2020年生物工程專業(yè)課程教學(xué)反思

1、生物工程專業(yè)課程教學(xué)反思 一.生物工程設(shè)備反思 1.教學(xué)過程中遇到的問題 湖南科技學(xué)院于xx年創(chuàng)建生物工程專業(yè)，經(jīng)過對具備工科背景人才的大力引進，以及歷屆教學(xué)管理者和專業(yè)教學(xué)團隊的規(guī)劃建設(shè)，已建成國家級、省級特色專業(yè)，但仍存在工科專業(yè)教師比例相對偏低，專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)效果難以保證等問題。如xx級、xx級生工專業(yè)，制定培養(yǎng)計劃僅36學(xué)時，導(dǎo)致許多工程設(shè)計基礎(chǔ)類的知識無法實施，在教學(xué)過程中只能觀其大略，作一下設(shè)備類型、流程、特征、結(jié)構(gòu)等方面的介紹；與本課程相關(guān)的一些理論基礎(chǔ)知識點，如氣液雙膜理論、福田秀雄的軸功率計算公式等知識并未對學(xué)生實施講解教學(xué)，導(dǎo)致本課程的教學(xué)內(nèi)容十分繁重，在具體實施教學(xué)過程中只

2、能退而求其次、降低標(biāo)準(zhǔn)，以完成整體課程內(nèi)容涵蓋范圍為要。要培養(yǎng)出應(yīng)用型的專業(yè)人才，離不開對學(xué)生工程意識的培養(yǎng)，而要使學(xué)生具備工程意識，首先需要相關(guān)專業(yè)教師具備工科背景，以及足夠的工廠實踐經(jīng)驗，讓這些有工程意識的教師積極參與到課程體系的制定與規(guī)劃過程中來，提高專業(yè)課程設(shè)置的科學(xué)性與合理性。 伴隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營模式的興起，以及傳統(tǒng)制造行業(yè)的長期不景氣，與生物工程專業(yè)相關(guān)的高新技術(shù)企業(yè)正方興未艾，高端技術(shù)型企業(yè)對人才的需求也在發(fā)生變化。經(jīng)8年以上的學(xué)生跟蹤訪談結(jié)果顯示，學(xué)生對未來從事工作的期望已經(jīng)有了微妙的變化，當(dāng)下我校生工專業(yè)大學(xué)生更愿意從事一些相對輕松、智力依賴型的技術(shù)性、服務(wù)性工作或研究任務(wù)，對工

3、程技術(shù)性質(zhì)的工種興趣不大，即使已明確告知學(xué)生技術(shù)人員的提升高度后，學(xué)生對相關(guān)課程知識點的興趣仍然不足。相對于高精儀器而言，學(xué)生對生產(chǎn)設(shè)備的親和度明顯偏弱，認為這是工人才需要掌握的知識，對工程類知識及技能存在一定偏見。 作為一門專業(yè)性極強的應(yīng)用性課程，所學(xué)習(xí)的對象皆是本行業(yè)內(nèi)常見的專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，而學(xué)生實踐經(jīng)驗普遍十分薄弱，對專業(yè)設(shè)備更是接觸不多，常規(guī)的教學(xué)手段容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味之感，學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用范疇感觸不強，教師教的過程中也倍感壓力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果大打折扣。這其中固然與本課程內(nèi)容密切相關(guān)，但作為一個教學(xué)單位，適當(dāng)增加教學(xué)投入，積極引進一些教學(xué)模型或仿真軟件，將有助于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提高。

4、 除了以上幾點，在教學(xué)過程中，生物工程設(shè)備還存在教學(xué)內(nèi)容多、教學(xué)難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高等問題。為改進上述不足，加強學(xué)生工程意識能力的培養(yǎng)，結(jié)合我校實際情況，通過以下幾個方面對生物工程設(shè)備教學(xué)方法進行了改革和實踐，并取得了理想效果。 2.提高課堂教學(xué)質(zhì)量的對策 緒論是一門課程的開始，緒論質(zhì)量的高低，可以反映出主講教師對該課程的認識深度與廣度，也決定了學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)興趣的高低。根據(jù)大一大二打下的基礎(chǔ)，學(xué)生基本了解一個典型的生物產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)技術(shù)過程，即以“原料前處理微生物擴培規(guī)?；瘧腋∨囵B(yǎng)（發(fā)酵）分離、純化干燥混料成品”流程為主線，采用互動問答的形式使學(xué)生了解各個環(huán)節(jié)所涉及的技術(shù)種類與要點；再進一步

