梁 猛，毛穎基，王文銳，席 珺

（蚌埠醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 蚌埠 233030）

現(xiàn)代生物技術(shù)是最具潛力和對(duì)人類(lèi)影響最為深遠(yuǎn)的前沿學(xué)科技術(shù)，生物技術(shù)經(jīng)濟(jì)也即將成為IT產(chǎn)業(yè)之后新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)[1，2]。生物工程下游技術(shù)對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展具有極為關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義，其在生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本中占據(jù)70%的比重[3，4]，其不但是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的經(jīng)濟(jì)環(huán)節(jié)，還是其中必不可少的技術(shù)內(nèi)容，能夠直接影響生物工業(yè)制品的品質(zhì)與產(chǎn)量[5]。在生物技術(shù)理論及其生產(chǎn)實(shí)踐不斷進(jìn)步的時(shí)代背景下，生物工程下游技術(shù)獲得明顯的發(fā)展，眾多高校也陸續(xù)開(kāi)設(shè)《生物工程下游技術(shù)》課程，但由于開(kāi)設(shè)時(shí)間較短，該課程的設(shè)置大多尚未健全，相比于二十一世紀(jì)的生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才的需求依舊存在較大差距。

通過(guò)加強(qiáng)《生物工程下游技術(shù)》的剖析、驗(yàn)證、實(shí)踐與改革，從根本上提升該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力，將為促進(jìn)現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮重要作用。

1 課程教學(xué)的現(xiàn)狀分析

《生物工程下游技術(shù)》作為生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主干課程，不僅具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，也具備一定的綜合性，該課程的基礎(chǔ)理論與實(shí)踐性息息相關(guān)，教學(xué)活動(dòng)是否成功甚至?xí)?duì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能帶來(lái)直接影響。因此，在實(shí)際教學(xué)中，要以理論知識(shí)為先導(dǎo)，研究理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間存在的關(guān)系，有針對(duì)性地培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[6]。

1.1 《生物工程下游技術(shù)》教學(xué)范圍

生物工程下游技術(shù)一般指動(dòng)植物與微生物細(xì)胞的大量培養(yǎng)、產(chǎn)品的分離提純、成型加工以及質(zhì)量監(jiān)測(cè)等多種操作過(guò)程中需要采用的關(guān)鍵技術(shù)，而狹義的生物工程下游技術(shù)則主要是指分離純化技術(shù)[7]。由于生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的工程菌或工程細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)主要在發(fā)酵工程課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，所以生物工程下游技術(shù)主要是針對(duì)狹義上的分離純化技術(shù)進(jìn)行教學(xué),把經(jīng)過(guò)各種生物工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的生物原料，進(jìn)行分離與提純，深加工后，精制目的成分，最后使之成為產(chǎn)品[8]。

1.2 《生物工程下游技術(shù)》理論教學(xué)

教材不僅是知識(shí)的載體，更是師生教與學(xué)的橋梁。選用最新的且能體現(xiàn)本學(xué)科領(lǐng)域最高研究成果的優(yōu)秀教材，是保證教學(xué)質(zhì)量的核心步驟。理論教學(xué)可選用高校生物工程系列規(guī)劃教材《生物工程下游技術(shù)》（科學(xué)出版社，主編：毛忠貴，2013 年），對(duì)于生物工程下游技術(shù)原理及其實(shí)際應(yīng)用做了詳盡介紹，符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教材標(biāo)準(zhǔn)[9]。該課程的理論教學(xué)涉及的內(nèi)容有現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)、新興生物產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程及其中的技術(shù)原理、規(guī)則、本質(zhì)及今后的發(fā)展方向，其生產(chǎn)工藝主要有：首先是發(fā)酵液的預(yù)處理，其次是進(jìn)行細(xì)胞分離，之后再對(duì)其進(jìn)行提取與精煉，最后是產(chǎn)品的制作。在教學(xué)過(guò)程中要做到以點(diǎn)帶面，牢牢抓住主線，選擇具有代表性的操作技術(shù)，結(jié)合實(shí)踐能力培養(yǎng)特點(diǎn)進(jìn)行精簡(jiǎn)[10]。

1.3 《生物工程下游技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)選用高校實(shí)驗(yàn)系列規(guī)劃教材《生物工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，把生物工程下游技術(shù)中分散的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)融合，進(jìn)行系統(tǒng)化的集成處理，從而創(chuàng)建出綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊：血清γ-球蛋白的分離、純化及鑒定，如圖1,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果討論，并做工作匯報(bào)，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)及理論聯(lián)系實(shí)際的能力，強(qiáng)化其核心競(jìng)爭(zhēng)力[11]。

