生物工程專業(yè)《生化工程與設(shè)備》課程教學(xué)改革與探索

摘 要：為了適應(yīng)現(xiàn)代生物工程學(xué)科的發(fā)展，對(duì)《生化工程與設(shè)備》課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了多方面的改革與探索，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效率，在培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用型人才方面取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：生物工程專業(yè)；生化工程與設(shè)備；教學(xué)改革

中圖分類號(hào) G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）21-83-02

《生化工程與設(shè)備》是安徽工程大學(xué)生物工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課，對(duì)于未來(lái)將從事生物工程產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和研究的學(xué)生來(lái)說(shuō)，相關(guān)的生物工程設(shè)備是他們將會(huì)實(shí)際面對(duì)的工作對(duì)象，對(duì)于設(shè)備的理解與掌握體現(xiàn)了使用者的素質(zhì)，也決定了企業(yè)的生產(chǎn)水平。因此對(duì)該課程的學(xué)習(xí)效果的好壞直接影響到學(xué)生未來(lái)的工作能力。在前期化工原理、微生物、生物化學(xué)、生物工藝學(xué)等專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)與研究生物反應(yīng)工程及生物工程設(shè)備的相關(guān)問(wèn)題，使學(xué)生獲得獨(dú)立解決工業(yè)生產(chǎn)、試驗(yàn)研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)方面的知識(shí)是本課程的首要任務(wù)[1]。為了教好這門課程，我們結(jié)合生物工程產(chǎn)業(yè)以及課程的實(shí)際情況，對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了改革，并且取得了良好的效果。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出實(shí)際需要

相比較生物工程專業(yè)的其它課程，本課程的教材更新較慢，許多設(shè)備還停留在傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)酵設(shè)備的基礎(chǔ)上，例如酒精以及啤酒釀造等設(shè)備占據(jù)了教材較大的篇幅，而在實(shí)際的學(xué)生就業(yè)中，很少有學(xué)生從事這方面的工作。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，新的設(shè)備也越來(lái)越多。通過(guò)調(diào)查研究，我們精選了教材內(nèi)容，刪減一些工藝陳舊、不適應(yīng)當(dāng)前科技發(fā)展的內(nèi)容，將最新的設(shè)備介紹給學(xué)生。另外，通過(guò)廣泛查閱資料，收集了大量新技術(shù)、新設(shè)備的相關(guān)知識(shí)作為本課程的補(bǔ)充內(nèi)容。授課時(shí)，對(duì)于一些比較傳統(tǒng)的設(shè)備只是一帶而過(guò)，或者讓學(xué)生自學(xué)。而對(duì)于一些現(xiàn)代生物工程中的常用設(shè)備，則加大教授的力度。例如，基因工程藥物蛋白分離純化等在生物工程產(chǎn)業(yè)中占有越來(lái)越重要的地位，為了使學(xué)生適應(yīng)未來(lái)工作的需要，我們加大了這方面相關(guān)設(shè)備的講授，結(jié)合學(xué)校已有的設(shè)備，將美國(guó)GE公司的AKTA分離純化全套裝置介紹給學(xué)生，使其不僅了解設(shè)備的原理，而且初步具有操作使用的能力，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。相比較其它的設(shè)備，進(jìn)口設(shè)備具有全套的英文說(shuō)明書，對(duì)于其中的關(guān)鍵點(diǎn)，我們也以英文講授，適應(yīng)了未來(lái)發(fā)展的需要。

2 運(yùn)用多種教學(xué)方法與手段，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

本課程相比較其它課程，計(jì)算公式以及結(jié)構(gòu)原理圖較多，傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法使學(xué)生感到枯燥乏味，授課效果較差。同時(shí)隨著教學(xué)改革的深入，專業(yè)課學(xué)時(shí)又不斷被壓縮，本課程關(guān)聯(lián)的專業(yè)課程較多，所涉及的生產(chǎn)工藝流程和主要設(shè)備達(dá)230多個(gè)，若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)要完成相對(duì)較重的教學(xué)任務(wù)，則勢(shì)必要大大降低教學(xué)質(zhì)量。為了解決這一問(wèn)題，我們對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行了必要的改革。

