生物分离工程课程的教学改革与体会
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时间：2010年12月11日 15:42
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生物分离工程课程是在生物学、微生物学、生物化学、化学、化学工程学、物理化学、机械和电子等学科的基础上发展而来,其具有明显的工程性和科学性的双重特点。通过该课程的学习,能使学生针对不同的生化产品的特性,独立运用所学的有关生化技术方面的知识,设计合理的提取或精制的工艺路线和改造现有工艺,并能从理论上解释生产实际中的各种现象,提高学生分析和解决问题的能力,对学生在生化产品的生产、质量控制、检验等综合职业能力的培养上,是必不可缺的[1-2]。
1生物分离工程课程主要内容和特点
生物分离工程课程主要包括细胞的分离与破碎、初级分离、膜分离、萃取、吸附分离技术和理论、液相色谱、亲和色谱、电泳、结晶、干燥等,有些内容对学生来说是初次涉及,如分离技术、吸附技术、结晶、干燥;而有些内容被涵盖在其他课程之中,如液相色谱和亲和色谱在仪器分析中有重要讲解,电泳在生物化学中有重要讲述。
生物分离工程课程是一门多学科交叉、发展性和比较前沿的学科,是一门含有现代生物科学和工程的科学技术。生物分离技术不同于传统的化工分离过程,近年来在国内外大受重视,发展非常迅速,许多适合生物活性物质的新型分离纯化技术也不断产生,被广泛地应用到工业、农业、医药等各个领域[3-5]。它所涉及的相关课程和知识较多,如物理、化学、微生物、高等数学、计算机等,基础性和实践性都很强。它所涉及的基础理论、基本知识较多、较散,各知识点间相互联系不是很紧密,内容相对比较抽象,若单纯地讲授理论知识学生很难理解。
2教学改革
2.1拓展教学内容,激发学习兴趣
一是生物分离工程课程的教学,应与该领域的前沿科技与时俱进,及时、快速、准确地更新地教学内容,将最新的科技新闻传播给学生们,以自由讨论的形式,在课堂上与学生进行广泛的交流与沟通,与学生们产生共鸣,从而提高学生学习生物分离工程的兴趣。二是针对目前在生物分离技术领域研究热点的新型分离技术,尤其是该课程课本上涉及较少的生物分离技术,从发展背景、产生过程、基本原理、工艺过程以及应用领域等方面,多角度地将这些新型分离技术引入该课程中,激发学生们的科研与创新意识[6];三是从数据对比为出发点,阐明国内外生物分离技术领域发展的现状与差距,指出现阶段我国在生物分离技术领域所面临的机遇与挑战,进而以工业化生产中的一些热点及代表性产品的案例,描述生物分离技术在其制备过程中起到的重要作用。这种将感性与理性相结合的教学方式,可避免空泛地谈理论,让学生能够快速地掌握该课程的基本理论。
2.2改革实验教学方法
实验课程的目的是使学生较好地掌握相应的实验技能,实验课要让每个学生尽可能多动手,这样才能达到较熟练的程度。该课程可采取分组轮流的方法让学生参与实验准备工作,这样他们在实验前就需要自己考虑需要什么、怎样准备等,这对学生以后从事科学研究和教学等很有帮助。同时,可进行开放式实验教学尝试的教学形式,学生根据自己的情况进行实验,因材施教,鼓励他们参加科技创新大赛,自立课题,自己设计实验,自己作可行性分析。以学生做,教师指导为主。充分体现学生的主体作用,使学生能积极主动地走进实验课堂。在指导实验方面,其不同于理论课讲授,要求在较短的时间内,发挥教师主导作用,通过精讲突出重点,在课前布置教学预习内容,课上通过提问启发思维,介绍新技术进展,扩大知识面,将教师示范和学生自己实验相结合,活跃课堂气氛,充分调动学生的积极性。
2.3改革考核方式,建立多样化考核模式
