“生物分離工程”課程案例式教學(xué)方法改革探析

瞿朝霞 周偲 付明

[摘 要] “生物分離工程”是理論和實踐緊密結(jié)合的一門專業(yè)核心課程，針對目前該課程存在的問題，本文從理論教學(xué)、實驗教學(xué)及考核方式三個方面探討生物分離工程案例式教學(xué)方法改革，旨在全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)理論和實踐兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才。

[關(guān)鍵詞] 生物分離工程;案例式教學(xué)方法;改革

生物分離工程是指從微生物發(fā)酵液、酶反應(yīng)液和動植物細胞培養(yǎng)液中提取、分離和純化出生物產(chǎn)品的過程[1]?！吧锓蛛x工程”課程是生物工程、生物制藥、食品科學(xué)與工程等本科專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課，系統(tǒng)地介紹了生物制品分離純化的基本原理、過程操作、理論及應(yīng)用等內(nèi)容[2]。該課程理論與實踐結(jié)合緊密，除了課堂上的基本理論和技術(shù)學(xué)習(xí)以外，還有實驗操作[3]。生物分離工程在生物工程專業(yè)的課程設(shè)置中處于橋梁紐帶的核心地位，對生物工程和生物制藥等專業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)揮著關(guān)鍵性作用[4]。

一、教學(xué)內(nèi)容有的放矢，為案例化教學(xué)打下理論基礎(chǔ)

根據(jù)人才培養(yǎng)大綱的修訂，生物分離工程課時已經(jīng)縮減。在有限的課時里，要把生物分離工程中的基本理論、過程操作、主要設(shè)備及應(yīng)用范圍講透徹，難度較大[5]。所以，系統(tǒng)條理地整理課本內(nèi)容，并將其以案例的形式串聯(lián)起來非常重要。首先，可將生物分離工程的整個教學(xué)主線分四個部分：一是發(fā)酵液的預(yù)處理（包括預(yù)處理、細胞破碎、過濾和離心4個單元操作）;二是初級分離（包括沉淀、萃取、膜分離和吸附4個單元操作）;三是產(chǎn)品純化（包括色譜分離和層析4個單元操作）;四是成品加工（包括結(jié)晶和干燥2個單元操作）[6]。在教學(xué)過程中既要將各部分內(nèi)容獨立出來，注意區(qū)分，又要能組合連貫。在明確了各分離技術(shù)的特點之后，可用一個案例將大部分重要的分離技術(shù)利用起來。以紅霉素的提取分離綜合實驗為例，從紅霉素發(fā)酵液中提取分離紅霉素，要經(jīng)過發(fā)酵液預(yù)處理、過濾、離心、萃取、結(jié)晶、干燥等操作，就可以將這些單元操作整合，這樣先理清理論課思路，然后將理論知識應(yīng)用到實驗課中，有效地將理論和實踐相結(jié)合，有利于學(xué)生學(xué)以致用，學(xué)生對理論知識理解更深刻，實際操作方法的掌握也更牢固。

二、實驗操作重點激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計實驗和解決問題的能力

在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，要強化學(xué)生對理論知識的理解，必須讓學(xué)生自己動手操作。生物分離工程這門課程所學(xué)習(xí)的設(shè)備較多，理論與實踐相結(jié)合，更有利于學(xué)生掌握使用各種分離設(shè)備操作，為學(xué)生畢業(yè)后解決生產(chǎn)實際問題打下基礎(chǔ)。生物分離工程實驗課程首先設(shè)置一些基礎(chǔ)的實驗操作練習(xí)，讓學(xué)生熟練掌握最基本的分離操作。然后根據(jù)實驗室的實際情況及指導(dǎo)老師給定的參考大綱，讓學(xué)生自主設(shè)計目標(biāo)產(chǎn)物的分離實驗。學(xué)生通過自己查閱文獻，設(shè)計實驗方案，完成實驗操作，最后形成實驗報告，完成整個考核過程。每一份實驗方案就是一個案例，在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成，能讓學(xué)生學(xué)到更多東西。

三、提高學(xué)生參與度，實行過程化考核

根據(jù)生物分離工程課程的特點，課程要求學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，每個小組根據(jù)老師給的案例大綱，選擇一個案例開展本組工作。前期進行內(nèi)容資料的搜集和整理，包括主要分離原理以及生產(chǎn)中的實際應(yīng)用等，遇到問題及時與老師和其他同學(xué)交流。在實驗課中，本組自行設(shè)計實驗方案，完成老師設(shè)置的所有工作內(nèi)容，參加小組評比。案例化教學(xué)的考核貫穿于整個教學(xué)過程，讓學(xué)生更好地參與整個教學(xué)過程。生物分離工程案例化教學(xué)改革過程考核主要分三部分。

