黃 皓，楊忠華，周 衛(wèi)，左振宇，劉建忠

(武漢科技大學(xué),化學(xué)與化工學(xué)院生物工程系，湖北 武漢 430081)

為積極促進(jìn)高等教育與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展緊密結(jié)合，優(yōu)化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和資源配置，深化人才培養(yǎng)模式改革，湖北省教育廳于2011年開始啟動(dòng)高校戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃，其培養(yǎng)目標(biāo)以培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的應(yīng)用型、復(fù)合型工程技術(shù)人才為特點(diǎn)，為省內(nèi)新興支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的人才支撐。

生物技術(shù)是21世紀(jì)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ那把馗咝录夹g(shù)，生物產(chǎn)業(yè)已成為湖北省新興支柱產(chǎn)業(yè)之一。武漢科技大學(xué)生物工程專業(yè)于2014年成為湖北省實(shí)施戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的試點(diǎn)專業(yè)之一。為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)，武漢科技大學(xué)生物工程系以“注重專業(yè)基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程應(yīng)用”為指導(dǎo)思想，對(duì)生物工程專業(yè)的現(xiàn)有理論課程和實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了調(diào)整、更新和優(yōu)化，旨在培養(yǎng)具有生物產(chǎn)業(yè)背景的能適應(yīng)湖北省國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，具備扎實(shí)的生物工程學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，具有深厚的人文素養(yǎng)和寬廣的國(guó)際視野，能在生物制造領(lǐng)域工作的高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型人才。

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的不斷發(fā)展，一門以生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)等多學(xué)科為基礎(chǔ)的交叉學(xué)科——生化反應(yīng)工程學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。作為生物工程專業(yè)的學(xué)位課和核心課程之一，生化反應(yīng)工程以生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，將傳遞過程原理、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理、設(shè)備工程學(xué)、過程動(dòng)態(tài)學(xué)以及最優(yōu)化原理等相結(jié)合，圍繞酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、生化反應(yīng)器傳遞過程、生化反應(yīng)器設(shè)計(jì)、優(yōu)化與放大等核心問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。

在該課程的傳統(tǒng)教學(xué)中，一方面由于作為課程基礎(chǔ)的動(dòng)力學(xué)和傳遞計(jì)算內(nèi)容繁雜，且涉及高等數(shù)學(xué)的微積分原理和方法，導(dǎo)致學(xué)生在一開始進(jìn)入該課程的學(xué)習(xí)時(shí)帶有畏難情緒，尤其對(duì)于動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)過程覺得晦澀難懂，難以理解相關(guān)原理，使得學(xué)生對(duì)于該課程基礎(chǔ)理論的掌握較為薄弱，對(duì)于課程的學(xué)習(xí)興趣也難以進(jìn)一步被激發(fā)。另一方面，生化反應(yīng)工程本身強(qiáng)調(diào)工程觀點(diǎn)及其在生化加工過程中的應(yīng)用，尤其是對(duì)于生化反應(yīng)過程的分析與開發(fā)，而傳統(tǒng)的課程教學(xué)中課程理論與工程實(shí)踐不能做到有機(jī)融合，難以體現(xiàn)生化反應(yīng)工程著重解決共性的工程技術(shù)問題的學(xué)科特性。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化培養(yǎng)課程學(xué)習(xí)中的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力，成為教學(xué)中面臨的重大課題。

借助生物工程專業(yè)獲批“戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃”的契機(jī)，生化反應(yīng)工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以“注重專業(yè)基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程應(yīng)用”為指導(dǎo)思想，從理論教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與更新、課程實(shí)踐教學(xué)體系的創(chuàng)新兩方面進(jìn)行了有益的探索性教學(xué)改革。

1 基于專業(yè)基礎(chǔ)夯實(shí)的理論課程內(nèi)容調(diào)整與優(yōu)化

國(guó)內(nèi)部分院校的生物工程專業(yè)所開設(shè)的生化反應(yīng)工程本科課程始于20世紀(jì)90年代中期，迄今已有二十余年歷史[1]。作為生物工科專業(yè)的核心課程，其主要內(nèi)容是以生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，將傳遞過程等化學(xué)工程原理與方法和生化反應(yīng)過程特點(diǎn)結(jié)合，研究生化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大和生化反應(yīng)過程的優(yōu)化操作與控制。目前的生化反應(yīng)工程學(xué)科已發(fā)展至較為成熟的階段，課程的主干內(nèi)容也相對(duì)穩(wěn)定。因此，筆者認(rèn)為，對(duì)于課程內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化的切入點(diǎn)應(yīng)放在如何進(jìn)一步強(qiáng)化生化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)特性與生化反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系的邏輯性方面。正是基于這樣的考慮，我們對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了一定范圍和程度的調(diào)整與優(yōu)化。

