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如何推動實踐教學

以北方民族大學為例，該校設置的7個實驗板塊中，設計性和綜合性本科實驗項目的來源，均圍繞教師的科研項目或科研成果而設置。例如：在微生物學板塊中，部分實驗教學項目是根據(jù)基金項目“蝦青素高產(chǎn)酵母菌的選育及其產(chǎn)物功能研究”等課題而設置。再以福建師范大學為例，生命科學學院工業(yè)微生物教育部工程研究中心，投入建設經(jīng)費2000余萬元，建成省屬高校領先水平的發(fā)酵工程中試車間[2]。目前該車間配備有多臺10～1000L全自動發(fā)酵罐及其配套的輔助設備和下游工程設備，如空壓機、空氣凈化系統(tǒng)、電鍋爐、制冷裝置、管式離心機、三足離心機、微濾系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、納濾系統(tǒng)、噴霧干燥器等先進的儀器分析系統(tǒng)，完全可以滿足該院師生進行相關實踐性教學的需要。江南大學生物工程學院，在學生畢業(yè)實習之前，由學院下屬的5個研究中心根據(jù)自身特色，各負責1個本中心課題組特色教學訓練項目。將學生分為5個大組，輪流進行互動實驗，每個項目安排4～5天，整個教學訓練項目在短期內(nèi)完成[3]。天津科技大學認為上述做法實質(zhì)上相當于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)中的中試環(huán)節(jié)，具有連續(xù)或半連續(xù)的生產(chǎn)方式，并可以全面監(jiān)測產(chǎn)品過程，從中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。因此，它是學生將知識從理論上升到實踐的一個重要環(huán)節(jié)。例如湖南人文科技學院，與婁底百雄堂高科技農(nóng)業(yè)有限責任公司建立校企產(chǎn)學研合作關系，合作內(nèi)容是：(1)開展科研合作。(2)每年接收生命科學系學生實習。(3)共享資源。例如公司提供臘八豆菌種和腐乳菌種等現(xiàn)有產(chǎn)品和技術，作為科研合作的起點和生命科學系實驗課的內(nèi)容；生命科學系提供氣相色譜儀、液相色譜儀、原子吸收光譜儀等設備供公司產(chǎn)品質(zhì)量分析使用。此舉可供其他高校借鑒。2009年以前，生物工程與生物技術實驗裝備中多數(shù)涉及上游技術的設備已經(jīng)基本配置到位(如基因工程操作設備，萃取、離子交換、吸附、層析、蒸餾、結(jié)晶干燥等實驗室級別的代謝產(chǎn)物分離設備)，缺乏的是下游生產(chǎn)級別的設備，所以要重點考慮配置實訓車間設備。在高等教育裝備博覽會上，同樣可以看到國家對高等教育實驗室裝備的一些新理念，以及設備制造業(yè)滿足市場新需求的動向。浙江天煌公司的實驗室設備，以典型工業(yè)產(chǎn)品范例和個案研究開發(fā)，作為高校實驗實訓的裝備依據(jù)。涉及生物技術的實訓系統(tǒng)，就有啤酒自動化生產(chǎn)線過程控制(工程型)系統(tǒng)(含5器和4發(fā)酵罐)等。高校還需建設固體制劑生產(chǎn)線實訓車間(含30萬級潔凈水平操作間)和分離制備生產(chǎn)線(包括發(fā)酵罐、多功能動態(tài)提取罐、旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器、結(jié)晶罐、迭片式離心機、板框壓濾機等)，適合各類食品或藥品的生產(chǎn)操作訓練。校內(nèi)小型實訓車間，其生產(chǎn)過程完全與工業(yè)化生產(chǎn)過程相同，使學生能夠從生產(chǎn)原料預處理、培養(yǎng)基制備、菌種擴培、發(fā)酵罐滅菌、接種及發(fā)酵過程中工藝參數(shù)的控制、產(chǎn)品分離提取等各個環(huán)節(jié)進行實際操作和系統(tǒng)分析。不過，各校對實訓車間的投入還是普遍偏少。天津科技大學生物工程校內(nèi)實踐基地，設備總價值近500萬元，包括好氧發(fā)酵、果酒釀造、啤酒生產(chǎn)、分離提取、精制純化等中試系統(tǒng)，涵蓋了生物工程產(chǎn)業(yè)上中下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4]。華中農(nóng)業(yè)大學從2000年起分3期，建成生物工程專業(yè)教學實驗室1000m2，包括有通風發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵、生物工程下游技術、啤酒加工等實驗室及儀器分析室和準備室等。在引進現(xiàn)酵控制系統(tǒng)、發(fā)酵后處理設備的同時，成立了生物工程設計室，通過工程軟件AutoCAD電腦繪制，進行發(fā)酵工藝和設備流程設計等操作。

實踐教學中新手段、新體系的運用與推廣

對于和實際生產(chǎn)聯(lián)系最緊密的課程，如化工原理、發(fā)酵工程、生物工程設備、生物發(fā)酵工藝等，吉林農(nóng)業(yè)科技學院考慮到設備的限制問題，增加了模擬教學，從專業(yè)教學仿真軟件開發(fā)公司購置了仿真教學模擬軟件，保證一人一機的實踐演習。這些軟件的仿真性強，尤其是配備的實踐操作演練，能讓學生真正達到工廠模擬化的操作練習。煙臺大學生物工程系將計算機模擬仿真引入實踐教學[6]。這種仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠運行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象，大大縮短培訓時間。在計算機仿真環(huán)節(jié)，該校選用了北京東方仿真公司開發(fā)的青霉素發(fā)酵工藝仿真軟件，以單元操作的形式進行仿真模擬。青霉素發(fā)酵工藝仿真包括青霉素發(fā)酵生產(chǎn)、青霉素的精制和提純等內(nèi)容。同時，教師可以通過計算機監(jiān)測系統(tǒng)，全程跟蹤每組學生的操作，真正達到實踐訓練教學的目的。傳統(tǒng)實驗項目普遍存在反應體系大、樣品處理量多和處理時間長等特點，也使微量移液器、微量與狹縫分光光度計等現(xiàn)代科教儀器不能充分發(fā)揮其先進性。微型化實驗于1988年末開始引入我國，關于微型實驗已有文獻報道[7]。微型化實驗的研究，是著眼于環(huán)境保護和實驗安全的需要，體現(xiàn)了現(xiàn)代科學技術發(fā)展水平的要求。微型化實驗具有現(xiàn)象明顯、操作簡便快速、節(jié)省經(jīng)費、減少污染、安全和便于攜帶等優(yōu)點。

本文作者：余多慰工作單位：南京師范大學生命科學學院