【摘要】试验设计与数据处理是一门应用广泛的技术课程,主要解决工艺控制、过程优化模拟等工程问题,是生物工程专业课程之一,具有实用性强、内容繁复、初学者难于记忆和灵活运用等特点。从课堂教学出发,阐述了该课程在应用型工科院校生物工程专业中的教学对策。
【关键词】生物工程专业;试验设计与数据处理;教学对策
作为地方本科院校,将教学目标定位于培养应用型人才,是提高学校竞争力、突出办学特色的关键。南阳理工学院生物工程专业立足于自身教学条件,积极将培养模式与南阳地区经济特点相结合,紧密围绕南阳市支柱产业——生物制药和工业发酵,发展工业微生物菌种选育、发酵工艺调控和中药材药用成分提取分离为主攻方向的专业特色。毕业生主要在科研开发、生产监控、质量检测等方向就业,工作中经常涉及到工艺控制、过程优化模拟、质量检测控制等问题。对于这些实际问题若不进行科学的试验方案设计和数据结果分析,将很难在短时间、低成本内得到正确的结果。因此,有必要对生物工程专业学生开设相关课程。
试验设计与数据处理是一门应用领域相当宽广的现代技术课程,主要介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法。通过对本课程的学习,学生能够掌握试验设计和数据处理的基本原理和方法,为后续教学环节如专业试验、毕业论文和今后在工作中开展产品工艺优化、质量管理等工作的顺利进行打下良好基础。该门课程教学内容主要包括2个方面:试验设计和数据处理。试验设计部分主要是让学生掌握设计试验的方法,能做到在有限的试验条件下,用最少的试验量获得尽可能多的信息;数据处理部分主要是让学生学会对实验结果采用合理、有效的分析方法,从而发掘出潜在的、有用的信息[1]。
为了提高试验设计与数据处理的教学质量,培养学生的学习兴趣,增强学生应用的能力,笔者对试验设计与数据处理的教学研究做了很多努力和尝试,现将几点教学心得体会归纳如下。
1讲好绪论,强调课程的重要性
绪论就像是一部电影的开场,直接影响着整门课程的教学效果,好的开场才能吸引学生的注意力,激发其学习兴趣。试验设计与数据处理是统计学在生物领域的应用,是一门应用技术学科,在绪论中不仅要介绍学科发展的历史,还应该清晰展示课程的内容体系及本门课的任务和作用,重点介绍要学习什么、知识点之间有什么联系、这些知识可以帮助解决什么问题、该如何学习等。在绪论中应多列举一些利用本门课程的知识解决实际问题的例子来强调本门课程的重要性,如在毕业实践环节,将试验设计和数据分析的知识用于毕业论文的设计和撰写中,以求论文结构的系统性和试验结果的科学性。在走向科研工作岗位后,利用试验设计和数据分析的知识合理设计科研方案、分析结果,以求在低成本、短时间内完成任务。通过这些例子来明确学生的学习目的,激发其学习兴趣。
2重在培养应用能力
应用性本科培养的是运用科学理论从事高技术工作的应用型专门人才,在培养规格上以行业需求为本位,注重知识的复合性、现时性和应用性。培养出的人才应具备综合运用理论知识和方法解决实际问题的综合能力和实践能力,并兼备技术创新能力[2]。因此,在教学内容组织和知识侧重点的处理上应以结合专业特色、适应行业需要为主旨。试验设计与数据处理是以统计学原理为基础的学科,其原理部分涉及到高等数学、概率论和线性代数的知识,这部分内容在基础课程中已有详细讲述。因此,教学重点放在各种试验设计方法和数据处理方法的具体应用上,而方法的理论推导过程可以作为学生自学内容。如讲解方差分析时,将重点放在方差分析的具体步骤上,而偏差平方和分解过程的推导则作为自学内容;在正交试验设计及分析部分,教学侧重点主要放在如何使用正交表及如何对正交试验结果作恰当的分析上,而对于正交表的构成原理、特点仅作简要介绍。
3选择合适的例题,做到熟能生巧
试验设计与数据处理的应用领域非常广泛,不仅用于生物,还应用于化工、食品、机械加工制造等领域。为了让学生正确理解和掌握知识,在举例说明时应选择试验设计与数据处理在本学科的应用实例。面向生物工程专业的学生时,结合生物工程专业的特色,主要从菌种选育条件、发酵工艺控制、目标产物分离等方面选择相应的例子,最好是专业试验或科研中的真实问题,如淀粉酶产生菌选育方案的设计、乳酸发酵条件的确定、茶多酚提取工艺的优化,这有助于学生了解本门课的应用领域,激发学生学习本课程的兴趣,调动学生的积极性和主动性。
对于应用技术学科,关键是能将书本上的知识应用自如。对于试验方案设计方法,如正交试验设计、均匀试验设计、回归旋转试验设计、sn比试验设计等方法,要求能够根据试验周期的长短、原料易得性、条件控制难易、待考察因素水平的数量等实际情况,选择合理可行的试验方案设计方法。对于所得数据结果,要求能够采用正确的分析方法,发掘出有用的信息。数据分析方法部分有很多公式,如偏差平方和的分解公式、回归系数的求解公式等,若要做到灵活运用课程的知识,就必须加强公式的记忆,因此多做练习是必要的。虽然现在有很多软件能解决计算问题,但是还要求学生掌握各种分析方法的分析过程,这些都需要在教学中安排一定的练习量,使学生熟能生巧。
4把握前沿知识,扩展学生视野
试验设计与数据分析的方法种类多样,在本科教学阶段主要要求学生掌握单因素试验设计、正交试验设计和均匀试验设计等方案设计方法,极差分析、方差分析和回归分析等数据分析方法。这些内容是本门课程的基本内容,但并不是本学科的全部知识。为了让学生充分认识本学科的重要性,可以在教学学时允许条件下,补充知识点,开拓学生的视野。如向学生介绍旋转试验设计及其分析方法,指出它的作用和优势;对于解决多指标问题的试验设计和分析时引入主成分分析方法的知识[3];在对回归方程求解最优解时引入遗传算法的理论[4];对于试验问题建模分析时引入神经网络建模方法[5]。这些试验设计和分析方法很多都是近几年才应用到生物工程领域的,在要求学生牢固掌握基本知识的前提下,引入前沿知识有助于拓宽知识面,在今后的学习和工作中能更好地发挥学生的能动性。
5重视上机环节
试验数据的处理计算量很大,完全依靠手算既浪费时间又容易出错。而现在有多种软件,它们可以对数据作各种分析,并能够在短时间内得到准确的结果。因此,应重视上机环节,要求学生至少掌握1种统计软件的使用方法,学会用软件绘图、计算,并能正确理解分析结果。例如spss是一个功能全面的统计分析软件,操作界面友好,易学易用,广泛应用于自然科学、社会科学领域[6]。在教学过程中安排适当学时进行上机操作,要求学生能够使用软件进行平均数假设检验、方差分析、多重比较、回归分析等操作,不仅能增强知识的掌握程度,还可以激发学生的学习兴趣,获得良好的教学效果。
21世纪是生命科学和信息科学的时代，高等农业院校作为培养生物工程专业人才的摇篮，应该培养复合型生物工程人才，重视学生的创新能力和团队精神培养，让学生掌握生物工程及其产业化的科学原理，掌握生物化学、分子生物学、微生物学、天然产物提取、发酵工程和酶工程等学科的基本理论知识；掌握微生物育种、微生物细胞大规模培养、微生物发酵产品及其分离纯化的基本技术，具备在农业生物技术领域从事生产管理和产品研发的能力。然而在传统生物工程实验课程体系中，由于缺乏多媒体教学环节，对实验技术和原理的讲解比较困难；各门实验课程相对独立，实验内容往往互不衔接，上课时间不集中，难以形成完整的课程体系；教学以被动的灌输式为主，学生缺乏主动探索精神；课程实验室相对独立，设备重复低端现象严重,浪费了宝贵的实验资源。因此，开展生物工程专业实验课程体系的改革势在必行。
一、生物工程专业实验课程改革的基本内容
农业院校生物工程专业开设的实验课程主要有：生物化学与分子生物学实验技术、微生物学实验技术、天然产物提取、发酵工程和酶工程实验技术、基因工程实验技术、细胞工程实验技术等，大多以农作物、发酵微生物和中草药作为实验材料。在教学内容上将不同相关实验课程整合。从专业培养层面统一开设系统的实验项目，将各门课程的实验内容和时间尽量衔接。通过对酶工程、生化及分子生物学实验技术、微生物实验和天然产物提取学等实验课程的调整，统一整合为生物工程专业综合实验，更新实验教学内容，完善实验体系。在教学方法上加入多媒体教学。传统的实验课程教学主要沿袭黑板讲解、学生操作的模式。这种教学方式信息量小，不够形象生动。通过拍摄实验教学视频，制作多媒体课件教学，能够透彻的讲解实验原理和操作过程，使学生较容易地掌握实验技能。同时将课程内容网络化，以微博、微信、博客、校内网站为主要平台，使课程上网，便于学生随时预习复习、答疑解惑。在教学资源上尽量共享实验平台资源。将课程实验室统筹安排,常用设备安排在公共开放房间，方便师生使用，严格避免设备重复采购,将实验资源主要用于教学效果好的综合实验项目。在实验能力上重视培养学生的创新能力和团队精神。教师在实验前将全班同学分成若干小组，确定实验目标，共同设计实验方案，开展实验准备工作，合理分工完成实验任务。实验报告书写时要求阐明实验意义，掌握所涉实验技术的原理、分类、适用范围和同类比较，深入展开数据现象分析、实验方法分析和操作技能分析。
二、生物工程专业实验课程改革的基本程序
涉及到专业人才培养层面的实验课程改革事关重大，应由专门团队在上级主管部门和专家组的指导下开展工作。首先召开专门的教学研讨会，根据生物工程专业人才培养来确立实验课程改革目标，以团队方式完成课程改革方案；实验课程改革方案由系里报送实验中心审核通过，获得上级有关部门的资金、硬件等支持；团队对改革方案进行执行，新实验项目应进行1年左右的班级试运行，检验实施效果和运行环境是否良好；待新实验项目试运行良好后，课程负责人修改教学大纲和实验指导，经教学研讨会通过；改革后的实验课程教学大纲和实验指导报上级主管部门批准后，正式实施运行。
三、生物工程专业实验课程改革的讨论
生物工程专业实验课程改革中遇到的常见困难是经费紧张、设备不足等，而且课程涉及面广，相关团队和人员较多，协调难度较大。另外教学改革不宜影响正常教学计划和学生培养，新修订的实验内容在学生方面也存在难以进行大班试行的问题。建议校、院两级加大专业实验课程改革的投入力度，给一线教学团队以更大的试验自主权限，精简审批程序，对新的实验课程方案挑选试验班试行，用实践来检验教改内容的科学性、可行性。生物工程专业实验课程改革的直接执行者是各课程负责人、任课老师和实验员，上级部门应当配套相应政策和条件，鼓励改革工作的进行，以更好的培养创新复合型生物工程人才。
作者：周晓明 田云 卢向阳 蔺万煌 方俊 唐忠海 肖桂青 胡超 单位：湖南农业大学生物科学技术学院
1乳品发酵项目中的生物工程技术运用分析
1.1细菌素
乳酸菌的细菌素本质为蛋白质,可以当作防腐剂容易被胃酶讲解,拥有相对较好的理化与抑菌特点。当前,nisin与microgard已经运用在乳食产品防腐剂中。nisin作为乳酸乳球菌亚种的一项分泌肽,大量的革兰氏阳性菌与少量的革兰氏阴性菌具备一定的抑制作用。在上世纪中期nisin主要用在对芽孢生长菌成长的控制与有效延长乳制品等的货架期。目前,FDA已经通过有关部门批准可以运用在融化干酪相关抗菌剂。除去当作食品的防腐剂之外,nisin可以当作医疗制剂运用在牛乳房炎的治疗中。另外,microgard还是一种具备抑制性的革兰氏阴性菌与真菌细菌素,可是其不能抑制革兰氏的阳性菌。例如美国的1%microgard溶液普遍运用在保存乡村干酪。同时microgard能够有效控制瑞士干酪皮的出现的腐败问题。运用定点突变的作用,例如蛋白质相关生物工程技术能够有效拓宽细菌素相关狭窄的抑菌普。现阶段,已能够克隆与测序nisin形成的相关基因,可以实现定位在质拉或是染色体DNA中编码等的克隆与测序。大量细菌素基因可以定位于接合质粒或是转座子上,比较便于基因转移至其他相关微生物。
1.2促进干酪成熟
干酪的成熟期相对较长,冷藏与库存的费用也比较高。对此,促进干酪的成熟已经成为干酪研究的主要内容。促进干酪成熟以往的手段主要是在其添加蛋白酶和肽酶以及脂肪酶等。目前,通常是在干酪中添加酶类和经过基因工程技术修饰之后的如霉菌促进干酪的成熟。许多学者都重点研究基因工程技术的乳酸菌修饰,能够加速干酪的成熟,拥有相对良好的抗噬菌体能力。充分运用蛋白质的分解阴性等促进干酪的成熟。另外,乳糖代谢之后的阴性乳酸菌能够以高密度进入干酪的凝乳当中,促进干酪的成熟。相对较强的蛋白质分解能够有效加速苦味肽进一步生成。对此,蛋白质所分解的阴性菌体和一般菌株混合运用可以有效促进干酪的成熟。
2生物工程技术的育种手段
2.1原生质体融合
原生质体的融合技术作为创建杂合微生物的主要工具,其能够把相对较好的菌株形状有效结合在相同的菌株中,在乳酸菌的育种方面有着深远意义。在原生质体的融合过程中,可以先运用酶除去两个亲体的细胞壁,从而是使菌体细胞可以在高渗的环境当中释放原生质体,同时在高渗环境下实现混合,然后通过聚乙二醇的促进,可以实现两种原生质体的凝集从而有效融合,获取异核体或是重组子。充分运用杂合菌能够有效提升发酵制品特性或是发展新型产品。另外,原生质体的融合技术可以建立高蛋白质的表达水平相关突变体的主要方式。
