“生物分离工程”课程案例式教学方法改革探析
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[摘 要] “生物分离工程”是理论和实践紧密结合的一门专业核心课程，针对目前该课程存在的问题，本文从理论教学、实验教学及考核方式三个方面探讨生物分离工程案例式教学方法改革，旨在全面提升学生综合素质和创新能力，培养理论和实践兼备的应用型人才。
[关键词] 生物分离工程;案例式教学方法;改革
生物分离工程是指从微生物发酵液、酶反应液和动植物细胞培养液中提取、分离和纯化出生物产品的过程[1]。“生物分离工程”课程是生物工程、生物制药、食品科学与工程等本科专业开设的专业必修课，系统地介绍了生物制品分离纯化的基本原理、过程操作、理论及应用等内容[2]。该课程理论与实践结合紧密，除了课堂上的基本理论和技术学习以外，还有实验操作[3]。生物分离工程在生物工程专业的课程设置中处于桥梁纽带的核心地位，对生物工程和生物制药等专业人才培养发挥着关键性作用[4]。
一、教学内容有的放矢，为案例化教学打下理论基础
根据人才培养大纲的修订，生物分离工程课时已经缩减。在有限的课时里，要把生物分离工程中的基本理论、过程操作、主要设备及应用范围讲透彻，难度较大[5]。所以，系统条理地整理课本内容，并将其以案例的形式串联起来非常重要。首先，可将生物分离工程的整个教学主线分四个部分：一是发酵液的预处理（包括预处理、细胞破碎、过滤和离心4个单元操作）;二是初级分离（包括沉淀、萃取、膜分离和吸附4个单元操作）;三是产品纯化（包括色谱分离和层析4个单元操作）;四是成品加工（包括结晶和干燥2个单元操作）[6]。在教学过程中既要将各部分内容独立出来，注意区分，又要能组合连贯。在明确了各分离技术的特点之后，可用一个案例将大部分重要的分离技术利用起来。以红霉素的提取分离综合实验为例，从红霉素发酵液中提取分离红霉素，要经过发酵液预处理、过滤、离心、萃取、结晶、干燥等操作，就可以将这些单元操作整合，这样先理清理论课思路，然后将理论知识应用到实验课中，有效地将理论和实践相结合，有利于学生学以致用，学生对理论知识理解更深刻，实际操作方法的掌握也更牢固。
二、实验操作重点激发学生兴趣，培养学生自主设计实验和解决问题的能力
在理论教学的基础上，要强化学生对理论知识的理解，必须让学生自己动手操作。生物分离工程这门课程所学习的设备较多，理论与实践相结合，更有利于学生掌握使用各种分离设备操作，为学生毕业后解决生产实际问题打下基础。生物分离工程实验课程首先设置一些基础的实验操作练习，让学生熟练掌握最基本的分离操作。然后根据实验室的实际情况及指导老师给定的参考大纲，让学生自主设计目标产物的分离实验。学生通过自己查阅文献，设计实验方案，完成实验操作，最后形成实验报告，完成整个考核过程。每一份实验方案就是一个案例，在老师的指导下由学生自主完成，能让学生学到更多东西。
三、提高学生参与度，实行过程化考核
根据生物分离工程课程的特点，课程要求学生分成若干个学习小组，每个小组根据老师给的案例大纲，选择一个案例开展本组工作。前期进行内容资料的搜集和整理，包括主要分离原理以及生产中的实际应用等，遇到问题及时与老师和其他同学交流。在实验课中，本组自行设计实验方案，完成老师设置的所有工作内容，参加小组评比。案例化教学的考核贯穿于整个教学过程，让学生更好地参与整个教学过程。生物分离工程案例化教学改革过程考核主要分三部分。
