生物工程在农业上的应用

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生物工程在农业上的应用范文第1篇

关键词：生物工程、信息化技术；建设；应用

一、什么是信息化技术

通过查询概念我们可以得知，信息化技术是一种用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology,ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。而具体到信息化技术的应用来说包括计算机硬件和软件、网络和通讯技术应用软件开发工具等，通过一系列的应用可以有效缓解庞杂数据的分析人力物力，提高行业生产效率[2]。

二、信息化技术的优势和表现

随着信息资源日益成为重要的生产要素、社会财富和无形资产，信息化技术变得更加普及和融合，互联网作为重要的信息化载体，正在担任着信息传播和知识重构的重要作用。通过信息化技术不仅可以降低成本，提高效率，还能够增强创新与竞争力，提高经济增长质量，推动经济社会的转型升级。通过信息技术的创新，信息产业持续发展，广泛普及应用能够快速了解行业间的需求和动态，促进科技成果转化为，并能让决策者及时获得决策信息，制定出恰当、高效符合实际的规划，帮助决策者不断提高决策水平。针对个人来说，当前人人都在信息化的作用下享受着便利，例如现在出门一部手机就能够完成点餐、手机叫车、电子购物等方面的问题，通过大型的软件平台通过电子支付，改变了人们的出行和购买方式。此外信息技术还应用于工业化生产的方方面面，如对家电的控制和空气污染检测等方面也都是运用信息资源，交流沟通的结果。信息化技术正在改变人们的生活，随着不断的创新和发展，在提高经济增长，推动社会经济发展转型方向具有重要作用[3]。

三、信息化技术在生物工程建设中应用的作用

生物工程从20世纪70年代以来，从逐渐兴起到高速发展，20世纪90年代开始生物工程发展走向了系统性与规范性。而我国的生物工程是从20世纪80年代开始正式与世界接轨的，随着人口数量的不断增加和土地面积的不断减少，为了更好的解决供需矛盾，我国开始不断研究高新技术，希望通过生物技术有效解决了我国资源匮乏和粮食的问题，无论是基因工程还是细胞、发酵工程都是我国目前正在不断研究的方向，通过这些应用和研究在制药和医学领域取得了重大突破，实现了疾病的精准诊断让疾病能够及时的发现和控制，提高疾病的治愈率。此外经过了生物工程方面的重点研究和改革，近年来，以农业生物技术为核心的相关配套技术诞生，大大提高了粮食产量，这是除能源环境、医学健康之外在农业方面的有效推广，不但改善了农业生产效率和农民收入水平，还通过科学技术的应用缓解了日益减少的能源问题，在改善人类居住生活及健康水平方面都起着重要作用[4]。与此同时，随着生物工程的加快发展，信息技术与生物工程的有效结合，已成为生物工程迈入新阶段的重要历程。生物工程正在通过信息化技术的创新，拓展研究范围，从而实现更加深入的生物学科建设。那么信息技术是如何通过先进的更加前沿的知识，刺激生物工程的创新发展呢。首先针对更加严格的生物工程学科，在做好研究分析的同时，需要搭建更加完善、准确精准的实验体系，只有不断的实验和实践才能更好的指导生物工程的建设，而信息技术的参与恰好能够有效保证数据的准确性，形成更加完整的研究系统。其次，生物工程的创新与发展离不开信息技术的辅助，只有充分运用大数据以及信息化工具才能更好的针对纷繁复杂的数据信息进行有效的处理，从数据中通过大量的运算统计出生物发展演变的规律，有效降低人员成本，由此可见信息化技术的加入是生物工程的建设的必然要求，两者之间是相辅相成的关系，随着一方技术的创新升级而随之突破原有的研究内容创新寻求更高的未知研究方向。

四、生物工程建设中信息化技术的应用

通过上面的分析我们得知，生物工程建设中的信息化技术的重要性，可以说信息技术为生物工程技术搭建了良好的发展平台。随着国家创新创业政策的支持和大力发展互联网+的战略方向，信息化产业正在国家政策的扶持下高速发展，前景不可估量。通过分析信息化技术在生物工程中的应用，为下一步生物工程发展的方向寻求更加行之有效有效的道路。

（一）软件技术在生物工程中的充分应用

有别于以往的生物工程建设，21世纪是互联网的时代，大数据互联网的飞速发展，也为软件行业带来了春天，因此现代的生物工程建设与软件技术有着密不可分的关系。在生物工程建设的过程中，通过研发搭建数据库和软件平台，可以对数据进行快速归档和处理，并通过软件系统分析决策生物工程环节中生物技术的发展阶段。例如，在生物工程研究过程中，对生命现象的研究在核酸核糖的序列分析和核酸低级结构的分析中，数据量是十分庞大，仅靠人工是很难分析和抽离，因此针对蛋白质内结构还是过程中的生物反应都需要经过设备进行信息化的监测和分析，经过建立系统的项目工程管理，分级分类建立数据库让生物工程的建设更加合理优化，提高研究的准确性，由此可见软件技术对生物工程的规范性和安全性有促进作用[5]。

