生物工程专业生物分离工程教学改革

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了生物工程专业生物分离工程教学改革范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

[摘要]生物分离工程是生物工程专业的必修课，是生物产品商业化和产业化的关键，与实践联系紧密，同时需要相关学科作为支撑。笔者在教学过程中发现，学生对知识的综合运用存在问题，理论联系实际的能力较差，课堂授课效果不理想。针对上述问题，笔者分析原因并提出改革方法。

[关键词]生物工程专业；生物反应工程；教学改革

1《生物分离工程》教学存在的问题

《生物分离工程》是生物工程专业开设的一门重要的课程，下游技术是生物产品商业化和产业化的关键，但是在一些高校这门课程不受重视，主要表现在课程设置不合理，实验设施不够完善。《生物分离工程》需要一些其他学科的支撑，例如在固液分离技术中讲到的离心技术，沉析技术中讲到的大规模沉析，萃取技术中萃取率的计算都涉及到《高等数学》的相关计算方法，但是笔者发现在对计算进行讲解的时候，很多同学不能理解，在与学生交流的时候，了解到一些学生的《高等数学》基础薄弱，亟待提高。生物分离工程是一门与实践联系比较紧密的课程，一些高校在开设《生物分离工程》课程的时候，只有理论课，而没有开设实验课，这样就造成了学生只是学习理论而没有进行实践，会使学生感到非常抽象，实验课对培养学生的动手能力和兴趣非常重要。没有开设《生物分离工程实验》的原因也有很多，实验设施不完善，学校重视不够，实验资源有限是最主要的几个原因。在《生物分离工程》教学过程中，学生的学习积极性不高，如何使枯燥的工科课程生动有趣是关键，在教学过程中，不要一味的把知识灌输给学生，要启发学生独立思考，例如在开始这门课程之前，笔者会先把相关的参考书告诉学生，例如毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》、刘叶清主编的《生物分离工程试验》等，让学生自己去图书馆借阅相关的参考书，这样他们通过自己的努力去获得相关知识，不仅知识掌握的更加深刻，而且在获得知识的同时有一种成就感，同时，在发现问题解决问题的过程中，也会激发学生对这门课程的兴趣，这样老师在讲述课程知识点的时候就相对容易，课堂氛围也会很活跃。在进行章节学习的时候，可以先抛出一个问题，让学生自己思考，或者是分成小组进行讨论，集思广益，这样掌握知识更加牢固。教学方法也要有新的形式，目前智能教学系统已经在各大高校广泛应用[5]，例如雨课堂，雨课堂由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发，旨在连接师生的智能终端，将课前-课上-课后的每一个环节都赋予全新的体验，最大限度地释放教与学的能量，推动教学改革。雨课堂具有多种功能，例如随机点名，布置作业，课堂练习，随堂测验等。可以节约大量的时间，但是由于一些教师接受新事物的能力较差，雨课堂在年轻教师中应用的比较多。上课的形式也要推陈出新，要有一些激发学生兴趣的方法，例如在讲到萃取技术的时候，萃取的方法有多种，包括有机溶剂萃取、双液相萃取、超临界萃取等，可将学生分成几个小组，以辩论会的形式进行教学，教学之前先将学习任务布置下去，各小组收集相关资料，各种萃取方法的优点缺点，以及适用情况等。课上的时候就可以展开辩论，最后由老师进行总结，评价每种萃取技术的优点、缺点及适用情况，最后根据每个小组的表现裁定胜负。这样不仅使枯燥的工科课程充满乐趣，更调动了学生的积极性，加深学生对知识的理解。

2《生物分离工程》改革的具体方法

2.1加强对《生物分离工程》的重视

首先应该加强对《生物分离工程》这门课程的重视。《生物分离工程》是生物工程、生物技术、食品与工程、制药工程等专业开设的重要的专业课程，也是理论联系实践的重要课程。由于《生物分离工程》涉及的内容很多，基本包括所有工业上和实验室的分离技术，有固液分离技术、沉析技术、萃取技术、膜分离技术、吸附与离子交换技术、色谱分离技术、电泳技术、亲和分离技术和精制。内容多但课时量少，仅48课时，这其中还包括实验课。如果每种分离方法都讲述，就会造成每种分离方法都讲的不够深入；如果详细讲述，如此之多的内容很难讲完，针对上述情况，应该增加本门课程的课时量，可以分成两个学期进行授课，每学期讲述几种分离方法，为了加深学生对知识的理解，可以与专业的见习相结合，学生在企业见习的过程中加深对《生物分离工程》理论知识的理解。对于生物工程的专业，见习企业一般是酒厂、药厂等与生物产业联系紧密的企业，药厂中的抗生素的生产就涉及到《生物分离工程》的内容，例如，一般抗生素都是由微生物发酵生产，发酵周期结束后就要进行固液分离，将发酵液与微生物菌种进行分离，涉及的内容有，凝集、絮凝、过滤和离心；如果发酵产物是在细胞内，还要增加细胞破碎的步骤，细胞破碎分为机械破碎和非机械破碎，涉及的破碎方法主要有超声波破碎、撞击破碎等。然后进行产物的初步纯化，这一步主要去除与目标产物差异显著的杂质，涉及的分离方法包括沉淀、吸附、膜分离等。接着是高度纯化，应用到的纯化方法有柱层析、薄层层析、离子交换、亲和色谱和吸附色谱等。最后是成品的加工处理，包括浓缩、结晶与干燥。学生在见习的同时，加深对《生物分离工程》理论知识的理解。另外，院校应该开设《生物分离工程试验》，这样不仅可以节约理论课的时间，而且学生掌握的知识更加深刻。学校还需加大对生物《分离工程试验》学科的投入，众所周知，生物分离工程试验材料价格昂贵，尤其是色谱层析的时候，层析介质价格较高，例如离子交换介质，柱层析时使用的预装柱，价格在万元以上，因此生物分离工程试验的成本较高。《生物分离工程实验》可以和《生物工程综合实验》或《生物技术综合实验》相结合，综合实验包括上游、中游和下游的内容，这样可以节省《生物分离工程》的课时量，也有利于各学科之间的联系。