1.1 以生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性為骨架建立課程體系

在三個(gè)層次的生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，本征層次的酶催化反應(yīng)與細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的特性是宏觀層次的生化反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)(包括操作條件、操作方式和型式選擇與優(yōu)化)的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容在此部分的重點(diǎn)也集中在如何將酶催化反應(yīng)和細(xì)胞反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)與生化反應(yīng)器宏觀動(dòng)力學(xué)有機(jī)聯(lián)系起來。

1.1.1 酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

對(duì)于酶反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)，多底物、可逆反應(yīng)、變構(gòu)酶等復(fù)雜的酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)部分略去不講，教學(xué)的重點(diǎn)放在單底物的酶動(dòng)力學(xué)部分。無抑制的單底物酶動(dòng)力學(xué)主要包括推導(dǎo)米氏方程的快速平衡和擬穩(wěn)態(tài)兩種經(jīng)典理論的比較、米氏方程的動(dòng)力學(xué)特性分析以及主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)的求取上。有抑制的酶本征動(dòng)力學(xué)則主要包括競(jìng)爭(zhēng)抑制、非競(jìng)爭(zhēng)抑制和反競(jìng)爭(zhēng)抑制三種可逆抑制方式的抑制機(jī)理和動(dòng)力學(xué)特性比較。

同時(shí)，為了加深學(xué)生對(duì)基于本征動(dòng)力學(xué)的工程應(yīng)用的理解，我們嘗試將酶的本征動(dòng)力學(xué)與酶反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。鑒于底物濃度為米氏方程中決定酶反應(yīng)器操作特性的關(guān)鍵變量，故基于反應(yīng)器操作特性的動(dòng)力學(xué)特征可描述為在底物濃度變化下的對(duì)最大反應(yīng)速率的趨近，在此基礎(chǔ)上即可對(duì)酶反應(yīng)器的反應(yīng)過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[2]。對(duì)于固定化酶動(dòng)力學(xué)，由于動(dòng)力學(xué)方程形式和推導(dǎo)過程過于繁瑣，則將重點(diǎn)放在內(nèi)外擴(kuò)散效應(yīng)對(duì)固定化酶的反應(yīng)速率影響上，尤其突出“傳遞”因素在固定化酶表觀動(dòng)力學(xué)中的決定性作用。

1.1.2 細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在動(dòng)力學(xué)層次上屬于細(xì)胞水平，雖然本質(zhì)上屬于酶反應(yīng)過程，但與酶動(dòng)力學(xué)相比，其多途徑反應(yīng)的復(fù)雜性導(dǎo)致難以建立簡(jiǎn)潔的數(shù)學(xué)模型來定量描述實(shí)際的細(xì)胞反應(yīng)。因此細(xì)胞本征動(dòng)力學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)放在對(duì)經(jīng)過簡(jiǎn)化之后的均衡生長(zhǎng)的確定論模型的解釋和應(yīng)用上，主要包括細(xì)胞反應(yīng)的計(jì)量學(xué)、非結(jié)構(gòu)模型特性以及底物消耗和產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)。