（二）计算机技术在生物过程中的充分应用

近年来，无论是生物工程还是计算机技术都是新时代科技发展的需求和产物，计算机技术的蓬勃发展逐步改变了人们传统的学习、思维、工作和生活方式。计算机系统的操作为生物工程提供了重要的计算平台，计算机网络技术又为生物工程拓展了更加宽泛的计算环境，计算机的图形处理和可视技术也为研究者提供更加完善的空间。在生物工程的发展中有大量的研究需要通过数据和、可视化来完成，如DNA的Z曲线变换、基因突变的过程中等，都需要计算机技术的参与，为微观的生物技术提供可视化的展示和分析，从而从大批量的数据中识别和挖掘潜在的生物模式推断出更加复杂的生物学关系，这就是计算机技术在生物工程建设中最为重要的应用。除此之外在细胞学和基因的研究过程中，需要通过预算和自动化的操作和指令计算和模拟出真实的细胞结构和物质组成，营造更加真实的细胞生存环境，将生物体错综复杂的相互关系直观的表现出来，从而让科研人员能够更加系统地认真记录实验过程中现象，为生物工程技术的创新发展，提供了良好的重要技术保障。

五、结语

生物工程在农业上的应用范文第2篇

关键词：生物工程技术；工农业；医药食品；环境保护；社会发展

中图分类号：Q819 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0171-02

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，具有高附加值、低能耗、低公害与开发比重等特点。在人类解决生存与健康、食品短缺、资源和能源缺乏、环境污染重大问题的发展起到重要作用。

在工业生产中的应用：生物工程在工业方面的应用不仅提供大量廉价的原料和产品，同时引起传统化学工业的工艺改革。目前常用的化工原料除有乙醇、丁醇等传统产品外，利用固定化棒杆菌的生物反应器，由丙烯腈生产丙烯酞胺的工艺已获得成功，其产品回收率高，成本低。另外，如能将生物催化引入化工领域，其影响所及极为巨大，从而产生根本性的变革[1]。

一、在食品工业中的应用

食品与人们的生活相关，生物技术的应用提高了生产速率，从而提高了食品产量和质量，拓展食品的种类。通过基因工程技术，利用微生物发酵生产的真菌蛋白，具有蛋白质含量高和低脂肪的优点；国外以淀粉为原料生产果葡糖浆。用酶法或发酵法生产的新的甜味剂氯化砂糖是砂糖甜度的600倍；应用发酵法生产出对人体健康无害的食品添加剂，将逐步代替对人体有害的化学合成品[2]；在食品安全检测中，常用的安全检测技术是生物传感器技术、免疫学方法和生物芯片等。这些技术具有分析速度快，专一性强，灵敏度高等优点，在生物安全性检测领域发挥十分重要的作用[3]。

二、在材料方面的应用

生物技术在纳米材料，仿生材料，医学材料多方面有重大应用。

（一）纳米材料

1.纳米金属材料。纳米金、纳米银和纳米铁为当前采用较多的纳米金属材料。纳米金是金的微小颗粒，在水溶液中通常以胶体金的形态存在。其最重要的应用之一是对细胞内部进行染色[4-5]。纳米银生物材料：美国科学家研究证实，银离子有分解生物细胞膜和干扰细菌呼吸功能的作用；银本身具有抑菌的作用，而纳米银因其可与细菌的DNA键合，抑制其繁殖，故而纳米银的抗菌性能远远优于传统的银离子杀菌剂。纳米铁生物材料：有研究显示，在癌症中引入超顺磁生物相容纳米氧化铁颗粒胶体悬浮液，然后施加外磁场，可以将坏死组织和携带粘附的纳米铁直接进行降解[6]。

2.纳米无机非金属材料。纳米无机生物材料在人工骨、人工齿以及牙种植体等领域有广阔的应用前景。目前国外已研制出含有ZrO2的纳米羟基磷灰石复合材料。这种材料可以用在人工齿上。它的性能可达到甚至超过致密骨骼，且生物相容性优。近年来的研究表明，炭纳米材料能促进骨组织修复生长，减少神经组织瘢痕产生，进神经再生。

3.纳米高分子生物材料。纳米天然高分子生物材料主要来源于真核生物、细菌和病毒。常见的材料有：（1）多肽蛋白质酶等；（2）灭活病毒细菌质粒等；（3）多糖物质，如淀粉、明胶、纤维素、甲壳素等；（4）多聚磷酸酯、（脱氧）核糖核酸等。

（二）高分子仿生材料

随着科学技术的进步，人们从生物现象中发现了奇异的功能。如从荷叶表面的自清洁功能得到启示，研究出了超疏水材料；从鲨鱼皮等生物表面减阻性能的启示，研制出了表面减阻仿生材料；从壁虎脚垫的吸附原理得到启发，研究出了高强度吸附材料……仿生材料的研究为生活提供了无限可能[7]。