2.2电穿孔法
在重组DNA技术快速发展形势下,当代微生物研究人员可以相对精确的变化乳酸菌的生理特性,从而为乳品的发酵项目提供较好的菌株。对此,一定要具备合理、安全、科学的细菌转换手段。近些年来,具备良好发展前景的转换手段就是电穿孔法。在上世纪,Harlander第一次报道了乳酸乳球菌的乳酸亚种的有关电转化,该转化率能够和原生质体融合的转化率相比。另外Chassy与Flickinger也报道了干酪的乳杆菌有关干酪亚种电转化。当前成功完成电转化的乳酸菌有多种,例如嗜酸乳杆菌和乳酸乳球菌的乳油亚种等。通过研究表明各种菌株之间也能够完成电转化。其和原生质体的融合技术相比较而言具有一定优势。
2.3基因的送递系统
在乳酸菌的转化系统快速发展影响下,建立基因的传递系统成为了必然趋势。载体主要可以分成试验用载体与食品级载体两大种类。充分考虑到食品的安全性与稳定性,食品级的载体不能利用抗生素的抗性基因当作选择性的标记。因此,食品在集体的选取一定要在食品级GRAS的菌中分离出选取性标记。在进行记载时所运用的乳酸菌标记主要有nisin的抗性基因合和胸苷酸合成的酶基因。另外,乳酸菌中所编码的细菌素产生和糖类运用或是免疫性基因可以满足食品级基因相关传递系统的选择性标记要求。
3结语
近些年来,乳酸菌的生物工程技术取得相对较大的进步。经过分析乳酸菌相关生物化学的代谢途径,制定与纯化生物基因的转移与递送系统,明确基础的表达与分析信号。深入研究定位和分离基因以及序列。现阶段,乳酸菌的生物工程技术从原来的乳球菌研究慢慢扩展到乳杆菌与双歧杆菌的研究。另外在乳酸菌的生物工程技术进一步研究下,乳品发酵项目必然会步入到一个崭新的时代。而在该时代下可以为消费者提供更加安全与可口、可靠的健康发酵乳制品。
作者：王莉 单位：包头轻工职业技术学院
本文作者：马翠 蔡昌启 温惠中 单位：第三军医大学数学与生物数学教研室 第三军医大学神经生物学教研室
生物医学工程（biomedicalengineering）是一门新兴的边缘学科，它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法，目标是培养具备生命科学、电子技术、计算机技术的基础理论和医学与工程技术相结合的科研能力，胜任平战时三军综合性卫生勤务保障工作，从事医学电子设备、影像设备、军事卫生装备研究、设计、使用、维修和管理工作的高级工程技术人才。作为该专业的重要基础课程之一，高等数学是学生掌握数学工具，培养理性思维的主要载体。通过学习该课程，可为后续课程（复变函数与积分变换、概率论与数理统计、生物数学建模与仿真）和部分医学基础课的学习以及将来从事生物医学工程研究奠定必要的数学基础。高等数学在培养生物医学工程领域高技能人才培养目标所必需的基础知识、基本能力和素质结构中，占有十分重要的地位[1]。如何提高高等数学教学质量是摆在该专业高等数学教师面前的重要任务。结合近年来教学工作实践经验，本文主要从如何提高课堂教学水平、培养学生自学能力两方面进行初步探讨。
1改进方法，提高课堂教学水平
课堂教学的好坏直接关系到教学质量的高低。课堂讲授在整个教学过程中所占时间最长，与学生接触最多，是一个重要环节。要搞好课堂教学，必须改进教学方法，提高教学水平。
1.1充分备课，强化课堂教学“设计”理念：高等数学的内容体系业已成熟，教学参考资料琳琅满目。备课过程中，结合生物医学工程专业的特点，在广泛收集素材的基础上，教师应不断更新教学内容，博采众长，融会贯通，明确重点、难点后，对教学内容进行总体设计，科学重组。根据课程标准和该专业的培养方案进行有效取舍、详略得当，并付诸于教案与课件中，力求做到使教学内容脉络更加清晰、衔接更加自然。课堂讲授应留有“余地”，本着“少而精”的原则，既要坚持“在总体上压缩学时，在内容不减少，重点、难点、目的要求不削弱，能力不减弱”的原则，又要在每个部分上灵活处理，有所伸缩，有所侧重，采取有效途径，在有限的学时内达到该专业的培养方案以及高等数学课程标准的要求，让学生真正弄懂弄通。然而在规定的教学时间内，要达到最佳的教学效果，对教材内容的讲授往往不能面面俱到、平铺直叙，必须抓住精华、突出重点、把握主线，对重点内容要讲深讲透，突出一个“精”字[2]。对简单内容要少讲或不讲，把那些学生能通过自学弄懂的问题留给他们自己去解决，即使是教师讲授，也不要阖盘托出，而应留有余地，提纲挈领地讲，把更多的思考空间留给学生自己发挥。此外，课堂设计提问时，对提什么样的问题，提问题的时机，以什么形式提问，课前应有明确的安排。在习题课上，应注重揭示教学内容的内在联系及规律，要使讲授过的内容系统化、条理化，使学生对于所学课程内容有一个较清晰的脉络框架。尤其是在习题课的例题设计上，应具有一定的深度、广度和精度。讲授时主要分析解题思路、方法和规律。作业布置也要有针对性，特别注重选题的质量，对成绩较好的学生可适当增加一些选做题，体现层次性。当然，个别难题可给出必要提示。
1.2取长补短，灵活采用教学手段：将多媒体与板书有机结合，取长补短，是提高高等数学的课程教学质量的有效途径。例如，在证明定理、分析例题时，适当采用板书教学，使学生的思维得以连贯，在强化中不断加深对知识的理解，效果较好。同时，教师可以用课件演示定义、定理以及与教学内容相关的背景材料、历史故事、数学家照片、图形等内容。这样高等数学的教学更加直观，会给学生留下深刻的印象。不仅使学生对学习的内容理解更透彻，而且能提高学生学习高等数学的兴趣。此外，鉴于数学软件提供的便捷的画图功能和强大的计算功能，不仅使数学概念的几何表示更为丰富，还使诸如方程的近似解、数值计算等内容比以前更加详尽。在时间允许的前提下，将一些传统内容（如极限运算、微积分运算、函数作图、微分方程求解等）通过数学软件加以展现，不仅有利于解决简单的生物医学实际问题，而且有助于学生创造性形象思维的培养。
1.3正确定位，让课堂充满激情：一个好的教师要像演员那样，一上台就要进入角色，要用自己的语言和动作去感染学生，把经过消化吸收后的教学内容，绘声绘色的表达出来。要想让课堂气氛活跃，教师首先就得对教学感兴趣，讲课时要充满激情；板书要简要、准确、工整、清晰，便于学生理解、记录；讲课时吐字清楚，声音抑扬顿挫、铿锵有力；肢体语言形象直观、恰到好处，关键的地方甚至“手舞足蹈”、“眉飞色舞”，以眼色神情掌握住学生的思路和注意力。总之，喜怒哀乐要自然流露，用良好的精神状态、丰富的人格魅力去感染学生。让学生满怀激情听讲，使其感到数学课生动而不死板、直观而不抽象，上数学课是一种享受，而不是折磨。
2合理引导，培养学生自学能力
高等数学是一门基础课程，具有高度的抽象性与严密的逻辑性。由于生物医学工程专业所开设高等数学学时数的限制，若单靠课堂上的学习，想要提高学生的学习兴趣和学习效果是不够的。而自学能力的强弱对今后的工作学习也是有较大影响的。因此，教师需注重学生自学能力的培养，合理引导学生自学，鼓励学生将课内学习和课外学习相结合，使其变被动学习为主动学习。学生刚进入大学，自学能力差，不会看书。针对这一点可以在每节课下课前，利用多媒体显示出下次上课的预习提纲，这样学生就可以有针对性地看书。在此基础上，学生就可以根据提纲进行看书，由于有的地方学生可以读懂，有的地方读不懂，那么可以将不懂的地方做上记号，学生带着问题来听课，精力自然也会比较集中。久而久之他们就能学会如何抓住书中的重点，慢慢养成自主学习的能力。在定理与习题教学中，可适当减弱条件，让学生研究发现结论是否依然成立（如对二阶混合偏导数可交换次序问题），或结论减弱，条件是否也可减弱（如隐函数存在定理教学）等。通过这些途径，培养学生良好的自学和思维习惯，激发学生的思维活动，提高学生的思维能力，锻炼学生自我摄取知识、正确运用知识、独立思考和探索问题的能力。同时，还可以利用习题课、自习时间增加适当的数学实验课程，培养学生运用数学软件解决实际问题的能力，将会取得更好的效果。自学是一种常态的学习方法，而不是特例。常态的方法成为习惯，长期的习惯成为意识，长期的意识养成能力[2]。学生自学能力的提高，既要靠老师不断积累教学经验，又要学生不断努力、开拓进取。
3结语
生物医学工程专业是我校近年来新开设的专业，其高等数学教学是一个不断完善和提高的过程。为了更好的提高该专业的高等数学教学质量，需要教师通过充分备课，搞好课堂教学设计；取长补短，灵活采用教学手段；正确定位，让课堂充满激情来提高课堂教学水平与质量；通过课堂提示、课后督促、多措并举、循序善诱的方式培养学生自学能力。在今后的教学过程中，仍需积极探索实践，不断总结提高，进而真正提高高等数学的教学质量，促进我校生物医学工程专业高等数学的教学改革顺利健康发展。
1植物遗传工程目前的植物基因工程可通过生物载体细胞注射、基因枪高速细胞子弹轰击等技术向几乎所有的植物输入外来植物基因。以前导入植物体的外源基因只限于外源报告标记基因，抗卡那霉素和抗潮湿链霉素基因。最近已导人了BUR等抗除草剂基因、镶嵌病毒外壳基因、鸡蛋蛋白基因、豆血红蛋白基因和谷酞胺酶合成基因。此外，抗病、抗虫基因的导入也有所报道，对于控制单宁合成的酶基因已被克隆。
目前关于植物—病原物相互关系的分子生物学研究主要着眼于病原物基因工程，即从病原菌中或植物本身克隆制备出致病基因与调节基因，以及获得病原物的特异性DN段用于病原分类及病害检测。
自1986年首次获得能抗烟草花叶病毒的转基因烟草植株后，目前已利用基因工程获得许多抗病毒植株，如抗花叶病毒首楷，抗花叶病毒黄瓜，抗X病毒和Y病毒马铃薯等。生物诱导广泛应用于植物对真菌、病毒及类病毒、细菌等病原物抗性的诱导，在烟草、黄瓜、西瓜、甜菜、马铃薯、小麦、苹果、番茄、棉花、水稻等诸多植物中已见报道。
生物诱导包括:用非病原菌诱导，用异种病原菌诱导，用弱致病力菌株诱导，用热杀死的病原菌诱导等方法，诱导对病原菌的抗性。生物技术创造了越来越多的基因植物，如消除了腐烂基因的耐贮存番茄，抗病虫害长颈南瓜，抗虫害转基因土豆，抗棉铃虫棉花，抗白叶枯病转基因水稻等等。植物细胞工程包括茎尖脱毒、快速繁殖、花药、小抱子培养、染色体工程、单倍体育种、原生质体培养、细胞融合等技术。植物细胞融合技术可克服远缘杂交中的不亲和障碍，更加广泛地组合起多种植物的优良遗传性状，从而培养出理想的植物新品种。脱毒快速繁殖技术在经济作物、花卉、果树上应用效益显著，快速繁殖成功的植物已有四百多种，其中甘蔗、菊花、康乃馨、草萄、兰花等等已投入生产。
在作物育种方面，用花药培养和染色体工程育种等技术与常规育种技术结合的方法已培育出许多具有特殊抗性、耐性的优良新品种，利用花药培养技术获得纯合基因型已在小麦、水稻等谷类作物上广泛应用。
以原生质体培养再生植株方面，近几年内取得了突飞猛进的进展。一些作物如赤豆、大豆、刀豆、棉花、油菜等重要经济作物已成功地从原生质体再生成植株，特别是一直认为难以培养的禾谷类，如水稻、大麦、小麦、谷子、高粱的原生质体培养都已相继突破。木本植物成功的例子也逐渐增加。药用植物与真菌原生质体培养的进展也十分迅速。以上的成就，为利用原生质体的遗传操作改良农作物打下了坚实的基础。
利用原生质体融合获得体细胞杂种，最近又研究出了利用卡那霉素和潮湿链霉素的抗性互补来选择杂种细胞的方法。中国在单倍体研究上一直处于国际领先水平，原生质体培养及细胞融合研究也趋于国际同类研究水平。
2动物遗传工程
动物细胞培养中胚胎移植(ET)技术对提高动物的生产率和繁殖力有重要意义，世界范围内已加以多方面的研究利用。ET技术已在兔、马、猪、牛、羊等动物上相继成功，但只有牛的ET技术达到了非手术利用阶段，所以牛胚胎移植进入商品化，在美国、加拿大、日本等国推广较大。日本已利用ET技术扩繁可提供精子用于人工授精的种公牛，1992年全日本的奶公牛有8。%以Erf分娩育成。通过ET技术可使母牛分娩双胞胎或多胞胎，这种一胚多产的核移技术在日本已获成功。
中国的单克隆抗体研究始于八十年代，至今已研制成功几干种单克隆抗体应用于畜禽疫病。在禽畜的性状选择育种上，采用DNA指纹鉴定技术识别DN段可加速选择过程。微生物工程的微生物农业和微生物开发，部分解决了养殖业的饲料问题。用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料，在前苏联年产量约为130万吨，美国年产80万吨;以米糠为基础，添加含杆菌、链球菌、酵母菌等微生物作为饲料添加剂喂养猪、牛、鸡，能够分解禽畜粪中的有害气体，减少环境污染，提高饲料吸收率，提高肉、奶产量。此外，近年来通过生物技术在食用菌的遗传育种学上获得了广泛的重视。通过原生质体培养，用PEG法和电场诱导法为诱导突变体和远缘杂交开辟了一条新的途径，涉及的菇种有香菇、平菇、金针菇、木耳、草菇等。
3生物固氮
