石油高校生物工程研究生課程內(nèi)容改革的思考

馬 杰，張忠智

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）化工與環(huán)境學(xué)院，北京 102249）

一、生物工程的學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及其在石油工業(yè)中的應(yīng)用

生物工程是以現(xiàn)代生命科學(xué)為理論基礎(chǔ)，結(jié)合工程技術(shù)原理，采用先進(jìn)的科技手段，提供商品化和社會(huì)性服務(wù)的綜合性科學(xué)技術(shù)（董志輝，2018）。生命科學(xué)和生物技術(shù)是當(dāng)今自然科學(xué)研究的核心，物理、化學(xué)、材料等很多傳統(tǒng)學(xué)科早已將以生物科學(xué)為題作為其核心的研究方向（董志輝，2018），同時(shí)以基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程為代表的現(xiàn)代生物工程技術(shù)發(fā)展迅猛，日益影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式（布魯斯·E.瑞特曼，2006；陳桂光，2016）。在能源產(chǎn)業(yè)中，生物工程也扮演者越來(lái)越重要的角色，生物工程技術(shù)在石油天然氣開(kāi)采、油氣集輸、石油煉制加工、石油環(huán)境保護(hù)等石油石化工業(yè)的主要領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用（Van Hamme et al.，2003；張易航，2017；姚密，2018）。因此，在石油高校中開(kāi)設(shè)介紹生物工程方面的課程對(duì)于完善研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)以及豐富其科研事業(yè)都具有非常重要的意義。

二、選課現(xiàn)狀及亟待解決的問(wèn)題

筆者在中國(guó)石油大學(xué)長(zhǎng)期從事生物工程的教學(xué)和科研。我校近些年新聘用教師中從事生物化工、環(huán)境生物技術(shù)、生物能源等方向研究的教師越來(lái)越多，一年級(jí)研究生對(duì)本課程的需求越來(lái)越大。選課人數(shù)從2015年前的每年20人增加到每年90多人。選課學(xué)生的專(zhuān)業(yè)也從以前以環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)工藝、化學(xué)工程、環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)、材料等多院系多專(zhuān)業(yè)。由于選課學(xué)生專(zhuān)業(yè)背景的變化，現(xiàn)有的課程內(nèi)容已無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

三、課程內(nèi)容現(xiàn)狀及亟待解決的問(wèn)題

最近幾十年，生物工程與技術(shù)的前沿研究發(fā)展迅猛，新技術(shù)、新理論、新概念層出不窮，這就要求生物工程課程的知識(shí)內(nèi)容和理論體系必須隨之拓展和更新，對(duì)本課程的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式不斷進(jìn)行調(diào)整和改革，以適應(yīng)課程教學(xué)和學(xué)科發(fā)展的需求（任潔，2018）。目前的教學(xué)內(nèi)容主要存在以下三方面的問(wèn)題。

1.授課內(nèi)容的工程味道不足。生物技術(shù)在污染治理、新能源開(kāi)發(fā)、化工合成、制藥、食品等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用（林強(qiáng)，張睿，2006）。本課程原有的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理的講授，對(duì)于生物技術(shù)在上述領(lǐng)域的工程應(yīng)用講授不足。

2.授課內(nèi)容的石油石化特色不明顯。本課程原有的教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有突出石油類(lèi)高?！笆褪钡奶厣?。實(shí)際上生物技術(shù)在石油石化工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，例如“微生物提高原油采收率”“微生物腐蝕”“石油酸化”“重油原位生物轉(zhuǎn)化”“生物煉油”等既是生物工程學(xué)科的前沿研究方向，又是石油生產(chǎn)過(guò)程中的重要工藝環(huán)節(jié)（Van Hamme et al.，2003；張易航，2017；姚密，2018），因此有必要加強(qiáng)這方面的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生更好地理解這門(mén)課程在石油石化工業(yè)中的作用。

