新工科背景下《生化工程》教學(xué)改革初探

宋勝杰，陶娟

（江西科技師范大學(xué)，南昌330013）

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)、新興科技產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的新形勢(shì)下，現(xiàn)有高等教育培養(yǎng)的人才質(zhì)量并不能有效滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。新工科的提出，實(shí)質(zhì)上是高等教育理念的探索與創(chuàng)新，高等教育更加強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉型人才的培養(yǎng)，更加注重學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，以提高工科學(xué)生的就業(yè)力，適應(yīng)當(dāng)今勞動(dòng)力市場(chǎng)的需求[1]。大學(xué)應(yīng)跟隨時(shí)代的變化和求變求新，打破學(xué)科界限、加強(qiáng)產(chǎn)教融合、從根本上改變課程教學(xué)模式，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要教學(xué)目標(biāo)。

《生化工程》是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)主干課程，它是應(yīng)用化學(xué)工程的原理和方法，解決有生物體參與生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)理論及工程技術(shù)問題，內(nèi)容涉及了發(fā)酵工程、動(dòng)植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)、酶工程、生化反應(yīng)工程、生物分離工程以及生物工程設(shè)備的放大等，因此《生化工程》是將近代生物學(xué)的成果轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力所必不可少的重要組成部分，學(xué)好該門課程可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)、創(chuàng)造性地解決現(xiàn)實(shí)復(fù)雜生物工程問題的能力。

1 《生化工程》教學(xué)現(xiàn)狀

目前《生化工程》教學(xué)依然以多媒體與板書相結(jié)合的單一模式為主，學(xué)生對(duì)教材內(nèi)容僅有淺顯認(rèn)識(shí)，由于本課程存在理論公式具有較高的邏輯性及抽象性等問題，并且對(duì)高等數(shù)學(xué)要求較高，同時(shí)也包括對(duì)數(shù)學(xué)要求很高的《化工原理》、《物理化學(xué)》等前修課程，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握有一定的困難，畏難情緒高漲，學(xué)習(xí)積極性不高，課堂缺乏互動(dòng)；同時(shí)《生化工程》作為一門工程性很強(qiáng)的課程，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用于分析解決實(shí)際工程問題的能力，幾乎難以通過單純理論教學(xué)達(dá)到目的，傳統(tǒng)的以理論講授為主，弱化實(shí)踐能力的培養(yǎng)的教學(xué)方式，學(xué)生即便掌握了良好的理論基礎(chǔ)，但缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也難以實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與企業(yè)用人的無縫銜接[2]。

在新工科背景下，結(jié)合《生化工程》的工程應(yīng)用特點(diǎn)，著重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，將學(xué)生理論學(xué)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究緊密結(jié)合起來，更要貼近產(chǎn)業(yè)需求來培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才是非常有必要的。

2 《生化工程》教學(xué)改革的著力點(diǎn)

2.1 案例教學(xué)的引入

眾所周知青霉素工業(yè)化生產(chǎn)的歷史本身就是《生化工程》誕生的歷史，典型的生產(chǎn)案例作為該門課程的開篇，因此案例教學(xué)也應(yīng)貫穿其中，在理論知識(shí)講授完畢后，引入相應(yīng)的工程案例，讓學(xué)生分成若干小組，通過課下查找資料，課上討論計(jì)算，對(duì)老師提出的案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)并解決案例中存在的問題[3]。通過工程案例的分析，可提高學(xué)生自主思考能力、溝通能力和協(xié)作精神，同時(shí)加大學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性與主動(dòng)性。另外在案例的選擇上，一定要緊跟科技發(fā)展的步伐，積極跟蹤行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，將焦點(diǎn)熱點(diǎn)穿插到授課內(nèi)容中[4]。2020年核酸檢測(cè)試劑盒的研發(fā)使得生物醫(yī)藥領(lǐng)域在抗擊新冠肺炎疫情中大放異彩，該案例的引用必將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還可增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的使命感。

2.2 設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)不僅鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是讓學(xué)生建立起完整的科研思路，以及分析問題解決問題的能力。《生化工程》 中培養(yǎng)基的流動(dòng)、空氣除菌中的傳熱、氧氣溶解中的傳質(zhì)、酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)、生物反應(yīng)器的攪拌功率等均可作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師可結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件，提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模缓髮W(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備試劑耗材、設(shè)備儀器并親自動(dòng)手實(shí)施，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。另外還可增加選擇性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可選擇傳統(tǒng)方法與新型技術(shù)同時(shí)完成實(shí)驗(yàn)，最終通過比較新老技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出最佳實(shí)驗(yàn)方案[5]。

2.3 設(shè)置實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐是培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重要環(huán)節(jié)。也是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要平臺(tái)，但很多高校配套用于實(shí)踐的設(shè)備和場(chǎng)地不足，難以滿足教學(xué)要求，因而應(yīng)當(dāng)充分利用企業(yè)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)校企合作，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐平臺(tái)，讓學(xué)生真正深入企業(yè)生產(chǎn)、研發(fā)一線，用以擴(kuò)大學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生工程理念，并提升運(yùn)用相關(guān)理論和方法解決實(shí)際問題的能力[6]。實(shí)踐應(yīng)區(qū)別于實(shí)驗(yàn)，其教學(xué)目標(biāo)不能僅限于驗(yàn)證理論知識(shí)，訓(xùn)練動(dòng)手能力，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、創(chuàng)新能力及協(xié)作精神，提高學(xué)生的責(zé)任感。

2.4 開設(shè)課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，初步建立工程+效益的理念，以及運(yùn)用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段和方法優(yōu)化過程參數(shù)及設(shè)備參數(shù)。然而與生物專業(yè)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)比較少，專業(yè)適用性較弱，開設(shè)《生化工程》的課程設(shè)計(jì)，以生化反應(yīng)為基礎(chǔ)，用于強(qiáng)化學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，老師可以設(shè)置引導(dǎo)型課程設(shè)計(jì)，以學(xué)生感興趣的生產(chǎn)工藝為主，自行查閱文獻(xiàn)，制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行工藝計(jì)算，選擇設(shè)備尺寸，繪制圖紙，并考慮技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)的合理性，最終撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告[7]。

3 結(jié)論

《生化工程》作為一門工程類課程，應(yīng)充分利用其課程特點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)案例引入、自主選擇實(shí)驗(yàn)、設(shè)置生物制品企業(yè)實(shí)踐、開設(shè)生化工程課程設(shè)計(jì)等方式，積極發(fā)展多學(xué)科交叉，推進(jìn)產(chǎn)教融合，從而提高學(xué)生的交互學(xué)習(xí)興趣、自主創(chuàng)新和實(shí)踐能力，為國家培養(yǎng)出優(yōu)秀的復(fù)合型新工科人才。