“生物分離工程”課程案例式教學方法改革探析

瞿朝霞 周偲 付明

[摘 要] “生物分離工程”是理論和實踐緊密結合的一門專業核心課程，針對目前該課程存在的問題，本文從理論教學、實驗教學及考核方式三個方面探討生物分離工程案例式教學方法改革，旨在全面提升學生綜合素質和創新能力，培養理論和實踐兼備的應用型人才。

[關鍵詞] 生物分離工程;案例式教學方法;改革

生物分離工程是指從微生物發酵液、酶反應液和動植物細胞培養液中提取、分離和純化出生物產品的過程[1]。“生物分離工程”課程是生物工程、生物制藥、食品科學與工程等本科專業開設的專業必修課，系統地介紹了生物制品分離純化的基本原理、過程操作、理論及應用等內容[2]。該課程理論與實踐結合緊密，除了課堂上的基本理論和技術學習以外，還有實驗操作[3]。生物分離工程在生物工程專業的課程設置中處于橋梁紐帶的核心地位，對生物工程和生物制藥等專業人才培養發揮著關鍵性作用[4]。

一、教學內容有的放矢，為案例化教學打下理論基礎

根據人才培養大綱的修訂，生物分離工程課時已經縮減。在有限的課時里，要把生物分離工程中的基本理論、過程操作、主要設備及應用范圍講透徹，難度較大[5]。所以，系統條理地整理課本內容，并將其以案例的形式串聯起來非常重要。首先，可將生物分離工程的整個教學主線分四個部分：一是發酵液的預處理（包括預處理、細胞破碎、過濾和離心4個單元操作）;二是初級分離（包括沉淀、萃取、膜分離和吸附4個單元操作）;三是產品純化（包括色譜分離和層析4個單元操作）;四是成品加工（包括結晶和干燥2個單元操作）[6]。在教學過程中既要將各部分內容獨立出來，注意區分，又要能組合連貫。在明確了各分離技術的特點之后，可用一個案例將大部分重要的分離技術利用起來。以紅霉素的提取分離綜合實驗為例，從紅霉素發酵液中提取分離紅霉素，要經過發酵液預處理、過濾、離心、萃取、結晶、干燥等操作，就可以將這些單元操作整合，這樣先理清理論課思路，然后將理論知識應用到實驗課中，有效地將理論和實踐相結合，有利于學生學以致用，學生對理論知識理解更深刻，實際操作方法的掌握也更牢固。

二、實驗操作重點激發學生興趣，培養學生自主設計實驗和解決問題的能力

在理論教學的基礎上，要強化學生對理論知識的理解，必須讓學生自己動手操作。生物分離工程這門課程所學習的設備較多，理論與實踐相結合，更有利于學生掌握使用各種分離設備操作，為學生畢業后解決生產實際問題打下基礎。生物分離工程實驗課程首先設置一些基礎的實驗操作練習，讓學生熟練掌握最基本的分離操作。然后根據實驗室的實際情況及指導老師給定的參考大綱，讓學生自主設計目標產物的分離實驗。學生通過自己查閱文獻，設計實驗方案，完成實驗操作，最后形成實驗報告，完成整個考核過程。每一份實驗方案就是一個案例，在老師的指導下由學生自主完成，能讓學生學到更多東西。

三、提高學生參與度，實行過程化考核

根據生物分離工程課程的特點，課程要求學生分成若干個學習小組，每個小組根據老師給的案例大綱，選擇一個案例開展本組工作。前期進行內容資料的搜集和整理，包括主要分離原理以及生產中的實際應用等，遇到問題及時與老師和其他同學交流。在實驗課中，本組自行設計實驗方案，完成老師設置的所有工作內容，參加小組評比。案例化教學的考核貫穿于整個教學過程，讓學生更好地參與整個教學過程。生物分離工程案例化教學改革過程考核主要分三部分。

