《生化工程課程標準》課程教學大綱

1、生化工程課程標準課程編號141130508課程名稱生化工程考試/考查考試總學時數(shù)80實驗學時數(shù)24學分數(shù)6課程性質(zhì)專業(yè)必修適用專業(yè)生物工程承擔單位生物工程系第一部分 前言一、課程性質(zhì)及設置目的1.課程性質(zhì)和定位生化工程課程屬于專業(yè)必修課程，主要研究生化物質(zhì)的分離純化技術，是生物工程學科的重要組成部分，是生物技術轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力必不可少的重要環(huán)節(jié)，是一門理論與實際密切結(jié)合的課程，要求學生必須掌握。為后續(xù)課程的學習和畢業(yè)后從事生物工程領域的生產(chǎn)、開發(fā)和科研奠定必要知識基礎。2.前后續(xù)課程的安排課程是在學生學習了高等數(shù)學、化學工程原理、生物化學、生物工藝學、生物工程設備等課程的基礎上開設的。通過本門課程

2、的學習，使學生針對不同的生化產(chǎn)品的特性，獨立運用所學的有關生化技術方面的知識，設計合理的提取或精制的工藝路線和改造現(xiàn)有工藝，并能從理論上解釋生產(chǎn)實際中的各種現(xiàn)象。二、課程設計思路1.總體思路生化工程課程標準的設計思路是以生物工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)目標的需求、生化工程課程特點及實施對象的特點為依據(jù)，既注重培養(yǎng)學生扎實的理論基礎，又能培養(yǎng)全面動手能力的基本要求，開發(fā)學生的潛能和創(chuàng)新意識，進一步提高學生的科學素質(zhì)和分析、解決實際問題的能力。本課程標準在設計過程中，以能力為本位的培養(yǎng)目標、過程導向的課程開發(fā)和行動導向的教學過程為指導思想，圍繞技術應用能力培養(yǎng)這一核心目標，結(jié)合課程本身的特點，明確本課程

3、不僅含有化學工程、發(fā)酵工程、生物學概念和規(guī)律，而且含有工藝設計，工程概念，并據(jù)此構筑課程教學體系與教學內(nèi)容，注重學生實際應用技能。2.教學內(nèi)容組織方式以我校培養(yǎng)應用型本科院校人才培養(yǎng)目的為基點，生化工程教學內(nèi)容組織方式要體現(xiàn)“強基礎、重應用、抓設計”的教學理念。(1)強基礎：通過系統(tǒng)知識講解使學生了解各種生物活性物質(zhì)中各種雜質(zhì)的去除、分離、純化和精制技術。(2)重應用：通過實驗操作和工程案例的講解能使學生針對不同產(chǎn)品的特性，較好地運用各種分離技術來組織合理的提取、精制的工藝路線，并能從理論上解釋。(3)抓設計：結(jié)合課程設計培養(yǎng)學生對本課程各章獨立操作單元協(xié)同組織和設計的能力，也是課程的重要特色

4、。3.教學方法設計多種教學方式并用，根據(jù)不同的教學內(nèi)容，采取不同的教學方法，傳統(tǒng)教學法、討論式教學法、發(fā)現(xiàn)式教學法等，在強化課堂教學的主渠道建設的同時，結(jié)合物理學史、隨堂演示實驗、多媒體演示演示等方法深化教學內(nèi)容的內(nèi)涵，加大教學內(nèi)容含量，提高了教學效率，拓展學生的學習時間和空間。通過學生合作進行課程論文撰寫、課程ppt設計及演講豐富課程教學內(nèi)容和方法。4.考核評價的設計本課程分為理論教學與實驗教學兩部分，其中理論56學時、實驗24學時，考試成績由期末成績（60%）和平時成績（40%包括作業(yè)、提問及實驗）組成。理論考試著重考核學生對基本理論、基礎知識的掌握情況、分析問題和解決問題的能力。第二部分

5、 課程目標生物分離技術是生物化工專業(yè)的專業(yè)基礎課程之一。它借助生物、化學、化工等基礎科學的理論及其提供的實驗手段研究生物產(chǎn)品分離純化工程中的基本原理與方法。因此，課程目標和內(nèi)容設計充分體現(xiàn)以核心知識單元為主體，突出基礎理論，強化工程理念，適當兼顧前沿發(fā)展，構建支持學生后續(xù)課程學習和終身學習的理論基礎。1.知識目標生化分離工程以微生物發(fā)酵產(chǎn)品和天然產(chǎn)物分離純化為背景，研究生物產(chǎn)品的分離純化工藝及設備等。其指導思想是強調(diào)工程觀點，突出工藝特色，在課程建設過程中，結(jié)合教師自己的科研領域，教學內(nèi)容不斷更新，實驗的手段和方法不斷改進和創(chuàng)新。通過理論教學與實踐教學有機結(jié)合，在生物科學與工程學院發(fā)酵產(chǎn)品精制

