前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物工程基礎知識主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
1.1課程體系設置重理輕工生物工程涉及的技術范疇屬于生物工程技術與化學工程技術,廣泛應用于醫藥、輕工、食品、化工等領域,生物工程專業是理工管結合的工科專業[3].生物工程主要是解決生物技術產業化過程中的問題,生物工程師不僅需要懂一些生物學方面的知識及其相關的數理化基礎知識,還要精通工程技術方面的知識,例如工程數學、電工學、工程制圖與CAD、化工原理,生物工程設備、生物分離工程、生物工程工廠工藝設計等.應用型本科院校為了發揮以前辦學的優勢條件,課程設置偏向理科,生物學方面的課程設置較多,工程課程相對較少.
1.2實踐環節過程控制薄弱生物工程專業應用型人才大多充實到生產、經營、管理第一線崗位,能在生物技術與工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發,要求具有扎實的專業知識和很強的實踐能力.在本科教學階段要注意適度拓寬專業面,強調工程實踐,重視學生實踐能力的培養.生物工程專業的實踐環節包括實驗課、課程設計、見習、畢業論文(設計)和畢業實習等,其中化學實驗、生物化學實驗、微生物學實驗等主要是讓學生掌握常規儀器的使用、設備維護保養等基本技能,化工原理實驗、發酵工程實驗、課程設計等主要是提升學生的工程素質,培養學生分析問題的能力,見習、畢業論文和畢業實習等主要是加深學生對社會、企業的認知,掌握生產工藝流程、生產設備及檢測等知識.但目前偏遠省份生物工程領域的相關企業較少,生產見習、畢業實習成了走馬觀花,見習中見到的重要環節、核心生產車間很少,實習中真正參與生產的時間短、動手機會少,收效甚微.
1.3基礎理論教學求全求深且重復交叉應用型本科院校培養的工程專業主要培養應用型人才,基礎理論知識應該“以應用為目的,以夠用為度”,但長期以來各門課程都追求完善的教學體系,形成了大而全的課程格局,課本越寫越厚、內容越寫越多,這與培養目標不相適應[4].而且許多課程之間有內容交叉、重復現象,如有機化學與生物化學、生物化學與微生物、微生物與遺傳、生物化學與分子生物學之間就有很多知識點重復,很多知識點在幾門課程里都要講授.而為了解決內容多學時少的矛盾,授課教師把其它課程涉及到的一些內容省略不講了,結果可能幾門課程都沒有講解同一內容,這樣學生學到的知識就有了重復或者欠缺.
2生物工程專業應用型人才培養課程體系構建思路
生物工程專業人才培養目標是大力培養掌握生物技術及其產業化的科學原理、工藝技術過程和工程設計等基礎理論和基本技能,能在生物技術與工程領域從事設計生產管理和新技術研究、新產品開發的工程技術人才[5].課程體系的構建必須圍繞人才培養目標,以學生畢業后的職業方向為依據,優化課程體系,重視專業基礎和實踐教學,強調個性教育,提升學生的能力素質,實現學生由學校到社會的無縫鏈接.
2.1夯實專業基礎按照“寬口徑、厚基礎”的培養思路,課程體系要保證專業課程的學分比重,適當增加工程類課程的比例[6],加強對學生工程素質的培養,培養學生的工程能力,使學生具有牢固的工程學基礎知識,以適應大規模現代化生產中的工程設計、參數檢測、過程控制、產品的下游處理等工作,滿足企業崗位的需要.專業課程設置要注重系統性,在教學過程中,要協調各門課程之間的教學,妥善解決交叉重復內容的授課問題,讓學生在有限的時間內學有所用、合理夠用.在夯實學生專業基礎知識的同時,可將專業教育和應用能力及開發研究能力的培養結合起來,培養學生適應社會發展和解決實際問題的能力.
2.2重視實踐教學實踐教學一直是應用型本科院校的短板,生物工程專業課程設置中,要增加實踐教學的比重,按由易到難、從校內走向校外的步驟組織實踐教學,構建由實驗課程、專業見習、畢業設計和畢業實習等組成的實踐教學體系,將有關實驗內容分散到各階段的教學中,逐步規范學生的實驗操作,提高實踐技能,培養學生綜合運用知識的能力和創新思維.實踐證明,這種實踐教學能夠激發學生學習的主動性和創新精神,培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力,同時還可以促進教師對教學理念和教學方法的更新[7].
2.3凸顯自身特色應用型本科院校都有各自的發展軌跡,其專業設置經過長期的發展;學校在所地區經濟結構、發展水平、產業特色也各不相同,因此,生物工程專業課程設置既要發揮學校師資力量、實驗條件、學科發展的綜合優勢,又要適應經濟發展和社會市場的需求,使課程設置具有鮮明的特色.在制訂課程體系時,專業方向課開設應凸現個性化教育,這是提升專業內涵的主要手段.比如開設生化生產工藝學、代謝工程、環境生物技術、計算機輔助生物過程設計、生物制藥工藝學、藥劑學、食品發酵工程、酶工程、企業管理等課程.這些課程分別涉及環境、制藥、輕工、食品、管理、生物等多個方向,對專業知識范圍進行拓寬,也增強學生的興趣和適應就業的需求.
3生物工程專業應用型人才培養課程體系的構建
生物工程專業是建立在生物學、化學、工程學等多學科基礎上的復合型專業.課程設置必須以人才培養目標為總攬,堅持知識、能力、素質和個性協調發展的原則,強調知識的整體性、系統性和綜合應用,強調學生的人文素質、工程素質和動手能力的培養,構建培養高素質的應用型生物工程人才的課程體系.
3.1構建符合培養目標的課程體系培養滿足市場需求的應用型生物工程人才,需結合自身實際,充分發揮課堂教學、實驗實訓和校園文化活動三個培養平臺,按照公共能力、專業能力和發展能力三個模塊對生物工程專業進行課程構建,每個模塊又由幾部分組成,具體的課程體系可設置為:
3.1.1公共能力培養課程公共能力包括價值判斷、交流溝通、身心調適和信息處理等能力.價值判斷能力培養課程包括思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、思想和中國特色社會主義理論、基本原理、形勢與政策、思想政治理論課實踐等;交流溝通能力培養課程包括大學英語、大學語文等;身心調適能力培養課程包括基礎體育、健康運動項目訓練、職業生涯設計與創業就業指導、國防教育與軍事訓練、勞動技能訓練等;信息處理能力培養課程包括大學計算機、計算機操作訓練等.各個模塊還要開設相應的素質拓展活動項目和選修課程.
3.1.2專業能力培養課程專業能力包括自然科學與工程學基礎、生物學知識、生物工程工藝研發、專業綜合實踐等能力.自然科學與工程學基礎知識培養課程包含高等數學、無機分析化學及實驗、有機化學及實驗、物理化學及實驗、電工學、工程制圖與CAD、化工原理及實驗、工程數學等;生物學知識培養課程包含生物化學及實驗、微生物學及實驗、分子生物學及實驗、基因工程及實驗、細胞生物學及實驗等;生物工程工藝研發能力培養課程包括發酵工程、酶工程、生物分離工程、生物工程綜合實驗、生物分離工程實驗及其他方向課程等;專業綜合實踐能力培養課程包括專業認知實習、專業技能測試、企業家講座、社會實踐調查、產品設計、畢業實習、畢業論文(設計)等.
3.1.3發展能力培養課程發展能力培養課程須根據學校的教學特色和學生的發展需要進行開設,不同專業方向的課程設置有所不同.例如,發酵方向設置生物工程設備、生物工程工廠工藝設計概論、發酵工藝學及實驗、發酵過程控制與檢測、生物制品質量監控等.生物制藥方向設置藥物化學、藥物分析、藥劑學、藥理學、生物制藥工藝學、生物技術制藥、生物藥物分離與檢測技術等;食品方向食品營養學、食品工程原理、食品分析、食品機械與設備、食品工藝學等.以上課程又分為理論教學、實驗實訓、綜合實踐三種不同的課程類別.這些課程緊緊圍繞工程素質的培養分層次、分年級循序漸進地開設.
