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關鍵詞：人工濕地；濕地植物；農村生活污水；生物入侵；凈化效果

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）13-3043-05

Rural Domestic Sewage Treatment by Native Wetland Plants in Sichuan Basin

and the Case Study

YANG Zi-yao

（School of Soil and Water Conservation， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）

Abstract： To treat rural domestic sewage， the purification effect and plant growth of six kinds of wetland plants induding reeds， cyperus alternifolius， canna indica， typha latifola， acorus calamus， and hedychium coronarium was studied in Sichuan Basin. Results of the biomass and the relative growth rate showed that the growth characteristic of cyperus alternifolius and reeds had the fastest growth， followed by typha latifola and canna indica， while acorus calamus and hedychium coronarium had the slowest growth. Treatment capacities of six kinds of wetland plants on CODCr， TP， NH4+-N， TN， DO and turbidity were quite different. After 25 days， acorus calamus worked best for CODCr purification with reduction from 217 mg/L to 39 mg/L， followed by typha latifola and reeds with reduction from 217 mg/L to 45 mg/L and 47 mg/L. Acorus calamus worked best for TP purification with reduction rom 9.4 mg/L to 3.7 mg/L， followed by typha latifola and reeds with reduction from 217 mg/L to 3.9 mg/L and 4.0mg/L. Canna indica and hedychium coronarium worked best for TN purification with reduction from 21.9 mg/L to 5.4 mg/L and 5.6 mg/L. Cyperus alternifolius and reeds worked best for NH4+-N purification with reduction from 15.6 mg/L to 1.58 mg/L and 1.62 mg/L. To avoid using alien species including cyperus alternifolius， canna indica and acorus calamus， three native wetland plants including reeds， typha latifola and hedychium coronarium can be used safely. After the small wetland engineering treatment， the purification effect of CODCr， TP， NH4+-N， TN， DO and turbidity of rural domestic sewage was obvious， which can meet the requirement of a class national farm irrigation water.

Key words： artificial wetland； wetland plants； rural domestic sewage； biological invasions； purification effect

農村生活污水主要來源于廚房炊事用水、洗滌用水、沖廁用水，養(yǎng)殖用水及糞尿廢水，生活垃圾、糞肥滲濾及沼氣池廢液等，污水中含有較高的氮、磷、微生物和碳氫化合物。目前國內研究中，針對生活污水最佳處理方式之一就是建設小型人工濕地，利用濕地植物凈化生活污水。人工濕地系統(tǒng)的關鍵在于凈化工藝和濕地植物的配置，但此方面的研究較為缺乏[1-5]。通常，濕地植物以高生物量的草本植物為主。常見的濕地植物種類有蘆葦、香蒲、燈芯草、菖蒲、水蔥、水芹等[6]。常見的濕地植物主要來源于園林植物，部分為外來物種，其中一部分已被界定為入侵物種。例如水葫蘆和大已被界定為入侵植物，環(huán)境風險極大，應盡量避免使用；粉綠狐尾藻和再力花具有一定的潛在入侵風險，應當慎用；旱傘竹與美人蕉的風險性相對較低[7]。本土植物以蘆葦、香蒲與姜花等為代表，可以安全采用。

四川盆地具有獨特的氣候與地理條件，河流、湖泊、稻田、水庫和魚塘等水生生態(tài)系統(tǒng)廣泛分布，也極易受到外來物種的入侵威脅。為此，應加大對本土濕地植物的研究與培育，使其替代具有環(huán)境風險的外來濕地植物。但目前國內針對此方面的研究或工程實例均較為空白。為利用濕地植物處理農村生活污水，同時從長遠考慮避免生物入侵，本研究以蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花6種濕地植物為研究對象（旱傘竹、美人蕉與菖蒲為常見的且具有一定生物入侵風險的外來濕地植物，蘆葦、香蒲與姜花為零風險的本土濕地植物），比較其處理農村生活污水的植物生長狀況和凈化效率，同時介紹四川省小型人工濕地工程選定蘆葦、香蒲與姜花3種本土濕地植物對農村生活污水進行處理的工程實例。

1 材料與方法

1.1 濕地植物

選用四川盆地常見的6種濕地植物（表1）。引種時每種植物盡量控制在中等密度。種植初期，植物均為幼苗，生長狀況觀測時間持續(xù)1年。每種植物同時種植生長狀況相近的較多植株（超過150株）作為試驗樣本。

1.2 植物生長狀況、生物量及相對生長速率的測定方法

植物生長狀況等各項指標測定時間持續(xù)1年。測定前隨機抽取同期蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花的標準苗各45株，逐株測定株高和基徑，并將植株各部分（根、莖、葉、果、花）在105 ℃烘干至恒重，分別記錄其干質量，并計算總生物量（B）。并根據(jù)植物生長相關法[8]，植株的基徑（D）、株高（H）與生物量（B）之間的關系如下：

lgB=lga+b?lg（D2H）

相對生長速率（R）的計算：

R=（lnB2-lnB1）/（T2-T1）

式中，R為相對生長速率，B1和B2分別為時間T1和T2時的植株干重。

1.3 濕地植物培養(yǎng)箱

為了分別研究6種植物對農村生活污水的水質凈化效率，在實驗室構建多個人工培養(yǎng)箱，分別種植相等數(shù)量的6種濕地植物。每個培養(yǎng)箱采用長50 cm、寬45 cm、高30 cm的塑料箱進行試驗。塑料箱內從下至上依次填充礫石層（粒徑1～3 cm）、砂層、土壤層，厚度均大約為10 cm。在箱中埋設PVC管，一端插入箱底，另一端伸出土壤層外，用于進排水。箱體的容水體積在實驗初期較高，穩(wěn)定后維持在5 L。試驗用水均采用農村生活污水，分別在0、5、10、15、20、25 d 6個時間點監(jiān)測培養(yǎng)箱內相關水質數(shù)據(jù)，同時增設一組空白。

1.4 水質指標測定方法

水樣檢測指標包括6類：CODCr、TP-P、NH4+-N、TN-N、DO和濁度。CODcr、TP和TN的測量方法采用國標方法；NH4+-N的測定采用納氏試劑比色法；濁度由WZS-185型高濁度儀測定；DO用溶解氧測定儀測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS統(tǒng)計軟件計算各個指標的平均值和標準差，如存在顯著差異，采用Student-Newman-Keuls多項比較法檢驗差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 植物的生長狀況

2.1.1 株高、基徑及其年增量 植物的株高與基徑是衡量植物外部形態(tài)的重要指標。結果（表2）表明，蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花株高年增量分別為24、76、39、77、34和41 cm，試驗后（1年后）株高分別為試驗前的1.2、1.9、1.3、1.8、1.7和1.4倍。株高年增量為香蒲≈旱傘竹>姜花>美人蕉>菖蒲>蘆葦，且差異較為顯著。同樣，6種植物的基徑年增量分別為11、5、16、15、13和12 cm，試驗后（1年后）基徑分別為試驗前（1年前）的1.3、1.8、2.2、1.8、3.2和2.5倍?；鶑侥暝隽繛槊廊私?香蒲>菖蒲>姜花>蘆葦>旱傘竹，且差異顯著。

2.1.2 生物量及其相對生長速率 為了估算生物量，建立了6種植物生物量（B）與株高（H）和基徑（D）的回歸方程[9]（表3）。根據(jù)回歸方程分別計算出6種植物試驗前后的生物量及其相對生長速率（表4）。表4的結果表明，從生物量可以看出，蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花的植株生物量年增量分別為135、706、93、245、201和64 g，試驗后（1年后）生物量分別為試驗前（1年前）的3.4、3.8、2.9、3.0、2.2和1.8倍。生物量年增量為旱傘竹>蘆葦>香蒲>美人蕉>菖蒲>姜花，且差異較為顯著。另外，相對生長速率也反映出了旱傘竹與蘆葦生長最快，香蒲與美人蕉次之，菖蒲與姜花較慢的植物生長特性。

2.2 濕地植物對污水水質的影響

2.2.1 對CODCr的去除效果 由圖1可知，蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花均能有效降低農村生活污水中的CODCr。在培養(yǎng)25 d時，CODCr的濃度均小于或等于65 mg/L，此時對CODCr的凈化效率依次為79.3%、70.0%、75.1%、78.3%、82.0%和72.8%。其中，菖蒲對于水體中CODCr的處理效果最佳，使其由217 mg/L降低至39 mg/L，其為外來物種；香蒲與蘆葦其次，分別降低至45 mg/L與47 mg/L，為本土物種；旱傘竹相比最差。針對污水中CODCr的凈化，小型人工濕地工程采用香蒲與蘆葦具有較高的可行性。

2.2.2 對TP的去除效果 由圖2可知，6種濕地植物對于污水中TP的去除效果均優(yōu)于對照組，但效果差異較明顯。一方面，濕地植物通過根際微生態(tài)環(huán)境吸附污水中的部分磷，用于自身生長合成；另一方面，濕地植物根系產生的氧，使水體溶氧量增加呈好氧狀態(tài)，水體微生物中聚磷菌等活躍，也發(fā)揮了一定的固磷作用。同時，濕地基質也能吸附一部分磷，最終使得污水中TP含量大幅下降。在培養(yǎng)25 d時，濕地植物對TP的凈化效率依次為57.4%、52.1%、45.7%、58.5%、63.8%和48.9%。其中，空白的TP濃度為9.4 mg/L，菖蒲對于生活污水中TP的去除效果最好，使TP的濃度降低至3.7 mg/L，香蒲與蘆葦其次，分別降低至3.9 mg/L與4.0 mg/L，美人蕉和姜花的去除效果相對較差。針對污水中TP的凈化，小型人工濕地工程采用香蒲與蘆葦具有較高的可行性。

2.2.3 對TN的去除效果 在人工濕地環(huán)境下，生活污水中的N，一部分被植物根系直接吸收，滿足植物生長需要；一部分通過微生物的氨化、硝化、反硝化作用被消耗掉。植物的存在能增強濕地系統(tǒng)中微生物的活性。由圖3可知，蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花均能有效去除農村生活污水中的TN。隨著培養(yǎng)時間的延長，污水中TN含量持續(xù)下降，在培養(yǎng)25 d時，人工濕地植物對TN的凈化效率分別為71.2%、65.3%、75.3%、56.6%、73.5%和74.4%，而對照的TN含量變化較小，去除率僅為4.4%，表明濕地植物對污水中TN的去除效果較好。其中，空白的TN濃度為21.9 mg/L，美人蕉和姜花對于TN的去除效果最好，分別使TN的濃度降低至5.4 mg/L和5.6 mg/L，香蒲的去除效果相比略差。針對污水中TN的凈化，小型人工濕地工程可采用姜花。

2.2.4 對NH4+-N的去除效果 濕地植物根系長期處于水生環(huán)境中，其供氧能力決定了微生物對水體中NH4+-N的去除效果。對于NH4+-N的去除效果，有植物的濕地系統(tǒng)要優(yōu)于沒有植物的濕地系統(tǒng)。此外，NH4+-N的去除同時也靠植物根部吸收，且去除率與植物生長情況成正相關，生長情況好的植物對NH4+-N的吸收量也高[2]。

