生物工程专业课程教学反思

一.《生物工程设备》教学反思

1.教学过程中遇到的问题

1.1.教师队伍对工科专业的认知存在差异

湖南科技学院于2002年创建生物工程专业，经过对具备工科背景人才的大力引进，以及历届教学管理者和专业教学团队的规划建设，已建成国家级、省级特色专业，但仍存在工科专业教师比例相对偏低，专业教学培养效果难以保证等问题。如2016级、2017级生工专业，制定培养计划仅36学时，导致许多工程设计基础类的知识无法实施，在教学过程中只能观其大略，作一下设备类型、流程、特征、结构等方面的介绍；与本课程相关的一些理论基础知识点，如气液双膜理论、福田秀雄的轴功率计算公式等知识并未对学生实施讲解教学，导致本课程的教学内容十分繁重，在具体实施教学过程中只能退而求其次、降低标准，以完成整体课程内容涵盖范围为要。要培养出应用型的专业人才，离不开对学生工程意识的培养，而要使学生具备工程意识，首先需要相关专业教师具备工科背景，以及足够的工厂实践经验，让这些有工程意识的教师积极参与到课程体系的制定与规划过程中来，提高专业课程设置的科学性与合理性。

1.2.学生观念的变化导致工程应用类课程兴趣减弱

伴随着网络经营模式的兴起，以及传统制造行业的长期不景气，与生物工程专业相关的高新技术企业正方兴未艾，高端技术型企业对人才的需求也在发生变化。经8年以上的学生跟踪访谈结果显示，学生对未来从事工作的期望已经有了微妙的变化，当下我校生工专业大学生更愿意从事一些相对轻松、智力依赖型的技术性、服务性工作或研究任务，对工程技术性质的工种兴趣不大，即使已明确告知学生技术人员的提升高度后，学生对相关课程知识点的兴趣仍然不足。相对于高精仪器而言，学生对生产设备的亲和度明显偏弱，认为这是工人才需要掌握的知识，对工程类知识及技能存在一定偏见。

1.3.教学条件仍有待提高

作为一门专业性极强的应用性课程，所学习的对象皆是本行业内常见的专业生产设备，而学生实践经验普遍十分薄弱，对专业设备更是接触不多，常规的教学手段容易使学生产生枯燥乏味之感，学生对所学知识的应用范畴感触不强，教师教的过程中也倍感压力，导致学习效果大打折扣。这其中固然与本课程内容密切相关，但作为一个教学单位，适当增加教学投入，积极引进一些教学模型或仿真软件，将有助于学生学习效果的提高。

除了以上几点，在教学过程中，《生物工程设备》还存在教学内容多、教学难度大，学生学习热情不高等问题。为改进上述不足，加强学生工程意识能力的培养，结合我校实际情况，通过以下几个方面对《生物工程设备》教学方法进行了改革和实践，并取得了理想效果。

2.提高课堂教学质量的对策

2.1绪论讲解前沿化

绪论是一门课程的开始，绪论质量的高低，可以反映出主讲教师对该课程的认识深度与广度，也决定了学生对该课程学习兴趣的高低。根据大一大二打下的基础，学生基本了解一个典型的生物产业实现技术过程，即以“原料→前处理→微生物扩培→规模化悬浮培养（发酵）→分离、纯化→干燥→混料→成品”流程为主线，采用互动问答的形式使学生了解各个环节所涉及的技术种类与要点；再进一步引出与采用该技术生产的主体—设备，然后从整体上介绍设备的分类、选型标准、设计要求等，包括新型设备的应用情况；最后抛出问题，如“如果你来兴办一个生物企业，需要考虑哪些因素？”或“如何保证产品质量不下降的前提下提高生物企业竞争优势？”等问题，引导学生如何从实际出发去考虑技术问题，培养学生的工程意识。

2.2.知识结构模块化

本课程内容体系分为三大知识模块:第一模块:生物反应器,此模块下又包含三个小模块:1)通风发酵设备；2)嫌气发酵设备；3)动植物细胞培养反应器；其中以第一小模块的教学内容为主，第二小模块次之，第三小模块再次之的顺序分层次逐级讲解，且通风发酵设备模块中又以机械搅拌式通风发酵罐为重点核心内容。第二模块:生物反应物料处理及产物分离纯化设备,此模块内容包括：1)物料处理与培养基制备；2)过滤、离心与膜分离设备；3)萃取与色谱分离设备；4)蒸发与结晶设备；5)干燥设备；6)蒸馏设备，共6个小模块，每个模块分4-6学时完成，共计30学时。第三模块:辅助系统设备,此模块包含3个小模块:1)空气净化除菌与空气调节；2)物料输送系统设备；3)生物工程工厂制冷系统设备及管道的清洗杀菌。此三大模块中，以第一、第二大模块为主，第三模块为辅，分步骤、有序地实施教学，在教学过程中，实时向学生介绍一些国内外专业设备生产与应用现状，以及相关零部件或设备 ……此处隐藏847个字……素的合成途径及其代谢调节控制。此三大模块中，第一模块是核心，第二模块是支撑，第三模块是延展。其中的核心模块，按照个人理解及总结，微生物代谢调控思想可归纳为五个字，即“切、阻、疏、通、除”。“切”指切除平行代谢支路，“阻”指阻断进一步向下合成途径，“疏”指疏通代谢流，“通”指提高细胞通透性，包括提高细胞膜和细胞壁的通透性，“除”指解除特殊调节机制，包括解除代谢互锁、打破代谢平衡以及条件突变株的运用等手段。分步骤、有序地实施教学，在教学过程中，实时向学生介绍一些国内外专业设备生产与应用现状，以及相关零部件或设备的国家/行业标准，并在实例讲解的过程中引导学生如何查阅和选择国标，使学生充分认识到国标及行标在工业设计与应用中的重要作用。

