专业选修课“生化分离工程”教学改革的探索与实践

摘要：开设专业选修课的宗旨在于扩展学生的知识面，启迪学生的创新思维，因此，选择合适的专业选修课将为社会输送开拓型、创新型人才贡献重要力量。本文针对将生化分离工程设置为化学专业的专业选修课的课程定位，对生化分离课程的教学改革进行了探索与实践。

关键词：生化分离工程；选修课；教学改革

作者简介：杨洋（1982-），女，黑龙江牡丹江人，常熟理工学院化学与材料工程系，讲师；付任重（1981-），男，山西永济人，常熟理工学院化学与材料工程系，讲师。（江苏 常熟 215500）

中图分类号：G642.3     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）23-0113-02

选课制最早源于19世纪初，由德国教育家洪堡在柏林大学倡导并推行。目前，在高校中实行选课制是为了服务素质教育，希望学生在掌握必修课的基础上，通过选修课的学习，能够着眼于学科知识的拓展、深化，发展学生的个性和特长。本科生的专业选修课是“重基础、宽口径”培养目标的重要组成部分。[1]专业选修课有助于扩展学生知识面，巩固、深化其专业理论体系，增强学生灵活应用所学专业基础知识的能力，启迪学生的创新思维，在人才培养中具有不可替代的支撑功能。因此选择合适的专业选修课，是高校造就社会发展急需的开拓型、创新型人才的重要途径之一。[2]随着社会的发展和科技的进步，尤其以生物技术为代表的高科技含量技术的发展，是21世纪人类科学技术事业最伟大的成就之一。尤其是1990年启动的，由美、英、德、日、法、中六国参与的人类基因组计划的顺利实施则把生命科学推向当代科学研究的顶峰。而作为生物技术的下游技术——生化分离工程更是制约着生物技术的整体发展速度。[3]因此，开设生化分离工程这门专业选修课，对于具备良好的化学与化工基础的化学专业学生而言，对学生专业素养及创新能力培养的重要性不言而喻，更是适应当前严峻的就业形势的迫切需要。

然而，在目前的教学实践过程中，生化分离工程作为一门专业选修课在实践过程中还存在着诸多困难，其原因主要有以下几方面：第一，学生普遍认为作为专业选修课没有必修课重要，选择选修课只是单纯为了满足学分的要求，并没有真正认识到选修课的重要性；第二，作为专业选修课多在大三下半学期或者大四上半学期开设，学生因考研或就业压力较大，对选修课投入不足，逃课或在课堂上做其他事情的现象时有发生，极大程度地影响了教学质量；第三，由于生化分离工程的学习通常需要生物化学、基因工程、发酵工程等生物学的课程为基础，因此化学专业的学生在某些专业术语的理解上有难度，也常常会影响学生的学习兴趣。有鉴于此，如何在有限的教学时间内提高学生学习兴趣、培养能力、构建创新思维成为教学的重点改革内容，以下便是笔者对作为专业选修课的“生化分离工程”课程教学的几方面探索及实践。

一、明确课程定位，确立教学内容

由于这门课程是作为应用化学专业的专业选修课，因此，在教学计划中，将课程安排在大三的下半学期，此时的学生已经学完了有机化学、分析化学、化工原理等相关专业课程，为本课程的学习奠定了必要的理论知识基础。在教材的选择上采用严希康教授主编的《生化分离工程》教材，该书将经典的分离技术与现代新分离技术融合在一起，集分离原理、应用范围、方案设计、设备选择、操作技巧和放大技术等融为一体，原理讲解透彻，操作表述清晰，应用实例丰富。在教学内容的设计上，一方面要根据化学专业的知识背景，对生物分离技术课程的教学大纲进行了修订和完善。例如对于在基础化学以及化工原理中学习过的过滤、离心、萃取等分离技术，我们要着重讲解这类技术在处理生化产品时的特殊性，由于生物产品的浓度极低，黏度大，生物产品稳定性差所造成的分离困难，以及采用哪些方法来解决生物产品所带来的问题等要进行详细讲解；而对于主要应用于生化分离过程中的技术，如等电点沉淀、盐析、双水相萃取、超临界萃取、离子交换、电泳和亲和层析等分离方式应重点讲解。另一方面，随着科学技术的突飞猛进，再好的教材也存在相对的滞后性，因此对教师提出了更高的要求：要求教师在充分掌握书本的知识之外，还要经常查阅相关的科技文献。教师要对该学科的发展前沿的技术和交叉领域的发展有一定程度的掌握，并将这些前沿技术以及交叉学科所形成的新耦合技术及时介绍给学生，使学生不但能够掌握书本的知识还能够紧跟最新科研动态。

二、对教学方式与方法的改革

1.好的教学方式是技术与艺术的融合

在讲解该课程第一章“绪论”的内容时会发现学生的兴趣非常浓厚，因为这部分的知识多会涉及到生化技术的变革以及具有划时代意义的重大事件：例如DNA双螺旋结构的发现开创了分子生物学的时代；克隆羊Dolly的诞生标志着无性繁殖的可行性；通过DNA指纹来侦破疑难案件及在确立亲缘关系中的重要作用；以及被誉为生命的登月计划的人类基因组计划的顺利实施等标志性事件；在与现代生物技术相对比的传统生物技术中，引入的中国酒文化，使学生们认识到我们聪明的祖先在很早以前就已经在使用微生物技术来得到人们需要的产品的事实。通过对这类知识的讲解，不但使学生很轻松地接受了看似离我们很远的生化分离知识，同时也拓展了学生的知识面，激发了学生的学习兴趣。

