論化學(xué)工程類課程設(shè)置與教學(xué)方式范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了論化學(xué)工程類課程設(shè)置與教學(xué)方式參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

DNA重組技術(shù)可以獲得具有特定性狀的新型微生物和（或）動(dòng)植物細(xì)胞；新型細(xì)胞可以通過細(xì)胞、組織培養(yǎng)獲得所需要的細(xì)胞、組織甚至生物個(gè)體；而新型微生物（工程菌）可通過微生物發(fā)酵技術(shù)及生物反應(yīng)器技術(shù)獲得各種生物產(chǎn)品；同時(shí)，通過固定化發(fā)酵生產(chǎn)的酶來進(jìn)一步提高生物反應(yīng)的效率。有別于其他的技術(shù)方法，生物技術(shù)正以其具有生命作用特征的方式解決人類面臨的生存與發(fā)展挑戰(zhàn)，提供可持續(xù)發(fā)展的契機(jī)。生物技術(shù)的飛速進(jìn)步又對生命科學(xué)研究和工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展起著推動(dòng)作用，如在化學(xué)工程學(xué)科中推動(dòng)了傳質(zhì)與分離工程的發(fā)展，膜分離、親和層析技術(shù)等都是由于生物化工產(chǎn)品分離的需求而得以發(fā)展的。［4］伴隨著基因工程技術(shù)發(fā)展，更多的產(chǎn)品可以通過生物技術(shù)的手段來制備，這勢必給化學(xué)工程帶來新的要求和發(fā)展契機(jī)。

一、課程教學(xué)內(nèi)容安排

生物工程的內(nèi)容十分豐富，有限的課時(shí)內(nèi)不能面面俱到地進(jìn)行較為深入的講授。因此，教師在教學(xué)內(nèi)容的安排上，既要保證突出重點(diǎn)內(nèi)容，又要兼顧知識內(nèi)容的全面性。此外，還需要引入一些學(xué)科前沿成果，以跟蹤迅速發(fā)展的生物技術(shù)的進(jìn)步。我們對于課程教學(xué)內(nèi)容的安排，特別注意了以下幾個(gè)問題。

1．組建課程模塊，合理安排教學(xué)內(nèi)容。以生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展為導(dǎo)向，將本課程的教學(xué)內(nèi)容劃分成三部分：①緒論，介紹生物工程沿革及前沿。②生物技術(shù)基礎(chǔ)，詳細(xì)講述基因重組技術(shù)、蛋白質(zhì)和酶工程、細(xì)胞工程的基本原理，技術(shù)路線及特點(diǎn)，旨在幫助學(xué)生建立牢固的理論基礎(chǔ)、掌握相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用方法。③生物技術(shù)的工程化應(yīng)用及發(fā)展，重點(diǎn)介紹發(fā)酵工程、生物醫(yī)藥工程和環(huán)境生物工程，通過多個(gè)與人類生存和發(fā)展密切相關(guān)的案例的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生綜合知識的能力、融匯創(chuàng)新的能力。

2．讓學(xué)生了解生物工程學(xué)科的全貌。課程的緒論部分分別從生物工程的沿革、生物工程的原理及特點(diǎn)、生物技術(shù)的應(yīng)用及前沿發(fā)展、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)所發(fā)揮的巨大的社會和經(jīng)濟(jì)影響力等角度進(jìn)行講授，幫助學(xué)生標(biāo)繪出一副生物工程的全貌圖：從基礎(chǔ)理論的研究突破、生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展、到滲透至各國民經(jīng)濟(jì)主要領(lǐng)域中產(chǎn)生的巨大影響，期間產(chǎn)生的反作用又促進(jìn)生物學(xué)基礎(chǔ)理論的研究突破。這個(gè)過程周而復(fù)始地推動(dòng)著社會的變革與進(jìn)步。