3.2加強實踐環節的教學管理和過程控制根據專業培養目標,充分發揮校內實驗、實訓平臺和校外實習基地作用,構建由實驗課程、課程設計、專業見習、畢業設計和畢業實習組成的“分階段、多層次”的實踐教學體系,并制定相應的考核標準.第一層次:基本技能實驗,包括無機分析化學實驗、有機化學實驗、生物化學實驗、物理化學實驗、化工原理實驗、微生物學實驗等.通過這些實驗課程讓學生掌握常用儀器設備的基本操作、使用技能、維護保養,學會生物大分子和微生物的分離純化、定量測定、性質鑒定等.重點是基本操作技能和規范化訓練,培養嚴謹求實的科學態度和工作作風.第二層次:專業綜合實驗,包括生物工程綜合實驗、生物分離工程實驗、發酵工藝學實驗、發酵過程控制與檢測、生物制品質量監控、藥學綜合實驗、食品工藝學綜合實驗等.生物工程專業的實驗教學內容應該專門化,具有特性,以區別于生物技術和化學制藥工程等鄰近專業[8],但又要兼顧到不同專業方向的需要.通過這些實驗要求學生學會利用微生物發酵生產某種產品,掌握發酵原料的成分分析、原料制備、發酵過程控制與檢測、成品處理等,進一步鞏固提高學生的實驗技巧、獨立思考和分析問題、解決問題的能力.第三層次:應用研究實踐,包括創新性實驗、見習、產品設計、畢業論文(設計)、畢業實習等.通過見習使學生了解工廠的生產流程;通過產品設計讓學生能夠選擇合適的方法、技術設計某種產品的生產工藝,并生產出產品,如“啤酒生產”、“抗生素生產”、“特色酸奶的生產”等;通過畢業論文使學生獨立查閱文獻,制定實驗方案,完成實驗,進行數據處理和分析,培養學生綜合應用知識的能力和創新意識.畢業實習使學生了解經濟發展和企業改革的實際情況,參與各類生物制品的研制、生產和質控過程,掌握一般的生物工程產品的工藝設計、過程,為今后的工作打下基礎.所有這些環節都與培養學生的動腦動手能力、掌握各種專業技能是分不開的,任何一個環節都是非常重要的,只有加強各個環節的考核,才能為社會輸送技術過硬的應用型人才.
關鍵詞:生物工程專業;專業特色系列課程;課程建設
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)34-0168-02
目前生物工程專業所開設的生物學基礎知識課程內容紛繁復雜,新產生的課程名稱不斷增加,尤其是各課程之間內容交融,既浪費學時,又浪費資源。為了讓學生了解和掌握生物學基礎知識,按生物學知識形成脈絡,根據學生認知規律,合理地安排課程銜接順序,構建基于專業特色的系列課程體系。但是目前生物工程專業普遍存在以下問題。
一、生物工程專業的現狀及存在的問題
1.選用的課本出版時間較長,內容陳舊并且繁雜,開的課程種類多,沒有從專業特色角度出發構建課程體系,沒有按系統論整體優化的原則,從宏觀考慮知識的系統性、完整性和相關性等問題,導致有些課程之間存在內容簡單重復、實驗項目雷同或內容相近,彼此之間銜接不合理,課程體系沒有充分體現專業特色等問題。
2.有些老師過度依賴于多媒體教學,只是單純地放PPT,沒有很好地調動課堂氛圍,致使有些學生覺得所學知識枯燥乏味,極大地削弱了學生對本專業的興趣。
3.由于學的課程比較多,如生物化學、細胞生物學、分子生物學等學科,在教師授課時,造成了課程內容之間大量重復,占用了大量的課時,如遺傳學中“細菌和噬菌體的重組和連鎖”就與微生物中的“微生物的遺傳變異”有重復內容。若反復講解,則使內容過于冗雜,不但浪費學生教師的時間和精力,而且造成大量教育資源的浪費。
4.理論課學時長,實踐教學、課程設計及工程實踐訓練課時小,這不但束縛了學生的動手能力,而且嚴重影響了高級專業人才的培養。
5.考核制度存在嚴重缺陷。由于以上的教學模式,一學期結束,學生什么也沒學到,教師不得已劃范圍,給答案。導致的結果是學生都追求不掛科而不是對這門課產生興趣,這嚴重影響了綜合素質型人才的培養,對高校的發展與畢業生在社會中立足是十分不利的。
二、基于專業特色研究生物工程專業系列課程的建設方案
1.專業特色系列課程建設的目標是課程建設標準,主要內容是課程體系的優化,教學內容的整合,教學方法和教學技術的更新。所以構建專業特色系列課程能夠有效地解決生物學內容繁雜、內容陳舊等諸多問題。
2.按專業特色系列課程實施模塊式教學改革,建設師資隊伍,開展教研活動,整合教學內容。按生物學基礎知識脈絡和學生認知規律來確定課程的銜接順序。系列課程體系應具有科學性、合理性、統一性的優點。針對傳統教學模式,教師可以采用啟發式教學方法來提高學生的自學能力和創新能力。教學應以專題的形式展開,讓學生當老師,讓老師當學生,在講臺下提問,還可以在班級里分組討論。采用專業特色系列課程,既可以減輕老師的負擔,又增加了學生對學習的興趣,還培養了學生的團隊協作能力。
3.采用專業特色系列課程,為避免生物學系列課程內容簡單重復或實驗項目相近,應合理安排銜接順序。(1)根據專業特色,構建生物學知識系列課程體系,其銜接順序:普通生物學,微生物學,生物化學,細胞生物學,分子生物學,遺傳性,免疫學。(2)根據專業特色,按核心知識、技能安排生物工程系列課程,其銜接順序:基因工程,細胞工程,發酵工程,生化工程,化工原理,酶工程,發酵工程設計,生物工藝學。
4.根據專業特色,按“上游、中游、下游三階段”建立課程體系。根據專業特色,按“一條線”構建集中實踐教學系列課程體系。構建帶有專業特色的“一條線”實踐教學體系銜接順序:普通生物學,微生物學,生物工藝學,生物制藥生產實習,食品工業生產實習,發酵工程設計實習。在實習過程中應該讓學生親自動手實踐,避免走馬觀花式見習。
5.系列課程組的教師應按照系列課程教學大綱制定嚴格的考核制度,對學生知識和能力的考核,應以系統的專業知識進行全面考核,加大覆蓋面。系列課程組教師集體研究命題范圍,重點、難點,分值比例。評卷要采用流水判卷。系列課程體系的各門課程不但具有明確的教學目標和任務分工,而且各課程之間內容的銜接性、結構的合理性和一定的系統性應非常嚴密,而知識本身又具有客觀的整體性和綜合性。因此采用系列課程教學,能夠讓學生對所學知識更好地把握和理解,吃透其“精髓”,學生才能對所學專業更加感興趣。
6.構建具有專業特色的實驗教學系列課程體系:生物化學,分子生物學,細胞生物學,生物工藝學,生化大實驗,基因工程,細胞工程。同時還應加強實驗室硬件條件的建設,爭取讓實驗室做到全天性開放,并鼓勵學生根據所學的知識自己設計實驗。教師應該增加綜合性、設計性實驗。對于經典實驗,應該讓學生充分理解其精髓。實驗室的試劑、藥品、器材應配備完全,以免在實驗過程中出現不必要的麻煩。
7.教師在專業特色的基礎上按照系列課程組開展教研活動。專業特色系列課程組教師彼此互相聽課、評課,研究教學內容和實驗項目,避免系列課程之間內容的簡單重復和實驗項目的雷同。教師應鼓勵學生在系列課程教學模式下,對自己感興趣的內容進行深入學習,建立知識體系。
三、專業特色系列課程建設的作用和意義
1.基于專業特色發展的課程體系廣泛適用于普通高等院校本科專業建設,尤其是適用于理工類專業課程建設、教材建設、師資隊伍建設和實踐教學改革等。課程體系能夠充分體現專業特色,使專業課程設置、內容、學時、知識、能力培養要求等更加合理。
2.激發了學生的興趣。采用系列課程的教學方式,優化了課程教學,能為學生節約大量時間,使他們能夠更好地投入到感興趣的方面,做他們感興趣的實驗。
3.提高了學生的科研素質。通過獨立設計實驗,鍛煉了他們做實驗的能力,使學生的操作技術得到了良好的訓練,學習方法也變得更加靈活。
參考文獻:
[1]楊紹斌,楊萌,韓俊艷.普通院校生物工程專業系列課程建設的研究與實踐[J].課程教育研究:新教育教學,2013,(9).
[2]駱鷹,張敏,劉小文.生物工程專業《普通生物學》課程教學改革初探[J].湘南學院學報,2013,34(5).