此外，細(xì)胞反應(yīng)獨(dú)有的自催化特性為建立細(xì)胞本征動(dòng)力學(xué)與細(xì)胞反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)的聯(lián)系提供了重要依據(jù)。細(xì)胞的自催化特性決定了細(xì)胞密度與細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)效應(yīng)，而連續(xù)操作方式下的全混式細(xì)胞反應(yīng)器的返混操作可以通過在一定范圍內(nèi)減小稀釋率以提高細(xì)胞濃度水平，上述特性為我們將細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與細(xì)胞反應(yīng)器的連續(xù)操作方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)提供了理論依據(jù)，也為更深入認(rèn)識(shí)和理解連續(xù)操作全混式反應(yīng)器的動(dòng)力學(xué)原理和在生產(chǎn)實(shí)際中的優(yōu)勢(shì)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，在借鑒了荷蘭著名生化反應(yīng)器學(xué)者Van’t Riet編著的研究生教材Basic Bioreactor Design中有關(guān)細(xì)胞得率系數(shù)(包括細(xì)胞對(duì)底物的得率系數(shù)YX/S、對(duì)氧消耗的得率系數(shù)YX/O、對(duì)碳的得率系數(shù)YC以及產(chǎn)物得率系數(shù)YP/S)在細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)線性方程中的意義的基礎(chǔ)上[3]，在教學(xué)中將此部分作為重點(diǎn)進(jìn)行解釋和討論，并強(qiáng)調(diào)了產(chǎn)物得率與細(xì)胞生長(zhǎng)速率和細(xì)胞濃度這兩個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)之間的不同關(guān)系和分類及其在實(shí)際應(yīng)用上的重要意義。

1.2 基于生化反應(yīng)器傳遞特性與混合特性的比擬放大

生化反應(yīng)工程作為生化反應(yīng)過程開發(fā)的工程理論基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的研究成果放大到工業(yè)規(guī)模裝置上進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。因此，在以生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性為骨架建立起課程體系后，還需要對(duì)作為生化過程核心裝置的生化反應(yīng)器的傳遞和混合特性原理作進(jìn)一步的闡明，并將其與反應(yīng)器比擬放大的內(nèi)在聯(lián)系作為此部分的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。

1.2.1 生化反應(yīng)器的傳遞特性

生化反應(yīng)器的傳遞包括質(zhì)量(底物基質(zhì)、產(chǎn)物和氧)和能量(熱量)傳遞，其理論基礎(chǔ)仍然來自化工傳遞過程。由于影響傳遞過程的因素繁雜(主要包括流動(dòng)模型、流體粘度與組分濃度、流體密度以及物料顆粒尺寸等)，一直以來是生化反應(yīng)工程教學(xué)的難點(diǎn)。為了更好地開展生化反應(yīng)器傳遞特性的教學(xué)，厘清教學(xué)思路，對(duì)于傳遞特性本質(zhì)的探討理應(yīng)成為該部分的教學(xué)重點(diǎn)。

眾所周知，傳遞特性的本質(zhì)與流體力學(xué)原理息息相關(guān)。早在1991年，Van’t Riet等就在Basic Bioreactor Design中將最小湍流漩渦長(zhǎng)度的概念引入到了流體力學(xué)理論中，而國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)教學(xué)往往忽略了流體力學(xué)在生化反應(yīng)器傳遞機(jī)制中的重要性。由于最小湍流漩渦長(zhǎng)度等效于能量密度，且與通氣和攪拌功率、溶氧單位體積傳質(zhì)系數(shù)以及混合強(qiáng)度有密切關(guān)聯(lián)[4-5]，因此我們?cè)谏磻?yīng)器傳遞特性的教學(xué)過程中嘗試引入了最小湍流漩渦長(zhǎng)度的有關(guān)理論，并結(jié)合機(jī)械攪拌槳葉端速度、積分剪切因子、能量輸入密度和空間平均速度梯度等流體力學(xué)中的重要概念，對(duì)生化反應(yīng)器的傳遞特性進(jìn)行邏輯性較強(qiáng)的系統(tǒng)性分析，加深了學(xué)生對(duì)生化反應(yīng)器傳遞原理的理解，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)生化反應(yīng)器傳遞過程特性及其在工程實(shí)際中的應(yīng)用等方面的全面掌握。

