導語：如何才能寫好一篇生物技術(shù)發(fā)酵工程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞： 生物技術(shù)專業(yè) 發(fā)酵工程 教學改革 應用型人才

發(fā)酵工程是以微生物的特定性狀和功能為基礎，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品或直接應用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)體系[1]。它結(jié)合生物學和工程學的特點，涉及微生物學、生物化學、數(shù)學、化學工程、機械設備等多門學科。發(fā)酵工程具有應用性強和實踐性強的特點，是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工、食品、環(huán)保等領(lǐng)域應用發(fā)展的支撐點，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和必由之路。

教育部2010年啟動了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，致力于培養(yǎng)適合經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的工程技術(shù)人才[2]，以增強學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。衡水學院也正致力于向應用型大學轉(zhuǎn)型，探索對應用型人才的培養(yǎng)?！栋l(fā)酵工程》是我校生物技術(shù)專業(yè)開設的專業(yè)必修課程。做好發(fā)酵工程課程的建設與改革，對學生綜合能力的發(fā)展、進入相關(guān)行業(yè)時快速入手等起著重要作用。

本文結(jié)合卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的背景及應用型人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合本校的課程設置和教學活動，通過優(yōu)化課程內(nèi)容體系、改進教學方法、加強教學與企業(yè)互動和優(yōu)化考核方式等方面進行探索與分析，對發(fā)酵工程的教學改革進行思考。

1.教學內(nèi)容的優(yōu)化與更新

衡水學院《發(fā)酵工程》課程的設置，是在完成基礎課和部分專業(yè)課的基礎上進行的。但隨著應用型人才培養(yǎng)方案的提出，理論課時縮減，只有32個學時，因此必須對教學內(nèi)容進行優(yōu)化。在此之前，學生已學習了一些本課程的相關(guān)知識。根據(jù)生物技術(shù)專業(yè)學生的實際教學情況，對已掌握的不再重復講授，著重復習以突出重點。如在菌種選育一章，由于在微生物學中已詳細講解過各種選育方法，本課程中以問題方式引出，引導學生歸納總結(jié)，模糊的地方課下通過網(wǎng)絡平臺復習。對下游提取分離的技術(shù)，在生物工業(yè)下游技術(shù)課程中會詳細介紹，所以授課主要集中于對發(fā)酵工程上游技術(shù)和中間控制的學習。

課程內(nèi)容的安排上，我們力將發(fā)酵工程研究對象共性的規(guī)律提煉出來，在理解發(fā)酵機制的基礎上，按照發(fā)酵過程的主線編排教學內(nèi)容，包括：菌種選育培養(yǎng)基滅菌與空氣除菌種子擴培發(fā)酵機制發(fā)酵過程控制染菌分析及防治發(fā)酵經(jīng)濟學。同時以動力學模型和發(fā)酵設備為輔，堅持生物學基礎和工程學基礎并重，要求學生注重理論基礎和實踐操作相結(jié)合。這樣安排有利于學生清楚、完整地掌握整個發(fā)酵工藝過程和發(fā)酵的共性問題，為后續(xù)課程和科學研究的順利開展奠定基礎。

同時，衡水學院為學生開設了多門和發(fā)酵工程相結(jié)合的專業(yè)課程和實踐環(huán)節(jié)，包括發(fā)酵工程設備、發(fā)酵工程設備實驗、發(fā)酵工程大實驗、生物工程下有技術(shù)、釀酒概論等，形成了以培養(yǎng)發(fā)酵應用型人才為目的的課程群，對發(fā)酵工程的原理和技術(shù)進行強化。

除了豐富教學內(nèi)容外，增加新知識、介紹最前沿的科技動態(tài)也尤為必要。教師應通過閱覽國內(nèi)外專業(yè)期刊及網(wǎng)站，將國內(nèi)外最新的科研動態(tài)和成果分門別類地穿插在相關(guān)章節(jié)中進行講解，使學生拓寬視野，增強學生的學習主動性。

經(jīng)過以上優(yōu)化調(diào)整，使發(fā)酵工程的教學體系更加清晰，教學內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，學生能夠更好地理論聯(lián)系實際對課程進行掌握。

2.教學方法的改進

2.1激發(fā)學生的學習興趣

興趣是最好的老師。根據(jù)教學總結(jié)，學生對發(fā)酵工藝在生產(chǎn)實際中的應用了解甚少。因此，結(jié)合日常生活中的具體實例在緒論部分介紹現(xiàn)酵工業(yè)的發(fā)展歷史、產(chǎn)業(yè)概況、生產(chǎn)生活中的產(chǎn)品介紹和未來展望等內(nèi)容，從而激發(fā)學生的學習興趣，為以后的教學奠定基礎。

2.2案例教學

發(fā)酵工程是一門應用性強的學科，在授課過程中，引入與生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密的案例并進行剖析講解不僅能使課堂生動形象，而且能引導學生自主思考，加深學生對理論知識的理解，觸類旁通。如發(fā)酵工程課程中的發(fā)酵工藝控制這一部分內(nèi)容，要求學生了解并掌握培養(yǎng)pH對發(fā)酵過程的影響。為此，我們從相關(guān)文獻報道意選取了一些研究案例，如“pH對林可霉素發(fā)酵的影響”，該研究表明不同初始pH會顯著影響林可霉素的產(chǎn)量。通過實例講解，可以讓學生印象深刻并強化對具體知識要點的領(lǐng)會。

2.3引入PBL教學理念

PBL是以問題為基礎，以學生為中心，培養(yǎng)學生自學能力，發(fā)展學生綜合思考能力和解決實際問題能力的教學理念。在實踐性強的《發(fā)酵工程》課程中引入PBL教學理念，通過提出問題、收集資料、小組討論、總結(jié)評價等環(huán)節(jié)開展發(fā)酵工程PBL教學改革以提高教學實效。

按照發(fā)酵工藝類型分成多個PBL課程教學模塊，設計基礎性問題，如酒精等發(fā)酵機制類型及發(fā)酵工藝特點等;再設計開放性問題，如由酒精發(fā)酵延伸總結(jié)乳酸、甘油等發(fā)酵工藝特點。學生自由分組。首先，各小組對基礎性問題查閱文獻，組內(nèi)討論，再選派代表進行總結(jié)匯報。各小組提問，匯報組成員補充說明和回答，最終形成解決方案。教師對課程實施過程中出現(xiàn)的不足問題再給予指導，提出改進意見及下一步要求，幫助學生理清思路和改進方法。

2.4現(xiàn)代化教學手段的利用

為加深學生對發(fā)酵工程課程的理解，提高授課效率，充分利用多媒體課件，將難于理解的內(nèi)容以圖片和視頻等形式向?qū)W生展示[3]。例如，針對培養(yǎng)基滅菌的操作流程，采取設備示意圖和動畫相結(jié)合的方式，形象展示蒸汽滅菌的過程。針對發(fā)酵過程控制環(huán)節(jié)，利用仿真教學軟件，讓學生形象地認識發(fā)酵工程設備，理解發(fā)酵過程的調(diào)控手段及產(chǎn)品分離過程。

同時，建設發(fā)酵工程的網(wǎng)絡教學平臺，以提供多媒體課件、文獻資料和發(fā)酵相關(guān)企業(yè)網(wǎng)址鏈接。學生通過拓展學習，能夠較好地了解國內(nèi)外發(fā)酵領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

3.教學與企業(yè)參觀互動

衡水學院在開設發(fā)酵工程課程時，目標定位在為企業(yè)培養(yǎng)發(fā)酵工程所需的應用型人才。為了提高學生對發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)業(yè)的認識并強化他們的工程化概念，增強學生自主性及生產(chǎn)實踐能力，在學期中學院專門安排學生到衡水當?shù)氐湫偷陌l(fā)酵生產(chǎn)企業(yè)，如衡水老白干釀酒集團、衡水九州啤酒廠等進行參觀，了解工廠基本生產(chǎn)過程，熟悉發(fā)酵工廠生產(chǎn)的基本知識和必須生產(chǎn)設備。如在啤酒廠的實習過程中，重點讓學生掌握啤酒的生產(chǎn)工藝流程，原料的粉碎、蒸煮糖化及典型的厭氧發(fā)酵過程。將書本上的理論知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，讓學生了解生產(chǎn)中常遇到的難以解決的問題，啟發(fā)學生的創(chuàng)造性與開拓性，有助于學生創(chuàng)新思維的形成和能力的提高。

參觀后要求每個學生圍繞企業(yè)的生產(chǎn)工藝，獨立地完成實習報告，作為實踐成績的考核。該方法不僅使學生帶著任務熟悉發(fā)酵工藝流程與生產(chǎn)工藝控制等環(huán)節(jié)，而且培養(yǎng)學生生產(chǎn)實踐技能和基本工程意識，為今后他們走上工作崗位打下好的工程基礎，達到較好的教學效果。

4.優(yōu)化考核方式

考試是教師評定學生成績、取得教學反饋信息的主要方法，也是督促學生全面、系統(tǒng)復習的重要手段[4]。從單方面考核，會使學生死讀書，讀死書，達不到舉一反三的效果。我們采用復合考核方式對學生進行評價，建立以基本知識、技能為基礎，以綜合能力為重點，以學習態(tài)度為參照的綜合考評體系。將發(fā)酵工程理論課程的考核分為3個部分，即平時成績（15%）、實踐考核（15%）和期末考核（70%）。平時成績包括學生課堂表現(xiàn)、出勤情況、作業(yè)等;實踐考核包括參觀發(fā)酵工廠后撰寫的報告及在實踐活動中的參與度和表現(xiàn)。期末考核為閉卷筆試，由基礎理論題、實際應用題和工藝設計題等組成，重點考查學生對基礎理論和重、難點知識的掌握。

這種多方位的考核突破了傳統(tǒng)的考核方式在考試內(nèi)容的深度和廣度方面存在的局限性，全面考核了學生對知識的掌握情況。

發(fā)酵工程是生物技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，也是一門發(fā)展迅速的學科。隨著新型生物反應器的不斷出現(xiàn)，發(fā)酵新產(chǎn)品不斷涌出，要求發(fā)酵工程專業(yè)課教師根據(jù)發(fā)酵工程產(chǎn)品市場不斷改革和探索，實時更新授課內(nèi)容，靈活采用各種教學方法和考核方法，加強與企業(yè)的聯(lián)系，并強調(diào)工程觀念和實驗技能的培養(yǎng)。這樣才能真正提高學生綜合素質(zhì)，為社會培養(yǎng)復合應用型人才。

參考文獻：

[1]楊梅，李力群，謝瑩，等.發(fā)酵工程課程建設的實踐與探索[J].吉林化工學院學報，2011，28（2）：46-48.

