基于輕化工程與生物技術(shù)交叉融合的專業(yè)碩士培養(yǎng)探究

王 平，余圓圓，袁久剛，王樹根，崔 莉，范雪榮

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

基于輕化工程與生物技術(shù)交叉融合的專業(yè)碩士培養(yǎng)探究

王 平，余圓圓，袁久剛，王樹根，崔 莉，范雪榮

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

為培養(yǎng)復(fù)合型人才江南大學(xué)在輕化工程專業(yè)碩士培養(yǎng)中，選擇性地將輕化工程與生物技術(shù)學(xué)科交叉融合，構(gòu)建了基于紡織生物技術(shù)為導(dǎo)向的輕化專業(yè)碩士人才培養(yǎng)策略；從導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)、專業(yè)碩士課程體系與平臺(tái)建設(shè)、基于企業(yè)需求的論文選題優(yōu)化及培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建等方面，推進(jìn)了與生物技術(shù)交叉的應(yīng)用型輕化工程專業(yè)碩士人才的培養(yǎng)改革，以滿足倡導(dǎo)紡織品生態(tài)染整加工的發(fā)展要求。

輕化工程；生物技術(shù)；學(xué)科交叉；專業(yè)碩士；培養(yǎng)策略

專業(yè)碩士與學(xué)術(shù)型碩士不同，其目的是培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，并適應(yīng)特定行業(yè)或職業(yè)實(shí)際工作需要的應(yīng)用型高層次專業(yè)人才。教育部、人力資源和社會(huì)保障部于2013年11月公布了《關(guān)于深入推進(jìn)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式改革的意見》，強(qiáng)化了專業(yè)碩士應(yīng)以實(shí)踐為導(dǎo)向，重視理論水平與實(shí)踐的綜合應(yīng)用[1]。江南大學(xué)輕化工程專業(yè)碩士培養(yǎng)側(cè)重于染整方向，即以紡織纖維制品為原料，探討、研究與纖維制品相關(guān)的前處理、染色、印花及功能化整理新方法與新技術(shù)，以培養(yǎng)染整專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能兼?zhèn)涞娜瞬拧?/p>

1 培養(yǎng)學(xué)科交叉復(fù)合型人才的必要性

染整作為紡織產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)提升紡織產(chǎn)品質(zhì)量和附加值有重要影響，但近年來(lái)在發(fā)展中也暴露出不少問(wèn)題，并日益成為制約本行業(yè)發(fā)展的瓶頸[2]。這主要包括：(1)染整企業(yè)生產(chǎn)中水、電、汽能耗高，導(dǎo)致能源緊張和生產(chǎn)成本不斷上升，企業(yè)凈利潤(rùn)下降，影響了可持續(xù)發(fā)展；(2)染整廢水排放量大(占紡織行業(yè)污水排放量的60%)，且廢水處理成本較高；(3)部分企業(yè)仍以粗放型和低水平方式生產(chǎn)，產(chǎn)品多為常規(guī)中低檔產(chǎn)品，附加值不高。因此盡管國(guó)內(nèi)染整行業(yè)產(chǎn)能水平不低，但從纖維制品前處理到染整廢水處理各環(huán)節(jié)成本不斷上升，導(dǎo)致多數(shù)染整企業(yè)利潤(rùn)走低。

為解決上述問(wèn)題，有必要將相關(guān)學(xué)科的新技術(shù)與傳統(tǒng)染整生產(chǎn)技術(shù)相融合，借助于信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、應(yīng)用化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)等來(lái)改造和提升傳統(tǒng)的染整生產(chǎn)，通過(guò)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新助劑的應(yīng)用，促使染整行業(yè)向著高效率、低能耗、少污染的方向發(fā)展[3]。近年來(lái)江南大學(xué)發(fā)揮學(xué)科門類較齊全的優(yōu)勢(shì)，在輕化工程專業(yè)碩士教學(xué)中推行了基于學(xué)科交叉互融的教改研究。目前通過(guò)與機(jī)械工程、顏色技術(shù)、應(yīng)用化學(xué)、生物技術(shù)等學(xué)科交叉，培育出了包括新型染整裝備、納米印染技術(shù)、紡織生物技術(shù)等多個(gè)輕化工程專業(yè)碩士的教學(xué)和研究方向。其共同點(diǎn)在于培養(yǎng)具有復(fù)合技能的應(yīng)用型專業(yè)碩士人才，立足于從紡織纖維制品前處理、染色、印花及功能化整理環(huán)節(jié)，最大程度地減少生產(chǎn)過(guò)程中水、電、汽等資源的消耗，降低生產(chǎn)排放，實(shí)現(xiàn)紡織品的清潔化生產(chǎn)。

