生物工程專業(yè)《生物工藝原理》教學(xué)大綱

【生物工藝原理】【PrincipleofBiotechnology】一．基本信息（必填項(xiàng)）課程代碼：【100141】課程學(xué)分/學(xué)時(shí)：【3/48】面向?qū)I(yè)：【生物工程】課程性質(zhì)：【學(xué)科基礎(chǔ)必修課】開課院系：生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院使用教材：主教材【生物工藝原理（第三版），賀小賢主編，化學(xué)工業(yè)出版社（2015年7月）】輔助教材【現(xiàn)代生物工藝學(xué)（上冊），儲(chǔ)炬、李友榮編著，華東理工大學(xué)出版社（2008年03月）】先修課程：【微生物學(xué)，103651，（4））；化工原理，140011，（3）】并修課程：【發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)，109581，（2）；生物工程大型實(shí)驗(yàn)，109831，（2）】后續(xù)課程：【生物分離工程，100731，（2）；生物過程與設(shè)備，100831，（3）；生物工程工藝設(shè)計(jì)，109891，（2）】二．課程目標(biāo)（必填項(xiàng)）“生物工藝原理”是生物工程專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，是基于綜合運(yùn)用生命科學(xué)的基本原理和工程學(xué)的概念，解決生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵問題，是工業(yè)生物技術(shù)的核心。隨著生物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和延伸，學(xué)科不斷交叉互容，該課程涉及到的基本理論、基本原理和基本實(shí)驗(yàn)方法，也是包括應(yīng)化專業(yè)、材料專業(yè)等在內(nèi)的其他專業(yè)學(xué)生所要學(xué)習(xí)及掌握的?！吧锕に囋怼笔且陨锕こ坍a(chǎn)品中的共性的工藝技術(shù)理論和實(shí)踐為基礎(chǔ)，以研究生物代謝過程和對代謝過程的調(diào)節(jié)控制，按照生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的典型流程編排教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)對生物工藝過程的生物學(xué)與工程學(xué)基本原理的理解，探求產(chǎn)品生產(chǎn)的生物工藝過程共性規(guī)律，從工藝角度闡明細(xì)胞生長和代謝產(chǎn)物與細(xì)胞培養(yǎng)條件之間的相互關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上深刻了解生物工藝過程的多樣性。學(xué)生通過“生物工藝原理”課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，將技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課與生物工藝的操作實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，為今后從事生物工程的有關(guān)科研開發(fā)和生產(chǎn)管理打下良好基礎(chǔ)。通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生需要達(dá)成的課程目標(biāo)如下：課程目標(biāo)1（知識目標(biāo)）:獲得生物工藝學(xué)的發(fā)展歷史，前沿問題及發(fā)展趨勢的知識，并在此基礎(chǔ)上深刻認(rèn)識生物工藝過程的多樣性；掌握生物生物過程的特點(diǎn)及單元操作的基本原理、相關(guān)參數(shù)及其參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)和控制。課程目標(biāo)2（能力目標(biāo)）:通過技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課與生物工藝的操作實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，掌握生物工程產(chǎn)品中的共性的工藝技術(shù)理論和實(shí)踐。課程目標(biāo)3（素質(zhì)目標(biāo)）：了解生物工藝過程涉及的新技術(shù)、新方法及新問題，訓(xùn)練思辨及一定的創(chuàng)新能力。具有正確認(rèn)識遠(yuǎn)大抱負(fù)與腳踏實(shí)地，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的決心和能力。三．課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系和支撐矩陣（必填項(xiàng)）表1課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系和支撐矩陣畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)及其支撐強(qiáng)度系數(shù)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3支撐強(qiáng)度1.