[2]潘艷平，包秋燕，江吉彬.基于卓越工程師培養(yǎng)的本科實踐教學體系改革[J].實驗室科學，2011，14（6）：213-220.

[3]趙晶，樸永哲，權(quán)春善，等.基于應用型人才培養(yǎng)的發(fā)酵工程教學改革的探索與思考[J].輕工科技，2014，3：153-154.

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關(guān)鍵詞： 發(fā)酵工程 實踐教學 開放實驗室

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是當今世界經(jīng)濟中極富活力的先導性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，迅猛快速發(fā)展的生物工業(yè)領(lǐng)域給高等院校提出了與之同步的各項新的指導性技術(shù)要求。生物技術(shù)專業(yè)是醫(yī)學院校為適應我國中長期發(fā)展戰(zhàn)略及整個生命科學領(lǐng)域發(fā)展要求而設立的新興專業(yè)。發(fā)酵工程課程是生物技術(shù)專業(yè)最重要的專業(yè)核心課程之一，根據(jù)醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)的特點，如何使發(fā)酵工程的教學既適應時展的需要，又滿足培養(yǎng)合格從事醫(yī)學發(fā)酵工程研究及生產(chǎn)的技術(shù)人才的要求，是專業(yè)教師必須思考的問題。其教學方法與模式直接關(guān)系生物技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、結(jié)合學校和專業(yè)特點，安排教學內(nèi)容

醫(yī)學院校的生物技術(shù)專業(yè)與一般生物學專業(yè)不同，是醫(yī)學和生物學相結(jié)合的新型專業(yè)。作為醫(yī)學院校生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課程，發(fā)酵工程教學應該結(jié)合自身實際情況，在符合總體框架的前提下，不僅從生物學角度，更從醫(yī)藥學角度展開。本校在本科三年級學習本門課程，要求學生具備一定的生物學基礎，尤其是生物化學、分子生物學、細胞生物學和微生物學等相關(guān)專業(yè)基礎課的學習。從開設發(fā)酵工程課程之日起，授課教師就非常注重追蹤學科發(fā)展的最新趨勢和研究手段，注意結(jié)合相關(guān)生物化學及微生物學的知識及醫(yī)學院校學生培養(yǎng)特點，培養(yǎng)學生獨立思考和科研創(chuàng)新能力，力爭形成符合我校醫(yī)學背景下具有較強辦學特色的發(fā)酵工程課程教學體系，并不斷發(fā)展使之完善。我們對課程內(nèi)容進行分類和歸納，并選擇有代表性的內(nèi)容進行講解。結(jié)合我校生物技術(shù)專業(yè)的醫(yī)學背景及專業(yè)特色，適當增加醫(yī)藥相關(guān)內(nèi)容的講授學時，如重點講解抗生素、氨基酸、核酸類藥物的生產(chǎn)工藝過程。并以組成課外科研活動小組等形式，帶學生去相關(guān)醫(yī)藥企業(yè)參觀實習，使學生全面系統(tǒng)地掌握發(fā)酵工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法和新思維，這會讓他們受益匪淺。

二、充分認識實踐教學的地位和作用

知識經(jīng)濟時代，社會要求高校提高教學質(zhì)量，強化教學效果，用人單位需要高校培養(yǎng)更多高素質(zhì)、復合型、創(chuàng)新型人才，而教學質(zhì)量的提高、教學效果的增強和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)不是只靠理論教學就可以達到的，它們同樣離不開與理論教學同等重要的實踐教學。因此，在教學過程中，要加強理論教學與實踐教學的有機聯(lián)系，把二者放在同等重要的地位。如在發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)原理一章，在教學過程中讓學生動手參與酸奶、抗生素等發(fā)酵產(chǎn)品的制作，加深學生對發(fā)酵機理的認識和了解。加強實踐教學會強化專業(yè)氛圍，激發(fā)學習興趣，從根本上理順理論與實踐的關(guān)系；實踐教學的加強，可進一步發(fā)掘與豐富理論教學內(nèi)容，做到學以致用、學以會用。

三、改革實踐教學內(nèi)容和方法

實驗教學方法改革是實踐教學改革的一個重要組成部分。要改革傳統(tǒng)實驗課教學中“實驗員準備實驗―教師講解―學生照做”的單一模式，盡量多給學生留下思考的時間和創(chuàng)新的機會。改變“重理論、輕實踐”的傳統(tǒng)觀念，加大發(fā)酵工程課程實踐教學學時比例，降低單純驗證性實驗比例，增加綜合性、設計性實驗的比重，增加與醫(yī)藥相關(guān)實驗的比重。

如在酸奶制作實驗中，實驗老師不給學生準備實驗用的各種器材，而是提前一周把實驗內(nèi)容及相關(guān)材料告訴學生，讓學生自己選擇發(fā)酵所需的菌種及原材料。上課時學生可以自由組合成實驗小組，制訂實驗方案，在指導教師的幫助下一起完成本次實驗的操作。通過一次簡單的實驗課，既鞏固微生物學的理論知識和實踐操作，又使學生掌握發(fā)酵工程菌種分離、培養(yǎng)的基本原理和操作方法，大大提高學生的科研能力和水平。

四、設立開放實驗室

設立開放實驗室，鼓勵學生參加課外科技活動，在學生掌握了一定基本實驗方法、技能和實驗理論的基礎上，充分利用實驗室資源，設立開放實驗室。通過一些設計性實驗的設立，鼓勵學生獨立完成實驗方案的設計，經(jīng)指導教師審核后再實驗。學生通過設計性、綜合性實驗訓練，熟練掌握各項實驗技術(shù)與方法，不斷提高實驗技術(shù)水平、獨立分析問題和解決問題的能力。學生可以自行擬定科技活動課題，開展小制作、小發(fā)明、小創(chuàng)造、小論文等科技活動和各類實驗競賽活動，根據(jù)課題研究方向，聯(lián)系相關(guān)實驗室和指導教師，開展實驗工作。學生科技活動型實驗室開放為基礎好、能力強的優(yōu)秀學生提供了實踐鍛煉和提高的機會，提高了學生的科研能力。創(chuàng)造條件開放實驗室，給學生創(chuàng)造更寬松的學習環(huán)境，讓學生主動駕馭整個實驗過程，充分發(fā)揮自覺性、獨立性、積極性、主動性和創(chuàng)造性，實現(xiàn)分層次、多元化教學。

培養(yǎng)學生的實踐能力，是教育的要求，也是時代的要求。從培養(yǎng)學生動手能力、思維能力、綜合能力和創(chuàng)新能力出發(fā)，積極創(chuàng)造條件，進行發(fā)酵工程實踐教學的一系列改革，從而提高學生的素養(yǎng)。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程 教學 改革與實踐

“發(fā)酵工程”是“輕工技術(shù)與工程”一級學科下的二級學科，在很多輕工類、生物工程類、農(nóng)業(yè)類院校甚至綜合性院校中設立。作為學科平臺課和專業(yè)核心課，《發(fā)酵工程》是發(fā)酵工程、生物工程、微生物學、生物制藥、生物化工等多專業(yè)的必修課，具有重要的地位。江南大學的發(fā)酵工程學科是國家重點學科，具有國家級精品課程《發(fā)酵工程》。本課程在江南大學一線老師一代又一代的努力下，從教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學等不同方面作了大量的改革與探索，取得了非常突出的成績，積累了豐富經(jīng)驗。下面就談一談這方面的情況。[1]

一、精選教學內(nèi)容

目前國內(nèi)同行應用較多的是2006年李艷主編的《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》和2003年姚汝華主編的《微生物工程工藝原理》，這些教材面世時間較長，未能吸收發(fā)酵工程領(lǐng)域的最近前沿進展。針對這一情況，江南大學組織專家學者陸續(xù)編寫了普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（徐巖編，2011年出版），“十二五”國家級規(guī)劃教材《發(fā)酵工程原理與技術(shù)》（陳堅、堵國成主編，2012年出版）和案例版生物工程系列規(guī)劃教材《發(fā)酵工程》（許贛榮、胡鵬剛主編，2013年出版）。這些教材結(jié)合了發(fā)酵工程學科的最新研究進展，輔以大量生動案例、圖文并茂，能夠深入淺出的講解發(fā)酵工程的原理和技術(shù)應用。江南大學在生物技術(shù)、生物工程、釀酒工程等多個本科專業(yè)中開設了《發(fā)酵工程》的課程，教務部門要求各一線教師選用最新的精品教材。因此，上述教材的出版為本校教師在教學上提供了關(guān)鍵的藍本。[2]

《發(fā)酵工程》課程內(nèi)容涉及到微生物的生理活動等知識，以及對微生物進行的理性和非理性改造等理論，同時牽涉到到化工分離單元操作等理論，這些理論在本課程講授過程中不會非常詳細的展開，因此需要學生具備微生物學、生物化學、分子生物學的基本理論知識。因此本校在課程日程上將《發(fā)酵工程》安排在上述課程之后，將不同課程相關(guān)知識點進行關(guān)聯(lián)，并突出本課程的重點，增強了知識的延續(xù)性和交叉性，保證了學生學習效果。

