本站原创【摘 要】
生物工程设备是为生物工程专业开设的核心课程.本文探讨了陕西科技大学生物工程设备课程的历史沿革、特点、课程体系、教学手方法改革等问题,认为应采用启发式及学生参与式教学,调动学生的主观能动性；采用参观、演讲式及电教片教学,扩大课堂信息量,锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力.
【关 键 词】生物工程设备；历史沿革；特点；教学改革
生物工程设备课程是高校生物工程专业普遍开设的主干课程,目前许多高校已将该课程扩展到生物科学、生物技术等相关理科类专业,足见其该门课程的重要性及实用性.陕西科技大学生物工程设备课程体系主要涵盖设备和工程两部分内容.介绍生物工程产业中的生物反应器、生物反应物料预处理、分离纯化、空气净化等设备的结构,工作原理、操作特性及设计放大、选用等,并结合目前生物工程企业生产案例进行讨论,巩固课堂教学内容和强化工程的观念.
一、课程的历史沿革及特点
陕西科技大学生物工程专业的前身是1985年成立的饮料和发酵工艺专科,为其开设《发酵设备》课程,侧重讨论发酵工业生产中的设备问题,即为现在《生物工程设备》课程的前身.1996年设置“生物化工”本科专业,开设的《发酵设备》课程教学体系中,增加了发酵工业生产中的工程内容.1998年,根据教育部普通高校本科专业目录,本校生物化工专业调整为生物工程专业,课程更名为《生物工程设备》,突出了生物工业中的设备及工程内容,拓宽了专业知识面和内涵,课程授课所在单位的“食品科学与工程”为陕西省名牌专业,拥有“陕西省食品生物技术示范教学中心”、“陕西省中药生物工程技术研究中心”、“国家果蔬加工技术研发分中心”、“陕西农产品加工技术研究院”、“陕西省食品加工工程技术研究中心”等科研结构.
生物工程设备是为生物工程专业开设的一门非常重要的专业主干课,具有实践性强、应用面广、内容更新快的特点.该课程与化工原理等工程类课程密切相关,与微生物学、生物工艺原理、生物分离工程、发酵工厂设计等课程紧密联系.通过本门课的学习,学生能够较好地掌握生物工业企业的设备生产流程、设备结构特性及工作原理、主要设备的设计计算与选型,掌握生物工业设备的应用现状及发展趋势,了解通用及专用设备安装维护的技术要求.本门课程的开设在培养高级生物工程技术人才中扮演着重要的角色.
二、课程体系及教学手段改革
《生物工程设备》与很多课程有着密切的联系,生物工程专业开设的课程主要有《物理化学》、《化工原理》、《细胞生物学》、《微生物学》、《生物化学》、《微生物遗传育种》、《基因工程》、《分子生物学》、《生物工艺原理》、《生物制药工艺学》、《生物工程下游技术》、《生物工程分析》、《发酵工厂设计》、《细胞工程》、《酶工程》、《氨基酸工艺学》、《生物信息学》等课程.针对课程教学体系,辟面重复和不衔接问题,以提高教学效率和教学效果.注重学生对基本原理的理解,注重对实用性内容的掌握,注重讲授体系中以点带面,达到举一反三的效果.本课程内容体系涵盖三部分内容：第一部分生物反应器,以机械搅拌通风生物反应器和生物反应器比拟放大为主线、兼顾其它好氧、厌氧及其它发酵设备.第二部分包括生物反应物料预处理及产物分离纯化设备,教学内容包括：（1）物料处理与培养基制备设备；（2）过滤、离心与膜分离设备；（3）离子交换与色谱分离设备；（4）干燥设备；（5）蒸馏设备等.第三部分为辅助系统设备,教学内容为空气净化系统及设备等.此外,我们还为学生简要介绍国内外生物工程设备知名企业,如德国贝朗（Braun）、法国宝乐菲公司（Biolafitte）、瑞士比欧公司（Infors）、日本丸菱株式会社（B.E.Marubishi）、镇江东方生物工程设备技术有限公司、上海傲中生物工程设备技术有限公司、华东理工大学国强生化工程装备有限公司、上海理工大学高机生物工程设备技术有限公司等,并通过网络查阅国内外专业书籍及期刊,如《BiochemicalEngineeringandBiotechnology》、《ProducingBiomolecularSubstanceswithFermenters,Bioreactors,andBiomolecularSynthesizers》、《FermentationandBiochemicalEngineeringHandbook：Principles,processDesign,andEquipment》等,通过将最新科研成果和技术及时地介绍给学生,使教学内容更具前沿性.