工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。1.4能夠綜合應(yīng)用自然科學(xué)等知識和工程基礎(chǔ)知識，分析、比較生物反應(yīng)過程中的復(fù)雜工程的解決方案?！蘃2.復(fù)雜工程問題分析能力：具有文獻(xiàn)檢索的基本素質(zhì)、掌握資料查詢的基本方法；通過系統(tǒng)的實(shí)踐訓(xùn)練，初步具備一定的設(shè)計(jì)能力，數(shù)據(jù)歸納、結(jié)果分析的能力?？梢詫Ρ緦W(xué)科領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題進(jìn)行綜合分析，獲得有效結(jié)論。2.3能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理對生物工程復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、得出有效結(jié)論；能夠在多種解決方案中進(jìn)行選擇。√√M3.設(shè)計(jì)開發(fā)能力：掌握生物工藝學(xué)、生物分離工程、生物過程與設(shè)備、細(xì)胞工程、基因工程等的基本原理，針對生物工程及其相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的具體情況和特點(diǎn)，研發(fā)相關(guān)新方法及新工藝及相關(guān)設(shè)備。3.3能根據(jù)工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷對解決方案的可行性進(jìn)行初步評價(jià)；在生物工程、工藝裝備與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，分析改進(jìn)的方案。√√H7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價(jià)針對生物工程問題的工程實(shí)踐對環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。7.2能夠針對生物工程生產(chǎn)和實(shí)踐的復(fù)雜工程問題，分析評估生物工程實(shí)踐對環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響?！蘈四．課程內(nèi)容（必填項(xiàng)）（一）課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖生物工藝原理課是一門利用生物代謝過程，并借助于對代謝過程的控制，獲得生物產(chǎn)品的過程的共性為研究對象的學(xué)科。以探討生物產(chǎn)品生產(chǎn)過程的共性為目的，從工藝角度闡明細(xì)胞的生長和代謝產(chǎn)物的積累與細(xì)胞的培養(yǎng)條件之間的相互關(guān)系，為生產(chǎn)過程的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容包括微生物菌種的特性和選育、培養(yǎng)基配制、發(fā)酵方法、發(fā)酵機(jī)理、生產(chǎn)工藝控制、雜菌污染防治等內(nèi)容。任務(wù)是使學(xué)生在已學(xué)過課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化和提高所學(xué)的基本知識，深入理解生產(chǎn)過程的工藝原理，懂得如何應(yīng)用上述基本理論去分析和解決生產(chǎn)過程中的具體問題，改造原有的不合理的生產(chǎn)過程，使之更符合客觀規(guī)律。在授課過程中加入具有中國特色的固體發(fā)酵的介紹以及我國科學(xué)家對生物工藝各個(gè)環(huán)節(jié)或領(lǐng)域所做的杰出貢獻(xiàn)，讓學(xué)生了解生物工藝對“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”和“中國制造-2025”國家發(fā)展戰(zhàn)略的支撐作用。（二）課程內(nèi)容表2教學(xué)內(nèi)容及對應(yīng)的課程目標(biāo)（思政內(nèi)容：講解具有中國特色的固體發(fā)酵的介紹以及我國科學(xué)家對生物工藝各個(gè)環(huán)節(jié)或領(lǐng)域所做的杰出貢獻(xiàn)，讓學(xué)生了解生物工藝對“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”和“中國制造-2025”國家發(fā)展戰(zhàn)略的支撐作用。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識遠(yuǎn)大抱負(fù)與腳踏實(shí)地，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的決心和能力）1616161、28（思政內(nèi)容：講解生物工藝操作過程的責(zé)任心。使學(xué)生了解生物技術(shù)對中國國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，增強(qiáng)制度自信和民族自豪感。）1、28第一節(jié)培養(yǎng)液中氧的傳遞過程和傳遞方程式第二節(jié)微生物對氧的需求及影響需氧的因素第三節(jié)影響供氧的因素2、36（思政內(nèi)容：以傳統(tǒng)調(diào)味品如食醋、醬和白酒等為代表的生物生產(chǎn)過程均采用固態(tài)發(fā)酵工藝，對于生物過程的工藝分析多以液體發(fā)酵過程為主。