生物工程綜合實(shí)驗(yàn)“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”的教學(xué)改革與實(shí)踐

顏守保，施翠娥，仝倩倩

（淮南師范學(xué)院 生物工程學(xué)院，安徽 淮南232038）

生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略重點(diǎn)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎［1］。工業(yè)生物技術(shù)已經(jīng)成為世界各國(guó)的強(qiáng)國(guó)策略和保障國(guó)家能源安全、環(huán)境管理和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，其研究日益受到世界各國(guó)的重視［2］。隨著國(guó)家促進(jìn)中部地區(qū)崛起的產(chǎn)業(yè)政策落實(shí)和安徽省生物產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，生物工程產(chǎn)業(yè)已成為安徽省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

淮南師范學(xué)院作為應(yīng)用型地方本科院校，致力于為安徽省地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、專業(yè)素質(zhì)高的應(yīng)用型本科人才。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)綜合性高素質(zhì)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，在高校教育質(zhì)量中占有重要地位［3］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)既要傳授知識(shí)和技能，又要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)和探索真理的精神［4］。生物工程綜合實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)旨在提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰团囵B(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，掌握基本的專業(yè)技能，是衡量生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

淮南師范學(xué)院生物工程綜合實(shí)驗(yàn)以“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求學(xué)生開展真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌株篩選、菌株形態(tài)學(xué)觀察和分子生物學(xué)鑒定、菌株紫外線誘變選育、30L固態(tài)發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌、30L固態(tài)發(fā)酵罐固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)真菌α-淀粉酶、板框壓濾分離浸提酶液、陶瓷膜濃縮酶液、噴霧干燥制備固體酶制劑、蛋白質(zhì)凝膠層析純化真菌α-淀粉酶蛋白、SDS-PAGE測(cè)定酶蛋白分子量大小等9個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K內(nèi)容。通過(guò)該綜合實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生進(jìn)行了系統(tǒng)完整的生物工程產(chǎn)品研究訓(xùn)練，從而掌握生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)酵工程和生物工程下游加工等實(shí)驗(yàn)技術(shù)及應(yīng)用此類技術(shù)解決生物學(xué)研究和生物產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)踐中的關(guān)鍵問(wèn)題。經(jīng)過(guò)近3年的不斷總結(jié)和優(yōu)化，本綜合實(shí)驗(yàn)圍繞學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，從綜合實(shí)驗(yàn)課程體系構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)置、課程運(yùn)行模式等方面進(jìn)行了一系列的改革探索，逐步形成了內(nèi)容成熟、特色鮮明的綜合實(shí)驗(yàn)課程體系。

一、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了9個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，教學(xué)內(nèi)容按照三大原則進(jìn)行設(shè)置。

(一)以連貫性的研究任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)