成绩考核是教学过程中的一个重要环节,是促进学生学习和教师评定学生成绩、进行教学评价,取得教学反馈信息的主要方法[7]。可采用多样式的评价体系来对学生进行考核,提高平日成绩所占比重,从而综合体现学生对知识的掌握,达到能力培养的目的[8]。最终考核成绩由平时成绩和期末考试共同组成,即包括课堂小测验成绩、平时作业成绩、小论文成绩和期末卷面成绩。课堂小测验占15%,主要针对近期所学的重点内容,在课堂上布置一些小题目,以检测学生对近期讲课内容的理解程度;平时作业占15%,主要设置一些思考性较强的问题,考查学生对当堂课内容的掌握程度;小论文占30%,课题自由选择,以体现所学的生物分离技术为目的,多角度考查学生文献检索、归纳总结、应用知识以及分析问题与解决问题的能力。期末考试占40%,主要考查学生对该门课程知识框架的掌握与理解程度。3教学体会
3.1不断改进多媒体课件,采用板书加多媒体的形式授课
多媒体集文字、图形、声音、动画等各种信息于一体,能提供理想的教学环境。多媒体课件可使课堂讲授形象生动,提高学生学习生物分离工程的兴趣,激发学习的积极性和主动性[9]。目前,湖南农业大学在授课上,多采用多媒体方式,但若单纯地采用课件的形式,速度过快,不利于学生对知识的理解和渗透,可尽量采用板书加多媒体的形式。多媒体不仅限于文字,要尽可能多采用动画,如flash、avi等;另外,多媒体形式不仅局限于powerpoint,要丰富多媒体形式,激发学生的学习兴趣。板书的书写和讲解过程可以增加学生的理解时间,不致于出现“满堂灌”的现象。
3.2采用灵活多样的教学方式
在有效的上课时间内,要让学生理解所学的基础理论和分离技术并非易事。在教授的过程中,要尽量采用启发式教学,从传统的教师传道授业解惑,到现在的双向交流、师生互动,使学生和教师的思维同步,要在设问、思考、学生回答以及教师解答和进一步讲述中完成讲解,这样就可针对学生的难点疑问进行重点讲解,还能够活跃课堂气氛,增加学生的学习兴趣。总之,教师要走出只从书本上单纯的以自我为中心的讲解,要与学生进行互动,以提高教学效果。
3.3培养学生的自学能力
本科生的教育,远不同于中学教育,学生主要是学会学习方法,获得知识的途径,这就要求学生能利用各种有效的方式和途径去获取知识,查阅文献就是其中很重要的一点。当今学校图书馆的发展非常迅速,不仅可以到图书馆去索寻书籍、期刊,而且在图书馆网站上还购买了许多数据库,如中国期刊网、中国硕博士论文库、超星图书馆,还有西文资源,如SpringerLink、Elsevier等,学生可以借助强大的网络去寻找各种资料,查阅前沿知识,以开阔学生的视野。
4结语
在多年的生物分离工程课程教学中,笔者不断进行课程改革,力求培养学生的综合实践能力,取得了一些成绩,但还存在一些问题,如:实验所需低耗材料如药品等消耗多、用量大;指导教师和实验室人员工作量大;实验室开放程度不够等。这些问题在一定程度上影响了教学质量的提高,需要在今后的课程建设与教学改革中,进一步丰富实验内容,提高实验结果的直观性,促使教学改革进一步得到深化。总之,要不断总结经验,改革创新,选择合适的方法和手段,利用各种途径激发学生的学习积极性,为其将来从事相关专业打下良好的基础。
5参考文献
[1] 周加祥,刘铮.生物分离技术与过程研究进展[J].化工进展,2000,19(6):38-41.
[2] 梅乐和,姚善泾,林东强,等.生物分离过程研究的新趋势——高效集成化[J].化学工程,1999,27(5):38-41.
[3] 邹玉红,吕英海,李桂江,等.生物工程专业产学研一体化实践基地的构建[J].陕西教育,2009(7):7-15.
[4] 曹学君,赵延斌,童望宇,等.生物分离工程精品课程建设推动教学质量跃上新台阶[J].化工高等教育,2006,88(2):32-34.
[5] 孙彦.生物分离工程[M].北京:化学工业出版社,2002.
[6] 周涛,谭军,叶红齐,等.化学反应工程课程教学内容和课程体系改革[J].化工高等教育,2006,89(3):26-28.
[7] 李金龙,贾丽华,隋国哲,等.化学反应工程教学改革探讨[J].高师理科学刊,2005,25(3):105-107.
[8] 周红梅,张茂润.教学方法及手段的改进对培养学生工程设计能力影响的探讨[J].淮南师范学院学报,2006,8(3):107-108.
[9] 刘学民.化工类专业基础课的教学体会[J].化工高等教育,2005,32(3):72-73.