在教學大綱制定上，以發(fā)酵過程的微生物學原理為主線，以發(fā)酵過程操作為順序，制定教學計劃和進度。在章節(jié)安排上，按照這樣的順序進行講解：發(fā)酵過程的生物學和生物化學基礎，原料預處理及無菌培養(yǎng)基制備，無菌空氣制備，發(fā)酵過程控制和優(yōu)化（包括發(fā)酵參數(shù)的影響和監(jiān)測、發(fā)酵動力學和把發(fā)酵過程建模和優(yōu)化、分階段優(yōu)化等控制技術(shù)）以及染菌防治，下游分離提取工藝，同時將固定化細胞發(fā)酵、基因工程菌發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、動植物細胞培養(yǎng)和發(fā)酵經(jīng)濟學放在課程最后作為單獨專題講解。這樣的講解程序既講清了發(fā)酵過程的原理和技術(shù)，又在順序上與發(fā)酵過程操作程序很匹配，邏輯性很強;同時增加的專題是對前述發(fā)酵過程原理和技術(shù)的強化，又能引入生動的案例分析，趣味性較強。

二、優(yōu)化教學方法和教學手段

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，利用多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡教學資源進行課堂教學成為主流教學形式。首先在教學材料上，盡量減少文字，多采用圖示、照片、音頻和視頻的素材，使教學ppt圖文并茂、有聲有色。與傳統(tǒng)板書相比，一方面多媒體教學能減少寫字、畫圖的時間從而提高效率，增加教學內(nèi)容，特別是對發(fā)酵工程這樣一門分量較重知識點較多的課程顯得尤為重要;另一方面，發(fā)酵工程上的很多知識點如發(fā)酵設備無法通過文字和語言表達講解清楚，因此照片甚至視頻的出現(xiàn)就能很好解決這個問題;另外，通過不同感官刺激能顯著增加學生的學習興趣和學習效果。

在教學形式上，除了教師講解以外，還應該增強學生自主學習。根據(jù)教學進度定期安排學生進行seminar。形式如下：將班級成員分成多個小組，每個小組由四五人組成，設立組長一名。每個小組根據(jù)課堂教師講解的知識點自由選擇案例準備材料，由組長安排分工合作，并上臺講解展示，在此過程中其他組別對其進行提問打分。通過這樣一種形式，能夠增強學生自主學習能力，學生為了準備材料會查閱很多資料，是對知識點的再次復習過程，同時也是理論結(jié)合實際，增強了學習效果。[3]

三、強化實踐教學

實踐教學是運用所學理論知識到實踐過程的一種教學方式，是一種比較直觀的教學形式，能強化理論教學效果，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力有著特殊作用，因此要將實踐教學和理論教學結(jié)合起來。一是在進行理論教學的同時進行現(xiàn)場參觀并講解等教學形式。江南大學擁有糧食發(fā)酵與工藝國家工程實驗室、食品科學與技術(shù)國家重點實驗室等平臺，不僅具有發(fā)酵領(lǐng)域的各種先進設備和儀器，同時還擁有發(fā)酵過程中試車間。在學習理論知識的同時，現(xiàn)場參觀、講解這些設備的操作和實用，能顯著增強學生學習效果。二是將實驗環(huán)節(jié)和理論教學環(huán)節(jié)結(jié)合起來。通過精心設計實驗內(nèi)容，將經(jīng)典的發(fā)酵案例和理論教學結(jié)合起來，使學生在實驗過程中能明白發(fā)酵過程的生物學原理，并能熟練掌握發(fā)酵操作過程的關(guān)鍵技術(shù)。三是實習環(huán)節(jié)。江南大學和國內(nèi)外眾多發(fā)酵型企業(yè)保持良好合作關(guān)系，如茅臺、五糧液、青島啤酒、中糧等企業(yè)，可以安排學生利用暑期實踐去工廠進行兩個月的實訓，熟悉發(fā)酵操作過程，鞏固了課堂所學的理論知識。[4]

參考文獻：

[1]徐巖.發(fā)酵工程[M].北京：高等教育出版社，2011

[2]陳堅，堵國成.發(fā)酵工程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012

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礦物加工工程學科隸屬于礦業(yè)工程一級學科，河南理工大學礦物加工工程專業(yè)的人才培養(yǎng)包括煤、金屬礦和非金屬礦的選礦及深加工等方向[1]。生物技術(shù)在礦物加工工程中應用是礦物加工工程專業(yè)的主要選修課程。該課程的開設可以拓寬礦物加工工程專業(yè)學生的知識面，提高學生的就業(yè)面和增加考研高校的選擇，促使學生了解礦物加工工程的國際前沿現(xiàn)狀，具有重要的意義。

1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應用的課程意義

1.1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應用的課程簡介

煤炭是我國的主要能源，大規(guī)模開發(fā)利用和高硫含量也帶來了嚴重的環(huán)境問題。金屬、非金屬等礦產(chǎn)資源的日益匱乏，低品位礦產(chǎn)資源的開采加工利用對環(huán)境造成了巨大的破壞。因此，生物技術(shù)作為一種環(huán)保型生產(chǎn)工藝得到了國內(nèi)外企業(yè)、高校和學者們的廣泛關(guān)注。對于特貧、特細、特雜的礦石或尾礦，向物理選礦提出嚴峻的挑戰(zhàn)，化學浸出和生物技術(shù)顯得越來越重要。

該課程主要講述生物技術(shù)在礦物加工中的應用現(xiàn)狀、原理、工藝及應用現(xiàn)狀等內(nèi)容，難點是微生物選礦工藝的選取、影響因素和作用原理的分析。通過本課程的教學，可以讓學生掌握目前國內(nèi)外先進的選礦技術(shù)、生物選礦原理及相應的選礦設備、典型的生物選礦工藝流程及應用實例，為拓寬學生專業(yè)知識、培養(yǎng)其國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力奠定基礎。

1.2 開設生物技術(shù)在礦物加工工程中應用的課程意義

生物技術(shù)在礦物加工中的應用是化學選礦的拓展，與金屬礦和煤的物理選礦緊密結(jié)合。學生通過學習選礦學后，對煤和金屬礦的物理選礦有一定的基礎。對于稀貴金屬如金、鈾、鑭等，其經(jīng)過常規(guī)選礦后，尾礦中依然含有部分貴金屬；此外煤經(jīng)過洗選以后，通常灰分得到了有效降低，但其中的硫較難脫除，這是大氣污染的根源。生物技術(shù)主要是利用含有氧化鐵硫桿菌浸出廢石中金、銅、鈾等有價元素；利用氧化鐵硫桿菌有效脫除煤中的硫，降低環(huán)境污染。微生物藥劑對人體無害，又可被生物降解，無二次污染，能耗少，因而具有廣闊的發(fā)展前途[2]。礦物加工工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，該課程是選礦學的延續(xù)，可以拓寬學生的專業(yè)知識面，開設生物技術(shù)在礦物加工中的應用課程具有重大意義。

2 生物技術(shù)在礦物加工工程中應用的課程教學方法

高等學校工科院系是培養(yǎng)工程師的搖籃，要求學生具有扎實的基礎理論和解決實際工程問題的能力。經(jīng)過幾年的摸索，在教學過程中，作者主要采用以下三種教學方法相結(jié)合，取得了良好的教學效果。

2.1 理論教學

理論教學是本科生思維能力培養(yǎng)的重點，也是教師教學和學生學習的難點。該課程的基礎理論涉及微生物學的部分，如果教師只是按照課本內(nèi)容講授，學生將不能完全理解和掌握此部分基礎理論，因此，教師改變教學思路和教學方法是必需的。生物技術(shù)在礦物加工工程中應用的課程難點和重點包括微生物基礎理論、生物浸出機理和各種礦石貴金屬提取與煤炭微生物脫硫。在講授這些機理過程中，加入相關(guān)視頻和模型的講解，使得學生更加充分的掌握該工藝過程和理解相關(guān)理論的精髓。

2.2 試驗分析

學習該課程的細菌培養(yǎng)和馴化時，同步帶領(lǐng)學生參觀實驗室和現(xiàn)場講解。對氧化鐵硫桿菌的采集、分離與培養(yǎng)進行了重要講授和分析，有利于學生更好的掌握微生物的生長繁殖和馴化機理。帶領(lǐng)學生取含有細菌的酸性坑水，將細口瓶、洗凈并配好膠塞，用牛皮紙包扎好瓶口，置于烘箱滅菌，冷卻后可作為細菌取樣瓶。學生在實驗室將配好的培養(yǎng)基用蒸汽滅菌，在無菌操作下分裝于數(shù)個已洗凈并滅菌的三角瓶中。將培養(yǎng)基和水樣加到三角瓶中靜置培養(yǎng)。細菌生長繁殖使三角瓶中培養(yǎng)基的顏色由淺綠變?yōu)榧t棕色，最后在瓶底出現(xiàn)高鐵沉淀。選擇變化最快，顏色最深的三角瓶，在瓶中取1 mL培養(yǎng)液，接種到裝有新培養(yǎng)基的三角瓶中，同樣培養(yǎng)。培養(yǎng)液將比頭一次更快的變紅棕色。按同樣辦法反復轉(zhuǎn)移培養(yǎng)10次以上。學生在學習基礎理論之后，再到實驗室進行相關(guān)的操作，有利于學生加深對微生物的基礎理論的理解和掌握

2.3 實踐講解

在講授該課程時，筆者通過介紹湖南省常寧縣柏坊銅鈾礦和廣西平南縣六嶺金礦等國內(nèi)大型稀貴金屬提取工藝的現(xiàn)狀、特色以及存在的問題，使得學生更好的理解和掌握生物技術(shù)在礦物加工工程中的應用。比如：作者舉例柏坊銅鈾礦的微生物浸出工藝，經(jīng)過視頻和照片等渠道介紹了該工藝的處理原料特點，其為選別尾礦、冶煉爐渣和井下大量貧礦；菌種取自安徽省銅官山銅礦的醉性礦坑水中，為氧化亞鐵硫桿菌；待浸出過程穩(wěn)定以后，則用置換沉淀銅以后的母液經(jīng)細菌氧化再生，然后送回滲濾浸出池；銅和鈾采用離子交換法分離，回收鈾以后的尾液再用廢鐵置換法回收銅。教學過程中，學生的學習興趣濃厚，踴躍發(fā)言，甚至積極聯(lián)系生產(chǎn)單位咨詢生產(chǎn)現(xiàn)狀，并考慮去該工作單位實習就業(yè)。