6、、天然產(chǎn)物分離的研究基礎，開發(fā)出系列有特色的適于本科生的實驗內(nèi)容和研究開發(fā)的小型創(chuàng)新性研究項目，使學生接受實際的工程與科研的訓練，培養(yǎng)學生較強的科技素養(yǎng)和實驗能力。2.技能目標結(jié)合學院在發(fā)酵工程與酶工程等領域的學科優(yōu)勢，在微生物發(fā)酵液預處理、固液分離、產(chǎn)品精制與純化等內(nèi)容的優(yōu)化與整合上，突出基礎理論，強化工程理念，適當兼顧前沿發(fā)展。通過理論和實踐訓練，使學生全面掌握生物技術相關問題的基本原理、基本方法和創(chuàng)新能力，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的工程實踐能力。 3.素質(zhì)目標通過生化工程教學，使學生素質(zhì)在以下三個方面得到培養(yǎng)：（1）求實精神：通過生化工程課程教學，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和刻苦

7、鉆研的作風。 （2）創(chuàng)新意識：通過教學過程中生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的了解激發(fā)學生熱愛生物工程專業(yè)，求真務實，創(chuàng)新創(chuàng)造的科學和產(chǎn)業(yè)精神。（3）創(chuàng)業(yè)意識：創(chuàng)業(yè)是工科學生順利就業(yè)的重要方面，是青年為社會更好服務的最好的途徑之一，通過產(chǎn)品、企業(yè)、行業(yè)等信息在知識講解過程中的穿插，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)精神。第三部分 教學內(nèi)容與要求第1章 緒論本章介紹生化分離工程在生物技術中的地位，傳統(tǒng)生化產(chǎn)品和基因工程產(chǎn)品回收方法的比較，生化分離工程的特點，生化分離工程的一般流程和單元操作，生化分離工程的發(fā)展趨勢。重點：掌握生化分離工程的概念、特點及其操作的常規(guī)程序，生化分離工程的地位及其發(fā)展趨勢。難點：一般流程和單元操作，工藝選擇準

8、則，課程的正確學習方法和獲取知識途徑第2章 蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和保存本章講授蛋白質(zhì)四級結(jié)構、蛋白質(zhì)失活的原因和對策，基因工程表達蛋白質(zhì)類產(chǎn)物包涵體結(jié)構、特點、復性還原等知識點。重點：基因工程表達蛋白質(zhì)類產(chǎn)物包涵體結(jié)構、特點、復性還原等知識點。第3章 發(fā)酵液的預處理和固液分離本章講授發(fā)酵液和細胞培養(yǎng)液預處理的目的、技術發(fā)展水平，生物發(fā)酵液的特點，懸浮液分離過程；發(fā)酵液的預處理一般方法，凝聚與絮凝技術、除去雜蛋白的技術，發(fā)酵液的液固分離方法，發(fā)酵液預處理及固液分離方法及設備。重點：凝聚與絮凝技術，發(fā)酵液預處理及固液分離方法及設備第4章 細胞破碎與分離本章講授細胞破碎基本概念、技術發(fā)展簡史；不同類型細胞

9、壁的結(jié)構特點，掌握細胞破碎技術，基因工程表達產(chǎn)物后處理的特殊性，細胞破碎評價方法。掌握細胞分離的原理，細胞分離設備的應用。通過本章學習要求學生掌握細胞粉碎和評價的一般方法。重點：工業(yè)生產(chǎn)中常用的幾種細胞破碎方法的原理，操作過程常用設備，并能就實際生產(chǎn)情況予以合理的選擇。難點：常用破碎方法的合理選用，固液分離方法及設備選擇。第5章 沉淀法本章講授沉淀法技術概況、基本概念，鹽析沉淀法基本原理、無機鹽的選擇、影響鹽析的各種因素、鹽析法的優(yōu)缺點，等電點沉淀法，有機溶劑沉淀法，選擇性變性沉淀法，金屬離子沉淀法和高分子聚合物沉淀法。通過本章學習要求學生掌握沉淀法進行生物產(chǎn)品粗分離流程及操作方法。重點：上述

10、幾種沉淀方法的概念、原理及其適用范圍，鹽析法的影響因素對沉淀效果的影響，并能據(jù)實際情況予以靈活應用和選擇。難點：常用沉淀方法的靈活運用。第6章 膜分離技術本章講授膜分離過程的分類及定義，膜分離機理，表征膜性能的參數(shù)，膜分離傳遞理論，超濾速度的影響因素，超濾膜污染及再生，超濾的操作方式及設備，膜分離過程的應用實例。通過本章學習要求學生掌握膜分離技術的分類、原理，膜組件及選擇基本原則。重點：膜分離過程的分類，概念，實質(zhì)及其適用范圍。超濾速度的四種影響因素的影響情況，超濾膜污染的三種常規(guī)處理方法，膜分離機理的兩種模型（即毛細管流動模型和溶解擴散模型）,傳遞理論中過濾模型和濃差極化問題，超濾器的型式及