菌根菌对植物生育的促进作用近年来逐年受到关注。菌根菌的菌丝可以帮助作物根毛吸收范围更大的土体中的移动速度缓慢的磷酸盐离子和钾离子。VA菌根菌不但可以改善土壤环境，促进作物对养分的吸收，而且对抗御作物的某些土传性真菌病害具有十分重要的作用。
VA菌根真菌与根瘤菌双接种对绿豆、蚕豆、花生、大豆等作物具有良好的生长效应。科学家对豆科植物-一根瘤菌共生固氮的研究从经典的生态学、生理学和遗传学研究步入了分子生物学领域。在根瘤菌方面，已确认有结瘤和固氮两个基因组参与完成共生固氮作用。
4生物防治
由于地球环境日益恶化，生物防治植物病虫害的方法受到重视，生物防治包括天敌防治和微生物制剂防治。微生物制剂包括细菌制剂、病毒制剂和真菌制剂。
细菌制剂以苏云金杆菌(BT)为主。现在全世界已有60多种BT制剂工业化商品，能有效防治150多种鳞翅目害虫，年产量达8000吨左右。BT杀虫剂与其它微生物农药相比，具有选择性高、混用性强、毒力强、速效、无污染等优点，因而广受欢迎。植物细菌杀菌剂是以放线菌类的链霉菌属为基础制成的，防治菜豆、大豆和其它作物的细菌病害，可使细菌病害感染率下降7。%。目前正进行基因筛选组合，以制出广谱新菌种，获得BT基因导入植株中培养出抗病虫植株。利用目前的优良菌种，培育出不产芽抱，只产晶体的高效菌株是正在开发的新技术。
病毒生物制剂是以核型多角体病毒(NPV)的颗粒体病毒为基础制成的，目前已生产出防治甘蓝夜蛾、棉铃虫、黄地老虎、美国白蛾等害虫的病毒制剂。
真菌生物制剂中有蜡蚁轮枝菌制剂用于防治温室白粉虱;白僵菌制剂防治马铃薯甲虫和温室烟蓟马;座壳抱菌制剂防治黄瓜温室白粉虱;木霉菌制剂防治根腐及其它植物病害;单端抱霉素防治黄瓜白粉病;腔蠢盘抱剂防治白粉病等。
随着生物技术的发展，农业对生物技术日见倚重，到2000年，运用生物技术和其它增产措施将占世界粮食增产的5/6，农业中出现的问题最终也将由生物工程来解决。
摘要:通过对盐城师范学院生物工程专业5届学生268篇毕业论文进行调研分析,总结出在指导教师、论文选题研究类型及领域、论文研究内容创新性、论文的过程管理四个方面存在着问题。学院从增加教师数量、提高教师工程实践能力、加强校企合作、完善管理制度以及提高学生认识这五方面进行探索实践,逐步提高生物工程专业毕业论文质量。
关键词:生物工程毕业论文质量实践
本科毕业论文“是高等学校本科教育教学中的最后一个环节,是培养学生综合运用所学的理论知识和实践技能解决实际问题的一种教学形式,同时也是总结学生在校期间的学习成果,衡量教学质量的重要指标”[1]。所以本科毕业论文质量的高低就成为评价专业培养质量的重要内容之一。盐城师范学院生物工程专业开设于2006年,为了进一步做好专业建设,提高人才培养质量,学院从毕业论文入手,总结毕业论文存在的问题,并通过各个层面的努力探索实践,逐步提升了生物工程专业毕业论文质量。
1生物工程专业毕业论文存在的问题
2010-2014年生物工程专业毕业5届学生,共完成毕业论文268篇。通过调研分析,主要存在以下几个方面问题:
1.1指导教师
指导毕业论文的专职教师的严重不足,全校一共有37位教师参与生物工程专业毕业论文的指导工作,但隶属生物工程系的教师不到10人,基本没有工科背景的教师。专职教师每届平均指导8名学生,有个别老师最多一届指导13名学生毕业论文。海洋与生物工程学院在校学生700-800人,而专职教师不到30人,师生比例严重不协调。一个教师即使水平很高,经验丰富,若指导的论文选题太多,学生太多,也会影响到毕业论文质量[2]。此外指导学生最多的教师基本是刚进校的博士,青年教师指导论文由于缺乏实践经验,教学和科研还没有完全适应学校节奏,学生的毕业论文质量难以得到保障。
1.2论文选题研究类型及领域
生物工程专业属于典型的工学专业,因此要求本专业本科生掌握生物产品生产工艺技术的基本技能,成为满足社会和企业需要的工程技术人才。要达到这一培养要求,作为本科培养最重要的一项实践环节,毕业设计(论文)中工程设计类题目必须占到总题目的一半及以上[3]。我院生物工程论文268篇,其中基础研究(动物学、植物学、遗传进化等)145篇占54%,工程类论文(生物化学工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、食品工程等)123篇占46%。其中生物化学工程和发酵工程相关论文各40篇,食品工程22篇,基因工程和细胞工程共21篇。此外有4篇为综述性论文,出现在专业建立的前两年。目前生物工程专业论文全部是实验性研究。从广义的生物工程学来看,选题类型和领域基本达到工程类毕业论文的要求,但没有工程设计类论文,远远有悖于真正意义工科专业要求,从论文的整个选题内容来与生物技术专业并没有区别,造成人才培养的结果与理科专业没有区分度,从而不能突出工科专业的优势。
1.3论文研究内容创新性
经过初步统计有60篇左右的论文有一定的创新性,这些论文经过整理部分可以达到发表的要求,但只占总论文数的22%。总体来看毕业论文创新性不够,质量不高,实用价值小“。提取工艺的优化”成为每年必不可少的题目之一。
1.4论文的过程管理
目前各个高校都在迎接审核性评估,所以对论文的过程管理的要求更为严格,但是这一措施对提高论文质量并没有很大作用。而且由于学生和老师的思想重视程度不高以及过程管理机制不健全,导致论文的过程中的开题、中期检查、论文答辩等都在走形式。例如中期检查时我校要求学生找一篇英文文献全文翻译,而且要求手写版本。这项要求的本意是好的,为了提高学生的英文文献的阅读能力,并防止网上复制。但在过程管理中并没有提前告诉学生有这一要求,而是快到中期检查时才这一新要求。这就导致过程管理效果不佳,结果翻译几乎都是网上字典翻译。此外学校毕业论文网上录入系统很不科学,多数指导教师不知道如何正确操作,导致最后在录入论文材料时浪费大量的时间。
2提升生物工程专业论文质量的实践探索
为了提升生物工程专业论文质量,二级学院从2014年开始从以下几方面进行实践探索,并取得了一些效果。
2.1引进人才,不断增加专职教师人数
师生比例不协调是影响论文质量的重要因素,一个专职教师每年指导3-5个学生进行毕业论文是比较合适的。目前我院每年引进2名博士作为专职教师,而且偏向工科,同时与滩涂重点实验室联合,至2016年,每个毕业论文指导教师平均指导6个学生。这样在毕业论文期间,教师的工作量相对减少,他们就有更多的精力去思考论文选题以及指导学生,这样无形中就提高毕业论文的质量。
2.2加强现有教师的工程实践设计能力。
学院聘请有工科背景的江南大学教师给生物工程专业学生上《生物工程工厂设计概论》等课程,同时安排本院教师随堂听课学习。另外学院聘请盐城工学院专职教师给本院教师培训如何进行毕业设计。目前生物工程专业毕业论文已经增加了毕业设计,这也是我院生物工程专业毕业论文方面的一个重大的突破。
2.3增加校企合作单位,鼓励学生到实习单位做毕业论文
通过学校教务处和学院的共同努力,校企合作单位逐年增加。学生可以实习并做毕业论文的单位也越来越多。学生通过实习掌握专业技能,并找到合适的课题完成毕业论文,企业也比较认同这一方式,这样学生在企业里工作的时间相对较长,能真正的为企业做一些工作,从而实现双赢。而且在企业里做毕业论文这种形式也增加了毕业论文的创新性和实用性。
2.4逐步完善毕业论文相关管理制度
生物工程专业从2014年起,每年7-8月对上届毕业论文进行全面调研,针对毕业论文实施和写作过程中出现的新问题、新情况,及时修改并制订切合实际的管理制度。生物工程专业尝试三年级下学期开始布置论文选题,学生也可以在大三自由选择指导教师,并根据自己的意愿选择和确定论文题目,在第七或第八学期灵活的进行毕业论文。一方面避免实验室准备不足,另一方面学生也可以安排好自己的实习和考研,保证了毕业论文的时间。
2.5提高学生对毕业论文的认识
对大二、三学生进行毕业论文相关的宣传,并选取部分同学提前参与某些课题的研究。使学生对科学研究、科技论文写作有一个正确理性的认识。在做好学院和指导教师工作的前提下,让学生认识到毕业论文的重要性,而且让学生明白毕业论文的主要工作是学生自己,教师仅仅起指导作用。只有这样才能真正的提高学生的个人能力。我院生物工程专业通过这一系列的实践探索,在提升毕业论文质量方面取得了一定的成效。同时通过毕业论文的锻炼,一些考上研究生的学生受到录取学校的好评;通过实习加毕业论文的方式,用人单位增加了对我院学生的了解,大大提高就业率。但从生物工程专业建设和人才培养的角度来看,毕业论文的质量的提升仍需要进一步探索与实践,特别是毕业设计。
作者：范忠军 单位：盐城师范学院
摘要：科技英语是生物工程专业的一门专业基础课程。本文根据课程特点及生物工程的专业特点，综合了国际生物工程的前沿性和地方发酵工程行业的特色性，从教学内容、教学方法与手段、考试方式等方面，对生物工程专业英语课程教学改革进行了探讨。
关键词：生物工程专业英语教学改革
1引言
随着全球一体化进程的深入以及科学技术的发展，科技英语成为了获取学术信息、进行学术交流、发表学术成果等科研学术工作中必不可少的工具。生物工程专业作为上个世纪70年代新兴的学科，其理论基础涉及微生物学、遗传学、生物化学与分子生物学等学科，主要通过自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。生物工程专业是发展迅速、多学科融合的新兴科学，国际刊物每天都有大量相关研究领域研究动态发表，因此，为了使学生接受生物工程专业理论学习的同时，能够与国际水平接轨，迅速获取国际信息来源，我国各大高校生物工程专业几乎均开设了科技英语课程。对于生物工程专业的本科生而言，掌握科技英语的特点，学会如何检索及阅读专业文献已经成为现代科技人员不可或缺的能力。同时，由于历史原因和地域特点，国内各大地方院校生物工程成立背景不同，因此专业设置方向也有所区别，所教授的课程体系也不尽相同，体现了不同的学校特色。西华大学地处微生物发酵调味品及国内白酒行业高度发达的四川省，因此本校食品与生物学院的生物工程专业侧重于发酵工程。针对于此，我们综合了国际生物工程的前沿性和地方发酵工程行业的特色性，在本校生物工程科技英语课程设计上，突出了培养学生学以致用的实际应用能力和专业地方特色这两点，以激发学生兴趣，更好地增强教学效果，使学生能够长久的受益。
2教学改革相关措施及实践
2.1教学内容选择既紧密集合地区特色，同时将国际科研前沿融入教学
由于现在生物专业科技外语教材不多，且更新速度相对缓慢，在生物科学发展迅速的当今时代，科技外语教材的建设已远不能满足高等教育发展的需要。并且，生物专业所涵盖的内容相当宽泛，信息量极大。因此，我们在授课过程中，依据本地区行业特色和本专业学生将来的发展方向，只推荐了部分参考教材，并未指定专用教材。而在教学过程中，则结合了本校本专业的方向特点，授课精讲内容倾向于发酵工程领域。同时，考虑到文献的时效性和激发学生对本专业的兴趣，我们选择了本领域的最新研究报告，使学生能够了解本专业方向的发展，接触到此领域的科学前沿，为培养学生的科研思路打下良好的基础。在精读过程中，其中穿插英语科技论文语法、写作及翻译技巧等。泛读内容则引导学生自己查找高水平文献。
2.2授课过程中传授英文文献检索及英文文章写作技巧，使学生通过专业外语的学习达到学以致用的目的
在当今信息时代，科技外语开设的一个最主要的目的就是获得国际相关领域的科研动态信息，因此，掌握英文文献检索技巧是生物专业学生学习科技英语后应当具备的基本能力。因此，我们在授课过程中，将教师自己在科研过程中积累的大量关于文献检索、SCI英文文章写作和投稿发表过程中的经验传授给学生，使学生真正通过科技英语的学习，达到学以致用的目的，为有进一步从事科学研究的学生打下良好的科研基础。
2.3打破传统以教为主的授课模式，鼓励学生主动参与，活跃课堂气氛，调动学生积极性
传统的科技英语讲授模式，多为教师为主，带领学生进行大量的词汇扩展和科技文献的逐句翻译，而学生一般只能被动的接受。由于专业词汇信息量大，且翻译过程枯燥繁琐，学生往往昏昏欲睡，提不起兴趣，教学效果欠佳。针对上述问题，我们打破传统教学模式，弱化教师课堂的主导地位，将课堂交给学生，引导学生参与互动，在讲解一些基本的翻译规则后，即鼓励两组同学主动走上讲台进行计时竞赛，在黑板上按自己的理解进行翻译，同时台下同学分组自行翻译，在任务完成后，再将自己的理解和体会分别讲述出来，最后由教师进行综合点评。分组规则采用“一人代表+多人辅助”的形式，使每一位同学都参与进来，充分调动了学生的积极性。竞赛规则采用计时比赛，在紧张的时间内使学生注意力高度集中，提高了课堂效率。
2.4考试方式的改革