1.資料整理階段，占總成績的15%。這個過程每組學生要完成本組所選擇案例有關文獻的搜集，文獻資料整理和分類。學生要根據實驗對象和實驗方法，在規定時間內搜集到較高質量的文獻，并進行篩選和分類，比如初步分離包括哪幾種分離操作，文獻中的有機溶劑萃取、雙水相萃取和液膜萃取等，本組實驗方案選擇哪一種方法及原因。這部分的工作是前期準備工作，做好準備才能應對接下來的實驗操作。學生必須根據本組的選題方向，開展全面的文獻搜集工作，不僅要保證文獻數量，還要提高質量，并對所搜集的文獻進行科學分類和整理，這也充分考驗了學生自主學習和思考的能力。考核標準：搜集文獻資料的完整性占總分的5%，整理分類的科學性和條理性占總分的10%。

2.實驗操作，占總成績的60%。這部分包括完整的方案設計及過程操作。學生根據本組所搜集和整理的文獻及實驗室的硬件設施，設計合理可行的實驗方案，并交給指導老師審核，指導老師對學生的方案給出一定的優化建議，學生再根據老師給出建議進行方案完善，方案確定后即開始實驗操作。實驗操作過程包括實驗準備、實驗數據記錄、遇到的問題及解決辦法。全程需要做好詳細記錄，作為最終考核的材料。比如實驗準備需要哪些材料和設備，實驗數據記錄，發現問題并做好筆記，是否找到解決的方案等。這部分工作是整個考核最重要的部分，學生要做好分工合作，將每一項工作明確到人，工作留下痕跡。在前期文獻資料收集的基礎上將這部分工作做好，實驗操作過程就可真正檢驗學生的動手操作和解決實際問題的能力。每項工作都緊密配合，有條不紊，遇到實際問題做好記錄，并合力想辦法解決，還要綜合考慮試驗進度，材料和試劑的合理使用等。考核標準：實驗方案的創新性占總分的5%，實驗方案的可行性占總分的5%，實驗準備占總分的10%，實驗數據的完整性占總分的15%，出現的問題記錄占總分的5%，問題解決辦法占總分的5%，最后的實驗報告及數據分析占總分的15%。

3.團隊合作能力，占總成績的15%。這部分主要考察學生團隊合作精神，所有組員是否全部參與，參與的積極性及遇到的問題是否合力解決。學生不僅應有扎實的理論功底和較強的動手操作能力，團隊合作精神也是學生踏入社會前的必修課。個人的力量是有限的，只有發揮出團隊的力量才能迸射出更多的火花。借助團隊的力量將個人價值發揮至最大，這種資源的合理利用是每個學生都要學會的。這部分考核還要結合日常考勤，每次實驗課都會嚴格考勤，對遲到、早退、請假和曠課的情況做好詳細記錄。遲到或早退一次扣3分，請假一次扣2分，曠課一次扣8分，曠課3次以上直接取消考核資格。指導老師還可參考平時實驗操作參與的積極性，學生在實驗操作時老師做好記錄，給出相應的獎勵分數，表現好的一次獎勵2分。考核標準：考勤占總分的5%，團隊合作占總分的10%。

四、結語

生物分離工程案例化教學改革，目的是切實提高學生的自主學習能力，掌握基本的分離操作，熟練使用基本的分離設備，培養學生的團隊合作精神。目前，很多學校還與一些企業簽訂了校企合作協議，這是發展生物分離工程課程案例式教學的契機。簽訂協議的企業中如果有制藥或食品廠家的，可以帶學生去企業參觀學習，有興趣的還可以實習甚至就業，這樣就把學校教育和企業實際有效結合起來，不僅能提高學校的教學質量，還能培養出更多真正適合企業生產實際需要的應用型人才。學生根據自己的科研興趣，甚至結合今后的就業方向選擇案例，開展分離提取研究工作。

參考文獻

[1]付躍，何海燕，羅奉奉.高校生物工程專業生物分離工程教學改革初探[J].廣東化工，2019（6）：240-241.

[2]趙永軍.基于科研反哺教學的生物分離工程實驗教學改革研究[J].微生物學通報，2016（4）：849-854.

[3]薛鋒，李鳳偉，張麗.基于項目引導的“學習共同體”生物分離工程課程教學模式改革與實踐[J].輕工科技，2018（2）：167-168.

[4]佚名.基于專業課程融合的案例式教學模式實踐——以生物統計學課程為例[J].大學教育，2018（10）：101-103.