硕士研究生“生物分离工程”案例式课程教学的实践与体会

刘俊果

（河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018）

案例式教学方式最早起源于二十世纪初的哈佛大学商学院，因其卓越的教学效果，在世界范围内广受重视，应用领域也由商科、管理学科等拓展到理工学科[1-3]。我国教育部“关于加强专业学位研究生案例教学和联合培养基地建设的意见”中也提到:案例教学是通过案例真实情境的再现，将课堂的理论知识与实践工作有机结合起来，培养学生对问题的分析与理解并加以解决的能力，从而真正掌握理论、形成观点的教学方式[4]。

在“生物分离工程”课程教学领域，鞠鑫等[5]在面向本科生的“生物分离工程”课堂教学中选取了接近工业化应用的大肠杆菌工业酶发酵、单克隆抗体生产和莽草酸植物提取等三个案例,以教师指导下分组讨论的形式对问题的分析和解决进行了模拟。邵玲莉等[6]在面向高职高专学生的“生物分离技术”教学中引入典型案例,使理论与实践相结合。实践表明,案例教学法在高职“生物分离技术”课程中的应用,有效调动了学生的学习积极性,取得了较好的学习效果。目前文献中未发现有面向研究生阶段“生物分离工程”课程案例教学的相关研究报道。

而面向发酵工程、生物工程、生物化工及相关专业的专业硕士研究生开设的“生物分离工程进展”，是一门重要的工科专业学位课，课程本身强调理论与实践相结合，因此在该课程的教学研究及实施过程中，撰写适合研究生教学使用的案例，探索教学案例的有效使用方法，将大大促进对发酵工程、生物工程专业硕士研究生的工程实践能力与创新能力培养。作者在该领域进行了一定的探索与尝试，现予总结，供同仁参考。

1 教学案例的来源类型以及各自的优缺点

工程类研究生课程教学，最重要的是让学生加深对基础理论的理解，拓展理论在实践中的应用，了解行业的最新进展，初步获得对本领域内各种复杂技术问题的分析判断能力。基于此目的，理工科的教学案例应该如何选取？来源有哪些？根据教学案例的来源不同，有以下几种途径。

1.1 工业生产实践

根据工业生产的实践经验撰写教学案例，优点是贴近生产实际，除了可以讨论学习各种基础理论外，还可以介绍生产过程中的实际经验并就此展开讨论；缺点是案例涉及的产品不够新，对学生的吸引力不够。因为新产品的生产工艺一般属于商业机密，任课教师即便知道也不便于公开谈论。

1.2 应用基础研究、小试及中试规模的科研实践

根据应用基础研究、小试及中试规模的科研实践撰写教学案例，优点是可以根据科学研究与技术开发的最新进展对教学案例进行更新，使教学内容与科技的发展同步；同时这种案例的撰写往往和作者本人的业务经历密切相关，在借由案例讨论学习基础理论、拓展应用的同时，可以渗透谈谈教师本人对于科研与技术开发的体会，同时也是对教师、专业、学校的宣传过程。

1.3 五年以内公开发表的中英文期刊论文、专利

根据公开发表的中英文期刊论文、专利撰写教学案例，并以论文专利的原始文档作为教学材料，优点表现在：①可以根据科学研究的最新进展对教学案例进行更新，使教学内容与科技的发展同步更新；②在借由案例讨论学习基础理论、拓展应用的同时，可以引导学生注意思考论文及专利的结构与写法，二者之间的区别与联系等等，提高学生科技写作的能力；③在讨论学习论文专利类型的案例时，常常会有与作者不一致的观点或者认为原作者的试验设计、数据及分析可能有不妥之处，可以引导学生与原作者联系，进行更广泛的交流，学生借此往往可以增加自信或者认识到自己的缺陷与不足；④采用英文论文，还可以锻炼学生的专业文献阅读能力。这种教学案例的缺点是与工业生产实际有一点距离。

1.4 五年以内的硕士和博士中英文学位论文

与期刊论文相比，根据学位论文撰写案例，并以学位论文的原始文档作为教学材料，其优点表现在：①由于学位论文的篇幅一般都很长，对方法和设备都有很详细的介绍，同时有大量的实验数据和结果分析，便于学生发现相关的背景知识，可以展开更深入的分析与讨论，讨论的信息点也较多，教学过程中可以有针对性地进行取舍；②可以引导学生关注学位论文的结构与写法，为将来撰写学位论文做铺垫。期刊论文来源的案例拥有的第①②③项优点以及缺点，学位论文来源的案例也都具有。

2 案例编写的基本原则以及注意事项

（1）涉及的产品品种要比较新，要能够和学生的生活、兴趣关联在一起，吸引学生的兴趣。本作者案例教学过程中涉及到的案例品种，比如重组促红细胞生成素（EPO）可以从某著名运动员因为EPO被取消金牌谈起引起学生兴趣，辅酶CoQ10可以从化妆品、中老年保健角度进行介绍，吸引学生注意。总之，采用各种能想到的策略让学生感兴趣，激发学生的学习动机。

