，对这门课程的实验教学内容、考核方式进行初步的探索，形成了我们学校实验教学的特色，主要目的在于提高了学生的实践能力和分析问题解决问题的能力，让学生在有限的时间内掌握发酵相关实践技能，从而培养创新型、综合型人才。

1 对实验教学内容进行改革，强化学生实训能力培养

1.1 与生产实际相结合，优化实验内容

发酵工程是一门应用性很强的课程，需要理论与实践的密切联系，对学生将来的就业影响深远，而且生命科学领域的新知识、新技术的不断涌现，课程更新速度很快[5]。因此，为了培养学生的创新能力和动手能力，我们对实践教学内容进行了改革，增加实践教学内容的学时，2008版教学大纲内容实验学时为32学时，2011版教学大纲加大了实验教学内容的比例，实验学时增加到60学时，实验内容改革前只包括液体发酵部分，改革后增加了固体发酵部分和检测部分，并把实验内容按照理论教学内容进行了整合，改革前由四个实验项目，改革后由八个实验项目组成，包括固体发酵和液体发酵整个过程，有利于学生从整体观念出发，强化学生实训能力培养，强化学生职业素质培养，缩短校内实训和校外顶岗实习的距离。

1.2 坚持以人为本，层次安排实验内容

发酵工程是一门实践性强的课程，因而实践教学在发酵工程教学活动中非常关键。将发酵实验按照理论课发酵工艺工程这个主线整合为菌种选育，无菌发酵、发酵产物的收集鉴定、发酵液中的各项指标进行检测到工厂发酵工艺模型的设计，从实验室研究扩大到工厂生产规模的设计，然后固体发酵、固体发酵产物的测定，共八个实验项目，通过这八个实验项目训练按照基础、综合、创新三个层次编制实验内容，提供了一个宽广的平台供学生学习，提高学生探索实验能力，增加学生对实验课的兴趣，使学生在探索中不断学习，从而达到教学目的，经过改革后，通过对学生的调查，学生兴趣浓厚，教学效果较好。

2 改革考核方式

实验成绩总分100分，占发酵工程课程成绩的40%，由平时成绩、实验报告、实验考核三部分组成，平时成绩包括每次实验学生的出勤情况、在实验过程中对关键步骤的操作情况、学生在操作过程中的纪律和安全卫生等内容组成，平时成绩占实验总成绩的30%；实验报告包括实验报告书写质量，实验结果的计算分析情况，实验总结和反思三部分组成，占实验总成绩的40%；实验考核占总成绩的30%，实验考核是对整个发酵工程实验部分，需要学生掌握的重点操作部分，或关键的仪器设备的操作情况进行考核，例如：作为发酵工程实验中的重要设备发酵罐，对学生进行仿真训练，使学生能够正确的拆卸和安装发酵罐，并对发酵罐的各种电极要熟悉掌握，通过对发酵罐进行考核，可以提高学生对发酵罐熟悉掌握。总之，通过考核进一步强化学生的动手操作能力和对实验的掌握情况。以上实验考核方式对学生公平、公开、公正进行，不断调动学生学习的积极性，改善学风，提高学生实验动手能力和学生综合素质。

3 结语

总之，对发酵工程实验教学内容和考核方式进行改革后，大大的提高了学生学习的积极性，通过发酵过程实验课对学生的训练，不但提高了学生的实践动手能力，而且学生设计实验的能力和对实验的创新能力，也有了进一步的提高。经过改革后，我校的发酵工程实验已形成较好的科学体系，形成了具有我校特色的发酵工程实验教学体系。在今后的实验教学过程中，我们还会根据学生的实际情况进行探索和完善，以提高学生的综合素质为目的，使发酵工程教学真正达到培养创新型、综合型人才的目的。

参考文献

[1] 张惠玲，方海田.教学与实践相结合的改革与探讨——发酵工程教学与实践[J].实验室研究与探索.2007/26（1）：8-11.

[2] 陈坚.发酵工程实验技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3] 贾士儒.生物工程专业实验[M].北京：中国轻工业出版社，

2004.