由圖4可知，6種濕地植物對NH4+-N的去除效果有一定的差別。濕地植物生長水體中的NH4+-N含量隨著培養(yǎng)時間先上升后持續(xù)下降。其中，在25 d時，蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花對NH4+-N的凈化效率依次為89.8%、89.9%、89.4%、88.1%、89.6%、87.6%和85.7%，而空白僅為8.8%，表明濕地植物對污水中NH4+-N的去除效果較好。旱傘竹與蘆葦分別使污水中NH4+-N濃度由15.60 mg/L降低至1.58 mg/L與1.62 mg/L。不同植物去除效果由高到低：旱傘竹≈蘆葦>香蒲>美人蕉>菖蒲>姜花。針對污水中NH4+-N的凈化，小型人工濕地工程可采用蘆葦。

2.3 工程實例應用

依托四川省小型人工濕地示范工程項目，在四川某村落建設占地面積為800 m2的小型人工濕地系統(tǒng)，處理水量為80 m3/d，設計水力停留時間為5 d。該項目村居民80余戶，總人口253人，該村通自來水，同時也使用地下水作生活用水。目前生活污水直接排入該村附近河溝。本工程試驗用水直接取自該河溝（與實驗室用污水來源相同）。根據(jù)前述試驗結論，小型人工濕地工程主要采用蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物，種植密度約6株/m2。工程運行初期采用間歇進水、逐漸加大進水量，經過60 d的培養(yǎng)馴化調試后進入穩(wěn)定運行階段[10]。穩(wěn)定運行階段后，經本系統(tǒng)處理后的污水（試驗組）與未經處理的污水（對照組）年平均水質指標如表5。

由表5可知，由蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物構成的人工濕地系統(tǒng)對于農村生活污水CODCr的凈化效率達到了69.7%～79.7%。有研究表明，不溶性有機物通過人工濕地的沉淀和過濾可以很快從污水中截留下來，被人工濕地中的微小生物加以利用，可溶性有機物則可通過微生物的代謝過程被去除，使其濃度降低[1]。另外，對于TP與TN的凈化效率也分別達到了19.2%～58.0%和50.5%～59.5%，可見生活污水中N和P含量有大幅降低。此外，經人工濕地植物處理后，生活污水中NH4+-N的凈化效率達到了25.8%～77.5%；DO含量達到了6.7 mg/L，高于4 mg/L，水體條件呈好氧狀態(tài)；濁度達到了60～87 NTU，水體濁度有所改善。經該人工濕地系統(tǒng)處理后的出水水質可滿足國家農田灌溉水質標準（GB5084-92）對于一類（水作）灌溉水質（CODcr≤200 mg/L、TP≤5.0 mg/L和TN≤12 mg/L）的要求。

3 小結與討論

四川盆地目前應用較廣的蘆葦、旱傘竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花6種濕地植物，研究其株高、基徑、生物量較試驗前均有不同程度的增加。生物量以及相對生長速率反映了旱傘竹與蘆葦生長最快，香蒲與美人蕉次之，菖蒲與姜花較慢的濕地植物生長特性，這對于濕地植物的培育有指導意義。

在本研究中，實驗室人工培養(yǎng)箱試驗25 d后，菖蒲對于農村生活污水中CODCr的處理效果最佳，使其由217 mg/L降低至39 mg/L，香蒲與蘆葦其次，分別降低至45 mg/L與47 mg/L，旱傘竹相比最差；菖蒲對于TP的去除效果最好，使其由9.4 mg/L降低至3.7 mg/L，香蒲與蘆葦其次，分別降低至3.9 mg/L與4.0 mg/L，美人蕉和姜花相對較差；美人蕉和姜花對于TN的去除效果最好，分別使TN的濃度由21.9 mg/L降低至5.4 mg/L和5.6 mg/L，香蒲的去除效果相比略差；旱傘竹與蘆葦分別使污水中NH4+-N濃度由15.6 mg/L降低至1.58 mg/L與1.62 mg/L。以避免選用外來濕地植物為前提，小型人工濕地工程可以安全采用蘆葦、香蒲與姜花3類濕地植物。

農村生活污水經小型人工濕地系統(tǒng)處理后，CODCr、TP、NH4+-N、TN、DO和濁度與試驗前差別較為明顯，處理后的出水水質可滿足國家農田灌溉水質標準對于一類灌溉水質關于CODcr、TP和TN的要求，表明其應用價值較高。

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篇2

【關鍵詞】教學改革 理論教學 實驗教學 考核方式

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）15－0003－02

近年來，生物技術發(fā)展突飛猛進，生物技術產業(yè)成為當前新經濟的主要推動力。生物工程下游技術是實現(xiàn)生物技術產業(yè)化的關鍵，因此其基本理論和應用研究一直是生物技術研究領域中最為關注的內容。生物工程下游技術作為生物技術專業(yè)本科必修課程，是闡述現(xiàn)有和新興的生物技術產品的提取、分離、純化、精制加工等技術的科學原理、方法、規(guī)律及發(fā)展趨勢的一門學科。作為地方應用型本科院校，本著立足于地方、服務于地企的方針，針對生物技術專業(yè)的特色，我們開設了生物工程下游技術課程，并作為專業(yè)主干課。該課程與工程學技術內容結合較多，在充分結合實踐教學的基礎上，能夠使學生全方面了解并掌握生物工程下游技術的基本理論和關鍵工藝技術，鍛煉獨立設計提取純化方案及進行研發(fā)的能力。本文根據(jù)生物工程下游技術課程的特點，結合教學過程中的體會，探討了課程的教學內容、教學模式以及考核方式，以進一步提高課程的教學質量。

一 生物工程下游技術課程特點

生物工程下游技術即從微生物菌體發(fā)酵、動植物細胞組織培養(yǎng)的或酶反應等各種生物工業(yè)生產過程獲得的生物原料，經提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產品的技術，是生物技術產業(yè)化的必經之路。生物工程下游技術課程內容多與工業(yè)應用相結合，主要研究的是物質分離的方法原理及相關儀器設備，涉及物理、化學、生物化學、發(fā)酵工程、生物工程與設備等多門學科，更多地體現(xiàn)了理論基礎知識與實際應用的結合，適合于理工科專業(yè)生物技術/生物工程專業(yè)學生學習。

二 教學體會

生物工程下游技術是我校生物技術專業(yè)的專業(yè)課程，涉及工程學內容較多，理科學生因缺乏工科背景知識，對本課程知識點的理解和掌握難度很大。為了使學生對下游技術中涉及的名詞、術語等更易理解，同時調動學生學習的積極性，達到最佳的教學效果，在理論教學過程中運用了多種教學方法（如啟發(fā)式、研討式、分析式等），并結合多種教學手段（如板書、幻燈、影音等）進行日常的教學活動。多方法、多手段的配合，起到了一定的效果。然而，生物工程下游技術是在物理學、無機化學、有機化學、物理化學、生物化學、微生物學、化工原理等先修課程的基礎上開設的專業(yè)課程，學生對這些課程內容掌握的扎實程度在一定范圍內影響了對本課程知識的掌握。

實驗教學是本課程的重要組成部分，對于幫助學生理解基礎理論知識、分析和解決問題、提高理論聯(lián)系實際的能力具有積極的意義。但由于多種原因，實踐教學沒有充分發(fā)揮作用，卻加大了理論教學的難度。

三 教學改革

1．優(yōu)化教學內容

教學內容是制定教學計劃的主體部分，也是最關鍵的環(huán)節(jié)，其集成了對學生知識和技能的傳授、思想和觀點的灌輸以及習慣和行為的培養(yǎng)。教學內容與教學效果相關聯(lián)，直接影響著學生建立有效學習知識的體系。

第一，選擇優(yōu)秀教材。教材是落實新課程的標準，實現(xiàn)教學設計、體現(xiàn)教學內容的重要載體，也是教師進行教學的主要依據(jù)。選擇知識體系完整、內容系統(tǒng)前沿的教材，才能確保教學質量。根據(jù)生物工程下游技術的課程特點，也結合我校學生的專業(yè)基礎知識背景，我們采用了1999年由中國輕工業(yè)出版社出版、毛忠貴編著的《生物工業(yè)下游技術》。該教材是普通高等教育“九五”國家級重點教材，該教材以生物工業(yè)下游技術一般的工藝流程為主線，逐個單元操作為知識點，闡明了各單元技術的理論基礎及操作要點，涵蓋了發(fā)酵液放罐后分離、提取、純化和精制等一系列內容。其內容體系完整清晰，知識點簡明扼要，特別適合做為我們缺乏工科背景的學生學習的主要參考教材。此外，為了更好地對課程內容加以理解，并及時掌握本領域的最新動態(tài)，我們還指定了《生物工藝原理》、《生化分離工程》、《發(fā)酵工程設備》等作為參考資料，提供了國內外知名大學的相關課程視頻供大家研習，以開闊視野，拓寬知識面。

第二，精心制定大綱。教學大綱是課程教學的綱要，是進行教學的主要依據(jù)，也是檢查和評定學生學業(yè)成績和衡量教師教學質量的重要標準。本課程研究組本著“牢基礎，強實踐”的培養(yǎng)方針，制定了適合應用型人才培養(yǎng)模式的課程教學大綱，既突出了基本原理和方法的重要性，又體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的必要性，更是把行業(yè)研究的最新動態(tài)引入了課堂。在理論教學大綱設定的同時，兼顧了實踐教學的作用，理論教學大綱與實踐教學大綱同時編排，相互支撐。如在進行離子交換理論課程教學的過程中，安排相應的實驗課程，根據(jù)理論課程的知識，由學生自行設計實驗方案，并完成實驗報告，在理論教學過程中大家共同討論分析結果，充分發(fā)揮學生的自主能動性，將知識掌握得更為牢靠。

2．改進教學模式

教的質量最終體現(xiàn)在學的質量上。教育教學質量最終應該用人才培養(yǎng)質量來檢驗。也即，教學質量的檢驗目標是以人才培養(yǎng)質量為核心，教育教學的思路就是以學生為主體、以優(yōu)化學習過程為目的。教學過程的教學模式直接與這一檢驗目標相關聯(lián)。教學不是簡單的教師的教和學生的學，而是要以學生輕松掌握知識技能為目的的全方位的教學。教師對教學資料熟悉于心是基本要求，還要善于在恰當環(huán)節(jié)增加有趣、熱點、實用性強的知識。教學模式具體運用中主要的問題是教學過程中的師生配合以及學生對理論知識的實際運用。

傳統(tǒng)的教學過程中師生難以成為學習共同體，究其原因，是教師沒有更好地了解學生到底想要學到什么，學到什么更有用，沒有讓教與學真正融為一體。因此，針對生物工程下游技術課程實際應用性極強的特點，在理論課程開課前，帶領學生到相應的工廠進行參觀和見習，注重引導學生觀察單

元操作設備，講述基本操作流程，讓學生看著設備聽課程，增強學生的感官認識，并要求寫出見習報告。根據(jù)學生實際的掌握程度，理論聯(lián)系實際有側重地講授理論知識，再結合實驗課程，加大對操作技術的掌握熟練程度。

3．改革考核方式

考核是對學生學習效果的檢驗手段，更是教師進行教學反思的主要依據(jù)。在例行的教學過程中，理論知識和實驗操作的考核獨立進行記分，理論知識考核的方式是平時成績（30%）和期末考核（70%）相結合的方法，而實驗操作考試的方式是實驗理論（40%）和實際操作（60%）相結合的方法。

上述這種理論和實驗單獨考核的機制對評估學生的能力顯然是不適合的。因此，要針對本課程特點和具體情況，對考核方式進行改革，即將理論知識和實驗操作的考核結合起來，側重考核學生實際動手操作能力。具體措施如下：（1）理論知識成績占60%，以期末閉卷考試的方式完成，測試內容側重于應用，貼近于實際，更要體現(xiàn)出學生對基礎知識掌握的扎實程度。（2）實驗操作成績占20%，主要是針對實驗教學部分的內容進行考核。實驗成績主要參考學生實驗后實驗報告完成情況、實驗的具體操作能力等進行綜合評分。（3）平時成績占20%，主要是參考平時學生的出勤、作業(yè)完成情況、課上表現(xiàn)等。

