諶 頡， 胡 昇， 雷引林， 尚龍安

（1.浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院生物與化工學(xué)院， 浙江 寧波 315100；2.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院， 湖北 武漢 430073）

隨著我國(guó)生物相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)生物工程專業(yè)學(xué)生的需求明顯加大。但根據(jù)一些用人單位的回訪情況，目前一般本科院校培養(yǎng)的學(xué)生所接受的職業(yè)訓(xùn)練與用人單位的預(yù)期還存在一定的偏差。同時(shí)從每學(xué)期對(duì)于教學(xué)效果進(jìn)行的評(píng)估和調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，作為知識(shí)接受方的生物工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生對(duì)于目前的課程設(shè)置也存在一定疑問(wèn)。因?yàn)閺慕虒W(xué)環(huán)節(jié)中明顯感覺到與實(shí)際環(huán)節(jié)之間的差距比較大，所以，學(xué)生對(duì)于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)難以足夠重視，甚至有部分同學(xué)完全喪失興趣。總之，明確的實(shí)踐性教學(xué)要求與目前顯得僵化的生物工程專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)置之間的差距，逐漸成為困擾本專業(yè)師生的一個(gè)主要矛盾。本文主要以《生物分離工程》課程為例，探討在工程教育背景下，通過(guò)重新構(gòu)建專業(yè)課程，用專業(yè)理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的方式來(lái)破解目前存在的主要矛盾的可能性途徑。

一、面向未來(lái)的應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)特點(diǎn)

近些年來(lái)，應(yīng)用型本科院校成為國(guó)內(nèi)高等教育的重要組成部分，其主要來(lái)源包括三方面：地方院校的升級(jí)、民辦大學(xué)的創(chuàng)建以及公立院校二級(jí)學(xué)院（獨(dú)立學(xué)院）的建設(shè)。這些本科院校的出現(xiàn)，一方面代表了我國(guó)現(xiàn)階段教育改革將高等教育在適齡人群中普及的一個(gè)大趨勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)入到一個(gè)新的階段之后產(chǎn)業(yè)鏈開始由低端向高端緩慢提升的一個(gè)必然的市場(chǎng)化需求。中國(guó)作為“世界工廠”已經(jīng)多年，但一直困擾業(yè)界的主要問(wèn)題之一就是產(chǎn)品附加值過(guò)低，產(chǎn)業(yè)過(guò)多集中在中低端勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品，最終主要利潤(rùn)都落入國(guó)外跨國(guó)企業(yè)的囊中。近些年來(lái)，政府大力扶持制造業(yè)升級(jí)，希望實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變。這一舉措在部分行業(yè)如信息、冶金、機(jī)械、電子等領(lǐng)域已經(jīng)收獲了一定的成效。這些轉(zhuǎn)變的實(shí)現(xiàn)，除了需要政府通過(guò)資金政策扶持之外，更需要企業(yè)自身研發(fā)能力的提高，特別依賴于具備高素質(zhì)的能夠服務(wù)于生產(chǎn)一線的工程師隊(duì)伍的建立。以21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)——生物制品行業(yè)為例，傳統(tǒng)的生物制品企業(yè)如大型發(fā)酵工廠往往員工的綜合素質(zhì)不高，只能在上級(jí)主管人員的指揮下完成諸如開閉閥門、洗消、巡查及取樣等簡(jiǎn)單操作。隨著企業(yè)自動(dòng)化程度的提高，以及多種高靈敏在線檢測(cè)器的引入，現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的控制集成度也隨之大為增加，操作人員可以在中央控制臺(tái)完成各項(xiàng)常規(guī)操作，這同時(shí)也對(duì)操作人員的專業(yè)背景特別是實(shí)踐綜合能力提出了更高的要求。另外，在一些高端的生物醫(yī)藥類產(chǎn)品（如單克隆抗體的規(guī)?；a(chǎn)）的生產(chǎn)流程中，由于涉及許多新的技術(shù)與方法，并要求更為精細(xì)的操作，其部分一線操作人員的工作崗位要求必須接受過(guò)良好的專業(yè)實(shí)踐綜合能力訓(xùn)練，這遠(yuǎn)非一般的工人能夠勝任。這表明，伴隨中國(guó)制造業(yè)的整體進(jìn)步，高素質(zhì)的一線工人有可能成為發(fā)展的瓶頸。對(duì)于解決這一矛盾，中國(guó)的高等院校責(zé)無(wú)旁貸，而應(yīng)用型本科院校更是應(yīng)該順應(yīng)這種潮流而獲得自身的發(fā)展。