【關鍵詞】生物工程專業 英語課程改革 互動式教學
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)22-0063-03
生物工程專業英語是大學英語的后續課程,是一門以專業知識為主要內容,以英語的形式進行呈現的課程。通過課程的學習,幫助學生培養閱讀生物工程專業英語文獻的能力,更好地了解學科發展的最新前沿,了解業內的發展動態,拓展專業知識的領域,為將來從事本專業工作搭建了一個語言的平臺。
生物工程專業涉及面比較廣,前期課程主要包括生物化學、微生物學、酶工程、生物工藝學、分離工程、發酵工程等。與基礎英語的學習有所不同,專業英語的學習必須先具備一定的基礎知識。為了讓學生順利地從基礎英語的學習過渡到專業英語的學習,同時更好地將英語學習與專業知識結合在一起,更好地提高專業英語的聽說讀寫能力。
一 教學方法的創新嘗試
1.采取雙向互動式教學
目前在生物工程專業英語的教學中,學時設置往往比較少。在有限的課堂時間內,任課教師往往只能將大多數時間用于講解,并幫助學生閱讀和翻譯。另外,由于上課的內容涉及很強的專業相關知識,通常比較生澀難懂,學生學習積極性往往不高,參與度不夠,課堂氣氛容易顯得沉悶枯燥。如何提高學生的課堂積極性,主動參與課堂教學是專業英語教學過程中的一個重要課題。
由于生物工程專業涉及面相對較廣、發展迅速,很多學科發展前沿的成果都是以英文形式呈現。要了解學科發展的最前沿資訊必須通過查閱相關英文文獻獲得。因此,在教學過程中,除了對教材中的基本教學要求進行講述外,還給學生布置課外閱讀練習,通過提供幾個研究領域的文獻供學生選擇自己感興趣的方向進行課外閱讀,并且歸納其中的知識點,總結文章中的主要詞匯、語意,通過課堂微型報告或者讀書報告的形式在課堂上呈現,其他同學可以提問。報告采取中文制作英文講述,或者用英文制作ppt中文講述兩種不同的方式,培養學生的閱讀能力、翻譯能力和文獻總結復述能力。同時,發揮專業英語小班授課的特點,讓每個學生都有機會參與課堂報告,教師對報告進行適當點評,讓學生在參與課堂教學的過程中慢慢提高英語的閱讀能力和表達能力,既增強了學生的學習信心,也活躍了課堂教學氣氛。當然,由于地方院校的學生英語水平普遍不高,為了讓學生不產生英語學習的心理壓力,可以適當地減少每次課外閱讀的量,增加趣味性科普性較好的閱讀,同時通過鼓勵和耐心指導提高學生的學習興趣。
通過教師拋出問題、發起話題,學生準備并參與報告或發言,教師總結的三段式課堂教學,借鑒了三明治式教學法。采取這樣的課堂教學方式,可以充分調動學生學習的積極性,變被動的聽課為主動參與課堂教學,既活躍了課堂氣氛,提高了學生對課程學習的興趣,同時也有利于提升教師的業務水平。這也促使教師備課時必須進行更多的準備工作,了解相關的研究背景,尋找合適的主題。另外,通過學生參與課堂教學,也有利于教師更清楚地了解每個學生的具體情況,更有利于因材施教。
2.延伸課堂教學環節
大數據時代的到來,可以通過互聯網更快捷方便地獲得各種資訊,各種網絡溝通工具以及日新月異的專業網站或平臺,都為現代的信息交流提供了極大的方便。專業英語的教學同樣也不再受傳統紙質資源的限制,應該利用快捷的網絡溝通工具,將課堂教學延伸到課堂之外。比如,老師可以將一些有趣的與專業相關的科普文章轉載到博客或微信,作為課后作業讓學生直接通過網絡就可以參與課程作業的交流。這樣既增加了師生之間的交流途徑,豐富了教學方式,也大大克服了通過傳統有限的圖書館紙質資源檢索的單一性。另外,可以通過慕課等現代化教學的方式,將一部分教學上難以在短時間內理解掌握的內容在網絡上呈現。可以讓學生發揮自主學習的能力,課后通過方便快捷的學習方式增加課程學習的機會。
傳統課堂的延伸雖然極大地豐富了老師的教學內容,開闊了知識視野,但也提出了新的挑戰。比如,老師給學生看的專業文獻自己必須先了解,這樣才能有的放矢地提出一些討論問題,這樣隱形壓力的存在可以促使老師更加積極主動地更新自身的專業知識體系。
二 教學內容
1.強化專業詞匯的學習
本科教育的主要目的是培養學生具備扎實的專業知識和獨立獲取知識的能力,為今后從事本專業工作奠定堅實的基礎。因此,專業英語的課程應該區別于基礎英語,不能僅僅局限于語法講解、課文翻譯、用中文講解難點重點。專業英語的最大難處應該在于需要掌握大量的專業詞匯,因而構詞法是專業英語教學過程中的一個重要環節。學生只要掌握了生物工程專業英語中詞根、前綴、后綴以及大量合成詞等構詞方法,就能對專業詞匯有個大致的了解,并通過舉一反三獲得更多的詞匯并掌握構詞法的規則,從而為今后閱讀專業英文文獻資料、擴展更多詞匯量、學習新詞匯打下更好的基礎。不主張學生在學習詞匯的過程中采取簡單機械的記憶方式,這樣容易由于效率不高產生厭學情緒,鼓勵學生熟悉專業詞匯的構詞法,通過閱讀相對簡單易懂的專業文章逐步熟悉相關詞匯。
2.翻譯技能的提升
翻譯也是專業英語教學過程中的一個重要內容。與大學英語不同,專業英語通常結構比較復雜,長句較多,導致專業英語的翻譯更應該注意使用翻譯的技巧,使翻譯過來的文字符合中英文的語言表達習慣以及語法規則。在教學過程中應該用直接的例句強化專業英語翻譯過程中經常用的翻譯技巧,比如語序的變換、詞性的改變,長句的斷句及用詞的增加和省略等。并適當以課堂作業及課后作業的方式讓學生實際應用這些技巧,逐步改變中英文不同的思維方式和語法習慣。在此基礎上,將翻譯技巧和能力用于論文摘要的寫作,為后續的學術論文、學位論文的寫作提高打下一定的基礎。
3.教材的選擇
專業英語由于涉及較強的專業背景,因此涉及的教學內容應該與時俱進,能夠反映本專業的發展現狀。生物工程專業是一個發展迅速的學科,知識和技術的更新都比較迅速。目前生物工程專業英語相關的出版教材都相對比較陳舊,另外,教材編寫到出版的時間周期也導致了知識更新的滯后。因此,生物工程專業英語的教材可以節選一些國外相關專業學術期刊或報紙發表的文章或學術論文,盡量做到講授的內容與本專業的最新技術、知識體系以及研究熱點保持一致。文章的篇幅不宜太長,難度合適,盡量保證有代表性的專業詞匯出現的頻率相對較高。這需要任課教師必須有積極學習的態度,保持與專業最新知識同步,這樣既可以提高教師的知識業務水平,也能夠保證選取合適的教學內容用于課程教學。
不過,教學內容的選擇也不能一味地注重最新的技術,也要兼顧傳統的基礎知識體系,通過前沿熱點的學習,探討其中與基礎知識的聯系。應該在課程教學開始的階段以基礎的專業詞匯及專業相關的基本原理為主,逐步過渡到專業及學科發展的熱點,培養學生扎實的專業功底。
另外,還可以根據人才培養方案,結合專業課的進度,在專業英語的教學課堂上適當增加一些與專業相關的多媒體英語科教視頻。這些視頻可以是科普性質的,但視頻都是英文講解和英文字幕的,要求學生在課前熟悉視頻相關的單詞及專業知識。由于學生課前自己查閱了單詞,并且視頻所涉及的專業知識都是剛剛學習過的,這樣學生在觀看視頻的過程中就比較容易提升學習的興趣,視頻的科普性質也增加了學習的趣味性。通過在觀看過程中的提示和觀看后對學生的提問,加深了學生對視頻內容的學習,聽懂其中的英文同時還強化了所學的專業知識。通過多次看前先學、邊看邊學、看完總結并復述等教學環節,可以讓學生留下比較深刻的印象,也讓學生的英語聽說能力得到一定的鍛煉。
三 提高教師的業務素質
注重反饋,不斷改進教學。教學是教與學兩個過程,老師不能高高在上光靠自己主觀的想法給學生灌輸,還應該通過學生評教、同事的聽課意見、與學生聊天交流等方式,了解學生對課程教學的意見以及在課程學習過程中存在的問題。聽取意見的過程中盡量兼顧成績好和成績差同學的意見,對于意見較大的要客觀對待并加以改進。同時,應該根據學生的反饋意見以及課堂教學活動過程中學生的反映,不斷進行教學方法和方式的調整。另外,還可以通過加強與其他院校相關課程教師的交流和聯系,借鑒他人的先進教學理念,不斷探討適于專業英語教學的方法和教學方式。
四 小結
僅僅通過一門課程有限的學時,生物工程專業英語的課程教學效果很難在短短的時間內迅速提高學生的英語水平,教學目的主要是培養學生一種了解國外專業發展方向及現狀的能力。因此,在專業英語的教學過程中,教師一方面應該注意保持知識的更新,另一方面應該盡量做到因材施教,根據學生的實際情況不斷地進行專業英語的教學改革探討。
參考文獻
關鍵詞 生物工程 生物制藥工藝學 理論教學 實踐教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Reform and Investigation on the Biopharmaceutical
Technology of Biological Engineering Specialty
WANG Lihong
(College of Life Science and Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an, Shaanxi 710021)
Abstract Technology of biopharmaceutics is an important practical subject in bioengineering. This paper according to the characteristics of biopharmaceutical technology of biological engineering, the teaching content, teaching method and teaching means were explored from the theory teaching and the practice teaching was summarized.