三、在能源方面的应用

大力发展生物能源，有助于为社会生产提供新的农业生产力。通过加工生物燃料，可以起到能源替代、环境保护等多重经济效应。第一，生物能源能替代传统的化石能源，其特点是“清洁能源”和“再生能源”。利用生物燃料可大幅度减少温室气体排放。比如在全国范围内使用广泛的沼气，其年总产量达到104亿多立方米，在我国使用用户已达3000多万个，沼气在生产生活中发挥重大作用[8]。第二，实现农业废弃物变废为宝。纤维素资源主要来源于各种农作物和农业加工的副产品。因此，如果充分发展生物工程技术手段大力发展纤维素燃料乙醇，可以将数量巨大的农业副产品或废弃物变废为宝[9]。

四、在农业方面的应用

现代生物工程技术应用在农业产业的运用尤其广阔。随着分子生物学、蛋白质工程、细胞生物学近些年的大力发展，基因工程与其他新兴学科相联结。各种生物技术手段在农业生产上培育出了优质、高产、抗病虫的农作物以及畜禽、林木、鱼类等新品种，扩大食物、饲料、药品来源，提高农业生产效率[10]。

五、在医药方面的应用

目前，医药卫生领域是现代生物技术应用得最广泛、成绩最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。疾病预防：利用疫苗对人体进行主动免疫是预防传染性疾病的最有效手段之一。例如用基因工程制造乙肝疫苗用于乙肝的预防。同时由于生物技术的引入使得贵重药物的生产规模化，降低了药品价格，开辟了药物生产的新纪元。生物可降解材料因具有良好的生物相容性和安全性，降解产物对机体毒副作用小，能满足多种生物医学需要，具有良好的可加工性，可通过常规方法制成所需要的制品[11]。

六、在转基因的方面的应用

目前，基因组的研究将由“结构基因组”向“功能基因组”转变。关于农作物功能基因组研究进展迅速，具有广谱抗性的农产品产量和质量都将获得更大优势。生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。通过转基因技术相栽培作物导入抗性外源目的基因，可以改良植物的耐胁迫性。利用转基因植物生产稀有蛋白等产品。目前已经成功转化口服疫苗的植物有烟草、番茄、马铃薯、莴苣、和苜蓿等。植物转化能为我们提供更为廉价的蛋白质，因此利用转基因植物，开发新型疫苗将可能成为一种既经济又有效的疫苗开发途径[12]。

七、在环境治理中的作用

由于工业的不断发展，人类对自然环境的不合理开发利用以及排放大量污染物，生态环境遭到了极大地破坏。生物技术除了应用在废水、废气和固体废弃物的处理、以及土壤、水体等的生物修复，还可以进行环境污染的快速监测、粘泥的控制、污泥脱水、油脂分解、农业环境保护等。

参考文献：

[1]宋宪亮，孙学振，王洪刚.浅析生物工程技术的发展[J].西北生物学报，2008，（3）：20-32.

[2]奇晓巍.生物工程在食品工业中的应用[J].食品研究与开发，2010，31（7）：176-177.

[3]孙远.生物工程技术在食品工业领域中的应用[J].生物技术通报，2009，（11）：48-55.

[4]徐翔晖，王雪微，陈晓农.纳米生物材料的应用[J].综述，2009，6（1）：72-78.

[5]张阳德.纳米生物材料[M].北京：化学工业出版社，2005：61-62.

[6]元家钟.纳米铁治癌法[J].粉末冶金技术，2005，（10）：382.

[7]吴成伟，张伟，孔祥清.仿生材料表面微纳力学行为[J].力学进展，2010，40（5）：543-562.

[8]丁声俊.生物能源：“三农”发展的新动力[J].求实，2010，（10）34-36.

[9]刘莹.现代生物技术对社会经济发展的影响[J].安徽农学通报，2007，13（24）：61-62.

[10]顾伟，刘雷艮，左保齐.天然生物可降解材料在生物医学领域中的应用[J].苏州大学学报（工科版），2006，26（1）：69-73.

生物工程在农业上的应用范文第3篇

（浙江中医药大学）

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，其广泛应用于化工、医药、食品、农业、能源、资源和环境等领域，近年来发展迅猛，尤其为人类健康问题的解决提供了美好的前景。因此，国内不少高校纷纷新设生物工程专业，生物工程人才的需求也逐年增加。

浙江中医药大学于2003年9月首次招收四年制本科生物工程专业学生，这是在全国20多所中医药院校中首次开设生物工程专业，没有现成的经验可以借鉴。我们根据本校的办学优势和国家对生物工程专业人才培养的要求，对中医药背景下生物工程专业特色建设以及人才培养进行了探索。