1.資料整理階段，占總成績的15%。這個過程每組學(xué)生要完成本組所選擇案例有關(guān)文獻的搜集，文獻資料整理和分類。學(xué)生要根據(jù)實驗對象和實驗方法，在規(guī)定時間內(nèi)搜集到較高質(zhì)量的文獻，并進行篩選和分類，比如初步分離包括哪幾種分離操作，文獻中的有機溶劑萃取、雙水相萃取和液膜萃取等，本組實驗方案選擇哪一種方法及原因。這部分的工作是前期準(zhǔn)備工作，做好準(zhǔn)備才能應(yīng)對接下來的實驗操作。學(xué)生必須根據(jù)本組的選題方向，開展全面的文獻搜集工作，不僅要保證文獻數(shù)量，還要提高質(zhì)量，并對所搜集的文獻進行科學(xué)分類和整理，這也充分考驗了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的能力?？己藰?biāo)準(zhǔn)：搜集文獻資料的完整性占總分的5%，整理分類的科學(xué)性和條理性占總分的10%。

2.實驗操作，占總成績的60%。這部分包括完整的方案設(shè)計及過程操作。學(xué)生根據(jù)本組所搜集和整理的文獻及實驗室的硬件設(shè)施，設(shè)計合理可行的實驗方案，并交給指導(dǎo)老師審核，指導(dǎo)老師對學(xué)生的方案給出一定的優(yōu)化建議，學(xué)生再根據(jù)老師給出建議進行方案完善，方案確定后即開始實驗操作。實驗操作過程包括實驗準(zhǔn)備、實驗數(shù)據(jù)記錄、遇到的問題及解決辦法。全程需要做好詳細記錄，作為最終考核的材料。比如實驗準(zhǔn)備需要哪些材料和設(shè)備，實驗數(shù)據(jù)記錄，發(fā)現(xiàn)問題并做好筆記，是否找到解決的方案等。這部分工作是整個考核最重要的部分，學(xué)生要做好分工合作，將每一項工作明確到人，工作留下痕跡。在前期文獻資料收集的基礎(chǔ)上將這部分工作做好，實驗操作過程就可真正檢驗學(xué)生的動手操作和解決實際問題的能力。每項工作都緊密配合，有條不紊，遇到實際問題做好記錄，并合力想辦法解決，還要綜合考慮試驗進度，材料和試劑的合理使用等?？己藰?biāo)準(zhǔn)：實驗方案的創(chuàng)新性占總分的5%，實驗方案的可行性占總分的5%，實驗準(zhǔn)備占總分的10%，實驗數(shù)據(jù)的完整性占總分的15%，出現(xiàn)的問題記錄占總分的5%，問題解決辦法占總分的5%，最后的實驗報告及數(shù)據(jù)分析占總分的15%。

3.團隊合作能力，占總成績的15%。這部分主要考察學(xué)生團隊合作精神，所有組員是否全部參與，參與的積極性及遇到的問題是否合力解決。學(xué)生不僅應(yīng)有扎實的理論功底和較強的動手操作能力，團隊合作精神也是學(xué)生踏入社會前的必修課。個人的力量是有限的，只有發(fā)揮出團隊的力量才能迸射出更多的火花。借助團隊的力量將個人價值發(fā)揮至最大，這種資源的合理利用是每個學(xué)生都要學(xué)會的。這部分考核還要結(jié)合日?？记?，每次實驗課都會嚴(yán)格考勤，對遲到、早退、請假和曠課的情況做好詳細記錄。遲到或早退一次扣3分，請假一次扣2分，曠課一次扣8分，曠課3次以上直接取消考核資格。指導(dǎo)老師還可參考平時實驗操作參與的積極性，學(xué)生在實驗操作時老師做好記錄，給出相應(yīng)的獎勵分?jǐn)?shù)，表現(xiàn)好的一次獎勵2分?？己藰?biāo)準(zhǔn)：考勤占總分的5%，團隊合作占總分的10%。

四、結(jié)語

生物分離工程案例化教學(xué)改革，目的是切實提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，掌握基本的分離操作，熟練使用基本的分離設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。目前，很多學(xué)校還與一些企業(yè)簽訂了校企合作協(xié)議，這是發(fā)展生物分離工程課程案例式教學(xué)的契機。簽訂協(xié)議的企業(yè)中如果有制藥或食品廠家的，可以帶學(xué)生去企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，有興趣的還可以實習(xí)甚至就業(yè)，這樣就把學(xué)校教育和企業(yè)實際有效結(jié)合起來，不僅能提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，還能培養(yǎng)出更多真正適合企業(yè)生產(chǎn)實際需要的應(yīng)用型人才。學(xué)生根據(jù)自己的科研興趣，甚至結(jié)合今后的就業(yè)方向選擇案例，開展分離提取研究工作。

參考文獻

[1]付躍，何海燕，羅奉奉.高校生物工程專業(yè)生物分離工程教學(xué)改革初探[J].廣東化工，2019（6）：240-241.

[2]趙永軍.基于科研反哺教學(xué)的生物分離工程實驗教學(xué)改革研究[J].微生物學(xué)通報，2016（4）：849-854.

[3]薛鋒，李鳳偉，張麗.基于項目引導(dǎo)的“學(xué)習(xí)共同體”生物分離工程課程教學(xué)模式改革與實踐[J].輕工科技，2018（2）：167-168.

[4]佚名.基于專業(yè)課程融合的案例式教學(xué)模式實踐——以生物統(tǒng)計學(xué)課程為例[J].大學(xué)教育，2018（10）：101-103.