“生物工程设备”课程教学改革初探

2022-09-12

“生物工程设备”是生物工程专业、发酵工程专业以及其它相关专业的一门重要的专业课。生物工程设备是生物技术产业化的重要组成部分, 是生物技术产业化的重要环节。生物工程设备是实现生物技术工程化的载体, 是实现生物技术工业化的关键。生物工程设备是所有应用于生物加工过程的设备的总称。其中, 既有标准的通用设备 (如粉碎机、物料运输设备、原料筛选设备等) , 也有生物反应专用设备 (如各种发酵罐等) 以及一些非标设备。因此, 在设计、选择生物工程设备时必须以生物作用剂为中心, 这就要求设计者既要有化学工程的知识, 又要有生物工程的基础。生物工程设备是以生物产品的工业化生产为目标, 介绍相关的生物产品的生产设备种类及设计和选型原则、原理。

1“生物工程设备”课程教学中存在的问题

1.1 工程意识薄弱, 学习兴趣不高

“生物工程设备”是生物工程专业培养计划中工程学模块重要的组成部分, 是培养学生工程意识的重要环节。但由于缺乏实践经验, 对生物工程工厂缺少感性认识, 加之, 近年在学生中存在的重理轻工的错误认识, 对课程的重要性缺乏足够的认识, 导致学生对该课程中出现的大量抽象乏味的图、表、方程式普遍存在畏难心理, 因此, 造成了学生对该课程的学习兴趣和积极性普遍较低, 在有些学校甚至出现了由于选课学生人数不足, 导致无法正常开课的情况。

1.2 教材内容陈旧, 有待更新

目前国内的生物工程设备教材中所涉及的许多设备是十几年前甚至更早前使用的设备, 有的已被淘汰, 导致学生在书本上学到的设备与工厂实际采用的设备差距较大;而新型生物工程设备由于技术保护等原因, 许多设备制造企业又不愿将有关设计图纸、原理公开, 由此该课程教学内容的更新也处在了一个两难的境地。

1.3“生物工程设备”课程教师队伍建设相对滞后

近年来, 多数学校的“生物工程设备”课程的任课教师是由具有博士、硕士学位的年轻教师担任, 这些教师具有较好的理论知识, 但多数人缺乏在相关企业工作、进修、锻炼的经历和丰富的工程实践经验, 授课过程中只能照本宣科, 从而影响了教学质量, 降低了学生的学习兴趣和积极性。

1.4 教学手段单一

生物工程设备课程教学内容中涉及许多设备的基本结构、原理及相关的设计计算, 因此, 在授课过程中会出现大量抽象乏味的图、表、方程式, 仅仅通过板书或二维的图片很难使学生准确无误地理解授课内容及其之间的关系, 从而造成学生厌学情绪。

2“生物工程设备”教学改革的尝试与建议

2.1 激发学生学习兴趣

提高教学质量和效果的最有效方法是变学生的被动学习为学生的主动探索, 而激发学生的学习兴趣则是实现这一目标的关键, 在课程的前言部分应通过具体实例使学生直观地意识到生物工程设备在生物工程领域的地位和作用, 我们在教学中举例在某企业的大型发酵罐在选用新型搅拌浆叶后, 在达到同样混合效果的情况下, 搅拌电机功率由原来的270KW降为2 0 0 K W, 从而为企业节省了大量的电力消耗。通过这些事例, 激起学生的学习兴趣。

2.2 更新教学内容

“生物工程设备”任课教师, 应充分利用互联网、学术交流以及与企业合作等多种资源, 在原有教材知识系统不变的前提下, 不断更新教学内容, 使学生不但能够了解生物工程经典设备的原理构造, 如机械搅拌式发酵罐, 而且使学生能够了解新型生物工程设备的工作、设计原理和构造, 如动物细胞反应器等;同时, 通过与有关设备制造企业举办专题讲座的形式, 向学生介绍生物工程设备相关领域的最新发展动态和趋势。

2.3 加强师资队伍建设

通过与相关设备制造及使用企业的合作, 任课教师进入到生产一线, 使任课教师更直观、更清楚地认了解各种生物工程设备的结构、原理及应用中存在的问题, 从而丰富课堂教学内容。部分授课内容可适当安排企业中具有丰富实践经验和理论基础的工程技术人员讲授, 这样, 可以使相关教师得到培训, 同时也会进一步增强学生的学习兴趣。

2.4 改进教学方法, 有效组合多种教学手段

针对授课过程中会出现大量抽象乏味的设备图、表、方程式, 影响学生认识和理解课程内容的问题, 教师应对板书、教学课件、专业录像片、实物展示等多种教学方法进行有效组合, 充分发挥各种教学方法的优点, 提高教学效果和质量。例如, 在讲到机械搅拌发酵罐的有关内容时, 将授课地点由教室搬到专业实验室、研究室或校内实训基地进行, 通过板书、实物展示使学生掌握机械搅拌发酵罐的结构、原理及设计原则。

在课堂上利用启发式、研讨式的教学方法, 调动学生的主观能动性;作者在授课过程中将“空气除菌设备”内容安排学生带着问题自学, 并写成5 0 0 0字左右的论文, 通过这一方式既培养了学生查找资料、总结、归纳的能力, 同时也使学生掌握了各种空气除菌设备的原理、结构。