11、其方式。難點：膜分離機理和傳遞理論。第7章 萃取技術本章講授萃取法的分類和應用，溶劑萃取泡沫分離、雙水相萃取、超臨界萃取的特點和的原理；熟悉技術過程、工藝組成、設備構造和一般操作技術、實例。通過本章學習要求學生掌握萃取技術的基本原理、類型，不同萃取技術兩相構成、選擇，不同產(chǎn)品萃取技術的選用，以及設備構成。重點：萃取過程的理論基礎，分配定律、分配因子，乳化與去乳化問題控制，單擊萃取、多級逆流萃取、多級錯流萃取技術的萃取效率、級數(shù)計算，實驗室操作相關數(shù)據(jù)的計算、優(yōu)化；雙水相萃取相圖構成、體系構成及介質(zhì)回收；超臨界萃取技術特點、設備構成，工藝操作方式。難點：萃取基礎理論，萃取方式及過程計算；雙水相萃

12、取相圖構成。第8章 吸附與離子交換本章講授吸附類型、常用的吸附劑，影響吸附過程的因素和吸附劑的性質(zhì)；離交樹脂的分類及其定義，離交樹脂的合成（學生自學），離交樹脂的理化性能和測定方法，離交過程的理論基礎，離交過程的選擇性，樹脂和操作條件的選擇及運用舉例。通過本章學習要求學生能夠熟練地據(jù)實際情況選擇合適的樹脂和操作方式。重點：離子交換樹脂的分類，概念及其適用范圍，離子交換樹脂的理化性能和測定方法，格雷戈公式的推導和離子交換機理及其數(shù)學表達式，離交速度的影響因素的影響情況，離交過程的運用學理論和使離子層分層明顯的三種常用方法，能夠熟練地據(jù)實際情況選擇合適的樹脂和操作方式。難點：離交過程的理論基礎和選

13、擇性，格雷戈公式的推導和離子交換機理及其數(shù)學表達式。第9章 色層分離法本章講授色層色層分離法的分類及其概念，柱層析技術，吸附層析技術，離交層析技，生物親和層析技術，分配層析技術，凝膠過濾技術，電泳技術，薄板層析技術。重點：上述各技術的原理、操作方式、操作過程、所用裝置和材料的選擇、適用范圍，能夠靈活熟練地運用這些技術。難點：常用層析法的分類及其合理選用。第10章 電泳本章講授電泳動電過程、理論基礎，影響電泳遷移率的因素，電泳的類型，包括區(qū)帶電泳、等速電泳、等點聚焦、免疫及制備電泳，學習電泳的其他用途。重點：區(qū)帶電泳、等速電泳、等點聚焦、免疫及制備電泳；難點：電泳動電過程、理論基礎第11章 結(jié)晶

14、本章講授結(jié)晶的基本原理，結(jié)晶的類型、過程，結(jié)晶和重結(jié)晶技術的操作方式，影響結(jié)晶的因素，預測和改善結(jié)晶的基本方法。重點：結(jié)晶的類型、過程，結(jié)晶和重結(jié)晶技術的操作方式；難點：結(jié)晶的類型、過程第12章 成品干燥本章講授生物產(chǎn)品干燥方法、方式，包括對流干燥、噴霧干燥、升華干燥、真空低溫干燥。重點：對流干燥、噴霧干燥、升華干燥。難點：干燥方式選擇，生物制品成品的干燥方法。第四部分 課程實施及建議一、教材選用與編寫建議1.教材選用建議建議選用普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。2.教材編寫建議計劃編寫生化工程實驗教學指導。3.推薦教材1嚴?？担镂镔|(zhì)分離工程，化學工業(yè)出版社，2012年；2俞俊棠，新編

15、生物工藝學下冊，華東化工學院出版社，2003年。二、教學法方法建議生化工程課程教學應推行采用啟發(fā)式、討論式等多種行之有效的教學方法，加強師生之間、學生之間的交流，引導學生獨立思考，強化科學思維的訓練。鼓勵通過網(wǎng)絡資源、專題講座、探索性實踐、小課題研究等多種方式開展探究式學習，因材施教，激發(fā)學生的智力和潛能，調(diào)動學生學習的主動性和積極性。應發(fā)揮好課堂教學主渠道的作用，教學手段應服務于教學目的，提倡有效利用多媒體技術。應積極創(chuàng)造條件，充分利用計算機輔助教學、網(wǎng)絡教學等現(xiàn)代化教育技術的優(yōu)勢，擴大教學信息量，提高教學質(zhì)量和效率。 三、教學評價建議1過程評價 生化工程教學過程中鼓勵和促進學生積極參與到教學過程中來，是實現(xiàn)教學目的的前提條件之一。通過對學生學習過程的考核，可以使學生將精力集中到課堂教學中來，積極融入到教學活動之中。過程考核可采取發(fā)言計分、參與活動計分等辦法進行。2結(jié)果評價課程學習結(jié)束后，可以采用課