本綜合實(shí)驗(yàn)9個(gè)模塊項(xiàng)目分別設(shè)置了9項(xiàng)明確的研究任務(wù)。將班級(jí)同學(xué)分為若干小組，每組3人，每組需要完成各實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)K一為“真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌的篩選和鑒定”，要求學(xué)生掌握稀釋涂布分離微生物技術(shù)，顯微鏡觀察霉菌菌絲，PCR儀操作技術(shù)和BLASTn分析方法。具體任務(wù)：各組學(xué)生稀釋濃香型白酒大曲樣品，涂布在初篩固體平板培養(yǎng)基上，借助碘液顯色，分離出潛在的產(chǎn)真菌α-淀粉酶活力大的菌株，并通過(guò)復(fù)篩測(cè)定酶活，進(jìn)一步確定目標(biāo)分離菌株；此外，提取分離出目標(biāo)菌株DNA，以霉菌通用引物，并將純化后產(chǎn)物提交上海生工進(jìn)行測(cè)序，根據(jù)測(cè)序結(jié)果通過(guò)NCBI中BLAS比對(duì)，建立分子發(fā)育樹，確定菌株種類。實(shí)驗(yàn)?zāi)K二為“紫外線輻照選育真菌α-淀粉酶優(yōu)良菌株”，要求學(xué)生掌握霉菌孢子懸液制備方法，紫外線輻照誘變微生物方法和真菌α-淀粉酶測(cè)定方法。具體任務(wù)：制備孢子懸液，利用紫外線對(duì)真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌株單孢子懸液進(jìn)行誘變處理，分析獲得菌株的真菌α-淀粉酶活力。實(shí)驗(yàn)?zāi)K三為“30L固態(tài)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、原理和滅菌操作”，要求學(xué)生掌握固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基配置方法和30L固態(tài)發(fā)酵罐中培養(yǎng)基的滅菌操作方法。具體任務(wù)：各組配置真菌α-淀粉酶發(fā)酵培養(yǎng)基，轉(zhuǎn)入30L固態(tài)發(fā)酵罐中并進(jìn)行實(shí)罐滅菌。實(shí)驗(yàn)?zāi)K四為“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”，要求學(xué)生掌握固態(tài)發(fā)酵種子制備以及利用30L全自動(dòng)固態(tài)發(fā)酵罐進(jìn)行真菌α-淀粉酶發(fā)酵生產(chǎn)。具體任務(wù)：制備液態(tài)菌種，接入30L固態(tài)發(fā)酵罐中，控制溫度、濕度、轉(zhuǎn)速等條件進(jìn)行真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵，定期測(cè)定酶活，獲得真菌α-淀粉酶發(fā)酵曲。實(shí)驗(yàn)?zāi)K五為“小型板框壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和操作”，要求學(xué)生掌握小型板框壓濾機(jī)對(duì)真菌α-淀粉酶浸提液進(jìn)行固液分離操作技術(shù)。具體任務(wù)：各實(shí)驗(yàn)小組將獲得的固態(tài)發(fā)酵曲在2% CaCl2溶液中浸提，然后利用板框壓濾機(jī)壓濾浸提液，除去其中固形顆粒物，獲得真菌α-淀粉酶浸提清液。實(shí)驗(yàn)?zāi)K六是“陶瓷膜的結(jié)構(gòu)、原理和使用”，要求學(xué)生掌握陶瓷膜濃縮操作技術(shù)。具體任務(wù)：利用陶瓷膜對(duì)真菌α-淀粉酶浸提清液進(jìn)行濃縮，并對(duì)使用后的陶瓷膜進(jìn)行清洗。實(shí)驗(yàn)?zāi)K七為“噴霧干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和使用”，要求學(xué)生掌握噴霧干燥操作技術(shù)。具體任務(wù)：每組向陶瓷膜濃縮液加入助劑，進(jìn)行噴霧干燥，獲得真菌α-淀粉酶固體制劑，并對(duì)操作結(jié)束后的噴霧干燥機(jī)進(jìn)行清洗。實(shí)驗(yàn)?zāi)K八為“真菌α-淀粉酶的葡聚糖凝膠層析分離純化”，要求學(xué)生掌握葡聚糖凝膠裝柱操作和凝膠過(guò)濾層析技術(shù)。具體任務(wù)：將獲得固體酶制劑溶解液緩沖溶液中，離心過(guò)濾去除固形物，將獲得酶液通過(guò)凝聚過(guò)濾層析，分多管收集各組分，分別測(cè)定收集組分的真菌α-淀粉酶活力。實(shí)驗(yàn)?zāi)K九為“SDS-PAGE電泳測(cè)定真菌α-淀粉酶相對(duì)分子量大小”，要求學(xué)生掌握分離膠、濃縮膠制備方法，上樣緩沖溶液配置，樣品熱變性處理方法，蛋白質(zhì)SDS-PAGE電泳技術(shù)，蛋白質(zhì)膠帶染色和脫色方法。具體任務(wù)：首先要求學(xué)生配置凝膠儲(chǔ)備液，再根據(jù)配方分別配置分離膠、濃縮膠，并準(zhǔn)備上樣緩沖溶液及對(duì)樣品進(jìn)行熱變性處理，然后要求學(xué)生將樣品注入電泳加樣孔中，設(shè)定電壓后啟動(dòng)電泳跑膠，電泳結(jié)束后經(jīng)過(guò)染色、脫色，觀察電泳效果，估算蛋白質(zhì)分子量大小。