2 輕化工程與生物技術(shù)交叉復(fù)合型專業(yè)碩士的培養(yǎng)策略

生物技術(shù)是利用生物體制，以生物工程技術(shù)加工底物為原料來(lái)提供所需的各種產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的新型跨學(xué)科技術(shù)。生物技術(shù)與紡織纖維制品的染整加工具有相關(guān)性，尤其在最近30年得到了快速發(fā)展。輕化工程與生物技術(shù)交叉研究的思路是借助于生物酶進(jìn)行纖維前處理、染色后處理和功能整理。與傳統(tǒng)紡織品化學(xué)加工相比，生物技術(shù)與輕化工程相結(jié)合后能降低染整生產(chǎn)排放，實(shí)現(xiàn)溫和條件下高效節(jié)能加工。江南大學(xué)在生物工程、生物技術(shù)學(xué)科方面具有教學(xué)與科研優(yōu)勢(shì)，其中生物工程為國(guó)家級(jí)一類特色專業(yè)、江蘇省首批品牌專業(yè)。為順應(yīng)生態(tài)染整的發(fā)展要求，我校結(jié)合這一優(yōu)勢(shì)將輕化工程與生物技術(shù)相交叉，形成了紡織生物技術(shù)研究方向，并構(gòu)建了應(yīng)用型輕化工程專業(yè)碩士人才培養(yǎng)體系。具體包括下述四個(gè)方面。

2.1 導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)

由于生物技術(shù)在染整中的應(yīng)用以酶技術(shù)為主，因此對(duì)導(dǎo)師隊(duì)伍組成也提出了較高要求。一方面要求導(dǎo)師熟悉纖維的原料特點(diǎn)，染整加工原理，工藝和設(shè)備，纖維制品質(zhì)量評(píng)價(jià)；另一方面也要求導(dǎo)師對(duì)生物技術(shù)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)(如生物酶種類、酶學(xué)特性、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)方法等)有相當(dāng)?shù)牧私?，力求同時(shí)擁有兩個(gè)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

通過(guò)近10年的建設(shè)，我校紡織生物技術(shù)研究方向已建成了符合上述要求的導(dǎo)師隊(duì)伍。目前紡織生物技術(shù)方向的導(dǎo)師隊(duì)伍由10人組成，其中教授4人，副教授6人，具有輕化工程專業(yè)背景的博士4人、具有生物技術(shù)相關(guān)發(fā)酵工程專業(yè)的博士3人。在與生物技術(shù)交叉的纖維制品染整加工研究中，能從生物酶的菌種篩選、酶作用機(jī)理與酶學(xué)特性等方面，與纖維制品酶法加工很好地結(jié)合起來(lái)。在專業(yè)碩士培養(yǎng)過(guò)程中為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和企業(yè)課題實(shí)施效果，鼓勵(lì)專業(yè)碩士導(dǎo)師走進(jìn)染整企業(yè)，與學(xué)生一起分析和解決企業(yè)遇到的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)難題。另一方面依托企業(yè)設(shè)立的省企業(yè)研究生工作站、博士后流動(dòng)站，聘請(qǐng)企業(yè)內(nèi)碩士生導(dǎo)師共同參與到課題實(shí)施中，以充實(shí)師資隊(duì)伍。

2.2 課程體系和平臺(tái)建設(shè)

培養(yǎng)與生物技術(shù)交叉的輕化工程專業(yè)碩士，課程體系和研究平臺(tái)建設(shè)是基礎(chǔ)工作。為體現(xiàn)專業(yè)碩士課程的實(shí)用性和學(xué)科交叉性，教學(xué)改革中對(duì)原有課程組成、學(xué)時(shí)分配、課程考核方式進(jìn)行了優(yōu)化。除了與紡織化學(xué)相關(guān)的專業(yè)課程外，增加了纖維素與蛋白質(zhì)化學(xué)、紡織生物技術(shù)基礎(chǔ)、儀器分析等，其中纖維素與蛋白質(zhì)化學(xué)區(qū)別于一般的紡織材料學(xué)，更多從分子和超分子結(jié)構(gòu)層面分析其結(jié)構(gòu)組成與其化學(xué)加工、生物酶處理的相關(guān)性；紡織生物技術(shù)基礎(chǔ)是專業(yè)知識(shí)交叉的主要課程，闡述生物酶種類、酶學(xué)特性、酶對(duì)纖維的作用機(jī)制、纖維結(jié)構(gòu)與酶整理效率相關(guān)性、紡織品生物酶應(yīng)用等內(nèi)容；儀器分析課程除介紹常見的高分子及纖維材料分析方法外，還補(bǔ)充介紹了與生物技術(shù)相關(guān)的測(cè)試手段如凝膠電泳、氨基酸分析等。通過(guò)上述理論課程學(xué)習(xí)，為后續(xù)纖維制品化學(xué)和生物酶加工研究奠定了理論基礎(chǔ)。

