石油高校生物工程研究生课程内容改革的思考

马 杰，张忠智

（中国石油大学（北京）化工与环境学院，北京 102249）

一、生物工程的学科发展现状及其在石油工业中的应用

生物工程是以现代生命科学为理论基础，结合工程技术原理，采用先进的科技手段，提供商品化和社会性服务的综合性科学技术（董志辉，2018）。生命科学和生物技术是当今自然科学研究的核心，物理、化学、材料等很多传统学科早已将以生物科学为题作为其核心的研究方向（董志辉，2018），同时以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物工程技术发展迅猛，日益影响和改变着人们的生产和生活方式（布鲁斯·E.瑞特曼，2006；陈桂光，2016）。在能源产业中，生物工程也扮演者越来越重要的角色，生物工程技术在石油天然气开采、油气集输、石油炼制加工、石油环境保护等石油石化工业的主要领域发挥着重要的作用（Van Hamme et al.，2003；张易航，2017；姚密，2018）。因此，在石油高校中开设介绍生物工程方面的课程对于完善研究生的知识结构以及丰富其科研事业都具有非常重要的意义。

二、选课现状及亟待解决的问题

笔者在中国石油大学长期从事生物工程的教学和科研。我校近些年新聘用教师中从事生物化工、环境生物技术、生物能源等方向研究的教师越来越多，一年级研究生对本课程的需求越来越大。选课人数从2015年前的每年20人增加到每年90多人。选课学生的专业也从以前以环境工程专业为主，转变为化学工艺、化学工程、环境工程、环境科学、化学、材料等多院系多专业。由于选课学生专业背景的变化，现有的课程内容已无法满足学生的学习需求，因此需要对课程内容进行调整。

三、课程内容现状及亟待解决的问题

最近几十年，生物工程与技术的前沿研究发展迅猛，新技术、新理论、新概念层出不穷，这就要求生物工程课程的知识内容和理论体系必须随之拓展和更新，对本课程的教学任务、教学内容和教学方式不断进行调整和改革，以适应课程教学和学科发展的需求（任洁，2018）。目前的教学内容主要存在以下三方面的问题。

1.授课内容的工程味道不足。生物技术在污染治理、新能源开发、化工合成、制药、食品等工业领域有着广泛的应用（林强，张睿，2006）。本课程原有的教学内容侧重于对基础知识和基本原理的讲授，对于生物技术在上述领域的工程应用讲授不足。

2.授课内容的石油石化特色不明显。本课程原有的教学内容没有突出石油类高校“石油石化”的特色。实际上生物技术在石油石化工业中有着广泛的应用，例如“微生物提高原油采收率”“微生物腐蚀”“石油酸化”“重油原位生物转化”“生物炼油”等既是生物工程学科的前沿研究方向，又是石油生产过程中的重要工艺环节（Van Hamme et al.，2003；张易航，2017；姚密，2018），因此有必要加强这方面的教学内容，让学生更好地理解这门课程在石油石化工业中的作用。

3.授课内容对前沿理论和技术的讲授不足。最近十多年生物工程领域的研究发展迅猛，以“生物质能源”“合成生物学”“代谢组学”等为代表的新理论、新概念、新领域不断涌现（陈桂光，2016）。伴随着分子生物学技术和细胞成像技术的快速发展，生物工程研究已经从传统的宏观层面向单细胞和分子生物学层面推进，以“宏基因组”“宏转录组”“宏蛋白质组”为代表的组学技术被广泛应用于生物工程领域的研究（孙欣，2013；赵群，2018）。这些最新的科技前沿内容应该被纳入本课程的教学内容中。

四、课程改革方向的思考

基于以上课程现状以及笔者多年的教学经验认为需要在以下几个方面对课程内容进行调整。增强课程对于生物技术在污染治理、新能源开发、化工合成、制药、食品等工业领域工程应用和案例的教学内容。新增废水生化处理新工艺、新反应器的教学；新增土壤及地下水生物修复的教学；更新生化方法处理固体废弃物和废气方面的内容；新增环境生物技术在国内外成功应用的实际案例，最终实现增强课程内容的工程味道的目的。增加有关微生物提高原油采收率、微生物腐蚀、石油酸化、重油原位生物转化、生物炼油等方面的教学内容。根据本课程教学团队教师与石油公司在石油微生物领域长期的合作成果，加强科研实例和工程应用案例的介绍，最终实现增强课程内容的石油石化特色的目的。

增加课程对于生物技术、生物化工、环境微生物领域的前沿理论的教学内容。在现有的教学内容中增加有关“生物质能源”“合成生物学”“代谢组学”“微生物生态学”“微生物电化学”等新理论的讲授，同时增加对新技术的介绍。

增加课程对于生物技术、生物化工、环境微生物领域的先进实验技术、前沿研究手段的教学内容。在现有的教学内容中增加有关“宏基因组”“宏转录组”“宏蛋白质组”“单细胞克隆”“单分子测序”“流式细胞仪”“荧光染色技术”“基因工程技术”“单细胞克隆技术”“酶技术”的内容。

五、总结

著名科学家和教育家钱伟长曾指出：“教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育”。教学是无法离开科研的，科研是教学的“源头活水”，如果没有科研做支撑，大学课堂教育就会失去“灵魂”。这一点对于生物工程这门课程来说显得尤为重要。作为一门蓬勃发展的新兴学科，生物工程在知识、理论、技术、应用等方面经历着日新月异的发展，因此这门课程的教学内容也必须跟得上学科的最新进展，将本领域科学研究的新进展、新发现不断补充到课堂教学中，同时不断地将已经被颠覆、落后的概念和理论淘汰，只有这样才能保持课程的新颖性和前瞻性，只有这样才能培养出具有创新精神和宽广的学术视野的合格研究生。