圖1 為“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)的具體操作流程示意圖。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生從濃香型白酒大曲樣品中分離出真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌株為出發(fā)菌株，通過(guò)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)真菌α-淀粉酶，整個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)菌株初篩、復(fù)篩、分子生物學(xué)水平鑒定、菌株選育、固態(tài)發(fā)酵、固體酶制劑制備、酶分離純化、酶分子量大小測(cè)定串聯(lián)各單元實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成一個(gè)完整、連續(xù)性模塊實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)過(guò)程中，完成菌株分離、菌種分子鑒定、菌株誘變選育、固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)、固體酶制劑制備、酶蛋白分離純化和分子量大小測(cè)定等研究任務(wù)，逐步掌握微生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)酵工程、生物分離工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)，并了解酶制劑工業(yè)化生產(chǎn)流程等。

(二)探究性學(xué)習(xí)提升學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)體系是涵蓋生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)酵工程和生物產(chǎn)品下游提取技術(shù)的綜合性、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系要求學(xué)生在開展各實(shí)驗(yàn)?zāi)K中學(xué)習(xí)、掌握和運(yùn)用多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作技能，探究獲得目標(biāo)生物產(chǎn)品需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，從而達(dá)到提升學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的目的。如模塊實(shí)驗(yàn)一真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌株篩選和鑒定，旨在使學(xué)生了解工業(yè)菌株獲得流程，掌握真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌株初篩、復(fù)篩方法，學(xué)會(huì)霉菌DNA提取方法，并學(xué)會(huì)利用生物信息網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行序列比對(duì)和分子發(fā)育樹構(gòu)建，鞏固和增強(qiáng)了學(xué)生微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作水平；實(shí)驗(yàn)二通過(guò)微生物誘變育種實(shí)驗(yàn)操作獲得優(yōu)良菌株，進(jìn)一步鍛煉了微生物操作技能，也練習(xí)了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作；實(shí)驗(yàn)三、四、五、六、七增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)固態(tài)發(fā)酵罐、板框壓濾機(jī)、陶瓷膜過(guò)濾機(jī)、噴霧干燥機(jī)等生物工程設(shè)備的感性認(rèn)識(shí)，模擬了在酶制劑加工企業(yè)中的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，鍛煉了實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作能力；實(shí)驗(yàn)八和實(shí)驗(yàn)九要求學(xué)生掌握蛋白質(zhì)純化方法、蛋白質(zhì)分子量大小測(cè)定方法，提升了學(xué)生生物工程下游加工實(shí)驗(yàn)技能水平?！罢婢?淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)可讓學(xué)生掌握生物工程綜合實(shí)驗(yàn)操作技能，使學(xué)生能深刻地理解科研工作和工業(yè)化生產(chǎn)的思路與工作方式等，以激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立創(chuàng)新能力和對(duì)生物工程領(lǐng)域科研工作的興趣。

(三)加強(qiáng)生物工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與理論課程的聯(lián)系