篇5

關(guān)鍵詞：中藥生物技術(shù)；教學方法

中圖分類號：G642.4　文獻標識碼：A　文章編號：1672-979X(2011)09-0366-02

中藥是我國傳統(tǒng)醫(yī)藥的重要組成部分，在我國應用已有幾千年的歷史，是中國人民長期同疾病作斗爭的經(jīng)驗總結(jié)，對中華民族的繁榮強盛做出了巨大的貢獻。中藥現(xiàn)代化是將傳統(tǒng)中醫(yī)藥的優(yōu)勢特色與現(xiàn)代化科技相結(jié)合，適應當代社會發(fā)展需要的過程。在中藥現(xiàn)代化進程中，生物技術(shù)正日益滲透到中藥現(xiàn)代研究與生產(chǎn)的各領(lǐng)域。

進入21世紀以來，生物技術(shù)逐漸成為時代的主題，也成為各國爭相發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。隨著生物技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，社會對生物技術(shù)類人才的需求也日益迫切。中藥生物技術(shù)是利用現(xiàn)代生物技術(shù)的研究方法和手段，以解決中藥生產(chǎn)和發(fā)展中某種具體問題為目的的學科，是生物技術(shù)與中藥研究和生產(chǎn)密切結(jié)合的產(chǎn)物。由于其大量應用現(xiàn)代生物學的理論并綜合利用了如生物化學、細胞和分子生物學、基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、化學工程等現(xiàn)代科學的研究方法和手段，被列入了高新技術(shù)的范疇。

遵循國家中藥現(xiàn)代化的發(fā)展戰(zhàn)略，暨南大學在中藥學專業(yè)(本科)開設了《中藥生物技術(shù)》課程，以介紹生物技術(shù)在中藥研究與開發(fā)中的應用為宗旨?！吨兴幧锛夹g(shù)》作為中藥學專業(yè)學生的專業(yè)必修課，其特點是理論性和實踐性較強。鑒于目前國內(nèi)高校開設過此課程的較少，現(xiàn)將暨南大學《中藥生物技術(shù)》課程組近年的教學實踐作一報告。主要報告課程的設置目的、教學內(nèi)容、教學模式等，以冀與同行專家學者討論和磋商，進一步推動該課程體系的不斷完善和發(fā)展。

1　選擇合適的教材

利用生物技術(shù)實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化是目前研究的熱點領(lǐng)域之一，相關(guān)的技術(shù)以及研究報告較多。但由于本課程為新興領(lǐng)域和交叉學科，故相關(guān)的教學書籍較少。與《中藥生物技術(shù)》課程直接相關(guān)的教材主要有：中國醫(yī)藥科技出版社出版的《中藥生物技術(shù)》和《現(xiàn)代生物技術(shù)方法在中藥現(xiàn)代化中的應用》；以及相關(guān)書籍，如華中師范大學出版社的《發(fā)酵工程》，中國農(nóng)業(yè)大學出版社的《植物組織培養(yǎng)教程(第二版)》，化學工業(yè)出版社的《天然藥物的生物轉(zhuǎn)化》，暨南大學出版社的《天然藥物化學成分生物合成概論》等?！吨兴幧锛夹g(shù)》和《現(xiàn)代生物技術(shù)方法在中藥現(xiàn)代化中的應用》兩本教材較系統(tǒng)地介紹了生物技術(shù)在中藥生產(chǎn)和研究中的應用，我們以此為主要參考書；其它幾本參考書在發(fā)酵工程、植物組織培養(yǎng)以及生物轉(zhuǎn)化等方面進行了深入探討，具有較大的參考價值。通過考察近年的教學效果，認為選擇上述教材和參考書是較為適宜的。

2　改革教學內(nèi)容

現(xiàn)代生物技術(shù)包括發(fā)酵工程、酶工程、細胞工程、蛋白質(zhì)工程和基因工程。目前在中藥研究與生產(chǎn)方面應用較多的包括基因工程技術(shù)、發(fā)酵技術(shù)、植物細胞工程技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)和酶工程技術(shù)等。這些內(nèi)容成為我們授課的重點，同時設計了相應的實驗教學內(nèi)容。

3　采用多媒體課件教學

多媒體教學是一種新的輔助教學方式，在很大程度上彌補了傳統(tǒng)教學直觀性和動感性等的不足，將學生帶入一個形象、生動、具體的環(huán)境，使概念實體化；同時，采用多媒體課件增加了教學信息量，進一步完善和開發(fā)多媒體教學課件對于激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量有著非常重要的意義。如，在“發(fā)酵技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應用”一章中，教師先講授發(fā)酵技術(shù)在中藥生產(chǎn)中的應用，每種應用的具體實施，包括所用到的原理、材料、設備等。然后，讓學生觀看相關(guān)的視頻，如人工蛹蟲草的發(fā)酵生產(chǎn)等。這既使講授的內(nèi)容形象化、客觀化，又提高了學生的學習興趣。因此，在開發(fā)數(shù)字化教學平臺的基礎上，由教師開發(fā)了許多有關(guān)中藥生物技術(shù)原理及實驗的演示課件，對幫助學生形象地理解相關(guān)的教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量起到了積極的作用。

4　采用啟發(fā)式教學法

教師在講授課程中，如一直以教師為主導，學生很易分散注意力，甚至影響學習的興趣。為了發(fā)揮學生的主體作用，充分調(diào)動學習的積極性和創(chuàng)造性，教師運用了“問答”模式的啟發(fā)式教學方法。理論聯(lián)系實際，提問與教學相關(guān)的問題以激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。如在講述“植物基因工程”一章前教師提出以下問題：中藥材中的活性成分含量往往都很低，如抗癌藥物紫杉醇，其含量在原植物中只有萬分之幾至十萬分之幾[2-31，其供應遠不能滿足實際需求，如何提高其產(chǎn)量?可先讓學生討論，然后讓學生帶著問題聽課。再如，在講述“植物微繁殖與脫毒技術(shù)”一章前提出以下問題：很多中藥材，特別是無性繁殖藥材，都易受到一種或多種以上病原菌的周身感染。有病毒會減少作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，目前尚無藥物可以治愈受病毒侵染的植物，如何脫毒?諸如此類的問題均與學習息息相關(guān)，可吸引學生的注意力，保持學習興趣。

5　增設實驗教學環(huán)節(jié)

《中藥生物技術(shù)》是一門實踐性較強的理論課，我們增設了相關(guān)的實驗教學環(huán)節(jié)。由于實驗教學學時有限，在實驗內(nèi)容選擇上應既突出專業(yè)特色，又注重與課程內(nèi)容的有機銜接。為此，我們精心設計了4項大型實驗，“煙草愈傷組織的誘導、懸浮培養(yǎng)”、“長春花細胞生物反應器生產(chǎn)長春堿”、“何首烏試管苗、毛狀根的繼代培養(yǎng)”以及“何首烏毛狀根生物轉(zhuǎn)化外源化合物”。實驗前教師先用多媒體課件做充分的分析，研究實驗對象，準確描述實驗原理、操作關(guān)鍵點等。通過多媒體課件的錄像讓學生得到更多的信息。錄像比語言直觀、形象，比圖形真實，所包容的信息量大；實況視頻又比動畫包含更多的信息，取得了很好教學效果，加大了教學信息密度。如在“煙草愈傷組織的誘導、懸浮培養(yǎng)”實驗中，煙草葉片消毒時間的把握，葉片愈傷面的創(chuàng)造，葉片切片的大小，葉片轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基中的一系列無菌操作等較難把握，易致染菌率高，愈傷率低。針對這些情況，錄制了此實驗的教學多媒體視頻課件，制作了分段視頻并保存在硬盤或光盤中，作為原始素材。

6　小結(jié)

以上幾點，是筆者從事《中藥生物技術(shù)》這門課程教學的體會和總結(jié)，并借鑒了其他長期從事中藥學專業(yè)課程教學同行的建議。教與學是互動發(fā)展的環(huán)節(jié)，只有教師長期探索新方法，才能不斷提高學生學習知識的能力和興趣，充分發(fā)揮學生學習的主動性、自覺性、探索性，才能更好的做到中藥現(xiàn)代化、國際化，才能培養(yǎng)出新一代優(yōu)秀的中藥學高級專門人才。

參考文獻

[1]余伯陽.中藥生物技術(shù)[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2005：1-11.