生物工程下游技術課程在我校生物技術專業(yè)的教學改革，提高了學生對課程學習的興趣，帶動了學生學習方式的轉變，收到了較好的教學效果。相信通過教學改革的進一步深入，一定能克服現(xiàn)有教學過程中的種種不足，逐步達到課堂理論和社會實踐的有效結合，培養(yǎng)出高素質的應用型人才。

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根據(jù)國家教指委的專業(yè)規(guī)范以及社會需求與各類人才的專業(yè)特點，在大量調研和充分論證的基礎上，結合辦學特色，研究確定了生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)出具備生物工程基本知識、掌握生物技術及其產業(yè)化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論和技能，能在生物技術與工程及中醫(yī)藥領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發(fā)的工程技術人才。在培養(yǎng)方向上，既要培養(yǎng)學生掌握生物工程的基本技能、基本理論和基本知識，又要注重現(xiàn)代生物工程在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中的應用與交叉融合，注重工程技術素養(yǎng)的培育，注重培養(yǎng)具有中藥發(fā)酵工程技術、中藥活性成分分離工程技術、能將細胞工程、基因工程應用于中醫(yī)藥研究的人才，充分發(fā)揮中醫(yī)藥背景的優(yōu)勢和特色，培養(yǎng)出社會真正需求，并能在中醫(yī)藥領域發(fā)揮一技之長的復合型人才。

二、具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才的培養(yǎng)模式

建立科學的人才培養(yǎng)模式是人才培養(yǎng)的基礎性工作。圍繞著培養(yǎng)具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才這一目標，我校生物工程專業(yè)加強課程及教材建設，突出實踐能力的培養(yǎng)，堅持繼承與創(chuàng)新相結合，注重特色項目的培育，重視中藥發(fā)酵工程、中藥酶工程、中醫(yī)藥基因工程等中醫(yī)藥生物工程技能的培養(yǎng)，這也成為了專業(yè)建設的一大特色。

1實施課程改革，優(yōu)化課程體系，注重中醫(yī)藥生物工程技術的培養(yǎng)

課程是教育的核心，課程水平決定了人才培養(yǎng)的水平。生物工程專業(yè)在課程設置上以優(yōu)化學生知識結構、提高學生綜合素質為主線，注重其多學科交叉的特點。在廣泛學習調研國內生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基礎上，根據(jù)國家教指委制定的專業(yè)規(guī)范要求，對現(xiàn)有的課程體系進行了整體優(yōu)化和調整。為加強學生實踐能力的培養(yǎng)，增設了工程類基礎課程，并增設了實訓環(huán)節(jié)，以更好地促進學生綜合素質的提高。我校生物工程專業(yè)在培養(yǎng)學生具備生物工程基本技能的基礎上，注重中醫(yī)藥生物工程技術的培養(yǎng)，具有鮮明的中醫(yī)藥特色。除了開設細胞工程、酶工程、基因工程等通用課程以及工程制圖、化工原理等工程技術基礎課程以外，還充分利用學校在長期辦學過程中形成的中醫(yī)藥學這一優(yōu)勢學科，開設了中醫(yī)學概論、中藥藥劑學、中藥復方藥動學等課程。同時，在專業(yè)實驗課中也融入了中醫(yī)藥相關的內容，而學生開放實驗項目、本科畢業(yè)論文中與中醫(yī)藥相關的比例均高達50%左右。

2選用優(yōu)秀教材，編寫特色教材，融合鮮明的中醫(yī)藥特色

教材建設是制定人才培養(yǎng)方案和課程設置必備的基礎環(huán)節(jié)，教學內容和課程體系的改革必然反映到教材上。制訂教材建設規(guī)劃，完善教材選用機制，以此保證教材選用的先進性及中醫(yī)藥特色。針對我校生物工程專業(yè)的特色，編寫并出版了符合專業(yè)方向需要的中醫(yī)藥生物工程教材《生物與制藥工程實驗》，該教材既注重基礎知識，又著眼于實用性及學科發(fā)展性，并結合了中醫(yī)藥特色的實驗內容。這些實驗內容在生物工程基本理論的基礎上，注重中醫(yī)藥特色，對培養(yǎng)學生的動手能力和實驗設計能力具有很強的指導性。

3構建實踐教學體系，強化工程能力、實踐能力的培養(yǎng)

實踐能力的培養(yǎng)是高等教育教學的重點和特點，實踐教學不但是生物工程專業(yè)本科教學的重要組成部分，而且是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐活動的高素質工程技術人才的重要環(huán)節(jié)。生物工程作為一門實踐性及應用性較強的專業(yè)，不僅要求學生具備深厚的理論基礎，還應具備較強的實踐動手能力。因此在人才培養(yǎng)過程中，如何強化工程能力及實踐能力的培養(yǎng)是一個非常重要的問題。

（1）積極推進實驗教學改革我校生物工程專業(yè)非常重視實驗教學工作，在實驗教學體系、實驗教學內容、課程整合與優(yōu)化、完善管理機制等方面進行了改革，以滿足生物工程專業(yè)發(fā)展的需要。

①在實驗教學體系方面，實行多層次改革，對課程實驗教學、學生參與教師科研、畢業(yè)設計實驗、開放實驗項目、企業(yè)實訓教學、實驗設計競賽等多個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，建立更完善的實驗教學體系。

②在實驗教學內容方面，增加能更好地提高學生實踐動手能力的設計性、綜合性實驗項目，減少驗證性、認知性實驗項目，促進科研成果向本科實驗教學內容轉化，并根據(jù)學科發(fā)展更新實驗教學內容，引入特色實驗項目。

③在課程整合與優(yōu)化方面，對實驗教學內容相關相承的課程，打破課程壁壘，進行課程整合，開設專業(yè)模塊大實驗，如將“基因工程”“、生化制藥學”的實驗課整合為“基因工程實驗”，將“工業(yè)微生物學”“、生物工藝學”“、發(fā)酵設備”的實驗課整合為“發(fā)酵工程實驗”。“基因工程實驗”將基因工程常用的實驗技術串聯(lián)起來，涉及基因克隆、菌種構建、工程菌的發(fā)酵、蛋白分離純化、產品電泳與檢測等環(huán)節(jié)，讓學生在整個產品生產流程中了解各項技術，既有“點”、又有“面”，改變了過去實驗課時少、實驗內容孤立、交叉重復等現(xiàn)象。

④在完善管理機制方面，建立開放式實驗教學平臺，通過該平臺實現(xiàn)信息、師生交流、資源共享、實驗管理等功能。

（2）建設特色實驗室，加大實驗室開放力度我校生物工程專業(yè)建有生化分離工程、發(fā)酵工程、細胞工程、基因工程、化學合成和化工原理等特色實驗室，面向全校開放。每年承擔150余項開放實驗項目供全校學生選擇，內容涉及生物工程各個方面，通過這些實驗項目可以提高學生的綜合素質及科研能力。同時，根據(jù)學生的科研興趣及就業(yè)方向，分不同專業(yè)方向，通過實行科研導師制、撰寫論文以培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，如采用發(fā)酵工程技術培育藥用菌（中藥）、中藥成分分離分析工程、中藥制劑工藝、細胞工程、生物制劑等不同方向。

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（浙江中醫(yī)藥大學）

生物工程是20世紀70年代初開始興起的一門新興的綜合性應用學科，其廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品、農業(yè)、能源、資源和環(huán)境等領域，近年來發(fā)展迅猛，尤其為人類健康問題的解決提供了美好的前景。因此，國內不少高校紛紛新設生物工程專業(yè)，生物工程人才的需求也逐年增加。

浙江中醫(yī)藥大學于2003年9月首次招收四年制本科生物工程專業(yè)學生，這是在全國20多所中醫(yī)藥院校中首次開設生物工程專業(yè)，沒有現(xiàn)成的經驗可以借鑒。我們根據(jù)本校的辦學優(yōu)勢和國家對生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，對中醫(yī)藥背景下生物工程專業(yè)特色建設以及人才培養(yǎng)進行了探索。

一 中醫(yī)藥院校生物工程專業(yè)的定位與特色

目前全國已有百余所院校開設了生物工程專業(yè)，浙江省共有9所院校開設了生物工程專業(yè)，而全國中醫(yī)藥院校中僅三所開設了生物工程專業(yè)。由于在師資力量、教學條件、科研方向以及專業(yè)設置先后等方面的差異，辦學方向及專業(yè)特色也不盡相同。如有些院校以溶劑和有機酸的微生物發(fā)酵，或以核苷酸及其類似物的微生物發(fā)酵，或以酶制劑工業(yè)，或以微生物發(fā)酵生產抗生素，或以基因工程，或以食品發(fā)酵、加工釀造，或以微生物與環(huán)境保護等為主要辦學方向[1】。

在專業(yè)定位這個戰(zhàn)略問題上，必須揚長避短，走特色發(fā)展之路。浙江中醫(yī)藥大學具有在中醫(yī)藥領域深厚的辦學積淀和背景，因此我校生物工程專業(yè)的特色定位是：充分依托和發(fā)揮中醫(yī)藥大學的辦學優(yōu)勢，注重現(xiàn)代生物工程在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中的交叉融合與應用，培養(yǎng)面向科研、生產、管理第一線的一流中醫(yī)藥生物工程復合型人才。專業(yè)堅持以工為主、理工結合的方向，充分發(fā)揮多學科交叉滲透的辦學特色，加強實踐環(huán)節(jié)教學，培養(yǎng)適應行業(yè)需求、社會經濟發(fā)展的應用型生物工程技術人才。

注重現(xiàn)代生物工程在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中的交叉融合與應用，是中醫(yī)藥院校生物工程專業(yè)建設的一大特色?，F(xiàn)代生物工程技術已用于中醫(yī)藥產品的開發(fā)、生產、培育及研究等方面，包括中藥生物發(fā)酵、中藥內生菌的分離、中藥生物轉化、酶工程應用于中藥提取、中藥細胞工程、中藥生化分離工程等。醫(yī)藥產業(yè)已逐步成為支柱產業(yè)之一，而生物技術成果約有60%是用于醫(yī)藥業(yè)。因此，現(xiàn)代生物工程技術不僅可以應用于中醫(yī)藥領域，而且前景廣闊，辦好生物工程專業(yè)也將更好地促進中醫(yī)藥院校的教學、科研發(fā)展。

二 具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才的培養(yǎng)目標

根據(jù)國家教指委的專業(yè)規(guī)范以及社會需求與各類人才的專業(yè)特點，在大量調研和充分論證的基礎上，結合辦學特色，研究確定了生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)出具備生物工程基本知識、掌握生物技術及其產業(yè)化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論和技能，能在生物技術與工程及中醫(yī)藥領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發(fā)的工程技術人才。 ‘在培養(yǎng)方向上，既要培養(yǎng)學生掌握生物工程的基本技能、基本理論和基本知識，又要注重現(xiàn)代生物工程在傳統(tǒng)中醫(yī)藥中的應用與交叉融合，注重工程技術素養(yǎng)的培育，注重培養(yǎng)具有中藥發(fā)酵工程技術、中藥活性成分分離工程技術、能將細胞工程、基因工程應用于中醫(yī)藥研究的人才，充分發(fā)揮中醫(yī)藥背景的優(yōu)勢和特色，培養(yǎng)出社會真正需求，并能在中醫(yī)藥領域發(fā)揮一技之長的復合型人才。