篇9

[关键词]校企共建工程中心 生物技术实践教学

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）01-0135-03

黑龙江八一农垦大学生物技术专业是在农业微生物实验室的基础上建立的，曾三次被评为黑龙江省普通高校重点建设专业。该专业经过多年发展，培养了大量社会所需的生物技术人才，与社会联系广泛，社会声誉逐步提升，专业建设能密切联系本地经济社会发展，在与相关产业和领域的合作方面有良好的机制与途径，毕业生广泛受到用人单位的欢迎，历年初次就业率就达到85%以上。

经过多年的建设，生物技术专业的培养体系已较为成熟，但生物技术的迅猛发展，新知识、新技术的不断涌现，对生物技术人才培养的质量提出了更高的要求。因而，生物技术专业人才培养目标、思路及方案的制订要充分考虑学校的优势、就业需求和未来发展的需要，要站在学科前沿，紧盯生物技术专业的发展趋势，适度超前，培养在几年乃至若干年之后，仍为社会所需要的人才。[1]本文依托黑龙江省寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心这一平台，对生物技术专业的实践教学模式进行初步探索、研究。

一、生物技术专业实践教学存在的问题

我校生物技术专业的学生实践能力的提高主要通过以下几个层次进行：首先是基础课实践能力培养，主要是通过生物基础、生物化学、分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学和遗传学课程的实验与生物基础课的野外实习得到初步的锻炼；其次是在学习基因工程、发酵工程及设备、细胞工程、生物工程下游技术等专业课程中的实验及实习得到进一步的训练，主要涉及一些专业基本技术的培养；最后就是本科毕业论文的设计、研究及毕业实习。但在实践能力培养过程逐渐发现存在诸多问题。

（一）实验课内容陈旧重复

实验教学是培养学生实践能力的重要环节。生物技术是21世纪发展最快的学科，生物技术的研究内容、方法及设备日新月异。为了适应生物技术的发展，实验教学要不断地革新。而我校由于师资力量条件的限制，仪器设备年更新率不足5%，致使有些课程的实验内容无法更新。比如，发酵工程及设备的实验有3个：豆酱的生产、酸奶的发酵和固定化酵母细胞及酒精的生产，实验内容仍旧停留在20年前的水平。而发酵工程及设备、酶工程两门课程均有固定化细胞的实验内容，基因工程、分子生物学也存在实验内容重复的问题。实验课内容的陈旧及重复，使培养的学生不能适应社会的发展，竞争力不强。

（二）课程实习实施效果良莠不齐

生物技术专业的课程实习主要涉及三门课，一是生物学基础，在帽儿山进行为期1周的标本采集及鉴定实习，该课程的实习由学生直接参与，加之有丰富经验的老教师带队，历年实施效果较好，得到学生欢迎。另两门是发酵工程及设备、生物工程下游技术专业课，也均有1周的课程实习，但该两门课程的实习均是采用参观实习的形式，由于该部分的实习均是参观发酵车间，噪音大，学生听不清楚，学生在实习过程中走马观花，预计的实习时间很难达到，存在着实习实际学时达不到理论学时及实习效果差的问题。另外，发酵车间均大同小异，选择参观好几个发酵工厂，学习效果差异不大，学生通过实习学到的知识量少。

（三）毕业论文研究不能有效提高学生的动手和创新能力

学生是在指导教师的指导下进行毕业论文的设计、实施和撰写，毕业论文的完成可以培养学生的创新能力和实践能力。但目前存在着老师指导学生数量过多的现象，有的老师会指导10名左右本科生；同时需要老师填写及督促、检查学生完成的表格有选题执行情况统计表、指导教师情况统计表、教师工作总结、毕业论文执行情况检查表、中期检查表、工作进度表、教师指导记录表、工作日志、学生工作总结和优秀论文推荐表等，这些均加重了老师的工作量，使老师平均指导每个学生的精力减少，不可避免地造成学生毕业论文完成质量不高的问题。

（四）毕业实习实施困难

教学计划中安排学生在第八学期的1至15周进行毕业实习，是将四年所学的理论和实践相结合的重要阶段，可促进学生基本理论、基本知识、基本技能的融会贯通，提高学生运用知识解决问题的能力。而目前就业的严峻形势、学校对就业率的要求使学生不能安心去实习，因为利用实习阶段去找工作的学生较多，而学院为了完成就业的任务，也放松了对毕业实习的管理。另外，长期的教学实践表明，由于学生的动手能力差，学生进入实习单位后不能很快适应角色，用人单位也不愿意接收实践能力不强的学生。