通過對固體發(fā)酵過程蘊(yùn)含的生物學(xué)原理的分析，使學(xué)生了解傳統(tǒng)與現(xiàn)代的有機(jī)統(tǒng)一。不能以傳統(tǒng)替代現(xiàn)代，也不能以現(xiàn)代否定傳統(tǒng)。中國古代科學(xué)技術(shù)，特別是生物利用技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)有了一定的高度，避免歷史虛無的思想。）第一節(jié)基因工程菌產(chǎn)品的生產(chǎn)與研究第二節(jié)氨基酸生產(chǎn)工藝第三節(jié)抗菌素生產(chǎn)工藝第四節(jié)微生物酶制劑的生產(chǎn)工藝第五節(jié)其它產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝1、3掌握工程菌應(yīng)具備的條件，工程菌的應(yīng)用、工程菌的培養(yǎng)，氨基酸、抗生素、酶制劑等生產(chǎn)工藝流程及參數(shù)控制。4合計(jì)48（三）教學(xué)進(jìn)度與學(xué)時(shí)分配表3教學(xué)進(jìn)度與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容講課課后作業(yè)及分組活動(dòng)（討論/調(diào)查）線上學(xué)時(shí)（視頻學(xué)習(xí)/虛仿）章節(jié)學(xué)時(shí)緒論學(xué)習(xí)了發(fā)酵工藝原理作為生物工程工科專業(yè)的一門主桿課程，它的內(nèi)容是傾向于解決實(shí)際問題的學(xué)科，融合了多學(xué)科（微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生物數(shù)學(xué)等）知識。同學(xué)們根據(jù)認(rèn)識實(shí)習(xí)、課外閱歷等，理解該課程的學(xué)生內(nèi)容都有哪些（不局限課程大綱內(nèi)容）？\6通過第二章菌種及擴(kuò)大培養(yǎng)的學(xué)習(xí)以及推薦的課外讀物，分析菌種在利用生物技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品這一復(fù)雜問題中的關(guān)鍵作用及對產(chǎn)品生產(chǎn)的影響。\66閱讀資料回答產(chǎn)業(yè)用培養(yǎng)基與研究用的區(qū)別與聯(lián)系。\66發(fā)酵過程中避免污染的關(guān)鍵是什么？\68Monod方程和不同發(fā)酵方式的聯(lián)系是什么？\88Pirt方程對目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)酵控制的指導(dǎo)意義是什么？\86\464生物工藝課程學(xué)習(xí)后對職業(yè)規(guī)劃的影響。\4五．課程考核方式與評分標(biāo)準(zhǔn)（必填項(xiàng)）（一）考核方式討論及課后作業(yè)+期末閉卷考試表3課程成績構(gòu)成表課程目標(biāo)考核內(nèi)容課后作業(yè)及課堂討論（占比%）期末考試（占比%）課程目標(biāo)占總成績的比例課程目標(biāo)1生物工藝相關(guān)的概念、范圍和角度，生物過程工程共性，生物反應(yīng)過程的特點(diǎn)；生物過程工程普遍關(guān)注的主要問題，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中工程學(xué)基本概念；生物生產(chǎn)過程的菌種制備，生物工藝對微生物菌種的要求，獲取菌種的途徑，生產(chǎn)菌種的選育，菌種選育的方法，菌種保藏；發(fā)酵過程的污染及滅菌技術(shù)，培養(yǎng)基的濕熱滅菌，微生物的死亡速率與理論滅菌時(shí)間計(jì)算，培養(yǎng)基的優(yōu)化及制備；生物工藝操作模式與工藝控制，群體生長動(dòng)力學(xué)，產(chǎn)物積累動(dòng)力學(xué)，各種的得率系數(shù)；酶與細(xì)胞的固定化；生物工藝體系的氧氣供應(yīng)，熱量管理；比生長速率，比生產(chǎn)速率。與生物工藝不同操作模式相關(guān)的不同產(chǎn)品類型。207060課程目標(biāo)2通過技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課與生物工藝的操作實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，掌握生物工程產(chǎn)品中的共性的工藝技術(shù)理論和實(shí)踐。502030課程目標(biāo)3生物工藝過程涉及的新技術(shù)、新方法及新問題，訓(xùn)練思辨及一定的創(chuàng)新能力。具有愛崗敬業(yè)、積極奉獻(xiàn)意識。301010考核方式占總成績的比例3070100（二）評分標(biāo)準(zhǔn)表4討論及課后作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)91-100分75-90分60-74分1-59分0討論評分標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備充分踴躍發(fā)言回答正確見解獨(dú)到準(zhǔn)備較充分闡述較準(zhǔn)確有一定見解準(zhǔn)備不太充分闡述不甚完善存在較多錯(cuò)誤不積極準(zhǔn)備闡述不清晰正