導(dǎo)語(yǔ)：生物分離工程課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)探索一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

1引入生物分離領(lǐng)域的新技術(shù)和新工藝來(lái)構(gòu)建生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)

生物分離工程是一門(mén)多學(xué)科交叉（如化工、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等）產(chǎn)生的新興學(xué)科，主要涉及將生物活性物質(zhì)從反應(yīng)體系中提取和純化的各種單元操作，例如萃取、吸附與離子交換、膜分離等，因此相關(guān)學(xué)科的發(fā)展總能為生物分離技術(shù)的發(fā)展提供新技術(shù)［9］。例如，隨著膜化工研究領(lǐng)域的發(fā)展，涌現(xiàn)出一系列新材料、新介質(zhì)和新型膜，這就為發(fā)展新型生物分離技術(shù)和工藝帶了極大地便利。所以在構(gòu)建本課程教學(xué)案例庫(kù)的時(shí)候要時(shí)刻關(guān)注化工、物理化學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和研究成果，在教育實(shí)踐中注重激發(fā)學(xué)生追蹤學(xué)科前沿、開(kāi)拓創(chuàng)新研究思路的興趣。例如，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中讓學(xué)生利用在線(xiàn)學(xué)術(shù)資源查閱相關(guān)文獻(xiàn)，追蹤生物分離技術(shù)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并以小論文的形式對(duì)新技術(shù)與新工藝的基本原理、具體流程和適用范圍進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，并與課程中的相應(yīng)知識(shí)進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析，并以此作為考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，最后將評(píng)分最高的案例編入教學(xué)案例庫(kù)。這樣極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與的積極性，學(xué)生參與性很強(qiáng)，也取得了很好的教學(xué)效果。此外，還應(yīng)該注重借助于一些新技術(shù)為提高生物分離工程教學(xué)效果服務(wù)。例如本課程中涉及諸多單元操作，這些單元操作過(guò)程復(fù)雜，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)生缺乏直觀的認(rèn)知體驗(yàn)，且對(duì)這些復(fù)雜的單元操作難以理解，因而造成學(xué)習(xí)興趣不高和教學(xué)效果低下等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）技術(shù)的可視化、直觀性等特點(diǎn)，利用“互聯(lián)網(wǎng)＋”技術(shù)將虛擬仿真單元操作融入到真實(shí)的生物分離實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最大程度地還原真實(shí)的生物分離過(guò)程［10］。例如我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)合課程知識(shí)，開(kāi)發(fā)了L-蘋(píng)果酸、L-丙氨酸等生物發(fā)酵產(chǎn)品的分離仿真軟件，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬讓學(xué)生直觀地體驗(yàn)整個(gè)分離流程，同時(shí)對(duì)過(guò)程中所涉及的單元操作進(jìn)行詳細(xì)剖析和說(shuō)明，整套軟件被編入生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)（圖1）［11-12］。這一措施不僅消除了他們對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作的陌生感、恐懼感；也使其對(duì)分離過(guò)程中的單元操作有了更為直觀的認(rèn)識(shí)，加深了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解。

2通過(guò)引入校企合作課題或技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目來(lái)充實(shí)生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)

生物分離工程實(shí)驗(yàn)是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，通過(guò)對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握生物活性物質(zhì)的提取、分離、純化和加工的整個(gè)流程，從而針對(duì)特定的分離目標(biāo)物質(zhì)結(jié)合所學(xué)的多種生物分離技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)合理的提取和純化工藝，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)以致用”的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新素養(yǎng)，以適應(yīng)新工科教育背景下經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展對(duì)復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求［13］。為了實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)，我們嘗試?yán)脤W(xué)校的校企合作課題來(lái)開(kāi)展生物分離工程實(shí)驗(yàn)中的綜合型實(shí)驗(yàn)課程，以充實(shí)生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)（如表1）。例如，我們嘗試將企業(yè)委托的技術(shù)項(xiàng)目“利那洛肽的純化制備技術(shù)”作為實(shí)驗(yàn)課程的案例，首先引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，找一些與目標(biāo)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)類(lèi)似的分離文獻(xiàn)，采用分組討論并擬定不同分離工藝的初步實(shí)驗(yàn)方案，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并結(jié)合課程中所講授的離子交換與色譜分離方法等知識(shí)對(duì)純化工藝進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。最終，研究生通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證獲得了一種利那洛肽的高效分離方法，即采用離子交換與高效液相色譜相結(jié)合的方法，以陰離子交換柱為固定相，以Tris-HCl緩沖液為流動(dòng)相A，以含有一定濃度NaCl的Tris-HCl為流動(dòng)相B，采用梯度洗脫方法對(duì)利那洛肽粗品進(jìn)行處理，然后進(jìn)一步使用高效液相色譜對(duì)上述洗脫液進(jìn)行脫鹽處理，以C18柱為分離介質(zhì)，以乙酸水溶液為流動(dòng)相A，以乙腈為流動(dòng)相B進(jìn)行梯度洗脫，最終獲得了純度為99.8%的利那洛肽純品，獲成功申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利一項(xiàng)（專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利那洛肽的純化方法，CN107266535A）［14］。在此案例中，我們需要圍繞生物分離工程的核心分離方法離子交換與色譜分離，對(duì)分離過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化組合和設(shè)計(jì)，其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是離子交換介質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生以課程講授知識(shí)與文獻(xiàn)資料相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案，選擇合適的分離介質(zhì)，提高學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)踐的積極性，可取得良好的教學(xué)效果。