结合鼓励学生积极主动参与课堂活动，我们在考试方式上也进行了相应的改革。传统考试方式主要采用期末一份试卷考试，考核内容涉及大量的中英文专业词汇考察、长短句翻译以及英文短文写作等等。此种考核方式对于英语基础较好的学生来讲，只需期末突击学习几天也可获得较好成绩，而对于英语较差的学生则努力之后仍有遗憾，不能全面考核学生的学习状况，严重影响学生平时课堂学习的积极性。因此，我们在进行调查后，期末考核方式采用了“课堂表现打分+积极主动参与加分+期末考试”的形式，其中突出了“积极主动参与加分”和课堂表现所占的比例，尤其是“主动加分”项，只要学生迅速主动参与，就可获得额外加分，这样引导本身英语较差的学生也能够积极参与进来，如果课堂翻译等环节展示自己的见解和体会，则可获得进一步加分。在实践过程中证明，课堂气氛大大活跃，学生都争先恐后走上讲台。通过考核方式的转变，极大的提高了学生的参与度，锻炼了学生的英文学习和交流能力。
3结语
科技外语是生物工程专业的一门基础性的课程，通过科技外语教学方式的改革，使学生真正能够掌握这门工具，可以开阔学生的视野，大大提高学生对国际生物工程前沿信息的把握，激发学生对本专业的兴趣。同时，通过实用性检索工具的传授，可以为学生将来进行科学研究工作打下良好的基础，提高地方院校人才培养的质量。科技外语教学工作改革是一项长期而艰巨的任务，对于西华大学这样的地方院校来讲，如何立足国际前沿又结合地方行业特色，培养具有国际视野又具有地方特色的生物工程专业人才，依据专业特点进行生物工程科技外语的教学改革具有重要意义。
作者：刘义 饶瑜 孙伟峰 单位：西华大学食品与生物技术学院
毕业设计是一种总结性的实践教学环节，是普通本科教学过程的最后阶段。目前，用人单位在招聘时越来越注重学生的专业基础知识和实际动手能力，希望学生具有从事实际工作的能力和经历，尽快适应工作需要。通过毕业设计，可以使学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，进行工程设计、制造工艺设计和科学研究等工程师的基本训练。我们从专业培养方案的要求和实习基地等实际条件出发，认真探索适合生物工程专业学生的毕业设计教学内容与教学过程等，并不断进行改革实践，真正实现提高学生综合实践能力的目的。
1毕业设计教学过程
本校生物工程专业2001年开始招生，毕业生授予工学学士学位。按照学院培养方案要求，生物工程专业旨在培养高级工程技术人才，所以，提高学生的理论知识运用能力和工程实践能力的毕业设计在人才培养过程中就显得尤为重要。毕业设计历时20周，大四上学期4周，下学期16周。本校生物工程专业的主要方向是生物发酵，毕业设计工作也主要围绕生物发酵展开。在学生大四上学期的后四周，教师开始下达毕业设计题目和任务书，学生进行毕业设计的前期准备工作，即进行文献综述，以锻炼学生查阅文献、阅读文献及提炼观点的能力；进行外文文献翻译，提高学生专业英语水平。进入大四下学期，学生们将在教师指导下，完成工厂实习、工艺计算、工艺论证与设计等环节，最终完成整个毕业设计工作，参加毕业答辩，综合训练学生的解决工程实际问题的能力。
2毕业设计环节存在的问题
毕业设计是非常重要的教学环节是不言而喻的，但是现在的毕业设计却存在着很多问题。首先，是毕业设计的选题问题。历年的毕业设计，都曾经只是围绕酒精发酵展开，生产工艺没有大的改动，实习工厂多年未变。学生之间设计的主要区别在于生产产量、生产方法、以及不同的工艺段设计。彼此之间差别不大，就造成了同学之间，上下届之间的相互抄袭。其次，是大四学生的时间分配问题。大四的学生基本处于两种状态，忙于考研和忙于找工作，毕业设计在学生的心里处于次要地位，因此，看似20周的时间，但学生实际用在毕业设计上的时间却很少。考研的同学基本在大四上学期是不进入毕业环节的，等到大四下学期开学，又开始准备复试或联系调配等；忙于找工作的同学，自大四上学期的年底开始，准备资料，参加招聘会，用人单位面试等，签订三方协议后，又经常应用人单位的要求去实习数月，这样，毕业设计的时间非常难于保证。再者，毕业设计监管失效。毕业设计的进行，多数是在教师分配任务以后，学生独立完成的。这就使得某些学生并不是独立的完成毕业设计工作，而是照搬照抄其他同学的内容，老师检查时，常出现两份、有时甚至几份雷同的现象。最后，是毕业答辩环节。毕业答辩环节问题的设置比较单一，常常停留在检查学生上交材料是否正确上，而没有深入挖掘学生是否自己独立完成，是否对毕业设计关键内容有所掌握。毕业设计过程中出现的问题远不止这些，但这几点，我们认为是最主要的，解决了这些问题，才能真正锻炼学生，达到毕业设计教学应有的目的。
3毕业设计教学的改革与实践
面对毕业设计过程中出现的问题，我们采取了相应的应对措施，期待毕业设计教学真正起到相应的作用。首先，针对毕业设计选题比较单一的问题，各位指导教师不辞辛苦，多方开拓渠道，开辟新的实习基地，提出新的设计课题，在原有酒精发酵的基础上，提出谷氨酸发酵、链霉素发酵、干扰素发酵、啤酒发酵等新课题，使毕业设计的选题日趋多样化，学生可以根据自己的兴趣爱好进行选择。在每一个大课题下，又分为若干个子课题，真正做到一人一题。这样，大大避免了由选题单一带来的同学之间雷同，上下届之间雷同的问题。其次，对学生毕业设计时间不能保证的问题，我们也采取了不同情况不同对待的措施。对考研的同学，在大四上学期的四周给予充分的理解，允许暂时不参与毕业设计的准备工作，相应时间调整到寒假期间。在选定指导教师的时候就达成此协议。参加考研的学生多数都是平时成绩较好，有一定学习欲望的孩子，师生之间的理解与尊重，让他们能够按照约定在大四下学期开学前完成任务。开学之后，四月份是考研复试和面试的时间，根据考研学生的具体情况，为他们制作相应的毕业设计时间表，他们基本都能够保质保量的完成设计任务。对找工作的同学，敦促他们在不参加招聘会的时间里，必须按时完成任务。指导教师每周安排工作汇报，检查学生的毕业设计进度。对于外出实习的同学，与实习单位签订协议，请实习单位提供相应的毕业设计条件，有条件的单位还可以另立课题，指导学生进行与本学科相关的毕业设计工作。这样，一方面解决了学生的就业问题，也解决了毕业设计问题。毕业设计学生的监管一直存在问题，教师不可能全程陪同学生完成毕业设计工作。所以我们设定了指导教师每周的检查，以及学院的定期检查制度。期初设定期初教学检查、开题报告等；期中设定学生自查与期中教学检查，期末设定指导教师评阅、其他教师互评等环节，通过层层把关并完成毕业设计任务的学生，才能获得参加毕业答辩的资格。毕业答辩环节，问题设置多样化，全方位考察学生是否独立完成、是否深入理解自己所进行的设计、对自己的设计材料是否真正融会贯通等。
4结语
通过对毕业设计过程的全面改革，生物工程专业的毕业设计取得了良好的教学效果，学生们真正得到了训练。当然，新的问题还在不断出现，在今后的教学过程中，还应根据实际情况不断的加以完善。
作者：葛雅琨 张元新 单位：吉林化工学院 生物与食品工程学院
1生物工程技术减少污染物排放
在生产流程中,为了减少污染物排放、甚至零排放,可以利用生物工程技术,研制具有特别功能的“工程菌”或“工程细胞株”,例如,在农业领域使用生物农药无毒、安全、无污染等;利用生物质能源能极大降低污染物排放;高催化效率“工程菌”加快化学反应,使生产过程能源、原料的消耗降低;综上所述,生物工程技术对于生态环境保护意义重大。
2生物工程在环境监测的应用
环境保护工作中的一个重要环节就是监测环境污染,应用化学仪器分析以及生物监测是环境监测的重要方法。可以利用基因工程技术改造过的微生物、指示生物、生物芯片技术、生物传感器技术、分子生物学等技术监测环境污染。近年来,环境监测也可以通过研究较多的有聚合酶式反应技术(PCR技术)、酶联免疫吸附技术(ELISA)、核酸探针、生物传感器、生物荧光方法等生物高新技术。土壤、沉积物、水样等环境标本的细胞检测可以通过PCR技术完成。水体中的BOD、酚、NO3、有机磷,以及大气中的CO2、SO2、NOx的含量及浓度分析都可以用生物传感技术测定。今后,由于其快速、灵敏、特异性强的特性,生物工程技术将在环境监测中广泛应用。
3生物工程在废水处理中的应用
需要一个由多种方法组成的多层次处理系统将废水中所含的多种污染物质处理。预处理多为物理方法,化学方法容易产生二次污染;利用生物的新陈代谢作用,对废水中的污染物质进行转化和稳定,将废水中污染物转化为无毒、无害、稳定的物质,这种方法就是利用生物工程措施在废水净化中的应用。固定化微生物技术。利用基因工程技术将一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些具有脱色菌、脱氮、脱磷等高效专性菌进行固定化后,菌体密度提高,这种技术应用于废水处理,有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度,有利于微生物抵抗不利环境的影响,有利于反应后的固液分离,缩短处理所需的时间。生物反应器技术。在活性污泥中加入固定载和流动载体,以及好氧和厌氧固定膜的反应器,极大的增加了反应体系中的生物量和生物类群,运用发酵工程原理,使得微生物降解污染物的生物活性得到最大化的发挥。此法处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。生物强化处理技术。通过向传统的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的浓度,增强对难降解有机物的降解能力,提高其降解速率,并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能。在水污染治理中的应用主要有:治理高浓度有机废水;有毒、有害难降解污染物的治理;脱氮除磷等。
4应用生物工程技术处理固体废弃
物固体垃圾处理通过物理的手段(如粉碎、压缩、干燥、蒸发、焚烧等)或生物化学作用(如氧化、消化分解、吸收等)用以缩小其体积、加速其自然净化的过程。焚烧、填埋等常规处理方式不能从根本上解决污染问题,污泥直接焚烧的热值过低,还要治理有害气体、粉尘污染,污泥焚烧的一次性投资和运行成本过高,采用现代生物技术处理这些有机物,把有机废弃物发酵成为有机肥或营养土去肥沃土地,再把植物变成食物,这是适应大自然自身规律的一种处理和循环利用方式。生物工程技术在消除白色污染方面意义重大,主要表现为:(1)通过基因工程技术可筛选优势微生物、构建高效降解菌,并通过发酵工程技术大量培养,可使白色污染物得到降解。(2)利用基因工程技术将能编码降解蛋白的基因导入某一土壤微生物中,使他们共同发挥各自的功能和作用,迅速将塑料等白色污染物降解。
5应用生物工程治理大气污染废气
的生物处理和空气净化是一种利用微生物吸附分解有机物能力和降解恶臭物质与有机废物的方法,主要方法有生物洗涤、生物过滤、生物吸附法等。这些方法具有成本低、效率高、安全性好和无二次污染等优点。
6应用生物工程治理土壤污染土壤污染
主要包括重金属污染、农药残留、土壤板结等。我国土壤重金属污染物主要来源于工业废渣、污水灌溉、生活垃圾等。重金属是土壤污染的重要污染源,不易降解,且危害人体健康。重金属污染土壤生物修复技术包括植物修复和微生物修复。微生物修复的主要原理是用基因工程技术改造微生物、动物和植物等生物的功能,将重金属吸附或转化为无毒产物。另外,农业生产中,土壤之中有80%以上的农药会残留,主要污染物质是其中的磷、氯代烃等。运用现代微生物技术可以将这些有害物质分解为H2O和CO2等无毒无害或毒性较小的其他物质,不会对环境造成破坏。
作者：陈磊单位：长江大学生命科学学院
1植物遗传工程
目前的植物基因工程可通过生物载体细胞注射、基因枪高速细胞子弹轰击等技术向几乎所有的植物输入外来植物基因。以前导入植物体的外源基因只限于外源报告标记基因，抗卡那霉素和抗潮湿链霉素基因。最近已导人了BUR等抗除草剂基因、镶嵌病毒外壳基因、鸡蛋蛋白基因、豆血红蛋白基因和谷酞胺酶合成基因。此外，抗病、抗虫基因的导入也有所报道，对于控制单宁合成的酶基因已被克隆。目前关于植物—病原物相互关系的分子生物学研究主要着眼于病原物基因工程，即从病原菌中或植物本身克隆制备出致病基因与调节基因，以及获得病原物的特异性DN段用于病原分类及病害检测。自1986年首次获得能抗烟草花叶病毒的转基因烟草植株后，目前已利用基因工程获得许多抗病毒植株，如抗花叶病毒首楷，抗花叶病毒黄瓜，抗X病毒和Y病毒马铃薯等。生物诱导广泛应用于植物对真菌、病毒及类病毒、细菌等病原物抗性的诱导，在烟草、黄瓜、西瓜、甜菜、马铃薯、小麦、苹果、番茄、棉花、水稻等诸多植物中已见报道。生物诱导包括:用非病原菌诱导，用异种病原菌诱导，用弱致病力菌株诱导，用热杀死的病原菌诱导等方法，诱导对病原菌的抗性。生物技术创造了越来越多的基因植物，如消除了腐烂基因的耐贮存番茄，抗病虫害长颈南瓜，抗虫害转基因土豆，抗棉铃虫棉花，抗白叶枯病转基因水稻等等。植物细胞工程包括茎尖脱毒、快速繁殖、花药、小抱子培养、染色体工程、单倍体育种、原生质体培养、细胞融合等技术。植物细胞融合技术可克服远缘杂交中的不亲和障碍，更加广泛地组合起多种植物的优良遗传性状，从而培养出理想的植物新品种。脱毒快速繁殖技术在经济作物、花卉、果树上应用效益显著，快速繁殖成功的植物已有四百多种，其中甘蔗、菊花、康乃馨、草萄、兰花等等已投入生产。在作物育种方面，用花药培养和染色体工程育种等技术与常规育种技术结合的方法已培育出许多具有特殊抗性、耐性的优良新品种，利用花药培养技术获得纯合基因型已在小麦、水稻等谷类作物上广泛应用。以原生质体培养再生植株方面，近几年内取得了突飞猛进的进展。一些作物如赤豆、大豆、刀豆、棉花、油菜等重要经济作物已成功地从原生质体再生成植株，特别是一直认为难以培养的禾谷类，如水稻、大麦、小麦、谷子、高粱的原生质体培养都已相继突破。木本植物成功的例子也逐渐增加。药用植物与真菌原生质体培养的进展也十分迅速。以上的成就，为利用原生质体的遗传操作改良农作物打下了坚实的基础。利用原生质体融合获得体细胞杂种，最近又研究出了利用卡那霉素和潮湿链霉素的抗性互补来选择杂种细胞的方法。中国在单倍体研究上一直处于国际领先水平，原生质体培养及细胞融合研究也趋于国际同类研究水平。
