生物分离工程课程教学改革在工程教育认证下的探索与实践

《华盛顿协议》是国际上体系完整的工程教育专业互认协议。从2016年中国加入以来，它有力促进了我国的工程教育专业与国际接轨，给高等教育带来了新的机遇，同时也对我们的教育质量提出了新的要求[1]。工程教育认证强调以学生为中心的理念，以产出为导向，培养学生分析和解决复杂工程问题的能力[2]。

昆明理工大学生物工程专业在2017年通过了国际工程教育认证，按照要求每门课程都需要持续改革，不断完善。《生物分离工程》是生物工程专业的必修课，也是核心课程之一。它涉及生物化学、微生物学、物理化学、化学工程、生物工程设备等多个学科领域，课程具有综合性、交叉性、工程性及实践性的特点，是培养学生分析及解决复杂工程问题的重要课程之一[3-4]。

之前我校《生物分离工程》课程的授课以课堂教学为主，主要存在以下两方面的问题：一方面，课程讲授中理论教学较多，学生对生产实践及设备的了解不够深入，难以全面考虑实际生产中的需求，学生的工程思维及分析、解决复杂工程问题的能力尚待提高。另外，离开课堂后，学生的学习主动性不强，不能及时与授课老师进行有效的沟通。本教学团队近年来以强化理论与实践教学的融合，建立过程性考核为目标，在教材与课程资源、教学内容、教学方式和考核方式方面进行了有益探索，提出了改革的措施与方法，以期提高《生物分离工程》课程的教学的质量。

1教材与教学资源的选择

目前出版的《生物分离工程》教材较多，我校之前使用的教材为俞俊棠等编写的《生物工艺学》(下册)，教材难度适中。随着生物技术的发展，生物产品新的分离方法和技术不断出现，同时考虑到我们近几年毕业的学生部分在生物制品企业工作，我们指定了欧阳平凯等主编的《生物分离原理与技术》和M.C.弗利金杰主编、陈薇主译的《工业生物技术-下游收获与纯化》作为参考教材，用于学生的拓展学习。线上教学方面，我们引入了兄弟院校的“生物技术和生物化工国家级虚拟仿真实验教学”，Mooc课程-南京工业大学的《生物分离工程》等资源，便于学生更好的理解生物分离技术的原理和操作细节。另外，我们还推荐了《SeparationandPurificationTechnology》，《JournalofSeparationScience》和《Biotechnology&Bioengineering》等分离纯化相关的期刊，给学生参考学习。

2教学内容的合理安排

《生物分离工程》课程主要讲授各种生物活性物质中杂质的去除、产物的分离、纯化和精制技术，通过对本课程的学习，使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来设计合理的的工艺路线，并能从理论上解释各种现象，提高分析问题和解决问题的能力[5-6]。

生物分离过程常有多个单元操作组成，在教学过程中我们以预处理及固液分离(包括预处理方法，细胞破碎，离心和过滤)，初步纯化(萃取、沉淀、吸附)，高度纯化(膜过滤，离子交换、层析)和成品精制(结晶、干燥)这4个阶段为主线，根据以上工艺流程详细介绍各个单元操作。每个单元操作在讲授时主要从分离技术的原理、分离工艺、分离设备及设备选型三个方面展开，使学生在学习每种分离方法时，对需要掌握的重点有一个清晰的认识。另外，授课内容做到重点突出，对于其他课程中已经讲授的内容，如生物化学中介绍过的蛋白质沉淀、凝胶色谱和电泳，化工原理中讲授过的萃取、板框过滤和气流干燥等，让学习自学或简单讲解；对层析、离子交换、微滤、超滤、双水相萃取、反胶束萃取等学生初次接触的内容作重点讲授。此外，将生物分离技术的国内外新进展及本实验室研究生分离纯化生物活性物质的经验也引入到课堂，让学生清楚行业的需求，了解所学的知识在实际工作中的应用，激发学生的学习兴趣并拓展视野。

3教学方法的改进

《生物分离工程》为工程类课程，分离设备及计算部分学生的学习兴趣不高，感觉枯燥乏味，采用老师一言堂的教学方式，难以调动学生的积极性与主动性。因此，我们在授课过程中也采用了混合式、案例式教学等方式来提升课堂教学的效果。