Key words Biological engineering; technology of biopharmaceutics; theory teaching; practice teaching
生物工程技術是21世紀科學發展的核心技術之一,為解決人類面臨的糧食、健康、環境、能源等開辟了廣闊的前景。但隨著生物工程技術產業的快速發展,專業技術人員的缺少逐漸成為行業發展的瓶頸。國內大多數高校為適應形勢紛紛開設了生物工程專業,極大地緩解了這一現狀。但由于各高校的具體情況不同,生物工程專業的課程設置情況差別很大,從而出現了一些課程設置不合理、課程理論與實踐環節脫節、專業特色不明顯、畢業生難就業等系列問題。我校的生物工程專業前身為發酵工程專業,課程設置主要偏向傳統的微生物發酵原理、發酵工程設備、酒類及乳制品發酵工藝等方面。因此存在這一些如課程設置面窄、實驗環節較少、專業重點不突出等問題。如何根據本專業的優勢,利用現代生物技術改進傳統發酵技術、提升專業特色、適應社會需求是我校生物工程專業發展的主要方向。
1 生物工程專業生物制藥工藝課程的特點
生物工程技術主要應用于醫藥衛生、能源工業、食品輕工、環境保護等幾個方面。其中醫藥衛生領域是應用最廣泛、成效最顯著的一個領域。因此我校根據社會需求、專業發展需要,將生物制藥工藝學由生物工程專業選修課調整為專業必修課程之一,并增加了教學課時及開設了相應的實驗環節。
生物制藥工藝學以生物化學、微生物學、生物工藝原理、下游提取分離技術、生物工程分析、基因工程和免疫學為基礎, 研究生物藥物生產原理、工業生產過程、制定生產工藝規程、制藥生產過程優化,實現安全、經濟、高效生產藥物的一門學科。①課程不僅與其它基礎課、專業課聯系密切,更注重與生產實踐緊密相關。
目前,對于生物工程專業學生開設生物制藥工藝學,在理論教學與實踐環節方面與制藥專業及藥學專業有較大的不同,主要存在生物工程專業學生藥學基礎較差,對于藥物特點、新藥研究開發、藥理學、藥物動力學及臨床前安全性評價等了解較少。因此課程不僅要注重藥物基礎知識的講解,更要突出生物技術在藥學方面的應用和生物制藥的優勢。本文根據多年的教學實踐,從理論教學和實踐環節探討生物制藥工藝學在生物工程專業的教學改革探索。
2 生物制藥工藝教學改革的措施與途徑
2.1 理論教學方面
2.1.1 根據專業特點,重組及補充教材內容
生物工程專業學生藥學方面的基礎較差,因此根據本專業特點,將教學內容分為:藥學基礎內容、三大生物藥物的制備工藝、現代生物技術制藥工藝三部分。學生在了解了藥物的研發、藥理、質量控制等的基礎上,結合本專業特色學習傳統藥物微生物藥物、生化藥物及生物制品,然后重點了解現代生物工程技術對傳統藥物的改進及革新。既要體現傳統的生物制藥工藝的精華,更要把握現代生物技術制藥的新技術、新成果。
目前,生物制藥工藝學教材多種多樣,內容形式五花八門。其中教材很多偏向現代生物技術制藥或者注重生物藥物的提取分離,對我校以發酵為特色的生物工程專業難以滿足教學需求。由本校教師齊香君經多年教學積累編寫的 《現代生物制藥工藝學》,充分結合生物工程的專業特點,內容設置合理、注重專業特色。因此作為我校生物工程專業生物制藥工藝學首選教材。
近年來,隨著生物工程、生物分離工程技術和生物領域高精尖儀器的迅速發展,生物藥品的種類和數量不斷增加,生物藥品制造工藝的研究開發也取得了巨大的進展。教材的內容需要與時俱進,不斷更新。在講授時,要善于引用國內外相關領域的最新研究成果、新方法、新進展。拓寬學生的知識面,激發學生的求知欲。例如在抗生素一節中補充基因工程對傳統菌種的組合生物化學和高通量篩選的優化等。同時注重教學內容與科研成果有機結合,應根據我校生物制藥方面研究成果,在教學內容上穿插生物藥制藥實例,擴充教學內容,增強學生的研究興趣。
2.1.2 教學方式
生物制藥工藝學課程是一門理論緊密結合實踐,應用性強、操作性的學科。學生在前期的微生物學、發酵工藝原理、下游提取技術等基礎課中已經掌握了各種工藝控制原理、代謝產物分離方法等理論,如果僅采用傳統的講述式教學方式,學生覺得老師是重復以前的知識,抓不住重點,學習沒有積極性。因此改進教學方法, 提高教學質量,從而使學生能將原來所學的基礎理論,具體分析生物藥物的生產工藝,理論指導實踐。我們在課堂上主要采用啟發式和案例法教學法,實現了教與學的互動,活躍課堂氣氛,充分調動學生的學習積極性,培養了學生分析問題和解決問題的能力。
啟發式教學,主要根據學生的認知狀態和教學內容的系統性,設計一些有啟發性、有承前啟后作用的問題,或設計能體現教學難點重點的問題。在授課過程中適時提問,鼓勵學生根據所學認真思考、相互討論、大膽發言,教師針對性進行點評或補充,從而激發學生的獨立思考和積極學習的主觀能動性。例如在病毒類疫苗生產方法的教學中,將實習時錄制的某生物制品廠一種疫苗生產車間的視頻或圖片進行播放,展示了相關細胞種子罐、繁殖罐、工業用離心機等各種加工裝置及整個加工過程,學生看完后會產生強烈的興趣,然后給學生提出問題:視頻中播放的動物細胞是用來干什么的?為什么加工病毒類疫苗要采用這樣的工藝過程?工藝的控制從哪些方面使病毒產量最大化?使學生將有關細胞培養的知識與疫苗制備聯系起來,并引導學生討論,最后得出相應的結論。從而激發學生的思維活動,引導學生自覺地對以前學過的知識進行回顧和總結,分析解決問題,提高課堂教學效果。
案例教學,主要是在生物制藥工藝學教學中,結合微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的典型藥物生產工藝,建立案例庫,在該課程部分章節教學中應用案例教學模式。例如,在講解“四環素生產工藝”這一章節時,在教學中先通過講解認識四環素這種藥物的結構特點,然后以案例庫中各個工廠具體四環素生產工藝為案例,組織學生對各種工藝進行研討,要求學生從菌種、代謝控制、分離純化方式以及收率、能耗、環保、安全及關鍵設備使用等方面對各廠工藝進行總結、分析比較,并從中自行設計最佳工藝。通過應用案例法教學方式,實現由案例具體分析到新內容理論知識的講解,使學生通過對具體藥物在不同案例中具體生產問題進行深入的思考,培養學生分析和解決問題的能力。
2.1.3 改善教學手段
生物制藥工藝學課程許多理論知識較枯燥乏味。如果單純采用板書形式來講解一些相關原理和工藝過程,不僅課堂信息量少,對于一些重要的設備學生不能形象地感知。而多媒體的引入, 將有效進行重點歸納、難點釋疑、習題、參考文獻目錄、生物制藥工藝實例和實驗的現場圖片的展示,從而產生生動、直觀的教學效果,改變了傳統教學的沉悶氣氛,使教學內容更豐富、色彩。②但在實際教學中單純使用多媒體,也易導致學生跟不上老師的講解、注意力不集中等問題,因此授課時注重板書和多媒體課件的有機結合。教師要善于將板書內容與多媒體綜合利用,不僅能吸引學生的注意力,激發學生對講授內容的興趣,更便于學生從整體上把握知識的系統性。
2.2 實踐教學內容
我校的生物工程屬于工科專業,要求教學內容上不僅注重理論知識,更要強調實踐教學的完整性與系統性,將理論教學與實踐教學互為基礎、共同提高。
生物制藥工藝學實驗就是將生物制藥的理論和技術應用于實踐環節,要求通過實踐來驗證各類生物藥物的制造方法、工藝路線、生產條件的設計合理性。以往驗證性實驗偏多,學生在做完實驗后僅僅只掌握了基本操作,印象不深,走向工作崗位后難以很好地與生產實際相結合。
我校的生物制藥實驗經過多年的改革實踐,不僅幫助學生掌握了必要的工程技術和學科的基本研究方法,而且培養了學生的科學精神、動手能力和創新能力。首先,實驗教學中設計一些基本技能訓練實驗,對學生進行基本方法、基本技能及基本儀器設備的訓練與應用,培養學生動手能力。其次,選擇綜合性實驗,主要使學生應用所學知識進行生物藥物制備,例如鏈霉素的發酵等。通過運用前期學到的種子培養、發酵控制、代謝產物分離純化等的綜合知識,培養學生綜合分析、思維能力,對實驗中出現的問題要求學生進行總結。再次,開設設計性試驗,教師事先為學生擬定一些實驗題目,讓學生自主選題,查閱文獻資料并自行設計實驗方案,包括實驗中所用的材料、試劑、儀器、方法、步驟和預期結果等,然后組織各組學生討論以確定實驗方案,最后經指導教師審核,并在教師指導下學生自行準備實驗、完成實驗,實驗結束后各組學生上交具備材料、方法、結果和討論的實驗報告。③這種教學方法不僅能培養學生自主學習和動手、創新能力,而且也有助于學生將理論與實踐更好地結合,為他們將來的科研能力打下一定的基礎。
我們在教學中除了要培養學生在實驗室的操作技能外,還應該帶領學生多參觀走訪相關的工廠、企業,如生物制品廠、各類制藥廠等等,并安排學生參加適當的生產實習,這樣對培養學生的生產觀念和學習興趣都是十分有效的。如重組胰島素等工業化大生產的過程進行了解,于是參觀一些制藥企業就顯得非常必要。
3 小結
生物制藥工藝學是生物工程一門重要課程,教學內容和實踐環節需要不斷實踐和改革,采用科學的教學方法和手段,并緊密結合生物工程的最新的研究科研成果,使學生能適應社會發展的需求。在今后的教學實踐中,我們將不斷深化教改,勇于探索,使生物制藥工藝學課程滿足人才培養及學科發展的需要。
基金來源:陜西科技大學教改項目“生物制藥工藝學課程教學方法的探索與實踐”
注釋
① 沈廣志,梁啟超,鄒桂華,等.提高制藥工藝學實踐教學效果的探索與實踐[J]. 實驗室科學,2012(5):151-153.
