潘莉莎,張德拉,王小紅,龐素娟

(海南大學材料與化工學院,海南?？?570228)

化工原理在《生物分離工程》課程教學中的應用

潘莉莎,張德拉,王小紅,龐素娟

(海南大學材料與化工學院,海南?？?570228)

闡述了化工原理在《生物分離工程》課程中的地位.基于化工原理在《生物分離工程》課程中的重要性,探討了化工原理在《生物分離工程》課程備課、講課、組織學生課堂演講等教學環(huán)節(jié)中應用的具體思路與做法.并通過教學實踐,探索了一些有益的經(jīng)驗,提出了進一步提高教學質(zhì)量的改進措施.

教學改革;化工原理;生物分離工程;應用

《生物分離工程》是生物工程專業(yè)本科生的主要專業(yè)必修課,課程 48學時,3學分,課程采用多媒體授課.《生物分離工程》主要向?qū)W生講授生物加工的下游過程——生物分離過程的原理、設備及其操作計算等實際工程知識.《生物分離工程》涉及到生物、化學、化學工程和醫(yī)藥等多個學科,是一門多學科交叉的課程.同時,該課程也是一門以化工原理和物理化學理論知識為基礎,進一步將其應用于生物技術領域的課程.

1 化工原理在《生物分離工程》課程中的地位

生物分離過程包括生物目標產(chǎn)物的提取、濃縮、純化及成品化等過程.細胞分離、細胞破碎、膜分離、萃取、吸附、色譜、沉析、超濾與電泳、結晶、干燥及輔助操作等生物目標產(chǎn)物的濃縮、提純、成品化方法都以單元操作的方式進行.尤其是細胞分離中的沉降和過濾、泡沫分離、干燥、膜分離等分離方法更純屬于化學工程單元操作.

因此,生物分離過程中各單元操作的基本原理、典型設備及其計算等都離不開化工單元操作的基本原理、典型設備及其計算.《化工原理》和《生物分離工程》兩門課程是緊密聯(lián)系,相輔相成.

2 精心備課,多媒體輔助教學

本課程在教材上選用《生物分離工程》,孫彥著,化學工業(yè)出版社出版.該教材簡明扼要,深入淺出,系統(tǒng)地介紹了生物下游工程的主要技術.書中各章既有獨立性,又相互呼應.為了促進學生擴充學習,參考書選用:1.《生化分離工程》,嚴?？抵骶?化學工業(yè)出版社出版;2.《新編生物工藝學》,俞俊棠等編,化工出版社出版;3.《抗生素生產(chǎn)工藝學》,鄔行彥等著,化學工業(yè)出版社出版;4.《生物工程下游技術》,劉國詮著,化學工業(yè)出版社出版;5.《分離純化工藝原理》,顧覺奮著,中國醫(yī)藥科技出版社出版;6.《生物分離原理及技術》,歐陽平凱著,化學工業(yè)出版社出版.

本課程采用多媒體課件輔助教學.幻燈片內(nèi)容是備課的關鍵,以選定教材和參考書為基礎精心備課,設計幻燈片內(nèi)容.由于生物分離過程中各單元操作的基本原理、典型設備及其計算等都離不開化工單元操作的基本原理、典型設備及其計算.因此,以動畫的形式播放化工單元操作的工藝流程圖等,可使學生更好地理解和掌握其內(nèi)容.除了講授課本的知識,筆者還將最新的研究進展乃至科學新聞加入講授的內(nèi)容中,以進一步提高學生對該課程的興趣.

3 用心講授,開拓學生知識面

在授課中將化工單元操作的概念和理念融會到生物分離工程的細胞分離、細胞破碎、膜分離、萃取、吸附、色譜、沉析、超濾與電泳、結晶、干燥及輔助操作等生物目標產(chǎn)物的濃縮、提純、成品化方法中.以化工原理單元操作為基礎,講授生物分離過程單元操作的基本原理、單元操作方法、工程基礎、典型工藝、應用范圍及相關的工程計算方法.

例如,在萃取一章的液液萃取設備一節(jié)中涉及了大量關于萃取分率,萃余分率以及萃取級數(shù)的計算,這些計算無不涉及到化工原理萃取單元操作的理論、工藝與計算.由于學生有一定的化工原理理論和實驗基礎,通過承上啟下,循序漸進的手段講授萃取在生物分離工程中的應用及具體工藝參數(shù)的計算,使學生易于接受并且舉一反三,能掌握更多的知識點.