3以研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃相結(jié)合來(lái)豐富生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)

研究生是科研創(chuàng)新的主力軍，研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃是新工科教育背景下實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，也是提高研究生教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的重要舉措。生工學(xué)科積極響應(yīng)江蘇省教育廳《關(guān)于實(shí)施江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃》等文件的號(hào)召，結(jié)合自身專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，開(kāi)展并實(shí)施江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃以及南京工業(yè)大學(xué)研究生科技論壇等項(xiàng)目，旨在提高研究生的科技創(chuàng)新能力［15-16］。同時(shí)，在課程教學(xué)中將自主探索型課題與此類(lèi)項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓研究生結(jié)合所選課題進(jìn)入相關(guān)教授實(shí)驗(yàn)室并參與相關(guān)的科研項(xiàng)目中，以此來(lái)豐富生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)（表2）。例如，我們讓學(xué)生根據(jù)導(dǎo)師研究方向及研究生論文課題等因素，綜合考慮實(shí)驗(yàn)室設(shè)備情況，自主選擇創(chuàng)新研究課題，并自主查閱文獻(xiàn)和擬定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，由指導(dǎo)教師進(jìn)行審核評(píng)分，選取可行性好、研究基礎(chǔ)扎實(shí)和方案詳細(xì)的項(xiàng)目去申報(bào)江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃，如表2所示，近三年有“冬凌草多組分提取新工藝”、“孔徑小于10nm均孔膜的研究”、“高效穩(wěn)定分離納濾膜的精密構(gòu)筑”和“纖維素/殼聚糖/GO氣凝膠復(fù)合材料制備及吸附性能研究”等4項(xiàng)自主創(chuàng)新課題入選了江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃，由學(xué)生擔(dān)任課題負(fù)責(zé)人，實(shí)行包干制度，鍛煉了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力及獨(dú)立開(kāi)展科研工作的能力，項(xiàng)目結(jié)題后的相關(guān)資料由學(xué)生負(fù)責(zé)人進(jìn)行整理，編入生物分離工程的教學(xué)案例庫(kù)中，具有鮮明的自主創(chuàng)新特色，也提高了學(xué)生的參與探索的積極性，取得了良好的效果。同時(shí)，我們鼓動(dòng)學(xué)生利用研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃所取得研究成果積極開(kāi)展研究生科技論壇等學(xué)術(shù)沙龍活動(dòng)，讓學(xué)生分享自己的科研經(jīng)歷與心得體會(huì)，通過(guò)學(xué)生的現(xiàn)身說(shuō)法提高低年級(jí)學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的認(rèn)識(shí)，而且也邀請(qǐng)生物分離相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家來(lái)校做學(xué)術(shù)報(bào)告，與學(xué)生面對(duì)面交流自己的科研體會(huì)和心得，在交流中學(xué)生反響熱烈，積極與專(zhuān)家進(jìn)行互動(dòng)，取得了良好的課外教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力等科研素質(zhì)，全方位鍛煉學(xué)生的綜合科研與應(yīng)用創(chuàng)新能力。

4結(jié)語(yǔ)

案例式教學(xué)最早起源于20世紀(jì)的美國(guó)哈佛商學(xué)院，是指在教學(xué)中通過(guò)引入案例和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題分析，鍛煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。目前，生物分離工程教改工作中案例式或類(lèi)似的教學(xué)方法已有實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的報(bào)道，但在課堂教學(xué)中的應(yīng)用較少。主要原因是案例教學(xué)易通過(guò)實(shí)際操作實(shí)施，在課堂教學(xué)中則較難模擬實(shí)際操作。筆者及教學(xué)團(tuán)隊(duì)在從事生物分離工程的研究生教學(xué)中通過(guò)引入多個(gè)本學(xué)科已成功實(shí)現(xiàn)的案例，引導(dǎo)學(xué)生將課程知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去。綜上所述，生物分離工程實(shí)驗(yàn)是一門(mén)理論與實(shí)踐密切結(jié)合的課程，對(duì)創(chuàng)新型專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)發(fā)揮著重要的作用，尤其在新工科教育背景下，通過(guò)教學(xué)模式改革等手段來(lái)培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力及科研素養(yǎng)以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的需要成為了工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)要求的重要目標(biāo)［17-18］。

筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)總結(jié)了近幾年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本門(mén)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了一些有益的探索與嘗試，取得了一定的教學(xué)效果，希望在以后的教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的定向培養(yǎng)，突出應(yīng)用型創(chuàng)新型人才需求，強(qiáng)化技能培養(yǎng)和提倡工匠精神，為新工科教育背景下的實(shí)踐教學(xué)改革和探索提供一些思路和啟示。

作者:朱本偉 倪芳 熊強(qiáng) 姚忠 孫蕓 單位:南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院