(1新鄉醫學院三全學院生命科學技術學院發酵工程教研室,河南 新鄉 453000;
2.新鄉醫學院生命科學技術學院,河南 新鄉 453000)
【摘要】化工原理是生物工程專業的主干必修課程。結合近幾年的教學實踐, 本文對生物工程專業開設的化工原理課程,對教學內容、教學方法和手段的改革進行了一些探索, 取得了較好成績。
關鍵詞 化工原理;教學改革;多媒體教學
化工原理是化工類及其相關專業的一門重要的技術基礎課。它主要研究化工生產中單元操作的基本原理及其設備的設計、操作與控制。對于生物工程專業的學生,化工原理是一門重要專業基礎課程。在生物工程專業的課程體系中,化工原理課程處在自然科學基礎課和工程科學專業課之間,起著由理及工,承前啟后的作用[1]。但是化工原理此門課程綜合了高等數學、物理、物理化學、計算技術等基礎知識,綜合起來學習負責枯燥。在教學中我們根據生物工程專業的專業特點和學院辦學特色,對化工原理課程的教學內容和教學方法進行了一些改革探索和實踐,以期增強課堂教學效果,激發學生的學習興趣,提高教學質量。本文結合作者的教學實踐經驗,對生物工程專業化工原理的理論教學進行探索和實踐。
1明確課程地位,重視第一堂課的講授
根據教育部頒布的《關于普通高等院校修訂本科生專業教學計劃的原則意見》,生物工程系對生物工程專業的教學計劃進行了修訂,明確了化工原理作為生物工程專業的專業基礎課的主導地位。
研究表明,態度對人的行為有很大的影響,它影響人們的工作和學習效率[2]。通過以往的教學經驗發現,第一堂課授課老師的講解直接決定了學生對這門課程的態度。所以授課老師在第一堂課,利用淵博的知識和實際生活中的例子,來培養學生對化工原理課程的興趣。化工原理課程是學校在大學三年級針對生物工程專業開設的必修課程,授課老師強調此門課程是發酵相關專業考研參考書,也是研究生學位課的基礎,使學生明白學好化工原理的重要性;通過簡單的介紹化工產業的發展歷程,使學生對化工原理課程有一個大體的認識和了解;再利用旁征博引列舉生活中大家熟悉的實例,如冬天北方城市的供暖、用離心泵灌溉等,激發學生的學習熱情,然后結合化工原理中的單元操作知識點解答這些生活實例,消除學生的抵觸、害怕情緒,激發他們的學習興趣。
此外,教材是學生學習的主要工具,教材的選擇是教學過程的一個重要環節。第一堂課中將我們使用的教材進行介紹,我們學校選擇的是夏清、陳常貴主編由天津大學出版社出版的《化工原理》,強調該教材是許多院校碩士研究生考試的參考書[2]。提高學生尤其是有考研計劃的學生的重視。
但由于獨立學院的特點,學生對知識的掌握參差不齊,該教材對于學生來說相對比較難,講課的時候我們須要抓住重點的單元操作進行授課,使化工原理的教學符合生物工程專業培養目標。對于獨立學院生物工程專業,教師需要從教材和講授內容上因人施教,提高學生成績。
2多媒體教學與傳統教學相結合,生產實習和實驗結合,提高教學效果
化工原理課程需要重點論述單元操作的基本原理和計算方法,其中包含許多公式的推導和計算。教師充分利用網絡資源,制作多媒體課件進行啟發式教學,將抽象的原理以小視頻、flash動畫等形式展示給學生,提高教學效率,增強教學效果;使學生在教室中就了解到工廠產品的生產流程和設備。如第二章流體輸送機械中,使用動畫或者Flash影片播放各種輸送機械的工作過程,如離心泵、往復泵等,第四章傳熱中列管式換熱器使用三維動畫生動地展示其工作原理,使學生直觀的理解。
我們從之前的教學經驗發現,單純采用Powerpoint課件進行講解,公式在屏幕上顯示直觀感覺“亂”,造成學生視覺上的疲勞,而且許多學生往往還沒有反應過來,頁面就已經翻過去了,學生會感到枯燥無味,造成多數學生不愛聽,失去學習化工原理的興趣。此部分內容教師需要借助板書,手寫推導,隨寫隨看,誘導學生進入動態思維過程,調動學生學習的能動性,從而讓學生跟著教師的思路走。
此外,課堂上理論知識的講解,只能讓學生對化工原理涉及的單元操作和設備簡單的理論了解。安排學生進入化工廠參觀實習及實驗操作,結合工廠工程師的講解,增加學生的感性認識,使知識轉化為實踐,使學生對化工原理的知識掌握不再是“紙上談兵”。
3重視預習,調動學生主動學習積極性
化工原理課程是綜合運用數學、物理、化學、計算技術等基礎知識,分析解決化工類生產過程中各種物理操作問題的技術基礎課[3]。課程學習相對于其他科目難理解、難推導、難掌握,從以往的教學經驗發現,部分學生對這門課程存在抵觸、害怕的情緒,使得學習和講授過程相對較難,互動較少,學習效果差。在第一堂課的授課過程中消除學生對本門課程的害怕抵觸情緒,之后的教學中教師提前布置預習任務,學生在課下主動學習,熟悉課堂內容,查閱資料[4]。課堂上以回答問題和分組討論的形式檢查預習情況,發現學生難理解的內容,再對其進行詳細講解和分析,使學生將課程內容理解掌握,提高學習效率。這種方式改變了傳統的學習方式,使學生從被動的接收內容轉變為主動學習知識,充分發揮學生的主觀能動性,并培養了自學能力。
對于流體輸送機械、沉降與過濾、傳熱、精餾塔、干燥幾章內容,涉及到設備的結構與操作原理,采用以學生自學、查閱資料為主,自己制作多媒體課件,課堂上以講課的形式展示自己的自學成果,使學生真正成為課堂學習的主體[5]。
4習題課的重要性
課后習題是對課堂內容的應用和鞏固,每個重要知識點結束后,布置相關的習題,使學生在解題過程中加深對基本原理的理解與掌握。如布置第一章中流體流動中流體靜力學方程式、伯努利方程式的應用題,讓學生課下完成。下次講課之前,用10-15分鐘時間進行習題的解答,由學生解答習題思路,在講臺上板書講解,其余同學對其思路進行討論,這樣可以發揮學生的主動性,積極參與到課堂上。如果課時允許,可以設置專門的習題課,對習題進行集中講解和討論,加深學生對基本概念和方法、基本工藝計算的理解,從而鞏固課程的理論知識。
綜上所述,結合化工原理課程和生物工程的專業特點,我們通過不懈的努力,優化教學內容,改進教學方法,調動學生學習的積極性,我們圍繞新的課程要求積極改進教學方法,提高教學質量,以培養學生綜合素質為目標,培養學生創新能力為重點,為培養具有工程概念的生命科學人才打下了堅實的基礎。
參考文獻
[1]張雪洪,唐涌濂,王凌華.面向生物工程學科的化工原理實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2002,21(2):19-21.
[2]程正方.現代管理心理學[M].4版.北京:北京師范大學出版社,2009,1.
[3]郝慶蘭,張建偉,楊金泉.化工原理教學培養學生實踐與創新能力的探索[J].化工高等教育,2011(5):38-41.
[4]孫煒,唐正姣,陳中.淺談在化工原理教學中對學生工程觀念的培養[J].化工高等教育,2004(2):108-110.