三 具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才的培養(yǎng)模式

建立科學的人才培養(yǎng)模式是人才培養(yǎng)的基礎性工作[2]。圍繞著培養(yǎng)具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才這一目標，我校生物工程專業(yè)加強課程及教材建設，突出實踐能力的培養(yǎng)，堅持繼承與創(chuàng)新相結合，注重特色項目的培育，重視中藥發(fā)酵工程、中藥酶工程、中醫(yī)藥基因工程等中醫(yī)藥生物工程技能的培養(yǎng)，這也成為了專業(yè)建設的一大特色。

1 實施課程改革，優(yōu)化課程體系，注重中醫(yī)藥生物工程技術的培養(yǎng)

課程是教育的核心，課程水平決定了人才培養(yǎng)的水平[3]。生物工程專業(yè)在課程設置上以優(yōu)化學生知識結構、提高學生綜合素質為主線，注重其多學科交叉的特點。在廣泛學習調研國內生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基礎上，根據(jù)國家教指委制定的專業(yè)規(guī)范要求，對現(xiàn)有的課程體系進行了整體優(yōu)化和調整。為加強學生實踐能力的培養(yǎng)，增設了工程類基礎課程，并增設了實訓環(huán)節(jié)，以更好地促進學生綜合素質的提高。

我校生物工程專業(yè)在培養(yǎng)學生具備生物工程基本技能的基礎上，注重中醫(yī)藥生物工程技術的培養(yǎng)，具有鮮明的中醫(yī)藥特色。除了開設細胞工程、酶工程、基因工程等通用課程以及工程制圖、化工原理等工程技術基礎課程以外，還充分利用學校在長期辦學過程中形成的中醫(yī)藥學這一優(yōu)勢學科，開設了中醫(yī)學概論、中藥藥劑學、中藥復方藥動學等課程。同時，在專業(yè)實驗課中也融人了中醫(yī)藥相關的內容，而學生開放實驗項目、本科畢業(yè)論文中與中醫(yī)藥相關的比例均高達50%左右。

2 選用優(yōu)秀教材，編寫特色教材，融合鮮明的中醫(yī)藥特色

教材建設是制定人才培養(yǎng)方案和課程設置必備的基礎環(huán)節(jié)，教學內容和課程體系的改革必然反映到教材上[4]。制訂教材建設規(guī)劃，完善教材選用機制，以此保證教材選用的先進性及中醫(yī)藥特色。針對我校生物工程專業(yè)的特色，編寫并出版了符合專業(yè)方向需要的中醫(yī)藥生物工程教材《生物與制藥工程實驗》，該教材既注重基礎知識，又著眼于實用性及學科發(fā)展性，并結合了中醫(yī)藥特色的實驗內容。這些實驗內容在生物工程基本理論的基礎上，注重中醫(yī)藥特色，對培養(yǎng)學生的動手能力和實驗設計能力具有很強的指導性。

3 構建實踐教學體系，強化工程能力、實踐能力的培養(yǎng)

實踐能力的培養(yǎng)是高等教育教學的重點和特點，實踐教學不但是生物工程專業(yè)本科教學的重要組成部分，而且是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐活動的高素質工程技術人才的重要環(huán)節(jié)。生物工程作為一門實踐性及應用性較強的專業(yè)，不僅要求學生具備深厚的理論基礎，還應具備較強的實踐動手能力。因此在人才培養(yǎng)過程中，如何強化工程能力及實踐能力的培養(yǎng)是—個非常重要的問題。

(1)積極推進實驗教學改革

我校生物工程專業(yè)非常重視實驗教學工作，在實驗教學體系、實驗教學內容、課程整合與優(yōu)化、完善管理機制等方面進行了改革，以滿足生物工程專業(yè)發(fā)展的需要。①在實驗教學體系方面，實行多層次改革，對課程實驗教學、學生參與教師科研、畢業(yè)設計實驗、開放實驗項目、企業(yè)實訓教學、實驗沒計競賽等多個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，建立更完善的實驗教學體系。②在實驗教學內容方面，增加能更好地提高學生實踐動手能力的設汁性、綜合性實驗項目，減少驗證性、認知性實驗項目，促進科研成果向本科實驗教學內容轉化，并根據(jù)學科發(fā)展更新實驗教學內容，引入特色實驗項目。③在課程整合與優(yōu)化方面，對實驗教學內容相關相承的課程，打破課程壁壘，進行課程整合，開設專業(yè)模塊大實驗，如將“基因工程”、“生化制藥學”的實驗課整合為“基因工程實驗”，將“工業(yè)微生物學”、“生物工藝學”、“發(fā)酵設備”的實驗課整合為“發(fā)酵工程實驗”?！盎蚬こ虒嶒灐睂⒒蚬こ坛Ｓ玫膶嶒灱夹g串聯(lián)起來，涉及基因克隆、菌種構建、工程菌的發(fā)酵、蛋白分離純化、產品電泳與檢測等環(huán)節(jié)，讓學生在整個產品生產流程中了解各項技術，既有“點”、又有“面”，改變了過去實驗課時少、實驗內容孤立、交叉重復等現(xiàn)象。④在完善管理機制方面，建立開放式實驗教學平臺，通過該平臺實現(xiàn)信息、師生交流、資源共享、實驗管理等功能。

(2)建設特色實驗室，加大實驗室開放力度

我校生物工程專業(yè)建有生化分離工程、發(fā)酵工程、細胞工程、基因工程、化學合成和化工原理等特色實驗室，面向全校開放。每年承擔150余項開放實驗項目供全校學生選擇，內容涉及生物工程各個方面，通過這些實驗項目可以提高學生的綜合素質及科研能力。同時，根據(jù)學生的科研興趣及就業(yè)方向，分不同專業(yè)方向，通過實行科研導師制、撰寫論文以培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，如采用發(fā)酵工程技術培育藥用菌（中藥）、中藥成分分離分析工程、中藥制劑工藝、細胞工程、生物制劑等不同方向。

(3)注重實習實訓基地建設，培養(yǎng)合格的應用型人才

通過學生實習實訓基地的建設，改善實習教學條件，培養(yǎng)學生的工程實踐能力。通過打通校企聯(lián)系渠道，使企業(yè)全方位參與人才培養(yǎng)工作。除建立校內實訓基地外，與多家校外具有中醫(yī)藥特色企業(yè)簽訂了合作協(xié)議，建立了校外實習實訓基地。校企合作建立人才培養(yǎng)基地，為學生跨專業(yè)、跨學科、跨行業(yè)的社會實踐提供平臺，使企業(yè)中具有豐富生產實踐經驗的工程師作為專業(yè)師資的補充，為培養(yǎng)具有較強實踐動手能力的生物工程應用型人才提供了有力保障。

總之，浙江中醫(yī)藥大學在全國20多所中醫(yī)藥院校中首次開設生物工程專業(yè)，沒有先進的經驗可以借鑒。根據(jù)專業(yè)建設和人才培養(yǎng)的實踐，探索出了現(xiàn)代生物工程與傳統(tǒng)中醫(yī)藥交叉融合這一專業(yè)特色，并確定了具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才的培養(yǎng)目標。圍繞這一人才培養(yǎng)目標，對生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式進行改革，通過優(yōu)化改革課程體系、編寫選用特色教材、構建強化學生工程能力與實踐能力的實踐教學體系，最終形成了具有中醫(yī)藥背景的生物工程復合型人才的培養(yǎng)模式。這將為中醫(yī)藥院校生物工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)提供—個良好的理論支撐，也將為中醫(yī)藥院校其他非傳統(tǒng)專業(yè)（傳統(tǒng)專業(yè)指中醫(yī)、中藥等）的開設提供參考。

參考文獻

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[2]官翠玲．醫(yī)藥院校市場營銷專業(yè)人才培養(yǎng)模式之研究[J].，中醫(yī)教育，2008，27(5):4-6．

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【關鍵詞】蛋白質工程課程；科學思維能力；教學方法

人類的進步離不開科學的發(fā)展。在人們通過科學實驗的方法以期獲得對自然世界的客觀解釋的過程中，科學思維貫穿其中，并顯示出重要的作用[1]。高等教育不僅要培養(yǎng)學生的知識能力和專業(yè)技能，更重要的是培養(yǎng)學生的科學思維能力。生物工程專業(yè)高等教育的目的，是培養(yǎng)具備扎實專業(yè)功底和科學思維能力的生物學應用領域高技能人才。縱觀國內近幾年的生物工程等專業(yè)的教育教學改革實踐，對于課程體系的構建，課程內涵的建設，以及具體教學方法的改革，其核心目標都是培養(yǎng)學生的科學思維能力，并以科學思維能力為源，派生出終身學習、創(chuàng)新思維、分析解決問題、自我完善發(fā)展等能力?！兜鞍踪|工程》是本校生物工程專業(yè)十分重要且極具特色的選修課之一，是學生運用生物學基礎知識，了解生物學前沿領域的專業(yè)素質提升拓展課程。因此，在蛋白質工程課程教學中將培養(yǎng)學生科學思維能力始終貫穿于教學中就顯得極為重要。

1 培養(yǎng)學生科學思維能力的必要性

1.1 培養(yǎng)高素質生物工程領域人才的客觀需要。隨著科學技術的飛速發(fā)展，作為前沿科學的生物學，其發(fā)展速度十分迅猛。生物工程領域的從業(yè)者需要不斷學習和吸收日新月異的生物學最新研究成果，并將這些理論成果通過工程學的方法與手段轉化成現(xiàn)實的生產力造福人類。因此，在教學過程中除了教給學生基本的知識理論外，還應積極培養(yǎng)學生的科學思維能力。這樣就等于培養(yǎng)了學生具備一個活躍思維能力的頭腦，使他們具備了今后發(fā)展的具大潛力。

1.2 學生思維發(fā)展水平的客觀要求。從思維的發(fā)展來說，大學生的抽象思維已居于主導地位，他們喜歡進行比較系統(tǒng)的理論論證，在專業(yè)學習中追求較高的理論深度，其思維的獨立性、批判性更加增強，運用思維技能嘗試發(fā)明創(chuàng)造的興趣逐漸增長[2]。在教學實踐中抓住這個大學生思維方式進入塑造成型的關鍵階段，對大學生進行科學思維方式的培養(yǎng)，提高其思維的廣度、深度、靈活性和敏捷性，將獲得立竿見影的效果。

1.3 課程固有內涵性質的客觀要求。蛋白質工程課程的主要內容，是以蛋白質化學的相關基礎理論為基本依據(jù)，結合分子生物學、生物信息學和工程學的技術手段，討論蛋白質的分子設計、修飾表達、純化鑒定和實際應用等領域的最新成果和研究方向。課程教學要求師生既要具備扎實的理論基礎，又要具備靈活運用理論知識對實際問題進行分析解決的思維能力。所以，課程本身具備了科學思維的內涵，勢必要求我們采用合適的教學方法，在教學過程中注重培養(yǎng)學生的科學思維能力。

2 培養(yǎng)學生科學思維能力的方法

2.1 理清課程思路，以科學思維指導教學。課程的教學需要師生的努力與配合，方能達到較好的效果。但教學的初始，是教師對課程內涵的深刻理解，和對教學模式的合理安排。所以，在蛋白質工程課程的教學過程中，任課教師首先要具備科學的思維模式和方法，積極開動腦筋，深刻挖掘課程內容的內在聯(lián)系，準確掌握學生的知識基礎、能力水平和個性特點，遵循學生心理認識發(fā)展的規(guī)律，設計出有利于學生科學思維能力培養(yǎng)的課堂教學程序。