二、工程中心建设的实践条件

寒区农业废弃物资源化综合利用工程技术研发中心依托单位为黑龙江八一农垦大学，共建单位为哈尔滨世宏环保工程有限公司。中心目前拥有包括35L-500L-1000L发酵系统、厌氧操作台、大型高速离心机、凝胶成像系统、高分辨率显微镜、蛋白质纯化系统、高效液相色谱等仪器设备100多台套，价值500多万元。中心学术带头人王伟东教授目前为国家“十一五”科技支撑计划项目首席专家、黑龙江省“十一五”重大科技攻关项目首席专家、黑龙江省普通高校新世纪优秀人才、黑龙江省杰出青年基金获得者。研究团队多年来在木质纤维素的微生物分解与转化、畜禽粪便和秸秆资源化处理生产生物有机肥、沼气发酵技术与工程和秸秆微生物发酵生产饲料技术等方面取得了众多的研究成果。

共建企业哈尔滨世宏环保工程有限公司是一家环保工程设计及施工、农林废弃物及污水处理的生物技术与生物质能源工程公司。公司涉及农业废弃物处理、环境污染（水、气、固体废弃物）防治厌氧处理工程、大型沼气发电工程、发酵料液制肥工程、环保设备集成、环保产品、环境工程等诸多方面。公司自成立以来，完成了鸡西市梨树区碱厂村、阿城滨圣养殖基地、通河龙口等多处大型沼气工程。公司通过多起大型沼气工程的建设，具备了丰富的建设经验，能够承担大型沼气工程的建设与机械设备的开发、安装、调试等工作。公司不仅致力于沼气工程的建设工作，还致力于先进技术的开发与利用，开展畜禽粪便堆肥化、生物质能源工艺技术及相关工程设备研发、技术熟化、成果转化、技术服务等。

三、依托工程中心的实践教学改革措施

（一）优化实验课设置，整合实验内容

针对实验教学过程中存在的问题，参考国内高校生物技术专业课程实验的设置进行实验项目的整合，把重复的内容进行了归类，开设新的实验项目。每门课程的实验内容、方法及目的均由授课教师进行开会论证，参与者为生物技术专业所有的授课教师及学院主管领导，特别邀请共建企业技术人员进行指导，对实验课的开设实行严格的论证，并对有些课程的实验进行了整合，形成一门课程：生物技术综合大实验课程，总学时为40学时，在第六学期开课；教学内容主要是融会贯通生物与分子生物学、微生物学、发酵培养的实验技能，综合考虑学校的教学条件及今后进入企业进行实习的要求开展实验；教学方式采用学生自行查阅资料、设计方案，由指导老师对实验方案修正后实施。

（二）调整专业课程实习为生产实习

鉴于专业课程实习与毕业实习存在的诸多问题，对生物技术的教学计划进行修订，保留了生物基础课程实习，取消了专业课程实习，在第五学期的开学之初增加4周的生产实习，主要是进入发酵企业进行顶岗实习。为了让学生能在实习单位尽快适应生产单位的条件，充分利用工程中心拥有的发酵设备条件，在工程中心进行1周的操作训练后分散进入实习单位，如大庆志飞生物化工有限公司、肇东日成酶制剂厂、大庆华理能源生物技术有限公司等10多个企业，采用学校教师与企业技术人员共同指导负责制对学生的实习进行指导和管理。

（三）建设“多师结构”的实践教师教学团队

在培养理论与实践兼备教师方面，我院进行了有益的探索。[5]为了进一步提高教师和学生的实践能力，本科毕业论文的指导教师打破完全由教师承担的制度，采用企业技术人员和教师共同指导方式。一方面减轻老师的工作量，另一方面研究的课题在一定程度上也解决了企业的一些问题，同时学生的综合能力也得到了提高。

（四）鼓励学生依据工程中心的条件申请创新训练项目

为推进创新创业人才培养模式改革，强化学生创新创业能力训练，进一步提升大学生的创新能力和创业能力，培养适应创新型国家发展战略需要的高水平创新人才，我省及学校从2012年起设立创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目。获批省级项目，学校支持8000元/项；获批校级项目，学校支持5000元/项。鼓励学生利用工程中心的条件进行创新训练项目申请，申请成功后，工程中心将依据项目的内容提供实验条件。

四、人才培养效果

实验课程整合后，改变了以往以小的实验为主，实验内容简单，仅仅为理论中某一知识点验证的弊端，将有相关的知识内容有机地结合在一起，对学生系统掌握理论知识起到了很好的诠释作用。生产实习的安排在解决了专业课程实习仅是参观而得不到实际锻炼的问题的同时，还为更好地开展毕业实习奠定了基础，在此过程中工程中心起到了良好的衔接作用。“多师结构”的实践教师教学团队使学生的毕业论文质量得到了进一步提高，解决实际问题的选题内容比例增加。2009级毕业生选题中，针对实际问题的选题占32.4%，虽然比例还不是很高，但比2008级毕业生增加了近10%。2009级毕生中有15人参加到创新研究项目中，有5人次获得优秀毕业论文，投稿论文3篇。