篇6

1食品工業(yè)中的常見生物技術(shù)

1.1基因工程

基因工程是基于分子遺傳學的理論建立的,又叫做DNA重組技術(shù)。對于來源不同的基因,基因工程根據(jù)預先設計的藍圖,借助于分子及微生物學,按照現(xiàn)代化的方式,實現(xiàn)雜種DNA分子的體外構(gòu)建,通過活細胞的有效導入,完成生物遺傳特性的全新轉(zhuǎn)變,從而達到獲得新品種的目的。在現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展中,基因工程是關(guān)鍵組成,食品的包裝、保藏等多個環(huán)節(jié),都可以將該技術(shù)應用其中,實現(xiàn)包裝材料的改變,達到降低食品生產(chǎn)成本的目的。同時,將基因工程應用于食品貯藏中,既是一種貯運方式的創(chuàng)新,也能獲得食物貯藏期的有效延長。以延熟番茄為例,該種食物的生產(chǎn)就應用到了轉(zhuǎn)基因技術(shù),以調(diào)控乙烯合成途徑這一辦法來使乙烯的合成得到有效抑制,達到番茄延遲成熟、貯藏期延長的效果。

1.2細胞工程

細胞工程中涉及多項生物學理論,既包括現(xiàn)代細胞生物學,也包括發(fā)育、遺傳學,更對分子生物學方法進行了運用。作為一種生物工程技術(shù),細胞工程基于人們的需求,按照預先的設計,實施細胞層次的遺傳操作,對細胞內(nèi)含物進行重組,對細胞結(jié)構(gòu)進行重組,從而實現(xiàn)生物功能以及生物結(jié)構(gòu)的科學轉(zhuǎn)變。通俗來講,細胞工程主要是完成新物種的快速繁殖,在實現(xiàn)這一目標的過程中,有效應用了組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)等生物學辦法,引入了基因移植技術(shù)、核質(zhì)移植技術(shù)等多項技術(shù)。作為一種科學研究辦法,生物工程的多個領(lǐng)域都可以看到細胞工程的滲入。在食品工業(yè)發(fā)展中,細胞工程更是得到了廣泛的科學利用。

1.3酶工程

在生物技術(shù)中,酶工程也是不可缺少的一種技術(shù),主要實現(xiàn)的是物質(zhì)轉(zhuǎn)化。就酶本身而言,是具有一定催化作用的,在生物反應器內(nèi),利用酶的這一作用,就可以實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

1.4發(fā)酵工程

在生物技術(shù)組成中,發(fā)酵工程同樣是不可缺少的。在發(fā)酵工程中,借助現(xiàn)代工程技術(shù)辦法,通過對微生物特定功能的科學利用,實現(xiàn)對某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制,或是就此產(chǎn)生一種新的需求物質(zhì)。

2生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應用分析

2.1肉類食品中的生物技術(shù)

在肉類食品生產(chǎn)中,通過生物技術(shù)的科學應用,既可以施行對肉類食物資源的有效改造,又能夠?qū)崿F(xiàn)對肉類傳統(tǒng)加工工藝的創(chuàng)新,從而使肉制品功能得到進一步增加、肉類加工深度得到更大提升,推動肉類生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2.2果蔬保鮮中的生物技術(shù)

現(xiàn)階段,在果蔬保鮮技術(shù)中應用較為廣泛的就是化學殺菌劑以及冷藏的處理方式了,然而,這樣做也存在著很大的弊端。一方面,使用化學殺菌劑,果蔬中的殘留會對食用者的健康造成一定威脅;另一方面,化學殺菌劑的長期使用,植物病原菌也會出現(xiàn)抗藥性。鑒于此,需要用另一種果蔬保鮮處理方式來取代現(xiàn)在應用較為廣泛的化學殺菌劑,而且,新的果蔬保鮮處理還最好是對人體健康沒有毒害威脅的,同時又具有高效防腐效用的,生物保鮮技術(shù)就能夠很好的滿足這一要求,國內(nèi)外都加強了對這一保鮮技術(shù)的研究。據(jù)相關(guān)研究顯示,茄子保鮮中應用木霉發(fā)酵液能達到極好的保鮮效果。實驗發(fā)現(xiàn),在20℃至25℃的貯藏溫度范圍內(nèi),茄子果實如果被木霉發(fā)酵液處理,可以保鮮貯藏長達20天。

2.3飲品中的生物技術(shù)

在飲品生產(chǎn)中應用生物技術(shù),不僅可以使飲品的風味得到有效改變,也會使飲品品質(zhì)發(fā)生變化,對于產(chǎn)品質(zhì)量的提升發(fā)揮著良好的效果。因此,在飲品產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,生物技術(shù)的應用是非常廣的。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),在南瓜汁乳酸發(fā)酵飲料生產(chǎn)中,以5%的乳酸菌接種量1:1.75的南瓜漿和水配比,分別向里添加7%以及0.05%的蔗糖、蛋白糖,給以40℃以及8小時的發(fā)酵條件,由此得到的飲品,不僅可以保持穩(wěn)定的外觀,還有著酸甜適中的獨特口感,深受大眾歡迎。

2.4食品添加劑中的生物技術(shù)

當前,科技術(shù)發(fā)展日新月異,在食品添加劑生產(chǎn)中,生物技術(shù)發(fā)揮著無可替代的作用,成為新型生產(chǎn)技術(shù)。在各種食品添加劑生產(chǎn)中,如何更好利用生物技術(shù),成為國際研究熱點。國內(nèi)這方面的研究,也取得了一定成績。比如在牛奶生產(chǎn)中,尤其是在雙乙酸奶味香精生產(chǎn)中,可利用雙乙酸乳酸乳桿菌進行發(fā)酵。向發(fā)酵液中,添加一定量的CuS04,可增加雙乙酸活性,而添加一定量的0.1%檸檬酸鈉,可抑制雙乙酸還原酶。因此,制備的奶味香料,具有雙乙酸的純正奶油香味。

2.5食品包裝中的生物技術(shù)

現(xiàn)階段,在食品工業(yè)發(fā)展中,食品包裝也更多的應用到了生物技術(shù)。而且,在包裝食品毒理檢測以及食品的防腐方面,生物技術(shù)應用也取得了效果。食品檢測中的生物技術(shù)評價食品品質(zhì)、開展食品質(zhì)量監(jiān)督、實施食品生產(chǎn)監(jiān)控、加強食品研究等,在食品檢驗的多個環(huán)節(jié),生物技術(shù)檢測都得到了較好的應用。尤其是在食品衛(wèi)生檢測環(huán)節(jié),生物技術(shù)的應用為提升食品質(zhì)量做出了重要貢獻。比如,對于蔬菜食品,可以通過免疫分析、活體生物分析等生物技術(shù)辦法來檢測藥物殘留。同時,在藥物殘留檢測環(huán)節(jié),利用生物芯片技術(shù)也能獲得準確的結(jié)論。再如,對于食品中是否含有病毒污染的檢測,通過核酸聚合酶連鎖反應這一生物技術(shù),可以在短時間內(nèi)擴增DNA和RN斷,從而獲得需要的檢測數(shù)量。除此之外,將基因工程應用于食品檢測,通過DNA指紋技術(shù),食品原料是否摻假就可以準確的鑒定出來。而且,通過DNA指紋技術(shù),也能判斷出牛奶飲品中是否含有微量毒素。

3生物技術(shù)應用于食品工業(yè)的前景展望

在高新技術(shù)中,生物技術(shù)雖然興起沒有多長時間,但卻在社會生產(chǎn)發(fā)展的多個領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。對于全球性重點關(guān)注的問題,如能源問題、污染問題、糧食問題等,都可以通過生物技術(shù)的應用得到科學的解決。可以說,生物技術(shù)出現(xiàn)而帶來的種種經(jīng)濟、社會效益是無法預估的。而隨著生物技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展,將其運用于食品工業(yè),也必然會出現(xiàn)更加廣闊的發(fā)展空間。

4結(jié)語

篇7

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代生物技術(shù)；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；應用；發(fā)展趨勢

中圖分類號 S144 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）19-0307-01

隨著農(nóng)業(yè)革命、手工業(yè)革命、工業(yè)革命、商品國際化革命、信息產(chǎn)業(yè)化革命的推進，許多科學家們預言21世紀必將產(chǎn)生一次生物技術(shù)革命，而這一革命的主戰(zhàn)場就是農(nóng)業(yè)?，F(xiàn)代生物技術(shù)可有效提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物的營養(yǎng)品質(zhì)。因此，現(xiàn)代生物技術(shù)必然會成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

1.1 基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

基因工程即利用分子生物學和微生物學技術(shù)，設計好不同來源的基因順序，在體外成功構(gòu)建雜交DNA分子后導入受體細胞，使受體細胞表現(xiàn)出人們需要的表現(xiàn)型，產(chǎn)生出人們需要的物質(zhì)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應用基因工程技術(shù)，獲得的農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性強，還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動、植物。例如，經(jīng)過7年的努力攻關(guān)，2011年勝利突破了大面積示范（即6.67 hm2示范）平均產(chǎn)量為13 500 kg/hm2的超級雜交稻第3期目標，達到了13 899 kg/hm2 [1]；運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將相應的基因?qū)胗筒酥杏型嘤鲛D(zhuǎn)基因抗病油菜新品種[2]；運用基因工程技術(shù)可將抗除草劑基因?qū)朕r(nóng)作物中，使農(nóng)作物能夠不受除草劑的影響，目前已生產(chǎn)出多種抗除草劑作物品種，應用廣泛[3]。

1.2 細胞工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

細胞工程是指在體外培養(yǎng)細胞，以改變細胞某些生物學特性為目的將不同作物或動物進行細胞雜交，使植物或動物個體繁殖速度加快，以獲得優(yōu)良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質(zhì)的一門技術(shù)[4]。細胞工程技術(shù)在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發(fā)揮著重要作用。目前植物體細胞雜交應用較多，如可以將馬鈴薯細胞和番茄細胞進行雜交，可獲得上結(jié)番茄下結(jié)馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”；將豆科植物與向日葵進行細胞雜交，可培育出具有高營養(yǎng)價值的“向日豆”[5]。

1.3 發(fā)酵工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

發(fā)酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產(chǎn)出對人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接將微生物應用到工業(yè)生產(chǎn)過程的一門新的技術(shù)。發(fā)酵工程主要可應用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的2個方面，一是生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如果酒、茯磚茶、食醋等；二是生產(chǎn)一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運用到了發(fā)酵工程技術(shù)，通過調(diào)控渥堆時間、使用接種劑、發(fā)酵劑等方法可以改進茯磚茶的加工工藝，進而可生產(chǎn)出“金花”飽滿、品質(zhì)優(yōu)良的茯磚茶。

1.4 酶工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

酶工程，簡單來說就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段將相應的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)。酶工程可應用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的制酒、制醬等方面。例如，隨著我國糧食的不斷增產(chǎn)，一些地區(qū)出現(xiàn)了粗糧過剩的問題，需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產(chǎn)葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，難以在市場上應用。最有效的辦法還是運用酶工程技術(shù)的手段，將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樘鸲却蟮墓?，果糖不僅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度還高50%以上。