2.2 合理使用教學方法，逐步培養(yǎng)學生科學思維能力。蛋白質工程課程的授課內容大致分為蛋白質的結構基礎，蛋白質分子設計、修飾表達及純化鑒定，蛋白質工程領域的最新研發(fā)進展這三個模塊。每一個模塊的具體內容，教學要求都不盡相同，因而需要采用不同的教學方法，來達到培養(yǎng)學生科學思維能力的目的。

2.2.1 采用思維導圖輔助教學法。這一方法適用于蛋白質的結構基礎模塊的教學。學生在學習蛋白質工程課程之前，已經學習了生物化學等專業(yè)基礎課，對蛋白質的結構特征已有了一定的了解，但仍需在蛋白質的結構特征以及結構與功能的關系等方面進行更為深入的學習。所以，這一模塊的教學有著明顯的“溫故知新”的特點，學生應以已有知識為學習的起點，以發(fā)散性的思維拓展學習的廣度與深度。思維導圖，作為一種表達發(fā)射性思維的有效圖形思維工具，運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現(xiàn)出來[3，4]。這種思維方式非常適合于“溫故知新”式的學習。通過學習過程的思維導圖的繪制，學生不僅可以運用發(fā)散性的思維方式學習更廣泛的基礎知識，而且可以在整個發(fā)散性思維過程之后理清各知識點之間的相互關系。同時，作為一種具體化的思維方式，思維導圖還具備了可回顧反思的作用。

2.2.2 采用任務驅動式教學法。這一方法適用于蛋白質分子設計、修飾表達及純化鑒定模塊的教學。這一模塊的教學內容以蛋白質結構及功能知識為基礎，著重講授如何在特定的條件下，靈活運用基礎知識，完成對目的蛋白質的分子改造、結構修飾及純化。鑒于該模塊內容具有很強的實踐操作價值，筆者結合自身的科研實際，設計了具體的蛋白質分子改造、結構修飾及純化的小課題，以小課題為任務，帶領學生完成課題內容。以任務驅動的方式，綜合了計算機模擬蛋白質分子設計和結構修飾，蛋白質提取純化和初步鑒定的實驗等內容，讓學生親身參與課題的研究。任務驅動的教學方法極大的激發(fā)了學生的學習積極性，同時又能提供給學生真實的研究經歷，讓學生在積極的探索實踐中掌握課程內容，鍛煉科學思維。

2.2.3 采用學生自主講座式教學法。這一方法適用于蛋白質工程領域最新研發(fā)進展模塊的教學。蛋白質工程是目前最熱門的生物學研究領域之一，近幾年來，其在基礎研究和實際應用方面的進展十分迅猛。對于這樣的前沿內容，十分適合采用專題講座的方式進行。同時，筆者考慮到，一名出色的生物工程領域從業(yè)者，必須對專業(yè)領域研發(fā)的最新動態(tài)保持敏銳的嗅覺，能熟練進行信息檢索以及時獲取權威可靠的科技資訊，并能對獲取的資訊進行科學的分析和整理。為此，筆者在教學實踐中，布置學生對蛋白質工程某一具體研究或應用的最新成果進行查詢檢索，并以向全班同學作專題報告的形式，對自己的檢索整理結果進行展示。通過這樣的方式，使學生的科學思維得到進一步的鍛煉。

總之，學生在進行蛋白質工程課程的學習時，已經具備了一定的專業(yè)基礎知識，急需通過更深入的學習實踐來鍛煉自身的科學思維能力，這是人才培養(yǎng)目標的需要，也是學生自身發(fā)展的需要。筆者在教學實踐中，從培養(yǎng)訓練學生的科學思維能力為出發(fā)點和落腳點，不斷優(yōu)化教學內容，改進教學方法，促使學生成績大幅度提升。同時，學生的學習興趣和學習積極性也普遍提高，獨立分析問題和解決問題的能力也得到了增強。

參考文獻

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篇6

關鍵詞基因工程;教學改革;獨立學院

基因工程是通過人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質提取出來，在離體條件下用適當?shù)墓ぞ呙高M行切割后，與載體DNA分子連接重組，再導入受體細胞內，使其在受體細胞內復制、轉錄和翻譯表達，創(chuàng)造出人們所需要的新品種的一種技術體系[1]。由于基因工程可以突破物種間的遺傳障礙，大跨度的超越物種間的不親和性，具有無限光明的應用前景。因此，吸引人們進行了廣泛的研究與探索，其結果迅速地應用于農業(yè)、醫(yī)藥、輕工、化工、環(huán)境等各個領域[2-5]。目前，隨著基因工程的發(fā)展，急需大批的專業(yè)人才。因此，許多高校為滿足社會需求，新增了生物技術和生物工程專業(yè)，開設了基因工程課程，希望能為國家培養(yǎng)和輸送人才?；蚬こ堂嫦颡毩W院生物技術和生物工程專業(yè)本科生已開設多年。在教學過程中，課程組教師針對該課程及獨立學院學生的特點，對這門課程的教學進行了探索，獲得了許多經驗。

1基因工程教學改革的必要性

基因工程是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，其內容涉及分子遺傳學、生物化學、細胞生物學、微生物學及分子生物學等學科相關理論基礎及其實驗技術手段。課程內容繁多、概念抽象、理論性和技術性強。同時基因工程發(fā)展非常迅速，相關知識可以說是日新月異。然而高等學校教學時間有限，獨立學院學生基礎知識相對薄弱學生雖思維敏捷，但強調個人喜好，并且學習的自主能力也較弱。因此，在有限的課時內，讓他們理解和掌握基因工程相關的內容確實有難度。而正處于農業(yè)高等院校的生物技術和生物工程專業(yè)的大學生們，即將投身于生命科學社會實踐，展現(xiàn)他們的才能，如果他們對基因工程的基本理論和技術知之甚少，這種狀況與培養(yǎng)現(xiàn)今的人才培養(yǎng)目標極不相稱，這些大學生在21世紀的生命科學時代中也難以勝任社會重負于他們的工作，更難以挑起生物高科技研究和開發(fā)的重擔。雖然在基因工程教學過程中，教師采取了許多辦法，如采用多媒體教學，使用Flash動畫等將教學內容直觀化，或通過討論、課程論文等激發(fā)學生對基因工程的學習自主性，但效果還是不理想。經過多年的獨立學院基因工程教學，筆者發(fā)現(xiàn)目前的基因工程教學內容體系和教學方法沒有充分體現(xiàn)獨立學院學生的特點，即沒有補償他們存在的某些缺陷，也沒有充分發(fā)揮獨立學院學生的優(yōu)勢。為了使這些發(fā)展?jié)摿Υ蟮膶W生的綜合素質進一步提高，能夠跟上學科的發(fā)展進程，對現(xiàn)行基因工程課程教學內容和方法進行改革勢在必行。

2構筑合理的教學內容體系

2.1精簡內容，突出重點

基因工程與分子遺傳學、生物化學、分子生物學、微生物學及細胞工程等課程有著緊密的聯(lián)系，所以學生在修完了這些課程后才開設基因工程課程。由于學生已具備這些課程相關的理論和實踐基礎，所以基因工程教學內容可精簡，避免與這些課程重復，留出充裕的時間詳細講解新的知識點，如細菌轉化實驗在微生物中講授過;基因表達與調控在分子遺傳學中涉及到;轉基因植物的培養(yǎng)再生與細胞工程內容相關。這些重復的內容可以在課前提醒學生復習，教學時通過提問的形式回顧，或以課外作業(yè)的形式進行。對于獨立學院中那些基礎較薄弱的學生，可通過基因工程網絡課程進行知識的答疑。

2.2組織合理的教學內容體系

基因工程課程教學內容包括基因操作的基本原理、基本研究方法及應用，內容廣泛抽象。為使學生在短時間理解相關知識，教學內容應具備較強的系統(tǒng)性和條理性，同時又能反映學科的科學性和先進性。因此，構建以基因工程操作技術為主線，以基因工程原理基礎知識及基因工程應用基礎知識為基礎的理論教學體系十分重要。

基因工程原理基礎知識包括基因工程基本概念、基因的各種分析手段(包括PCR技術、分子雜交技術等)、分子克隆工具酶、克隆載體、目的基因與分子克隆載體的重組、重組體的轉化與篩選鑒定、外源基因的表達等內容。這些是基因工程的核心內容，因此每部分內容的有關原理、實驗技術及應用等需詳細加以闡述。另外，針對一些抽象內容，教師應該使用多種教學方法，使其直觀生動，讓學生易于理解、接受和掌握。同時，要發(fā)揮獨立學院學生綜合素質高的特點，可要求學生個人或以班為單位制作Flash動畫和視頻等，充分調動學生主動學習的積極性，挖掘潛能，激發(fā)學生的學習興趣，使學生在學習過程中感悟到對事業(yè)成功的向往，達到教學目的。

基因工程技術幾乎滲透至生命科學的各個方面，大大的推動了生命科學理論研究的發(fā)展，且擴展到人類生產實踐的各個行業(yè)，例如植物、動物、微生物、醫(yī)藥、環(huán)境保護、能源等。這部分內容主要以學生為主體，通過討論、專題報告、實際案例和生產實習的形式進行。通過這些內容的學習讓學生感受科學發(fā)展與生產實踐息息相關，增強學生的科技意識及求知欲望。

2.3引進新知識、新動態(tài)

基因工程自誕生以來，發(fā)展迅猛，新成果層出不窮。在教學過程中引進生命科學的最新科研成果及國內外研究動態(tài)，使學生在有限的課時中盡量接受基因工程相關的新觀念、新技術和新成果。同時促使他們以發(fā)展的觀點看待科學研究問題，喚起他們探索未知領域的欲望，增強專業(yè)自信心。

2.4理論教學和實驗教學相配套

基因工程是一門理論與實踐相結合的課程，其教學內容除了理論知識外，還配套有基因工程實驗技術和教學實習?；蚬こ虒嶒灱夹g主要是對學生實驗基本技能的操練，以班為單位進行教學。在教學過程中，要求學生在每次實驗前預習好實驗指導中的相關內容、掌握實驗目的和實驗設計原理、了解實驗操作的基本過程及注意事項。學生在實驗過程中，嚴格執(zhí)行操作程序，仔細觀察實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，如實記錄實驗結果和數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生的動手能力和敢于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。實驗課后，要求學生根據(jù)實驗過程，寫出實驗總結報告，提高他們的歸納總結能力?；蚬こ探虒W實習是以重組體的構建、轉化、篩選及檢測為主線的系統(tǒng)性的實驗體系。其內容包括質粒DNA的提取、目的基因及載體進行限制性內切酶的切割、目的片段與載體的體外連接、感受態(tài)細胞的制備、重組質粒的轉化、重組子的篩選以及鑒定。整個實驗內容緊密銜接，較為完備地將基因工程學的上游技術綜合為一體。實施教學時，學生在教師指導下，了解實驗的整體設計思路和流程，查閱相關文獻，書寫實驗方案，再進行實驗實施。通過這樣的過程培養(yǎng)學生應用知識的能力，加強學生對生物學文獻資料的查詢與消化能力，拓寬學生的知識面，并且實驗的每個環(huán)節(jié)都可能直接影響最終結果，所以學生必須關注每個環(huán)節(jié)，才能順利完成在此過程中有助于學生樹立完整的科學研究概念，具備嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度。