五、结语

生物技术专业结合校企共建工程中心进行了一些可提高学生实践能力的教学改革，充分调用工程中心的各种资源，让生物技术专业学生在工程中心中可以体验不同的角色，获得不同的经历，接受多种熏陶，打造学术型和应用型人才培养并举的育人平台，将学生、指导教师团队、工程中心、企业现场融入生物技术人才培养体系当中，构建“四位一体”的实践教学模式。研究虽然取得了一定的效果，但阻碍实践教学能力提高的因素还有很多，诸如限制实验项目更新的仪器设备、毕业论文中流于形式的一些表格填写、毕业实习与就业矛盾的解决等问题，还需要主管部门的认真思考，提出合理的解决方案。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王彦杰，韩毅强，晏磊，等.生物技术专业“落地人才”培养模式的探索与实践[J].安徽农学通报，2012（5）：150-151.

[2] 王洪振，于长春，郝锡联，等.生物技术专业本科实践教学的改革成实践[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2010（1）：113-115.

[3] 赵琦，苟小军.地方高校生物技术类专业实践教学改革[J].实验科学与技术，2013（2）：56-58.

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[关键词]微生物；发酵工艺；工艺优化；培养基；培养条件

中图分类号：Q939.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0336-01

1 微生物发酵概述

生物发酵工程的概念较多，现代意义上关于生物发酵工程的理解为：在合适的pH酸碱度值、阳光照射度、培养基等条件上，利用微生物的一些特点，并借助一些现代工程技术对微生物进行生产，从而培育出一些能够满足人类进行生产活动的物质，或是将微生物用于现代工业生产的一种技术体系。

微生物发酵过程的优化控制可以分为过程模型和控制策略。发酵过程建模如机理分析建模、黑箱建模和混合建模近年来都得到了快速的发展，而优化控制策略方面的研究内容与成果有：基于线性化近似的经典优化控制、基于非线性系统理论的优化控制以及基于人工智能技术的优化控制等。微生物发酵过程控制技术的优化决定着发酵工程的质量与效益。传统的发酵工程过程为了快速提高发酵生产率与发酵水平，发酵过程更侧重于菌种的筛选和改造上。随着生物科学技术的发展，基因工程与代谢工程研究领域都出现了长足的进步与发展，利用基因重组与诱发等技术可以实现高产菌株普遍生产。但只有通过发酵过程的优化控制，才能实现产品质量最高、生产力最大、成本消耗最低的生产过程，因此对微生物发酵过程的优化控制成为发酵工程中研究人员日益关注的焦点。

2 存在的现状

现阶段，微生物发酵工程面临的一大问题是自动化控制问题。为了顺利解决该难题，首先应对微生物的不同特点有充足的了解。在科学技术快速发展的背景下，人们了解微生物的方式已经发生了改变，已经由原来的借助微生物形态进行表面认识，转变为对复杂生物学与细胞调节等方面。然而，微生物细胞较复杂，这使得生物发酵工程也变成了一类重复性差、高度非线性、慢性变、复杂的生化过程。因此，在研究过程中，不可仅从表面对生物发酵过程进行分析，而根据检测得到的过程参数对生化发酵过程进行详细分析。一般来说，检测的过程参数主要包括物理参数、生物参数与化学参数这几类。

3 生物发酵过程的在线检测与控制技术进展分析

微生物发酵过程属于一种生化反应过程，主要是为了促进最终产物利用率的提升，确保微生物生长环境的舒适度。在舒适、适宜的环境中，有利于微生物进行有效的生长代谢，并能实现对微生物发酵过程的在线检测与控制，从而提升微生物发酵产品的利用率，发挥其最大作用。具体来说，主要包括以下几个方面。

（1）电机搅拌热、冷却水温度、微生物发酵热等因素，均可能影响发酵的温度。此外，发酵罐体积大小，也会在一定程度上影响发酵温度的控制。如果发酵罐的体积较大，往往会采用冷却水或发酵温度为主回路的串级控制方式；如果是体积较小的发酵罐，多采用冷却水流量、发酵温度为主的简单回路控制方式。