5、引出與采用該技術(shù)生產(chǎn)的主體設(shè)備，然后從整體上介紹設(shè)備的分類、選型標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計要求等，包括新型設(shè)備的應(yīng)用情況；最后拋出問題，如“如果你來興辦一個生物企業(yè)，需要考慮哪些因素？”或“如何保證產(chǎn)品質(zhì)量不下降的前提下提高生物企業(yè)競爭優(yōu)勢？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生如何從實際出發(fā)去考慮技術(shù)問題，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。 本課程內(nèi)容體系分為三大知識模塊:第一模塊:生物反應(yīng)器,此模塊下又包含三個小模塊:1)通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備；2)嫌氣發(fā)酵設(shè)備；3)動植物細胞培養(yǎng)反應(yīng)器；其中以第一小模塊的教學(xué)內(nèi)容為主，第二小模塊次之，第三小模塊再次之的順序分層次逐級講解，且通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備模塊中又以機械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵罐為重點核心內(nèi)容。第二模塊:生物反

6、應(yīng)物料處理及產(chǎn)物分離純化設(shè)備,此模塊內(nèi)容包括：1)物料處理與培養(yǎng)基制備；2)過濾、離心與膜分離設(shè)備；3)萃取與色譜分離設(shè)備；4)蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備；5)干燥設(shè)備；6)蒸餾設(shè)備，共6個小模塊，每個模塊分4-6學(xué)時完成，共計30學(xué)時。第三模塊:輔助系統(tǒng)設(shè)備,此模塊包含3個小模塊:1)空氣凈化除菌與空氣調(diào)節(jié)；2)物料輸送系統(tǒng)設(shè)備；3)生物工程工廠制冷系統(tǒng)設(shè)備及管道的清洗殺菌。此三大模塊中，以第一、第二大模塊為主，第三模塊為輔，分步驟、有序地實施教學(xué)，在教學(xué)過程中，實時向?qū)W生介紹一些國內(nèi)外專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀，以及相關(guān)零部件或設(shè)備的國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在實例講解的過程中引導(dǎo)學(xué)生如何查閱和選擇國標(biāo)，使學(xué)生充

7、分認識到國標(biāo)及行標(biāo)在工業(yè)設(shè)計與應(yīng)用中的重要作用。 由于生物工程設(shè)備課程的特殊性質(zhì)，在教學(xué)過程中不可避免地會穿插運用到多門專業(yè)基礎(chǔ)課的知識，學(xué)生必須面對大量的方程式、公式以及各種設(shè)備結(jié)構(gòu)模型，若仍采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)方式，必定使學(xué)生產(chǎn)生枯燥、乏味之感。為改善這種狀況，主講教師須力求使課件內(nèi)容生動有吸引力，在不影響主體教學(xué)任務(wù)的情況下，我們作了如下改進：1）.積極引入各類型的仿真視頻，如“啤酒的釀造”、“味精的生產(chǎn)”等，可使學(xué)生更加直觀地理解本行業(yè)生產(chǎn)工藝流程，以及各個設(shè)備在不同生產(chǎn)要求中的應(yīng)用；2）.適時啟用虛擬實驗室，讓學(xué)生通過模擬軟件控制整個啤酒釀造生產(chǎn)過程，不僅使學(xué)生掌握了實際生產(chǎn)設(shè)備操作流

8、程和要點，而且進一步強化了學(xué)生對相關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理的理解；3）.采用動靜結(jié)合的方式搭配圖片，如罐或鍋，可先放仿真模擬三維圖和實物圖，再放工作動態(tài)圖，最后再放平面布置圖及截面圖。如此，豐富了課堂量，可在一定程度上提高學(xué)生的感性認知效果。 踐行“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，對于一些難點兼重點的理論知識及實例教學(xué)部分，自然以教師講解為主，而對于那些其它課程已涉及或部分學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，如動物/植物細胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器、膜分離設(shè)備、萃取與色譜分離設(shè)備，其分離原理與技術(shù)已在專業(yè)課程細胞工程和生物分離工程中涉及；而蒸餾設(shè)備的分離原理部分則已在專業(yè)基礎(chǔ)課程化工原理中進行了系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，這些內(nèi)容可采用啟發(fā)式、研討式

