“新工科”背景下生物分離工程實踐教學改革研究

杜麗平 馬立娟 夏夢雷

（天津科技大學生物工程學院 天津 300457）

0 引言

現(xiàn)階段生物工程發(fā)展迅速，生物分離過程是生物工程中必不可少的也是極為專業(yè)的環(huán)節(jié)，分離技術是生物高新技術能否實現(xiàn)產業(yè)化的關鍵。同時生物分離工程是一門實踐屬性突出的課程，在生物工程專業(yè)的課程設置中處于橋梁和紐帶地位，對專業(yè)人才的培養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。因此在新工科的背景下，生物分離工程的實踐教學如何面對新理念、新要求，找到繼承與創(chuàng)新的新途徑，值得我們思考。

1 關于新工科與生物分離工程

相比傳統(tǒng)的工科專業(yè)，“新工科”的特點在于不但吸取了傳統(tǒng)學科的優(yōu)勢，還結合了新市場、新科技、新要求所帶來的學科發(fā)展趨勢，思考社會對工科人才的新標準和高校培養(yǎng)的新模式。也就是說，“新工科”新在創(chuàng)新迭代，對工科教育的長遠發(fā)展做了戰(zhàn)略性的思考和探索。

自2016 年“新工科”的概念被提出后，國家教育部門便對新工科的建設進行了系統(tǒng)的規(guī)劃與推進。“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”作為新工科建設的三部曲，開辟了高校對新工科建設的探索之路，在這之后，“天大方案”“F計劃”“成電方案”等紛紛涌現(xiàn)。[1]國家和高校合力探索提升師資隊伍質量、專業(yè)建設質量、課程建設質量、育人生態(tài)質量、雙創(chuàng)教育質量等多方面的方案措施，形成優(yōu)秀的中國模式、中國經驗，為國家高等教育的建設添磚加瓦。

生物分離工程是生物工程專業(yè)中非常重要的一門必修課程，是一門實踐性和應用性極強的學科。在學習過程中，學生需要掌握多個學科的專業(yè)知識，如生物化學、基礎化學、化工原理、微生物學等，還要具備對知識進行綜合運用的能力。[2]最終要求學生能夠在實際工作中熟練地將理論應用于實踐，進行正確的操作，指導生產，服務生產，因此這門學科的講授也是具有一定難度的。

2 生物分離工程實踐教學改革措施

對于實踐教學，過去人們會將它與課堂理論教學進行對比，認為它是對課堂理論知識的課外應用。如今隨著“新工科”理念的提出和教育改革的推進，人們對實踐教學的認識有了新的延伸，即實踐教學應貫穿于整個教學過程中，從課堂內的教學內容到課堂外的理論研究，從校園內的實驗操作到校園外的實踐教學。

目前高校對生物分離工程的實踐教學還存在很多問題，如課堂內容過多，無法突出教學重點，實踐教學的學時安排得太少，學生對實踐過程不重視且考核缺乏嚴格標準，學生實踐能力弱等。因此對生物分離工程進行實踐教學的改革迫在眉睫，高校應引起重視。

（1）優(yōu)化教學內容，增強課堂教學的針對性。在高校內，“生物分離工程”這門專業(yè)課一般是對高年級的學生開設的，這些學生一方面專業(yè)課多且難度大，另一方面面臨著實習或就業(yè)壓力，學生有限的學習時間被壓縮，因此他們對專業(yè)課內容的學習會更側重于有利于就業(yè)的或對升學有直接幫助的課程。因此可以根據學生的發(fā)展方向將其分為兩大類，一類是要在生產一線從事生物工業(yè)的生產和管理工作的學生，另一類是要在科研院內進行基礎或應用研究的學生。學校和教師應考慮到學生的具體需求，將理論知識與實際設備相結合，針對這兩類學生優(yōu)化教學內容，例如講分離技術時，應將它在科學研究和工業(yè)上的利用現(xiàn)狀都介紹給學生，使兩類學生都能學到有用的知識，提高學生的課堂興趣。通過這種方式優(yōu)化教學內容，增強課堂教學的針對性。[3]

（2）加強與其他學科間的聯(lián)系。生物分離工程作為一門綜合性的學科，是以相關的公共課為基礎、以其他生物工程專業(yè)課為支撐來進行學習的學科。我們不難發(fā)現(xiàn)，在課堂中進行過程的講解以及結果的運算時都會涉及到很多高數(shù)學科的內容，如萃取平衡的推導和萃取率的計算就需要高等數(shù)學的知識。然而部分學生對高數(shù)知識掌握得不牢固，沒有打好基礎，對這部分內容的學習和理解就會產生困難，久而久之形成惡性循環(huán)，失去學習興趣。因此對相關公共課的考核一定要重視，學院應根據各個專業(yè)的學科特點，對公共課的考核實行不同的標準。對于其他專業(yè)課，也應設計好與生物分離工程的學科聯(lián)系，講解時要做到面面俱到。[4]同時對重要的內容要做到重點考查，讓學生明確公共課和專業(yè)課中的必要聯(lián)系。