一 中医药院校生物工程专业的定位与特色

目前全国已有百余所院校开设了生物工程专业，浙江省共有9所院校开设了生物工程专业，而全国中医药院校中仅三所开设了生物工程专业。由于在师资力量、教学条件、科研方向以及专业设置先后等方面的差异，办学方向及专业特色也不尽相同。如有些院校以溶剂和有机酸的微生物发酵，或以核苷酸及其类似物的微生物发酵，或以酶制剂工业，或以微生物发酵生产抗生素，或以基因工程，或以食品发酵、加工酿造，或以微生物与环境保护等为主要办学方向[1】。

在专业定位这个战略问题上，必须扬长避短，走特色发展之路。浙江中医药大学具有在中医药领域深厚的办学积淀和背景，因此我校生物工程专业的特色定位是：充分依托和发挥中医药大学的办学优势，注重现代生物工程在传统中医药中的交叉融合与应用，培养面向科研、生产、管理第一线的一流中医药生物工程复合型人才。专业坚持以工为主、理工结合的方向，充分发挥多学科交叉渗透的办学特色，加强实践环节教学，培养适应行业需求、社会经济发展的应用型生物工程技术人才。

注重现代生物工程在传统中医药中的交叉融合与应用，是中医药院校生物工程专业建设的一大特色。现代生物工程技术已用于中医药产品的开发、生产、培育及研究等方面，包括中药生物发酵、中药内生菌的分离、中药生物转化、酶工程应用于中药提取、中药细胞工程、中药生化分离工程等。医药产业已逐步成为支柱产业之一，而生物技术成果约有60%是用于医药业。因此，现代生物工程技术不仅可以应用于中医药领域，而且前景广阔，办好生物工程专业也将更好地促进中医药院校的教学、科研发展。

二 具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养目标

根据国家教指委的专业规范以及社会需求与各类人才的专业特点，在大量调研和充分论证的基础上，结合办学特色，研究确定了生物工程专业的人才培养目标是：培养出具备生物工程基本知识、掌握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和技能，能在生物技术与工程及中医药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。 ‘在培养方向上，既要培养学生掌握生物工程的基本技能、基本理论和基本知识，又要注重现代生物工程在传统中医药中的应用与交叉融合，注重工程技术素养的培育，注重培养具有中药发酵工程技术、中药活性成分分离工程技术、能将细胞工程、基因工程应用于中医药研究的人才，充分发挥中医药背景的优势和特色，培养出社会真正需求，并能在中医药领域发挥一技之长的复合型人才。

三 具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式

建立科学的人才培养模式是人才培养的基础性工作[2]。围绕着培养具有中医药背景的生物工程复合型人才这一目标，我校生物工程专业加强课程及教材建设，突出实践能力的培养，坚持继承与创新相结合，注重特色项目的培育，重视中药发酵工程、中药酶工程、中医药基因工程等中医药生物工程技能的培养，这也成为了专业建设的一大特色。

1 实施课程改革，优化课程体系，注重中医药生物工程技术的培养

课程是教育的核心，课程水平决定了人才培养的水平[3]。生物工程专业在课程设置上以优化学生知识结构、提高学生综合素质为主线，注重其多学科交叉的特点。在广泛学习调研国内生物工程专业人才培养方案的基础上，根据国家教指委制定的专业规范要求，对现有的课程体系进行了整体优化和调整。为加强学生实践能力的培养，增设了工程类基础课程，并增设了实训环节，以更好地促进学生综合素质的提高。

我校生物工程专业在培养学生具备生物工程基本技能的基础上，注重中医药生物工程技术的培养，具有鲜明的中医药特色。除了开设细胞工程、酶工程、基因工程等通用课程以及工程制图、化工原理等工程技术基础课程以外，还充分利用学校在长期办学过程中形成的中医药学这一优势学科，开设了中医学概论、中药药剂学、中药复方药动学等课程。同时，在专业实验课中也融人了中医药相关的内容，而学生开放实验项目、本科毕业论文中与中医药相关的比例均高达50%左右。

2 选用优秀教材，编写特色教材，融合鲜明的中医药特色

教材建设是制定人才培养方案和课程设置必备的基础环节，教学内容和课程体系的改革必然反映到教材上[4]。制订教材建设规划，完善教材选用机制，以此保证教材选用的先进性及中医药特色。针对我校生物工程专业的特色，编写并出版了符合专业方向需要的中医药生物工程教材《生物与制药工程实验》，该教材既注重基础知识，又着眼于实用性及学科发展性，并结合了中医药特色的实验内容。这些实验内容在生物工程基本理论的基础上，注重中医药特色，对培养学生的动手能力和实验设计能力具有很强的指导性。

3 构建实践教学体系，强化工程能力、实践能力的培养

实践能力的培养是高等教育教学的重点和特点，实践教学不但是生物工程专业本科教学的重要组成部分，而且是培养具有创新精神和实践活动的高素质工程技术人才的重要环节。生物工程作为一门实践性及应用性较强的专业，不仅要求学生具备深厚的理论基础，还应具备较强的实践动手能力。因此在人才培养过程中，如何强化工程能力及实践能力的培养是—个非常重要的问题。