9、5或?qū)W生直接上臺講解的形式展開教學(xué)。另外如“生物反應(yīng)器的檢測控制”部分則可完全采用學(xué)生自學(xué)的方式進行，如“培養(yǎng)基制備”、“空氣凈化除菌及計算”等部分內(nèi)容還可采用探究式教學(xué)模式，在實施講解之前，根據(jù)這些章節(jié)部分的內(nèi)容，提前布置一些諸如“糖化的最終目的是什么？”、“空氣介質(zhì)過濾模型厚度計算中為何不考慮介質(zhì)厚度對氣體膨脹的影響？”、“如何看待糖化鍋與糊化鍋在結(jié)構(gòu)上的相似性？”等問題，以及“還有哪些可改進的措施或更加理想的計算模擬模型？”這一類拓展性問題，鍛煉學(xué)生思考工程技術(shù)問題的全面性和實用性，提高學(xué)生對工程技術(shù)類知識的提出問題的能力，以及探索研究、解決問題的能力。在開展這類教學(xué)形式之前，要求學(xué)生在

10、課余查閱相關(guān)資料，課堂上給予充分的機會加以討論，最后由教師歸納總結(jié)，使學(xué)生學(xué)有所用、學(xué)有所獲。 3. 教學(xué)方式方法調(diào)整成效 通過上述教學(xué)對策的探索與實施，學(xué)生對生物工程設(shè)備的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)熱情有了明顯的改善，學(xué)生尤其對教學(xué)形式和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整反應(yīng)最為積極，在一定程度上改變了大部分學(xué)生對于這類課程的“枯燥”、“機械”的看法。通過對生物工程設(shè)備的教學(xué)改革，拓展了學(xué)生的專業(yè)知識、鍛煉了學(xué)生看待工程問題、提出問題、解決問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生專業(yè)綜合知識的運用能力，提高了本課程的教學(xué)質(zhì)量，較好地完成了本課程在我校生工專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)中應(yīng)達到的效果。 二.微生物代謝調(diào)控教學(xué)反思 1.課程教學(xué)過程中遇到的問

11、題 微生物代謝調(diào)控理論性強，單純的理論教學(xué)難以培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的實踐能力。在嚴格限定教學(xué)大綱的制約下，任課教師只能按照教材按部就班地施教。再加之學(xué)生整體素質(zhì)確實與國內(nèi)一流大學(xué)存在一定的差別，大部分學(xué)生對理論性較強的知識掌握不夠牢固、理解不夠深入透徹，學(xué)生一旦在大一大二掌握的相關(guān)基礎(chǔ)知識不夠扎實的話，學(xué)習(xí)的困難程度是比較大的。在這種情況下，教師要想調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性是比較困難的，創(chuàng)造性學(xué)習(xí)就更無從談起。 對于理論課程的學(xué)習(xí)，尤其是涉及到基礎(chǔ)知識的部分，一般采用的方法無外乎“記”和“背”，然而若在教學(xué)過程也采用這種方式的話，非常容易使學(xué)生產(chǎn)生疲勞、厭倦之感，甚至?xí)乐卮靷麑W(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 對學(xué)

12、生而言，“以學(xué)生為中心”教學(xué)理念的最終目的，即是讓學(xué)生自發(fā)地參與到學(xué)習(xí)中來，自愿進行自主學(xué)習(xí)，以提高學(xué)習(xí)的效率和效果。作為一名合格的教師，與課程相關(guān)的專業(yè)知識儲備、拓展知識的深度和廣度固然十分重要，但如何讓學(xué)生掌握課程的基本內(nèi)容和原理/技術(shù)則顯得更為重要。好的教師，更應(yīng)該懂得如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何拋磚引玉，而非一味的講解知識。這就需要任課教師必須從實際出發(fā)，針對學(xué)生學(xué)習(xí)的實際效果，實時調(diào)整教學(xué)方式，使學(xué)生整體的學(xué)習(xí)興趣保持在一個較高的水平。 以往的考試大綱固然對考核的內(nèi)容、范圍、形式作了詳盡的規(guī)定，對指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)也有非常強的指導(dǎo)作用，但考核形式畢竟過于單一，學(xué)生學(xué)習(xí)效果的真實性和有效性不