2动物遗传工程
动物细胞培养中胚胎移植(ET)技术对提高动物的生产率和繁殖力有重要意义，世界范围内已加以多方面的研究利用。ET技术已在兔、马、猪、牛、羊等动物上相继成功，但只有牛的ET技术达到了非手术利用阶段，所以牛胚胎移植进入商品化，在美国、加拿大、日本等国推广较大。日本已利用ET技术扩繁可提供精子用于人工授精的种公牛，1992年全日本的奶公牛有8。%以Erf分娩育成。通过ET技术可使母牛分娩双胞胎或多胞胎，这种一胚多产的核移技术在日本已获成功。中国的单克隆抗体研究始于八十年代，至今已研制成功几干种单克隆抗体应用于畜禽疫病。在禽畜的性状选择育种上，采用DNA指纹鉴定技术识别DN段可加速选择过程。微生物工程的微生物农业和微生物开发，部分解决了养殖业的饲料问题。用微生物发酵生产单细胞蛋白饲料，在前苏联年产量约为130万吨，美国年产80万吨;以米糠为基础，添加含杆菌、链球菌、酵母菌等微生物作为饲料添加剂喂养猪、牛、鸡，能够分解禽畜粪中的有害气体，减少环境污染，提高饲料吸收率，提高肉、奶产量。此外，近年来通过生物技术在食用菌的遗传育种学上获得了广泛的重视。通过原生质体培养，用PEG法和电场诱导法为诱导突变体和远缘杂交开辟了一条新的途径，涉及的菇种有香菇、平菇、金针菇、木耳、草菇等。
3生物固氮
菌根菌对植物生育的促进作用近年来逐年受到关注。菌根菌的菌丝可以帮助作物根毛吸收范围更大的土体中的移动速度缓慢的磷酸盐离子和钾离子。VA菌根菌不但可以改善土壤环境，促进作物对养分的吸收，而且对抗御作物的某些土传性真菌病害具有十分重要的作用。VA菌根真菌与根瘤菌双接种对绿豆、蚕豆、花生、大豆等作物具有良好的生长效应。科学家对豆科植物-一根瘤菌共生固氮的研究从经典的生态学、生理学和遗传学研究步入了分子生物学领域。在根瘤菌方面，已确认有结瘤和固氮两个基因组参与完成共生固氮作用。
4生物防治
由于地球环境日益恶化，生物防治植物病虫害的方法受到重视，生物防治包括天敌防治和微生物制剂防治。微生物制剂包括细菌制剂、病毒制剂和真菌制剂。细菌制剂以苏云金杆菌(BT)为主。现在全世界已有60多种BT制剂工业化商品，能有效防治150多种鳞翅目害虫，年产量达8000吨左右。BT杀虫剂与其它微生物农药相比，具有选择性高、混用性强、毒力强、速效、无污染等优点，因而广受欢迎。植物细菌杀菌剂是以放线菌类的链霉菌属为基础制成的，防治菜豆、大豆和其它作物的细菌病害，可使细菌病害感染率下降7%。目前正进行基因筛选组合，以制出广谱新菌种，获得BT基因导入植株中培养出抗病虫植株。利用目前的优良菌种，培育出不产芽抱，只产晶体的高效菌株是正在开发的新技术。病毒生物制剂是以核型多角体病毒(NPV)的颗粒体病毒为基础制成的，目前已生产出防治甘蓝夜蛾、棉铃虫、黄地老虎、美国白蛾等害虫的病毒制剂。真菌生物制剂中有蜡蚁轮枝菌制剂用于防治温室白粉虱;白僵菌制剂防治马铃薯甲虫和温室烟蓟马;座壳抱菌制剂防治黄瓜温室白粉虱;木霉菌制剂防治根腐及其它植物病害;单端抱霉素防治黄瓜白粉病;腔蠢盘抱剂防治白粉病等。随着生物技术的发展，农业对生物技术日见倚重，到2000年，运用生物技术和其它增产措施将占世界粮食增产的5/6，农业中出现的问题最终也将由生物工程来解决。
一、传统教育理念的制约性
教师的教学理念是教师对教育、教学、学习及学生相关概念的看法。教师的教学理念直接决定教师教学行为和教学效果。中国教育长期以来受传统观念影响很深，尤其是受应试教育观念的影响很深。。应试型教育在教育观念、教学模式、教学方法、内容和考试方式上都严重制约着学生的发展，制约着教育的发展，不适应市场经济发展的需要。传统教育在教育观念上以知识为本，立足于灌输知识，不考虑学生的接受能力，不注意培养学生发现问题解决问题的能力，不利于培养学生的创造性。教学方法上填鸭式教学，上课好像教师在唱“独角戏”，或激昂或沉闷，学生要么混混欲睡，要么被动接受知识，缺乏思考，逐渐丧失发现问题、提出问题的能力，制约了学生学习的主动性。教学内容有很多地方繁、难、偏、旧，考试方式上以一次性记忆的内容为主，一次考试定成绩，影响学生综合素质的培养。传统教育已经严重制约了生物工程专业教学的发展，这将必然影响到支柱产业人才的培养。因此，生物工程专业的老师必须改变传统的教育观念，树立新的教育理念。
二、现代教育理念指导下教学方法的改进
针对传统教育在生物工程教学中的制约性，综合生物工程课程的特点，通过三年的实践教学，从教学模式、教学方法、教学内容等多个方面对课程教学进行了一系列探索。
1．以学生为本，采用双主体教学模式
郭思乐教授认为，教育必须适应学生，而不能让学生去适应教育。现代教育理念认为教学活动由教师、学生和教学内容三部分组成，教学活动是教师和学生共同进行的一种活动，教师是教学活动的主体，学生也是教学活动的主体。只有充分发挥二者的共同作用，充分调动学生积极性才能达到良好的教学效果。为了让教育适应学生，我们一改传统的“填鸭式”教学，采取双主体教学，把学生升到主体地位。在课堂中以“大”朋友的身份与学生相处，保持师生地位的平等性。为学生创设融洽、和谐的课堂气氛，尊重、鼓励学生，引导学生共同探讨，给学生提供充分表现的机会，让每一个学生自由地发挥自我能动性，培养他们的自主学习意识和能力，让学生在轻松愉快的情境中获得知识。实行赏识教育，用“放大镜”去寻找发现学生身上哪怕是细微的发光点，充分凋动学生学习积极性。教会学生获取知识的方法，“授之以鱼，不如授之以渔”。双主体教学，以学生为本，立足于学生的接受能力与学生的需求，让学生成为学习知识的主人，快乐地学习，有助于提高学生的整体素质。
2．立足学生，优化教学内容
目前的生物技术发展迅速，新技术、新方法层出不穷，讲课不可能面面俱到，应根据学生现有的专业基础和毕业走向对讲课内容进行适当的调整。根据需要我们合并了酶工程和蛋白质工程，把生物工程概论分成绪论、基因工程、酶工程(蛋白质工程)、细胞工程、发酵工程和生物安全性6个专题。重点讲述绪论、基因工程和发酵工程。绪论是一门课的开门曲，也是内容的概括。一门课讲的成功与否绪论起着至关重要的作用，精彩的绪论可以激发学生对该门课程的学习兴趣。基因工程是生物工程的核心，任何工程的发展都离不开基因工程。基因工程标志着现代生物技术的到来，有了它人们才能根据自己的意愿改造生物，得到对人类有用的产品。基因工程的魅力在于“只有想不到的，没有做不到的”。将来我们的学生有90％以上要考研究生，基因工程是学生将来做科研的一项必须基本功。发酵工程是生物工程的终端，几乎所有的工程想得到目的产物都离不开发酵工程，而且发酵工程对学生将来的工作也有很大帮助。把“生物技术是柄双刃剑”的思想始终贯穿全课程，教育学生树立良好的职业道德，坚持做对人类有益的事情。基因工程的核心地位贯穿各个专题，除掉教科书中偏、难、繁、旧的内容，及时给学生补充国内外研究进展，保证了教学内容的开放性和信息化。对于有争议的问题，摆出各种观点让学生自己去分析，鼓励学生提出自己的观点而不是把教师的观点强加给学生，在教学过程中培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。
3．因材施教，选择多样化的教学方法
生物工程是由多学科综合而成的一门新学科，不同工程的操作对象和操作技术各不相同，因而，应针对不同的章节采用不同的教学方法。每次课设置不同的导入方式，紧紧抓住学生的好奇心。绪论中用大量生动的图片展示国内外研究进展，如含有疫苗的转基因西红柿、转基因猪、黄金米(转有胡萝卜素基因的大米)、蓝玫瑰、荧光鱼等抓住学生好奇心，总结出什么是生物工程；以生动实例讲述生物工程在各领域的应用以激发学生对该课程的兴趣。在讲述基因工程章节时，用flash的方式讲解演示什么是基因工程、酶切、连接、转化、筛选等步骤，把复杂抽象的内容直观化、形象化；把基因工程和建筑工程、模特从巴黎订表演服装过程进行类比，幽默风趣浅显易懂；还以各大高校的研究进展为例讲述各个步骤所涉及到的方法。讲细胞工程时从学生熟知的电影《生化危机》中的克隆人引入，以克隆一个希特勒为例讲述动物克隆的整个过程l告诉学生十二生肖中已有一半以上成功克隆，放出憨态可掬的克隆动物的照片；把细胞工程涉及的方法和日常生活中常见的例子作类比，把细胞拆合同生活中男生拆装闹钟作类比，学生个个兴趣盎然。讲发酵工程时由学生常见的实验室用摇床培养微生物引入，工业化生产时从成本考虑厂家不可能买许多占地面积大、价格昂贵的摇床，而必须有专门培养微生物的装置发酵罐；把发酵罐各单元做成flash，讲到某一个地方就把它拿出来用一下，直观方便；让学生根据已有知识，自己设计实验筛选抗重金属的细菌、降解木质素的菌、降解蛋白的菌。培养学生设计实验和动手操作的能力，既使学生学以致用，又激发了学生的学习兴趣。讲到酶工程让学生分组讨论天然酶的优缺点，讲到生物安全性，让学生自己查资料，分成正反方进行辩论，最后由老师总结。我们还尝试过让学生分组查资料，把感兴趣的内容做成课件，拿到课堂上一起分享，既锻炼了制作课件的能力，又提高了学生开口讲的胆量，还培养了学生团队合作精神。此外，我们还尝试过让学生对自己感兴趣的内容查资料写论文，结果显示学生论文格式规范，每人的偏重点都不同，为将来论文撰写打下基础。课程结束时让学生对教师的教学方式进行评价，提出好的意见和建议以备改进。
4．信息化教育，采用现代教育技术手段
教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程。生物工程概论内容多、概念抽象、知识的融合面广，要将新技术和新的理论研究成果充实到教学内容中，单靠传统的“黑板+粉笔”显然无法满足现代教学需要。传统的教学中，老师费时费力，学生费劲，教学效果差。多媒体可借助文字、图像、动画和声音相结合的方法来传递信息，为解决生物工程专业内容抽象难懂提供了一种非常有效的教学手段。生物工程概论内容多，课时相对较少，在教课过程中使用了多媒体辅助教学，节省了部分板书的时间，在短时间内向学生传递大量的信息。制作课件前，查阅大量的外文资料，获得了许多精美的图片和资料，如利用网络下载了大量的flash动画、视频和色彩丰富的实例图片，自己动手剪辑了部分影音资料。课件制作过程中精心设计每张幻灯片，合理插入图片、动画和影音资料，力求文字精练、重点突出、层次分明、趣味性强。把复杂的工艺过程绘成流程图，内容条理清楚，系统性强。通过多媒体的使用，将抽象内容直观化、具体化、形象易懂，加上教师幽默的谈吐，使学生在一个轻松活跃的氛围内了解相关知识，达到开拓眼界，拓宽知识面的目的。这样做不仅有助于学生对所学知识的理解，提高了学生的接受能力，而且有助于培养专业兴趣。
5．个性化教育，改革考核方式，注重能力培养
每个学生性格、特长各不相同，根据学生的不同特点采用不同的教学方法和成绩评定方法，加强素质培养。以不同的教学方法使学生发挥各自特长、充分展现自己的风采，在增加学生自信心的同时培养了学生实验设计、动手操作、课件制作、演讲、辩论等方面的能力，激发学生学习兴趣。创造性是新经济时代人才必备的基本素质。缺乏创造能力的大学生不可能在新经济社会里有所作为。通过表扬和加分的方式鼓励学生的创新性，把实验设计、动手能力、查阅文献、论文写作、制作课件、课堂表现和辩论成绩都纳入成绩总评，对学生的能力作综合评价。从过去考查记忆性、认知性的知识转变为考查学生的学习能力、分析能力、理解能力、创新能力。在现代教育理念指导下，在不断与学生交流的基础上对教学方法进行了一系列改进。学校举行的学生评教结果显示，三年来学生对本课程的满意度都是平均95分，在学院排名位于前列。实践证明，通过生物工程概论的学习，激发了学生对生物工程的兴趣，锻炼了学生设计实验的思路，提高了动手能力和制作课件、查阅文献及论文撰写能力，培养了团队协作精神，使学生的整体素质得到了提升。