(1)积极推进实验教学改革

我校生物工程专业非常重视实验教学工作，在实验教学体系、实验教学内容、课程整合与优化、完善管理机制等方面进行了改革，以满足生物工程专业发展的需要。①在实验教学体系方面，实行多层次改革，对课程实验教学、学生参与教师科研、毕业设计实验、开放实验项目、企业实训教学、实验没计竞赛等多个环节进行优化，建立更完善的实验教学体系。②在实验教学内容方面，增加能更好地提高学生实践动手能力的设汁性、综合性实验项目，减少验证性、认知性实验项目，促进科研成果向本科实验教学内容转化，并根据学科发展更新实验教学内容，引入特色实验项目。③在课程整合与优化方面，对实验教学内容相关相承的课程，打破课程壁垒，进行课程整合，开设专业模块大实验，如将“基因工程”、“生化制药学”的实验课整合为“基因工程实验”，将“工业微生物学”、“生物工艺学”、“发酵设备”的实验课整合为“发酵工程实验”。“基因工程实验”将基因工程常用的实验技术串联起来，涉及基因克隆、菌种构建、工程菌的发酵、蛋白分离纯化、产品电泳与检测等环节，让学生在整个产品生产流程中了解各项技术，既有“点”、又有“面”，改变了过去实验课时少、实验内容孤立、交叉重复等现象。④在完善管理机制方面，建立开放式实验教学平台，通过该平台实现信息、师生交流、资源共享、实验管理等功能。

(2)建设特色实验室，加大实验室开放力度

我校生物工程专业建有生化分离工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、化学合成和化工原理等特色实验室，面向全校开放。每年承担150余项开放实验项目供全校学生选择，内容涉及生物工程各个方面，通过这些实验项目可以提高学生的综合素质及科研能力。同时，根据学生的科研兴趣及就业方向，分不同专业方向，通过实行科研导师制、撰写论文以培养学生的实践动手能力和创新意识，如采用发酵工程技术培育药用菌（中药）、中药成分分离分析工程、中药制剂工艺、细胞工程、生物制剂等不同方向。

(3)注重实习实训基地建设，培养合格的应用型人才

通过学生实习实训基地的建设，改善实习教学条件，培养学生的工程实践能力。通过打通校企联系渠道，使企业全方位参与人才培养工作。除建立校内实训基地外，与多家校外具有中医药特色企业签订了合作协议，建立了校外实习实训基地。校企合作建立人才培养基地，为学生跨专业、跨学科、跨行业的社会实践提供平台，使企业中具有丰富生产实践经验的工程师作为专业师资的补充，为培养具有较强实践动手能力的生物工程应用型人才提供了有力保障。

总之，浙江中医药大学在全国20多所中医药院校中首次开设生物工程专业，没有先进的经验可以借鉴。根据专业建设和人才培养的实践，探索出了现代生物工程与传统中医药交叉融合这一专业特色，并确定了具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养目标。围绕这一人才培养目标，对生物工程专业人才培养模式进行改革，通过优化改革课程体系、编写选用特色教材、构建强化学生工程能力与实践能力的实践教学体系，最终形成了具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式。这将为中医药院校生物工程专业建设和人才培养提供—个良好的理论支撑，也将为中医药院校其他非传统专业（传统专业指中医、中药等）的开设提供参考。

参考文献

[1]万海同．中医药院校中生物工程专业的人才培养模式与实践研究[J].中医教育，2010，29(4):4-8．

[2]官翠玲．医药院校市场营销专业人才培养模式之研究[J].，中医教育，2008，27(5):4-6．

生物工程在农业上的应用范文第4篇

关键词：生物工艺学；教学质量；双线教学法

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）16-0023-02

生物技术是21世纪国家优先发展的高新技术之一。随着生物技术产业的快速发展，新的生物技术产品不断出现，其产品涵盖医药、食品、化工、轻工、农业、能源、环保等诸多行业和领域，为工农业生产、社会进步带来明显的影响和效益，给人类带来巨大的经济效益和社会效益。随着生物技术产业的高速发展，专业技术人员的短缺已经成了行业发展的瓶颈。适应这一形势，国内绝大多数高校纷纷开设了生物工程专业。提高教学质量，提高专业人员的素质，已经成为生物技术进一步高速发展的关键。本文就如何提高《生物工艺学》教学质量做了初步总结。

一、生物工程专业概况

生物工程是上世纪80年代后在国内各高校开始普遍设置的一个新兴专业，由于生物技术产业的迅速发展，在国内各高校迅速开设。到目前为止，国内开设生物工程本科专业的高校多达几百所。由于各高校的具体情况不同，生物工程专业的课程设置情况有很大差别，大部分高校把生物工程专业设置在生命科学与技术学院（也有部分高校称作生命科学系），这些高校设置的有关生物类的课程较多；也有很多高校把生物工程专业设置在化工学院（也有部分高校称作化学化工学院），这些高校设置的有关化学工程类的课程较多。总之，目前国内各高校根据各自的情况不同，设置的生物工程专业课程千差万别。