1.2.2 生化反應(yīng)器的混合特性

除了傳遞特性，反應(yīng)器的混合特性對(duì)生化反應(yīng)尤其是細(xì)胞反應(yīng)的影響也是國(guó)際生物技術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。對(duì)于酶反應(yīng)，混合特性的影響相對(duì)直接和簡(jiǎn)單，酶、底物和產(chǎn)物濃度的分布通過動(dòng)力學(xué)方程直接與酶反應(yīng)速率關(guān)聯(lián)，這部分教學(xué)內(nèi)容對(duì)于學(xué)生比較容易接受。對(duì)于細(xì)胞反應(yīng)，問題則要復(fù)雜得多，反應(yīng)器的混合特性對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的影響和細(xì)胞的諸多生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)(溫度、pH、溶氧濃度、基質(zhì)濃度、產(chǎn)物濃度、細(xì)胞濃度)密切相關(guān)，又由于細(xì)胞的自催化特性，其內(nèi)部可以通過酶反應(yīng)調(diào)控和基因表達(dá)調(diào)控來自我調(diào)節(jié)，外部和內(nèi)部的相互作用引起細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的響應(yīng)，這一點(diǎn)在反應(yīng)器的比擬放大環(huán)節(jié)顯得尤為復(fù)雜和困難。因此，在講述反應(yīng)器放大原則和方法時(shí)，我們嘗試增加了一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)，包括反應(yīng)器中溶氧濃度和限制性碳源基質(zhì)濃度分布對(duì)細(xì)胞代謝的影響、基于傳遞過程參數(shù)分析的放大反應(yīng)器的性能評(píng)估等，并將其與經(jīng)驗(yàn)放大法有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)生在放大理論和放大計(jì)算方法上都能較好地掌握和應(yīng)用。

生化反應(yīng)工程作為以工程學(xué)為基礎(chǔ)的應(yīng)用性交叉學(xué)科，其學(xué)科的主要理論骨架雖然已較為成熟，但很多前沿的研究仍在不斷進(jìn)行中，推陳出新的研究成果也在不斷為該學(xué)科補(bǔ)充新的理論并指導(dǎo)新的實(shí)踐，使得生化反應(yīng)工程學(xué)科始終保持著蓬勃的朝氣和活力。諸如反應(yīng)器的流體力學(xué)計(jì)算、新型反應(yīng)器的混合性能分析等[6-7]，其關(guān)鍵性的研究進(jìn)展和成果均可以作為生化反應(yīng)工程課程理論教學(xué)的進(jìn)一步拓展，從而拓寬學(xué)生的視野，提高產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃所需的學(xué)生創(chuàng)新能力和素質(zhì)。

2 基于強(qiáng)化工程應(yīng)用的課程實(shí)踐教學(xué)體系的創(chuàng)新

戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的啟動(dòng)旨在彌補(bǔ)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用型生物工程專業(yè)人才的缺口。這就要求我們?cè)谌瞬排囵B(yǎng)的過程中，進(jìn)一步加大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的比重，以利于提高學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)解決工程實(shí)際問題的能力。生化反應(yīng)工程作為一門工程類的課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為生化反應(yīng)工程教學(xué)體系的重要組成部分，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和應(yīng)用能力等方面具有重要的意義。在強(qiáng)化工程應(yīng)用的指導(dǎo)思想下，構(gòu)建遞進(jìn)式的由實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)和工程能力訓(xùn)練組成的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

2.1 課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)是課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的第一階段，以鞏固和提高學(xué)生的基礎(chǔ)能力為主要目標(biāo)。傳統(tǒng)的生化反應(yīng)工程課程實(shí)驗(yàn)拘泥于單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的綜合運(yùn)用能力。生化反應(yīng)工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作了調(diào)整和升級(jí)，采用循序漸進(jìn)的形式，以工程為主線，按照均相酶動(dòng)力學(xué)、固定化酶動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)器傳氧特性和反應(yīng)器的混合特性構(gòu)建實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊，以模擬科研的方式組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為期三周，使學(xué)生在對(duì)生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性、生化反應(yīng)器的物質(zhì)傳遞與混合性能等理論教學(xué)內(nèi)容理解的基礎(chǔ)上，將所學(xué)理論與實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)技能的鍛煉進(jìn)一步提高工程應(yīng)用能力。

2.1.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

單元操作驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)旨在考查學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，并通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的完成進(jìn)一步理解和掌握相關(guān)基本概念和原理。由教師講解實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)要求后，安排學(xué)生分成5-6人小組進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。對(duì)于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，明確要求組內(nèi)學(xué)生都要?jiǎng)邮植僮鞑ⅹ?dú)立完成實(shí)驗(yàn)。單元操作驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)壳霸O(shè)置了堿性磷酸酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的雙倒數(shù)法測(cè)定、亞硫酸鈉氧化法測(cè)定氣液接觸過程的體積傳質(zhì)系數(shù)kLa、連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器停留時(shí)間分布的測(cè)定三個(gè)實(shí)驗(yàn)。上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目針對(duì)性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生按照已有的實(shí)驗(yàn)方案可以快速進(jìn)行操作驗(yàn)證，有助于深入理解均相酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的基本概念和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，通氣、攪拌等因素對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氧傳遞過程的體積傳質(zhì)系數(shù)kLa的影響機(jī)制以及流體混合特性與反應(yīng)器操作方式的關(guān)系。