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)是我校生物工程專業(yè)利用暑假小學(xué)期開設(shè)的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)課程，在“生物化學(xué)”“微生物學(xué)”“分子生物學(xué)”“發(fā)酵工程”“生物工程設(shè)備”“生物分離工程”等課程完成教學(xué)任務(wù)后開設(shè)。各模塊實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生對(duì)照理論課程預(yù)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、熟悉實(shí)驗(yàn)原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課堂提問(wèn)督促學(xué)生掌握涉及的專業(yè)理論知識(shí)，通過(guò)課前預(yù)習(xí)、課堂提問(wèn)、課后作業(yè)、期末考核等多種方式將實(shí)踐內(nèi)容與理論知識(shí)緊密聯(lián)系，有助于生物工程專業(yè)學(xué)生理解和掌握生物工程領(lǐng)域研究的理論和方法。第一模塊“真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌的篩選和鑒定”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別鞏固了“微生物學(xué)”和“分子生物學(xué)”理論課中的菌株分離、真核生物形態(tài)和真核基因章節(jié)內(nèi)容；第二模塊“真菌α-淀粉酶產(chǎn)生菌紫外誘變選育”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)于“微生物學(xué)”理論課的微生物遺傳章節(jié)內(nèi)容，而學(xué)生在本模塊實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，可鞏固理論課所學(xué)的選擇性培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)基滅菌、霉菌生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)之間的關(guān)系、紫外誘變?cè)怼⒐鈴?fù)活回復(fù)突變等微生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)；第三模塊、第五模塊、第六模塊、第七模塊與“生物工程設(shè)備”理論課程中發(fā)酵設(shè)備、分離設(shè)備、干燥設(shè)備、層析設(shè)備等章節(jié)相對(duì)應(yīng)；第四模塊實(shí)驗(yàn)“真菌α-淀粉酶的30L固態(tài)發(fā)酵”鞏固了“發(fā)酵工程”課程理論知識(shí)，同時(shí)將第二模塊和后續(xù)模塊銜接起來(lái)；第八實(shí)驗(yàn)?zāi)K增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)“生物化學(xué)”中葡聚糖凝膠層析法分離蛋白質(zhì)原理的理解；第九實(shí)驗(yàn)?zāi)K中關(guān)于“SDS-PAGE電泳測(cè)定真菌α-淀粉酶相對(duì)分子量大小”教學(xué)內(nèi)容鞏固了“生物化學(xué)”“生化工程”中有關(guān)酶蛋白理論知識(shí)的內(nèi)容；此外，真菌α-淀粉酶活力測(cè)定貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，進(jìn)一步鞏固了學(xué)生“生物化學(xué)”知識(shí)。整體實(shí)驗(yàn)涉及生物產(chǎn)品上游、中游和下游加工技術(shù)，加強(qiáng)了學(xué)生與生物工程專業(yè)理論課的聯(lián)系。

二、教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施

為了引導(dǎo)學(xué)生感受現(xiàn)實(shí)生物工廠工作模式，同時(shí)體現(xiàn)以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)主體性，本綜合實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)運(yùn)行的方式進(jìn)行，所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目連續(xù)運(yùn)行，結(jié)合本科生的培養(yǎng)方式探索更為高效的運(yùn)行方式，以滿足多個(gè)平行教學(xué)班的選課要求。這種運(yùn)行模式改變了傳統(tǒng)分散、固定呆板的運(yùn)行模式。每個(gè)模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前后呼應(yīng)、逐次遞進(jìn)，在適宜時(shí)間按照生物發(fā)酵工廠產(chǎn)品生產(chǎn)流程順序依次、連續(xù)完成各項(xiàng)任務(wù)。