1.資料整理阶段，占总成绩的15%。这个过程每组学生要完成本组所选择案例有关文献的搜集，文献资料整理和分类。学生要根据实验对象和实验方法，在规定时间内搜集到较高质量的文献，并进行筛选和分类，比如初步分离包括哪几种分离操作，文献中的有机溶剂萃取、双水相萃取和液膜萃取等，本组实验方案选择哪一种方法及原因。这部分的工作是前期准备工作，做好准备才能应对接下来的实验操作。学生必须根据本组的选题方向，开展全面的文献搜集工作，不仅要保证文献数量，还要提高质量，并对所搜集的文献进行科学分类和整理，这也充分考验了学生自主学习和思考的能力。考核标准：搜集文献资料的完整性占总分的5%，整理分类的科学性和条理性占总分的10%。
2.实验操作，占总成绩的60%。这部分包括完整的方案设计及过程操作。学生根据本组所搜集和整理的文献及实验室的硬件设施，设计合理可行的实验方案，并交给指导老师审核，指导老师对学生的方案给出一定的优化建议，学生再根据老师给出建议进行方案完善，方案确定后即开始实验操作。实验操作过程包括实验准备、实验数据记录、遇到的问题及解决办法。全程需要做好详细记录，作为最终考核的材料。比如实验准备需要哪些材料和设备，实验数据记录，发现问题并做好笔记，是否找到解决的方案等。这部分工作是整个考核最重要的部分，学生要做好分工合作，将每一项工作明确到人，工作留下痕迹。在前期文献资料收集的基础上将这部分工作做好，实验操作过程就可真正检验学生的动手操作和解决实际问题的能力。每项工作都紧密配合，有条不紊，遇到实际问题做好记录，并合力想办法解决，还要综合考虑试验进度，材料和试剂的合理使用等。考核标准：实验方案的创新性占总分的5%，实验方案的可行性占总分的5%，实验准备占总分的10%，实验数据的完整性占总分的15%，出现的问题记录占总分的5%，问题解决办法占总分的5%，最后的实验报告及数据分析占总分的15%。
3.团队合作能力，占总成绩的15%。这部分主要考察学生团队合作精神，所有组员是否全部参与，参与的积极性及遇到的问题是否合力解决。学生不仅应有扎实的理论功底和较强的动手操作能力，团队合作精神也是学生踏入社会前的必修课。个人的力量是有限的，只有发挥出团队的力量才能迸射出更多的火花。借助团队的力量将个人价值发挥至最大，这种资源的合理利用是每个学生都要学会的。这部分考核还要结合日常考勤，每次实验课都会严格考勤，对迟到、早退、请假和旷课的情况做好详细记录。迟到或早退一次扣3分，请假一次扣2分，旷课一次扣8分，旷课3次以上直接取消考核资格。指导老师还可参考平时实验操作参与的积极性，学生在实验操作时老师做好记录，给出相应的奖励分数，表现好的一次奖励2分。考核标准：考勤占总分的5%，团队合作占总分的10%。
四、结语
生物分离工程案例化教学改革，目的是切实提高学生的自主学习能力，掌握基本的分离操作，熟练使用基本的分离设备，培养学生的团队合作精神。目前，很多学校还与一些企业签订了校企合作协议，这是发展生物分离工程课程案例式教学的契机。签订协议的企业中如果有制药或食品厂家的，可以带学生去企业参观学习，有兴趣的还可以实习甚至就业，这样就把学校教育和企业实际有效结合起来，不仅能提高学校的教学质量，还能培养出更多真正适合企业生产实际需要的应用型人才。学生根据自己的科研兴趣，甚至结合今后的就业方向选择案例，开展分离提取研究工作。
参考文献
[1]付跃，何海燕，罗奉奉.高校生物工程专业生物分离工程教学改革初探[J].广东化工，2019（6）：240-241.
[2]赵永军.基于科研反哺教学的生物分离工程实验教学改革研究[J].微生物学通报，2016（4）：849-854.
[3]薛锋，李凤伟，张丽.基于项目引导的“学习共同体”生物分离工程课程教学模式改革与实践[J].轻工科技，2018（2）：167-168.
[4]佚名.基于专业课程融合的案例式教学模式实践——以生物统计学课程为例[J].大学教育，2018（10）：101-103.
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