2.2 重视绪论的作用，激发学生学习的兴趣

绪论是一门课程的开始，绪论质量的高低，可以反映出主讲教师对该课程的认识深度与广度，也决定了学生对该课程学习兴趣的高低。先行对大学生开设的课程按生物技术实现流程作分类梳理，即哪些技术属上游技术，哪些属中游技术，哪些属下游技术，哪些属于技术的理论基础，随即引出《微生物代谢调控》属上游技术的定性结论，同时强调它又不同于已学的技术，它更多地体现在思考问题、解决问题的角度的特异性，即在分子合成代谢通路或网络水平上对基本的生命单元—细胞进行人为的、有明确目的的改造。在这里，各种育种技术仅是一种手段而非目的，凡是从代谢通路层面上存在改造、整合、重建可能性的技术均可单独或联合采用。再介绍“代谢控制”概念的产生，发展历程、基本思想以及指导技术应用概况，包括衍生技术学科的发展，如代谢组学、转录组学、GC/LC-MS、蛋白质组学、代谢工程等，它们是在更为精准、精细的分子水平上阐述或解决与代谢网络相关的机理或技术应用，可看作是现代分子生物学相关技术发展结果下代谢调控的延伸与拓展。最后再结合一些实例，如在植物中过度表达萜烯合成酶以增强植物对病虫害的抵抗力、在水稻中提高VA的合成量以增加大米的营养价值、在粮食作物中提高黄酮类的合成量以增加其抗氧化水平等，介绍代谢调控的发展现状及在现代生活生产中的应用。

2.3.更新教学方式，践行“以学生为主体”的理念

践行“以学生为主体”的教学理念，坚持贯彻以学生的发展为中心的教育准则，以课程教学改革促进学习方式的改进与发展，提高学生主体地位，增强学生的自主学习意识。对于一些难点兼重点的理论知识部分，如代谢调控的核心思想，主要以教师讲解为主；而对于那些其它课程已涉及或部分学习过的内容，如生物育种技术及原理、初级代谢产物的合成途径等内容，其相关知识已在专业课程《生物化学》、《基因工程》、《微生物学》和《细胞工程》中进行过系统性的学习，这些章节的大部分内容可采用启发式、研讨式或学生直接上台讲解的形式展开教学，这种教学形式可根据上课班级人数分成2-5人的小组展开，并及时予以评分备案；而对于学生掌握不牢固的部分，如DNA的合成、抗生素的合成，则仍以教师讲解为主。在育种实例及具体应对策略环节，则采取案例分析式、启发式与研讨式结合的教学方式进行，即先以谷氨酸（Glu）高产菌的选育为例，详细、系统地讲解Glu在EMP和HMP途径中的代谢调控要点，如何在代谢控制发酵基本思想的指导下，分析拟定较为具体的筛选策略，再依据每一条筛选策略，制定更为详细、具体、可行的实验方法，将《微生物代谢调控》的基本思想分步骤地、有序地贯彻到具体的微生物定向育种过程中去；后续章节的实例环节再依据随堂作业、课堂问答反馈的结果，让成绩较为理想的同学们先行示范讲解、其它同学陆续跟进的次序进行。最后，采取分组合作学习的模式，对学生的实际分析能力、思考能力、创新能力作进一步的强化训练，即不限定目标菌株累积产物的种类，但避免组与组之间出现完全相同的情况，通过自行查阅文献、分类整理，就已报道或生产用的菌株作理论上的可行性分析，重点从代谢调控方向阐述为何打上某种/多种标记后可提高目的产物的累积量，以及还可以作哪些具体的改进或改良的方式提高菌株的产率，力求使每位学生掌握如何利用代谢调控基本思想分析问题、解决问题，使代谢调控的思想成为学生专业思维习惯中的一部分。

2.4.改革考核体系，锻炼知识综合运用能力

针对以往考核评定方式的不足，我们强化了学习过程管理，即结合教学方式的改进，为增设的环节给予分数奖励，同时加大平时考核成绩占总成绩的比重，由原来的20 % 平时成绩+ 80 %考试成绩调整为40 %平时成绩+ 60 %考试成绩，平时成绩由平时表现、平时作业、讨论与讲解三大部分组成。平时课堂表现与作业占比不超过平时总成绩的40%，而讨论与讲解部分则占到平时成绩的60%以上，这部分在同学们分小组拟定方案、可行性论证/原理说明、文字汇报、PPT的制作与讲解过程中依据具体实施教学形式予以客观评价及打分，打分依据主要包括：方案是否合理科学、流程是否清晰、原理论述是否正确、文字表述是否规范、PPT制作是否标准、讲解是否清楚明了、逻辑是否通顺等方面，此部分分数由任课教师和熟悉本课程及其相关知识的专业老师综合打分，力求保证公平、公正、公开。

3. 教学方式方法调整成效

通过上述教学对策的探索与实施，学生对《微生物代谢调控》的学习兴趣、学习热情和学习成效有了明显的改善，学生尤其对教学方式和教学内容的调整反应最为积极，在一定程度上改变了大部分学生对于这类课程的“枯燥”、“乏味”、“难懂”的印象。通过对《微生物代谢调控》的教学改革，锻炼了学生分析微生物工程上游技术问题、提出问题、解决问题的能力、拓展了学生的专业知识，培养了学生专业综合知识的运用能力，提高了本课程的教学质量，较好地完成了本课程在我校生工专业人才培养目标中应达到的效果，可为地方院校生物工程《微生物代谢调控》课程的教学提供借鉴与参考。