2 微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用

2.1 微生物肥料的特點

微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用該種肥料可獲得特定的肥料效應[6]。生物肥料的定義分為2個方面，從狹義上講，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發(fā)酵產(chǎn)生的，活性高。施入該種肥料能夠產(chǎn)生活性物質(zhì)，能夠增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性質(zhì)，使作物的生長環(huán)境變得更好，使作物生長更優(yōu)、產(chǎn)量更高。從廣義上講，生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑，包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質(zhì)的轉(zhuǎn)化物等，此種生物體不限定，既可以是微生物，也可以是動、植物組織和細胞[7-8]。

2.2 生物肥料的應用優(yōu)勢

微生物肥料具有其他化肥和農(nóng)藥沒有的優(yōu)勢，可有效改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力。目前微生物肥料已應用在綠色有機食品生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護以及高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展中，并發(fā)揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用，對環(huán)境幾乎無污染；同時，施用量一般不大，在其生產(chǎn)過程中所消耗的能量也很少，因而可節(jié)約農(nóng)民的施肥成本。此外，微生物肥料還可改善土壤的理化性質(zhì)，減少土壤營養(yǎng)流失和富營養(yǎng)化的產(chǎn)生，實現(xiàn)土壤的可持續(xù)化利用。

2.3 微生物肥料的應用前景

目前，微生物肥料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面的應用已越來越廣泛，也得到了農(nóng)民以及社會的逐步認可。國內(nèi)外都在積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和綠色食品，微生物肥料作為一種保護生態(tài)環(huán)境、維護人類健康的理想肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用必將越來越廣泛、越來越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更

穩(wěn)定地發(fā)揮其生態(tài)作用是未來研究的方向[11-12]。

3 參考文獻

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篇8

關(guān)鍵詞：發(fā)酵工程；實驗教學；改革

中圖分類號：TQ92-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2013）-01-0181-1

發(fā)酵工程是針對生物技術(shù)及應用和生物制藥技術(shù)專業(yè)學生開設的重要的專業(yè)核心課程，是一門應用性和實踐性很強的課程[1-4]。實驗在發(fā)酵工程教學中占有非常重要的地位，我們一直把本課程實驗教學部分作為我們教學的重點，近幾年，根據(jù)我們的實踐教學經(jīng)驗，對這門課程的實驗教學內(nèi)容、考核方式進行初步的探索，形成了我們學校實驗教學的特色，主要目的在于提高了學生的實踐能力和分析問題解決問題的能力，讓學生在有限的時間內(nèi)掌握發(fā)酵相關(guān)實踐技能，從而培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才。

1 對實驗教學內(nèi)容進行改革，強化學生實訓能力培養(yǎng)

1.1 與生產(chǎn)實際相結(jié)合，優(yōu)化實驗內(nèi)容

發(fā)酵工程是一門應用性很強的課程，需要理論與實踐的密切聯(lián)系，對學生將來的就業(yè)影響深遠，而且生命科學領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，課程更新速度很快[5]。因此，為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力，我們對實踐教學內(nèi)容進行了改革，增加實踐教學內(nèi)容的學時，2008版教學大綱內(nèi)容實驗學時為32學時，2011版教學大綱加大了實驗教學內(nèi)容的比例，實驗學時增加到60學時，實驗內(nèi)容改革前只包括液體發(fā)酵部分，改革后增加了固體發(fā)酵部分和檢測部分，并把實驗內(nèi)容按照理論教學內(nèi)容進行了整合，改革前由四個實驗項目，改革后由八個實驗項目組成，包括固體發(fā)酵和液體發(fā)酵整個過程，有利于學生從整體觀念出發(fā)，強化學生實訓能力培養(yǎng)，強化學生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，縮短校內(nèi)實訓和校外頂崗實習的距離。

1.2 堅持以人為本，層次安排實驗內(nèi)容

發(fā)酵工程是一門實踐性強的課程，因而實踐教學在發(fā)酵工程教學活動中非常關(guān)鍵。將發(fā)酵實驗按照理論課發(fā)酵工藝工程這個主線整合為菌種選育，無菌發(fā)酵、發(fā)酵產(chǎn)物的收集鑒定、發(fā)酵液中的各項指標進行檢測到工廠發(fā)酵工藝模型的設計，從實驗室研究擴大到工廠生產(chǎn)規(guī)模的設計，然后固體發(fā)酵、固體發(fā)酵產(chǎn)物的測定，共八個實驗項目，通過這八個實驗項目訓練按照基礎、綜合、創(chuàng)新三個層次編制實驗內(nèi)容，提供了一個寬廣的平臺供學生學習，提高學生探索實驗能力，增加學生對實驗課的興趣，使學生在探索中不斷學習，從而達到教學目的，經(jīng)過改革后，通過對學生的調(diào)查，學生興趣濃厚，教學效果較好。

2 改革考核方式

實驗成績總分100分，占發(fā)酵工程課程成績的40%，由平時成績、實驗報告、實驗考核三部分組成，平時成績包括每次實驗學生的出勤情況、在實驗過程中對關(guān)鍵步驟的操作情況、學生在操作過程中的紀律和安全衛(wèi)生等內(nèi)容組成，平時成績占實驗總成績的30%；實驗報告包括實驗報告書寫質(zhì)量，實驗結(jié)果的計算分析情況，實驗總結(jié)和反思三部分組成，占實驗總成績的40%；實驗考核占總成績的30%，實驗考核是對整個發(fā)酵工程實驗部分，需要學生掌握的重點操作部分，或關(guān)鍵的儀器設備的操作情況進行考核，例如：作為發(fā)酵工程實驗中的重要設備發(fā)酵罐，對學生進行仿真訓練，使學生能夠正確的拆卸和安裝發(fā)酵罐，并對發(fā)酵罐的各種電極要熟悉掌握，通過對發(fā)酵罐進行考核，可以提高學生對發(fā)酵罐熟悉掌握。總之，通過考核進一步強化學生的動手操作能力和對實驗的掌握情況。以上實驗考核方式對學生公平、公開、公正進行，不斷調(diào)動學生學習的積極性，改善學風，提高學生實驗動手能力和學生綜合素質(zhì)。

3 結(jié)語

總之，對發(fā)酵工程實驗教學內(nèi)容和考核方式進行改革后，大大的提高了學生學習的積極性，通過發(fā)酵過程實驗課對學生的訓練，不但提高了學生的實踐動手能力，而且學生設計實驗的能力和對實驗的創(chuàng)新能力，也有了進一步的提高。經(jīng)過改革后，我校的發(fā)酵工程實驗已形成較好的科學體系，形成了具有我校特色的發(fā)酵工程實驗教學體系。在今后的實驗教學過程中，我們還會根據(jù)學生的實際情況進行探索和完善，以提高學生的綜合素質(zhì)為目的，使發(fā)酵工程教學真正達到培養(yǎng)創(chuàng)新型、綜合型人才的目的。

參考文獻

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篇9

[關(guān)鍵詞]校企共建工程中心 生物技術(shù)實踐教學

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）01-0135-03

黑龍江八一農(nóng)墾大學生物技術(shù)專業(yè)是在農(nóng)業(yè)微生物實驗室的基礎上建立的，曾三次被評為黑龍江省普通高校重點建設專業(yè)。該專業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，培養(yǎng)了大量社會所需的生物技術(shù)人才，與社會聯(lián)系廣泛，社會聲譽逐步提升，專業(yè)建設能密切聯(lián)系本地經(jīng)濟社會發(fā)展，在與相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的合作方面有良好的機制與途徑，畢業(yè)生廣泛受到用人單位的歡迎，歷年初次就業(yè)率就達到85%以上。

經(jīng)過多年的建設，生物技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)體系已較為成熟，但生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，新知識、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對生物技術(shù)人才培養(yǎng)的質(zhì)量提出了更高的要求。因而，生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標、思路及方案的制訂要充分考慮學校的優(yōu)勢、就業(yè)需求和未來發(fā)展的需要，要站在學科前沿，緊盯生物技術(shù)專業(yè)的發(fā)展趨勢，適度超前，培養(yǎng)在幾年乃至若干年之后，仍為社會所需要的人才。[1]本文依托黑龍江省寒區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用工程技術(shù)研發(fā)中心這一平臺，對生物技術(shù)專業(yè)的實踐教學模式進行初步探索、研究。

一、生物技術(shù)專業(yè)實踐教學存在的問題

我校生物技術(shù)專業(yè)的學生實踐能力的提高主要通過以下幾個層次進行：首先是基礎課實踐能力培養(yǎng)，主要是通過生物基礎、生物化學、分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫學和遺傳學課程的實驗與生物基礎課的野外實習得到初步的鍛煉；其次是在學習基因工程、發(fā)酵工程及設備、細胞工程、生物工程下游技術(shù)等專業(yè)課程中的實驗及實習得到進一步的訓練，主要涉及一些專業(yè)基本技術(shù)的培養(yǎng)；最后就是本科畢業(yè)論文的設計、研究及畢業(yè)實習。但在實踐能力培養(yǎng)過程逐漸發(fā)現(xiàn)存在諸多問題。

（一）實驗課內(nèi)容陳舊重復

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。生物技術(shù)是21世紀發(fā)展最快的學科，生物技術(shù)的研究內(nèi)容、方法及設備日新月異。為了適應生物技術(shù)的發(fā)展，實驗教學要不斷地革新。而我校由于師資力量條件的限制，儀器設備年更新率不足5%，致使有些課程的實驗內(nèi)容無法更新。比如，發(fā)酵工程及設備的實驗有3個：豆醬的生產(chǎn)、酸奶的發(fā)酵和固定化酵母細胞及酒精的生產(chǎn)，實驗內(nèi)容仍舊停留在20年前的水平。而發(fā)酵工程及設備、酶工程兩門課程均有固定化細胞的實驗內(nèi)容，基因工程、分子生物學也存在實驗內(nèi)容重復的問題。實驗課內(nèi)容的陳舊及重復，使培養(yǎng)的學生不能適應社會的發(fā)展，競爭力不強。