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)置實(shí)驗(yàn)課時(shí)為42學(xué)時(shí)，共9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行周期為4周，在課程安排上避免與其他課程的時(shí)間沖突，并注重課前預(yù)習(xí)，要求學(xué)生提前到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)基配置、酶活測(cè)定試劑配置和霉菌孢子懸液等實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。根據(jù)班級(jí)人數(shù)分為若干組（一般每組3人），各小組提前安排平皿包扎、顯色液準(zhǔn)備、無(wú)菌生理鹽水制備、培養(yǎng)基配制及相關(guān)滅菌等準(zhǔn)備工作。第一周周一開始模塊一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成樣品稀釋涂平板，并放入30℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2d；周三上午待菌體長(zhǎng)出后，借助碘液顯色法挑取透明圈大的霉菌菌落，點(diǎn)接入固體馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)48h；周五制備孢子懸液，稀釋涂布上述固體培養(yǎng)基中并在30℃培養(yǎng)48h后，周日挑取單菌落獲得純菌株，一方面保藏菌株，另一方面提取DNA、PCR擴(kuò)增、純化，并將純化后的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物郵遞至生物技術(shù)公司完成測(cè)序。第二周開始模塊二實(shí)驗(yàn)，將周一獲得的霉菌制備濃度約為1×107個(gè)/mL的孢子懸液，紫外線輻照、紅燈保護(hù)下稀釋涂布，置于30℃條件下避光倒置培養(yǎng)48h。周三進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)并計(jì)算致死率；碘液顯色，測(cè)量淀粉水解圈直徑與菌落直徑并計(jì)算二者比值，初選出目標(biāo)菌株，并點(diǎn)接入固體馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)48h。周日配置發(fā)酵培養(yǎng)基，制備孢子懸液，并接入發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)96h。此外，第二周次課余時(shí)間根據(jù)測(cè)序結(jié)果完成序列比對(duì)和分子發(fā)育樹構(gòu)建。第三周開展模塊三和模塊四實(shí)驗(yàn)，首先配置真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，進(jìn)行實(shí)罐滅菌操作，并提前制備霉菌種子液，火焰保護(hù)下接入30L固態(tài)發(fā)酵罐中。周四、周五和周六分別測(cè)定酶活并制作真菌α-淀粉酶產(chǎn)酶曲線。此外，第三周周五對(duì)實(shí)驗(yàn)二復(fù)篩菌株的真菌α-淀粉酶酶活力進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)分析獲得優(yōu)良突變菌株，并保種。第三周周六同時(shí)開展實(shí)驗(yàn)五，對(duì)實(shí)驗(yàn)四獲得的真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵物料浸提，浸提液通過(guò)板框壓濾進(jìn)行固液分離。第三周周日利用陶瓷膜濃縮板框壓濾后液體，獲得真菌α-淀粉酶濃縮液(模塊六實(shí)驗(yàn))。第四周周一進(jìn)行模塊七實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)六獲得的濃縮液進(jìn)行噴霧干燥，獲得真菌α-淀粉酶固體酶制劑。第四周周二利用葡聚糖凝膠凝膠過(guò)濾層析技術(shù)分離純化真菌α-淀粉酶蛋白質(zhì)(模塊八實(shí)驗(yàn))；同時(shí)配置模塊九實(shí)驗(yàn)需要的凝膠儲(chǔ)備液，再根據(jù)配方分別配置分離膠、濃縮膠，并準(zhǔn)備上樣緩沖溶液。第四周周三利用SDS-PAGE法測(cè)定真菌α-淀粉酶蛋白分子量(模塊九)后,完成所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

本綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)M發(fā)酵工廠生產(chǎn)生物產(chǎn)品，涉及生物工程上游、中游、下游加工技術(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)明確，整體運(yùn)行井然有序，不僅提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，在提高專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生責(zé)任意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生提前感受生物發(fā)酵工廠工作模式，為后期企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定很好的基礎(chǔ)。

三、實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)

本綜合實(shí)驗(yàn)的考核采用考勤、課堂提問(wèn)、課堂實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和期末實(shí)驗(yàn)操作考試相結(jié)合的方式，各組成考核分值比例分別為10%、10%、20%、20%和40%。課堂提問(wèn)主要對(duì)各模塊實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)等知識(shí)進(jìn)行提問(wèn)，督促學(xué)生加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)，考核學(xué)生對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的掌握程度；課堂實(shí)驗(yàn)操作考核注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)基本實(shí)驗(yàn)操作技能的掌握程度；實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析主要要求學(xué)生記錄各模塊實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，并完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論和分析，尤其是考察學(xué)生是否對(duì)不成功實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了思考和原因分析，因?yàn)樗伎寄芰κ莿?chuàng)新型生物工程專業(yè)卓越工程師人才非常重要的能力之一。期末實(shí)驗(yàn)操作考試主要考核學(xué)生對(duì)各實(shí)驗(yàn)?zāi)K中關(guān)鍵操作要點(diǎn)的掌握程度，采取隨機(jī)抽題的方式要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作和解釋說(shuō)明。

四、教學(xué)效果

(一)增強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力

基于“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果表明：學(xué)生對(duì)于本綜合實(shí)驗(yàn)中模擬發(fā)酵工廠工作方式的實(shí)踐內(nèi)容和連續(xù)運(yùn)行模式滿意度高。他們一致認(rèn)為通過(guò)本綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)酵工程裝備有了非常直觀的感性認(rèn)識(shí)，了解了諸如固態(tài)發(fā)酵設(shè)備攪拌漿結(jié)構(gòu)、學(xué)會(huì)了固態(tài)發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌方法，親身體驗(yàn)了發(fā)酵罐的接種和發(fā)酵過(guò)程溫度、濕度、溶氧控制操作等，以及學(xué)會(huì)如何處置解決發(fā)酵過(guò)程中可能遇到的異常情況，有利于他們解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題。此外，他們了解了如何實(shí)現(xiàn)生物產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)流程，也認(rèn)識(shí)了如何合理有效地銜接生物工程上游、中游和下游加工技術(shù)以獲得目標(biāo)生物發(fā)酵產(chǎn)品。本綜合實(shí)驗(yàn)的開設(shè)顯著提升了生物工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力，以及提高了他們的創(chuàng)新思維水平。