生物分离工程课程是在生物学、微生物学、生物化学、化学、化学工程学、物理化学、机械和电子等学科的基础上发展而来,其具有明显的工程性和科学性的双重特点。通过该课程的学习,能使学生针对不同的生化产品的特性,独立运用所学的有关生化技术方面的知识,设计合理的提取或精制的工艺路线和改造现有工艺,并能从理论上解释生产实际中的各种现象,提高学生分析和解决问题的能力,对学生在生化产品的生产、质量控制、检验等综合职业能力的培养上,是必不可缺的[1-2]。
1生物分离工程课程主要内容和特点
生物分离工程课程主要包括细胞的分离与破碎、初级分离、膜分离、萃取、吸附分离技术和理论、液相色谱、亲和色谱、电泳、结晶、干燥等,有些内容对学生来说是初次涉及,如分离技术、吸附技术、结晶、干燥;而有些内容被涵盖在其他课程之中,如液相色谱和亲和色谱在仪器分析中有重要讲解,电泳在生物化学中有重要讲述。
生物分离工程课程是一门多学科交叉、发展性和比较前沿的学科,是一门含有现代生物科学和工程的科学技术。生物分离技术不同于传统的化工分离过程,近年来在国内外大受重视,发展非常迅速,许多适合生物活性物质的新型分离纯化技术也不断产生,被广泛地应用到工业、农业、医药等各个领域[3-5]。它所涉及的相关课程和知识较多,如物理、化学、微生物、高等数学、计算机等,基础性和实践性都很强。它所涉及的基础理论、基本知识较多、较散,各知识点间相互联系不是很紧密,内容相对比较抽象,若单纯地讲授理论知识学生很难理解。
2教学改革
2.1拓展教学内容,激发学习兴趣
一是生物分离工程课程的教学,应与该领域的前沿科技与时俱进,及时、快速、准确地更新地教学内容,将最新的科技新闻传播给学生们,以自由讨论的形式,在课堂上与学生进行广泛的交流与沟通,与学生们产生共鸣,从而提高学生学习生物分离工程的兴趣。二是针对目前在生物分离技术领域研究热点的新型分离技术,尤其是该课程课本上涉及较少的生物分离技术,从发展背景、产生过程、基本原理、工艺过程以及应用领域等方面,多角度地将这些新型分离技术引入该课程中,激发学生们的科研与创新意识[6];三是从数据对比为出发点,阐明国内外生物分离技术领域发展的现状与差距,指出现阶段我国在生物分离技术领域所面临的机遇与挑战,进而以工业化生产中的一些热点及代表性产品的案例,描述生物分离技术在其制备过程中起到的重要作用。这种将感性与理性相结合的教学方式,可避免空泛地谈理论,让学生能够快速地掌握该课程的基本理论。
2.2改革实验教学方法
实验课程的目的是使学生较好地掌握相应的实验技能,实验课要让每个学生尽可能多动手,这样才能达到较熟练的程度。该课程可采取分组轮流的方法让学生参与实验准备工作,这样他们在实验前就需要自己考虑需要什么、怎样准备等,这对学生以后从事科学研究和教学等很有帮助。同时,可进行开放式实验教学尝试的教学形式,学生根据自己的情况进行实验,因材施教,鼓励他们参加科技创新大赛,自立课题,自己设计实验,自己作可行性分析。以学生做,教师指导为主。充分体现学生的主体作用,使学生能积极主动地走进实验课堂。在指导实验方面,其不同于理论课讲授,要求在较短的时间内,发挥教师主导作用,通过精讲突出重点,在课前布置教学预习内容,课上通过提问启发思维,介绍新技术进展,扩大知识面,将教师示范和学生自己实验相结合,活跃课堂气氛,充分调动学生的积极性。
2.3改革考核方式,建立多样化考核模式
成绩考核是教学过程中的一个重要环节,是促进学生学习和教师评定学生成绩、进行教学评价,取得教学反馈信息的主要方法[7]。可采用多样式的评价体系来对学生进行考核,提高平日成绩所占比重,从而综合体现学生对知识的掌握,达到能力培养的目的[8]。最终考核成绩由平时成绩和期末考试共同组成,即包括课堂小测验成绩、平时作业成绩、小论文成绩和期末卷面成绩。课堂小测验占15%,主要针对近期所学的重点内容,在课堂上布置一些小题目,以检测学生对近期讲课内容的理解程度;平时作业占15%,主要设置一些思考性较强的问题,考查学生对当堂课内容的掌握程度;小论文占30%,课题自由选择,以体现所学的生物分离技术为目的,多角度考查学生文献检索、归纳总结、应用知识以及分析问题与解决问题的能力。期末考试占40%,主要考查学生对该门课程知识框架的掌握与理解程度。3教学体会