国内绝大多数高校的生物工程专业基本都设置了《生物工艺学》。《生物工艺学》是生物工程专业的学生学习了《无机与分析化学》、《有机化学》、《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》等课程的基础上学习的一门必修核心专业课，该课程是联系理论和生产实际的一个重要纽带，是与实践紧密结合的一门应用型课程，主要研究内容是利用微生物的生长代谢活动产生的各种生理活性物质来生产各种工业产品。

二、《生物工艺学》教学研究

由于设置生物工程专业的国内一本院校和部分老牌二本工科院校具有较强的师资力量，《生物工艺学》的教学质量较高。但是国内绝大部分新建本科院校在追逐扩大办学规模的驱动下，在不具备设置生物工程专业的情况下，利用国家教育产业规模扩大的宏观政策调控下，也相继设置了生物工程专业。在这类院校中，严重缺乏工科背景的任课老师讲授主干专业课，尤其严重缺乏《生物工艺学》和《生物工程设备》任课老师，只能由其他专业的老师讲课。下面讲述提高《生物工艺学》教学质量的具体研究。

1.《生物工艺学》理论教学。本人在工厂工作所积累的生产实践经验和攻读硕士学位和博士学位所掌握的理论体系指导下，通过教学实践逐渐探索出了讲授《生物工艺学》理论知识的双线教学法。收到了良好的教学效果。所谓双线教学法就是在讲授《生物工艺学》理论知识时，采用科研线和生产线两条线索进行讲解。所谓科研线就是在没有生产工艺时，如何通过科研，研发出一条生产目的产物的新工艺。所谓生产线就是在具备成熟的生产工艺、高产菌种何所需设备时，如何运用生产工艺生产出发酵产品。

研发生产工艺的科研线为：通过查阅资料查明哪些微生物能够通过生长代谢产生目的产物获取能够产生目的产物的微生物（有两个途径：第一，从菌种保藏机构购买；第二，从自然界中分离得到）高产目的产物的菌种选育（有三条途径：第一，通过传统的诱变育种；第二，利用原生质体融合技术育种；第三，利用基因工程技术育种）在摇床培养中进行培养基设计（包括种子培养基和发酵培养基）和培养条件优化在发酵罐中放大培养（在小发酵罐中进行小试成功后，在较大的发酵罐中进行中试）。如在中试生产中，目的产物的得率和生产成本达到预期目的，研发出的生产工艺即可用于工业化生产中。

生产产品的生产线为：菌种活化（由于菌种在长时间内不使用，有些菌体细胞已经死亡，在使用前要进行活化）种子扩大培养（首先把菌种从试管斜面上接种到小摇瓶里培养，然后把在小摇瓶中培养的微生物种子接种到大摇瓶中培养，最后把在大摇瓶中培养的微生物种子接种到种子发酵罐中进行培养。如果在种子发酵罐中培养的种子仍未达到所需要的数量，可以在种子发酵罐中继续扩大培养）发酵生产目的产物（这一部分是该课程的核心，包括工业培养基的配置、灭菌，无菌空气的制备和发酵生产控制和检测等内容）。

2.《生物工艺学》实验教学。到目前为止，国内还没有正式出版的《生物工艺学实验指导》教材。各高校在进行《生物工艺学》实验教学时所需用实验教学内容相差较大。本人在指导《生物工艺学》实验时，选用了《黑曲霉高产淀粉酶菌种选育实验》、《高产淀粉酶黑曲霉的培养基设计与条件优化实验》、《用黑曲霉在发酵罐内生产淀粉酶实验》。

《黑曲霉高产淀粉酶菌种选育实验》的实验目的如下：第一，在微生物实验的基础上进一步提高学生的无菌操作能力；第二，要求学生熟练掌握诱变育种的各步骤和操作；第三，进一步掌握纯种分离的步骤和操作。《高产淀粉酶黑曲霉的培养基设计与条件优化实验》的实验目的是让学生掌握高产菌种的培养基设计和最适发酵培养条件的优化步骤和实验操作能力。《用黑曲霉在发酵罐内生产淀粉酶实验》的实验目的是让学生在掌握了通气搅拌发酵罐的结构和工作原理的基础上，学习如何进行发酵罐培养基的灭菌、如何进行无菌空气的制备和如何进行发酵控制等生产基本操作技能。

