农业院校生物工程专业实训技能教学改革探讨

来源 :现代农业科技 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangjianke
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要 生物工程实训技能教学平台承担起生物工程專业理论教学、实践技能教学与生产应用接轨的桥梁。在本科专业教学中,实训技能既承载着以产品化、工艺化新型教学模式,培育一线生产应用人才,又履行科研成果孵化器的功能,完善了教学体系。本文分析了生物工程专业实训技能教学的特点、主要任务及存在的问题,并总结了教学改革措施和改革效果,为提高实训技能教学质量提供理论基础。
  关键词 生物工程;实训技能教学;问题;改革措施;改革效果;农业院校
  中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)22-0278-02
  1 生物工程专业实训技能教学的特点和主要任务
  生物工程专业是生物应用工程学科,其要求学生学习运用生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,掌握微生物菌种选育与培养技术、基因操作技术、发酵工艺技术、生化分离技术等基本技能,结合化学及工程学的基本原理和技术手段,进行产品的合成、加工研究、过程开发和工艺优化,使学生培养成能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。因此,生物工程专业实训技能教学是理论和实践应用相结合的重要环节,承担起生物工程专业技能与生产应用实现互通的桥梁,主要包含2个层次的教学任务[1]。
  第一层次是将验证性、创新性、综合性的实验,经小试、中试等系列操作,在实训中心平台逐一“放大”工艺流程,通过优化工艺,试制出成型的、达到质量要求的、具体的合格产品。学生在试制产品过程中,将理论知识和实践充分结合,不断获得提升。这一层次的实训技能教学,具有起点低、选择性高、适应面广、创新性突出的特点,既适合大学本科毕业生自主创业专业技能要求,符合大众创业、万众创新生物时代潮流,又适合人才市场对生物相关专业技术人才的选择需求。
  第二层次是将当今工业化、规模化的大型生产企业的复杂生产工艺,经缩影、再现等系列操作,在实训中心平台逐一“缩小”,获得接近质量要求的、具体的类似产品。这一层次的实训技能教学,具有起点高、运行稳健、成功率高、风险低的特点,适合大学本科毕业参与大型公司、企业相关应的求职应聘就业,符合培养技能型、技术管理混合型人才的选择需求[2-3]。
  2 存在的问题
  2.1 生物工程本科专业在生产一线就业率低
  根据湖南农业大学生物类毕业生历年就业统计情况来看,生物类本科生的就业去向,主要有以下几个方面。一是深造学业,继续攻读硕士研究生、博士研究生(包括出国留学),这一类毕业生比率接近50%。二是从事生物类技术支持、技术服务,包括国内外知名仪器售后服务、生物医药诊断试剂技术服务。三是从事生物关联类销售及管理工作,包括生物试剂、微生态制剂和饲料类产品的销售工作。四是直接从事生物产品的一线生产工作,这一类就业比率因竞争激烈相对较少。五是进入公务员系统(含选调生),这一类就业比率更低。就业趋势除受学生个人意愿和生产需求的影响外,还受教学计划实施的影响。生物工程专业实训教学计划的执行,往往安排在专业课教学完成之后的本科四年级进行,时间需要2~3个月。由于参与考研深造的学生比率高,由此衍生出实训技能培训和考研冲刺准备的时间冲突问题,本科四年级第一学期正逢公务员、研究生备考,本科四年级第二学期正逢研究生复试、毕业论文和毕业实习、毕业就业关键时期。因此,实训技能教学的开展受到干扰,实训技能教学的效果也受到影响。