在平臺(tái)建設(shè)方面，依托我校生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建立了紡織生物技術(shù)研究室，為基于生物技術(shù)交叉的輕化工程專業(yè)碩士培養(yǎng)提供了保證。紡織生物技術(shù)研究室不僅擁有常規(guī)的纖維材料相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器，還建立了與生物技術(shù)相關(guān)的檢測(cè)與評(píng)價(jià)手段，滿足了常規(guī)從菌種篩選到纖維制品酶處理應(yīng)用研究的大部分實(shí)驗(yàn)需求。以紡織生物技術(shù)研究室為基礎(chǔ)，我校還聯(lián)合葡萄牙米尼奧大學(xué)成立了生態(tài)染整國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)定期召開纖維生物加工技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議，拓展了輕化工程專業(yè)碩士生的研究視野。

2.3 構(gòu)建以染整企業(yè)需求為導(dǎo)向的論文選題策略

由于輕化工程專業(yè)碩士不同于學(xué)術(shù)型碩士，論文選題應(yīng)強(qiáng)化理論與應(yīng)用實(shí)踐技能的結(jié)合，優(yōu)先考慮源于工程實(shí)際且對(duì)節(jié)能、減排和降耗有促進(jìn)和引領(lǐng)作用的課題。我校論文選題立足于企業(yè)需求的酶法纖維制品染整加工研究，確立了紡織生物技術(shù)研究三個(gè)子方向：生物酶前處理；生物酶染色后處理；酶促功能化改性加工。

(1)生物酶前處理包括纖維制品的酶退漿、酶煮練和漂白脫氧加工等。其中酶退漿是指采用商品淀粉酶和自主菌種篩選得到的PVA降解酶，取代燒堿法或氧化法進(jìn)行棉型織物退漿，通過(guò)酶制劑水解布面淀粉或PVA漿料來(lái)降低前處理廢水的COD值。酶煮練應(yīng)用于棉麻織物和彩棉織物，不僅可達(dá)到用堿法精煉的果膠去除效果，而且還避免了傳統(tǒng)堿煮練易造成的纖維損傷，對(duì)彩棉織物還可減少堿法易造成的色素流失和布面色變現(xiàn)象。在真絲織物加工中，生物酶前處理主要是借助于蛋白酶去除桑蠶絲表面的絲膠。

(2)生物酶染色后處理旨在去除深色織物表明的浮色，提高織物的濕處理牢度。與傳統(tǒng)高溫皂煮相比，采用漆酶與較少用量的凈洗劑復(fù)配，不僅能有效去除織物表明未固色或結(jié)合力較弱的浮色染料，而且生物酶能有效對(duì)水洗液進(jìn)行脫色，在一定程度上降低了染色水洗殘液的色度值，降低了染色廢水處理的負(fù)擔(dān)。

(3)生物酶功能化改性是借助生物酶進(jìn)行纖維制品的功能化加工，以提高產(chǎn)品的附加值。酶法纖維制品功能化改性的內(nèi)容較廣泛，包括以纖維素酶改善棉麻織物外觀光潔度和織物仿舊整理；以蛋白酶提高羊毛纖維制品的防氈縮性能，以谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶催化接枝氨基整理劑進(jìn)行羊毛抗菌阻燃整理加工；以酪氨酸酶進(jìn)行真絲織物抗菌防皺整理等。相較纖維制品的化學(xué)法功能化加工如高溫焙烘(如阻燃整理)、含氯整理劑(如羊毛防縮)、含醛樹脂(如防皺整理)，盡管酶法加工成本略高，但在賦予纖維功能性的同時(shí)，能減輕化學(xué)法整理易造成的纖維損傷和環(huán)境不友好性。

在上述子方向論文選題和實(shí)施前，專業(yè)碩士要先制定課題初步實(shí)施方案，探究酶法纖維制品染整加工工藝的可行性并開展預(yù)研工作。在此基礎(chǔ)上再制定詳細(xì)的工作計(jì)劃，并定期匯報(bào)課題進(jìn)展情況。在研究中既要考慮纖維制品酶法加工的效果，同時(shí)也要兼顧在企業(yè)應(yīng)用中工藝設(shè)備、生產(chǎn)成本和加工效率的匹配性。

2.4 構(gòu)建學(xué)科交叉復(fù)合型輕化專業(yè)碩士質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)上對(duì)碩士質(zhì)量與水平高低的評(píng)價(jià)主要是參照論文，包括完成的碩士論文、發(fā)表的期刊論文(SCI、EI、CSCD)的數(shù)量與等級(jí)。而輕化工程專業(yè)碩士是要培養(yǎng)掌握染整專業(yè)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和寬闊專業(yè)知識(shí)、擁有較強(qiáng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，滿足實(shí)際工作需要的應(yīng)用型高層次專門人才。因此專業(yè)碩士在培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)方面要與學(xué)術(shù)型碩士有所不同，不能簡(jiǎn)單照搬其評(píng)價(jià)體系[4]。