2.2加强与其它学科间的联系

《生物分离工程》是一门综合性的学科，在学习过程中需要其它公共课和专业课的支撑。在教学过程中，笔者发现，在进行过程的推导，例题的讲解应用大量高等数学的知识，例如萃取率的计算，萃取平衡的推导。但是在讲解到这些知识的时候，有些学生不知所云，这样久而久之，就会越来越差，甚至失去对这门课程的的兴趣，究其原因就是相关知识掌握的不牢固，没有打好基础，因此要求相关学科在考核的时候，根据不同的专业，制定不同的标准。相关学科教学过程中，针对不同的专业，也要侧重不同的知识点。同时相关的专业课也要加强联系，例如在间接固液分离内容的时候，就要扩展讲解发酵过程，发酵系统成分复杂，在发酵过程中会产生多种成分，在这些成分中有哪些比较容易的去除，那些需要进一步纯化等。

2.3课堂教学形式的改革

对于工科课程，大部分学生感到枯燥无味，这样学生接受知识的效果大大折扣，如何让枯燥的课堂生动起来一直是困扰工科教师的难题。笔者通过对《生物分离工程》教学总结了一些经验。《生物分离工程》主要分为不容物的去除，产物的初步纯化，产物的高度纯化和产品的加工处理，其中重点讲解产物的初步纯化和高度纯化，涉及的分离方法有沉淀、吸附、萃取、膜分离、柱层析、薄层层析、离子交换、亲和色谱和吸附色谱等。可以将学生分为若干个小组，每个小组负责收集一种或几种分离方法的信息，然后让学生自己上台讲解，由于要讲解给其他同学听，肯定自己查阅资料的时候会更加认真仔细，掌握大量的知识，等学生讲解完成后，根据学生讲解的内容进行补充和总结。这样是学生自己参与到课程的教学过程中，学生自己很有成就感，同时，新的课堂形式，有利于激发学生的学习兴趣。在教学过程中可以采取辩论会的形式，例如，在讲解萃取相关知识点的时候，可以提前将任务布置下去，收集物理萃取和化学萃取的知识，课上就哪种萃取更具有应用价值展开辩论。这样的形式肯定会激发学生的学习兴趣，在辩论的过程总掌握相关知识。

2.4教材的甄选

《生物分离工程》课程的教材琳琅满目，有毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》、刘叶清主编的《生物分离工程试验》、胡永杏主编的《生物分离工程》等[6]。作为地方高校，要注重知识和能力的应用性，我们选择胡永杏主编的《生物分离工程》作为教材，同时选择毛忠贵主编的《生物工程下游技术》、刘国权主编的《生物工程下游技术》作为参考教材。由于课时量有限，笔者将知识内容分类简化，根据生物分离的流程将本课程分为预处理、初步分离、纯化和精制四个部分。预处理包括细胞破碎、杂质去除，初步分离包括固液分离、沉淀、双水相分离，纯化包括萃取、电泳、色谱、膜分离；制成品包括干燥和蒸发。其中以前三个方面为主，制成品作为学生自学内容。

3结语

《生物分离工程》是生物工程专业开设的一门重要的课程，下游技术是生物产品商业化和产业化的关键。笔者在教学过程中发现一些亟待解决的问题，重视晨读不够，未开设先关实验课程，课时量不足，相关学科的知识掌握薄弱等。针对相应问题提出解决方法。笔者在今后的教学过程中将继续探索，不断提高人才的培养质量。

参考文献

[1]谭树华，孙士霖，李继珩，等．生物工程科教学的几点思路[J]．药学杂志，2017，43(4)：124．

[2]廖洁丹，邓桦，黄福强，等．地方本科院校生物工程专业创新应用型人才培养模式探索[J]．教育现代化杂志，2018，41(23)：50．

[3]曾化伟，曾昕，徐大勇，等．生物分离工程实验[J]．安徽化工，2017，43(4)：124．

[4]欧阳平凯，胡永红，姚忠．生物分离原理及技术[M]．北京：化学工业出版社，2010．

[5]张莉，武慧敏，赵乐等，中医院校生物分离工程课程实验教学的时间探索[J]．中医药管理杂志．2017，25(20)：40．

[6]罗兵，刘亚琴，孙慧娟，等．浅谈生物分离工程课程教学改革[J]．教改教法，2018，3(25)：58．

作者：付跃 何海燕 罗奉奉 李启虔 覃拥灵 单位：河池学院化学与生物工程学院 微生物及植物资源开发利用广西高校重点实验室