圖1 血清γ-球蛋白的分離、純化及鑒定

2 《生物工程下游技術(shù)》課程教學(xué)研究與實(shí)踐

根據(jù)《生物工程下游技術(shù)》課程的實(shí)踐特性，明確生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)及模式，并根據(jù)課程存在的問(wèn)題，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)研究與實(shí)踐。

2.1 教學(xué)方式多樣化

該課程內(nèi)容豐富，其中包括了許多生物工程學(xué)的理論知識(shí)，而生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍工科背景較弱，對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握難度很大，通過(guò)多種教學(xué)方法協(xié)調(diào)配合，如圖2，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、參與度，提升教學(xué)效果。

圖2 教學(xué)方式多樣化

2.1.1 信息化教學(xué)

通過(guò)多媒體教學(xué)增強(qiáng)視覺(jué)直觀性，能夠?qū)φn堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行延伸。以信息化多媒體方式進(jìn)行課堂教學(xué)，不僅可以讓學(xué)生理解并掌握所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，還能與實(shí)踐進(jìn)行有效結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)生物工程下游技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐。

2.1.2 討論式教學(xué)

討論式教學(xué)可有效地拓展學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高課堂氣氛，督促缺乏自覺(jué)性的學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。積累每次實(shí)踐教學(xué)中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，作為素材與平時(shí)的教學(xué)過(guò)程進(jìn)行融合，在課堂上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探討，從而找出實(shí)際可行的應(yīng)對(duì)方案，既能讓學(xué)生更好地掌握所學(xué)的相關(guān)理論知識(shí)，更能使其養(yǎng)成獨(dú)立思考、集體討論的良好習(xí)慣。

2.1.3 案例教學(xué)

該教學(xué)方式需要學(xué)生熟練掌握生物工程下游技術(shù)的分離純化原理及特點(diǎn)，但大部分學(xué)生都缺乏深入的理性認(rèn)識(shí)，當(dāng)面臨實(shí)際問(wèn)題，往往很難將其所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐進(jìn)行有效的銜接，缺乏對(duì)生物工程技術(shù)的靈活運(yùn)用，所以進(jìn)行案例教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解與應(yīng)用，使其在有限的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)分析典型案例，提升其實(shí)踐技能。

2.2 切實(shí)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

2.2.1 精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

生物工程下游技術(shù)作為一門(mén)技術(shù)性學(xué)科，應(yīng)用性很強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的要求很高，需要基于基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，進(jìn)行綜合性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，深化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)流程及概念的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而有針對(duì)性地提高實(shí)驗(yàn)技能。如血清γ-球蛋白分離、純化及鑒定的綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)鹽析獲得球蛋白、凝膠層析脫鹽、離子交換層析得到較純的γ-球蛋白和SDS-PAGE 電泳鑒定。在綜合性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，以小組為單位，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，自行選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)流程，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，最后獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)行結(jié)果討論和工作匯報(bào)，更加有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)驗(yàn)積極性。

2.2.2 根據(jù)實(shí)際情況，組織參觀或生產(chǎn)實(shí)習(xí)

以參觀實(shí)踐的方式，幫助學(xué)生了解真正的生產(chǎn)過(guò)程，在參觀期間更好地將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行聯(lián)系，體會(huì)科技就是第一生產(chǎn)力的意義。除此之外，認(rèn)真遴選生物工程相關(guān)企業(yè)作為部分實(shí)習(xí)單位，結(jié)合學(xué)生意愿安排實(shí)習(xí)工作并完成相關(guān)畢業(yè)論文，在次期間更加系統(tǒng)地接觸到整個(gè)生產(chǎn)的工藝及流程，在專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的有效指導(dǎo)下完成相應(yīng)的工作，提高專(zhuān)業(yè)技能，實(shí)習(xí)企業(yè)中存在的技術(shù)難題能夠激發(fā)學(xué)生不斷進(jìn)取的決心。

2.3 追蹤學(xué)科前沿研究

現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展日新月異，課程團(tuán)隊(duì)教師需要密切關(guān)注生物工程下游技術(shù)的最新發(fā)展及變化，積極主動(dòng)地鉆研最新的技術(shù)。借助相關(guān)的研究理論，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容予以適當(dāng)?shù)母母锱c創(chuàng)新。閱讀國(guó)內(nèi)外生物工程下游技術(shù)的學(xué)術(shù)文章，搜集并整合最新的科研成果及技術(shù)理論，完善教學(xué)內(nèi)容并融入課堂。在實(shí)踐時(shí)必須充分根據(jù)最新科研成果，確保所教授的內(nèi)容既實(shí)用又符合當(dāng)代發(fā)展需求。

2.4 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)