3.授課內(nèi)容對(duì)前沿理論和技術(shù)的講授不足。最近十多年生物工程領(lǐng)域的研究發(fā)展迅猛，以“生物質(zhì)能源”“合成生物學(xué)”“代謝組學(xué)”等為代表的新理論、新概念、新領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)（陳桂光，2016）。伴隨著分子生物學(xué)技術(shù)和細(xì)胞成像技術(shù)的快速發(fā)展，生物工程研究已經(jīng)從傳統(tǒng)的宏觀層面向單細(xì)胞和分子生物學(xué)層面推進(jìn)，以“宏基因組”“宏轉(zhuǎn)錄組”“宏蛋白質(zhì)組”為代表的組學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生物工程領(lǐng)域的研究（孫欣，2013；趙群，2018）。這些最新的科技前沿內(nèi)容應(yīng)該被納入本課程的教學(xué)內(nèi)容中。

四、課程改革方向的思考

基于以上課程現(xiàn)狀以及筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為需要在以下幾個(gè)方面對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。增強(qiáng)課程對(duì)于生物技術(shù)在污染治理、新能源開(kāi)發(fā)、化工合成、制藥、食品等工業(yè)領(lǐng)域工程應(yīng)用和案例的教學(xué)內(nèi)容。新增廢水生化處理新工藝、新反應(yīng)器的教學(xué)；新增土壤及地下水生物修復(fù)的教學(xué)；更新生化方法處理固體廢棄物和廢氣方面的內(nèi)容；新增環(huán)境生物技術(shù)在國(guó)內(nèi)外成功應(yīng)用的實(shí)際案例，最終實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)課程內(nèi)容的工程味道的目的。增加有關(guān)微生物提高原油采收率、微生物腐蝕、石油酸化、重油原位生物轉(zhuǎn)化、生物煉油等方面的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師與石油公司在石油微生物領(lǐng)域長(zhǎng)期的合作成果，加強(qiáng)科研實(shí)例和工程應(yīng)用案例的介紹，最終實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)課程內(nèi)容的石油石化特色的目的。

增加課程對(duì)于生物技術(shù)、生物化工、環(huán)境微生物領(lǐng)域的前沿理論的教學(xué)內(nèi)容。在現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容中增加有關(guān)“生物質(zhì)能源”“合成生物學(xué)”“代謝組學(xué)”“微生物生態(tài)學(xué)”“微生物電化學(xué)”等新理論的講授，同時(shí)增加對(duì)新技術(shù)的介紹。

增加課程對(duì)于生物技術(shù)、生物化工、環(huán)境微生物領(lǐng)域的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)、前沿研究手段的教學(xué)內(nèi)容。在現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容中增加有關(guān)“宏基因組”“宏轉(zhuǎn)錄組”“宏蛋白質(zhì)組”“單細(xì)胞克隆”“單分子測(cè)序”“流式細(xì)胞儀”“熒光染色技術(shù)”“基因工程技術(shù)”“單細(xì)胞克隆技術(shù)”“酶技術(shù)”的內(nèi)容。

五、總結(jié)

著名科學(xué)家和教育家錢(qián)偉長(zhǎng)曾指出：“教學(xué)沒(méi)有科研做底蘊(yùn)，就是一種沒(méi)有觀點(diǎn)的教育”。教學(xué)是無(wú)法離開(kāi)科研的，科研是教學(xué)的“源頭活水”，如果沒(méi)有科研做支撐，大學(xué)課堂教育就會(huì)失去“靈魂”。這一點(diǎn)對(duì)于生物工程這門(mén)課程來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。作為一門(mén)蓬勃發(fā)展的新興學(xué)科，生物工程在知識(shí)、理論、技術(shù)、應(yīng)用等方面經(jīng)歷著日新月異的發(fā)展，因此這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容也必須跟得上學(xué)科的最新進(jìn)展，將本領(lǐng)域科學(xué)研究的新進(jìn)展、新發(fā)現(xiàn)不斷補(bǔ)充到課堂教學(xué)中，同時(shí)不斷地將已經(jīng)被顛覆、落后的概念和理論淘汰，只有這樣才能保持課程的新穎性和前瞻性，只有這樣才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和寬廣的學(xué)術(shù)視野的合格研究生。