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品       牌Ziehl-Abegg/德國施樂百

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所  在  地南京市

更新時間:2020-09-17 17:12:04瀏覽次數(shù):1702次

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生物分離工程是生物工程專業(yè)的必修課,是生物產(chǎn)品商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,與實踐聯(lián)系緊密,同時需要相關(guān)學(xué)科作為支撐。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對知識的綜合運用存在問題,理論聯(lián)系實際的能力較差,課堂授課效果不理想。針對上述問題,筆者分析原因并提出改革方法。

[關(guān)鍵詞]生物工程專業(yè);生物反應(yīng)工程;教學(xué)改革

1《生物分離工程》教學(xué)存在的問題

《生物分離工程》是生物工程專業(yè)開設(shè)的一門重要的課程,下游技術(shù)是生物產(chǎn)品商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,但是在一些高校這門課程不受重視,主要表現(xiàn)在課程設(shè)置不合理,實驗設(shè)施不夠完善。《生物分離工程》需要一些其他學(xué)科的支撐,例如在固液分離技術(shù)中講到的離心技術(shù),沉析技術(shù)中講到的大規(guī)模沉析,萃取技術(shù)中萃取率的計算都涉及到《高等數(shù)學(xué)》的相關(guān)計算方法,但是筆者發(fā)現(xiàn)在對計算進行講解的時候,很多同學(xué)不能理解,在與學(xué)生交流的時候,了解到一些學(xué)生的《高等數(shù)學(xué)》基礎(chǔ)薄弱,亟待提高。生物分離工程是一門與實踐聯(lián)系比較緊密的課程,一些高校在開設(shè)《生物分離工程》課程的時候,只有理論課,而沒有開設(shè)實驗課,這樣就造成了學(xué)生只是學(xué)習(xí)理論而沒有進行實踐,會使學(xué)生感到非常抽象,實驗課對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和興趣非常重要。沒有開設(shè)《生物分離工程實驗》的原因也有很多,實驗設(shè)施不完善,學(xué)校重視不夠,實驗資源有限是主要的幾個原因。在《生物分離工程》教學(xué)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高,如何使枯燥的工科課程生動有趣是關(guān)鍵,在教學(xué)過程中,不要一味的把知識灌輸給學(xué)生,要啟發(fā)學(xué)生獨立思考,例如在開始這門課程之前,筆者會先把相關(guān)的參考書告訴學(xué)生,例如毛忠貴主編的《生物工程下游技術(shù)》、劉國權(quán)主編的《生物工程下游技術(shù)》、劉葉清主編的《生物分離工程試驗》等,讓學(xué)生自己去圖書館借閱相關(guān)的參考書,這樣他們通過自己的努力去獲得相關(guān)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(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中,也會激發(fā)學(xué)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(jié)學(xué)習(xí)的時候,可以先拋出一個問題,讓學(xué)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(xué)方法也要有新的形式,目前智能教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)在各大高校廣泛應(yīng)用[5],例如雨課堂,雨課堂由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā),旨在連接師生的智能終端,將課前-課上-課后的每一個環(huán)節(jié)都賦予全新的體驗,大限度地釋放教與學(xué)的能量,推動教學(xué)改革。雨課堂具有多種功能,例如隨機點名,布置作業(yè),課堂練習(xí),隨堂測驗等。可以節(jié)約大量的時間,但是由于一些教師接受新事物的能力較差,雨課堂在年輕教師中應(yīng)用的比較多。上課的形式也要推陳出新,要有一些激發(fā)學(xué)生興趣的方法,例如在講到萃取技術(shù)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(xué)生分成幾個小組,以辯論會的形式進行教學(xué),教學(xué)之前先將學(xué)習(xí)任務(wù)布置下去,各小組收集相關(guān)資料,各種萃取方法的優(yōu)點缺點,以及適用情況等。課上的時候就可以展開辯論,后由老師進行總結(jié),評價每種萃取技術(shù)的優(yōu)點、缺點及適用情況,后根據(jù)每個小組的表現(xiàn)裁定勝負。這樣不僅使枯燥的工科課程充滿樂趣,更調(diào)動了學(xué)生的積極性,加深學(xué)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

