化工原理在《生物分离工程》课程教学中的应用

潘莉莎,张德拉,王小红,庞素娟

(海南大学材料与化工学院,海南海口 570228)

化工原理在《生物分离工程》课程教学中的应用

潘莉莎,张德拉,王小红,庞素娟

(海南大学材料与化工学院,海南海口 570228)

阐述了化工原理在《生物分离工程》课程中的地位.基于化工原理在《生物分离工程》课程中的重要性,探讨了化工原理在《生物分离工程》课程备课、讲课、组织学生课堂演讲等教学环节中应用的具体思路与做法.并通过教学实践,探索了一些有益的经验,提出了进一步提高教学质量的改进措施.

教学改革;化工原理;生物分离工程;应用

《生物分离工程》是生物工程专业本科生的主要专业必修课,课程 48学时,3学分,课程采用多媒体授课.《生物分离工程》主要向学生讲授生物加工的下游过程——生物分离过程的原理、设备及其操作计算等实际工程知识.《生物分离工程》涉及到生物、化学、化学工程和医药等多个学科,是一门多学科交叉的课程.同时,该课程也是一门以化工原理和物理化学理论知识为基础,进一步将其应用于生物技术领域的课程.

1 化工原理在《生物分离工程》课程中的地位

生物分离过程包括生物目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过程.细胞分离、细胞破碎、膜分离、萃取、吸附、色谱、沉析、超滤与电泳、结晶、干燥及辅助操作等生物目标产物的浓缩、提纯、成品化方法都以单元操作的方式进行.尤其是细胞分离中的沉降和过滤、泡沫分离、干燥、膜分离等分离方法更纯属于化学工程单元操作.

因此,生物分离过程中各单元操作的基本原理、典型设备及其计算等都离不开化工单元操作的基本原理、典型设备及其计算.《化工原理》和《生物分离工程》两门课程是紧密联系,相辅相成.

2 精心备课,多媒体辅助教学

本课程在教材上选用《生物分离工程》,孙彦著,化学工业出版社出版.该教材简明扼要,深入浅出,系统地介绍了生物下游工程的主要技术.书中各章既有独立性,又相互呼应.为了促进学生扩充学习,参考书选用:1.《生化分离工程》,严希康主编,化学工业出版社出版;2.《新编生物工艺学》,俞俊棠等编,化工出版社出版;3.《抗生素生产工艺学》,邬行彦等著,化学工业出版社出版;4.《生物工程下游技术》,刘国诠著,化学工业出版社出版;5.《分离纯化工艺原理》,顾觉奋著,中国医药科技出版社出版;6.《生物分离原理及技术》,欧阳平凯著,化学工业出版社出版.

本课程采用多媒体课件辅助教学.幻灯片内容是备课的关键,以选定教材和参考书为基础精心备课,设计幻灯片内容.由于生物分离过程中各单元操作的基本原理、典型设备及其计算等都离不开化工单元操作的基本原理、典型设备及其计算.因此,以动画的形式播放化工单元操作的工艺流程图等,可使学生更好地理解和掌握其内容.除了讲授课本的知识,笔者还将最新的研究进展乃至科学新闻加入讲授的内容中,以进一步提高学生对该课程的兴趣.

3 用心讲授,开拓学生知识面

在授课中将化工单元操作的概念和理念融会到生物分离工程的细胞分离、细胞破碎、膜分离、萃取、吸附、色谱、沉析、超滤与电泳、结晶、干燥及辅助操作等生物目标产物的浓缩、提纯、成品化方法中.以化工原理单元操作为基础,讲授生物分离过程单元操作的基本原理、单元操作方法、工程基础、典型工艺、应用范围及相关的工程计算方法.

例如,在萃取一章的液液萃取设备一节中涉及了大量关于萃取分率,萃余分率以及萃取级数的计算,这些计算无不涉及到化工原理萃取单元操作的理论、工艺与计算.由于学生有一定的化工原理理论和实验基础,通过承上启下,循序渐进的手段讲授萃取在生物分离工程中的应用及具体工艺参数的计算,使学生易于接受并且举一反三,能掌握更多的知识点.