（二）課程實習實施效果良莠不齊

生物技術(shù)專業(yè)的課程實習主要涉及三門課，一是生物學基礎，在帽兒山進行為期1周的標本采集及鑒定實習，該課程的實習由學生直接參與，加之有豐富經(jīng)驗的老教師帶隊，歷年實施效果較好，得到學生歡迎。另兩門是發(fā)酵工程及設備、生物工程下游技術(shù)專業(yè)課，也均有1周的課程實習，但該兩門課程的實習均是采用參觀實習的形式，由于該部分的實習均是參觀發(fā)酵車間，噪音大，學生聽不清楚，學生在實習過程中走馬觀花，預計的實習時間很難達到，存在著實習實際學時達不到理論學時及實習效果差的問題。另外，發(fā)酵車間均大同小異，選擇參觀好幾個發(fā)酵工廠，學習效果差異不大，學生通過實習學到的知識量少。

（三）畢業(yè)論文研究不能有效提高學生的動手和創(chuàng)新能力

學生是在指導教師的指導下進行畢業(yè)論文的設計、實施和撰寫，畢業(yè)論文的完成可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。但目前存在著老師指導學生數(shù)量過多的現(xiàn)象，有的老師會指導10名左右本科生；同時需要老師填寫及督促、檢查學生完成的表格有選題執(zhí)行情況統(tǒng)計表、指導教師情況統(tǒng)計表、教師工作總結(jié)、畢業(yè)論文執(zhí)行情況檢查表、中期檢查表、工作進度表、教師指導記錄表、工作日志、學生工作總結(jié)和優(yōu)秀論文推薦表等，這些均加重了老師的工作量，使老師平均指導每個學生的精力減少，不可避免地造成學生畢業(yè)論文完成質(zhì)量不高的問題。

（四）畢業(yè)實習實施困難

教學計劃中安排學生在第八學期的1至15周進行畢業(yè)實習，是將四年所學的理論和實踐相結(jié)合的重要階段，可促進學生基本理論、基本知識、基本技能的融會貫通，提高學生運用知識解決問題的能力。而目前就業(yè)的嚴峻形勢、學校對就業(yè)率的要求使學生不能安心去實習，因為利用實習階段去找工作的學生較多，而學院為了完成就業(yè)的任務，也放松了對畢業(yè)實習的管理。另外，長期的教學實踐表明，由于學生的動手能力差，學生進入實習單位后不能很快適應角色，用人單位也不愿意接收實踐能力不強的學生。

二、工程中心建設的實踐條件

寒區(qū)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用工程技術(shù)研發(fā)中心依托單位為黑龍江八一農(nóng)墾大學，共建單位為哈爾濱世宏環(huán)保工程有限公司。中心目前擁有包括35L-500L-1000L發(fā)酵系統(tǒng)、厭氧操作臺、大型高速離心機、凝膠成像系統(tǒng)、高分辨率顯微鏡、蛋白質(zhì)純化系統(tǒng)、高效液相色譜等儀器設備100多臺套，價值500多萬元。中心學術(shù)帶頭人王偉東教授目前為國家“十一五”科技支撐計劃項目首席專家、黑龍江省“十一五”重大科技攻關(guān)項目首席專家、黑龍江省普通高校新世紀優(yōu)秀人才、黑龍江省杰出青年基金獲得者。研究團隊多年來在木質(zhì)纖維素的微生物分解與轉(zhuǎn)化、畜禽糞便和秸稈資源化處理生產(chǎn)生物有機肥、沼氣發(fā)酵技術(shù)與工程和秸稈微生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料技術(shù)等方面取得了眾多的研究成果。

共建企業(yè)哈爾濱世宏環(huán)保工程有限公司是一家環(huán)保工程設計及施工、農(nóng)林廢棄物及污水處理的生物技術(shù)與生物質(zhì)能源工程公司。公司涉及農(nóng)業(yè)廢棄物處理、環(huán)境污染（水、氣、固體廢棄物）防治厭氧處理工程、大型沼氣發(fā)電工程、發(fā)酵料液制肥工程、環(huán)保設備集成、環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)境工程等諸多方面。公司自成立以來，完成了雞西市梨樹區(qū)堿廠村、阿城濱圣養(yǎng)殖基地、通河龍口等多處大型沼氣工程。公司通過多起大型沼氣工程的建設，具備了豐富的建設經(jīng)驗，能夠承擔大型沼氣工程的建設與機械設備的開發(fā)、安裝、調(diào)試等工作。公司不僅致力于沼氣工程的建設工作，還致力于先進技術(shù)的開發(fā)與利用，開展畜禽糞便堆肥化、生物質(zhì)能源工藝技術(shù)及相關(guān)工程設備研發(fā)、技術(shù)熟化、成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)服務等。

三、依托工程中心的實踐教學改革措施

（一）優(yōu)化實驗課設置，整合實驗內(nèi)容

針對實驗教學過程中存在的問題，參考國內(nèi)高校生物技術(shù)專業(yè)課程實驗的設置進行實驗項目的整合，把重復的內(nèi)容進行了歸類，開設新的實驗項目。每門課程的實驗內(nèi)容、方法及目的均由授課教師進行開會論證，參與者為生物技術(shù)專業(yè)所有的授課教師及學院主管領(lǐng)導，特別邀請共建企業(yè)技術(shù)人員進行指導，對實驗課的開設實行嚴格的論證，并對有些課程的實驗進行了整合，形成一門課程：生物技術(shù)綜合大實驗課程，總學時為40學時，在第六學期開課；教學內(nèi)容主要是融會貫通生物與分子生物學、微生物學、發(fā)酵培養(yǎng)的實驗技能，綜合考慮學校的教學條件及今后進入企業(yè)進行實習的要求開展實驗；教學方式采用學生自行查閱資料、設計方案，由指導老師對實驗方案修正后實施。

（二）調(diào)整專業(yè)課程實習為生產(chǎn)實習

鑒于專業(yè)課程實習與畢業(yè)實習存在的諸多問題，對生物技術(shù)的教學計劃進行修訂，保留了生物基礎課程實習，取消了專業(yè)課程實習，在第五學期的開學之初增加4周的生產(chǎn)實習，主要是進入發(fā)酵企業(yè)進行頂崗實習。為了讓學生能在實習單位盡快適應生產(chǎn)單位的條件，充分利用工程中心擁有的發(fā)酵設備條件，在工程中心進行1周的操作訓練后分散進入實習單位，如大慶志飛生物化工有限公司、肇東日成酶制劑廠、大慶華理能源生物技術(shù)有限公司等10多個企業(yè)，采用學校教師與企業(yè)技術(shù)人員共同指導負責制對學生的實習進行指導和管理。

（三）建設“多師結(jié)構(gòu)”的實踐教師教學團隊

在培養(yǎng)理論與實踐兼?zhèn)浣處煼矫妫以哼M行了有益的探索。[5]為了進一步提高教師和學生的實踐能力，本科畢業(yè)論文的指導教師打破完全由教師承擔的制度，采用企業(yè)技術(shù)人員和教師共同指導方式。一方面減輕老師的工作量，另一方面研究的課題在一定程度上也解決了企業(yè)的一些問題，同時學生的綜合能力也得到了提高。

（四）鼓勵學生依據(jù)工程中心的條件申請創(chuàng)新訓練項目

為推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，強化學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力訓練，進一步提升大學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)適應創(chuàng)新型國家發(fā)展戰(zhàn)略需要的高水平創(chuàng)新人才，我省及學校從2012年起設立創(chuàng)新訓練項目、創(chuàng)業(yè)訓練項目和創(chuàng)業(yè)實踐項目。獲批省級項目，學校支持8000元/項；獲批校級項目，學校支持5000元/項。鼓勵學生利用工程中心的條件進行創(chuàng)新訓練項目申請，申請成功后，工程中心將依據(jù)項目的內(nèi)容提供實驗條件。

四、人才培養(yǎng)效果

實驗課程整合后，改變了以往以小的實驗為主，實驗內(nèi)容簡單，僅僅為理論中某一知識點驗證的弊端，將有相關(guān)的知識內(nèi)容有機地結(jié)合在一起，對學生系統(tǒng)掌握理論知識起到了很好的詮釋作用。生產(chǎn)實習的安排在解決了專業(yè)課程實習僅是參觀而得不到實際鍛煉的問題的同時，還為更好地開展畢業(yè)實習奠定了基礎，在此過程中工程中心起到了良好的銜接作用?！岸鄮熃Y(jié)構(gòu)”的實踐教師教學團隊使學生的畢業(yè)論文質(zhì)量得到了進一步提高，解決實際問題的選題內(nèi)容比例增加。2009級畢業(yè)生選題中，針對實際問題的選題占32.4%，雖然比例還不是很高，但比2008級畢業(yè)生增加了近10%。2009級畢生中有15人參加到創(chuàng)新研究項目中，有5人次獲得優(yōu)秀畢業(yè)論文，投稿論文3篇。

五、結(jié)語

生物技術(shù)專業(yè)結(jié)合校企共建工程中心進行了一些可提高學生實踐能力的教學改革，充分調(diào)用工程中心的各種資源，讓生物技術(shù)專業(yè)學生在工程中心中可以體驗不同的角色，獲得不同的經(jīng)歷，接受多種熏陶，打造學術(shù)型和應用型人才培養(yǎng)并舉的育人平臺，將學生、指導教師團隊、工程中心、企業(yè)現(xiàn)場融入生物技術(shù)人才培養(yǎng)體系當中，構(gòu)建“四位一體”的實踐教學模式。研究雖然取得了一定的效果，但阻礙實踐教學能力提高的因素還有很多，諸如限制實驗項目更新的儀器設備、畢業(yè)論文中流于形式的一些表格填寫、畢業(yè)實習與就業(yè)矛盾的解決等問題，還需要主管部門的認真思考，提出合理的解決方案。