  现阶段,大量生物技术、生物工程本科人才远离生物产业第一线,在生产领域的就业率不高。就毕业生个人而言,很少有在生物技术领域积淀5~10年,更难成长为生物领域的领军人才。这与高等教育专业培养目标相悖。可见,确保生物技术、生物工程人才在生物产业内稳定的就业率,已是高等院校生物类专业教育面临的迫切问题。
  2.2 实训场地、设施等硬件投入资金大
  生物技术的上游技术,不论是利用细胞技术、基因工程技术,还是酶工程技术、微生物发酵技术,是一个生命过程。实训技能教学更多涉及生物技术下游技术,包括产物的分离、纯化、精制,环境污染的防治与清洁生产,这是一个生物化学过程,整个过程复杂,内容丰富,涉及多课程知识与技术的综合应用。
  要实现较大规模人员的实训技能教学,就要满足多产品试制、多工艺模拟验证。因此,生物工程平台建设需要较大的实训基地面积和大量的设备。实训平台涉及产品的试制、生产,其设备规模至少是中试级,资金投入超过1 000万元,不仅投资量大,而且后处理工艺中的废渣、废水、废气的排放必须经过环评立项,实训平台立项验收周期长。若实训技能教学设施不足,实训项目选择有限,受训学生难以找到兴趣点。可见,加大实训场地、设施投入,是完善生物工程专业实训技能教学的硬件要求。
  2.3 实训项目的选择需求多,产业化应用难度大
  不同于先修理论课程的多媒体演示、虚拟仿真、微课、MOOC在线网络等教学的务虚性质,生物工程实训技能教学完全是工艺化、技术化、产品化的“实战”操作,其计量尺度远远大于毫升、微升、毫克、克等微尺度,更适合用千克、立方米等尺度来衡量。现场教学效果用学生优化的工艺及产品进行评价,受训学生最终以自己完成的试制产品能否获得符合市场需求来认可。
  基于生物工程专业实训技能教学的内在要求,其承担起与生物生产应用接轨的桥梁作用。受训学生的群体性和生物产业应用的多样性要求实训项目的可选择性也是多需求的,而且实训项目也要经受市场的选择。长期以来,国内学校科研成果是以SCI论文发表所在的区域、影响因子的分数、专利成果的个数、主持研究项目的级别与经费额度进行考核的,技术偏离市场是高校研究成果转化的瓶颈。受训学生在先修课程以及参与重点实验室的研究,积累较好的研究技术,对生物产业前景的预期和喜好不尽相同,如生物制药、组培快繁、微生物发酵、天然产物提取精制等。但其技术积淀尚未在实训中经受市场检验,学生对实训项目的侧重偏好,依然有较大的弹性。可见,实训项目的设计既要有一定的技术含量,又要有市场价值和较大的选择余地,这是顺利推进生物工程专业实训技能教学实施的软件要求。   3 改革措施
  湖南省是农业大省,其中水稻種植面积和产量居全国首位;生猪养殖居全国第2位;水体养殖极其丰富,素有“鱼米之乡”的美称;工业酶制剂、植物提取物、生物有机肥等产业居全国前例。我校农业生物工程实训技能教学平台的建设,主要以生物发酵和植物功能成分提取2条主线,紧密围绕农业生产及其相关产业开展实训技能培训进行教学。
  3.1 加大相关设备硬件投入,建设工科实训基地群
  2011年,我校获得中央财政与地方共建,获得生物工程实训中心、农业机械工程实训中心、农用汽车工程实训中心、植物功能成分利用中心4个工科实训基地建设立项。其中生物工程实训中心,新建建筑面积1 200 m2,大型设备资产480万元。在延续发酵工程、酶工程、生物制药、生物分离工程等生物工程专业主干课的综合实验、中试放大实践教学操作基础上,完成了生物发酵和植物功能成分提取2个实训主平台的建设,变电装机容量400 kW,燃气锅炉供热产汽量达1 t/h,配备司炉工1~2名,同时容纳60~70人实训技能现场教学,融实训技能教学于生产应用实际之中。
  微生物发酵实训平台,建成3个发酵车间。一是机械搅拌液体发酵中试生产线(10—100—1 000 L放大),每批发酵公称体积达700 L以上,配套有螺杆空压机、无菌空气过滤除菌系统、发酵罐、调浆罐、中转罐、菌种制备室、板框过滤机、陶瓷膜微滤机、超滤-纳滤系统、蝶式离心机、三足离心机、沸腾干燥以及包装机等设备。二是固体浅盘发酵车间(10 m×8 m×2 m立体发酵),每批发酵产品可达500 kg以上。配套有物料混合机、卧式灭菌锅(900 L)、接种槽、发酵架以及沸腾干燥机。三是酶解反应器小试操作平台(4套×10 L),可水解底物100~500 g,配套有中空纤维过滤系统。