在授课前，我们采用雨课堂软件给学生推送分离方法的Mooc视频(南京工业大学的《生物分离工程》)，并要求学生在“生物技术和生物化工国家级虚拟仿真实验教学”平台上熟悉课程即将讲到的分离设备。通过线上教学，使学生对生物分离方法的原理、工艺操作及相关设备有直观的认识。线下课堂教学，围绕教学大纲和讲义，通过引导及提问的方式，了解学生课前预习及线上教学的效果。对掌握薄弱的部分进行针对性地重点讲解，让学生在课堂上加深对知识点的理解。对原理的推导及计算等线上教学没有介绍的部分，在课堂上重点讲。对个别学生提出的线上教学中不理解的部分，单独答疑，提高课堂学习的效率，引导学生主动思考和分析问题。课后通过雨课堂布置作业及发布相关文献给学生，拓展学生的知识面。

生物分离的一些单元操作讲授完之后，采用案例式教学的方式，将这些单元操作串起来，便于学生理解和掌握。例如在课堂上介绍完离子交换，膜过滤和结晶技术之后，以柠檬酸发酵生产和分离纯化为例，推送柠檬酸的分离纯化工艺流程图给学生，并要求学生课前查找柠檬酸分离纯化相关的文献信息。课堂上围绕分离纯化的工艺，先介绍传统过滤、沉淀、脱色、阴离子交换、阳离子交换、三效蒸发浓缩、结晶的分离流程。用分组讨论及提问的形式，引导学生从产品回收率，生产成本，清洁生产和环境保护的角度对传统分离工艺的利弊进行思考和交流，根据大家的形成的共识，老师进行总结和评价。另外，让学生根据课前查阅的文献信息，介绍改进的分离工艺(如电渗析，错流变温吸附等)的优缺点，加深学生对关键单元操作的理解。然后老师通过点评，把解决相关问题的思路和方法教给学生。通过案例式教学，锻炼了学生分析及解决实际问题的能力。

4考核方式改革

传统的考核主要采用期末考试的方式来检验学生的学习效果，不利于学生综合素质及学习能力的提升[7-8]。在本课程中，我们采用了多种形式和多个阶段相结合的方式进行考核。加强对学习过程的考核，增加平时成绩的占比，并降低期末考试成绩的占比。考核成绩构成为：总评成绩(百分制)=平时成绩(百分制)×50%+期末成绩(百分制)×50%。平时成绩通过设立考勤情况、课堂讨论、课后作业、文献阅读情况、期中考试等，对学生学习过程进行全面的评价。每次文献阅读学生需提交阅读报告，根据学生对文献的理解进行打分。课前学生在虚拟仿真平台的学习情况，以课上提问的方式进行检验和打分，计入平时成绩。期末考试部分加大综合应用能力的考察分值，体现评价体系多指标、多阶段的特点，重视对学生综合素质的考核。

5结语

昆明理工大学生物工程专业2017年通过了国际工程教育认证。《生物分离工程》是生物工程专业的核心课程之一，在教学体系中具有重要的位置。本文根据工程教育认证持续改进的要求，从教学资源选择，教学内容安排，教学方法改进和考核方式改革四个方面对教学工作进行了探索和实践。通过以上改革，提高了学生的学习兴趣和教学效果，学生能更好的参与到了课堂教学中，主动查找文献进行思考和讨论。在生产实习和毕业实习环节，学生对生物分离工段的工艺和设备有较好的认识，能够提出自己的见解，实习单位也反映学生的适应性较强和工程实践能力较好。希望在教学工作中通过持续改进更好的培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，使毕业生满足生物工程行业的需求。

参考文献

[1]陈涛，邵云飞．《华盛顿协议》：内涵阐释与中国时间-兼谈与“新工科”建设的实质等效性[J]．重庆高教研究，2018(6)：56-64．

[2]林健．如何理解和解决发杂工程问题-基于《华盛顿协议》的界定与要求[J]．高等工程教育研究，2016(5)：17-26．

[3]孙九光，崔瑞峰，马瑞霞．生物分离工程课程教学改革的探索与实践[J]．化工高等教育，2015(1)：62-64．

[4]陆燕，周天，程水明，等．生物工程专业生物分离工程教学改革探索[J]．广州化工，2013(24)：142-143．

[5]俞俊棠，唐孝宣，邬行彦，等．新编生物工艺学(下册)[M]．北京：化学工业出版社，2003．

[6]欧阳平凯，胡永红，姚忠．生物分离原理及技术[M]．北京：化学工业出版社，2018．

[7]徐三魁，王良，邹文俊，等．工程教育专业认证背景下专业课程考核方式的改革与实践[J]．河南工业大学学报(社会科学版)，2018(14)：103-107．

[8]庄华，肖贤建．应用型高校工科专业课程考核改革的探索和实践[J]．教育技术，2016(9)：32-34．