摘要：通过优化生物工程专业分析教学内容，改进教学方法，加强实践教学，旨在提高生物工程专业分析课程教学质量，从而培养更多生物工程领域的高层次应用型人才。
关键词：生物工程专业分析；教学内容；教学方法
“生物工程专业分析”是生物工程专业大学生必须学习和掌握的一门专业工具课，也是一门实践性很强的专业基础课，并且是学生将来从事科学研究或生产技术工作必须掌握和具备的技能。湖北工业大学生物工程专业为国家特色和湖北省品牌专业，如何根据湖北工业大学生物工程专业特色合理构筑理论和实践知识结构，为学生今后继续深造或走上工作岗位奠定坚实的基础是本课程的重难点。笔者对“生物工程专业分析”的理论与实践教学体系、教学手段与方法等方面进行了一些改革尝试，希望能与同行老师进行有益的交流探讨，提高教学质量。
一、精选教学内容，构建合理的课程体系
生物工程专业分析内容繁杂，包括各种分析方法和分析仪器的原理及应用。根据生物工程专业分析课程特点及我校多年教学科研经验，将生物工程专业分析大纲分为13个章节：第一章，生物工程专业分析概述，包括物理化学分析及仪器分析方法的概述，样品的采集、制备、保存和预处理，样品分析的误差与数据处理等内容，讲解力求深入浅出，联系实际，以激发学生的学习兴趣。第二章，物理检测法，包括密度与相对密度法、折光法与旋光法原理介绍，讲解旋光检测法时利用动画效果能使学生更快更直接地理解旋光检测原理。第三章，水分的测定方法，包括干燥法、蒸馏法、卡尔费休法，讲解时注意比较三种方法的适用范围。第四章，酸类物质的测定，内容包括总酸度的测定、挥发酸的测定、pH的测定，其中有机酸的分离与测定做简单讲解引导学生自学。第五章，碳水化合物的测定，重点讲解还原糖的测定，比较碱性铜盐法、高锰酸钾滴定法、萨氏法三种方法原理及适用范围的异同。总糖、淀粉、纤维、果胶物质的测定做简单讲解。第六章，蛋白质与氨基酸的测定，本章重点讲解凯氏定氮法的原理及应用，介绍蛋白质快速测定法（双缩脲法、紫外分光光度法、染料结合法、水杨酸比色法）的原理，简单介绍氨基酸分离与测定的原理。第七章，脂类的测定，内容包括索氏提取法、酸水解法、氯仿—甲醇提取法、罗紫-哥特里法、巴布科克法和盖勃法，讲解时注意比较各种方法的适用范围及应用原理[1，2]。第八章，紫外吸收光谱分析法，重点讲解紫外吸收光谱基本原理，介绍紫外可见分光光度计与紫外吸收光谱的应用。第九章，原子吸收光谱分析法，内容包括原子吸收光谱分析基本原理，原子吸收分光光度仪，原子吸收光谱定量分析方法，原子吸收光谱操作条件选择与应用。第十章，红外吸收光谱分析法，内容包括红外光谱基本原理，红外光谱与分子结构，红外光谱仪，红外图谱解析，激光拉曼光谱，其中红外图谱解析及激光拉曼光谱做简单介绍引导学生自学。第十一章，质谱分析法，本章重点讲解质谱分析法的基本原理与质谱仪，介绍离子峰的主要类型与有机分子裂解类型，引导学生自学质谱图与结构解析，色谱与质谱联用技术。第十二章，气相色谱分析法，内容包括气相色谱的基本原理，气相色谱固定相及其选择，气相色谱检测器，分离与操作条件选择，气相色谱分析法的应用与毛细管色谱法，重点讲解气相色谱原理及应用，毛细管色谱法引导学生自学。第十三章，高效液相色谱法，内容包括高效液相色谱的原理及特点，主要分离类型，固定相与流动相，影响分离的因素与操作条件选择，离子色谱法，超临界流体色谱，其中离子色谱法与超临界流体色谱做简单介绍[3]。通过这些内容的学习，使学生系统掌握生物工程分析中各种分析方法的原理及应用。某种成分的检测往往有多种方法，因此分析方法的选择是本课程贯穿始终的内容，教学中应注意比较各种方法的异同，通过大量实例让学生掌握各种分析方法的应用[4]。
二、充分利用多媒体教学
大部分高校目前虽已广泛采用多媒体教学，但教师们多利用多媒体展示图片与文字。在生物工程专业分析课件中，可充分利用动画教学。如在讲解旋光法的原理时，利用动画教学，可以形象直观地展示偏振光的产生以及光活性物质使偏振光发生偏转的现象。与小型分析仪器（pH计、折光仪、旋光仪等）相比大型分析仪器（质谱分析仪、原子吸收分析仪、红外分析仪、气相色谱分析仪、液相色谱分析仪等）的工作原理理解起来更为抽象，充分利用动画效果可使抽象的原理形象化。如质谱分析法中，利用四级杆质谱仪原理的动画效果能使学生直观感受到质谱仪的工作原理；原子吸收分析法中，管式石墨炉原子化器、火焰原子化器、空心阴极灯、雾化器、原子吸收分光光度计的工作原理均可由动画效果展示；气相色谱分析法中，传质阻力项、两项分配、氢火焰离子化检测器、热导检测器、色谱分离、色谱流出曲线、分子扩散、涡流扩散的原理可利用动画效果展示等。笔者发现在理论讲解中融入动画效果会让学生经历豁然开朗的顿悟体验，使学生能更深入理解各种分析仪器的工作原理。
三、总结讨论式教学
生物工程专业分析课程涉及各种分析方法及仪器的原理与使用，如还原糖含量测定碱性铜盐法分为直接滴定法、高锰酸钾法、萨氏法，这三种方法的异同如果由老师总结好直接在课件中呈现给学生，学生不一定印象深刻。但是以作业的形式布置给同学们，让学生自己总结，能收到更好的教学效果。在讲解样品分析的误差与数据处理内容时，关于格鲁布斯法、Q值检测法可结合实例讲述，辅以具体案例让学生亲自计算。相对密度测定方法中，关于校正值的加减讲解完原理后以实例让学生现学现用加深印象。水蒸气蒸馏法测总挥发酸原理，有些学生听完老师讲解后不能完全理解，可让学生下课后自行查找资料，等下次课时提问并让学生回答，最后老师再进行总结。引导学生对每节课的重点内容进行归纳总结。这样安排不仅可以督促同学们查阅更多资料将不清楚的知识点弄明白，也锻炼了学生的表达沟通能力。
四、生物工程专业分析课程网站建设
积极建立生物工程专业分析课程网站，课程网站内容包括教学大纲、理论及实验教学课件、资料习题、下载专区、友情链接等模块。学生在上课前下载教学课件预习，可有效提高学习效率。资料与习题模块提供了与课程相关资料与习题下载，学生通过学习课外资料可拓宽知识面，习题下载不仅节省了课堂教学时间而且习题训练能巩固课堂知识、加深学生对课堂知识的理解。友情链接模块提供了国内外其他高校生物工程专业分析精品课程，国内外生物学知名网站、期刊链接，学生可根据自身需要浏览各大网站拓宽视野。
五、加强实践教学环节
生物工程专业分析实验教学环节与理论教学相呼应安排八个实验，分别是：实验一，甘露醇注射液中甘露醇含量的测定，味精成品纯度的测定；实验二，白酒总酸度及pH的测定；实验三，利用直接滴定法测定还原糖的含量；实验四，考马斯亮蓝法测定蛋白质含量；实验五，红外光谱分析法测定有机化合物的结构；实验六，白酒芳香成分气相色谱分析；实验七，黄曲霉毒素降解率检测；实验八，利用原子吸收色谱测定铜离子浓度。这八个实验分别涉及折光计与旋光计、pH计、直接滴定法、紫外分光光度计、红外色谱分析法、气相色谱法、液相色谱法、原子吸收色谱法的应用。生物工程专业分析实验基本囊括了生物工程专业主要分析方法及仪器的使用，通过实验教学环节使学生理解与掌握主要分析方法及大型分析仪器的工作原理及应用。生物工程专业分析实验课程的教学目的是让学生掌握合理设计实验、操作仪器、科学分析实验结果的方法，因此实验教学应鼓励学生独立设计完成实验，实验课前不要将实验讲义直接呈现给学生，而应让学生在预习实验报告中亲自设计实验方案，实验课上老师讲解实验方案时学生可收获更多。实验过程中为学生们创造独立操作空间，不干涉学生的实验安排及操作，对实验中的各种问题仅作引导与答疑，尽可能让学生自己发现问题、解决问题，培养学生勤于思考积极动手的习惯。实验课后认真批改实验报告并及时将实验中的各种问题反馈给学生。鼓励学生走进实验室，跟随导师做课题研究，参与导师课题，让学生学以致用，不仅巩固了教学效果，也锻炼了学生的实践动手能力。
六、考核方法的改革
生物工程专业分析课程学习，以笔试作为主要考核方式不能真实反映学生对教学内容掌握程度。课堂表现、实验表现及作业完成情况都应作为最终成绩的一部分，本课程成绩组成为：平时成绩20%，卷面成绩50%，实验成绩30%，通过合理的考核方式，使学生重视课堂表现与实践环节。对于跟随导师做课题并取得成绩（发表文章、申请专利等）的学生，给予一定精神及物质上的奖励。
七、结语
湖北工业大学在生物工程专业分析课程教学内容优化，教学方法改进，实践教学能力培养，课程网站建设、考核方式改进等方面做了一些教学改革的尝试，加深了学生对专业知识的理解，培养了学生良好的思考与动手能力，并得到了学生的好评。但是课程教学改革是一项系统工程，任重而道远，必须不断探索实践创新总结，才能将生物工程专业分析教学开展得更有生气，为国家培养更多的高层次应用型人才。
作者：杜馨 王常高 林建国 代俊 蔡俊 单位：湖北工业大学生物工程学院
摘要:为培养适应产业化的生物工程专业人才，进行了一系列的理论探索和实践，主要措施有:完善生物工程专业建设体系;制定体现学生个性化的培养与教学计划;提高专业师资队伍教学与科研水平;加强实践教学环节与SRTP训练;改革教学方法和教学手段等，并取得了较好的成果，对同类专业的建设与发展具有一定的借鉴作用和推广应用价值。
关键词:生物工程;SRTP训练;实践教学;课程体系
为适应湖南省经济的发展，我校于2002年开始筹建生物工程专业，2003年开始招收本科专业。经过十年的专业建设，本专业本科生培养方案逐渐成熟，形成了理工交叉、工科特色突出，厚基础、宽口径，适应湖南省经济发展的一套生物工程本科专业培养体系。
1专业培养目标定位
1．1学科定位
生物工程专业是工科办学专业，或者说是侧重工科、工管理结合的复合型专业，以培养应用型、产业化人才为主。
1．2培养目标
我们的培养目标是:使学生成为既掌握生物科学的基础理论知识，又具有工程科学背景的复合型人才。通过对生物工程基本原理学习、实验技能训练、工厂实习及参加科学研究等多种现代教学手段，为学生的进一步深造或到相关科研单位和企事业单位从事科学研究、工程设计或经营管理打下坚实的基础。
2专业建设具体实践
2．1完善生物工程专业建设体系
十几年来我们十分重视专业教学计划的设置与修订，基本上每年修改或重编一次教学大纲、培养方案。培养方案是根据学科发展，以构建教学研究型大学人才培养体系为目标，在听取广大教师与学生特别是高年级学生意见的基础上，经专业教学小组及系、院教学委员会讨论后精心制定的。生物工程专业人才培养目标明确，有特色、有措施。培养模式及课程体系设置围绕“突出具有工程知识背景，又掌握一定的生物科学与技术知识”这两个基本出发点。实践证明，这一专业人才培养目标是与社会需求相吻合的。
2．2制定体现学生个性化的培养与教学计划
本专业人才培养方案目标明确，充分考虑了生物工程学科发展现状和趋势，制定了加强基础、拓宽知识、素质能力协调发展的目标。要求学生通过基础及专业知识的学习，使毕业生具有对新资源、新产品、新工艺的研究开发、工厂工艺设计、组织生产生物工程产品的实际工作能力，树立国际竞争意识和较强的国际竞争能力。2013级培养方案与2010级相比，具有较大的改变，在总学分下降8分的情况下，选修学分反而提高了4．5分，使选修课程的学分与总学分的比例从18%提高到近22%。通过学分的调整，给本专业学生提供了较大的自由选择课程的空间，培养学生学会自主学习意识和自主学习的能力。专业选修课的设置，以前开设课程较少，专业方向单一，特色不明显，通过近5年来不断对选修课程进行整合，到2013级为止，新增了8门选修课程，并将选修课分类成2组研究方向，如生物化学工程、生物制药，极大地拓宽了学生的选课自由度，使他们能充分按自已的个性发展［4］。
2．3提高专业师资队伍教学与科研水平
科研是源，教学是流，教师积极参加科学研究工作，有利于提高自身的学术水平和教学水平，并能及时将学科前沿知识向教学内容渗透，向学生传递最新的科学信息，从而提高学生的学习兴趣和积极性。长期以来我们十分重视专业师资队伍建设，在国内大环境下，积极创造条件改善师资队伍结构，以适应生物工程专业学科发展与教学需求;通过引进、送出去培养等方式提高专业师资队伍。生物工程系的学科队伍是一支基础理论扎实、实践经验丰富、知识结构合理的队伍，同时也是一支富有合作精神、年富力强、战斗力强的队伍。目前生物工程系现有教职工10人，其中教授2名，副教授4名，教学、科研队伍中具有博士学位的教师已高达90%，平均年龄为41岁。生物工程系十分注重基础研究和应用基础研究。近10年来，先后承担了国家自然科学基金项目3项、国家973项目1项、863项目1项、“十五”国家科技攻关项目1项，以及一批省部级基金、攻关和重大横向项目等。近3年来100余篇，其中SCI、EI收录20余篇，获发明或实用新型专利8项。
2．4加强实践教学环节与SRTP训练
2．4．1实践教学