為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，增加學(xué)習(xí)的深度和廣度，進(jìn)行《生物工程下游技術(shù)》在網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)，支持并鼓勵(lì)學(xué)生上網(wǎng)自主學(xué)習(xí)，不定期地公布學(xué)生上網(wǎng)學(xué)習(xí)情況，如進(jìn)入平臺(tái)次數(shù)和參與討論程度等。除去課堂教學(xué)資料以外，還有課堂練習(xí)、課后作業(yè)、錯(cuò)題糾正及其他共性問(wèn)題，也可將其上傳至網(wǎng)上以供學(xué)生進(jìn)行自主參考與復(fù)習(xí)鞏固。另外，學(xué)生們自己制作的PPT或者Word文檔等也可提交至網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。該教學(xué)模式不僅能最大限度發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化該課程的理論教學(xué)、課外輔導(dǎo)，還能有助于學(xué)生全面發(fā)展。

2.5 構(gòu)建全新的學(xué)生成績(jī)考核體制

完善的考核方式不僅可以防止學(xué)生死記硬背及缺乏實(shí)際動(dòng)手操作能力，還能針對(duì)性監(jiān)督學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握情況，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)潛能，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)邏輯思維能力。全新的考核內(nèi)容除了要包括基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要涉及實(shí)踐能力考核，并且重點(diǎn)考察學(xué)生整體素質(zhì)及創(chuàng)新能力。在對(duì)學(xué)生成績(jī)考核中，要結(jié)合平時(shí)課堂參與、平時(shí)作業(yè)、文獻(xiàn)閱讀、實(shí)驗(yàn)開(kāi)題報(bào)告、實(shí)踐能力及報(bào)告總結(jié)等多個(gè)層面，有效地強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐技能，如圖3。

圖3 學(xué)生成績(jī)的考核分配

3 《生物工程下游技術(shù)》教學(xué)效果

完成《生物工程下游技術(shù)》教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)生物工程應(yīng)用型人才的關(guān)鍵，我們通過(guò)一系列措施全面提高生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力，主要取得了如下教學(xué)效果。

3.1 課堂教學(xué)氣氛活躍。

通過(guò)讓學(xué)生對(duì)具體生物工程技術(shù)問(wèn)題積極進(jìn)行課內(nèi)討論，極大提高了學(xué)生參與度，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)明顯加強(qiáng)，進(jìn)而促使整個(gè)課堂教學(xué)氣氛活躍。

3.2 生物工程素養(yǎng)顯著提高。

本課程選擇的血清γ-球蛋白分離、純化及鑒定是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，再進(jìn)行鹽析、凝膠層析、離子交換層析和SDS-PAGE 電泳等一系列工程實(shí)驗(yàn)，顯著加強(qiáng)學(xué)生的生物工程素養(yǎng)，提升將來(lái)的就業(yè)能力。

3.3 合作交流能力明顯增強(qiáng)

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的自主學(xué)習(xí)以及科學(xué)前沿知識(shí)的追蹤都需要學(xué)生之間相互配合、合理分工、討論匯報(bào)和整合觀點(diǎn)，在這些持續(xù)性溝通過(guò)程中，學(xué)生的合作交流能力明顯增強(qiáng)。

3.4 綜合成績(jī)較好

綜合成績(jī)考核主要體現(xiàn)在學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、課堂參與、平時(shí)作業(yè)、文獻(xiàn)閱讀、實(shí)驗(yàn)開(kāi)題及結(jié)題報(bào)告和實(shí)踐能力等方面，著重過(guò)程性考核。學(xué)生能一直高度重視，并最終取得較好的成績(jī)。本課程順利完成課程教學(xué)大綱的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到了生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案的要求，顯著提高學(xué)生的生物技術(shù)實(shí)踐能力。

4 結(jié)語(yǔ)

如今，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，相應(yīng)的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)也提升到新的高度。生物工程下游技術(shù)作為該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)踐性學(xué)科，其相比于傳統(tǒng)的生物課程而言，所要面臨的挑戰(zhàn)更為艱巨。生物工程下游技術(shù)實(shí)踐教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的有效途徑，更是提高其創(chuàng)新能力的關(guān)鍵學(xué)科。學(xué)生不僅應(yīng)對(duì)生物工程下游技術(shù)的分離純化方式、原理及特征有較好的理解與掌握，且在面對(duì)實(shí)踐性問(wèn)題的時(shí)候，能把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行關(guān)聯(lián)與應(yīng)用。另外，如何利用網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)來(lái)獲得更好的教學(xué)效果，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及積極性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的師生互動(dòng)與同學(xué)之間的學(xué)習(xí)交流，這對(duì)提升生物工程下游技術(shù)的本科教學(xué)質(zhì)量和健全人才實(shí)踐能力培養(yǎng)模式具有極大的現(xiàn)實(shí)意義及應(yīng)用價(jià)值。