3.1不断改进多媒体课件,采用板书加多媒体的形式授课
多媒体集文字、图形、声音、动画等各种信息于一体,能提供理想的教学环境。多媒体课件可使课堂讲授形象生动,提高学生学习生物分离工程的兴趣,激发学习的积极性和主动性[9]。目前,湖南农业大学在授课上,多采用多媒体方式,但若单纯地采用课件的形式,速度过快,不利于学生对知识的理解和渗透,可尽量采用板书加多媒体的形式。多媒体不仅限于文字,要尽可能多采用动画,如flash、avi等;另外,多媒体形式不仅局限于powerpoint,要丰富多媒体形式,激发学生的学习兴趣。板书的书写和讲解过程可以增加学生的理解时间,不致于出现“满堂灌”的现象。
3.2采用灵活多样的教学方式
在有效的上课时间内,要让学生理解所学的基础理论和分离技术并非易事。在教授的过程中,要尽量采用启发式教学,从传统的教师传道授业解惑,到现在的双向交流、师生互动,使学生和教师的思维同步,要在设问、思考、学生回答以及教师解答和进一步讲述中完成讲解,这样就可针对学生的难点疑问进行重点讲解,还能够活跃课堂气氛,增加学生的学习兴趣。总之,教师要走出只从书本上单纯的以自我为中心的讲解,要与学生进行互动,以提高教学效果。
3.3培养学生的自学能力
本科生的教育,远不同于中学教育,学生主要是学会学习方法,获得知识的途径,这就要求学生能利用各种有效的方式和途径去获取知识,查阅文献就是其中很重要的一点。当今学校图书馆的发展非常迅速,不仅可以到图书馆去索寻书籍、期刊,而且在图书馆网站上还购买了许多数据库,如中国期刊网、中国硕博士论文库、超星图书馆,还有西文资源,如SpringerLink、Elsevier等,学生可以借助强大的网络去寻找各种资料,查阅前沿知识,以开阔学生的视野。
4结语
在多年的生物分离工程课程教学中,笔者不断进行课程改革,力求培养学生的综合实践能力,取得了一些成绩,但还存在一些问题,如:实验所需低耗材料如药品等消耗多、用量大;指导教师和实验室人员工作量大;实验室开放程度不够等。这些问题在一定程度上影响了教学质量的提高,需要在今后的课程建设与教学改革中,进一步丰富实验内容,提高实验结果的直观性,促使教学改革进一步得到深化。总之,要不断总结经验,改革创新,选择合适的方法和手段,利用各种途径激发学生的学习积极性,为其将来从事相关专业打下良好的基础。
5参考文献
[1] 周加祥,刘铮.生物分离技术与过程研究进展[J].化工进展,2000,19(6):38-41.
[2] 梅乐和,姚善泾,林东强,等.生物分离过程研究的新趋势——高效集成化[J].化学工程,1999,27(5):38-41.
[3] 邹玉红,吕英海,李桂江,等.生物工程专业产学研一体化实践基地的构建[J].陕西教育,2009(7):7-15.
[4] 曹学君,赵延斌,童望宇,等.生物分离工程精品课程建设推动教学质量跃上新台阶[J].化工高等教育,2006,88(2):32-34.
[5] 孙彦.生物分离工程[M].北京:化学工业出版社,2002.
[6] 周涛,谭军,叶红齐,等.化学反应工程课程教学内容和课程体系改革[J].化工高等教育,2006,89(3):26-28.
[7] 李金龙,贾丽华,隋国哲,等.化学反应工程教学改革探讨[J].高师理科学刊,2005,25(3):105-107.
[8] 周红梅,张茂润.教学方法及手段的改进对培养学生工程设计能力影响的探讨[J].淮南师范学院学报,2006,8(3):107-108.
[9] 刘学民.化工类专业基础课的教学体会[J].化工高等教育,2005,32(3):72-73.