(二)激發(fā)學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)際的熱情

學(xué)生是綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索的主體。通過(guò)本綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)生物發(fā)酵產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程、生產(chǎn)工藝流程、發(fā)酵設(shè)備、分離純化設(shè)備等都有了更加深入的了解和認(rèn)識(shí)，尤其為后續(xù)企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了較好的工程實(shí)踐基礎(chǔ)，在專業(yè)實(shí)習(xí)中廣受實(shí)習(xí)單位好評(píng)，改變了前期專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)施困難的問(wèn)題，專業(yè)實(shí)習(xí)安排由實(shí)習(xí)單位主導(dǎo)地位轉(zhuǎn)變成學(xué)院主導(dǎo)地位。

以2020屆生物工程專業(yè)頂崗實(shí)習(xí)學(xué)生為例，自2019年8月開始在安徽迎駕貢酒股份有限公司、安徽蟲草源生物技術(shù)有限公司、安徽益益乳業(yè)有限公司等開展了半年的定崗實(shí)習(xí)活動(dòng)。實(shí)習(xí)活動(dòng)結(jié)束后，30名參加實(shí)習(xí)的學(xué)生中有16名學(xué)生跟公司簽訂三方協(xié)議，通過(guò)對(duì)畢業(yè)生就業(yè)單位回訪，結(jié)果顯示各用人單位對(duì)我校生物工程專業(yè)畢業(yè)生綜合素質(zhì)均給予好評(píng)。

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)課程體系中相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K教學(xué)大大增強(qiáng)了我校生物工程專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，其有利于學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解。

(三)提高生物工程專業(yè)的社會(huì)影響力

經(jīng)過(guò)幾年的探索實(shí)踐，本綜合實(shí)驗(yàn)課程取得了較好的建設(shè)成果，有力地支撐了生物工程專業(yè)人才培養(yǎng)。生物科學(xué)專業(yè)、生物制藥專業(yè)在制定人才培養(yǎng)方案時(shí)，也借鑒了該成果的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，開設(shè)了生物技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)和制藥工程綜合實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果獲得了安徽省教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)(基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的生命科學(xué)類模塊化綜合實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐)，取得了較好的示范效果。實(shí)驗(yàn)授課教師在安徽省生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)（系主任）協(xié)作會(huì)上進(jìn)行交流，得到兄弟院校的好評(píng)。在與淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、滁州學(xué)院食品與生物工程學(xué)院等其他兄弟院校的交流過(guò)程中，本綜合實(shí)驗(yàn)開設(shè)的運(yùn)行內(nèi)容、運(yùn)行方式受到高度評(píng)價(jià)。

五、總 結(jié)

“真菌α-淀粉酶固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)”綜合實(shí)驗(yàn)將產(chǎn)真菌α-淀粉酶菌株初篩和復(fù)篩、基于菌株形態(tài)和分子生物學(xué)技術(shù)的霉菌菌株鑒定、紫外線輻照誘變、30L固態(tài)發(fā)酵罐發(fā)酵產(chǎn)酶、板框壓濾浸提物、陶瓷膜濃縮、噴霧干燥制備固體酶制劑、凝膠過(guò)濾層析分離酶蛋白、SDS-PAGE測(cè)定酶蛋白分子量大小等一系列實(shí)驗(yàn)整合成研究型、模塊化實(shí)驗(yàn)。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K的原理、操作和應(yīng)用。通過(guò)將課程體系中不同實(shí)驗(yàn)?zāi)K的技術(shù)方法重組，設(shè)計(jì)解決新問(wèn)題的方案，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)生物發(fā)酵產(chǎn)品的研發(fā)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力，提升了生物工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力，提高了學(xué)生創(chuàng)新思維水平。