  天然产物提取实训平台,建成3个产品试制车间。一是天然产物提取中试车间(100—300 L放大),每批浸提干物料30~60 kg,同时配套有切药机、洗药机、烘干机、纯水制备系统、提取罐、浓缩罐、滤-纳滤-反渗透膜系统、酒精回收塔、结晶罐以及喷雾干燥塔。二是旋转蒸发小试车间,包括1、2、5、20 L各2套小试操作设备,配套有冷却循环水循环制冷机,每批浸提物料0.1~3.0 kg。三是超临界萃取车间(1—10 L),每批萃取物料0.5~3.0 kg。
  3.2 依据实训平台设备功能,注入实训工艺
  基于实训平台硬件设备的建成运行,根据现有设备条件,生物工程实训中心以发酵中试平台和植物功能充分提取平台双轨运行模式,优化设备、工艺组合,建设多条实训工艺流程,开启受训学生兴趣面,依托农业生物资源,完成10~12个生物产品小试工艺,完成中试放大常设工艺5~6个,机动创新项目1~2个,依学生兴趣分组,供技能培训选择使用。确保每个受训学生掌握1套完整的试制工艺2~4个,生产1~2个市场认可的成型产品,并能举一反三。
  3.2.1 常设中试实训项目。分发酵和提取2个模块实施,为必选项目。受训学生必须从每个模块选择1项以上完成实训操作,学生受训覆盖率达100%,可选项目包括以下6个。①细菌淀粉酶10—100—1 000 L发酵制备工艺,该工艺模拟国内酶制剂领导企业溢多利鸿鹰翔酶制剂公司、尤特尔公司先进生产线完成。②生物有机肥高温菌发酵复合菌剂的固体发酵工艺,该工艺模拟长沙水地沙生物科技有限公司先进生产工艺完成。③黑曲霉饲用木聚糖酶制剂固体发酵工艺。④中药复方20 —100 —300 L三级放大提取、纯化工艺。⑤1—10 L两级放大“山奈挥发油超临界萃取工艺”。⑥丁酸梭菌厌氧发酵制备内生芽孢粉剂工艺,工艺模拟10 —100 —1 000 L 三级放大工艺[4]。
  3.2.2 生物产品小试工艺项目。工艺相对简单,物料投入少,受训学生覆盖率50%~60%。包括百草膏的熬制工艺;可压性淀粉与维生素C全粉末直接压片工艺;盐酸小檗碱的提取、干燥与胶囊颗粒的小试制备工艺;酶法转化木聚糖为低聚木糖的小试工艺;凝固型酸奶发酵制作工艺;手撕面包发酵烘培工艺;咸鸭蛋腌制工艺;泡菜发酵制作工艺;茶多酚提取纯化工艺,越橘花色苷的提取与纯化工艺等。
  该实训主要培养学生从原料选取直至整个产品完成。掌握天然产物提取完整的工艺流程,培养学生从事车间生产、工艺管理、产品质量控制、成本控制(技术员、主管级别)和自主创业的工作岗位。
  3.2.3 机动实训创新与来料加工项目。每年根据市场热点产品,新增1~2项创新工艺,吸引学生参与创新研究,或承接外来中试放大项目,受训学生覆盖率5%~10%。
  4 改革效果
  4.1 提高受训学生实战操作技能,开拓视野,激发兴趣
  实训技能教学模拟大型生产企业,以“缩小”的工艺化模式教学,学生在实训平台掌握大型企业完整的生产工艺流程,培养学生从事车间生产、工艺管理、产品质量控制、成本控制管理等,受训学生容易成长为相关生产关键工艺的技术和骨干,在职场中与面试官交流机会和交流时间大为增加,能适应技术员、工程师、主管级别等职位。实训技能教学模拟小型生产企业,以“放大”的产品化模式教学,通过市场对接,比对试制产品性能优劣,学生除掌握工艺外,还要掌握市场经营模式,寻找市场准入点,有利于受训学生成长为从事销售的优质人才,在销售领域拥有一席之地,逐步开拓属于自己的实业,通过资源共享,过渡到自主生产。若以自主创新产品化模式教学,通过前瞻性预测技术和市场,学生除掌握一般生物工艺外,还要切入培养学生知识产权保护和市场洞察力,培养学生自力更生、艰苦创业的精神意志,指导大学生创业,获取政府资助、补贴,掌握微企经营管理模式。受训学生适合投入政府大力支持的大学生自主创业浪潮之中。如凝固型酸奶发酵制备或面包发酵制备实训项目,受训学生仍然设计以详细的单因素试验、正交试验耐心、细心的操作,优化为满意的结果。在实训体验过程中,受训学生的专业兴趣明显提高,有些学生在此基础上制定了自己的职业规划,走上了自主创业之路。
