《生物分离工程》实验教学改革探索

王常高 杜馨 林建国 赵泽鑫 蔡俊

摘 要：生物分离工程实验教学在生物工程及相关专业的人才培养中具有重要的作用。本文对目前生物分离工程实验教学过程中存在的一些问题进行了分析，同时也提出了一些改革建议，以期为进一步提升生物分离工程实验教学质量提供参考。

关键词：生物分离工程;实验教学;改革探索

生工工程专业的主要研究目标是生物产品的工业化大规模生产。生物产品的生产通常包含上、中、下游三个过程。上游是指性能优良生物催化剂（酶、微生物、动植物组织细胞）的选育，中游是指生物反应过程，下游是指目标产品的分离纯化过程。因此，生物分离是生物产品生产必不可少的一个步骤，在生物产品的生产过程中具有非常重要的作用。此外，生物分离的重要性还体现在下游分离的成本在生物产品生产总成本中占有很高的比重。普通工业用酶制剂的下游成本占总成本的70%左右，药用酶的下游成本占总成本的80%左右，而基因重组蛋白质药物的下游成本则会占到总成本的90%左右。因此，生物分离工程是生物工程专业非常重要的专业课程。而生物分离工程实验是生物分离工程课程教学的重要组成部分。但由于各学校生物工程专业侧重领域的不同、办学条件的不同及对本课程重视程度的不同，使得生物分离工程实验课程教学存在一些问题，有待今后的教学过程中不断探索和改进。

1 生物分离工程实验教学目前的现状和存在的问题

实验学时有限。目前人才培养方案的总学分和总学时不断减少，专业课程的总学时也受到压缩。生物分离工程实验课时通常只有16-24学时左右。而一些生物分离实验过程本身耗时较长，再加上一些定量检测，实验全过程耗时更长。有限的实验学时数导致开设实验项目数有限，或实验内容上的的不完整性。

实验教学方式有限。目前多数学校的生物分离工程实验更多采用的是验证性实验，两人一组，按照给定的实验方案和步骤进行实验，得到一定的实验结果，完成实验报告。这只能培养学生掌握相应的分离方法和实验操作技能，而难以培养学生的探索创新能力。

教学经费投入有限。由于受办学条件的限制或对该实验课程重视程度的不够，实验设备的台套数不够，设备的先进性有限，开设的实验内容也比较落后。有些实验还只能进行演示性实验，或多个人一组进行实验，难以保证学生都有动手操作的机会。有的学校还在开设纸电泳或薄膜电泳，而条件好的学校则可开设凝胶电泳和双向电泳等等。

实验师资有待提高。尽管目前大多数学校实验教师，特别是年轻的实验教师都具有硕士研究生及以上学历，但在专业领域却不一定很适应。生物分离实验的样品准备需要进行微生物培养、发酵液的制备，要求实验教师具备生物工程上、中、下游全面的理论知识和实验技能。同时，实验准备工作量大，有些实验具有一定的安全风险，实验教师在实验准备方面存在消极现象。

2 生物分离工程实验教学改革思路

2.1 适当增加实验学时和实验内容。

无论是从实践应用的角度，还是从国家本科教学质量标准的要求，生物分离工程课程的教学在生物工程及相关专业的人才培养中都具有重要的作用。且生物分离工程是一门理论与实践紧密结合的课程，在目前新工科和工程教育认证的新形势下，适当增加实验学时和实验内容是势在必行的。

2.2 加大实验教學投入。

近几年来，借着申报工程教育认证的东风，许多高校生物工程专业加大了对生物分离工程实验教学的投入。无论是设备的台套数，还是设备的先进性都有很大的提升。实验内容的先进性也相应的得到了很好的提高。

2.3 实验教学模式的改革。

以往由于实验学时的限制，实验教学多以验证性实验为主。学生按照老师的实验讲义按部就班的进行操作，仅仅锻炼了学生的实验操作技能，且技能是碎片化的，缺乏关联性。随着学时的增加，可以对教学模式进行改革。如将各个实验的内容串联起来，开设一个综合性的分离实验。学生从原料液出发，采用多种分离方法，进行多步分离步骤，最后得到一定纯度的样品。或者进行设计型实验，告诉学生样品特性及预期的纯化目标，由学生自己查阅文献资料，设计实验方案和步骤，学生自己以小组为单位独立完成实验过程。这样不仅可以培养学生综合运用知识的能力，也可以培养学生自主创新思维能力，大大提高实验教学的效果。

2.4 改革实验考核的方式。

传统实验教学都是学生按照老师的讲义要求进行实验，完成后写一份实验报告，老师根据实验报告给一个成绩。随着实验教学模式的改革，实验教学考核方式也应进行相应的改革。加强实验过程的考核和成绩比重，如实验预习准备或实验方案设计的考核，实验过程操作规范性的考核，实验归纳总结和分析讨论的考核。特别是实验结果的分析讨论，学生往往不重视，运用所学专业知识或结合文献知识进行深入分析讨论及获取相关结论的能力也很有限，需要加大锻炼和考核。

参考文献：

[1]孙彦.生物分离工程（第三版）[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2]曾化伟，曾昕，徐大勇，等.《生物分离工程实验》课程教学改革[J].安徽化工，2017，43（4）：124-125.

[3]赵林，段涛，张玲.从实践属性出发谈《生物分离工程》实践教学的改革[J].课程教育研究，2018，（32）：141.

基金项目：湖北省教育厅教改项目：“新工科”背景下地方高校生物工程专业人才培养模式研究（省 2017321）

作者简介：

王常高，男，湖北监利人，博士，副教授，研究方向为生物工程

通讯作者：蔡俊，男，湖北应城人，博士，教授，研究方向为生物工程