三、结束语

《生物工艺学》作为一门相对年轻的课程，再加上各高校师资力量参差不齐，要想提高其教学质量是一个提高师资力量和逐步探索的过程。本人提出的双线教学法和所选用的实验内容仅供各位同仁参考，以期共同提高《生物工艺学》的教学质量。教师要支持和保护学生实验中可贵的求异精神，鼓励学生自己解决出现的问题，训练他们主动学习和独立思考的能力。实验结束后教师还应组织学生对实验现象、结果进行交流，互相启发、补充、讨论，在共同研讨中逐渐提高自己思维能力和总结能力。在分析实验课中，教师通过具体制定能力培养目标和增加设计性实验的方法，能很好地培养学生较强的动手能力和独立工作能力，全面提高实验能力，分析化学实验教学的改革，需要不断地探索与尝试、总结和完善，需要更多教师的积极。我们力争运用适当的教学方法和手段，丰富教学内容，拓展教学环境，弥补传统实验教学的不足和适应时代科技发展的需要，进而对学生的能力和素质培养、提高学生自主学习的能力、改变学生不能独立思考、自由表达的现状，提高生物制药工艺学的教学效果。

参考文献：

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生物工程在农业上的应用范文第5篇

关键词 生物工程；综合性实验；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）10-0130-02

1 前言

生物工程是一门新兴的综合性应用学科，是以生物学的理论和技术为基础，结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，定向地改造生物或其功能，创造出具有超远缘性状的新物种，再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养，以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的新兴技术，包括发酵工程、酶与蛋白质工程、细胞工程、基因工程四大工程。生物工程理论和技术突飞猛进地发展，在农业、食品、医药、化工、环境等行业的应用也越来越广泛。

生物工程也是一门实验性和应用性很强的学科，以培养应用型人才为主，要求学生除了掌握基础的生物工程实验方法外，还要具有整体实验的综合安排能力[1]。实验教学环节不仅是培养学生综合素质的重要方面，也是培养学生动手能力和创新能力的重要环节，在实验中加深学生对理论知识的认识和理解。目前，许多高校生物工程专业实验大多是依附于各门理论课，而且实验内容相对分散，以验证性实验为主，学生在教师的指导下按照规定内容完成实验，处在被动学习地位，抑制了学习的积极性和主动性，影响生物工程专业实验的教学效果[2]。因此，笔者对河南中医药大学药学院生物工程专业学生（2013级）的生物工程综合实验课程进行了一些改革和探索。

2 开展生物工程综合性大实验

制定生物工程实验课程教学大纲 根据本专业人才培养定位和实验开展情况，参考兄弟院校生物工程专业实验的开展项目内容，组织教师制定了详细的实验大纲，通过了教务处组织的实验项目论证，同时组织学科教师编写了《生物工程专业实验》教材。制定教学大纲遵循的原则包括：减少重复性实验，体现专业实验的整体性、连贯性；减少验证性、演示性实验，多开设设计性、综合性实验。

在课程安排上，生物工程实验开设在大三第二学期。在前5个学期，学生已经学习过生物工程基础课和专业课，包括细胞生物学、生物化学、工业微生物、分子生物学、基因工程、细胞工程和蛋白质工程等课程，所以在实验项目设置上，避免开设与细胞生物学、分子生物学、基因工程等课程重复的实验，注重综合性实验的连续性。最终确定的生物工程实验教学大纲包括10个小的实验单元：1）碱裂解法小量制备质粒DNA；2）DNA琼脂糖凝胶电泳；3）聚合酶链式反应（PCR）；4）DNA的限制性酶切及纯化；5）质粒载体与外源DN段的链接；6）连接产物转化大肠杆菌；7）抗生素平板筛选重组转化子；8）原核表达载体的诱导表达和检测；9）大肠杆菌发酵培养及表达产物的纯化；10）纯化蛋白的细胞学活性检测。

开展综合性实验 在传统的实验教学中，以验证性实验为主，学生只要根据实验教材，按教师制定好的实验步骤，利用实验教师已经准备好的实验试剂和实验器材，在教师的指导下即可完成。这种机械式完成实验的方式，实验教学效果很差，无法引起学生的兴趣，更加难以培养学生的动手能力和操作能力。在这种情况下，制定生物工程综合性大实验。如“丹参病程相关蛋白的原核表达及纯化”，实验设计依托学科教师的科研课题“丹参病程相关蛋白基因SmPR10的克隆及功能研究”，通过对丹参病程相关蛋白（Pathogenesis-Related Protein，PR Protein）为研究对象，通过SmPR10蛋白在大肠杆菌中的原核表达、纯化以及活性检测进行实验，深入了解生物工程表达异源蛋白的原理，掌握生物工程的实验操作，巩固和检验已学的理论知识，为毕业论文和走向工作岗位打下基础。

该实验综合了分子生物学、基因工程、蛋白质工程、发酵工程、生物分离技术和生物反应器的基本知识，要求学生通过病程相关蛋白的制备了解生物工程的相关基本操作，掌握DNA重组、载体构建、微生物菌种保存与培养、目标蛋白的分离提取等专业实验技能。在综合性实验过程中，培养学生的科学思维， 提高学生综合运用所学知识解决实验中遇到的实际问题的能力。