（3）充分利用現(xiàn)代化手段，實現(xiàn)多媒體與板書教學的有機結合。多媒體教學在高校內已經相當普及，對生物分離工程來講，將教學內容制作成PPT 并通過多媒體播放是有一定的好處的，因為這門學科教學內容多、復雜、抽象且應用性強，而多媒體可以將聲音、圖像、文字融為一體，且可以以動畫的形式將實際生產過程展示給學生，方便學生理解，并能夠有效激發(fā)學習興趣。不過多媒體教學并不適用于全部課程內容，因為它一次展示的信息量大，學生的接受速度和做筆記的速度會跟不上多媒體的變換速度，反而對學生當堂掌握知識點不利。傳統(tǒng)的板書教學中教師的板書速度可以使學生有充分的時間去理解和做筆記，學生與教師的思維能夠保持同步。基于這種情況，教師應合理利用多媒體教學與板書教學，將兩者充分結合，實現(xiàn)課堂效果。對于計算結果的推導，如講授用同量溶劑萃取物質時，多次萃取比用相同溶劑一次萃取的效果要好，應采用板書教學法，計算出相應的萃取率，讓學生看到兩者之間的區(qū)別，方便學生接受和理解。[5]而對于分離設備或者分離操作，如講授色譜原理時，關于維茨特創(chuàng)立色譜法的過程和方法，就可以利用多媒體教學，通過動畫展示的方式向學生呈現(xiàn)相關，既形象又便捷。因此教師要充分利用現(xiàn)代化手段，實現(xiàn)多媒體和板書教學的有機結合。

（4）強化實踐教學環(huán)節(jié)，重視工程能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐教學作為生物分離工程教學的重要組成部分，是最能體現(xiàn)新工科教育理念的教學手段。學校應多組織學生到校外參觀生物工程產業(yè)和高新技術園區(qū)，了解生物產品的生產流程，與企業(yè)進行合作成立學生實習基地，讓學生能夠充分利用實習機會學習一些生物工程的操作設備和操作方法，同時還應向學生介紹生物工程產品在生產中的地位，使學生了解得更加全面。[6]學校還應培養(yǎng)教師的實踐教學能力，從學院的教師中選拔優(yōu)秀教師并對他們的科研任務進行適當控制，讓這些優(yōu)秀教師到企業(yè)中進行實踐，與企業(yè)合作完成生產項目，既能幫助企業(yè)創(chuàng)造利益，又能培養(yǎng)企業(yè)作為校外實習基地的校企合作關系。在校內，學校應對生物分離工程學科開設生物技術大實驗課，幫助學生掌握生物產品的生產流程，同時將本學科的各個實驗操作有機串聯(lián)起來，實現(xiàn)實驗教學的節(jié)約化、集成化。對于實驗器材，學校應設立項目經費，提升實驗室的硬件水平，盡量使每位學生都能夠親自動手完成實驗，改變以前只能通過教師演示實驗以及新實驗難開展的狀況，提高學生的實驗動手能力和實驗課的教學質量。

（5）優(yōu)化考核體系。生物分離工程實驗是生物工程專業(yè)重要的實驗課程之一，實驗考核是檢驗學生實踐能力和教師授課效果的主要方式。目前大部分院校對學生的考核大都重結果、輕過程，單憑學生的實驗報告來判斷好壞，忽視中間重要的過程，導致學生對實驗不上心，認為只是走過場。如今，在“新工科”的要求下，學校應該落實以學生為本的教學理念，將學生放在主體地位，對學生的考核要適應社會的發(fā)展需求，不僅需要考查操作過程是否規(guī)范、方案設計是否合理、結果分析是否透徹，還要考察實驗的創(chuàng)新性、小組研討的積極性和團隊協(xié)作的能力。[7]此外，學校應加強對學生表達能力、邏輯能力以及分析概括能力的培養(yǎng)，因為實驗報告對于實踐性極強的生物分離工程專業(yè)來講，就是一篇富有見解的科研論文，是學生進行科學研究必須要掌握的一項技能。

3 結語

新工科理念的提出，是對培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的更高要求。高校應總結經驗，改革創(chuàng)新，不斷完善培養(yǎng)方案，將生物分離工程的實踐教學落實到課堂內外，努力提高學生的實踐能力，探索新工科時代卓越人才的培養(yǎng)模式，服務生物產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展和轉型升級。