实践教学是整个大学教育中一个非常重要的环节。它能培养学生独立组织、完成实验的能力及严肃认真的工作作风和实事求是的科学态度，从而为毕业后从事科学研究和解决工程实际问题打好基础。生物工程专业实践教学管理规范，严格按照学校制定的规章制度;在课程、实验、毕业设计等环节的设置上，充分考虑到对本专业学生创新意识、创新能力和实践能力的培养。为了加深对课堂教学内容的理解，让学生切实了解和体验到整个生产过程，达到实习教学效果。专业制定了符合本专业特点的生产实习与认识实习的大纲。在实习前，由学院统一安排所有专业的实习时间、内容、要求等。实习指导教师按大纲制定出详细完善的实习计划，对实习的目的、要求、内容、考核、纪律等都作明确的规定。在每次联系实习时提交给实习工厂，以使实习按计划进行。实习结束后，教师提交实习小结，学生提交实习纪录本。
2．4．2专业实验教学
生物工程实验室设备精良，能够满足专业教学需求。专业实验教学人员力量强，在带好常规教学实验外，注重专业实验室建设。认真制定实验方案，加强对学生的引导，使学生通过专业实验对本专业有更深刻的了解，通过专业实验锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力，激发学生的学习热情。实验室目前共开出专业实验8个，均为综合性实验。对学生开出的所有实验课程均有实验指导书，并根据学科发展的需要对实验内容进行不断补充和改革［5］。
2．4．3SRTP训练
我校针对二、三年级学生推出的大学生科研究训练计划(SRTP)，给学生提供了参与科研训练的机会。从第二期开始至第七期专业教师和学生共立SRTP项目15项，据不完全统计有40名以上学生参加该项训练。学生参与各类课外活动积极性高，近年来获得校级及以上奖2项，4篇。我们采取的举措有:1)安排学生参与到本系的科研中锻炼，邀请本科生参加研究组的的专题学术研究讨论会。2)在一些专业课中布置大型作业，经过教师的评阅后，在课堂上由教师或学生本人作报告，教师组织同学点评与讨论，由此提高学生的文献检索与阅读能力，提高文献综述和表达能力，营造一种以创新能力培养为主体的学习氛围。3)实验室对本科生全天候开放，平时可以在教师或研究生的指导协助下做实验，培养动手能力。
2．5改革教学方法和教学手段
为了进一步提高教学信息化水平，促进教学手段的现代化，提高课堂教学效率。针对目前专业课程学时少内容多的矛盾，生物工程专业对现有课程的教学方法、模式、手段进行改革、以适应信息时代对教育创新的要求。经过几年的努力，生物工程专业开设的专业基础课和专业课程，运用多媒体教学的课程已经达到100%，其中讨论课、工程设计课、网络教学及双语教学课达到3门。
2．6加强毕业设计阶段的管理
我院对毕业环节非常重视，首先在选题上要求更多注重前沿性、实用性与创新性。根据选题原则，先各自上报论文题目及容纳学生数，再由学生自由选择填报，在毕业论文(设计)前一学期落实到学生，以便学生提前作好准备。近3年来，学生选做的毕业论文题目95%结合课题或生产实际，部分与SRTP项目、实验室建设、课程建设结合。在每年的毕业论文进行过程中，学院督导组随机抽查5%～10%的学生，着重检查学生是否按照学校和学院关于毕业论文(设计)工作条例进行工作，如完成文献综述、工作进度、存在的问题及指导教师情况。后期论文撰写答辩，各专业制定统一评分标准，对学生的研究水平、独立完成工作能力等进行考核。今年学院还专门下达了文件，采取了一系列有力措施。鉴于院、系管理到位，近5年来，生物工程专业学生的毕业论文，在论文复评中没有出现不符合原等级的论文。
3专业建设的体会与讨论
经过十年来的建设，生物工程专业已逐步形成鲜明的办学特色。毕业生培养质量显著提高，体会如下:
3．1突出过程工程背景的培养模式
生物工程专业与生物科学、生物技术明显差异在于生物工程更强调工程概念，必需培养学生理解与掌握“过程工程”的基本理论与方法，这是培养具有工程知识背景人才的基本点。因此，我们必须围绕这个基本点来制订生物工程学科的发展规划，制定培养方案，通过一定的方式和手段落实教学计划。十几年来的教学实践改革证明，坚持这一方针符合生物工程学科的发展趋势，也与当前社会需求相吻合［6］。
3．2高水平科研工作是教学与教研的基础
及时将前沿性科研成果引入课堂和教材中是提升专业教育水平的重要途径之一，而实现此过程的关键是建立一支高水平的教师队伍。我们长期坚持安排有科研经验的教师担任相近课程的主讲教授。加强对年青教师的培养，健全教师培训机制，同时，利用我校多学科优势，注重学科间的交叉渗透，对于进一步增强科研活力、开辟新的课题或研究方向、促进本科教学水平的提高具有十分重要的意义。另一方面始终安排高水平的教师活跃在教学一线，将新思想、新成果展现在学生面前，大大拓宽了学生的视野，是提高生物工程专业教学水平的基础与关键。
作者：刘志强 周建红 许爱清 王能强 单位：湖南科技大学生命科学学院
摘要:学生实践创新能力的培养是高校生物工程专业人才培养的重点与难点。主要讨论了通过改革实验教学体系、多开设综合性实验课程、开放实验室、鼓励学生参加教师的研究课题、充分发挥校外实习基地的作用以及加强任课教师的实践教学培养力度等途径提高生物工程专业学生实践能力。通过不断完善与改革实践教学，教学效果较好，学生实践能力明显增强。
关键词:生物工程;实践创新;能力培养
为满足生物工程学科快速发展的要求以及社会对生物工程人才需求的增加，生物工程作为新的高等教育专业产生。该专业主要课程有细胞工程、发酵工程、基因工程和酶工程等。其特点是知识更新快，且又和生产联系紧密。为培养新世纪建设人才，提高大学生的人文素质和科学素质，在本科阶段的教学过程中，除了让学生掌握该专业的基本理论知识，更应注重培养的学生实践创新能力。笔者结合近几年的教学心得，就生物工程专业学生实践创新能力的培养进行探讨。
1培养学生实践创新能力的重要性
《中华人民共和国高等教育法》明确规定:“高等教育的主要任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。”“实践才是工程专业的根本”已成为国际高等工程教育界的共识。高校在构建创新型人才培养方案时，应注重培养学生的创新精神和实践能力［1－2］。当今社会的发展越来越快，竞争越来越激烈，对人才的需求已经发生了根本性的变化，用人单位及社会所关注的重点不再是毕业文凭，而是毕业生是否具有综合素质和能力。工科学生毕业，无论是工作还是继续深造，实践动手能力都非常重要。实践表明，学生实践能力的提高，能够促进学生对相关专业理论知识的掌握，并培养他们的综合能力。
2培养学生实践创新能力途径的探索
2.1改革实验教学体系，加强基本技能训练
实验教学是培养学生实践能力的重要环节之一。通过实验教学，既可使学生掌握实验方法和技巧、巩固所学的理论知识，还可以提高学生分析和解决实际问题的能力［3］。完善生物工程专业实践教学体系是建立学生系统的知识体系、提高学生解决实际问题的能力的关键。完善实践教学体系，可采取以下途径:①转变教师育学思想，加强学生实践学习观念。在教学过程中，实践教学常常没有被老师和学生重视，依赖于理论教学而存在。②专业课程系统化。生物工程专业应用性强、知识更新快，且各学科联系紧密，学生在应用专业知识解决实际问题时，需具有扎实的理论基础。因此，需将生物化学、分子生物学、发酵工程、仪器分析等课设置成有专业特色的教学系统，科学合理地安排课时。③完善实践实习课程环节，确保实习效果。实验教学中，实验课的选题需增加综合性实验，确保学生的主观能动性充分发挥。为完善实践教学体系，湖南城市学院生物工程专业将整个实践教学系统划分为基础实验、专业实验、综合实验、认知实习、生产实习、毕业设计6个阶段。④完善学生实践教学考勤制度。如成立专门的实践教学管理队伍，对校内外学生实践实习进行科学管理;完善实验报告内容，强调结果讨论的重要性。⑤多开设开放实验室，鼓励学生进入实验室进行观摩、学习和实验。
2.2开设综合与开放实验室，给学生提供创新与实践平台
高校的实验室不仅是高校存放实验仪器的场地，更重要的是培养学生实践创新能力的基地。但仅仅依靠正常的实验课教学时间来提高学生的实践创新能力远远不够。因此，为给学生更多的实践学习机会，我们开设了许多综合与开放实验室，主要为那些想利用课余时间来实验室进行研究提高自己的动手能力、增强实践能力的学生提供场所。开放实验室，可从以下几方面来考虑。首先，制定科学的开放实验室规章制度。如规范进入实验室研究的学生的思想和行为，加强实验室管理，如安全教育，包括人身、设备、实验场所的完全防范工作。其次，引导并吸引学生多进实验室做实验、参加科研活动，激发学习热情与提高实践动手能力。第三是提高学生的管理等方面的综合素质。如指导学生如何处理好上课、学习、休息及参与科研之间的关系;如何安排自己的课题研究工作进度和制定实验方案和实验内容等。第四，注重培养学生的团队精神。在同一开放实验室内做实验与研究，共同使用仪器设备及药品等，需要同学之间相互协调、配合，从而使实验顺利的开展。最后，极其重要的是要建立一支经验丰富且有奉献精神的指导教师队伍，以便开放实验室的研究有序进行。
2.3鼓励学生参加各类学术科研活动
2.3.1鼓励与指导学生参加创新创业训练计划项目
大学生科技创新创业活动，是一种带有目的性、计划性、以学生自主学习和教师指导相结合，以解决实际问题为出发点的科技活动。以科技小组为载体，以导师制为技术指导保障，广泛开展学生课外科技活动，培养学生的实践创新能力。大学生科技创新创业活动，能激发学生的学习兴趣，促进学生对实际操作能力培养的重视。大学生科技创业活动既是高校教育的组成部分，又是大学生课外活动的重要形式。鼓励学生积极参加国家、省级和校级大学生创业创新项目，激励老师与学生互动进行各种类型的研究活动。积极推动由老师牵头成立的如“学生创业创新兴趣小组”，指导学生进行各种创业创新研究。引导学生参加大学生科技创新创业活动相关研究是学生获得实践创新能力的重要途径之一。
2.3.2鼓励与指导学生参加教师的应用性研究课题
引导那些对实验感兴趣、想提高自己动手能力的学生多参与教师的研究课题，为其提供学习理论用于实际的机会，有助于提高学生的实践创新能力，同时也培养了学生学习兴趣。鼓励学生参与教师的科研项目是提高生物工程专业学生实践能力的有效途径之一。
2.4加强校外实习基地建设
学生实践能力的有效获得需要加强校外实习基地建设。实习基地选择与建设非常重要。学生如果没有亲自实践，很难将所学的理论知识应用到生产实践中去。因此，除了注重校内实验室基础实验技能训练外，还应安排学生到校外相关工厂进行一段时间的生产实习。如:“益阳七箭啤酒厂”、“湖南汉森制药厂”等，主要了解企业的大规模生产特点、生产工艺流程等。让学生进企业实习，不仅锻炼了学生的意志，而且有利于提高学生的组织协调能力、社会活动能力等。所以，加强校外实习基地建设、让学生进入校外相关企业实习是培养学生实践能力的重要途径。另外，采用“产、学、研”模式，对提高学生实践创新能力也非常重要［4－5］。
2.5申请更多的经费投入，加强实践教学任课教师的培养力度
加大实践教学的经费投入、加强实践教学任课教师的培养力度也有助于提高学生实践创新能力。规定每位教师到相关专业的企业或工厂工作学习一段时间，尤其是新进的刚从学校毕业的年轻教师。另外，学校应该多为实践教学人员提供进修、培训、研讨交流等各种提高自身业务能力的机会，制定科学的考核制度和职称评定方案。同时可在企业聘请工作经验丰富和较高学历的工程技术人员为外聘教师，承担实践性教学工作。
3结语
实践性教学对生物工程专业学生的实践创新能力的培养非常重要，湖南城市学院生物工程专业实验教学取得了一定效果，但实践教学还需要从多方面进行革新，不断探索新的实验项目，改进旧的实验方法，加强实验教学的改革仍然任重道远。
作者：库文珍 单位：湖南城市学院化学与环境工程学院
摘要：基于我国生物工程专业大学毕业生就业率低下的现状，以我校生物工程专业课程体系优化与实践为例，提出以“特色学科建设”为导向，对生物工程专业课程体系进行优化，使得课程体系具备模块化和特色化特点，这有助于培养复合型创新人才，提高大学生就业率和就业质量。
关键词：特色学科建设；生物工程专业；课程体系优化
近年来，国内生物工程专业大学毕业生就业形势不容乐观，学生就业压力大，毕业生就业专业对口率不高。造成就业率低下的主要原因有：（1）当今生物产业规模不大，人才需求量偏小；（2）国内办学规模和招生量膨胀过快；（3）各校生物工程专业的办学条件不一，专业教育与当地产业特色结合度不够，没有形成特色[1]。因此，地方高校生物工程专业课程体系及培养模式的建设需要贯彻改革创新为先、质量效益第一的思想。以“特色学科建设”为导向，设计合理的课程体系，并以此为载体强调实践技能和工程能力的培养，全面提高人才培养质量，可将专业教育与当地产业特色紧密结合，形成办学特色，下面以我校生物工程专业课程体系优化与实践为例交流一些体会。
一、特色学科建设对地方高校人才培养的导向