3．寬泛基礎(chǔ)知識面，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際。生物工程是一個(gè)具有豐富學(xué)術(shù)內(nèi)容的領(lǐng)域，而本課程課時(shí)有限，不能詳盡地涉獵各個(gè)知識點(diǎn)，因此，如何設(shè)置課程內(nèi)容就成了影響教學(xué)效果的主要因素。本課程對基礎(chǔ)知識的教授強(qiáng)調(diào)的是“寬泛”而非“深入”，要求課程設(shè)置的基礎(chǔ)知識教學(xué)能夠滿足學(xué)生理解生物技術(shù)的基本原理即可，而對于生物技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用則給予了重點(diǎn)關(guān)注。課程堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用綜合性案例，讓學(xué)生了解從基本原理出發(fā)到實(shí)踐應(yīng)用的過程，學(xué)習(xí)綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的方法，培養(yǎng)科學(xué)思維方式。

4．以生物技術(shù)的應(yīng)用為導(dǎo)向設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，跟蹤學(xué)科前沿。在對課程的基本原理講授后，根據(jù)學(xué)生的工程專業(yè)教育背景和將來作為社會工作者的特點(diǎn)，我們引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)工程化應(yīng)用方法，這是更為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。這部分教學(xué)內(nèi)容占據(jù)了整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的相當(dāng)大的比重。如，微生物發(fā)酵工程、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)使生物技術(shù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；生物醫(yī)藥工程中集中了生物技術(shù)研究的前沿方向和熱點(diǎn)，各種生物技術(shù)在此融合；環(huán)境生物工程致力于建立人類與環(huán)境的和諧關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。本課程分別選擇這些領(lǐng)域中的主要內(nèi)容作為重點(diǎn)講授部分，如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制藥、單克隆抗體技術(shù)應(yīng)用、固定化酶技術(shù)及酶法分析、環(huán)境污染的生物治理等，安排了較多的教學(xué)時(shí)間，以使學(xué)生更好地了解生物技術(shù)的新進(jìn)展。

二、教學(xué)方法探討

生物工程學(xué)是生命科學(xué)與工程技術(shù)結(jié)合所形成的一門綜合性學(xué)科，基于研究對象（核酸、蛋白質(zhì)）及層次（分子、細(xì)胞、個(gè)體）不同構(gòu)建了不同的生物技術(shù)分支領(lǐng)域，同時(shí)基于應(yīng)用領(lǐng)域的不同也形成了各自富有特點(diǎn)的應(yīng)用技術(shù)，如生物醫(yī)藥領(lǐng)域中蛋白類藥物的生物構(gòu)建和生產(chǎn)、環(huán)境治理與保護(hù)中微生物的生物轉(zhuǎn)化過程技術(shù)等。由于教學(xué)內(nèi)容覆蓋面廣，為了提高教學(xué)效果，本課程在教學(xué)方法上進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的探索。

（一）以生物技術(shù)原理為主線貫穿教學(xué)活動(dòng)

本課程的教學(xué)活動(dòng)以生物工程的原理為主線展開，形成了基因工程、蛋白質(zhì)和酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等章節(jié)，以使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握各種生物技術(shù)的原理和應(yīng)用方法。同時(shí)，通過對生物技術(shù)應(yīng)用較為深入的生物醫(yī)藥工程、環(huán)境生物工程等內(nèi)容的安排，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)應(yīng)用對象的特點(diǎn)和要求綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識的能力。

（二）理論聯(lián)系實(shí)際，引入案例教學(xué)