應(yīng)用型本科院校的發(fā)展問(wèn)題，近些年來(lái)頻繁見于教學(xué)研究的報(bào)道。對(duì)于其人才培養(yǎng)的定位，潘懋元等人認(rèn)為，它應(yīng)既有別于傳統(tǒng)本科院校培養(yǎng)的學(xué)術(shù)型人才，又有別于高職高專院校培養(yǎng)的技能型人才?！皯?yīng)用型本科院校不是要求知識(shí)的全面系統(tǒng),而是要求理論知識(shí)與實(shí)踐能力的最佳結(jié)合,根據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要,培養(yǎng)大批能夠熟練運(yùn)用知識(shí)、解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題、適應(yīng)社會(huì)多樣化需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。”歸納起來(lái)，應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：首先，應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)人才的最終目的，是學(xué)生能夠在未來(lái)生產(chǎn)過(guò)程中解決實(shí)際的問(wèn)題。生產(chǎn)中的問(wèn)題的解決，不同于科學(xué)研究，其工作思路、研究手段與優(yōu)化目標(biāo)都截然不同，因此所需要的知識(shí)背景與專業(yè)訓(xùn)練過(guò)程都會(huì)有所差異。但這并不意味著該類院校提供的是簡(jiǎn)單的職業(yè)教育。在人才培養(yǎng)過(guò)程之中，還會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力與方法論的訓(xùn)練，使得學(xué)生具有更強(qiáng)的適應(yīng)性與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。其次，應(yīng)用型本科院校主要是為地方培養(yǎng)人才（實(shí)際上，這類院校一般也是依托地方的支持來(lái)辦學(xué)的），因此從專業(yè)的創(chuàng)辦到課程的設(shè)置都會(huì)根據(jù)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)來(lái)作適應(yīng)性的考慮。這就說(shuō)明，應(yīng)用型本科院校的發(fā)展將是非常市場(chǎng)化的行為，所存在的巨大需求就有可能促進(jìn)其更好發(fā)展。最后，應(yīng)用型本科院校的師資力量配備更為靈活，存在多種來(lái)源的可能。兼具業(yè)務(wù)能力與專業(yè)背景的教師，不僅能將“產(chǎn)學(xué)研”更為有機(jī)地結(jié)合在一起，還能在教學(xué)中將學(xué)生的實(shí)踐水平提升到一個(gè)更高的高度。鑒于此，應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)特點(diǎn)，直接決定了其課程設(shè)置絕對(duì)不能照搬其它院校的傳統(tǒng)方案，而應(yīng)該適應(yīng)學(xué)校發(fā)展的特點(diǎn)來(lái)建設(shè)有明顯自身特色的專業(yè)課程。

二、《生物分離工程》的學(xué)科背景及其目前存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)開設(shè)生物工程專業(yè)的應(yīng)用型大專院校已達(dá)上百個(gè)之多，其中絕大多數(shù)都將《生物分離工程》作為專業(yè)的核心主干課程。因此，該課程可以作為一個(gè)典型的樣本來(lái)探討應(yīng)用型生物工程專業(yè)的課程設(shè)置?！渡锓蛛x工程》作為化學(xué)工程與生物技術(shù)的一個(gè)交叉學(xué)科，其知識(shí)覆蓋范圍相當(dāng)廣泛。從理論層面的傳質(zhì)機(jī)理、過(guò)程模型到實(shí)踐層面的應(yīng)用技術(shù)、分離介質(zhì)、工業(yè)設(shè)備乃至流程設(shè)計(jì)等等，都有可能成為教學(xué)內(nèi)容。此外，這門課程實(shí)踐性很強(qiáng)，單純的講授很難達(dá)到好的教學(xué)目的。多年來(lái)，在各級(jí)教育類學(xué)術(shù)期刊上，已經(jīng)有不少文章探討了《生物分離工程》教學(xué)改革的各個(gè)方面問(wèn)題，并提出了各自的觀點(diǎn)。這表明，大家普遍體會(huì)到了這門課程教學(xué)上所存在的問(wèn)題并嘗試加以解決。一般的解決方案將視野關(guān)注于知識(shí)的傳遞過(guò)程，采用調(diào)整授課形式（如小班化分組教學(xué)），拓展課堂內(nèi)容（如增加課外專題作業(yè)）以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣（如設(shè)置針對(duì)性的科研訓(xùn)練計(jì)劃）等方法來(lái)提升綜合的教學(xué)效果，同時(shí)輔以實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的投入與改善來(lái)增加學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這些手段雖能從一定程度上改善教學(xué)效果，但都忽視了一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，即為被傳遞的知識(shí)本身。

