[摘要]《生物分離工程》是生物工程相關(guān)專業(yè)的核心課程，對(duì)理論和實(shí)踐能力均具有嚴(yán)格的要求。新時(shí)期，新工科建設(shè)要求傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行不同程度的變革創(chuàng)新。本文結(jié)合新工科建設(shè)要求及《生物分離工程》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，借助混合式教學(xué)模式探討課程的教學(xué)改革，以期提高該課程的教學(xué)效果，使其更契合新工科理念，進(jìn)而促進(jìn)應(yīng)用型新工科人才的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]新工科；生物分離工程；混合式教學(xué)；課程教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)]G40-056""""" [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[DOI]：10.20122/j.cnki.2097-0536.2023.12.012

進(jìn)入21世紀(jì)以來，包括基因工程、酶工程、細(xì)胞工程和發(fā)酵工程等在內(nèi)的現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)入了迅速發(fā)展時(shí)期，并且對(duì)人們的生產(chǎn)和生活方式也產(chǎn)生了顯著的影響和改變?！渡锓蛛x工程》課程主要研究和探索生物產(chǎn)品的分離和純化，是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，在生物產(chǎn)品的生產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位。因此，生物分離工程在生物技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用[1-2]。

目前，在教育部提出的“新工科”概念引領(lǐng)下，我們國家對(duì)基因工程、酶工程以及細(xì)胞工程等生物技術(shù)極為重視，也加強(qiáng)了學(xué)術(shù)研究的投入，使其逐漸躋身世界前列。但是，作為生物工程產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的下游階段--生物分離工程技術(shù)的研究相對(duì)缺乏，相關(guān)數(shù)據(jù)表明：生物發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本中，生物分離工程技術(shù)的成本占70%以上，主要包括生物產(chǎn)品的分離、純化技術(shù)，如發(fā)酵液預(yù)處理、固液分離、離子交換技術(shù)、膜技術(shù)和結(jié)晶技術(shù)等，但是這一工段通常被研究人員所忽視[3-4]。在生物分離過程中，企業(yè)往往由于產(chǎn)物損失較大、能耗較高、質(zhì)量欠佳、“三廢”量大等原因承受了巨大的環(huán)保和同行競爭壓力。因此，當(dāng)前諸多企業(yè)都逐漸將重心從技術(shù)革新轉(zhuǎn)移到生物分離技術(shù)的開發(fā)，以期可以提高產(chǎn)品的收率，降低生產(chǎn)的成本，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。然而有將近80%的企業(yè)表示，“企業(yè)技術(shù)革新的速度很大程度上被生物分離工程技術(shù)相關(guān)人才的缺乏所制約?！币虼?，進(jìn)一步提高學(xué)生質(zhì)量，服務(wù)新時(shí)期工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，建立適應(yīng)“新工科”需求的課程體系迫在眉睫[5]。

一、生物分離工程的教學(xué)現(xiàn)狀分析

《生物分離工程》是生物工程相關(guān)專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課程，是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合并極具應(yīng)用性的課程[6]。對(duì)于學(xué)生，除了必須具有一定的化工原理、基礎(chǔ)化學(xué)等工程科學(xué)和自然科學(xué)基礎(chǔ)以外，還必須通過一些先修課程，諸如生物化學(xué)、微生物學(xué)、發(fā)酵生物學(xué)和酶工程等的學(xué)習(xí)，掌握一定的生物工程專業(yè)知識(shí)。然而在實(shí)際教學(xué)中，普遍存在課堂教學(xué)時(shí)數(shù)少、知識(shí)介紹廣度和深度兼顧難度大，學(xué)生間的理論基礎(chǔ)水平差別較大，以及由于理論和實(shí)踐聯(lián)系不夠深入對(duì)于一些生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的問題很難做出合理的應(yīng)對(duì)等問題。因此，《生物分離工程》課程的講授具有一定的難度，以傳統(tǒng)的方法進(jìn)行教學(xué)很難達(dá)到較好的教學(xué)效果，也無法適應(yīng)“新工科”需求，如何提高課程教學(xué)水平和保證教學(xué)質(zhì)量，是非常值得思考的問題。

二、基于傳統(tǒng)課程的混合式教學(xué)