3改進教學方法

3.1傳統(tǒng)板書教學與多媒體教學相結合

在基因工程教學中，傳統(tǒng)的板書教學必不可少。這是由于學生雖具備一定的生物學基礎，但知識比較凌亂，更無法很好的應用于基因工程學習中。板書教學能夠很好的將這些知識系統(tǒng)而又精煉的展示出來，并且有助于老師控制講課的進度，學生也可以詳細的記好筆記，增強對知識的記憶。但是傳統(tǒng)的板書教學呆板，所提供的信息量非常有限。對于基因工程這門課程，完全采取板書教學無法直觀生動的將所有內容演示。另外，板書教學中老師是主體，學生認為學習的好壞只與老師有關而與自身毫無關聯(lián)，學習的積極性不高，無法達到教學目的。多媒體教學能綜合應用影視、圖形、圖像、聲音、動畫和文字等信息，可以使抽象的概念直觀化、復雜的問題簡明化、整體的過程動態(tài)化。它可以使學習內容圖文并茂、有聲有色、栩栩如生，便于學生理解記憶。但是課件是一頁頁地進行顯示，單獨使用課件會降低課堂授課內容的連續(xù)性及關聯(lián)性，使學生不易掌握每一次授課的線索及整體內容。因此，在講課過程中很有必要將傳統(tǒng)板書教學與多媒體教學結合、教師傳授知識與學生自主學習結合，采取多種教學方法使課程教學更為生動、豐富，促使學生自主學習和對基礎知識的消化、理解和升華。

3.2“研討式”教學

獨立學院學生感應新事物的能力較高，他們查閱相關資料后，能夠就某些問題提出見解。因此，筆者設計一些討論題，供學生思考與討論，充分調動學生的能動性、自主性和創(chuàng)造性，讓學生真正成為課堂的主體。例如關于基因工程安全性的問題，是以討論課的形式進行教學。學生不但對現(xiàn)存的一些安全問題進行了全面的闡述，而且還提出了自己的一些見解。針對一些不一致的觀點，可以進行辯論，不僅使課堂氣氛非常活躍，而且鍛煉了學生的表達能力，使他們樹立了看待科學問題的批判意識。

課程組的老師都從事了與基因工程相關的研究工作，經常將科學研究結果融入教學，增強學生對知識的感性認識。鼓勵學生申請一些研究性課題和進入實驗室參與研究工作。通過對科學研究的探索，培養(yǎng)學生將理論知識應用于實踐的能力，有助于他們樹立艱苦奮斗的精神。

3.3“總結歸納”式教學

每一章內容結束后，要求學生對教學內容進行總結和歸納，系統(tǒng)地梳理知識體系。另外，組織學生聽取一些專題報告會，以提高學生對學科前沿知識的了解。

基因工程是現(xiàn)代生物技術的核心，教學效果的好壞直接影響高校生物技術專業(yè)學生的素質，進而影響高校人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。嘗試通過對基因工程教學內容和教學方法的改革，提高教學質量，促進學生綜合素質的提高，使他們適應21世紀生命科學時代的工作需求。

4參考文獻

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[2] 孫毅.現(xiàn)代生物技術與生態(tài)環(huán)境保護[J].科技情報開發(fā)與經濟，2008， 18(21):113-114.

[3] 劉嬋嬋，時全義，劉均洪.植物基因工程對生物燃料生物質特征的改進[J].化學工業(yè)與工程技術，2008，29(3):4-7.

篇7

【關鍵詞】生物工程專業(yè) 學科建設 工科

我國生物工程專業(yè)正式設立于1998年，它包含了原來的生物化工、微生物制藥、生物化學工程、發(fā)酵工程等4個專業(yè)。自設立以來，發(fā)展迅速，全國辦學點數(shù)從1997年的57個發(fā)展到2010年的284個，招生人數(shù)從1997年的約2250人達到2010年的30多萬人，培養(yǎng)了大量的專業(yè)人才。隨著科技發(fā)展，生物工程產業(yè)對從業(yè)人員的實驗技能、工程問題解決能力和實踐經驗都提出更高層的要求，形成了高素質人才稀缺的局面。本文重點探討目前生物工程專業(yè)的現(xiàn)狀，分五個部分詳細分析面臨的問題，在此基礎上提出專業(yè)改革的合理方案。

一、課程設置

多數(shù)生物工程專業(yè)是由原來分屬于化工、輕工、醫(yī)藥等學科的生物化工、發(fā)酵工程、微生物制藥等專業(yè)調整而來，部分是在師范、農林及其他綜合性院校的生物學、生物技術專業(yè)的基礎上成立的，各高校生物工程專業(yè)的教學背景和專業(yè)方向上存在較大差異，在學科定位、人才培養(yǎng)、課程體系等方面大相徑庭，各有偏頗。如師范、農林及其他理科院校和部分綜合性大學，背景偏理，工科基礎薄弱，多存在重理輕工現(xiàn)象：專業(yè)課程如細胞生物學、分子生物學、遺傳學等課程所占課時比例較大，工程類課程如生化反應工程、分離工程、生物工程設備等課程所占課時較少。而工科院校專業(yè)課程設置則相反，偏重于生化反應工程、生化分離工程等工科課程的教學，不重視生物學基礎，大綱很少涉及細胞生物學等理論基礎內容。這些致使各高校生物工程專業(yè)在課程體系上普遍存在上下游技術結合不夠緊密、學研產環(huán)節(jié)薄弱甚至脫節(jié)的情況，影響了生物工程專業(yè)教學目標的實現(xiàn)和結合型人才的培養(yǎng)。

再有，現(xiàn)行課程體系中，基礎類課程占據(jù)學生課程學習的3/4以上，致使專業(yè)課程的時間和空間嚴重受限，與人才培養(yǎng)的多元化目標背道而馳。此外，隨著科技進步產生交叉學科、邊緣學科，學科越分越細，內容龐雜，與此同時，新一輪的教改進一步縮減了理論教學課時，尤其專業(yè)課程學時，從而導致學科的新思想、新成果難以及時進入課堂，知識更新速度慢。

因此，迫切需要整改課程體系，切實推進課程建設的改革，全面分析專業(yè)的基礎知識和實踐部分，統(tǒng)一規(guī)劃授課內容，通過每周的教師例會，將各課程體系中重復的環(huán)節(jié)適當刪減，在保證學生知識體系完整的基礎上，使課堂內容精簡有致。

二、教材建設

許多學校都對教材選用嚴格管理，主干課程全部選用教育部“十一五”規(guī)劃教材或面向21世紀課程教材。在教學過程中，存在下列問題①教材編寫面面俱到：各教材為了強調它的理論性和系統(tǒng)性，知識點覆蓋面不斷加寬，例如生物化學教材從原來的十七個大章節(jié)增加到現(xiàn)在的四十大章節(jié)，內容增加一倍多，教師把握教材的難度明顯加大。②知識點重復與漏洞現(xiàn)象并存：專業(yè)課程知識分割過細，沒有從課程體系整體考慮，例如“氧化磷酸化與形成”這個知識點在主干專業(yè)課程中有七門課的任課教師都講授、“代謝調控”有七門課重復講授；而“包涵體”“熱源”“蛋白質的修飾”等重要概念，卻鮮有課程涉及。③工程實踐類教材奇缺：如生物工廠設計，全國出版的教材只有“發(fā)酵工廠工藝設計”（1992年出版）和“生物工程設計概論”（原為發(fā)酵工廠工藝設計概論，1995年出版），內容陳舊，不能反映學科發(fā)展動態(tài)和專業(yè)科技發(fā)展的趨勢。

針對這種現(xiàn)象，高校在教材選擇和授課內容上需要適應學科的發(fā)展動態(tài)，在教學大綱的編寫環(huán)節(jié)明確學科教學內容，全面梳理專業(yè)知識點，并在此基礎上編寫適合專業(yè)特色的教材體系，避免教材間的過多重復，提升教學質量。

三、觀念影響下的實踐教學

受傳統(tǒng)教育觀念影響，我國各級教育歷來重理論、輕實踐。而工科的顯著特點就在于其有很強的工程性、技術性、實踐性，其忽視實踐教學的后果會嚴重制約人才素質。歐美發(fā)達國家不但在工科本?？平逃A段有充分的實踐教學環(huán)節(jié)，而且在這之后還必須接受幾乎全部為實踐技能訓練的繼續(xù)工程教育。而我國的生物工程專業(yè)普遍存在實踐教學內容不足、執(zhí)行困難的問題。

切實改變觀念，提升對實踐教學的重視程度，深刻理解實踐教學對工程類學科的重要意義，在教學設置中增加實踐教學的比例，是解決現(xiàn)有問題的必經之路。

四、實踐教學方法和手段

實踐教學方法和手段落后，也是影響實踐教學質量的主要問題。原因有兩個方面：一是傳統(tǒng)教學模式中，涉及的實驗多為演示性、驗證性實驗，學生的參與性、創(chuàng)新性得不到體現(xiàn)。二是教育經費的緊張與逐年擴大招生的現(xiàn)實矛盾使高校本科實驗室硬件建設落實困難，教育手段、教學方式難以突破革新。

我院的專業(yè)實驗安排為專業(yè)理論課程的附屬部分，實踐中發(fā)現(xiàn)有幾點明顯不足：①實驗時間短而分散；②實驗內容及容量受到局限；③綜合實踐性差。實驗多安排為一周兩次，每次3～4學時，連貫性差，只能開設一些驗證性或經驗性實驗，無法實施設計性、創(chuàng)新性實驗，嚴重影響了學生綜合能力的培養(yǎng)。

改革實踐教學模式和手段，增加綜合性，設計類實驗，不僅提高了學生們的動手能力，對其創(chuàng)新意識和科研能力的培養(yǎng)也不無裨益。另外，積極利用多媒體教學對學生感觀的強烈刺激，錄制實驗步驟，形象演示，并增加學術報告豐富教學內容，都能夠以新穎的方式提升教學質量。

五、校外實習基地建設

受市場經濟的影響，很多企業(yè)擔心學生短期的實踐會影響到有序的正常生產，影響經濟收益，拒接學生實習，校外實習走馬觀花，變成了“參觀式”學習，學生無法接觸一線生產，沒有親自動手實踐機會，專業(yè)技能得不到訓練。

另外，教師自身的實踐水平也是左右實踐教學質量的關鍵因素。就生物工程專業(yè)來說，由于近年博士招生規(guī)模同比擴大，大量剛剛離開校門的年輕博士紛紛走上講臺，他們的成長背景決定了其在專業(yè)小領域具有比較深入的了解，但對學生多方面知識的渴求往往顯得力不從心，指導學生動手能力訓練時難免底氣不足，影響學生的學習效果。

針對上述問題，一方面需要重視實習基地建設，設置學校自己的校內中試規(guī)?；?，另外，對師資隊伍尤其是新進教員進行及時的實踐培訓也是提升實踐教學水平的必要措施。

結語

綜上，我們將繼續(xù)研究分析國內外生物工程技術發(fā)展的趨勢，加強素質教育，為全國生物技術領域的快速發(fā)展提供廣泛的智力支持。

【參考文獻】

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［3］陶玉貴等. 生物工程專業(yè)課程結構體系構建和課程整合的研究[J]. 經濟研究導刊，2009（9）：228-229.

［4］蔣盛巖，趙良忠，余有貴. 生物工程專業(yè)課程體系與教學內容改革探討[J]. 科教文匯，2009（1）：72-75.

