生物工程專業生物分離工程教學改革論文
[摘要]生物分離工程是生物工程專業的必修課，是生物產品商業化和產業化的關鍵，與實踐聯絡緊密，同時需要相關學科作為支撐。筆者在教學過程中發現，學生對知識的綜合運用存在問題，理論聯絡實際的能力較差，課堂授課效果不理想。針對上述問題，筆者分析原因並提出改革方法。
[關鍵詞]生物工程專業；生物反應工程；教學改革
1《生物分離工程》教學存在的問題
《生物分離工程》是生物工程專業開設的一門重要的課程，下游技術是生物產品商業化和產業化的關鍵，但是在一些高校這門課程不受重視，主要表現在課程設定不合理，實驗設施不夠完善。《生物分離工程》需要一些其他學科的支撐，例如在固液分離技術中講到的離心技術，沉析技術中講到的大規模沉析，萃取技術中萃取率的計算都涉及到《高等數學》的相關計算方法，但是筆者發現在對計算進行講解的時候，很多同學不能理解，在與學生交流的時候，瞭解到一些學生的《高等數學》基礎薄弱，亟待提高。生物分離工程是一門與實踐聯絡比較緊密的課程，一些高校在開設《生物分離工程》課程的時候，只有理論課，而沒有開設實驗課，這樣就造成了學生只是學習理論而沒有進行實踐，會使學生感到非常抽象，實驗課對培養學生的動手能力和興趣非常重要。沒有開設《生物分離工程實驗》的原因也有很多，實驗設施不完善，學校重視不夠，實驗資源有限是最主要的幾個原因。在《生物分離工程》教學過程中，學生的學習積極性不高，如何使枯燥的工科課程生動有趣是關鍵，在教學過程中，不要一味的把知識灌輸給學生，要啟發學生獨立思考，例如在開始這門課程之前，筆者會先把相關的參考書告訴學生，例如毛忠貴主編的《生物工程下游技術》、劉國權主編的《生物工程下游技術》、劉葉清主編的《生物分離工程試驗》等，讓學生自己去圖書館借閱相關的參考書，這樣他們透過自己的努力去獲得相關知識，不僅知識掌握的更加深刻，而且在獲得知識的同時有一種成就感，同時，在發現問題解決問題的過程中，也會激發學生對這門課程的興趣，這樣老師在講述課程知識點的時候就相對容易，課堂氛圍也會很活躍。在進行章節學習的時候，可以先丟擲一個問題，讓學生自己思考，或者是分成小組進行討論，集思廣益，這樣掌握知識更加牢固。教學方法也要有新的形式，目前智慧教學系統已經在各大高校廣泛應用[5]，例如雨課堂，雨課堂由學堂線上與清華大學線上教育辦公室共同研發，旨在連線師生的智慧終端，將課前-課上-課後的每一個環節都賦予全新的體驗，最大限度地釋放教與學的能量，推動教學改革。雨課堂具有多種功能，例如隨機點名，佈置作業，課堂練習，隨堂測驗等。可以節約大量的時間，但是由於一些教師接受新事物的能力較差，雨課堂在年輕教師中應用的比較多。上課的形式也要推陳出新，要有一些激發學生興趣的方法，例如在講到萃取技術的時候，萃取的方法有多種，包括有機溶劑萃取、雙液相萃取、超臨界萃取等，可將學生分成幾個小組，以辯論會的形式進行教學，教學之前先將學習任務佈置下去，各小組收集相關資料，各種萃取方法的優點缺點，以及適用情況等。課上的時候就可以展開辯論，最後由老師進行總結，評價每種萃取技術的優點、缺點及適用情況，最後根據每個小組的表現裁定勝負。這樣不僅使枯燥的工科課程充滿樂趣，更調動了學生的積極性，加深學生對知識的理解。
2《生物分離工程》改革的具體方法
2.1加強對《生物分離工程》的重視
首先應該加強對《生物分離工程》這門課程的重視。《生物分離工程》是生物工程、生物技術、食品與工程、製藥工程等專業開設的重要的專業課程，也是理論聯絡實踐的重要課程。由於《生物分離工程》涉及的內容很多，基本包括所有工業上和實驗室的分離技術，有固液分離技術、沉析技術、萃取技術、膜分離技術、吸附與離子交換技術、色譜分離技術、電泳技術、親和分離技術和精製。內容多但課時量少，僅48課時，這其中還包括實驗課。如果每種分離方法都講述，就會造成每種分離方法都講的不夠深入；如果詳細講述，如此之多的內容很難講完，針對上述情況，應該增加本門課程的課時量，可以分成兩個學期進行授課，每學期講述幾種分離方法，為了加深學生對知識的理解，可以與專業的見習相結合，學生在企業見習的過程中加深對《生物分離工程》理論知識的理解。