基于成果导向教育理念的“发酵工程实验”课程内容设计及实践

"发酵工程实验"是生物工程专业的工程类重要主干课之一,是培养学生工程设计、工程实践和创新思维的重要课程。基于构思—设计—实现—运行(conceive—design—implement—operate,CDIO)理念,"发酵工程实验"通过构建模块化课程内容,以构思、设计、实现、运作的项目导向模块开展课程设计,进行目标导向的教学模式改革。以"发酵工程实验"课程为载体,将工程基础知识、发酵工程系统实践能力、团队合作能力、创新能力培养等融为一体。建立基于成果导向教育(outcome-based education,OBE)理念的学生学习效果评价体系,完成"发酵工程实验"课程教学任务。学生对改革后的"发酵工程实验"课程满意度明显提高,教学效果显著。     

“互联网+”发酵工程实操与虚拟仿真中试实验室平台的建设与探索

发酵工程是理工科高校生物工程学科领域的核心课程之一,是一门应用性、实践性极强的专业课程。该课程传统的实践模式已无法满足当前高校对大学生工程素质教育的需求。随着信息技术、自控技术的飞速发展,多层次、跨学科的“互联网+”教学已成为现今高等教育人才培养的新模式。本文中的发酵工程实操与虚拟仿真中试实验室平台以工程学为技术手段,通过“互联网+”将虚拟现实(virtual reality,VR)技术、信息自动化控制技术、数据库与发酵过程控制有机地结合在一起,构建一个“虚实”结合的“多维”工程中试实验室平台,并以此作为抓手开展食品发酵技能训练课程工程素质教育教学的创新与探索。初步建设成果与前期教学效果表明,该实验室平台的建设对发酵工程及相关专业学生的实践动手能力有明显的提高,为后期建设积累了宝贵的经验及大量有价值的工程实训数据。     

微生物脂肪酶稳定性研究进展

脂肪酶广泛应用于食品、药物、生物燃料、诊断、生物修复、化学品、化妆品、清洁剂、饲料、皮革和生物传感器等工业领域,微生物脂肪酶是商品化脂肪酶的重要来源。高温、酸性、碱性和有机溶剂等恶劣的工业生产环境使得脂肪酶的进一步工业应用受到限制,获取稳定性好的脂肪酶成为打破这一限制的关键环节。本文重点对提高微生物脂肪酶稳定性的策略进行了综述:挖掘极端微生物脂肪酶资源;利用定向进化、理性设计和半理性设计等蛋白质工程策略改造脂肪酶;利用物理吸附、封装、共价结合和交联等酶的固定化技术提高脂肪酶的稳定性;利用物理/化学修饰、表面展示以及多种改良策略相结合提高脂肪酶的稳定性。结合作者前期对酶工程的研究发现,新型酶催化剂的获得应该基于明确的设计思路,结合多种改造方法,基于定向进化-理性设计、定向进化-半理性设计、蛋白质工程-酶的固定化、蛋白质工程-物理/化学修饰、酶的固定化-物理/化学修饰等组合改造,比单一的改造方法具有更高的效率。     

基于成果导向教育理念的“微生物工程工艺与设备”课程教学改革与实践

"微生物工程工艺与设备"课程是生物工程专业的核心课程,具有较强的实践性和应用性。将成果导向教育理念引入到该课程教学改革中,围绕三个方面进行:明确课程培养学生的能力,制定课程的预期学习产出;在预期学习产出的基础上优化教学过程,通过整合教学内容,构建"课堂理论强化—网络教学平台—现场教学—仿真模拟"多元立体化教学平台,强化学生的主体地位,实现预期学习产出;建立合理的学习考评体系,评估学习产出,促进课程持续改进。     

自组装IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶及其对嗅鞘细胞的作用

旨在观察自组装IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶对鼠嗅鞘细胞(OECs)的作用。通过调整IKVAV溶液pH值并加入培养液触发多肽自组装为支架凝胶, 用原子力显微镜检测IKVAV分子可以自组装成编织状纳米纤维(直径为3~5 nm)。采用原代分离培养方法获得OECs单细胞悬液后, 使用差速贴壁法两次纯化OECs且在第12天通过免疫染色计数OECs纯度为85%。将IKVAV多肽纳米纤维支架凝胶与OECs复合培养, 倒置显微镜下观察OECs生长良好, Calcein-AM/PI活、死细胞染色表明活细胞数达95%。CCK-8法间接细胞计数证实IKVAV多肽可促进OECs的黏附, 对OECs增殖没有影响。由此可见IKVAV多肽可以自组装成纳米纤维支架凝胶且对OECs有良好的生物相容性及黏附作用, 可作为神经组织工程支架材料。     