《生物工程设备》为工程类课程,这对没有工业生产阅历的学生,学习起来较为困难,影响其学习兴趣.在教学中如何发挥学生的主动性、积极性,使一门被认为枯燥的课程变为一门有趣味、生动活泼的课程是《生物工程设备》教学中长期探索的课题.我们利用多媒体教学的特点,通过图片、动画、录像等多种媒体信息,使枯燥的理论变得形象和直观,并帮助学生理解一些抽象问题,激发学生对本课程的学习兴趣,使上课信息量更大,课堂教学效果更佳.例如在讲授膜分离设备的时候,采用了东方仿真的I视频形式,演示了板式、管式、螺旋卷式、中空纤维式及动态压力膜分离设备的内部结构及其运转情况,形象生动,收到了事半功倍的效果.另外,通过生物工业企业生产设备的模拟设计计算,便于学生掌握教学内容,灌输工程观念,增强直觉感和实用感.
三、教学方法改革
采用启发式及学生参与式教学,充分激发学生的求知欲,从而调动学生的主观能动性.教师主要向学生提供信息源而不再是填鸭式的教学,学生的学习以信息资源为中心,并根据兴趣进一步发掘和探索,从而使教学变成了学生对新知识的追求过程.例如在讲生物反应器时,我们讲授了通风发酵设备,厌氧发酵设备,并给学生简要讲述了固态发酵生物反应器的优缺点,并提供了一些国内外参考资料目录,让学生分组在后查阅资料,并进行备课准备,每组推荐学生进行上台讲授,再由同学提问讨论,最后教师进行归纳和总结,这既可以培养他们勤于思考的学习态度,又能够引导他们进行创新性思维,且这种教学方式深受同学们的喜爱.
参观、演讲式及电教片教学.结合教学内容,组织同学们去相关发酵参观,在生产第一线让学生增加对所学内容的理解,并邀请发酵企业有一定知名度或在发酵行业一线工作的工程师或总工程师为同学们进行专题演讲,使同学对我国生物工程企业有了更深刻的了解和认识；此外学生放映了酱油酿造工艺、醋酿造工艺、啤酒生产工艺、液相色谱设备等电教片,增加了学生对相关设备的认识.
四、结语
通过对《生物工程设备》课题的课程体系、教学手段及方法等的改革,摸索出一种新的专业课教学模式,通过多媒体、视频、录像、电教片、参观及演讲式教学基本上解决了学生学习本课程时觉得枯燥的局面,扩大了课堂信息量,锻炼了学生独立分析问题和解决问题的能力.通过探索和改进教学手段和教学方法,才能与当代飞速发展的科技相适应,才能使培养出的生物工程专业毕业生具有更加深厚和广泛的专业知识,更能适应新世纪对复合型人才的需要.
【参考文献】
[1]华东理工大学.国际生物工程教育研讨会论文集[C].上海,2006.
[2]陆兵,宫衡,陈国豪等.生物工程专业课程体系的研究与实践[J].化工高等教育,2004（4）78-82.
[3]梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社,2011.
[4]陈必链,郑毅,陈建平等.提高《生物工程设备》课程教学质量的探索与实践[J& #93;.微生物学通报,2007.34（4）822-825.
[5]黎先发.《生物工程设备与原理》课程教学改革的探索与实践[J].中国酿造,2008（16）119-120.
【作者简介】
舒国伟（1977-）男,四川内江人,在读博士,讲师,研究方向：功能性乳制品.