（2）编写过程中要考虑学生知识背景的差异性，对于案例中没有写出来的相关背景知识、基础知识要列出具体可靠的参考文献，便于学生根据自己的实际情况查阅相关背景知识。研究生招生经常出现跨专业，即便是本专业的学生，也因学校、毕业时间、工作经历的不同，造成学生的知识背景存在很大的差异性。针对相关背景知识、基础知识，给出具体可靠的参考文献，便于不同背景的学生根据自己的实际情况进行查阅学习。学习过程个性化，因人而异，也是案例式教学的一个优点。

（3）注意难度的控制。根据维果斯基的“最近发展区理论”，教学应着眼于学生的最近发展区，案例教学的难度也应控制在最近发展区内，为学生提供带有适当难度的内容，便于调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展。如果案例教学的难度超过了最近发展区，学生可能会觉得难度太大而出现厌学、弃学现象。

（4）要考虑学生能力的差异，也就是说，案例撰写中多为基本内容，适合于大多数学生；同时也提供一些难度较大的拓展性内容，适合能力高一点的学生。

（5）针对特定的案例，设计分析思路以及配套的思考问题。这些思考问题直接反映教学目标。问题要具体，要学生经过思考判断才能得到结论，同时要注意问题要具有可延展性，便于引导学生进行深入而全面的思考，这样教学过程从一个生动形象具体的案例切入，引导学生对本领域共性问题进行思考，从而达到以点带面的教学效果。以“重组人促红细胞生成素的分离纯化”为例，所设计的分析思路如下：

配套给出的讨论问题如下：

①在灌流培养液中，本例中DEAE Sepharose Fast Flow色谱的上样条件和洗脱条件是什么？设计上样及洗脱条件的基本原则有哪些？

②DEAEsepharoses色谱填料的结构是什么？适合于吸附哪一类物质？适合于去除哪些杂质？

③DEAE上样体积流速是60mL/min,线速度是多少？如果采用内径为1m的柱子，体积流速应该选多少？

④20mmol/L和150mmol/L的氯化钠溶液分别用于洗脱杂质和EPO，机理是什么？20mmol/L洗脱的是哪一类杂质？盐溶液浓度的变化对于离子交换和疏水性相互作用分别产生什么影响？

⑤凝胶色谱的技术特点及其在蛋白质EPO纯化中的作用？

⑥反相色谱的上样及洗脱条件分别是什么？反相色谱与疏水性相互作用色谱在原理、颗粒结构及应用几方面有哪些异同？

⑦反相色谱操作中，上样后，先用水洗脱，后用20%、60%乙醇溶液洗脱，道理何在？乙醇浓度对疏水性相互作用的影响是什么？

⑧蛋白质料液的脱盐技术手段有哪些?本例中选择凝胶过滤色谱、填料SepharoseG25，其优缺点有哪些？

⑨本案例学习过程中的感想、体会与建议有哪些？

（6）案例教学过程结束之后，要求学生针对老师列出的思考问题进行回顾总结，撰写讨论报告，同时鼓励学生针对个人感兴趣或者有疑问（而教师没有列出）的问题进行总结，并给予加分。撰写讨论报告，是学生对所学习新知识的一个回顾总结的过程，是将知识体系化、逻辑化、结构化的过程，而知识的体系化、逻辑化、结构化是知识向能力转化的重要前提。撰写讨论报告，有助于培养学生面对本领域复杂现象和问题时，具有分析和解决问题的能力。

3 关于案例教学过程中几个细节问题的思考

（1）讨论过程中，有些学生会觉得在手机或者电脑上查一查，也有助于搞明白相关问题。本着有教无类、殊途同归的原则，在达到教学目标的前提下教学手段可以根据实际情况灵活掌握。所以建议讨论过程中允许学生使用各种电子产品查阅相关教学信息。

（2）讨论结束后，小组代表总结与教师总结相结合。小组代表总结有利于锻炼学生在公开场合的语言表达能力，但是由于专业经历和知识背景的欠缺，对问题的认识往往不够深刻。在此情况下，由任课教师进行总结、深入以及拓展，弥补学生发言的不足；同时由于学生就该问题已经看过案例说明书，也讨论过，意识到了哪些地方不懂，所以此时教师讲解，学生会聚精会神地听。

4 结论

案例式教学有助于加强学生学习的主动性，显著提高学习效果，促进能力的培养。课程组成员在面向研究生的“生物分离工程”案例式课程教学领域做了积极的探索与尝试，本文对相关的实践经验和体会进行了总结，内容包括教学案例的几种来源以及各自的优缺点、案例编写的基本原则以及注意事项以及关于案例教学过程中几个细节问题的讨论三个方面。

对本课程学生的教学效果调查表明，案例式教学的特点：①促进学生发现自己的缺陷与不足，进而加强课下自学，提高专业兴趣和对本课程的兴趣；②讨论后教师的点评和讲解给学生留下的印象更加深刻；③多年的应试教育养成喜欢听讲、喜欢答题，而不喜欢自主思考、分析及判断的习惯，案例式教学恰恰起到鼓励学生自学、思考及判断，去培养解决问题的方法与思路；④案例式教学受到学生们的欢迎。