螢光蛋白的中試發酵生產虛擬仿真實驗是浙江工業大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：螢光蛋白的中試發酵生產虛擬仿真實驗
- 課程負責人：吳石金
- 建設院校：浙江工業大學
- 授課教師：章銀軍、秦海彬、王遠山、魏春
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
要讓工程科技“強”起來，關鍵是要培養一流的工程科技創新人才，前提是能夠打造一流的工程實踐教學平台。習近平總書記指出，未來幾十年，新一輪科技革命和產業變革將同人類社會發展形成歷史性交匯，工程科技進步與創新將成為推動人類社會發展的重要引擎。因此，培養一流的工程技術人才，搭建完善的工程教育實踐平台是高等學校在推進工程教學優質化過程中亟需解決的問題。
“生物產業”是國家戰略性新興產業，是未來幾年甚至幾十年重點發展的產業，生物產業的高質量發展需要有一批技術水平高、實踐能力強、工程素質優的工程創新人才。高等院校特別是地方高校在開展工程實訓能力培養過程中都存在時間、空間、經費等方面的限制。有的高校沒有足夠的空間來搭建中試實訓平台；有的高校沒有充裕的經費來購置中試生產設備；有的高校甚至連綜合性實驗室都沒有幾個，無法滿足大量學生在同一時期內開展工程實踐教學的需求。此外，在開展企業生產實習過程中我們也發現，一方面由於生物提取和發酵類企業離市中心甚至離城市相對距離都比較遠，給實習教學在時間和經費上帶來困難。另一方面，生物發酵和生物製藥企業的設備自動化程度比較高，學生在參加實習的過程中，基本上都是以參觀的形式為主，無法真正參與到產品的生產和設備的控制過程。
生物產品的發酵和分離製備過程是一個系統的實訓過程，在這個過程中也會存在一些安全性問題，比如蒸汽發生器和蒸汽管路的高溫蒸汽泄漏問題；發酵罐在滅菌過程中管路和罐體高溫燙傷問題；空氣儲罐和空氣管路的高壓空氣爆管問題。這些問題在小型發酵罐實驗時影響大不，破壞力不強，但是一旦放大到中試級別的實驗規模，學生在操作時就會存在較大的安全隱患。在這個過程中也會存在運行經費短缺性問題，比如一個500L的中試發酵和產品分析純化過程，單單發酵培養基的費用就可能需要3000到5000元一罐，如果按照4人一組的要求進行一個班的實驗，那完成一個實驗教學過程所需經費就高達幾萬元，這對於一般的地方院校是肯定承受不起的。
為解決以上提到的場地和經費等諸多原因的限制，我們設計了“螢光蛋白的中試發酵生產虛擬仿真實驗”，該仿真軟體不僅解決了高校在開展工程實訓過程中時間和空間的問題，同時也能讓學生更加直觀的了解發酵罐等專業設備複雜的內部結構和參數關聯性，讓學生能夠更方便快捷地掌握相關實驗原理和實驗技能。
教學目標
1．通過綜合仿真訓練，使學生掌握利用所構建的基因工程菌在中試發酵系統中實現產品大規模發酵生產及分離製備方法（知識目標）；
2．讓學生掌握典型中試發酵單元設備的工作原理和操作方法（知識目標），了解發酵連續生產過程中的自動控制原理，熟悉發酵生產裝置開停車以及故障診斷方法（能力目標）；
3．讓學生掌握細胞破碎、離心分離、膜過濾、層析分離等操作方法（知識目標），並能根據發酵產品的特點選擇合適的方法實現對特定產品的分離純化（能力目標）；
4．培養學生解決複雜工程問題的能力（能力目標），為新工科產教融合、中國製造2025生物工程創新型技術人才的培養發揮示範和引領作用（綜合實踐能力目標）。