13、高，更不能反映學(xué)生知識綜合運用能力大小的差異。大部分學(xué)生往往習(xí)慣于考前突擊強行記憶以提高考試成績，這種方法雖然能起到立竿見影的效果，然而壞處也十分明顯：學(xué)生學(xué)得不扎實，記得快忘記更快，能力培養(yǎng)根本無從談起，違背了大學(xué)人才培養(yǎng)的基本原則，即既注重“教得好”，更注重“學(xué)得好”實際教學(xué)信息反饋而且因為生源質(zhì)量的原因，而且學(xué)校還有一條規(guī)定，即要求所考核課程卷面成績不及格率不得高于20%，導(dǎo)致任課教師在出卷時必須考慮大多數(shù)同學(xué)的實際接受理解的程度，致使考查的內(nèi)容也不能有太大的變化， 作為一門專業(yè)性極強的理論課程，所思考的角度、看待生命單元內(nèi)在規(guī)律的方式、改造細胞為人類生活生產(chǎn)服務(wù)的方式，與以往學(xué)生接觸的

14、單門技術(shù)完全不一樣，微生物代謝調(diào)控是在基因水平上，以網(wǎng)絡(luò)的形式構(gòu)建、解釋、闡述細胞內(nèi)物質(zhì)合成的規(guī)律，并且不限定育種手段，達到重構(gòu)新的代謝途徑、或繞過已知代謝通路、調(diào)整/改變現(xiàn)有代謝網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果。就學(xué)習(xí)者而言，最大的障礙恐怕還是在于如何打破已形成的思維定式，理解并接受新的看待問題的角度和思考問題、解決問題的方式方法。而且常規(guī)的教學(xué)手段容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味之感，學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用范疇感觸不強，教師教的過程中也倍感壓力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果大打折扣。這其中固然與本課程內(nèi)容密切相關(guān)，但作為一個教學(xué)單位，適當(dāng)增加教學(xué)投入，積極引進一些教學(xué)模型或仿真軟件，將有助于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提高。 除了以上幾點，在教學(xué)過程中

15、，微生物代謝調(diào)控還存在教學(xué)內(nèi)容多、教學(xué)難度大，學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)氣導(dǎo)向影響等問題。為改進上述不足，加強學(xué)生工程意識能力的培養(yǎng)，結(jié)合我校實際情況，通過以下幾個方面對微生物代謝調(diào)控教學(xué)方法進行了改革和實踐，并取得了理想效果。 2.提高教學(xué)質(zhì)量的對策 本課程內(nèi)容體系大致分為三大知識塊:第一塊: 微生物代謝調(diào)控的基本思想。第二部分:生物育種技術(shù),此模塊內(nèi)容包括：1).誘變；2).融合；3).基因重組。第三部分:代謝調(diào)控育種實例，包括糖、脂、氨基酸、核酸與抗生素的合成途徑及其代謝調(diào)節(jié)控制。此三大模塊中，第一模塊是核心，第二模塊是支撐，第三模塊是延展。其中的核心模塊，按照個人理解及總結(jié)，微生物代謝調(diào)控思想可歸納為

16、五個字，即“切、阻、疏、通、除”?！扒小敝盖谐叫写x支路，“阻”指阻斷進一步向下合成途徑，“疏”指疏通代謝流，“通”指提高細胞通透性，包括提高細胞膜和細胞壁的通透性，“除”指解除特殊調(diào)節(jié)機制，包括解除代謝互鎖、打破代謝平衡以及條件突變株的運用等手段。分步驟、有序地實施教學(xué)，在教學(xué)過程中，實時向?qū)W生介紹一些國內(nèi)外專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀，以及相關(guān)零部件或設(shè)備的國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在實例講解的過程中引導(dǎo)學(xué)生如何查閱和選擇國標(biāo)，使學(xué)生充分認識到國標(biāo)及行標(biāo)在工業(yè)設(shè)計與應(yīng)用中的重要作用。 緒論是一門課程的開始，緒論質(zhì)量的高低，可以反映出主講教師對該課程的認識深度與廣度，也決定了學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)興趣的高低。