（2）在微生物发酵过程中，生物发酵也会受溶解氧浓度的控制情况影响。然而，现阶段国内对该方面的研究较少，仅限于了解到哪些因素会对溶解氧浓度产生影响。目前，影响溶解氧浓度的因素主要有：供给的空气量、发酵罐本身的压力、搅拌桨的转速及形状。

（3）在微生物发酵过程，pH酸碱度值也是影响在线检测与控制的一个重要因素[4]。若pH酸碱度值过高或过低，微生物的生成及代谢过程都会发生变化，故必须保证酸碱度值得合适。若发酵液的酸碱度为强酸性，可通过加氧水的方法弱化其酸性；若发酵液浓度为强碱性，可通过加糖的方式弱化其碱性，调节发酵液的酸碱度，直至合适。

（4）消泡控制也是影响生物发酵工程的一个重要因素。发酵前，微生物的生长往往较旺盛，而此时若加满液料，并将搅拌桨马达最大速度启动，空气通入量也加到最大，很容易导致发酵液上浮的现象，最终发生逃液现象。若发生该类情况，一般会采用双位式控制方法进行处理，可取得较好的效果。

（5）在生物发酵过程中，补料控制也是影响发酵的一个重要因素。在发酵的进行状态中，微生物生成代谢也会在半连续式发酵过程的变化情况下发生相应的改变。所以，在这过程中，应该连续不断地为生物补充营养成分，保证微生物能够按优生物轨迹生长，才能促进微生物代谢产物产量的提升。

不同于物理、化学反应，生物过程反应速度相对较慢，反应物质、产物浓度等的转化率也不高。若要解决上述问题，工业微生物学通常是从两个方面入手：（1）正确选育或改良菌种，提高发酵菌种的优良性；（2）对培养条件进行合理控制，为生产出更好的目标产物创造条件。从某种程度上看，通过控制与优化发酵过程，能够将生物过程较好地控制在一种优化的操作环境或条件下，被认为是促进生产力提升的有效措施或捷径之一，具有非常重要的意义。因此，在发酵过程中，相关人员必须重视对发酵过程的线检测与控制，力将发酵环境或操作条件控制在一个较理想的状态下，为进一步提升生产水平提供强大的技术支持。

4 微生物发酵过程的优化控制策略

4.1 基于线性化近似的经典优化控制

基于“极大值原理”经典的优化控制方法在早期发酵过程优化控制中应用较为广泛。在发酵过程状态空间描述中利用极大值原理以及迭代法可以实现发酵的最优实施效果。极大值原理方法适用于比较复杂的发酵过程控制对象，但极大值原理只能得到开环控制，当发酵过程中的计算量较大时，仅能对少数过程制定出优化曲线，忽视了环境因素对系统的干扰。相关研究人员后来将极大值原方法融入理变量方法，得到最佳的变量优化曲线，控制效果较好，但是还没有达到理想的实验精度与简便性；发酵过程的建模质量对经典优化控制的发展产生了很大程度的影响。

4.2 基于人工智能技术的优化控制

利用计算机科学技术结合人工智能理论对发酵过程进行优化控制成为近几年的发酵过程研究的热点，人工智能技术能突破很多复杂的系统问题，主要包括专家控制、神经网络控制等。利用智能方法对发酵过程进行优化控制，在研究与仿真中呈现出优良的效果。研究人员建立了基于乙醇生产的专家系统，实现了乙醇发酵过程的发酵单元的检测，系统的误差非常小，系统的稳定性也得到了提高。但智能控制方法在模拟活动时仍存在局限性，神经网络控制对于网格结构的确定具有不可控性，因此智能方法交叉成为目前急需研究的发酵控制的技术问题。

5 结论

随着科技的不断进步以及生物技术水平的持续提升，微生物发酵技术已经得到了非常广泛的发展，除了在农业与工业方面获得了广泛的应用外，其在医药领域的应用更加值得期待。利用微生物发酵技术可以有效地解决许多正常生产不能够解决的难题。合理运用微生物发酵技术，并对发酵工艺进行持续地优化与改进，可以有效地提升生产效率，推动发酵工程技术不断前进与健康发展，从而扩大微生物发酵在各领域的应用价值。？

参考文献

[1] 张文芝，郭坚华.微生物发酵工艺优化研究进展[J].？广东农业科学，2013，（6）.

[2] 董昌健.对如何推动微生物发酵工艺优化的研究[J].？吉林农业，2013，（10）.