雙語教學模式通常認為有三種:(1)沉浸式雙語教學,即學校使用一種不同于學生在家使用的語言進行教學。(2)維持性雙語教學,即學生剛進入學校時使用本族語,然后逐漸地使用第二語言進行部分學科的教學,其他學科仍使用母語教學。(3)過渡性雙語教學,即學生進入學校以后部分或全部使用母語,然后逐步轉變為只使用第二語言進行教學。根據上述三種雙語教學模式和《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》第八條“……暫不具備直接用外語講授條件的學校、專業,可以對部分課程先實行外語教材、中文授課、分步到位”,結合我院學生的英語實際水平,筆者認為,適合本院雙語教學的是第二模式、第三模式或這兩者的結合。在雙語教學的過程中,教師用漢語向學生解釋學科教學內容,同時講解相應的英語表達方法,使學生在學習過程中逐步直接通過英語思維理解和掌握學科教學內容。
1.雙語教學的語言學和心理學依據。語言學依據是根據由Krashen提出的五種假說之一的“語言輸入假說”,即當學習者接觸到略高于自己現有語言水平的“可理解的語言輸入”,并且關注意義或信息的理解時,才能習得。Krashen的“語言輸入假說”強調:(1)輸入必須是可理解的;(2)輸入必須是有趣且密切相關的;(3)輸入不是以語法為大綱的;(4)輸入必須是大量的。學習者對于大量的可理解的輸入進行吸收加工,就會很自然地產生語言的輸出能力。那么生物工程專業課程實施雙語教學能給本專業學生提供大量的可理解的且讓他們感興趣的語言輸入,啟動了語言習得機制。因此,“可理解的語言輸入”觀點對雙語教學過程中第二語言的習得與教學有著重要的指導意義。心理學依據是建構主義理論。該理論認為學習者在一定的情境下,借助教師和其他學習者的幫助,利用必要的學習資料,通過建構意義的方式而獲得知識。它強調學習環境中的四大要素:“情境”“協作”“會話”和“意義建構”以及以學生為中心的自主式學習。生物工程專業課程實施雙語教學的課堂上有真實的語言環境和良好的英語學習氛圍,學生在學習的過程中主動積極,注重師生間的溝通和交流,學生以學科知識為載體,以英語為傳遞信息和內容的媒介,運用英漢兩種語言思維思考和解決問題的過程,完成對知識的建構,促進認知的發展。
2.國外雙語教學的理論。國外雙語教學的實踐經驗豐富,理論基礎扎實,我們可以借鑒的理論依據較多。本文采用認為大腦為思想庫的思想庫模式。在這個思想庫中,盡管兩種語言沒有融為一體,但是它們的運作方式來自這個思想庫;兩種語言共同刺激了思想庫的成長發育。第一語言和第二語言的聽、說、讀、寫都能促進整個思想庫的發展。因此,思想庫是漢語與英語的共同基礎,同時作用于學習漢語與學習英語。我們實施雙語教學共同刺激和促進了思想庫的發展,所以雙語教學是切實可行的。
二、生物工程專業課程實施雙語教學的途徑
我院生物工程專業是四川省特色建設專業,有“微生物工程工藝原理”“生物技術概論”“微生物學”等校級、省級精品課程,有發酵資源與應用四川省高校重點實驗室和發酵資源與利用創新團隊等省級創新團隊。本院將以這些為依托,大力開展雙語課教學,提高本科生的專業和外語水平,培養具有高水平創新能力和跨文化交流能力的人才。因此,為了加強生物工程專業建設、提高生物工程專業教學質量和實現生物工程專業高素質復合應用型人才培養目標,通過查閱大量相關的文獻資料,結合雙語教學的相關理論及其本院教學的實際情況,筆者從教學目標、學生、師資、教材、管理等方面對生物工程專業課程實施雙語教學的途徑進行了思考,以期通過交流,保證順利實施生物工程專業課程的雙語教學。
1.制定合理的雙語教學目標。我校本科人才培養實行專業核心課程制度,作為專業教育,主要包括專業核心課程和專業拓展課程的雙語教學方面。雙語教學目標應根據生物工程本科專業人才培養方案、師資力量和學生英語水平現狀制定。雙語教學要求學生通過雙語課程學習后不但要掌握生物工程方面的專業知識,而且能夠流利地閱讀和理解生物工程相關學科的英語文獻,學會用英語思維,養成良好的學習習慣。首先,短期目標為:在加強英語基礎之上逐步進行生物工程專業學科的雙語教學,采用英語和漢語雙語授課的方法,要求學生能夠掌握生物工程英語專業詞匯,閱讀英語教材和基本聽懂教師的課。其次,長期目標為:學生能夠把英語真正作為一種可自行使用的通用語言應用到生物工程的各門課程的學習中,做到不僅能看懂英文,而且能夠用英語思維,使英語不再成為我院畢業生擇業和考研的障礙。
2.了解學生。由于雙語教學的對象是學生,所以學生外語水平及專業基礎水平會影響教學效果。本院生物工程專業學生入學總體基礎較好,部分同學入學時或經過一年的大學英語學習基本上能達到大學英語四級的要求,但學生的英語水平之間差別較大,因此分兩種形式進行:首先,選一門或者兩門專業核心課程(例如生物工程工藝原理及設備和微生物學)同時開設雙語教學和漢語教學,這樣學生可根據自身專業基礎、外語水平及興趣選擇雙語教學或漢語教學。由于專業課的教學目的首先是要求學生在掌握專業知識的基礎上,提高專業外語水平,所以不必對所有學生硬性要求修雙語教學課。其次,與日常生活密切相關的專業課程(例如食品營養學)則根據學生英語水平采用雙語和全英語進行雙語教學,學生可在兩種班級之間進行輪換試聽,根據自身接受能力選擇班級聽課。
3.培養師資。雙語教學能否順利開展,師資力量起著十分關鍵的作用。教師在雙語教學中處于主導地位,是雙語教學的直接實施者,那么實施雙語教學的關鍵取決于雙語教師素質的高低,因此雙語教學對教師提出了更高的要求,雙語教師不僅要有嫻熟的專業知識,還要具備良好的語言能力,包括兩種語言的聽說讀寫和思維等能力。在能夠獲得學校資金支持條件的情況下,通過聘用外籍教師來提高整體雙語教學水平。首先,通過引進歐美、澳大利亞等著名大學的專業雙語教師來實現。由于這些教師全部用英文授課,所以最初由本院相應課程的教師協助他們進行雙語教學,與此同時還要求本院教師學習這些外籍教師的先進教學理念、教學理論及教學方法和技巧。其次,通過輸出人才或舉辦英語及相關課程教學的專題培訓班來集中提高教師雙語教學的外語水平和授課能力。選派具有良好英文基礎的教師前往具有良好雙語教學經驗的國家進修相關課程,尋找相關院校合作來提高教師授課水平;同時,也可聘請相關的雙語教育專家舉辦培訓課程,通過集中授課方式提高教師水平。
4.精選和編寫教材。實施雙語教學的前提和保障是選用國際上經典的、最受歡迎的和再版次數最多的英文原版專業教材和教學參考用書。通過學習原版教材,教師和學生都能接觸到“原汁原味”的英語,而且教師在使用原版教材時,可以從中借鑒國外現代的教學理念、先進的教學方法和手段,學到新的教育思想和與國際接軌的人才培養新體系。但英文原版教材并不是都比國內教材先進,需要主講教師進行挑選比較,參照中文版的教材,上課時根據實際情況對教材內容進行適當的刪減或增加,使之更適合于本院學生學習。同時,鼓勵高水平教師自主編寫英語講義和教材,開發出具有獨立知識產權的多媒體教學配套軟件;在編寫過程中引入生物工程領域的最新進展文獻,補充當前研究的熱點;并且在教授基礎知識、廣泛介紹生物工程領域的最新發展動態的同時,針對工科學生的特點,重視介紹國內外高校、研究所尤其是一些知名企業的生產與研究狀況,注重學生綜合素質和創新能力的培養。
5.科學管理。首先,學院院長負責制定雙語教學的發展規劃及分配保障資金;教研室主任負責選用和編寫各門課程的雙語教材,研究雙語教學的科研課題以及建設雙語師資隊伍等;教務處負責監督管理總體上的課程和教學質量。其次,建立相應的雙語教學評價機制,發揮教和學兩個方面的積極性,鼓勵教師承擔雙語課程建設任務,激發學生學習生物工程專業課程的興趣。評價包括兩個方面:(1)通過教學指導委員會、同行、學生三級評教方式評價教師,以期提高教師的雙語教學水平;(2)探索過程性評價與終結性評價相結合的機制來評價學生的生物工程專業課程的學業成績,以期提高學生的學習熱情,提高教學效果。如每學期末或每門課結束之前可以通過問卷形式完成學生對授課教師的評價,包括授課態度、語言水平、專業水平等;而教師也可根據學生課堂的積極參與程度、期末考試成績和專業文獻的閱讀能力等來評價學生的接受程度。最后,建立針對雙語教學的有效激勵機制。為了鼓勵教師使用雙語進行教學,調動他們的積極性,可適當提高雙語教師的工作量補貼。可由教務處制定文件規定:采用英文原版教材或英語講義、英文授課比例達到50%以上的教學工作量記為該課程實際上課時數的2倍。并且可對雙語教師在獎金的發放、專業技術職務的聘任、進修與培訓等方面給予傾斜。