17、先行對大學(xué)生開設(shè)的課程按生物技術(shù)實現(xiàn)流程作分類梳理，即哪些技術(shù)屬上游技術(shù)，哪些屬中游技術(shù)，哪些屬下游技術(shù)，哪些屬于技術(shù)的理論基礎(chǔ)，隨即引出微生物代謝調(diào)控屬上游技術(shù)的定性結(jié)論，同時強調(diào)它又不同于已學(xué)的技術(shù)，它更多地體現(xiàn)在思考問題、解決問題的角度的特異性，即在分子合成代謝通路或網(wǎng)絡(luò)水平上對基本的生命單元細胞進行人為的、有明確目的的改造。在這里，各種育種技術(shù)僅是一種手段而非目的，凡是從代謝通路層面上存在改造、整合、重建可能性的技術(shù)均可單獨或聯(lián)合采用。再介紹“代謝控制”概念的產(chǎn)生，發(fā)展歷程、基本思想以及指導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用概況，包括衍生技術(shù)學(xué)科的發(fā)展，如代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、GC/LC-MS、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝工

18、程等，它們是在更為精準(zhǔn)、精細的分子水平上闡述或解決與代謝網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的機理或技術(shù)應(yīng)用，可看作是現(xiàn)代分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)發(fā)展結(jié)果下代謝調(diào)控的延伸與拓展。最后再結(jié)合一些實例，如在植物中過度表達萜烯合成酶以增強植物對病蟲害的抵抗力、在水稻中提高VA的合成量以增加大米的營養(yǎng)價值、在糧食作物中提高黃酮類的合成量以增加其抗氧化水平等，介紹代謝調(diào)控的發(fā)展現(xiàn)狀及在現(xiàn)代生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。 踐行“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，堅持貫徹以學(xué)生的發(fā)展為中心的準(zhǔn)則，以課程教學(xué)改革促進學(xué)習(xí)方式的改進與發(fā)展，提高學(xué)生主體地位，增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識。對于一些難點兼重點的理論知識部分，如代謝調(diào)控的核心思想，主要以教師講解為主；而對于那

19、些其它課程已涉及或部分學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，如生物育種技術(shù)及原理、初級代謝產(chǎn)物的合成途徑等內(nèi)容，其相關(guān)知識已在專業(yè)課程生物化學(xué)、基因工程、微生物學(xué)和細胞工程中進行過系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，這些章節(jié)的大部分內(nèi)容可采用啟發(fā)式、研討式或?qū)W生直接上臺講解的形式展開教學(xué)，這種教學(xué)形式可根據(jù)上課班級人數(shù)分成2-5人的小組展開，并及時予以評分備案；而對于學(xué)生掌握不牢固的部分，如DNA的合成、抗生素的合成，則仍以教師講解為主。在育種實例及具體應(yīng)對策略環(huán)節(jié)，則采取案例分析式、啟發(fā)式與研討式結(jié)合的教學(xué)方式進行，即先以谷氨酸（Glu）高產(chǎn)菌的選育為例，詳細、系統(tǒng)地講解Glu在EMP和HMP途徑中的代謝調(diào)控要點，如何在代謝控制發(fā)酵基本

20、思想的指導(dǎo)下，分析擬定較為具體的篩選策略，再依據(jù)每一條篩選策略，制定更為詳細、具體、可行的實驗方法，將微生物代謝調(diào)控的基本思想分步驟地、有序地貫徹到具體的微生物定向育種過程中去；后續(xù)章節(jié)的實例環(huán)節(jié)再依據(jù)隨堂作業(yè)、課堂問答反饋的結(jié)果，讓成績較為理想的同學(xué)們先行示范講解、其它同學(xué)陸續(xù)跟進的次序進行。最后，采取分組合作學(xué)習(xí)的模式，對學(xué)生的實際分析能力、思考能力、創(chuàng)新能力作進一步的強化訓(xùn)練，即不限定目標(biāo)菌株累積產(chǎn)物的種類，但避免組與組之間出現(xiàn)完全相同的情況，通過自行查閱文獻、分類，就已報道或生產(chǎn)用的菌株作理論上的可行性分析，重點從代謝調(diào)控方向闡述為何打上某種/多種標(biāo)記后可提高目的產(chǎn)物的累積量，以及還可以作哪些具體的改進或改良的方式提高菌株的產(chǎn)率，力求使每位學(xué)生掌握如何利用代謝調(diào)控基本思想分析問題、解決問題