一個好的授課教師,不只是一位談論書本知識的理論家,更應該是一個具有科研經(jīng)歷的研究者.結合科研經(jīng)歷的教學內(nèi)容能使學生聽起來更入神.在教學過程中,穿插一些自己的科研經(jīng)歷,講述科研的方法和樂趣,以及論文寫作的意義和創(chuàng)新意識,不但能夠豐富學生的知識面,而且也能帶動他們學習的興趣.

4 組織學生課堂演講,讓學生參與到教學中來

傳統(tǒng)的教學方式是純粹的教師教、學生學,是一個教師主動,學生被動的過程,不能充分地發(fā)揮學生的主動性.如何讓學生參與到教學中來,變主動為被動,提高學生的積極性,成為當今教學探索的熱點.

《生物分離工程》的第十二章干燥[1],主要介紹干燥的一般原理、干燥過程及可用于生物產(chǎn)物干燥的干燥器、工作原理和特點,《化工原理》下冊的第四章也為干燥[2],主要講授濕空氣的性質(zhì)、干燥過程的物料衡算和熱量衡算、固體物料在干燥過程中的平衡關系與速率關系以及干燥器等.兩個課程所講授的干燥內(nèi)容有很大的相似之處.對于干燥原理、干燥速率曲線、干燥平衡以及干燥器等知識點,學生在《化工原理》中已經(jīng)接受過系統(tǒng)的學習.不同之處為《化工原理》講授的干燥知識點理論性較強,而且主要應用在化學分離和化工生產(chǎn)等環(huán)節(jié),而《生物分離工程》講授的干燥主要應用于生物分離過程.

因此,組織同學就干燥 1章 4節(jié)的內(nèi)容進行演講,并重點介紹干燥在生物分離過程的應用.學生通過準備幻燈片和演講等過程可主動學習、積極思考,參與到教學中來,這種方式既鍛煉了學生的表達能力,又進一步地鞏固了干燥知識點.具體操作為:挑選出 4位同學分別事先復習第 1節(jié):干燥速度;第 2節(jié):濕空氣和物料中水分的性質(zhì);第 3節(jié):干燥過程;第 4節(jié):干燥設備及其應用,并準備好幻燈片.利用一次課的時間,讓 4位同學分別上臺演講 20 min.從演講效果來看,演講的 4位同學積極參與的意識和認真負責的態(tài)度可嘉,幻燈片內(nèi)容形象生動,動畫圖片豐富,演講也清晰地闡述了知識點.

學生課堂演講的總體效果良好,但也存在一些不足之處,即當臺上的學生演講時,一部分在臺下聽演講的同學不太專心,容易開小差.通過累積經(jīng)驗,計劃在今后的教學中讓更多的學生參與到課堂演講中,并讓聽演講的同學對演講內(nèi)容的知識點進行討論和提問,以此來提高他們的參與意識和注意力.此外,在演講內(nèi)容上,還應鼓勵學生不拘泥于課本知識,應允許他們將更多的課外知識引入到演講中來.

5 結束語

將化工原理應用于《生物分離工程》課程教學,可使學生更好地理解單元操作的工程理念,更好地掌握生物分離單元操作的基本原理、典型設備及其計算,有利于生物工程專業(yè)的學生將該課程學到的知識應用于今后的實際生產(chǎn)和工作中.

[1]孫彥.生物分離工程[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005:438-451.

[2]姚玉英.化工原理:下冊[M].天津:天津科學技術出版社,1992:258-230.

Application of Chem ical Engineering Pr inciple Teach ing in《Biochem ical Separation Eng ineering》

PAN Li-sha,ZHANGDe-la,WANG Xiao-hong,PANG Su-juan

(College ofMaterials and Chemical,Hainan University,Haikou 570228,China)

In the paper,the important status of Chemical Engineering Principle in《Biochemical Separation Engineering》was elucidated.The ideas and practices on how to use itwere discussed.And based on some experience,some measures for improving the teaching quality were proposed.

teaching reformation;chemical engineering principle;Biochemical Separation Engineering;use

G 420;Q 78 < class="emphasis_bold">文獻標志碼:A

A

1004-1729(2011)02-0193-02

2011-03-14

海南省教育廳高校科研項目 (Hjkj2009-33,Hjsk2010-16)

潘莉莎 (1981-)女,海南文昌人,海南大學材料與化工學院副教授,博士.