參照既有部分高校實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[5-6]，結(jié)合本專業(yè)實(shí)際情況，我校主要從專業(yè)知識(shí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、學(xué)術(shù)研究能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力四方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。專業(yè)知識(shí)能力是指在研究生階段專業(yè)理論課程的學(xué)習(xí)成績(jī)，在實(shí)驗(yàn)工作中表現(xiàn)出的對(duì)染整、生物技術(shù)知識(shí)的掌握與運(yùn)用能力；實(shí)踐動(dòng)手能力是指在實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)纖維制品酶處理加工過(guò)程合理安排和現(xiàn)場(chǎng)操作的技能，此方面企業(yè)導(dǎo)師的評(píng)價(jià)也是重要組成部分。學(xué)術(shù)研究能力評(píng)價(jià)側(cè)重于兩個(gè)方面：一方面評(píng)價(jià)學(xué)位論文階段性進(jìn)展和完成情況，從開題報(bào)告、中期檢查結(jié)果、預(yù)答辯和答辯情況四階段，結(jié)合平時(shí)例會(huì)課題匯報(bào)來(lái)綜合評(píng)判課題工作量與論文水平；另一方面考察是否有與課題相關(guān)的學(xué)術(shù)論文發(fā)表或發(fā)明專利申請(qǐng)。由于多數(shù)論文課題與染整生產(chǎn)的相關(guān)度較高，因此專業(yè)碩士是否可公開發(fā)表論文或?qū)＠枧c課題合作企業(yè)商榷確定。創(chuàng)新應(yīng)用能力是指專業(yè)碩士在課題研究、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中表現(xiàn)出來(lái)的個(gè)人綜合拓展能力。在纖維酶處理研究和實(shí)踐中，對(duì)能提出新方法、新工藝并有突出業(yè)績(jī)表現(xiàn)的創(chuàng)新型專業(yè)碩士，紡織生物技術(shù)研究室會(huì)給予適當(dāng)?shù)募?lì)與表彰。

3 交叉復(fù)合型輕化工程專業(yè)碩士培養(yǎng)成效

江南大學(xué)紡織生物技術(shù)研究室試行了輕化工程與生物技術(shù)學(xué)科的交叉融合，不但提升了專業(yè)碩士的理論水平與實(shí)踐技能，也拓展了纖維制品染整加工的新工藝與新方法，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)節(jié)能、高效低污染染整加工。近幾年已有多名專業(yè)碩士參與并完成了淀粉酶、PVA降解酶和果膠酶等協(xié)同棉織物前處理研究；指導(dǎo)專業(yè)碩士與企業(yè)合作開發(fā)羊毛酶法整理工藝，采用角質(zhì)酶、蛋白酶和角蛋白酶等進(jìn)行羊毛防氈縮加工；在真絲脫膠及功能化方面，建立了純堿與蛋白酶組合脫膠工藝、酶促真絲接枝抗菌劑的整理工藝。當(dāng)然，我校采用與生物技術(shù)交叉的輕化工程專業(yè)碩士培養(yǎng)模式尚在探索階段，在后續(xù)實(shí)施工作中還需不斷完善與優(yōu)化，努力培養(yǎng)具有實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力、多學(xué)科知識(shí)的復(fù)合型輕化工程專業(yè)碩士人才。

[1] 盧曉梅，柯文山，彭 宇. 政策引領(lǐng)下生物教育碩士專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)模式創(chuàng)新[J]. 生物學(xué)雜志，2016，33(3)：117-120.

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Investigation of Professional Master Training Based on the Crosses and Integration Between Light Chemical Industry and Biotechnology

WANG Ping, YU Yuan-yuan, YUAN Jiu-gang, WANG Shu-gen, CUI Li, FAN Xue-rong

(Institute of Textile and Garment, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

In order to cultivate the interdisciplinary talents, during the training of the professional masters of light chemical industry in Jiangnan University, light chemical industry and biotechnology were cross and integrated to establish a new training mode for the professional masters. The detail methods included the construction of supervisor team, improvement of course system, optimization of adoptable thesis topics, and construction of the evaluation system of training quality for the professional masters. It promote the training of the application-oriented professional masters and met the demands of developing the eco-friendly technologies of dyeing and finishing.

light chemical industry; biotechnology; crosses between subjects; professional masters; cultivation strategy

2016-07-25

中國(guó)學(xué)位與研究生教育學(xué)會(huì)研究課題(2015Y0506)

王 平(1971-)，男，江蘇海安人，教授，博士，研究方向：生態(tài)染整技術(shù)，E-mail: wxwping@163.com。

G642

B

1673-0356(2016)09-0050-03