發(fā)酵工程是將生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)，包含了從菌種培養(yǎng)到制備合格產(chǎn)品的過程。［5］菌種決定著發(fā)酵生產(chǎn)工藝方法，發(fā)酵工程中高產(chǎn)菌種常常是采用生物技術(shù)方法構(gòu)建的。發(fā)酵過程調(diào)控是基于微生物的生命代謝過程，培養(yǎng)條件的變化可以影響代謝途徑。發(fā)酵產(chǎn)物的提取純化是依據(jù)待分離目標(biāo)物質(zhì)的特性及待分離目的產(chǎn)物和雜質(zhì)之間物性的差異來進(jìn)行的，是決定生產(chǎn)成本高低的關(guān)鍵因素。如果只是按照發(fā)酵工程的過程來講解技術(shù)基礎(chǔ)及過程應(yīng)用技術(shù)，涉及知識點(diǎn)多，知識點(diǎn)之間的相關(guān)性較弱，這對于剛開始接受專業(yè)課程教育的本科三年級同學(xué)來說，接受起來有一定的難度。而以具體物質(zhì)的發(fā)酵生產(chǎn)為例進(jìn)行分析，更為形象化，也容易被學(xué)生理解和接受。授課時(shí)，我們以紅霉素的生產(chǎn)為例，分析了工程菌的構(gòu)建方法與高密度發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用，基于組分分離要求的分離純化工藝方法的建立等，并將自己多年科研的成果結(jié)合至授課內(nèi)容中。僅就紅霉素的提取純化而言，工程菌的引入及發(fā)酵調(diào)控技術(shù)的成熟，使紅霉素發(fā)酵單位由原來的3000u／mL～5000u／mL大幅度提高至8000u／mL～10000u／mL，使得新分離技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。目標(biāo)產(chǎn)物的分離工藝由傳統(tǒng)的“板框過濾－溶劑萃取－經(jīng)過中間體鹽的結(jié)晶純化”發(fā)展為“微濾膜過濾－（納濾膜濃縮）－層析分離－結(jié)晶純化”新的分離工藝。該工藝?yán)脤游霾僮鞯母叻蛛x效率實(shí)現(xiàn)了活性組分紅霉素A與雜質(zhì)組分紅霉素B、紅霉素C的分離；通過結(jié)晶過程中關(guān)鍵因素的調(diào)節(jié)，如結(jié)晶體系的組成及組成物的濃度變化、pH、溫度、攪拌等，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品粒度和晶形的控制，從而獲得純度高、藥理活性強(qiáng)的產(chǎn)品。案例的分析過程加強(qiáng)了學(xué)生們的工程概念，如發(fā)酵產(chǎn)物的提取往往會涉及結(jié)構(gòu)相似組分的分離，其分離方法的選擇需兼顧分離效率高、分離條件溫和的要求；微生物發(fā)酵是純種培養(yǎng)過程，工程設(shè)備必須滿足無菌操作的基本要求，發(fā)酵罐需要具備良好的混合能力，較高的傳質(zhì)、傳熱速率，且不能對菌體產(chǎn)生剪切破化；藥物的晶形和粒度與藥物的生理活性相關(guān)，現(xiàn)代藥物質(zhì)量控制指標(biāo)除了純度和雜質(zhì)含量要求外，還有晶體的晶形粒度等結(jié)構(gòu)指標(biāo)要求；發(fā)酵產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本和社會成本概念等等。實(shí)現(xiàn)一個(gè)抗生素藥物的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)需要融合現(xiàn)代基因工程、細(xì)胞工程、化學(xué)工程的知識。