在实验操作过程中，允许学生的实验结果不尽如人意甚至失败，但是一定要注重强调学生对自己实验过程中所得结果进行分析和解释[3]，找出实验问题所在，然后修订实验方案，进行下一步实验。综合性实验有利于拓宽学生思路，培养学生整体安排实验的能力，打破过去传统的实验教学方法，改变在传统实验教学过程中由教师领着学生走的现象。

集中时间安排实验环节 因为生物实验周期长，同时生物工程综合性大实验对实验的连续性要求较高，将学校安排的每周4个实验学时改为4个学时为一个实验单元，每次完成综合性大实验的一个实验项目，而且集中在每天下午开设实验课，体现了综合性大实验的连贯性、完整性和科学性。

改革实验成绩评定办法 以往的实验课成绩完全由形成性成绩构成，主要有考勤、提问、实验报告和最终测试3部分组成。实验报告在最终实验成绩中所占比重较大。有些学生在实验过程中不认真做实验，最后为了写出好的实验报告，就会出现编撰数据甚至抄袭其他学生实验报告的不良行为。

为了体现以学生为中心的教学理念，调动学生实验的积极性，计划在以往实验课成绩评定的基础上建立新的实验成绩评定办法。平时成绩除了考勤、提问外，还重点考核学生对实验资料的收集和对实验文献的查阅情况，以及实验数据的记录、团队合作能力、实验中的操作规范、独立思考能力等。同时引入学生自评、互评和科研小论文的书写，通过每次实验结束时的总结讨论和学生自评、互评，使学生参与到实验结果和实验问题的分析与讨论，加强学生和教师之间的交流，整个生物工程综合性大实验完成后，要求学生以学术论文的形式写作科研小论文。

科研小论文的写作要求完全按照正规学术论文的写作要求。正文之前部分包括题目、作者、作者单位、摘要、关键词（3～5个）；正文部分包括前言、实验方法、结果与分析、讨论4部分，要求层次分明；标题层次不得多于3层，采用1、1.1、1.1.1方式。前言部分包括研究背景、国内外研究进展和实验意义。结果与分析是对实验过程中所记录的实验数据和实验现象进行科学的处理，客观地对实验结果进行分析和描述。讨论部分则是对整个实验的分析讨论，如果得到预期的实验结果，对实验过程中的关键步骤进行分析；如果没有获得预期的实验结果，则要分析实验过程中失败的原因，找出问题所在。科研小论文最后要求列出参考文献（不得少于3篇）。

通过科研小论文的写作，锻炼学生写作科学论文的能力，为最终毕业论文的写作奠定基础。

引入先进工程设备 在以往生物工程实验室中，发酵实验都是在摇床上用不同规格的三角瓶来完成，与实际工厂生产过程相差较大。为了培养合格的应用型的生物工程专业人才，购置了6台10 L小型全自动生物发酵罐、1台30 L种子罐和1台300 L的全自动生物发酵罐，可以开展从小试到中试的发酵实验，使得发酵工程实验中的啤酒发酵实验和红霉素发酵实验如同在缩小的工厂进行，整个发酵过程的参数一目了然，使学生了解生物发酵的全过程，掌握发酵接种技术以及发酵过程中温度和pH控制、氧气的供应、添加补料、发酵液的后处理等生产工艺，学习到现酵车间的先进生产技术。

在生物工程综合性大实验开展过程中，采用先进的实验技术培养学生。如在质粒DNA提取过程中，采用试剂盒提取质粒DNA，这是国内外分子生物学实验室的主流方法（而不采用配制试剂、最后酚氯仿抽提的方法提取质粒DNA），同时给学生讲解质粒提取的原理。在PCR实验单元，采用进口的Takara所产的DNA Taq酶和dNTP试剂，让学生手动加入每样试剂，同时讲解每样试剂的作用，复习PCR的实验原理。

3 结语

通过开设生物工程综合性实验，不但巩固了学生以往所学的理论知识，也培养了学生动手操作的能力，给予学生在一个综合性实验中整理安排实验的训练，为学生走向工作岗位打下坚实的基础。生物工程专业实验教学的改革还需更多的探索和实践，改革实验课程的教学方法和教学内容，培养学生动手操作的能力、发现问题和解决问题的能力，最终培养出合格的应用型生物工程专业人才[4]。

新的生物工程综合性实验对教师也提出更高的要求，所以教师也要不断学习新知识、新技术，提高自身的知识水平和业务能力，保证实验改革的顺利进行。生物工程综合性实验改革的探索虽然取得一定的效果，但还有许多不完善的地方和需要解决的问题，如整个实验体系的设计中工科部分所占比例相对较弱，主要受限于学校、学院和学科的特点，这一部分还需要进一步加强和改进。

参考文献

[1]肖连冬.生物工程综合性专业实验的教学改革与实践[J].广东化工，2009，36（8）：311-317.

[2]刘胜贵，付明，张俭.生物工程大实验教学模式探索[J].实验技术与管理，2007，24（2）：126-128.