但毕竟并不是所有的知识都会具有这样的趣味性，在讲解每一种技术时，多是些枯燥、乏味的原理、概念、公式和设备。因此，我们在讲解这些具体技术时，首先要说明这种分离技术在整个分离过程中所处的地位和作用，使学生能够站在高处俯瞰所要学到的知识，这样才能对知识的逻辑性和分离技术的出现、发展的时序性有更深层次的掌握。例如在讲授“萃取”技术时，首先运用回忆法，让学生回想在化学实验操作中萃取技术常常用于哪类物质的分离，基于的分离原理又是什么，接着引导学生对学习过的物理化学“相平衡”知识的回顾，自然地引出“分配定律”。通过这样的思考，使得新的知识变成了自己熟悉的知识，能够更加轻易的接受生化产品中的萃取技术的相关知识，并且达到了将相关学科的知识融会贯通的目的。而对于之前没有接触过的技术，如膜分离技术，可以在讲解了基本原理之后，引入这种技术的应用实例，比如在治疗尿毒症时，正是应用了膜分离技术使血液中的毒素通过透析作用而排除掉。通过实例的引入，使学生对各种分离技术的理解能够更加深入。

2.结合科技前沿，使知识与时俱进

随着现代科学技术的飞速发展，尤其在生化领域中，对于产品的纯度和分离效率提出了更高的要求，因此也要求分离技术的改进。例如，在萃取技术中的超临界萃取技术就是近来常用的新分离技术，超临界流体的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成分的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制；化学工业中混合物的分离等都会用到这种技术。所以，教师要紧跟科技前沿，将一些分离效率高的新技术着重介绍给学生，使知识也能够与时俱进。

3.结合多媒体教学，有效提高教学效率

由于生化分离技术这门课程涵盖了大量基础理论和生硬的设备构造，如果只单纯采用以教材为主的板书教学方式，会降低教学效率，不易抓住学生的注意力，不利于调动学生的学习激情。多媒体教学技术的应用，正为解决这一问题提供了有效的手段。多媒体教学集文字、声音、图片和动画等多功能为一体，进行直观形象的文字和图片展示，为学生提供了一个生动、形象和逼真的教学环境，给学生以视觉和听觉等方面的冲击，激发学生的学习兴趣，增强教学效果。例如，在讲解电泳的过程时，如果单纯靠教师的口头描述或用粉笔难以表达清楚，而如果运用flash动画却能清楚地看到电子运动的过程，以及带点颗粒在电场中的运动过程。再比如在色层技术的讲授中，针对现在广泛使用的液相色谱和气相色谱法应着重讲解，但是又没有足够的课时去实际操作，因此可以下载网络上的关于气相/液相色谱的视频来学习其工作原理和操作守则。通过引入多媒体，使得教学过程更易被学生理解和接受，有助于培养学生的形象思维能力。

三、考核方式的改革

由于考核内容和考核形式影响着课程的授课质量和学生的学风，所以对专业选修课考核内容及形式的选择应更为慎重。我们应摒弃传统的考核方式，建立一个能真正全面、客观、合理的课程考核体系。结合其他教师的教学经验显示：不宜采用开卷考试，主要是因为学生对开卷考试的意义理解不够，考试前搜集许多参考资料，形成了在考场上学习的现象。因此，采用平时成绩和期末成绩相结合的方式更合适一些。平时成绩由出勤抽查和课堂讨论组成。为了节约时间，提高教学效率，考勤方式主要采取第一节课前知识回顾的提问以及第二节课末知识总结的提问方式。并且在某些课中，会提出问题，将学生分成小组讨论，激发学生团队合作意识；或者通过调动学生主动走向讲台参与教授过程，变被动的学为主动的教，通过交流与讨论，不但锻炼了学生的逻辑思维和语言表达能力，更是活跃了整个教学氛围，在很大程度上调动了学生学习的主动性和积极性。期末考试采用提交论文的形式，因此，在每个章节结束时，会提供一些结合本章重点和难点内容的课题，多数为分离技术在实际应用中的实例，例如超临界萃取法在提取蜂胶产品的应用等课题，以供学生选择。指导学生从选题到搜集资料、筛选资料、论文的构思直至最后成稿的过程。为了引起学生的重视，应该在该课程的第一节课中说明考核方法，并要求学生根据授课内容尽早选定专题论文题目；同时强调专题论文不只是为了考核，更是为了锻炼学生分析问题、解决问题的能力，旨在培养他们的创新能力，使他们放弃“为了考试而学，为了考试而写”的错误思想。

参考文献：

[1]齐梅兰.在专业选修课教学中培养学生创新能力[J].中国高等教育,2004,(11):43-44.

[2]吕志凤,战风涛,姜翠玉.浅谈高校专业选修课的教学改革与实践[J].教改经纬,2011,(10):43-44.

[3]曹学君.研究生生化分离工程课程建设的思考[J].化工高等教育,2004,(1):15-16.

（责任编辑：麻剑飞）