對於生物工程的專業，見習企業一般是酒廠、藥廠等與生物產業聯絡緊密的企業，藥廠中的抗生素的生產就涉及到《生物分離工程》的內容，例如，一般抗生素都是由微生物發酵生產，發酵週期結束後就要進行固液分離，將發酵液與微生物菌種進行分離，涉及的內容有，凝集、絮凝、過濾和離心；如果發酵產物是在細胞內，還要增加細胞破碎的步驟，細胞破碎分為機械破碎和非機械破碎，涉及的破碎方法主要有超聲波破碎、撞擊破碎等。然後進行產物的初步純化，這一步主要去除與目標產物差異顯著的雜質，涉及的分離方法包括沉澱、吸附、膜分離等。接著是高度純化，應用到的純化方法有柱層析、薄層層析、離子交換、親和色譜和吸附色譜等。最後是成品的加工處理，包括濃縮、結晶與乾燥。學生在見習的同時，加深對《生物分離工程》理論知識的理解。另外，院校應該開設《生物分離工程試驗》，這樣不僅可以節約理論課的時間，而且學生掌握的知識更加深刻。學校還需加大對生物《分離工程試驗》學科的投入，眾所周知，生物分離工程試驗材料價格昂貴，尤其是色譜層析的時候，層析介質價格較高，例如離子交換介質，柱層析時使用的預裝柱，價格在萬元以上，因此生物分離工程試驗的成本較高。《生物分離工程實驗》可以和《生物工程綜合實驗》或《生物技術綜合實驗》相結合，綜合實驗包括上游、中游和下游的內容，這樣可以節省《生物分離工程》的課時量，也有利於各學科之間的聯絡。
2.2加強與其它學科間的聯絡
《生物分離工程》是一門綜合性的學科，在學習過程中需要其它公共課和專業課的支撐。在教學過程中，筆者發現，在進行過程的推導，例題的.講解應用大量高等數學的知識，例如萃取率的計算，萃取平衡的推導。但是在講解到這些知識的時候，有些學生不知所云，這樣久而久之，就會越來越差，甚至失去對這門課程的的興趣，究其原因就是相關知識掌握的不牢固，沒有打好基礎，因此要求相關學科在考核的時候，根據不同的專業，制定不同的標準。相關學科教學過程中，針對不同的專業，也要側重不同的知識點。同時相關的專業課也要加強聯絡，例如在間接固液分離內容的時候，就要擴充套件講解發酵過程，發酵系統成分複雜，在發酵過程中會產生多種成分，在這些成分中有哪些比較容易的去除，那些需要進一步純化等。
2.3課堂教學形式的改革
對於工科課程，大部分學生感到枯燥無味，這樣學生接受知識的效果大大折扣，如何讓枯燥的課堂生動起來一直是困擾工科教師的難題。筆者透過對《生物分離工程》教學總結了一些經驗。《生物分離工程》主要分為不容物的去除，產物的初步純化，產物的高度純化和產品的加工處理，其中重點講解產物的初步純化和高度純化，涉及的分離方法有沉澱、吸附、萃取、膜分離、柱層析、薄層層析、離子交換、親和色譜和吸附色譜等。可以將學生分為若干個小組，每個小組負責收集一種或幾種分離方法的資訊，然後讓學生自己上臺講解，由於要講解給其他同學聽，肯定自己查閱資料的時候會更加認真仔細，掌握大量的知識，等學生講解完成後，根據學生講解的內容進行補充和總結。這樣是學生自己參與到課程的教學過程中，學生自己很有成就感，同時，新的課堂形式，有利於激發學生的學習興趣。在教學過程中可以採取辯論會的形式，例如，在講解萃取相關知識點的時候，可以提前將任務佈置下去，收集物理萃取和化學萃取的知識，課上就哪種萃取更具有應用價值展開辯論。這樣的形式肯定會激發學生的學習興趣，在辯論的過程總掌握相關知識。
2.4教材的甄選
《生物分離工程》課程的教材琳琅滿目，有毛忠貴主編的《生物工程下游技術》、劉國權主編的《生物工程下游技術》、劉葉清主編的《生物分離工程試驗》、胡永杏主編的《生物分離工程》等[6]。作為地方高校，要注重知識和能力的應用性，我們選擇胡永杏主編的《生物分離工程》作為教材，同時選擇毛忠貴主編的《生物工程下游技術》、劉國權主編的《生物工程下游技術》作為參考教材。由於課時量有限，筆者將知識內容分類簡化，根據生物分離的流程將本課程分為預處理、初步分離、純化和精製四個部分。預處理包括細胞破碎、雜質去除，初步分離包括固液分離、沉澱、雙水相分離，純化包括萃取、電泳、色譜、膜分離；製成品包括乾燥和蒸發。其中以前三個方面為主，製成品作為學生自學內容。
3結語
《生物分離工程》是生物工程專業開設的一門重要的課程，下游技術是生物產品商業化和產業化的關鍵。筆者在教學過程中發現一些亟待解決的問題，重視晨讀不夠，未開設先關實驗課程，課時量不足，相關學科的知識掌握薄弱等。針對相應問題提出解決方法。筆者在今後的教學過程中將繼續探索，不斷提高人才的培養質量。
參考文獻
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