地方高校是具有“地方投资、地方管理、办在地方、服务地方”特征的高校，与地方经济社会具有水乳交融的天然联系。学科是高校重大项目的承担者，是创新型成果的生产者，是创新型优秀人才的培养基地。地方高校应围绕区域经济社会发展需求培育高水平特色学科，不断凝练学科研究方向，提高科技创新能力和社会贡献度，以特色学科建设促进学科专业发展。着力通过应用性特色学科发展，加强实践性教学环节，培养能够解决生产实际问题的应用型人才；通过与区域、企事业单位合作对接，培养职业能力为导向的实务型人才；围绕区域重大需求和科研任务牵引，通过协同创新，发挥不同创新主体科研优势，多单位、跨学科联合指导，培养复合型创新人才[2]。近年来，我校生物工程特色学科的快速发展得益于与地方特色资源相结合，依托江西理工大学“钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心”、“江西省矿冶环境污染控制重点实验室”和“江西省矿业工程重点实验室”等研究平台，形成了地方矿冶领域与生物工程紧密结合的特色鲜明的研究方向。学科在钨和稀土矿山生物修复、矿山环境微生物学等研究领域获批多项国家自然科学基金项目和省部级科研项目，涉及的研究方向包括极端矿山环境抗性生物的筛选、生物极端生境耐受和修复的生理机制、矿山环境生物修复的工程化技术体系研究，微生物冶金、极端嗜酸菌基因组学、生物肥料研发、脐橙皮资源综合利用等。利用特色学科发展的导向，我校生物工程专业学生通过参与完成课题研究和实践，最终获得优良的实验技能、综合分析问题能力、实践能力、创新思维能力、统筹能力和表达能力，成为具有良好综合素质的生物产业化专业技术人才、管理人才和研发人才。
二、生物工程专业课程体系优化与实践
（一）生物工程专业课程体系优化与实践思路
在学科快速发展的同时，我校以此为导向对生物工程专业课程体系进行了改革。通过完成专业基础课程体系，使学生的基本操作技能得到全面训练；通过完成单元操作课程体系，使学生能进行各类生物产品工厂的工艺设计和解决产品生产过程中出现的主要问题；通过完成特色创新课程体系和实践教学课程体系，提高学生综合分析能力、统筹能力、实践能力和创新思维能力；通过教育质量与人才评价体系，使学生对综合素质项目及其指标有最基本认识并进行自我衡量。通过专业基础课程体系、单元操作课程体系、实践教学课程体系、特色创新课程体系以及教育质量与人才评价体系的整合、连贯，使得生物工程专业的理论和实践教学具备模块化和特色化特点，具有更好的整体性、关联性和先进性等优点。
（二）以“特色学科建设”为导向的生物工程专业课程体系优化
我们根据专业教学指导委员会制定的专业规范和《江西理工大学关于制订本科专业培养方案的指导意见》，通过以“特色学科建设”为导向，为培养德、智、体全面发展，基础扎实、知识面宽、素质高、能力强、重实践、具有初步创新能力的应用型人才，我们从以下几个体系对生物工程专业课程进行了优化：
1.拓宽专业基础课程体系
对原有课程体系拓宽至包括酶和植物细胞在内的生物体系，增加普通生物学、细胞工程、基因工程等课程。
2.设置单元操作课程体系
原教学体系中专业必修课调整为发酵工程、生物分离工程和基因工程三个单元操作课程体系。以生物产品生产过程的基本单元操作为主线，阐述生物生产工艺的基本理论和操作技能。学生通过这几个课程体系的学习，能进行各类生物产品工厂的工艺设计和解决产品生产过程中出现的主要问题，并为从事生物新产品和新工艺的研究与开发打好应有的理论基础。
3.开设特色创新课程体系
生物工程特色创新课程体系涵盖专业必修特色课程：发酵工程与工艺学、生物分离工程。专业选修课：主要包括恢复生态学、资源微生物学、生物统计学、生物信息学等，以及专业选修特色课程：生物能源、环境工程概论、生物冶金、矿山生物修复、食品精深加工等。
4.加强实践教学课程体系
强化实践教学环节，构建不同层次的实践课程体系，为学生形成创新型的知识结构和加强实践能力提供教学支撑。增设生物工程认识实习、生物技能大实验、科技素养实训等课程体系，以生物工程实践教学基地建设为契机，加强校企合作，拓宽实践教学渠道，提升大学生实践能力，探索产学研结合的办学模式。通过组织学生参加课外科技竞赛，选择一个特色课题独立研究，教师或来自企业的专家给予指导，来培养大学生的学习和研究兴趣。
5.构建教育质量与人才评价体系
建立校内专家评价、学生评价与校外实习单位评价、用人单位评价相结合的教育质量评价和人才评价体系；以德、智、体、美全面发展为主要评价内容；注重教育产出评价、学生学习产出评价、学生个性化发展评价，以及专业办学宗旨实现程度的评价，注重实践能力、自主创新能力和核心竞争要素的评价。
（三）生物工程专业课程体系优化实践效果
生物工程专业为我校新开专业，从2003年开始招生，目前有8位专业教师，其中具有博士学位的教师6名，硕士学位的教师2名。我校生物工程专业以“特色学科建设”为导向的课程体系优化改革从2009级生物工程专业本科生教育开始实施，取得了明显效果：
1.近几年，随着特色学科平台和师资队伍建设的加强，我校生物工程学科获批了包括4项国家自然科学基金项目、1项国家科技支撑计划子课题、l项国家惠民计划项目在内的纵向科研项目30余项，纵向科研经费超过400万元，形成了具有地方矿冶+生物工程的特色鲜明的研究方向，在基础研究领域取得的重要突破，为地方企业提供技术支持奠定了基础。学科分别与赣州菊隆高科技实业有限公司、江西北清生态环保有限公司等公司签订了战略合作协议。我校生物工程本科生参与教师课题研究覆盖率超过三分之二以上，在科研及课外学术活动取得较好的成绩。生物工程本科生的作品获得全国大学生节能减排大赛、第十三届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛等多项奖项，发表学术论文多篇。
2.实习教育是生物工程专业实践教学环节的一个重要内容，了解现场的生产状况，认识并参与实际生产过程是培养学生工程实践能力和创新意识必不可少的重要环节。目前，本专业与赣州菊隆高科技实业有限公司、赣州中橙果业科技开发股份有限公司、江西科泰生物技术有限公司、赣州华露农业开发有限公司、赣州章贡酒业有限责任公司、赣南海欣药业股份有限公司、崇义章源钨业股份有限公司、赣州稀土集团有限公司等多家单位建立了紧密型校外实习基地，为学生开展生产实习、社会调查、课外创新活动和毕业论文创造了良好的条件。
3.生物工程专业毕业生就业率和就业质量明显提高。毕业生就业率均在90％以上，主要集中在生物资源开发领域，如双汇集团、赣州菊隆高科技实业有限公司、赣州中橙果业科技开发股份有限公司、江西科泰生物技术有限公司、浙江日升药业有限公司等企业。毕业生考研率平均30％左右，录取的高校90%以上为重点大学和中科院单位，如浙江大学、北京理工大学、江南大学、华南理工大学、中国科学院上海生命科学研究所、中国科学院广州能源研究所等。考研的毕业生在研究生复试面试过程中，充分体现了学生理论知识、实验能力和科研素养的优势，均取得了较好的复试成绩，显现了本专业以“特色学科建设”为导向的课程体系优化教育改革的生命力。
作者：余水静 邓扬悟 宋秋华 单位：江西理工大学资源与环境工程学院
摘要：随着世界人口的不断增长，以及人们生活水平的显著提高，社会对食品的需求在不断加强。而生物工程技术作为一项应用微生物、动植物细胞以生产具有应用价值产物的新型技术，在食品工业中得到了飞速的发展和应用。本文重点分析了基因工程、酶技术以及发酵工艺等生物工程技术在食品生产、加工中的应用，对于提高食品生产加工效率，以及对生物工程技术的进一步研究具有一定的参考意义。
关键词：生物工程技术；食品工业；应用
生物工程技术是一项依靠微生物、动植物体作为反应容器进行生产加工的科学技术，兴起于20世纪70年代，结合现代工业的发展，已经形成了与工业、农业、医疗、食品、能源等行业相结合的综合型技术。生物技术在食品工业中的应用主要包括了基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程等。以上技术在食品生产加工的各个环节均有重要的应用。
1.生物工程技术在食品生产中的应用
1.1动物源性与植物源性食品的改良
通过转基因技术可以使植物和动物获得某些特定的优良性状，以达到改良食品成分、产量、营养价值等效果。其在动物源性食品生产上的应用尚处于研究阶段，实验显示，通过转基因技术改良的动物具有生长速度加快、肉质提高、抗病能力增强等特点，如通过生物技术改变牛乳成分，生产含有丰富改良蛋白的牛乳，降低牛乳中的乳糖含量。而在农作物上的应用主要着眼于在增强作物产量以及抗病虫害能力。例如通过基因修饰技术提高马铃薯中的碳水化合物，控制小麦面粉的黏弹性和加工性能等。除了直接对动植物采用基因修饰技术以外，还可以利用生物技术生产畜用激素，提高牛乳产量，或增加禽畜的瘦肉比例等。但需要指出的是，采用基因技术生产的食品安全性一直受到质疑，相关问题还有待进一步研究。
1.2新型食用资源的开发与生产
生物工程技术可以开发生产多种新型食用资源，其中较受关注的有微生物蛋白等。微生物蛋白也叫单细胞蛋白，是用工农业废料和石油废料人工培养生产的微生物菌体。微生物蛋白并不是纯蛋白，而是包含有丰富蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及维生素、无机物等混合物组成的细胞团。由于采用微生物繁殖，微生物蛋白的原料来源极为广泛，秸秆、木屑、有机废水、石油、乙醇等废物废料都可以作为微生物蛋白的生产原料；同时，微生物蛋白的生产效率很高，产量高且不受地区、季节和气候限制。在应用上，微生物蛋白不仅可以作为营养丰富的饲料蛋白，还可以加工生产“人造肉”等食品。由于微生物蛋白中氨基酸种类丰富，并含有多种微生物，可以弥补一般粮食中氨基酸种类不全的缺点，常用来加工生产食品添加剂以提高食品的营养价值。需要特别说明的是，在目前生产的微生物蛋白中，由于核酸含量过高，有引起痛风等疾病的风险，其安全性仍待进一步研究和改善。
1.3发酵饮料的生产与改良
饮料作为食品工业的支柱产业之一，越来越多的生物技术在其中得到了广泛而高效的应用。其应用主要集中于发酵饮料的改良、酶工程在啤酒生产中的应用以及果胶酶的使用等。发酵饮料是应用微生物活动制造的风味独特而营养丰富的饮料产品，发酵乳以动物乳为原料，将乳酸菌、酵母菌等特定微生物加入杀菌后的动物乳中，经混合发酵制成，由于其营养价值和口感较好，受到消费者的广泛欢迎；植物蛋白发酵饮料与发酵乳类似，由蛋白质含量较高的核果类接种乳酸菌制成，容易被人体吸收。在现代的啤酒生产中，应用了固定化啤酒酵母技术，通过将酵母细胞固定在基质材料中，来缩短啤酒发酵时间，提高发酵质量；同时利用β-葡聚糖酶讲解β-葡聚糖以提高啤酒的持泡性。果胶酶在果汁生产中主要起到将果汁提取、澄清、过滤的作用。目前主要使用多种不会产生毒素的曲霉作为产酶菌，现已广泛应用于果汁果酒的工业生产。
2.生物工程技术在食品加工中的应用
2.1生产食品添加剂
常用的食品添加剂按制备途径可以分为天然食品添加剂、化学合成添加剂以及生物技术制备添加剂等。其中生物技术的主要应用有调味品的制备，即以豆泊、高粱、麸皮等为原料，选择合适的菌株发酵以制备呈特定味道的可食用物质。如利用枯草杆菌生产核苷酸以制备味精，利用醋酸杆菌发酵乙酸生产食醋等；还可以利用生物技术制备食品着色剂，市面上由微生物发酵制得的着色剂有红曲红色素、β-胡萝卜素、维生素B等，一些带有鲜艳颜色的食品，如红腐乳等也是微生物发酵的产物；另外，利用微生物生产的增稠剂如黄原胶等也得到了一定的应用。
2.2在食品保鲜防腐上的应用
生物保鲜技术的一般机理为隔离食品与空气的接触，以延缓氧化作用；或者利用本身具有良好抑菌作用的生物保鲜剂，以起到防腐保鲜的作用。例如使用微生物及其代谢产物保鲜，就是利用微生物产生抗生素或抗菌肽，以抑制果蔬表面的细菌、真菌、原虫等微生物。另外，还可以利用天然提取物中的活性物质来抑制果蔬中酶的活性，以及在果蔬表面形成抗氧化膜，以达到保鲜防腐的效果。
2.3在食品安全检测中的应用
生物技术在食品安全检测中也得到了广泛应用。基因探针法又叫做分子杂交技术，是利用DNA碱基互补配对的特性来监测DNA序列的一项技术，通常用来监测食品中存在的大肠杆菌、沙门氏菌和葡萄球菌等有害微生物，其精确度高且操作便捷，不足之处是成本较高；而生物芯片技术是按照有序排列在载体表面的大量生物分子的特异性亲和反应进行分析，相对于传统方法，生物芯片技术具有数据可靠且自动化程度高的特点。
结语：
21世纪的生物技术的时代，随着生物工程技术的发展，其在食品工业领域的应用也会得到飞速发展。有效利用生物工程技术，不仅能够大幅度提高食物的产量，还可以生产出符合人类营养要求的特定效用的食品。发展生物工程技术在食品工业中的应用，对于我国这样一个处于高速发展中的人口大国来说，有着重大的战略意义。
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