讨论：如何研究大脑的工作机制——学科交叉在神经影像学中的重要意义

圆桌会议的第一个分会是讨论基于神经影像学的脑机交互（brain-computerinterface,BCI）技术的专题。该分会的三个主题报告分别由以下三位学者精彩呈现：德国柏林Bernstein计算神经科学研究中心John—Dylan Haynes教授、清华大学生物医学工程系高上凯教授以及中国科学院自动化研究所计算医学中心蒋田仔教授。整个分会报告以及分会讨论由天津医科大学生物医学工程系田鑫教授主持。随着蒋田仔教授报告的结束,自由讨论随即热烈展开。     

组织学与胚胎学PBL教学对学生创新能力的培养

中国医科大学组织学与胚胎学教研室承担了CMB03-#793项目,连续五年在临床医学七年制日文班实施了PBL（problem based learning）的教学模式,根据其教学特点确立了组织学与胚胎学（组胚）PBL教程,编写了＂组织学与胚胎学PBL病例集＂并制作了多媒体课件。学生在PBL中受到启发,激发了主动学习积级性,也制作了多媒体课件。同学课下查阅文献,准备资料。讨论病例分组进行,同学主持。大家踊跃发言,举证说明,用学得的知识,联系组胚理论去解释生命现象并和疾病相联系。我们对实施过PBL教学的几个年级的学生257人进行了追踪问卷调查,结果看出得到明显提高的依次是学生的主动学习的能力,独立查阅资料的能力、拓宽知识面、对相关领域感兴趣、分析解决问题的能力及对知识的理解能力。提高的相关指标就是创新思维的基础和前提。学生拓宽了知识面、开阔了视野,自然就会产生兴趣迸发出学习的生机去主动思维,也就有了分析解决问题的能力。由此产生不同以往的看法和想法,有了新的认识、新的观点和新的所为,丰富的想像力就会迸发出创造力,这些就是创新的萌芽。这是PBL教学带给学生的新的理念。刷新理念将会产生更多的创新。     

人脐血CD44^＋细胞成骨转化的研究

本研究从人脐血中分离可转化为成骨细胞的干细胞成分,为骨组织工程选择理想的种子细胞来源。首先应用干细胞分离系统分离出脐血非CD34^＋细胞,贴壁细胞传代后取3代细胞应用流式细胞仪进行细胞表型检测,并用含1×10^-2mol／L地塞米松、10mol／L β-磷酸甘油钠、50mg／L抗坏血酸的成骨诱导剂培养基,连续培养21～30d。     

以人胎盘来源干细胞为种子细胞构建组织工程软骨

通过胰酶消化法分离培养人胎盘来源干细胞（human placenta-derived stem cells,hPDSCs）,对其生物学性状进行检测,在一定条件下使其向软骨细胞诱导分化;将hPDSCs和制备的胶原海绵支架材料复合体外构建组织工程软骨组织,移植到裸鼠体内后观察其形成软骨组织的能力,为以hPDSCs作为种子细胞进行组织工程软骨组织的构建提供理论基础.研究发现hPDSCs具有间充质干细胞性状和良好的增殖能力,能连续培养30代以上保持未分化状态;将hPDSCs培养于软骨细胞诱导培养基中,可以分化形成具有生物学功能的软骨细胞.将hPDSCs与胶原海绵支架材料在诱导培养基中复合,7天后可以观察到有软骨样结构形成,Ⅱ型胶原表达阳性;裸鼠体内移植实验证实,hPDSCs与胶原海绵复合后可以在体内形成软骨组织,组织学观察软骨陷窝形成,并且Ⅱ型胶原阳性表达.研究结果表明hPDSCs具有向软骨细胞分化的潜能,与胶原海绵支架材料复合后可以构建形成具有生物学功能的软骨组织,为临床工作中软骨缺损的修复治疗提供了新的治疗策略,具有广阔的临床应用前景。     

一道治河难题

塔河源流区颇具规模的防渗渠道、农田滴灌等节水工程和干流中游确保河水下泄的600多公里束水堤已基本建成,国家投资107亿元的“塔里木河近期综合治理规划”已进入尾声,然而,断流的塔河尚未见到持续稳定的下泄水,“治理规划”将进入最后的攻坚战。塔河治理“坚”在哪里？本刊记者采访了塔河管理局办公室主任陈保留。