三、結束語
(一)“傳遞———接受式”教學模式的優點與不足
“傳遞—接受式”教學模式以赫爾巴特的四段教學法為理論依據,以講授法為主要教學方法,以班級授課制為主要教學組織形式。其優點是可以使學生掌握系統的學科知識,掌握課程的重點和難點;能使學生在短時間內接受大量信息,教學效率較高;能夠充分發揮教師的主導作用,課堂組織管理較為容易。“傳遞———接受式”教學模式雖然有諸多優點,但其不足也是很明顯的。首先,簡單的“灌輸式”或“填鴨式”教學容易導致學生對知識的理解只停留在表面上,缺乏深刻理解,因而不易真正地掌握和運用所學知識。其次,對全班學生按照同一進度和要求進行教學,不利于照顧學生的個別差異,不利于因材施教。再次,教師主導的課堂,學生的主體地位難以發揮,學習獨立性和內在潛力受到壓抑,從而導致學生的參與意識較差,學習興趣不高。第四,學生不能及時地學以致用,不能很快將所學知識與工程問題聯系起來,導致理論與實踐的脫節,不利于學生工程素質的培養。第五,在“傳遞———接受式”教學模式下,教師占據課堂的舞臺,學生只是接受結論性的知識,而對知識的產生過程缺乏了解;學生“單兵作戰”,缺乏合作交流的機會和平臺,這不利于學生查閱資料和獲取信息的能力、團隊協作意識的培養。
(二)“自助式”教學模式的優點和不足
隨著網絡技術的發展與應用,一些學者提出了“自助式”教學模式,并被很多高校應用于教學過程中。“自助式”教學模式是指以杜威的教育哲學為指導思想,以“學生中心”為價值取向,根據學生的興趣,依靠學生自己或通過同學間互助來實現學習的一種教學模式。其優點是能夠克服“傳遞———接受式”教學模式的不足,培養學生自主學習能力、獨立思考的能力、探究創新能力、分析和解決問題的能力以及相應的工程實踐能力,提高學生學習興趣,發展學生的個性與創造性。其不足表現為:缺乏教師或學習團隊督導,效率不高;學生經驗和知識儲備不足,難以抓住基礎知識的重點,難以掌握系統的學科基本知識。
(三)“半自助式”教學模式的提出
在信息社會,教師已經不是知識的唯一擁有者,學生也不再是單純的知識接受者,師生雙方的角色都發生了巨大的變化,傳統的“傳遞———接受式”教學模式也必然面臨嚴峻的挑戰。另外,由于工程技術人才是面向行業的實用型人才,對實踐能力和解決問題能力要求較高,而“傳遞———接受式”教學模式在這方面的乏力更加凸顯了教學改革的必要。然而,學生畢竟是“未完成者”,教師仍然是教學的主導者,“自助式”教學在傳授知識上的不足,使之注定只能成為教學的輔助模式。正是如此,以教育部第二批“卓越工程師教育培養計劃”試點單位———內蒙古工業大學生物工程專業工程技術人才的培養為研究對象,針對該類人才培養的特點與實際需要,在充分了解學生基礎知識儲備和實踐能力的前提下,比較分析傳統教學模式和自助式教學模式的優缺點,在充分吸取“傳遞———接受式”教學模式與“自助式”教學模式優點的基礎上,對教學方法、教學組織形式進行優化組合,提煉適合該類人才工程能力培養的方式方法,應用于8門專業課教學中。經過十余名教師八年多的教學實踐探索與經驗總結,提煉出一套新的教學模式,因該教學模式是在傳統的教師課堂講授模式與學生自助學習模式基礎上優化建立的,故命名為“半自助式教學模式”。
二、“半自助式”教學模式的涵義和特點
(一)“半自助式”教學模式的涵義
“半自助式”教學模式由“傳遞———接受式”教學模式和“自助式”教學模式兩部分組成,但又不是簡單疊加。在“傳遞———接受式”教學模式階段,引入“思維導圖”組織教學,教師主要運用講授法,對課程的基本概念、基本原理和基本流程等基礎知識進行大班授課,提高學生學習效率,為學生的知識遷移打下良好的基礎。在“自助式”教學模式中,教師綜合運用實驗法、實習作業法、自學輔導法等教學方法,采用小組教學與個人教學相結合的教學組織形式,通過過程監控和細化考核,引導學生綜合利用自主研發的工廠仿真系統、設計及研究平臺、圖書館文獻資源,完成基礎知識的擴展及應用,熟悉生產工藝等實踐環節。在該模式下,學生根據自己的興趣,以個體或學習小組為單位,選擇一個具體工程問題,將教師講授的基礎知識應用于解決具體工程技術問題之中,學習結束后,通過總結成果、撰寫學習報告、制作ppt課件向全班師生進行成果匯報和交流。綜上,我們將“半自助式教學模式”定義為:在課堂教學過程中,以教師傳統講授為主,以學生自助學習為輔,兩者相輔相成、緊密結合的一種教學模式。
(二)“半自助式”教學模式的特點
第一,在理論基礎方面,“半自助式”教學模式采納赫爾巴特“四段教學法”的合理成分,吸收杜威“學生中心”的教育哲學,借鑒現代人本主義“非指導性”教學理論和建構主義的認知結構教學理論,博采眾家之長,有效結合了傳統教育理論與現代教育理論的精華。第二,在教學目標方面,“半自助式”教學模式不僅關注學生學科基本概念、基本原理的系統掌握,還注重學生獲取信息能力、解決具體工程問題能力、協作能力、語言及文字表達能力的培養,重視學習興趣的提高和學習態度的校正。第三,在教學方法方面,“半自助式”教學模式根據不同的學習內容、要求和工程技術人才的培養目標,綜合運用講授法、討論法、實驗法、實習作業法和自學輔導法,加深學生對知識的理解和內化,提高學生的知識應用能力,激發學生的興趣,調動學生的積極性。第四,在教學組織形式方面,采用班級授課、小組教學和個別教學相結合的方式,發揮班級授課制的效率優勢、小組教學的協作優勢和個別教學的差異性優勢。另外,半自助式教育模式還重視面授教學與遠程指導、課堂教學與現場教學的有機結合,充分發揮公用信箱、QQ群等新交流平臺在學生學習交流、指導中的作用,鼓勵學生深入生產現場,了解生產實踐,增加直觀感受。第五,在設計原則方面,“半自助式”教學模式以分層遞進、主體性、協作性、民主性、開放性為設計原則,對于基礎知識的學習采用“傳統”教學,對于具體工程實例采用“自助式”教學,落實學生的主體地位,重視學生間任務驅動型的協作,尊重學生的想法和見解,構建多元開放的學習平臺。
三、“半自助式”教學模式的應用
(一)應用范圍
“半自助式”教學模式在內蒙古工業大學生物工程專業工程技術類本科生課堂教學中得到實質性具體應用,其應用課程及參與教改實驗的學生范圍有:校級精品課程“生物工藝學”8屆16個班,480余名學生;自治區級精品課程“生物化學”5屆10個班,300余名學生;自治區級精品課程“微生物學”7屆14個班,400余名學生;校級精品課程“生物分離工程”7屆14個班,400余名學生;校級精品課程“發酵設備與工廠設計”3屆6個班,200余名學生;“免疫學”4屆8個班,300余名學生;“生物反應工程”2屆4個班,100余名學生;“生物制藥學”3屆6個班,200余名學生。
(二)實施方案
在該模式實施過程中,我們分別在傳統教學模式與自助式教學模式,將教師與學生的教學任務做了明確分工,并根據學習進度將自助式教學模式分成前中后三個階段,每個階段中明晰了教師與學生的主要任務和具體做法,最后給出考核程序與方式,并對考核內容進行細化,劃定分值,使該教學模式具有很強的操作性。“半自助式”教學模式考核計分標準:本考核分兩個階段,共100分,分別是:“傳統教學模式”階段65分,“自助式教學模式”階段35分。在“傳統教學模式”階段,筆試成績50分,主要以基本概念和基本原理等基礎知識的掌握為主要考核內容,考核中加大綜合題目的命題比例;平時成績15分,以考勤、學生參與和使用“思維導圖”情況為主要考核內容。“自助教學模式”階段35分,其中成果質量占25分,以成果內容是否完整系統以及成果深度、成果連貫性、語言與撰寫報告格式和其他特色為主要考核內容;成果交流占10分,以成果交流過程中PPT的制作質量如何、講解內容是否重點突出和精煉、講述時表達是否流暢、思路是否清晰、語言是否簡潔、是否具有感染力,是否具有其他特色等為主要考核內容。
四、“半自助式”教學模式的應用效果
經過多位專業課教師的密切配合和努力探索,半自助式教學模式在內蒙古工業大學生物工程專業課程教學過程中發揮了重要作用。同時,對本學院的其他專業課教學起到了重要的帶動作用,為學院“卓越工程師教育培養計劃”的試點提供了有益的借鑒。該教學模式實施后的具體效果體現在:
1.促進課程建設。該教學模式促進了內蒙古工業大學承建的自治區級精品課程《生物化學》和《微生物學》的建設,也促進了校級精品課程《生物工藝學》、《生物分離工程》和《發酵設備與工廠設計》的建設工作,帶動《免疫學》《生物制藥學》《生物反應工程》等相關專業課程建設,同時,為化工學院“卓越工程師教育培養計劃”的課程教學提供參考。
2.提高學生學習興趣和培養工程技術能力。該教學模式的有效實施,為學生打造了適合自身特點的學習平臺、基礎知識應用平臺,使學生有興趣和動力去探索和研究工程技術問題,提高了學生的工程技術能力。具體表現為:有效地激發了學生的學習興趣和動力,學生出勤率和學習積極性明顯提高;學生在畢業設計中表現出較好的工程素質;考取研究生比例提高,學生參加工作后工程實踐能力較強,企業反饋較好。
關鍵詞:案例教學法 生物制藥工藝學 教學方法
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)01(a)-0020-02
生物制藥工藝學是生物工程專業學生的一門必修課,也是生物工程技術實踐應用的重要分支。課程以生物化學、微生物學、生物工藝原理、下游提取分離技術、生物工程分析、基因工程和免疫學為基礎, 研究生物藥物生產原理、工業生產過程、制定生產工藝規程、制藥生產過程優化,實現安全、經濟、高效生產藥物的一門學科[1]。
1 生物制藥工藝學案例教學改革實施的必要性
生物制藥工藝學內容主要涵括微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的制備工藝。在具體藥物生產工藝的學習過程中就是將前期學習的理論知識應用于實際藥物的生產,例青霉素的生產工藝,主要從菌種的活化、種子擴大培養、發酵的控制、發酵液的預處理、青霉素的提取純化精制等方面來分析青霉素的生產工藝流程及工藝參數的控制。學生在以前的基礎課中已經掌握了各種工藝控制方法、產物分離技術等理論,如果采用傳統的講述式教學方式,老師講,學生只是聽,一方面學生不重視,抓不住重點,覺得老師是重復以前的知識,枯燥無味,沒有積極性;另一方面,學生不能將原來所學的基礎理論,具體分析生物藥物的生產工藝,理論指導實踐,從而使教學效果大打折扣。
案例教學法最早于19世紀70年代由哈佛法學院在大學課程中開始使用。它以教學案例為基礎,以學生在課堂內外對真實事件和情境的分析、思辨為重點,以提升學生應用理論創新性解決實際問題的能力為目標的教學方法[2]。該方法主要根據教學目標的需要,采取一些與教材內容相關的具體案例進行講解及組織學生進行研討,從實際案例中學習、理解、分析和掌握案例的一般規律、原則、方法及操作技能,從而使學生的感性認識上升到理性認識[3~4]。
在生物制藥工藝學教學中,結合三大類藥物的典型藥物生產工藝,建立案例庫,在該課程部分章節教學中應用案例教學模式。在新課講授之前,從案例庫中選擇相關的典型案例交給學生,并提出問題,然后讓學生分組進行資料搜集并討論,授課時由學生占主體地位,把小組討論的結果帶到課堂上講解分析,其他學生發表不同意見,最后由教師歸納分析總結并引出新課。從而實現由案例具體分析到新內容理論知識的講解,使學生通過對具體藥物在不同案例中具體生產問題進行深入的思考,培養學生分析和解決問題的能力。例如,在講解“青霉素生產工藝”這一章節時,在教學中先通過講解認識青霉素這種藥物的結構特點,然后以案例庫中各個工廠具體青霉素生產工藝為案例,組織學生對各種工藝進行研討,要求學生從菌種、代謝控制、分離純化方式以及收率、能耗、環保、安全及關鍵設備使用等方面對各廠工藝進行總結、分析比較,并從中自行設計最佳工藝。通過應用案例法教學方式,有效解決了生物制藥工藝學課程內容枯燥、理論和實踐缺少聯系的弊端,從而提高了學生對知識的掌握和應用能力。
2 生物制藥工藝學案例教學的課程改革的實施
2.1 精選教學案例
在保證案例選擇典型性、時效性的前提下,根據生物制藥工藝學中微生物藥物、生化藥物及生物制品三大類藥物的典型藥物生產,每類藥物選擇3~5種,例微生物藥物從初級代謝和次級代謝產物兩方面考慮,選擇谷氨酸、青霉素、鏈霉素的發酵生產作為典型案例,通過結合生產實習、畢業實習及校友提供組建案例庫,使每種藥物各種生產工藝達到5~8個,在進行到此部分內容時與傳統的講授法相結合,在課程進行到適時開展案例教學,使學生好像親身立足于企業實際中,運用所學到的知識,解決企業中存在的問題。
2.2 精心設計問題
根據案例庫中的各種藥物生產工藝準備問題。問題設計是案例教學方法中引領學生探究問題、開闊思維的關鍵因素。問題的設計要符合學生的認知程度和認知心理,具有對專業基礎知識應用的指向性。因此,所設計問題主要根據學生的學習情況和學科知識的積累情況,每個工藝提出8~10個不同層次的問題,以利于課堂講解中的引導和開闊學生的思路。
2.3 案例教學的實施
課外討論小組以4人為一組,指定組長。將相關的案例、問題及要求查閱的參考資料范圍提前一周交給組長。要求每個學生根據問題,查閱基礎知識及最新研究資料,最后小組內進行分析、討論、總結。在案例教學時,教師首先講解這類藥物的基本特點,然后引出這種藥物的生產工藝,分別要求各組根據準備的案例,派一名代表進行具體企業案例的講解,分析工藝控制點及存在的問題。同組其他同學可進行補充完善,各組之間可互相提問、爭論。課堂討論學生的積極性能夠在很大程度上反映出教師案例選擇的恰當性、教學引導的科學合理性,以及教師是否創造了良好的課堂討論氛圍。
教師最后做恰當的點評和總結。教師的總結應從全方位、多角度對學生的講解、提出的問題及討論分析進行總結,關注學生對具體案例中工藝的流程、工藝控制參數的分析是否全面、正確,以便學生從案例教學法的過程中學到正確處理和解決藥物生產中存在的問題。其次,教師通過對具體中案例所包含的理論知識進行總結和歸納,進一步鞏固學生對知識的記憶和理解。最后,教師在評價時應對有創新的觀點應給予鼓勵;同時指出還存在的不足,并適當提出一些自己的看法和意見。通過總結,讓學生根據自己的問題在課后寫出心得報告。
2.4 設計性實驗的實施
12月6日,為更好地推動農業生物技術的科普宣傳工作,中國生物工程學會在海南省三亞市舉辦了農業生物技術科普宣傳專家座談會,邀請農業生物技術領域重要科學家和一線科研人員、管理專家到會,就轉基因技術及其產業化進程中的機遇和挑戰、科學傳播對于轉基因技術發展的重要意義、農業生物技術科學家的社會責任、科學家與媒體的溝通策略等內容座談研討。本次座談會還是中國生物工程學會開展中國科協會員日系列活動的一個重要組成部分。
來自農業部科技發展中心、中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國疾病預防控制中心、中國農業科學院、中國熱帶農業科學院、中國農業大學、華中農業大學、上海交通大學、海南大學、山西省農業科學院、中種集團、大北農集團以及中國植物生理與分子生物學會、中國植物保護學會和中國生物工程學會的30位專家參加了本次座談會。
座談會上,專家們表示,轉基因科普宣傳工作要爭取主動,形成合力。要發揮好相關學會、科研院校、有關企業以及專家團體的優勢,組建一支由一線科學家和科普專家組成的骨干隊伍,進一步動員科技人員積極承擔科普宣傳的責任。提出以倡議的方式盡快成立農業生物技術科普宣傳專家聯合組織,以國家有關科技創新、促進生物技術發展的政策方針為指引,爭取有關政府部門和中國科協和指導與支持,發揮好相關學會、科研院校和企業科技專家的集體優勢,共同促進農業生物技術發展與產業化。
會議還討論了擬成立的科普宣傳專家聯系組織的將要開展的工作,包括介紹農業生物技術基礎知識和國內外發展動態、轉基因安全管理與評價體系與進展、轉基因新品種重大專項研究成果等重要信息;宣傳農業生物技術發展的必要性、科學性、可行性和緊迫性,重點針對轉基因食品與環境安全問題為公眾解疑釋惑;建立專門的科學傳播信息網絡平臺,加強信息共享與交流合作,提高科普宣傳的組織性、主動性、計劃性和時效性;廣泛聯系和動員科研人員、教師、研究生以及廣大志愿者等各方力量,針對社會不同人群,開展形式多樣、生動活潑的科學傳播活動;擴大科技界與新聞界的交流與互動,積極主動應對輿情,為生物技術發展創造良好的條件和氛圍。(責任編輯:尹莉華)
(來源:中國生物工程學會供稿)