（三）課堂講授與專題案例的調(diào)研相結(jié)合

本課程通過典型實(shí)例的剖析，加強(qiáng)了學(xué)生對基本原理的理解，并傳授了生物技術(shù)的應(yīng)用方法。我們時(shí)時(shí)跟蹤生物技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，對授課案例進(jìn)行更新，以使教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系生物工程的新發(fā)展、新成果，體現(xiàn)該領(lǐng)域新技術(shù)、新水平，使學(xué)生感受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展的巨大魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。但是，本課程的教學(xué)課時(shí)有限，課堂上不可能對生物技術(shù)各領(lǐng)域均充分展開。為了彌補(bǔ)這一局限，本課程在教學(xué)上設(shè)置了“專題調(diào)研＋課堂談?wù)摗杯h(huán)節(jié)，把生物工程應(yīng)用專題案例的調(diào)研工作，以作業(yè)形式布置給學(xué)生去完成，并通過課堂討論及提交論文的方式加以考查。［6］專題論文的完成及交流以小組為單位進(jìn)行，教師組織學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，要求各學(xué)習(xí)小組在給定領(lǐng)域范圍內(nèi)對感興趣的專題進(jìn)行調(diào)研和論文的撰寫。教師在組織學(xué)習(xí)小組之時(shí)，就將學(xué)習(xí)小組兩兩結(jié)對，要求各小組在完成本組專題調(diào)研的同時(shí)，對結(jié)對小組的課題也進(jìn)行相應(yīng)調(diào)研，并作為主審方在課堂上對結(jié)對組的專題內(nèi)容設(shè)置提問，引導(dǎo)課堂討論，而其他同學(xué)則可以對自己感興趣的專題自由發(fā)表觀點(diǎn)。

本課程要求，小論文要按照《華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)》的稿件規(guī)范撰寫，這也是對本科生撰寫科學(xué)論文的訓(xùn)練，是專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的一部分。這種“專題調(diào)研＋課堂談?wù)摗苯虒W(xué)模式，能讓學(xué)生自動(dòng)參與多專題的調(diào)研學(xué)習(xí)，達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識、拓寬知識面、深化專業(yè)認(rèn)知的目的，同時(shí)能夠較全面地訓(xùn)練和檢驗(yàn)學(xué)生專業(yè)文獻(xiàn)查閱、分析材料、歸納總結(jié)及思辨應(yīng)對的能力。實(shí)踐表明，這樣的學(xué)習(xí)方式效果突出。學(xué)生李曉陽在聽課小結(jié)中寫道：“分組演講、課程論文，每小組七八個(gè)人，不僅可以讓我們自己動(dòng)手獲取知識，鍛煉了動(dòng)手能力，還能夠培養(yǎng)我們團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。只有分工合作才能把這項(xiàng)工作做好。”學(xué)生閆天一在小結(jié)中寫道：“老師講到了我國生物發(fā)酵工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，雖然我國（抗生素）產(chǎn)量居世界之首，但生產(chǎn)效率比較低、產(chǎn)品附加值低、污染嚴(yán)重，主要以半成品（原料藥）為主，這些都深深觸動(dòng)了我。在化學(xué)制藥領(lǐng)域，我們?nèi)允且苑轮扑帪橹鳌Ｔ?1世紀(jì)，我想我們大學(xué)生的責(zé)任就是讓中國不僅是世界的工廠，也要成為研發(fā)的中心。”

三、結(jié)束語

今天，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)已經(jīng)滲透至社會的各個(gè)層面，人們幾乎每天都可以看到生命領(lǐng)域的研究新進(jìn)展。生物工程課程的教學(xué)，對于化學(xué)工程相關(guān)專業(yè)的本科生，不僅可以開拓專業(yè)視野，還可通過各分支領(lǐng)域典型案例的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維方式和探究應(yīng)用能力。隨著學(xué)科研究和應(yīng)用的進(jìn)展，生物技術(shù)亦將不斷有新突破和新發(fā)展，化學(xué)工程和生物技術(shù)的不斷交叉融合也勢必帶來更多前沿性的課題。與此相適應(yīng)，本課程的教學(xué)內(nèi)容也要不斷充實(shí)和更新，跟蹤前沿成果，始終堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，使教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的專業(yè)背景相聯(lián)系。教學(xué)活動(dòng)組織方式也要隨著學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高而不斷改進(jìn)，以使教學(xué)更適應(yīng)化學(xué)工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的需要，為學(xué)生今后的專業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

作者：陳葵紀(jì)利俊武斌單位：華東理工大學(xué)化工學(xué)院