篇8

關鍵詞：環(huán)境生物；交叉學科；人才培養(yǎng)；實踐能力

Study on education of innovation and practice ability for environmental-biological interdiscipline subject students in engineering colleges

Du Qingping, Li Yanxu, Xu Yanbin, Tang Bing

Guangdong university of technology, Guangzhou, 510006, China

Abstract: The main reasons that influenced the interdiscipline subject talents training were analyzed in this article. Then two substantial ways were proposed to personnel training for EB interdiscipline subjects in engineering colleges: improving and optimizing the distinctive teaching plan and teaching programme; developing diversity experiments practicing teaching focused on strong actual effects.

Key words: environmental biology; interdisciplinary subjects; personnel training; practical ability

環(huán)境保護已成為當前國際關系、經貿合作的一個極為重要問題，嚴重地影響著我國國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。如何在經濟高速發(fā)展的同時控制環(huán)境污染，改善環(huán)境質量，以實現(xiàn)社會經濟可持續(xù)發(fā)展，這是我國目前亟待解決的重要問題[1]。生物高新技術是環(huán)境保護中應用最廣、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔以及可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、污染環(huán)境的修復等各個方面發(fā)揮著極為重要的作用[2]。歷年的創(chuàng)紀錄高溫、低溫、干旱、冰雹等惡劣氣候環(huán)境，使得人們對環(huán)保治理的質量和效益要求越來越高。化學、計算機、地理等學科領域都在參與生物學和環(huán)境保護領域的研究，甚至連傳統(tǒng)學科中的數(shù)學、物理都悄然開始生物數(shù)學和生物物理學的研究[3]。環(huán)境生物教育的國際化、學科交叉的復雜化和科技知識更新的頻繁化，對工科院校環(huán)境生物交叉學科學生的實踐能力提出了新的要求。

1 環(huán)境生物交叉學科畢業(yè)生面臨的困境

1.1 環(huán)境生物交叉學科畢業(yè)生五花八門，學科背景相差很大

目前，全國理、工、農、林、醫(yī)和師范等各類高?；旧隙荚O置有與環(huán)境保護相關的生物工程專業(yè)。各高校設置環(huán)境生物交叉學科的背景不同，專業(yè)基礎相差較大，對環(huán)境生物類人才培養(yǎng)所使用的專業(yè)培養(yǎng)方案五花八門，對交叉學科人才培養(yǎng)的教學大綱和基礎課程設置存在著很多不完善的問題。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1.1 學生基礎課或者公共課程任務繁重

為了培養(yǎng)具有基礎知識面寬、適應性強、創(chuàng)新意識突出的優(yōu)秀人才，國家教育部將原有的環(huán)境生物專業(yè)合并到環(huán)境科學專業(yè)中，使其成為環(huán)境科學的一個分支方向[4]。而各學校都要求交叉學科學生必須完成學校公共基礎課以及學院或一級學科專業(yè)基礎課。以我校為例，生物工程專業(yè)(環(huán)境生物技術方向)的學生不但要完成所有的基礎課程，還要具有很強的工程實踐能力，所以學生的高等數(shù)學、化工原理、工程制圖和物理化學、有機化學、分析化學等工程基礎課程學時所占的比例也相對較大。

1.1.2 專業(yè)課程門類多，培養(yǎng)的人才“博”而“不?！?/p>

生物技術專業(yè)涉及細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程、發(fā)酵工程等課程，而這些知識又必須建立在細胞生物學、遺傳學、分子生物學、生物化學等基礎知識上；如果要培養(yǎng)環(huán)境生物技術人才，學生還必須掌握環(huán)境檢測和分析、環(huán)境工程學、環(huán)境評價等基礎知識。

從以上兩點可以看出，交叉學科學生“博覽”多門課程的基礎知識，但是真正掌握的專業(yè)技術并不過關。要培養(yǎng)有特色的環(huán)境生物類技術人才，必須根據(jù)社會實際需求改革人才培養(yǎng)計劃，對現(xiàn)行的教學培養(yǎng)方案和課程體系進行整合和完善。

1.2 環(huán)境生物交叉學科畢業(yè)生的實踐能力和綜合處理問題能力欠缺

美國工程與技術鑒定委員會(ABET)要求各工程專業(yè)畢業(yè)生必須達到11種能力要求：包括制訂實驗方案、進行實驗、分析和解釋數(shù)據(jù)的能力；根據(jù)需要設計一個系統(tǒng)、一個部件或一個過程的能力；對工程問題進行識別、建立方程以及求解的能力；在工程實踐中運用各種技術、技能和現(xiàn)代工程工具的能力等[5]。原因主要是：(1)如今很多用人單位反映畢業(yè)生普遍存在重理論輕實踐、重高端技術輕基礎實踐能力的問題。盡管各高校人才培養(yǎng)方案中都設有實驗、實習等實踐教學環(huán)節(jié)，但實際上，實踐教學資源滿足不了對學生實踐能力培養(yǎng)的要求。從實驗教學分析，高校擴招，但教學設備沒有大規(guī)模增加，以前20人/批次的實驗資源，現(xiàn)在要滿足50人/批次的需要，學生不能獨立操作或者整體完成實驗教學要求。(2)實驗教學內容沒有根據(jù)技術發(fā)展進行更新。學生上實驗課時，只是按照教師編寫的非常詳細的實驗指導書按部就班操作，在實驗課上不能達到對學生的綜合能力和創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)的目的。(3)缺乏處理實際問題的能力。很多專業(yè)沒有固定的生產實習基地，學生綜合實踐經驗幾乎為零，而且近年來就業(yè)壓力增大，學生急于找工作，不能獨立、高質量地完成畢業(yè)論文/畢業(yè)設計，失去了最后培養(yǎng)實踐能力和綜合解決問題能力的機會。

因此對環(huán)境生物類交叉人才培養(yǎng)的實驗教學、實踐教學的內容、方法和手段進行改革，建立穩(wěn)定、有特色的實踐教學模式勢在必行。

2 環(huán)境生物類交叉人才培養(yǎng)實踐教學模式初探

2.1 教學計劃和教學方案的完善和優(yōu)化

為了培養(yǎng)有特色的環(huán)境生物類技術人才，不同院校必須有適合自己專業(yè)特色的環(huán)境生物交叉的知識體系、教學計劃和教學方案[6]。以我校生物工程(環(huán)境生物技術方向)專業(yè)為例。教學中一方面強調學生有扎實的工程設計和技術應用基礎，另一方面要求學生掌握生物技術和環(huán)境保護領域系統(tǒng)的專業(yè)基礎知識。這些基礎知識涉及多個學科、多個領域，很多課程所使用的教材內容自成一體，缺少系統(tǒng)的適合工科學生所用的教材[7]。因此教學中首先根據(jù)本校學科優(yōu)勢和本地人才培養(yǎng)需求，將各門基礎課和專業(yè)課所教授的知識進行優(yōu)化整合，把一門課程放到滿足整個專業(yè)技術人才培養(yǎng)目標的層次上考慮，提煉知識內容，重新設置課程內容，確定課程教學的核心內容。再根據(jù)知識點之間內在聯(lián)系，將知識領域整合、聚類成環(huán)境生物技術板塊。最后根據(jù)學生的興趣和就業(yè)目標，將知識板塊構成不同的層次或者技術培養(yǎng)方向，使知識體系結構和教學目標明確。

2.2 開展多樣化實效強的實踐教學

培養(yǎng)環(huán)境生物類交叉技術人才可以參與的實踐教學環(huán)節(jié)包括課程實驗、專業(yè)實習以及科研團隊和自主創(chuàng)業(yè)等活動。

(1)實驗教學是培養(yǎng)合格人才的基本環(huán)節(jié)，不僅能培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W方法和獨立進行科學實驗的能力，而且培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力，是培養(yǎng)學生動手能力和綜合素質的基礎[8]。對實驗課程進行整合，采取開放式實驗教學模式，實驗內容模塊化，將一些技能培訓的基礎實驗融入綜合性實驗，學生按照參與客體的不同分為不同小組；各組學生參與的實驗內容相互支撐，卻各不相同，自成一體，不但增強了學生的探索精神，而且可以引導學生進入研究性課題[9]。

(2)通過多種途徑，加強實習基地的建設。充分利用教師的科研實力，以“互惠互利、優(yōu)勢互補”為原則，多途徑、多形式地與相關企事業(yè)單位共建校外實踐教學基地，并鼓勵理論功底扎實、實踐能力較強的中青年教師帶著學生與大型企事業(yè)單位的中高級專業(yè)技術人員從事校內外的合作研究，使教學和科研工作獲得“雙贏”。

(3)建立本科生科研平臺，鼓勵學生參加創(chuàng)新科研團隊。除了加強課堂實踐能力的培養(yǎng)，積極引導學生參與特色的課外科研創(chuàng)新課題，努力申報針對本科生而設立的科研項目。鼓勵參加前期科研團隊的學生，在畢業(yè)論文/畢業(yè)設計期間繼續(xù)參與自己的項目完成畢業(yè)論文/設計。該措施在我校環(huán)境生物系取得良好的效

果，近年來畢業(yè)生的就業(yè)率和企業(yè)反饋信息良好。

3 結束語

隨著生命科學與環(huán)境科學的發(fā)展與應用，環(huán)境生物學知識的高等教育，很可能延伸為一項重要的社會普及教育[10]。從一個較全面、系統(tǒng)、科學的角度，認識和分析環(huán)境生物交叉技術人才培養(yǎng)中所遇到的問題，強化技術儲備人才實踐能力的培養(yǎng)是非常必要的。從完善、優(yōu)化教學計劃和教學方案做起，采取不同的途徑加強實驗和實踐能力訓練，采用本科生導師制、縱性科研小組等措施，在教學中實施以實踐教學改革為突破口的整體教學改革，力求取得更為顯著的成效。

參考文獻

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篇9

關鍵詞：生物工程；實驗教學體系；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）08-0273-02

引言

在深化高等教育改革中，培養(yǎng)學生綜合素質和創(chuàng)新能力是一個根本性的指導思想，實驗教學是高等學校整個教學活動中的重要環(huán)節(jié)，它包含實驗、實踐、課程設計實習等一系列實訓性教學環(huán)節(jié)，具有很強的直觀性和操作性，是對理論教學的補充和拓展，是為學生提供一個將書本知識轉化為行為能力的重要場所。實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新的基礎，因此，實驗教學是實施創(chuàng)新教育的最重要環(huán)節(jié)，也是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)。而傳統(tǒng)的“重理論、輕實踐”的教學理念培養(yǎng)出來的人才專業(yè)理論知識較扎實，但動手能力、適應能力、創(chuàng)新能力較差，特別在生物工程領域對人才的創(chuàng)新能力和實驗能力要求較強的行業(yè)，尤其需要學生在有穩(wěn)固的專業(yè)理論知識的同時，強化創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

當前生物工程專業(yè)實驗課程設置存在以下幾個方面的不足：各門實驗課自成體系，為了各自的系統(tǒng)性和完整性，實驗內容重復龐雜；驗證性實驗占的比例大，綜合性、設計性實驗少；內容陳舊，經典驗證性實驗多，研究、探討型實驗少，不利于學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；教學方法單一，抑制了思維和創(chuàng)造能力的發(fā)揮。為此，我校生物工程專業(yè)進一步深化課程改革，構建新型的實踐課程體系，進一步提高教學質量。