混合式教學(xué)起源于國外企業(yè)對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)的一種教學(xué)理念，通過傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有效混合的方式來培訓(xùn)員工。因?yàn)槠涮赜械牧己眯Ч?，逐漸被教育界的學(xué)者所關(guān)注，并將這種理念帶入課堂教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行研究與探索[7-8]。在混合式教學(xué)中，所有關(guān)于教與學(xué)的任何元素根據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行組合，以形成最適合的教學(xué)流程，包括狹義的將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和線下課堂教學(xué)進(jìn)行混合，以及廣義的將不同的教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)媒介等進(jìn)行混合[9]。研究表明，混合式教學(xué)既能保持傳統(tǒng)教學(xué)面對(duì)面授課的優(yōu)勢，又可以使教學(xué)方式更靈活，取得出色的教學(xué)效果。

在混合式教學(xué)中，教師既可以組織學(xué)生在課前進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，又能在線下課堂中與學(xué)生面對(duì)面互動(dòng)和交流，實(shí)時(shí)關(guān)注到學(xué)生的真實(shí)情況，提高教學(xué)效率；同時(shí)還能夠引導(dǎo)學(xué)生在課前完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提前了解新課內(nèi)容，提前發(fā)現(xiàn)疑問，帶著疑問進(jìn)行新課學(xué)習(xí)，提高課堂學(xué)習(xí)效率，具有傳統(tǒng)課程教學(xué)所不具備的優(yōu)勢。

三、混合式教學(xué)改革具體措施

（一）拓展課程學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間

采用混合式教學(xué)，可以打破時(shí)間和空間的界限，使教學(xué)實(shí)踐不再受限于課堂的時(shí)間，從而延伸到課前和課后。在實(shí)際教學(xué)中，對(duì)于一些比較難于掌握和理解的理論內(nèi)容，教師可以在課前通過發(fā)布相關(guān)課程資料和預(yù)習(xí)提綱，幫助學(xué)生提前預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容，更好的發(fā)現(xiàn)問題，有助于在課堂上有針對(duì)性的解決問題。如講授蛋白質(zhì)沉淀技術(shù)內(nèi)容時(shí)，對(duì)于“沉淀的原理中Stern雙電子層模型”這一概念比較抽象，理解起來非常困難，教師可以在線上提前發(fā)布相關(guān)知識(shí)點(diǎn)補(bǔ)充，輔助動(dòng)畫示意圖，幫助學(xué)生提前學(xué)習(xí)，便于課堂講授中對(duì)于難點(diǎn)的理解，提高課堂學(xué)習(xí)的效率；當(dāng)課程結(jié)束之后，通過教學(xué)立方等教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布教學(xué)課件等教學(xué)資源，學(xué)生在復(fù)習(xí)查看課件內(nèi)容時(shí)，可以在平臺(tái)上進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)掌握度的勾選，反饋對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況；針對(duì)反饋結(jié)果，為學(xué)生提供及時(shí)的指導(dǎo)，并且有利于根據(jù)學(xué)生的掌握情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和內(nèi)容，突破時(shí)間與空間的限制。

（二）提供多元化的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源

在信息高速發(fā)展的時(shí)代背景下，固有書本知識(shí)無法為學(xué)生提供及時(shí)的行業(yè)信息，諸如MOOC、SPOC等在線課程的飛速發(fā)展給混合式教學(xué)改革提供了更加多元和優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。在混合式教學(xué)中，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，將不同教學(xué)方式的優(yōu)勢整合在一起，比如采用基于MOOC平臺(tái)的多元化多維度的教學(xué)模式，豐富教學(xué)內(nèi)容，使得課程的教學(xué)內(nèi)容不僅僅局限于教科書、PPT等，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更具主動(dòng)性和靈活性。特別是對(duì)于一些難以接觸到的大型設(shè)備儀器，比如一些轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、蒸發(fā)結(jié)晶裝置等，其體積較大、普及性不高，開展實(shí)踐實(shí)驗(yàn)較為困難，可以通過一邊講解一邊播放教學(xué)視頻方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，還可以聯(lián)系到具體的儀器設(shè)備，不再只是抽象的圖片和概念，更有利于對(duì)課程內(nèi)容的接收和掌握。另外，課程與校企合作，通過一些直播APP面向?qū)W生進(jìn)行在線的“云直播”，設(shè)身處地的實(shí)時(shí)觀看大型儀器的操作過程以及部分生產(chǎn)流水線；諸如此類的遠(yuǎn)程教學(xué)活動(dòng)，可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到課堂中沒有的生產(chǎn)操作流程，更好的將課堂的理論知識(shí)與實(shí)踐相聯(lián)系。

