生物工程專業《生化工程與設備》課程教學改革與探索

摘 要：為了適應現代生物工程學科的發展，對《生化工程與設備》課程的教學模式和教學方法進行了多方面的改革與探索，優化了教學內容，提高了教學效率，在培養創新型應用型人才方面取得了較好的效果。

關鍵詞：生物工程專業；生化工程與設備；教學改革

中圖分類號 G420 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）21-83-02

《生化工程與設備》是安徽工程大學生物工程專業的一門主干專業課，對于未來將從事生物工程產業生產和研究的學生來說，相關的生物工程設備是他們將會實際面對的工作對象，對于設備的理解與掌握體現了使用者的素質，也決定了企業的生產水平。因此對該課程的學習效果的好壞直接影響到學生未來的工作能力。在前期化工原理、微生物、生物化學、生物工藝學等專業知識學習的基礎上，學習與研究生物反應工程及生物工程設備的相關問題，使學生獲得獨立解決工業生產、試驗研究及技術開發方面的知識是本課程的首要任務[1]。為了教好這門課程，我們結合生物工程產業以及課程的實際情況，對教學方法和教學手段進行了改革，并且取得了良好的效果。

1 優化教學內容，突出實際需要

相比較生物工程專業的其它課程，本課程的教材更新較慢，許多設備還停留在傳統的工業發酵設備的基礎上，例如酒精以及啤酒釀造等設備占據了教材較大的篇幅，而在實際的學生就業中，很少有學生從事這方面的工作。隨著生物技術的發展，新的設備也越來越多。通過調查研究，我們精選了教材內容，刪減一些工藝陳舊、不適應當前科技發展的內容，將最新的設備介紹給學生。另外，通過廣泛查閱資料，收集了大量新技術、新設備的相關知識作為本課程的補充內容。授課時，對于一些比較傳統的設備只是一帶而過，或者讓學生自學。而對于一些現代生物工程中的常用設備，則加大教授的力度。例如，基因工程藥物蛋白分離純化等在生物工程產業中占有越來越重要的地位，為了使學生適應未來工作的需要，我們加大了這方面相關設備的講授，結合學校已有的設備，將美國GE公司的AKTA分離純化全套裝置介紹給學生，使其不僅了解設備的原理，而且初步具有操作使用的能力，極大地提高了學生的學習興趣。相比較其它的設備，進口設備具有全套的英文說明書，對于其中的關鍵點，我們也以英文講授，適應了未來發展的需要。

2 運用多種教學方法與手段，激發和培養學生的學習興趣，提高教學質量

本課程相比較其它課程，計算公式以及結構原理圖較多，傳統的“填鴨式”教學方法使學生感到枯燥乏味，授課效果較差。同時隨著教學改革的深入，專業課學時又不斷被壓縮，本課程關聯的專業課程較多，所涉及的生產工藝流程和主要設備達230多個，若采用傳統的教學方法，在有限的學時內要完成相對較重的教學任務，則勢必要大大降低教學質量。為了解決這一問題，我們對教學方法和手段進行了必要的改革。

2.1 案例教學法引入課堂教學 本課程傳統的教學方法是老師介紹基本理論和操作原理、主要計算公式、重點設備流程、設備原理圖和結構圖、設備主要技術參數及經驗值等。由于多數情況下，學生難以看到實物，在學習的過程中感受不深，不能深刻理解設備在生產中的地位與作用。案例教學法作為一種互動式的教學，將傳授知識從單向的灌輸轉為雙向的交流，使學生變由被動聽講轉為主動參與，理論與實踐相結合，易懂易記、印象深刻，有利于提高教學效果，促進學生綜合能力的培養提高。目前，在國內多門學科的教學中已成功地應用[2-4]。安徽工程大學生物工程專業在《酶工程》的教學中采用案例教學法，取得了良好的教學效果[5]。在《生化工程與設備》教學中，我們以設備為主體，結合工藝過程進行教學，讓學生學習了解設備在生物工程產業化中作用。例如，在發酵過程中染菌是最容易發生的事情，以檸檬酸生產為例，讓學生從設備的角度出發，探討哪些設備和部件可能引發染菌。通過分組討論，羅列出所有可能出現問題的設備以及部位，然后通過老師綜合總結，將相關的、原先孤立的設備通過染菌這一線索串聯了起來。采用案例教學法，使原先枯燥的設備流程以及設備結構圖變得形象具體起來，激發了學生學習的興趣，學習熱情較高，普遍反映查閱資料能力得到提高，增強了學習的主動性，鍛煉了表達能力，也為以后的畢業環節奠定了基礎。