  4.2 夯实教师科研成果孵化平台,提高教师的教学热情
  教师在指导产品制备工艺中,通过鼓励学生“复制”其工艺自主创业,评价科研成果的市场价值,实现科研成果投入生产领域“最后一公里”助跑。指导教师不仅可以完成教学工作量,还会不断挖掘其科研动力,完成研、学、产接轨,不断补充科研资金,获得市场认可,并提高指导教师的指教地位,教学热情高涨。
  4.3 完善本科教学体系、丰富教学手段和模式
  随着网络技术的快速发展,获得知识的途径越来越多,选择面也越来越大,碎片化的网络知识信息严重冲击大学课堂的系统教学。实训技能教学的产品化、工艺化正好弥补理论教学的这一缺陷,实训技能教学平台承担了专业知识体验馆角色,受训学生在这个平台上反复试制、模拟、优化产品方案,不断改进小试、中试工艺,甚至是不计成本地重复操作、巩固、提高,教学效果显著提高。
  5 参考文献
  [1] 杜翠红,刘静雯,邱晓燕,等.生物工程专业综合实验教学体系改革探索[J].集美大学学报(教育科学版),2008(4):86-88.
  [2] 刘韵.课程教学与职业技能鉴定相衔接的高职课程教学模式改革途径探析[J].教育教学论坛,2017(43):1-2.
  [3] 曾彩红.师范生信息化教学技能实训环境及项目的设计研究[D].杭州:浙江师范大学,2016.
  [4] 靳挺,武玉学,张丽靖.生物工程专业实验教学改革的思考[J].实验科学与技术,2011,9(6):70-71.
其他文献
通过对兰坪县自然、社会、经济和沼气建设现状进行分析,找出兰坪县发展沼气的制约因素,并提出了相应的对策,以期促进兰坪县农村沼气建设事业持续、快速、健康地发展。
郎平是中国著名排球运动员,凭借强劲而精确的扣杀赢得"铁榔头"绰号。1997年,东方出版中心的编辑王国伟通过好友转交给郎平一封信,信的大意是:中国女排是中国人的骄傲,时间虽然过
摘要 阐述了测土配方施肥的概念,对目前施肥中存在的误区进行分析,针对杨陵区大棚土壤养分状况,提出科学施肥建议,以期指导杨陵区温室蔬菜生产中科学施肥。  关键词 温室蔬菜;测土配方施肥;误区;建议;陕西杨陵  中图分类号 S147.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)21-0214-01  1 测土配方施肥的概念  测土配方施肥,一是测土,即取土样测定土壤养分含量;二是配方,
光对男人好的女人在情场上有时候会是失败者,倒是那些虚荣的、算计的、厉害的、存着小心眼动不动就狠狠伤男人的女人,反而能长久地把握住男人的心。为什么?因为她们会让男人
1976年夏季的一个傍晚,家住美国加州索尔万小镇的杰克在路上突然撞倒了一条流浪狗。他下车后迅速将受伤的狗抱到车上,第一时间送往就近的宠物医院进行救治,但流浪狗终因失血过多
一位名叫'丁锦昊'的中国游客在埃及千年神庙的浮雕上划写'到此一游',这条微博,一直在网络上疯传。据'微言'考证,这位丁某某竟然是毕业于南京某小学
偶然机会,在一次宴会上与一位年近八旬的老人相遇。老人喝得高兴,便给我们讲了许多,他说:"朋友难得,老朋友更要珍惜。迈入老年,朋友就像秋天树上的树叶,一天比一天凋零,单撇
农业生产力的发展问题是关系到我国十四亿人口的重大民生问题.我国作为世界人口大国,农业生产大国和世界第二大经济体,全面提升农业机械化操作程度,建设现代化农业生产模式,
阐述了防虫网的防虫原理及应用范围,介绍了其覆盖技术,总结其应用效果,并对其产生的效益进行了分析,以期促进防虫网覆盖栽培技术在无公害瓜菜生产中的推广应用。
随着杭州农副产品物流中心农产品交易的发展以及城北家禽交易市场的关停,“杀白禽”上市交易陆续搬迁至杭州农副产品物流中心进行。如何做好物流园区“杀白禽”上市交易检疫