先應(yīng)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(shù)、食品與工程、制藥工程等專業(yè)開設(shè)的重要的專業(yè)課程,也是理論聯(lián)系實踐的重要課程。由于《生物分離工程》涉及的內(nèi)容很多,基本包括所有工業(yè)上和實驗室的分離技術(shù),有固液分離技術(shù)、沉析技術(shù)、萃取技術(shù)、膜分離技術(shù)、吸附與離子交換技術(shù)、色譜分離技術(shù)、電泳技術(shù)、親和分離技術(shù)和精制。內(nèi)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(nèi)容很難講完,針對上述情況,應(yīng)該增加本門課程的課時量,可以分成兩個學(xué)期進行授課,每學(xué)期講述幾種分離方法,為了加深學(xué)生對知識的理解,可以與專業(yè)的見習(xí)相結(jié)合,學(xué)生在企業(yè)見習(xí)的過程中加深對《生物分離工程》理論知識的理解。對于生物工程的專業(yè),見習(xí)企業(yè)一般是酒廠、藥廠等與生物產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密的企業(yè),藥廠中的抗生素的生產(chǎn)就涉及到《生物分離工程》的內(nèi)容,例如,一般抗生素都是由微生物發(fā)酵生產(chǎn),發(fā)酵周期結(jié)束后就要進行固液分離,將發(fā)酵液與微生物菌種進行分離,涉及的內(nèi)容有,凝集、絮凝、過濾和離心;如果發(fā)酵產(chǎn)物是在細胞內(nèi),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。然后進行產(chǎn)物的初步純化,這一步主要去除與目標產(chǎn)物差異顯著的雜質(zhì),涉及的分離方法包括沉淀、吸附、膜分離等。接著是高度純化,應(yīng)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。后是成品的加工處理,包括濃縮、結(jié)晶與干燥。學(xué)生在見習(xí)的同時,加深對《生物分離工程》理論知識的理解。另外,院校應(yīng)該開設(shè)《生物分離工程試驗》,這樣不僅可以節(jié)約理論課的時間,而且學(xué)生掌握的知識更加深刻。學(xué)校還需加大對生物《分離工程試驗》學(xué)科的投入,*,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(zhì)價格較高,例如離子交換介質(zhì),柱層析時使用的預(yù)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(shù)綜合實驗》相結(jié)合,綜合實驗包括上游、中游和下游的內(nèi)容,這樣可以節(jié)省《生物分離工程》的課時量,也有利于各學(xué)科之間的聯(lián)系。

2.2加強與其它學(xué)科間的聯(lián)系

《生物分離工程》是一門綜合性的學(xué)科,在學(xué)習(xí)過程中需要其它公共課和專業(yè)課的支撐。在教學(xué)過程中,筆者發(fā)現(xiàn),在進行過程的推導(dǎo),例題的講解應(yīng)用大量高等數(shù)學(xué)的知識,例如萃取率的計算,萃取平衡的推導(dǎo)。但是在講解到這些知識的時候,有些學(xué)生不知所云,這樣久而久之,就會越來越差,甚失去對這門課程的的興趣,究其原因就是相關(guān)知識掌握的不牢固,沒有打好基礎(chǔ),因此要求相關(guān)學(xué)科在考核的時候,根據(jù)不同的專業(yè),制定不同的標準。相關(guān)學(xué)科教學(xué)過程中,針對不同的專業(yè),也要側(cè)重不同的知識點。同時相關(guān)的專業(yè)課也要加強聯(lián)系,例如在間接固液分離內(nèi)容的時候,就要擴展講解發(fā)酵過程,發(fā)酵系統(tǒng)成分復(fù)雜,在發(fā)酵過程中會產(chǎn)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(xué)形式的改革

對于工科課程,大部分學(xué)生感到枯燥無味,這樣學(xué)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。筆者通過對《生物分離工程》教學(xué)總結(jié)了一些經(jīng)驗。《生物分離工程》主要分為不容物的去除,產(chǎn)物的初步純化,產(chǎn)物的高度純化和產(chǎn)品的加工處理,其中重點講解產(chǎn)物的初步純化和高度純化,涉及的分離方法有沉淀、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(xué)生分為若干個小組,每個小組負責(zé)收集一種或幾種分離方法的信息,然后讓學(xué)生自己上臺講解,由于要講解給其他同學(xué)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(xué)生講解完成后,根據(jù)學(xué)生講解的內(nèi)容進行補充和總結(jié)。這樣是學(xué)生自己參與到課程的教學(xué)過程中,學(xué)生自己很有成就感,同時,新的課堂形式,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過程中可以采取辯論會的形式,例如,在講解萃取相關(guān)知識點的時候,可以提前將任務(wù)布置下去,收集物理萃取和化學(xué)萃取的知識,課上就哪種萃取更具有應(yīng)用價值展開辯論。這樣的形式肯定會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,在辯論的過程總掌握相關(guān)知識。

2.4教材的甄選

《生物分離工程》課程的教材琳瑯滿目,有毛忠貴主編的《生物工程下游技術(shù)》、劉國權(quán)主編的《生物工程下游技術(shù)》、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(yīng)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(shù)》、劉國權(quán)主編的《生物工程下游技術(shù)》作為參考教材。由于課時量有限,筆者將知識內(nèi)容分類簡化,根據(jù)生物分離的流程將本課程分為預(yù)處理、初步分離、純化和精制四個部分。預(yù)處理包括細胞破碎、雜質(zhì)去除,初步分離包括固液分離、沉淀、雙水相分離,純化包括萃取、電泳、色譜、膜分離;制成品包括干燥和蒸發(fā)。其中以前三個方面為主,制成品作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容。

3結(jié)語

《生物分離工程》是生物工程專業(yè)開設(shè)的一門重要的課程,下游技術(shù)是生物產(chǎn)品商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)一些亟待解決的問題,重視晨讀不夠,未開設(shè)先關(guān)實驗課程,課時量不足,相關(guān)學(xué)科的知識掌握薄弱等。針對相應(yīng)問題提出解決方法。筆者在今后的教學(xué)過程中將繼續(xù)探索,不斷提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

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