教育的基本理念之一就是“因材施教”，也就是教育要以對(duì)象的不同而采用不同的培養(yǎng)方式和方法。對(duì)于各種培養(yǎng)方向的學(xué)生，合理選擇和編排教學(xué)內(nèi)容即是這種理念的基本體現(xiàn)之一。值得注意的是，從目前一些主流的《生物分離工程》教材內(nèi)容看來(lái)，與應(yīng)用型生物工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)明顯脫節(jié)。生物分離工程脫胎于化工的分離過(guò)程研究，且至今還有相當(dāng)多的化工分離手段被直接應(yīng)用于生物產(chǎn)品的提取。目前的《生物分離工程》教材的編排也多沿襲了化工單元操作教學(xué)的特點(diǎn)，即是先介紹某一特定的生物分離技術(shù)，再推出案例以加深認(rèn)識(shí)。在課程的教學(xué)過(guò)程中，教師講授的方式也基本依照此次序，只不過(guò)在具體操作上會(huì)有所差異。這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是由點(diǎn)及面，教學(xué)的進(jìn)度容易掌握，課堂講授也容易形成條理。但其中存在的一個(gè)較大的缺陷，就是它會(huì)將一個(gè)完整流程割裂開來(lái)，影響學(xué)生對(duì)于分離過(guò)程系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，無(wú)法提升到整體實(shí)踐性的全局專業(yè)高度。此外，在課程講授過(guò)程中的基本思路是先有一個(gè)具體方法，然后舉出案例來(lái)說(shuō)明其可用于哪些產(chǎn)品。而實(shí)際問(wèn)題的處理思路，則是先有特定產(chǎn)品，然后針對(duì)這個(gè)產(chǎn)品尋找一個(gè)優(yōu)化的方法組合，即過(guò)程流程。思路上的截然相反極易造成學(xué)習(xí)（教學(xué)）與實(shí)踐（應(yīng)用）的脫節(jié)。前面所述的教材編排組織上的偏向于科學(xué)研究型或教學(xué)研究型本科院校，這一點(diǎn)在應(yīng)用型本科院校的教學(xué)工作中顯得尤為突出。

三、新型的基于工業(yè)流程的專業(yè)教育思路

現(xiàn)代的生物工業(yè)生產(chǎn)首先是一種經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，其核心的內(nèi)容是生物產(chǎn)品。對(duì)于一種具有一定通用性的生物產(chǎn)品，其生產(chǎn)途徑往往不是唯一確定的。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)于工藝路線的選擇，除了要求技術(shù)上的可行性，更多體現(xiàn)出的是經(jīng)濟(jì)上的考慮，尤其是生產(chǎn)成本、投資及回報(bào)可能性。實(shí)際生物工業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)流程，往往不是單元操作的簡(jiǎn)單堆砌，而是基于工程原則的選擇優(yōu)化結(jié)果。因此，若以典型生物產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程為核心來(lái)展開教學(xué)工作，對(duì)于培養(yǎng)以工業(yè)界為直接服務(wù)對(duì)象的生物工程人才，勢(shì)必帶來(lái)教學(xué)效果上的改善。以《生物分離工程》的課程教學(xué)為例，在學(xué)習(xí)“沉淀分離方法“這一專題章節(jié)的過(guò)程中，我們嘗試選取血液制品工業(yè)中較為經(jīng)典的Cohn 6+9工藝流程作為核心案例。Cohn 6+9工藝由Cohn團(tuán)隊(duì)與20世紀(jì)40年代開發(fā)，其主要作用是從人血漿中提取白蛋白和免疫球蛋白。該工藝路線使用低溫乙醇為沉淀劑，在不同條件下將人血漿中的各種蛋白逐步沉淀分離直至最后得到純度較高的產(chǎn)品。工藝路線的成敗決定于低溫乙醇的沉淀?xiàng)l件，而主要有5大因素影響蛋白質(zhì)沉淀：pH、離子強(qiáng)度、乙醇濃度、溫度和蛋白質(zhì)濃度。很明顯，前三者分別對(duì)應(yīng)了三種重要的沉淀機(jī)制等電點(diǎn)沉淀、鹽析和有機(jī)溶劑沉淀。通過(guò)安排這一案例的學(xué)習(xí)，不但可以了解這三類基本的沉淀法方法，更重要的是學(xué)習(xí)了如何將不同方法結(jié)合起來(lái)達(dá)到所需的選擇性。由這個(gè)例子可以看出，以具體工藝流程來(lái)組織教學(xué)的主要內(nèi)容，在實(shí)踐性要求方面有了明顯的增強(qiáng)，而對(duì)于教學(xué)材料的組織和編排提出了更高、更具體的要求。