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篇10

[關(guān)鍵詞]微生物；發(fā)酵工藝；工藝優(yōu)化；培養(yǎng)基；培養(yǎng)條件

中圖分類號：Q939.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0336-01

1 微生物發(fā)酵概述

生物發(fā)酵工程的概念較多，現(xiàn)代意義上關(guān)于生物發(fā)酵工程的理解為：在合適的pH酸堿度值、陽光照射度、培養(yǎng)基等條件上，利用微生物的一些特點，并借助一些現(xiàn)代工程技術(shù)對微生物進行生產(chǎn)，從而培育出一些能夠滿足人類進行生產(chǎn)活動的物質(zhì)，或是將微生物用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)體系。

微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制可以分為過程模型和控制策略。發(fā)酵過程建模如機理分析建模、黑箱建模和混合建模近年來都得到了快速的發(fā)展，而優(yōu)化控制策略方面的研究內(nèi)容與成果有：基于線性化近似的經(jīng)典優(yōu)化控制、基于非線性系統(tǒng)理論的優(yōu)化控制以及基于人工智能技術(shù)的優(yōu)化控制等。微生物發(fā)酵過程控制技術(shù)的優(yōu)化決定著發(fā)酵工程的質(zhì)量與效益。傳統(tǒng)的發(fā)酵工程過程為了快速提高發(fā)酵生產(chǎn)率與發(fā)酵水平，發(fā)酵過程更側(cè)重于菌種的篩選和改造上。隨著生物科學技術(shù)的發(fā)展，基因工程與代謝工程研究領(lǐng)域都出現(xiàn)了長足的進步與發(fā)展，利用基因重組與誘發(fā)等技術(shù)可以實現(xiàn)高產(chǎn)菌株普遍生產(chǎn)。但只有通過發(fā)酵過程的優(yōu)化控制，才能實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量最高、生產(chǎn)力最大、成本消耗最低的生產(chǎn)過程，因此對微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制成為發(fā)酵工程中研究人員日益關(guān)注的焦點。

2 存在的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，微生物發(fā)酵工程面臨的一大問題是自動化控制問題。為了順利解決該難題，首先應對微生物的不同特點有充足的了解。在科學技術(shù)快速發(fā)展的背景下，人們了解微生物的方式已經(jīng)發(fā)生了改變，已經(jīng)由原來的借助微生物形態(tài)進行表面認識，轉(zhuǎn)變?yōu)閷碗s生物學與細胞調(diào)節(jié)等方面。然而，微生物細胞較復雜，這使得生物發(fā)酵工程也變成了一類重復性差、高度非線性、慢性變、復雜的生化過程。因此，在研究過程中，不可僅從表面對生物發(fā)酵過程進行分析，而根據(jù)檢測得到的過程參數(shù)對生化發(fā)酵過程進行詳細分析。一般來說，檢測的過程參數(shù)主要包括物理參數(shù)、生物參數(shù)與化學參數(shù)這幾類。

3 生物發(fā)酵過程的在線檢測與控制技術(shù)進展分析

微生物發(fā)酵過程屬于一種生化反應過程，主要是為了促進最終產(chǎn)物利用率的提升，確保微生物生長環(huán)境的舒適度。在舒適、適宜的環(huán)境中，有利于微生物進行有效的生長代謝，并能實現(xiàn)對微生物發(fā)酵過程的在線檢測與控制，從而提升微生物發(fā)酵產(chǎn)品的利用率，發(fā)揮其最大作用。具體來說，主要包括以下幾個方面。

（1）電機攪拌熱、冷卻水溫度、微生物發(fā)酵熱等因素，均可能影響發(fā)酵的溫度。此外，發(fā)酵罐體積大小，也會在一定程度上影響發(fā)酵溫度的控制。如果發(fā)酵罐的體積較大，往往會采用冷卻水或發(fā)酵溫度為主回路的串級控制方式；如果是體積較小的發(fā)酵罐，多采用冷卻水流量、發(fā)酵溫度為主的簡單回路控制方式。

（2）在微生物發(fā)酵過程中，生物發(fā)酵也會受溶解氧濃度的控制情況影響。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)對該方面的研究較少，僅限于了解到哪些因素會對溶解氧濃度產(chǎn)生影響。目前，影響溶解氧濃度的因素主要有：供給的空氣量、發(fā)酵罐本身的壓力、攪拌槳的轉(zhuǎn)速及形狀。

（3）在微生物發(fā)酵過程，pH酸堿度值也是影響在線檢測與控制的一個重要因素[4]。若pH酸堿度值過高或過低，微生物的生成及代謝過程都會發(fā)生變化，故必須保證酸堿度值得合適。若發(fā)酵液的酸堿度為強酸性，可通過加氧水的方法弱化其酸性；若發(fā)酵液濃度為強堿性，可通過加糖的方式弱化其堿性，調(diào)節(jié)發(fā)酵液的酸堿度，直至合適。

（4）消泡控制也是影響生物發(fā)酵工程的一個重要因素。發(fā)酵前，微生物的生長往往較旺盛，而此時若加滿液料，并將攪拌槳馬達最大速度啟動，空氣通入量也加到最大，很容易導致發(fā)酵液上浮的現(xiàn)象，最終發(fā)生逃液現(xiàn)象。若發(fā)生該類情況，一般會采用雙位式控制方法進行處理，可取得較好的效果。

（5）在生物發(fā)酵過程中，補料控制也是影響發(fā)酵的一個重要因素。在發(fā)酵的進行狀態(tài)中，微生物生成代謝也會在半連續(xù)式發(fā)酵過程的變化情況下發(fā)生相應的改變。所以，在這過程中，應該連續(xù)不斷地為生物補充營養(yǎng)成分，保證微生物能夠按優(yōu)生物軌跡生長，才能促進微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的提升。

不同于物理、化學反應，生物過程反應速度相對較慢，反應物質(zhì)、產(chǎn)物濃度等的轉(zhuǎn)化率也不高。若要解決上述問題，工業(yè)微生物學通常是從兩個方面入手：（1）正確選育或改良菌種，提高發(fā)酵菌種的優(yōu)良性；（2）對培養(yǎng)條件進行合理控制，為生產(chǎn)出更好的目標產(chǎn)物創(chuàng)造條件。從某種程度上看，通過控制與優(yōu)化發(fā)酵過程，能夠?qū)⑸镞^程較好地控制在一種優(yōu)化的操作環(huán)境或條件下，被認為是促進生產(chǎn)力提升的有效措施或捷徑之一，具有非常重要的意義。因此，在發(fā)酵過程中，相關(guān)人員必須重視對發(fā)酵過程的線檢測與控制，力將發(fā)酵環(huán)境或操作條件控制在一個較理想的狀態(tài)下，為進一步提升生產(chǎn)水平提供強大的技術(shù)支持。

4 微生物發(fā)酵過程的優(yōu)化控制策略

4.1 基于線性化近似的經(jīng)典優(yōu)化控制

基于“極大值原理”經(jīng)典的優(yōu)化控制方法在早期發(fā)酵過程優(yōu)化控制中應用較為廣泛。在發(fā)酵過程狀態(tài)空間描述中利用極大值原理以及迭代法可以實現(xiàn)發(fā)酵的最優(yōu)實施效果。極大值原理方法適用于比較復雜的發(fā)酵過程控制對象，但極大值原理只能得到開環(huán)控制，當發(fā)酵過程中的計算量較大時，僅能對少數(shù)過程制定出優(yōu)化曲線，忽視了環(huán)境因素對系統(tǒng)的干擾。相關(guān)研究人員后來將極大值原方法融入理變量方法，得到最佳的變量優(yōu)化曲線，控制效果較好，但是還沒有達到理想的實驗精度與簡便性；發(fā)酵過程的建模質(zhì)量對經(jīng)典優(yōu)化控制的發(fā)展產(chǎn)生了很大程度的影響。

4.2 基于人工智能技術(shù)的優(yōu)化控制

利用計算機科學技術(shù)結(jié)合人工智能理論對發(fā)酵過程進行優(yōu)化控制成為近幾年的發(fā)酵過程研究的熱點，人工智能技術(shù)能突破很多復雜的系統(tǒng)問題，主要包括專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等。利用智能方法對發(fā)酵過程進行優(yōu)化控制，在研究與仿真中呈現(xiàn)出優(yōu)良的效果。研究人員建立了基于乙醇生產(chǎn)的專家系統(tǒng)，實現(xiàn)了乙醇發(fā)酵過程的發(fā)酵單元的檢測，系統(tǒng)的誤差非常小，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了提高。但智能控制方法在模擬活動時仍存在局限性，神經(jīng)網(wǎng)絡控制對于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的確定具有不可控性，因此智能方法交叉成為目前急需研究的發(fā)酵控制的技術(shù)問題。

5 結(jié)論

隨著科技的不斷進步以及生物技術(shù)水平的持續(xù)提升，微生物發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的發(fā)展，除了在農(nóng)業(yè)與工業(yè)方面獲得了廣泛的應用外，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應用更加值得期待。利用微生物發(fā)酵技術(shù)可以有效地解決許多正常生產(chǎn)不能夠解決的難題。合理運用微生物發(fā)酵技術(shù)，并對發(fā)酵工藝進行持續(xù)地優(yōu)化與改進，可以有效地提升生產(chǎn)效率，推動發(fā)酵工程技術(shù)不斷前進與健康發(fā)展，從而擴大微生物發(fā)酵在各領(lǐng)域的應用價值。？

參考文獻

[1] 張文芝，郭堅華.微生物發(fā)酵工藝優(yōu)化研究進展[J].？廣東農(nóng)業(yè)科學，2013，（6）.

[2] 董昌健.對如何推動微生物發(fā)酵工藝優(yōu)化的研究[J].？吉林農(nóng)業(yè)，2013，（10）.