（三）增加課堂的互動(dòng)方式

傳統(tǒng)的教學(xué)方式，偏重于教師單向的輸出，無法更好的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，非常影響教學(xué)效果。在混合式教學(xué)的課堂中，教師可以借助一些課堂教學(xué)軟件的管理功能進(jìn)行互動(dòng)，例如使用隨機(jī)選人、搶答等刺激且有趣的方式與學(xué)生進(jìn)行課堂互動(dòng)，使課堂更加的生動(dòng)有趣，很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生對(duì)于課堂更有激情；可以與時(shí)事熱點(diǎn)相結(jié)合，增加一部分具有啟發(fā)性、實(shí)踐性的互動(dòng)，從具有啟發(fā)性的、社會(huì)討論度高的議題中獲得相關(guān)專業(yè)元素，設(shè)置章節(jié)討論題，比如在講述膜分離技術(shù)的時(shí)候引入“環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展，水資源的再生利用”等社會(huì)熱點(diǎn)問題，引領(lǐng)學(xué)生去主動(dòng)思考、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生結(jié)合理論知識(shí)開展分析和探究；對(duì)于一些實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容，通過設(shè)計(jì)相關(guān)主題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)生物分離理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過搜集資料、分組討論和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等，借助于本院的重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，申請(qǐng)并開展一些科研創(chuàng)新課題。這些教學(xué)措施對(duì)于學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的參與度有很大的助益，從而使學(xué)生成為課堂學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性。在這一舉措下，相關(guān)專業(yè)學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的申請(qǐng)上收獲頗豐，對(duì)于科研能力的培養(yǎng)也提供了助力。

四、課程考核方式

采用混合式教學(xué)的《生物分離工程》課程的考核方式有別于傳統(tǒng)的方式，最終的課程成績包括了平時(shí)成績（60%）和期末考試成績（40%），其中平時(shí)成績由線上學(xué)習(xí)成績、小組任務(wù)成績和線下的課堂表現(xiàn)平均分配。對(duì)于線上學(xué)習(xí)成績，課前預(yù)習(xí)情況占比20%，在線的作業(yè)完成情況占比20%，課堂的在線小測占比60%；小組任務(wù)成績則包括組員同學(xué)互動(dòng)、任務(wù)參與度和組員互評(píng)、各占比20%，分組成果匯報(bào)占比40%，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐和協(xié)作能力進(jìn)行充分的考核。

不僅注重考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，同時(shí)也對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)交流能力、課堂活躍度和綜合能力進(jìn)行了全方位的考核，使最終成績多方面、立體地反映出學(xué)生的真實(shí)水平。另外，每學(xué)期課程結(jié)束之后，除了全校性質(zhì)的評(píng)教，額外采用發(fā)起線上投票的形式對(duì)本門課程進(jìn)行滿意度調(diào)查，對(duì)于學(xué)生的課程反饋和授課意見及時(shí)收集，便于下一步的教學(xué)方法改進(jìn)。

五、結(jié)語

我國的戰(zhàn)略發(fā)展需要大力建設(shè)新工科，這是高等工程教育的未來，是深化工程教育改革、建設(shè)工程教育強(qiáng)國的重要舉措，關(guān)乎國家命運(yùn)和民族振興[10]?！渡锓蛛x工程》是生物工程相關(guān)專業(yè)的一門重要的課程，以其為基礎(chǔ)的下游技術(shù)是生物產(chǎn)品加工和生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于新工科建設(shè)要求，結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，借助目前頗有成效的混合式教學(xué)理念，對(duì)《生物分離工程》進(jìn)行課程改革，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法中融入混合式教學(xué)體系，最后以完善的教學(xué)評(píng)價(jià)方法獲得了更好的教學(xué)效果，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的主動(dòng)性、積極性和參與性。這一系列的教學(xué)改革，可以幫助學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握更加深入和牢固，最重要的是使其獲取了將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實(shí)踐的能力，促使成為具備堅(jiān)實(shí)專業(yè)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、服務(wù)新時(shí)期工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用型新工科人才。

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