一、構建一體化多層次實訓課程體系

一體化的實驗教學體系，是整合各實驗教學環(huán)節(jié)，把培養(yǎng)學生綜合實踐能力的實訓教學作為一個整體考慮，制定實驗教學計劃與大綱，構建綜合實踐能力整體培養(yǎng)目標體系，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力和分析解決問題能力，遵循由淺入深，循序漸進的教育規(guī)律，加強基礎與專業(yè)實驗的內在聯(lián)系、相互滲透和整體設計，減少驗證性實驗，增加綜合性、設計性實驗，開設自主性、研究性實驗。依據(jù)學生不同階段的學習要求和學習能力，設置了由兩類課程、三個階段、四個層次構成的實驗教學課程體系，形成循序漸進、前后銜接，交叉滲透，由單一到綜合到自主設計至研究開發(fā)，貫穿整個本科教育過程的縱向教學體系。可以從四個層次來構建：

第一層次：

對低年級學生首先通過理論教學建立學科的系統(tǒng)概念，在實驗教學體系中以過程認知教學為主，通過大量的基礎實驗（以演示性實驗、驗證性實驗為主），使學生對學科有初步的感知、掌握基本儀器的使用及基本實驗方法，訓練其基本技能，培養(yǎng)學生科學、規(guī)范的研究習慣與方法。

第二層次：

在第一層次的基礎上增加專業(yè)課程的學習，逐步減少實驗教學體系中演示性、驗證性實驗的比例，同時加大綜合性、設計性實驗的比例。

此時，學生在掌握了一定基礎知識和專業(yè)知識的基礎上，加上實驗課程對學生的綜合能力、創(chuàng)新能力的訓練力度加大，作為進一步的措施和發(fā)揮，一方面學校向學生開放實驗室，鼓勵學生自主創(chuàng)新，逐步接觸科學研究；另一方面，學?？梢越M織學生到校外的教學基地去見習，讓學生熟悉專業(yè)學科在實際生產中的應用及整個生產流程。

第三層次：

主要針對高年級學生，這類學生對專業(yè)知識有相當程度的掌握，主要教學目標為在基本實驗技能、方法的基礎上，促進科學思維和創(chuàng)新能力的提高，強調基礎性、綜合性、設計性實驗相結合，全面培養(yǎng)學生的綜合能力，因此在實驗教學當中可以適當穿插跨課程甚至是跨學科的綜合性大實驗，促使不同課程間的知識融合；同時，進一步增加設計性實驗的比例，培養(yǎng)的學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

學生在有一定科研基礎訓練的情況下，專業(yè)導師進一步引導學生學習科研論文的寫作方法，鼓勵學生在課余時間廣泛涉獵相關專業(yè)的科研論文，關注學科的發(fā)展，完成綜述，嘗試將設計性實驗或實驗室開放所完成的實驗課題形成論文，并鼓勵學生積極發(fā)表，完成從基礎、專業(yè)知識積累到專業(yè)實踐訓練的過渡。

第四層次：

此時，學生進入實習階段，通過校內校外、專業(yè)實習畢業(yè)實習等多層次的實習，畢業(yè)論文（設計）等綜合實驗環(huán)節(jié)，充分培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力和實驗能力。此階段，學校各級實驗室向學生開放、充分利用教學基地的資源來完成畢業(yè)論文（設計）將是工作的重點。通過該層次的訓練，學生不但能體會自身知識、能力如何在科學研究和生產實踐中得到應用與發(fā)揮，而且完成了學以致用的過渡，也了解了學科的技術進步與發(fā)展動向、科研論文的研究和寫作方法等。

以上四個層次的一體化實驗教學體系構建過程中，從基礎教學逐步過渡到專業(yè)實驗教學以及最后的畢業(yè)實習階段，理論教學與實驗教學貫穿整個教學階段，必須樹立培養(yǎng)創(chuàng)新型、應用型人才的帶教意識；無論是理論教學還是實驗教學，都必須堅持啟發(fā)式、問題式的教學方法，以教師為主導、學生為主體，促進學生自主學習、鼓勵學生自主實驗。

二、基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗課程體系構建

構建一體化多層次的實驗教學體系，堅持理論教學、實驗教學與科學研究三位一體（橫向滲透），分層次全程培養(yǎng)學生的能力（縱向滲透），逐步推進體系內各個模塊的實施和完善，注重實驗教學體系各層次教學質量的保證，全面推進創(chuàng)新型、應用型人才的培養(yǎng)。

結束語

安徽工程科技學院生物工程專業(yè)是省示范專業(yè)，對如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質人才進行了積極的探索。該專業(yè)通過對實驗教學環(huán)節(jié)改革，探討了提高生物工程專業(yè)學生工程實踐能力和綜合素質、強化工程設計等教學理念。通過幾年的教學嘗試和改革實踐，顯著提高了學生在實驗中的動手能力、創(chuàng)新能力。2006年，生物工程專業(yè)構建了兩個學生實驗平臺和一個生物參數(shù)檢測中心。其中，一個是耗氧發(fā)酵平臺，學生利用三聯(lián)發(fā)酵罐模擬生產天然色素、酶制劑、氨基酸、抗生物等生物工程產物，掌握耗氧生物反應過程控制、產品提取整套生產技術；另一個是利用厭氧平臺發(fā)即啤酒實訓系統(tǒng)模擬生產啤酒、功能性發(fā)酵食品。通過校內模式生化產品生產裝置實習基地的建立，學生克服了現(xiàn)場實習缺乏動手操作的局限。在實驗基礎上進行工程設計，能夠強化學生設計能力和工程意識，也對學生思維能力、分析判斷能力和綜合運用知識能力起到了良好的促進作用。

參考文獻：

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[3] 劉立明. 生物工程專業(yè)實踐教學體系構建與實踐[J]. 廣東化工，2010，37（1）:179-180.

篇10

本文以生物工程人工生命的科學技術基礎為題展開了相關的分析與探討，重點就材料技術型生物醫(yī)學工程、組織工程以及生物工程人工生命這三者間的相關性展開了深入的研究，結合本次研究最終對材料技術型生物醫(yī)學工程、組織工程、人工工程以及具備改善人體組織器官功能的人工組織進行了詳細的論述。

關鍵詞：

生物工程；人工生命；組織工程；人工組織；人工器官

0引言

從廣義層面上來說人工生命即為具備有人的生命指征、功能、結構以及外在形象的人工制造系統(tǒng)，是人對于自然生命的一種模擬與拓展。廣義上的人工生命是多門學科合并之后的產物。一般認為人工生命學科是由生物科學技術與工程科學技術所結合而產生出的一門學科。下文將主要就針對材料技術型生物醫(yī)學工程與組織工程、人工生命間的相關性，以及材料技術型生物醫(yī)學工程、組織工程、人工組織及器官展開具體的論述。

1材料技術型生物醫(yī)學工程

此種工程學科的主要研究目標即為各類生物材料及人工器官組織，其中就涵括了組織工程學科。在此方面研究工作中涵括有材料科學、生物科技、化學、信息技術、計算機技術、醫(yī)學以及生命科學等多門學科的基礎知識。生物材料也就是對于生物體進行臨床診治以及將其受損組織器官替換下來，亦或是增強人體某一部分功能的材料，因此就必須要求其能夠植入到人體當中并不出現(xiàn)排異反應，確保活體細胞可以在此材料之上自然生長。生物材料亦可被視作構成人工組織與器官的核心材料。生物醫(yī)學材料在未來一段時期的主流發(fā)展趨勢，即為給予組織工程的發(fā)展提供優(yōu)勢特性顯著的活性生物材料，應確保其具備良好的生物相容特點；親水特性；性；預防組織粘附特性；抗炎特性；抗凝特性等。以保障活體細胞能夠在所制成的人工材料上生長并對病變組織起到良好的改善、恢復效果，使之免疫識別與生物催化性能得以有效提高。依據(jù)生物醫(yī)學材料的屬性可將之主要劃分為以下幾種：

（1）無機非金屬生物材料。①同人體組織力學間具備良好的相容性，同時還可改善組織生長的材料。②具備人體有機以及無機結構的復合型材料。

（2）金屬生物材料。①毒性較低，彈性模量更加符合入骨特點的合金材料。②各種植入人體當中的器械材料，如較為常見的人工關節(jié)、種植牙、心臟支架等。③接入性診治所采用的醫(yī)療器械設備如官腔支撐架、引導絲等。

（3）生物醫(yī)用高分子材料。①可將血液之中的毒副物質吸出的材料。②能夠在臨床上應用于免疫性病癥治療的材料。

2組織工程與人工組織

目前臨床上所面臨的主要醫(yī)學問題當中主要就包括了組織與器官的衰竭、損傷，而臨床上在應對此類問題時所較常采用的措施方法主要包括以下三方面：

（1）自體移植。由人體自身的部分組織來對損傷位置進行修復，例如，對面部皮膚大面積燒傷患者進行面部手術修復時通常會取其自身大腿位置的皮膚來進行修復損傷組織。

（2）異體移植。例如，某患者在遭遇意外事故時，家屬自愿將其身體部分組織如眼角膜、腎臟等組織捐獻給有需要的人。然而此種情況時常會出現(xiàn)異體組織的兼容性問題，同時需要被捐助的人員與每年的捐獻人數(shù)相比差距過大，供體不足情況十分顯著。

（3）人工器官。這種方式能夠徹底解決供體不足的情況，但是其目前所存在的問題也是十分顯著的即異體反應與感染情況十分明顯，絕大多數(shù)的患者在接受器官移植后都是應各類感染致死。對此人們也就設想若是能夠采用母體細胞以及生物降解材料在人體當中構建起新的組織器官，也就是進行結構組織，代謝組織以及細胞系統(tǒng)的重新建構。目前這一設想已經不再是僅存在于人們腦海之中的假想，而已經走進了現(xiàn)實生活當中，可以預見組織工程的發(fā)展必將會促成這一設想的實現(xiàn)。當前，組織工程研究的主要內容即為：適宜的母體細胞來源；能夠為細胞粘附生長提供空間的細胞外基質；可應用在促進細胞組織再生長的因子；以及組織間的相容性。開展組織工程通常會應用以下三種策略：

（1）細胞以及生物材料的雜化體系，例如由小塊活體組織將特異細胞分離出來，通過體外擴散增大之后種植于生物相容性較好同時能夠生物降解的聚合物所建立起的多孔支架當中，在體外培養(yǎng)一段時間后可將細胞和支架結構置入于患者體內；伴隨著組織缺損部位的重新構建，聚合物將會逐漸降解并消失。

（2）僅具備生物降解材料體系，借助于生物生長方式促使細胞成長為多孔支架結構，在通過增殖、分化來產生為相應的組織結構，并且與周邊組織相整合。例如采用珊瑚骨加支撐的羥基磷灰石陶瓷，其孔隙架構與人體骨架構極為接近，可被應用在骨組織工程支架中。

（3）細胞體系，經過移植的細胞經由生物過程演變?yōu)槲⒔Y構。

3結束語

總之，從廣義性的角度上來說人工生命必須要基于工程科學技術、生物科學技術以及生物工程科學技術的基礎上。因而大量的工程、生物以及生物工程均是廣義上的人工生命科學技術基礎。材料技術型生物醫(yī)學是工程的研究對象主要是生物材料與人體的各個身體器官。組織工程則是借助于生命科學以及工程科學的基礎理論與方法，來探究并開發(fā)出具備修復以及改善人體組織器官功能的新型臨床應用取代物，也就是人工組織，因而材料技術性生物醫(yī)學工程以及組織工程也便是生物工程人工生命的基礎。

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