2.1.2 綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

在設(shè)置驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們將科研項(xiàng)目中部分研究?jī)?nèi)容與課程實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合，設(shè)置了兩項(xiàng)綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。一項(xiàng)是黃素依賴型胸苷酸合成酶的固定化與催化活性研究[8-9]，該實(shí)驗(yàn)涵蓋了酶的固定化原理、方法和固定化酶的催化反應(yīng)特性及影響因素等內(nèi)容，要求學(xué)生通過相關(guān)文獻(xiàn)查閱，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，包括適宜的固定化方法的選擇、固定化條件的優(yōu)化、固定化黃素依賴型胸苷酸合成酶的催化特性以及分配效應(yīng)、擴(kuò)散限制效應(yīng)等固定化酶動(dòng)力學(xué)的影響因素探究。另一項(xiàng)是黃素依賴型胸苷酸合成酶工程菌的培養(yǎng)過程中反應(yīng)器性能的測(cè)定，該實(shí)驗(yàn)涵蓋了BSTR(間歇式攪拌槽反應(yīng)器)和CSTR(連續(xù)式攪拌槽反應(yīng)器)的操作過程、菌體在反應(yīng)器中生長(zhǎng)的規(guī)律以及BSTR和CSTR的性能比較，學(xué)生通過該實(shí)驗(yàn)的完成能夠積累不同操作方式反應(yīng)器的操作經(jīng)驗(yàn)，深入理解工程菌高密度培養(yǎng)的環(huán)境因素以及BSTR和CSTR的優(yōu)劣比較。

綜合性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)8-10人一組，要求組內(nèi)學(xué)生進(jìn)行分工合作，以團(tuán)隊(duì)的形式完成兩項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)。通過綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)從上游到下游的整個(gè)生化過程有了更為全面、系統(tǒng)的理解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊了學(xué)科視野，初步建立起創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生的工程應(yīng)用和科研能力，也有效提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為畢業(yè)以后步入工作崗位或繼續(xù)深造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 課程實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)

為改變學(xué)生工程能力較為孱弱的現(xiàn)象，進(jìn)一步加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系，更好地將生化反應(yīng)工程課程的理論知識(shí)融入到實(shí)際工藝過程，我們與勁牌有限公司采用校企合作的方式建立了大學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。勁牌有限公司以保健白酒為其核心產(chǎn)品，原酒釀造工藝和生產(chǎn)流程與生化反應(yīng)工程學(xué)科的基礎(chǔ)理論緊密關(guān)聯(lián)。學(xué)生通過為期四周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，理解保健酒的基本概念和特點(diǎn)；了解原酒(小曲白酒)自動(dòng)化釀造工藝，包括小曲白酒生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論、小曲白酒所用原料和菌種的特性、白酒釀造工藝流程和發(fā)酵罐的性能與構(gòu)造；了解中藥數(shù)字化提取工藝，包括所選用中藥材的主要種類、中藥數(shù)字化提取的方法和流程、提取罐的性能與構(gòu)造以及指紋圖譜技術(shù)在中藥數(shù)字化提取中的作用。在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)對(duì)所學(xué)生化反應(yīng)工程知識(shí)的應(yīng)用能力，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，使學(xué)生的工程應(yīng)用能力得到顯著的提升。

3 結(jié) 語(yǔ)

生化反應(yīng)工程作為一門以工程學(xué)為基礎(chǔ)的生物工程專業(yè)核心課程，其實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求。在“注重專業(yè)基礎(chǔ)，強(qiáng)化工程應(yīng)用”的指導(dǎo)思想下，通過對(duì)生化反應(yīng)工程理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和體系的調(diào)整、優(yōu)化與改革，使學(xué)生更為深入理解和全面掌握扎實(shí)的生物過程工程的專門知識(shí)，符合生物工程專業(yè)“戰(zhàn)略性新興(支柱)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃”對(duì)工科專業(yè)學(xué)生實(shí)行因材施教的要求，也是新時(shí)代生物工程工科教學(xué)建設(shè)的重要組成部分。