為了配合以這種以工藝流程為核心的教學(xué)模式，需要編制新的針對(duì)性教材，以適應(yīng)應(yīng)用型本科院校生物工程相關(guān)專業(yè)的《生物分離工程》課程教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要。新的教材應(yīng)盡量兼顧、結(jié)合和體現(xiàn)理論教學(xué)的系統(tǒng)型與實(shí)際案例的實(shí)踐性，教學(xué)內(nèi)容的組織將以經(jīng)典的生產(chǎn)流程為中心。實(shí)際下游加工過(guò)程的組織與設(shè)計(jì)，往往都是基于具體的分離對(duì)象進(jìn)行的，這樣編排可以更好地模擬實(shí)際生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)者的思路。教學(xué)內(nèi)容將體現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，以及設(shè)計(jì)與應(yīng)用的結(jié)合。而最重要的是教學(xué)活動(dòng)將在三個(gè)尺度上展開：（1）操作單元是系統(tǒng)最基本的組成部分，對(duì)分離單元操作的講解是常規(guī)教學(xué)必不可少的環(huán)節(jié)。對(duì)于單元操作的講解內(nèi)容包括原理、操作與主要相關(guān)設(shè)備。（2）生產(chǎn)分離流程是我們教學(xué)中的中心內(nèi)容，通過(guò)了解典型生物產(chǎn)品的分離流程的構(gòu)建與優(yōu)化過(guò)程，來(lái)學(xué)習(xí)流程的設(shè)計(jì)思路、工藝的選擇原則以及系統(tǒng)優(yōu)化方法。（3）產(chǎn)品生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，綜合了包括技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等多方面的因素。從這個(gè)尺度去觀察生物分離過(guò)程的設(shè)計(jì)，將有助于加強(qiáng)生物工程專業(yè)學(xué)生所必須具備的全局觀念與整體意識(shí)。依據(jù)以上教學(xué)理念，未來(lái)教材中生物分離工程的學(xué)習(xí)內(nèi)容將被按照典型生物產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行了重新劃分。首先，通過(guò)介紹生物能生產(chǎn)技術(shù)了解常規(guī)的生物材料預(yù)處理方法。其次，依次以傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品、蛋白質(zhì)藥物與重組產(chǎn)品、精制的生物制劑為對(duì)象，講解由低端到高端的各類生物分離技術(shù)。最后，補(bǔ)充天然產(chǎn)物提取技術(shù)與成品技術(shù)?？傮w上希望這樣編排可以使教材具有更強(qiáng)的實(shí)踐性，但也不乏條理性。

四、結(jié)論

應(yīng)用型本科院校，作為直接面向企業(yè)輸送專業(yè)人才的基地，其自身定位決定了教學(xué)中要更好地與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。為了解決生物工程專業(yè)教學(xué)過(guò)程中由于現(xiàn)有專業(yè)課程教學(xué)設(shè)置的局限性而導(dǎo)致的一些矛盾，本文嘗試從教學(xué)內(nèi)容的組織著手進(jìn)行一些改革和嘗試。以《生物分離工程》課程為例，新的教學(xué)方案將以典型的工業(yè)流程為中心展開。通過(guò)三個(gè)尺度上對(duì)于這些工業(yè)流程的解讀，不但能夠滿足傳授基本原理的需要，還能讓學(xué)生在教學(xué)中更為真切地接觸到實(shí)際工業(yè)流程。實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，而在了解這個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程中，一方面可以與其它專業(yè)課程的教學(xué)相呼應(yīng)，另一方面更能讓學(xué)生了解工業(yè)過(guò)程的設(shè)計(jì)思路與優(yōu)化理念，大大增強(qiáng)他們的全局觀念與整體意識(shí)。筆者認(rèn)為，通過(guò)以上的教學(xué)改革，將有助于培養(yǎng)具有良好專業(yè)素養(yǎng)的應(yīng)用型生物工程人才，為企業(yè)與社會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

[1]潘懋元，車如山.略論應(yīng)用型本科院校的定位[J]，高等教育研究，2009，（5）.

[2]尹寧偉.應(yīng)用型本科院校師資隊(duì)伍建設(shè)的現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策[J]，河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012，（3）.

[3]曹學(xué)君,趙延斌,等.生物分離工程精品課程建設(shè)推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量躍上新臺(tái)階[J]，化工高等教育，2006,（2）.

[4]胡永紅,姚忠,等.本科生《生物分離工程》教學(xué)改革與實(shí)踐[J]，理工高教研究，2006,（6）.

[5]李祖名,李麗云.生物工程下游技術(shù)課程教學(xué)改革的探索[J]，化工高等教育，2008,（6）.

[6]張瑞平,裴俊青,等.生物工程下游技術(shù)課程教學(xué)體會(huì)和改革初探[J]，化工高等教育，2012,（5）.

[7]梅余霞,梁運(yùn)祥.生物分離工程課程教學(xué)改革的思索與實(shí)踐[J]，課程教育研究，2013,（21）.

[8]劉 力,劉文芳.人血白蛋白分離工藝的歷史沿革及發(fā)展[J]，中國(guó)輸血雜志，2008,（4）.