2.1 案例教學(xué)法引入課堂教學(xué) 本課程傳統(tǒng)的教學(xué)方法是老師介紹基本理論和操作原理、主要計(jì)算公式、重點(diǎn)設(shè)備流程、設(shè)備原理圖和結(jié)構(gòu)圖、設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)值等。由于多數(shù)情況下，學(xué)生難以看到實(shí)物，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中感受不深，不能深刻理解設(shè)備在生產(chǎn)中的地位與作用。案例教學(xué)法作為一種互動(dòng)式的教學(xué)，將傳授知識(shí)從單向的灌輸轉(zhuǎn)為雙向的交流，使學(xué)生變由被動(dòng)聽(tīng)講轉(zhuǎn)為主動(dòng)參與，理論與實(shí)踐相結(jié)合，易懂易記、印象深刻，有利于提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)提高。目前，在國(guó)內(nèi)多門學(xué)科的教學(xué)中已成功地應(yīng)用[2-4]。安徽工程大學(xué)生物工程專業(yè)在《酶工程》的教學(xué)中采用案例教學(xué)法，取得了良好的教學(xué)效果[5]。在《生化工程與設(shè)備》教學(xué)中，我們以設(shè)備為主體，結(jié)合工藝過(guò)程進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)了解設(shè)備在生物工程產(chǎn)業(yè)化中作用。例如，在發(fā)酵過(guò)程中染菌是最容易發(fā)生的事情，以檸檬酸生產(chǎn)為例，讓學(xué)生從設(shè)備的角度出發(fā)，探討哪些設(shè)備和部件可能引發(fā)染菌。通過(guò)分組討論，羅列出所有可能出現(xiàn)問(wèn)題的設(shè)備以及部位，然后通過(guò)老師綜合總結(jié)，將相關(guān)的、原先孤立的設(shè)備通過(guò)染菌這一線索串聯(lián)了起來(lái)。采用案例教學(xué)法，使原先枯燥的設(shè)備流程以及設(shè)備結(jié)構(gòu)圖變得形象具體起來(lái)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)熱情較高，普遍反映查閱資料能力得到提高，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，鍛煉了表達(dá)能力，也為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，保留傳統(tǒng)教學(xué)的特色 《生化工程與設(shè)備》課程教學(xué)中既包括設(shè)備基本原理的講授，又涉及到設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖以及在實(shí)際中的應(yīng)用，內(nèi)容覆蓋面廣，難度較大，還包括很多公式的推導(dǎo)。采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段勢(shì)必使學(xué)生感到枯燥乏味，難以理解。多媒體課件是利用多媒體形式來(lái)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，它具有很好的可視性，一改傳統(tǒng)教學(xué)中形象不夠直觀等缺點(diǎn)，提高了教學(xué)效率，增強(qiáng)了教學(xué)效果，為學(xué)生提供了大量的感性資料，使學(xué)生更容易理解與接受[6]。為此，我們制作了《生化工程與設(shè)備》多媒體課件，把設(shè)備具體化，以圖文并茂、聲像俱佳、動(dòng)靜皆宜的表現(xiàn)形式，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣。合理運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，不僅減少了教師的板書時(shí)間，而且增大了課堂教學(xué)的容量。同時(shí)教師可以利用多媒體技術(shù)進(jìn)行大信息量的傳輸，高密度知識(shí)的傳授。特別是設(shè)備的原理圖，由于采用不同的顏色顯示物料流向，立體感很強(qiáng)，在教師的講解下，學(xué)生很容易就理解了設(shè)備的工作過(guò)程，學(xué)習(xí)興趣和積極性都高，課堂收效很大。同時(shí)，在關(guān)鍵的公式推導(dǎo)過(guò)程中，依然利用板書，循序漸進(jìn)，誘導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生在老師的幫助下，相對(duì)自主的完成公式的推導(dǎo)，提高了學(xué)生的推理與計(jì)算的能力，加深了學(xué)生的印象。

3 發(fā)揮工科特色，虛實(shí)結(jié)合，提高實(shí)踐能力

生物工程專業(yè)是世界優(yōu)先發(fā)展的高科技領(lǐng)域之一，生物工程技術(shù)人員的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。而我國(guó)的生物工程發(fā)展和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大的差距，這和我們專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)有很大關(guān)系。為此對(duì)于一所工科院校生物工程專業(yè)來(lái)說(shuō)，搞好《生化工程與設(shè)備》專業(yè)必修課的實(shí)踐教學(xué)改革，對(duì)于培養(yǎng)生命科學(xué)的復(fù)合型人才、創(chuàng)新人才是非常重要的。針對(duì)本課程的特點(diǎn)，從兩個(gè)方面，加強(qiáng)學(xué)生在設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型方面的實(shí)踐能力。一方面加強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)備的模擬設(shè)計(jì)。例如，在發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)方面，以醋酸桿菌氧化乙醇產(chǎn)乙酸為例，讓學(xué)生根據(jù)不同的情況設(shè)計(jì)機(jī)械攪拌式、自吸式等形式的發(fā)酵罐，對(duì)每一種發(fā)酵罐，通過(guò)改變徑高比，從而又可以設(shè)計(jì)出不同型號(hào)的發(fā)酵罐。另一方面，加強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。本專業(yè)擁有小型啤酒生產(chǎn)線，學(xué)生通過(guò)啤酒生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)，自己動(dòng)手制作啤酒，掌握設(shè)備的使用技術(shù)以及相關(guān)的計(jì)算。同時(shí)，利用本地制藥企業(yè)較多的優(yōu)勢(shì)，組織學(xué)生到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)。例如，在講授GMP車間的流程及設(shè)備時(shí)，我們帶領(lǐng)學(xué)生到張恒春制藥廠參觀，請(qǐng)廠里有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，講授GMP車間在現(xiàn)代生物工程產(chǎn)業(yè)中的地位和作用。學(xué)生在現(xiàn)代化的設(shè)備前，感受與體驗(yàn)到生物工程專業(yè)的巨大的發(fā)展前景，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

《生化工程與設(shè)備》是理論聯(lián)系實(shí)踐極為緊密的課程，其主要內(nèi)容包含了現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)設(shè)備基本原理及應(yīng)用，搞好本課程的理論和實(shí)踐教學(xué)，對(duì)于培養(yǎng)工程應(yīng)用創(chuàng)新型人才具有重要的意義。通過(guò)對(duì)《生化工程與設(shè)備》課程教學(xué)手段和教學(xué)方法等改革探索，摸索出一種新的專業(yè)課教學(xué)模式，基本上解決了現(xiàn)用教科書與生物技術(shù)及生物工程發(fā)展不相適應(yīng)的矛盾，擴(kuò)大了課堂信息量，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在教學(xué)工作中，教師與學(xué)生的關(guān)系是“師生互補(bǔ)，教學(xué)相長(zhǎng)”，要求教師在理論上和實(shí)踐上都具有豐富的積累，不僅懂理論，還要熟悉科研實(shí)例乃至生產(chǎn)過(guò)程，這就要求教師在平常的工作中，多到企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，一定要把科研放在重要的地位，以科研促進(jìn)教學(xué)，以教學(xué)帶動(dòng)科研，這樣講課才不至于空洞而無(wú)味，為國(guó)家培養(yǎng)更多高素質(zhì)的生物工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

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（責(zé)編：陶學(xué)軍）