一个好的授课教师,不只是一位谈论书本知识的理论家,更应该是一个具有科研经历的研究者.结合科研经历的教学内容能使学生听起来更入神.在教学过程中,穿插一些自己的科研经历,讲述科研的方法和乐趣,以及论文写作的意义和创新意识,不但能够丰富学生的知识面,而且也能带动他们学习的兴趣.

4 组织学生课堂演讲,让学生参与到教学中来

传统的教学方式是纯粹的教师教、学生学,是一个教师主动,学生被动的过程,不能充分地发挥学生的主动性.如何让学生参与到教学中来,变主动为被动,提高学生的积极性,成为当今教学探索的热点.

《生物分离工程》的第十二章干燥[1],主要介绍干燥的一般原理、干燥过程及可用于生物产物干燥的干燥器、工作原理和特点,《化工原理》下册的第四章也为干燥[2],主要讲授湿空气的性质、干燥过程的物料衡算和热量衡算、固体物料在干燥过程中的平衡关系与速率关系以及干燥器等.两个课程所讲授的干燥内容有很大的相似之处.对于干燥原理、干燥速率曲线、干燥平衡以及干燥器等知识点,学生在《化工原理》中已经接受过系统的学习.不同之处为《化工原理》讲授的干燥知识点理论性较强,而且主要应用在化学分离和化工生产等环节,而《生物分离工程》讲授的干燥主要应用于生物分离过程.

因此,组织同学就干燥 1章 4节的内容进行演讲,并重点介绍干燥在生物分离过程的应用.学生通过准备幻灯片和演讲等过程可主动学习、积极思考,参与到教学中来,这种方式既锻炼了学生的表达能力,又进一步地巩固了干燥知识点.具体操作为:挑选出 4位同学分别事先复习第 1节:干燥速度;第 2节:湿空气和物料中水分的性质;第 3节:干燥过程;第 4节:干燥设备及其应用,并准备好幻灯片.利用一次课的时间,让 4位同学分别上台演讲 20 min.从演讲效果来看,演讲的 4位同学积极参与的意识和认真负责的态度可嘉,幻灯片内容形象生动,动画图片丰富,演讲也清晰地阐述了知识点.

学生课堂演讲的总体效果良好,但也存在一些不足之处,即当台上的学生演讲时,一部分在台下听演讲的同学不太专心,容易开小差.通过累积经验,计划在今后的教学中让更多的学生参与到课堂演讲中,并让听演讲的同学对演讲内容的知识点进行讨论和提问,以此来提高他们的参与意识和注意力.此外,在演讲内容上,还应鼓励学生不拘泥于课本知识,应允许他们将更多的课外知识引入到演讲中来.

5 结束语

将化工原理应用于《生物分离工程》课程教学,可使学生更好地理解单元操作的工程理念,更好地掌握生物分离单元操作的基本原理、典型设备及其计算,有利于生物工程专业的学生将该课程学到的知识应用于今后的实际生产和工作中.

[1]孙彦.生物分离工程[M].北京:化学工业出版社,2005:438-451.

[2]姚玉英.化工原理:下册[M].天津:天津科学技术出版社,1992:258-230.

Application of Chem ical Engineering Pr inciple Teach ing in《Biochem ical Separation Eng ineering》

PAN Li-sha,ZHANGDe-la,WANG Xiao-hong,PANG Su-juan

(College ofMaterials and Chemical,Hainan University,Haikou 570228,China)

In the paper,the important status of Chemical Engineering Principle in《Biochemical Separation Engineering》was elucidated.The ideas and practices on how to use itwere discussed.And based on some experience,some measures for improving the teaching quality were proposed.

teaching reformation;chemical engineering principle;Biochemical Separation Engineering;use

G 420;Q 78 < class="emphasis_bold">文献标志码:A

A

1004-1729(2011)02-0193-02

2011-03-14

海南省教育厅高校科研项目 (Hjkj2009-33,Hjsk2010-16)

潘莉莎 (1981-)女,海南文昌人,海南大学材料与化工学院副教授,博士.