2.2 充分發揮多媒體教學的優勢，保留傳統教學的特色 《生化工程與設備》課程教學中既包括設備基本原理的講授，又涉及到設備的結構圖以及在實際中的應用，內容覆蓋面廣，難度較大，還包括很多公式的推導。采用傳統的教學手段勢必使學生感到枯燥乏味，難以理解。多媒體課件是利用多媒體形式來展現教學內容，它具有很好的可視性，一改傳統教學中形象不夠直觀等缺點，提高了教學效率，增強了教學效果，為學生提供了大量的感性資料，使學生更容易理解與接受[6]。為此，我們制作了《生化工程與設備》多媒體課件，把設備具體化，以圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜的表現形式，大大提高了學生學習該課程的興趣。合理運用多媒體教學手段，不僅減少了教師的板書時間，而且增大了課堂教學的容量。同時教師可以利用多媒體技術進行大信息量的傳輸，高密度知識的傳授。特別是設備的原理圖，由于采用不同的顏色顯示物料流向，立體感很強，在教師的講解下，學生很容易就理解了設備的工作過程，學習興趣和積極性都高，課堂收效很大。同時，在關鍵的公式推導過程中，依然利用板書，循序漸進，誘導學生，使學生在老師的幫助下，相對自主的完成公式的推導，提高了學生的推理與計算的能力，加深了學生的印象。

3 發揮工科特色，虛實結合，提高實踐能力

生物工程專業是世界優先發展的高科技領域之一，生物工程技術人員的任務是實現生物技術的產業化。而我國的生物工程發展和國際先進水平相比仍有較大的差距，這和我們專業課程的實踐教學有很大關系。為此對于一所工科院校生物工程專業來說，搞好《生化工程與設備》專業必修課的實踐教學改革，對于培養生命科學的復合型人才、創新人才是非常重要的。針對本課程的特點，從兩個方面，加強學生在設備的設計和選型方面的實踐能力。一方面加強學生對設備的模擬設計。例如，在發酵罐的設計方面，以醋酸桿菌氧化乙醇產乙酸為例，讓學生根據不同的情況設計機械攪拌式、自吸式等形式的發酵罐，對每一種發酵罐，通過改變徑高比，從而又可以設計出不同型號的發酵罐。另一方面，加強生產實習，加強現場教學。本專業擁有小型啤酒生產線，學生通過啤酒生產實訓，自己動手制作啤酒，掌握設備的使用技術以及相關的計算。同時，利用本地制藥企業較多的優勢，組織學生到企業現場學習。例如，在講授GMP車間的流程及設備時，我們帶領學生到張恒春制藥廠參觀，請廠里有關技術人員進行現場教學，講授GMP車間在現代生物工程產業中的地位和作用。學生在現代化的設備前，感受與體驗到生物工程專業的巨大的發展前景，極大地提高了學生學習的積極性和主動性。

4 結束語

《生化工程與設備》是理論聯系實踐極為緊密的課程，其主要內容包含了現代生物科學和工程技術設備基本原理及應用，搞好本課程的理論和實踐教學，對于培養工程應用創新型人才具有重要的意義。通過對《生化工程與設備》課程教學手段和教學方法等改革探索，摸索出一種新的專業課教學模式，基本上解決了現用教科書與生物技術及生物工程發展不相適應的矛盾，擴大了課堂信息量，鍛煉了學生獨立分析問題和解決問題的能力。

在教學工作中，教師與學生的關系是“師生互補，教學相長”，要求教師在理論上和實踐上都具有豐富的積累，不僅懂理論，還要熟悉科研實例乃至生產過程，這就要求教師在平常的工作中，多到企業進行調研，一定要把科研放在重要的地位，以科研促進教學，以教學帶動科研，這樣講課才不至于空洞而無味，為國家培養更多高素質的生物工程應用型創新人才。

參考文獻

[1]馬歌麗，彭新榜，高建奇，等.生物工程設備課程教學模式的改革[J].微生物學通報，2005，32（5）：160-164.

[2] 史美蘭. 體會哈佛案例教學[J].國家教育行政學院學報，2005，2：84-86.

[3] 胡彥武，王紅梅. 案例教學法在高校藥理學教學中的運用[J].通化師范學院學報，2009，30（10）：90-91.

[4] 袁子民，程嵐，呂佳，等.案例教學法在中藥藥劑學理論教學中的應用[J].衛生職業教育，2010，28（2）：45-46.

[5] 魏勝華，湯斌，陶玉貴，等.案例教學法在《酶工程》教學中的應用[J]. 生物學雜志，2011，28（5）：103-104.

[6].陳必鏈，鄭毅，陳建平，等.提高《生物工程設備》課程教學質量的探索與實踐[J].微生物學通報，2007，34（4）：822-825.

（責編：陶學軍）